JP2002199653A

JP2002199653A - モータ及びディスク装置

Info

Publication number: JP2002199653A
Application number: JP2000390082A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Owaki; 洋彦大脇; Takeshi Tsunoda; 剛角田; Tatsuo Fukuda; 健生福田; Fuminobu Furukawa; 文信古川; Kazuhiro Yamauchi; 和博山内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】低回転から高速回転にわたる広い範囲で不要
振動を解決することのできる自動平衡装置を有し、しか
も薄型で強いトルクを発生することのできるモータおよ
びそのモータを使用したディスク装置を提供することを
目的とする。【解決手段】回転軸１１と、巻回したコイル１９を可
撓性絶縁材で被覆して薄板状に形成したコイルシート１
５と、円筒状に形成されその円筒状周面に複数の磁極が
着磁されたマグネット１６とを有し、コイルシート１５
を円環状に配置しマグネット１６と所定の間隙を保って
同心円状に配置するとともに、回転軸１１に固定した円
環状の平衡室５２と、その内部に収納された複数のバラ
ンサボール５１とを有し、バランサボール５１の軌道面
の位置は、マグネット１６の駆動面位置とほぼ同一の位
置に配置したことを特徴とするモータである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円盤状媒体を回転
駆動するために用いられるモータであって、特に、重心
の位置を補正することにより高速回転時に発生する不要
振動を抑制する自動平衡装置（オートバランサー）を有
するモータに関するものである。また、これらのモータ
を使用した円盤状媒体の回転駆動装置、例えばディスク
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】円盤状媒体を回転駆動するために用いら
れるモータには滑らかな回転と簡単な構造から一般に、
回転界磁型のアウタロータ形式のモータが一般に用いら
れる。なお、円盤状媒体とは中心孔を有する同心円盤状
媒体を指し、例えば、旧レコード（ＥＰ、ＬＰ等）盤を
始め、フロッピー（登録商標）ディスク、ＭＯ、ＭＤ、
ＰＤ、ＣＤ（ＲＯＭ，Ｒ，ＲＷ）、ＤＶＤ（ＲＯＭ，
Ｒ，ＲＷ，ＲＡＭ）等の媒体を意味する。これらを包括
する総称として、以下簡単にディスクと称するものとす
る。また、ディスクの回転駆動を目的とするから、ディ
スクがジャケットに収納されているか否かを問わずディ
スクと称する。

【０００３】現在、アキシャルギャップ形式の薄型モー
タを用いて、その回転面にディスクを装着するように構
成したディスク装置が普及している。さらに、コンピュ
ータの処理能力の向上によって、ディスクを高速度で回
転させて転送速度を高倍速化する技術が著しく向上し
た。例えば、２４倍速の転送速度を有するディスク装置
ならばその回転数は２４００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍと
なる。

【０００４】ところが、ディスクは、樹脂を加工して重
量や寸法が規格（ＪＩＳ，ブック企画およびフォーラム
で制定）値内となるように形成されているが、その規格
値の範囲で製造されたディスクであっても、速いスピー
ドで回転させるとディスクの中心と重心の擦れにより不
要振動を起こしてしまう。ディスクの偏重心の規格は１
ｇ・ｃｍ以下に定められているが、実際は０．３ｇ・ｃ
ｍ以上の偏重心ディスクは市場において数％程度であ
る。しかし、０．３ｇ・ｃｍ程度の偏重心ディスクであ
っても、５０００ｒｐｍ以上で回転させると発生する不
要振動はかなり大きいものとなるから、その媒体に記録
されたデータの読み取りに影響を与えることになる。

【０００５】この不要振動を解決するために、例えば、
所定の振動レベルに低下するまで回転速度を減速してデ
ィスクをアクセスする技術や、特開平１０−８３６２２
に開示されるようにディスクと一体的に回転するバラン
サを設けることが提案された。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た、従来のモータでは以下に説明するような問題点があ
った。すなわち、回転速度を減速すると、本来のコンピ
ュータの処理能力を不要振動によって制限することとな
り、データ読込みスピードが落ちることによる弊害が生
じることがある。従って、望ましい解決方法ではなかっ
た。

【０００７】また、バランサを設けた場合、その機能を
発揮するためにはある程度の大きさと高速回転とが必要
であること、モータの駆動機構とバランサとが二層構造
となってモータの回転軸方向の長さ（ドライブ装置にあ
っては厚み）が増加すること、などの問題点があった。

【０００８】しかしながら、ディスク装置は高速回転に
限らず、ディスクの再生・記録の状態によってはむしろ
低速度回転が必要な場合もある。特に、低速度における
光記録にあっては安定した滑らかな低速回転が必要とさ
れる。また、ディスク装置の使用環境はますます拡大
し、薄型で軽量のノートブック型のコンピュータや、Ｌ
ＣＤディスプレイにもディスク装置を内蔵して利用する
ようになっている。そこで、モータの回転軸方向の長さ
（ドライブ装置にあっては厚み）ができるだけ短い（薄
い）構造が要求されるとともに、低回転から高速回転に
わたる広い範囲で不要振動を解決することのできる自動
平衡装置（オートバランサー）を有するモータが求めら
れていた。

【０００９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、低回転から高速回転にわたる広い範囲で不要
振動を解決することのできる自動平衡装置を有し、しか
もさらに薄型で強いトルクを発生することのできるモー
タおよびそのモータを使用したディスク装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題を解
決するためになされたものであって、回転軸と、巻回し
た導体を可撓性絶縁材で被覆して薄板状に形成した電機
子コイルと、円筒状に形成されその円筒状周面に複数の
磁極が着磁された界磁とを有し、電機子コイルを円環状
に配置して界磁と所定の間隙を保って回転軸に対し同心
円状に配置するとともに、回転軸に固定した円環状の平
衡室と、平衡室の内部に収納された複数の球状の平衡体
とを有し、平衡体が転動する軌道面の回転軸上の位置
は、界磁の駆動面がなす回転軸上の位置とほぼ同一の位
置に配置したことを特徴とするモータであり、このモー
タを使用したことを特徴とするディスク装置である。

【００１１】以上の構成によって、低回転から高速回転
にわたる広い範囲で不要振動を解決することのできる自
動平衡装置を有し、しかも薄型で強いトルクを発生する
ことのできるモータおよびそのモータを使用したディス
ク装置を提供することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１から４に記載の
発明は、回転軸と、巻回した導体を可撓性絶縁材で被覆
して薄板状に形成した電機子コイルと、円筒状に形成さ
れその円筒状周面に複数の磁極が着磁された界磁とを有
し、電機子コイルを円環状に配置して界磁と所定の間隙
を保って回転軸に対し同心円状に配置するとともに、回
転軸に固定した円環状の平衡室と、平衡室の内部に収納
された複数の球状の平衡体とを有し、平衡体が転動する
軌道面の回転軸上の位置は、界磁の駆動面がなす回転軸
上の位置とほぼ同一の位置に配置したことを特徴とする
モータであり、このモータを使用したことを特徴とする
ディスク装置である。

【００１３】低回転から高速回転にわたる広い範囲で不
要振動を解決することのできる自動平衡装置を有し、し
かも薄型で強いトルクを発生することのできるモータお
よびそのモータを使用したディスク装置を提供すること
ができる。

【００１４】本発明の請求項５から１０に記載の発明
は、回転軸と、巻回した導体を可撓性絶縁材で被覆して
薄板状に形成した電機子コイルと、円筒状に形成されそ
の円筒状周面に複数の磁極が着磁された界磁とを有し、
電機子コイルを円環状に配置して界磁と所定の間隙を保
って回転軸に対し同心円状に配置するとともに、回転軸
に固定した円環状の平衡室と、平衡室の内部に収納され
た平衡体とを有し、回転軸と平衡室と界磁とが回転軸に
垂直な同一平面上に配置され、平衡体が転動する軌道面
の回転軸上の位置は、界磁の駆動面がなす回転軸上の位
置とほぼ同一の位置に配置したことを特徴とするモータ
であり、このモータを使用したことを特徴とするディス
ク装置である。

【００１５】低回転から高速回転にわたる広い範囲で不
要振動を解決することのできる自動平衡装置を有し、し
かも薄型で強いトルクを発生することのできるモータお
よびそのモータを使用したディスク装置を提供すること
ができる。

【００１６】本発明の請求項１１から２１に記載の発明
は、回転軸と、巻回した導体を可撓性絶縁材で被覆して
薄板状に形成した電機子コイルと、円筒状に形成された
ヨークと、円筒状に形成されその円筒状周面に複数の磁
極が着磁された界磁とを有し、電機子コイルを円環状に
形成してヨークの円筒周面に配置し界磁と所定の間隙を
保って回転軸に対し同心円状に配置するとともに、回転
軸に固定した円環状の平衡室と、平衡室の内部に収納さ
れた平衡体とを有し、回転軸と平衡室と界磁とが回転軸
に垂直な同一平面上に配置され、平衡体が転動する軌道
面の回転軸上の位置は、界磁の駆動面がなす回転軸上の
位置とほぼ同一の位置に配置したことを特徴とするモー
タであり、このモータを使用したことを特徴とするディ
スク装置である。

【００１７】低回転から高速回転にわたる広い範囲で不
要振動を解決することのできる自動平衡装置を有し、し
かも薄型で強いトルクを発生することのできる薄型のモ
ータおよびそのモータを使用した薄型のディスク装置を
提供することができる。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図に
基づいて説明する。

【００１９】（実施の形態１）図１は全体構造を表す一
部断面の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図で
ある。図１と図２とにおいて、総括的にモータ１０の構
成部分と、自動平衡装置５０の構成部分とで構成され
る。そして、これらのモータ１０と自動平衡装置５０と
が回転軸１１を中心として同心円状でかつほぼ同一の回
転軌道面上に配置されていることが特徴である。

【００２０】まず、モータ１０の構成部分について、説
明する。１１はモータの回転軸である。１２は回転軸１
１のための軸受けである。１３はヨークであって、後述
するマグネット１６が密着吸引することによりマグネッ
ト１６を保持する。また、ヨーク１３上面（ラジアル方
向の平面）はターンテーブルの機能も有する。さらに、
ヨーク１３の内周部分は後述する自動平衡装置５０の空
間に利用する。なお、ヨーク１３を磁性材料で構成し、
その中心に回転軸１１を挿通して一体に固定する。

【００２１】１４は、バックヨークであって、磁性材料
によって円筒状に形成され、回転軸１１に対し同心円状
に配置する。

【００２２】１５はコイルシートであって、予めコイル
状に巻回されたコイル１９（後述する図４参照）を、可
撓性を有する絶縁材料によってコーティングしシート状
に構成する。さらに、コイルシート４は熱硬化性を有す
る樹脂材料などで被覆して円筒状に成形して熱加工す
る。こうして、コイルシート１５は必要な機械的強度と
位置精度を維持してバックヨーク１４の円筒周面に密着
して固定される。従って、コイルシート１５はバックヨ
ーク１４の円筒周面に固定され、コイル１９部分が後述
のマグネット１６に対向して立設される。

【００２３】マグネット１６は円筒状に構成され、円筒
周面の円周方向にＮ／Ｓ交互に複数極を着磁している。
マグネット１６とバックヨーク１４とは互いに所定の間
隙を保って回転軸１１に対して同心円状に配置される。
従って、前述のコイルシート１５はマグネット１６とバ
ックヨーク１４に挟まれた間隙に立設されることにな
る。

【００２４】１７はモータベースであって、軸受け１２
やバックヨーク３を固定している。従って、モータベー
ス１７に立設された軸受け１２、バックヨーク１４、及
び対向するマグネット１６とが回転軸１１に垂直な同一
平面上に配置されることになる。１８はラバーであっ
て、ヨーク１３上面のターンテーブルの部分に貼り付け
られており、ディスクのスリップ防止の機能も果たして
いる。なお、ディスク１の偏重心を説明するための象徴
として、仮にディスク１に偏荷重９９が重畳しているも
のとする。ターンテーブル上に設けたチャッキングユニ
ット２０は一般に用いられるボールチャッキングであ
り、本発明の主題ではないので説明を省略する。

【００２５】次に、電機子（ステータ）部分について詳
細に説明する。電機子部分は、バックヨーク１４とコイ
ルシート１５とで構成される。先ず、バックヨーク１４
は高透磁率の強磁性体を円筒状に形成する。磁性材料で
加工性と入手容易性から材質は炭素鋼、電磁鋼、珪素鋼
を一般的に使用する。そのバックヨーク３は円柱形状に
構成してもよい。このバックヨーク３には磁束が流れる
ので、そこで渦電流損失を軽減する目的で薄板状に形成
した強磁性体を積層して使用しても良い。また、バック
ヨーク材質として量産時の経済性を考慮し、成形加工が
容易に出来る焼結材料を使用しても可能である。この場
合、フェライト系焼結材などが好適に用いられる。

【００２６】また、バックヨーク１４、マグネット１６
の周面の円筒部分は、バックヨーク１４の外径（マグネ
ット１６内径）寸法精度や真円度を高精度に精密加工さ
れる。従って、その周面は平滑で連続した周面に形成さ
れる。こうして、後述する界磁部とのエアギャップを精
度良く、かつ狭い範囲内に維持することができる。バッ
クヨーク１４が界磁部であるマグネット１６と対向する
周面部は後述するコイルシート１５が装着される。その
装着位置の確定と、確実な固定のためコイルシート１５
の外形部にガイドする部分を設けたり、コイルシート５
の一部に孔部を設け、それに嵌合する突起部をバックヨ
ーク１４に設けることも出来る。また、モータ１０の回
転を制御するために、回転状態（回転中の磁束の変化や
回転数など）をセンシングする手段が必要である。その
ためのセンシング手段として、例えばホール素子などの
磁気センサ（図示省略）を数箇所取り付け、モータの回
転状態をセンシングしてフィードバック制御する。

【００２７】次に、電機子部（ステ−タ）のコイルシー
ト１５について説明する。図３はコイルシート１５の平
面展開図である。図３において、コイルシート１５は、
柔らかく可撓性を有する素材、例えば、ポリエステルや
ポリイミドの薄いベースフィルム上に、銅箔をエッチン
グや転写などにより形成してコイル１９を巻回し、その
上に剥離防止やショート防止などのためにポリエステル
やポリイミドの薄いカバーフィルムなどを形成する。カ
バーフィルムは熱硬化性の材料などを含有することによ
り、コイルシート１５を円筒状に形成して熱処理を行う
ことにで外径寸法精度や真円度を高精度の高い形状に固
められる。

【００２８】銅箔パターンのコイル１９は、片面仕様や
多数巻線にするために、単層の他に、多層（両面仕様や
複数層仕様）のどちらでも形成可能である。銅箔パター
ンのコイル１９は、渦巻きコイル状に形成して複数個形
成する。その複数のコイル１９のそれぞれに通電するよ
うに電気的に接続したパターンを設ける。コイル１９の
形成方法はプリント基板と同様な製法やコイル転写技術
などで製作しても可能である。ここでは、本発明の主題
とするものではないので、その詳細な工法に関する説明
は割愛する。

【００２９】次に、界磁部について説明する。マグネッ
ト１６、バックヨーク１４は強磁性体を円筒状に形成す
る。コイルシート１５と対向する円筒状周面部（マグネ
ット１６の内周面、対向するバックヨーク１４の外周
面）は内（外）径寸法精度や真円度を高精度に精密加工
される。従って、円筒状周面部は平滑で連続した周面に
形成される。こうして、マグネット１６、コイルシート
１５、及びバックヨーク１４は互いにわずかなクリアラ
ンス（磁気ギャップ）の間隙を保って回転軸１１の同心
円状に配置される。そして、ヨーク１３はそのマグネッ
ト１６の外周面を固定保持し、バックヨーク１４はコイ
ルシート１５の内周面を固定保持する。

【００３０】これらマグネット１６の円筒状周面部は、
円周方向にＮ・Ｓ・Ｎ・Ｓ・・・と順に複数極が着磁さ
れる。マグネット１６、コイルシート１５、及びバック
ヨーク１４は互いにわずかなクリアランス（磁気ギャッ
プ）の間隙を保って配置されるから、マグネット１６と
バックヨーク１４との間の磁束はビーム状に形成され、
拡散することが無くなる。さらに、そのビーム状の磁束
の中にコイル１９が配置されることになり、コイルシー
ト１５を横切る磁束密度を高くすることができる。つま
り、コイルシート１５を磁束線が垂直に横切ることとな
る。従って、コイル１９と磁束線の成す角度を垂直に保
つことができ、コイル通過電流を有効に推進力に変換す
ることができる。

【００３１】続いて、本発明のモータの回転動作につい
て説明する。直流モータとして回転力が発生するのはフ
レミング（Fleming）の左手の法則による。図２の断面
図に示すように、マグネット６とバックヨーク１４との
間の磁界中にコイルシート１５が置かれている。このコ
イルシート１５のコイル１９（銅箔）に電流が流れる
と、コイル１９にはフレミングの左手の法則による電磁
力が働く。すなわち、マグネット１６からバックヨーク
１４とに向かって通る（ラジアル方向）磁束に対し、コ
イル１９の銅線を流れる電流のアキシャル方向（モータ
軸と同じ向き）成分が上記磁束を横切るから、コイル１
９の法線方向つまり回転方向に電磁力の向きを生ずる。

【００３２】実際の電機子部は固定側にあるので、反作
用によって界磁部つまりマグネット１６とヨーク１３と
が回転する。従って、回転界磁型となる。磁気センサー
の信号を用いてコイル１９とマグネット１６との位置関
係に基づいて、コイル１９に通電する電流の向きとタイ
ミングとを順番に制御することにより回転推進力が順番
に発生し、モータが回転し続ける。

【００３３】以上のように構成された本発明のモータは
次のような顕著な効果を有する。先ず、マグネット１６
とバックヨーク１４とが全て連続の円周面で構成されて
磁界変動がなく、しかも吸引力や反発力で回転していな
いから、コギングの発生要因が存在しないのでコギング
レスである。

【００３４】次に、大きなトルクを生ずることができ
る。これは、構造上からマグネット１６とバックヨーク
１４との隙間を狭くすることができ、ギャップ磁束密度
を高く確保することができるからである。また同様に構
造上、ロータ（界磁部）の最外周付近でモータを回転さ
せる電磁力が発生するからモーメント（半径）が大きく
取れるため、モータトルクを大きくすることができる。
さらにまた、コイルシート１５に構成するで、多数コイ
ルにすることが可能である。また、円筒状のマグネット
１６が外周に配置しており、着磁する極数も増加できる
から、トルク定数の向上が図れ、モータトルクが大きく
することができる。

【００３５】さらに、本発明の構成によれば、バックヨ
ーク１４、コイルシート１５、マグネット１６、はとも
に高精度の真円度有し、しかも周面上に凹凸が無いから
風切り音も風損もほとんどなくなり、低振動および低騒
音のモータとすることができる。

【００３６】加えて、コイルシート１５をバックヨーク
１４に密着して直接取り付けることが出来るので、バッ
クヨーク１４が放熱作用の働きも兼ねる。従って、コイ
ルの温度上昇を抑制し、モータ使用条件が厳しい場合で
も安定した回転動作をすることができる。

【００３７】さらに、本発明の構成を有するモータをデ
ィスク装置のスピンドルモータに使用することにより、
コギングのない滑らかなディスクの回転が得られる。従
って高密度記録媒体を安定して記録、再生することがで
きる。また、大きなトルクを有するから速やかな加減速
動作をすることができ、アクセスタイムの短縮と消費電
力の削減をすることができる。

【００３８】以上に詳しく説明したように、本発明にお
けるモータ１０の構成部分はその電機子及び界磁が全体
として円環状に構成されるからモータ１０の中央部分は
空間として他の利用が可能となるのである。さらに、電
機子コイルに生じる回転推進力（その反作用としてロー
タマグネットに生じる回転駆動力）は電機子コイルの回
転軸方向成分に対して法線方向に発生し、上述の構造か
ら円環状に構成された界磁の内周面に沿って回転駆動力
が生じることとなる。従って、界磁の内周面が回転駆動
面となる。

【００３９】次に、自動平衡装置５０の構成部分につい
て説明する。図４は図１のＡ−Ａ線断面における自動平
衡装置５０の説明図である。なお、モータ１０に関する
構成とその解説は図２と同じである。図４において、５
１は平衡体としてのバランサボールである。バランサボ
ール５１は必要な質量を有し、同時に転がり抵抗ができ
るだけ小さいことが望ましい。そこで、磁性材料である
鋼材やステンレス材を球状に加工し表面を研磨した鋼球
やステンレス球が好適に用いられる。モータ１０の内部
をほとんど全て使用する事ができるので、バランサボー
ル５１の外径はモータ厚みとほぼ同等である。バランサ
ボール５１の個数はバランサボール５１の質量と抑制し
ようとする偏荷重９９により定められる。つまり、バラ
ンサボール５１の外径が大きいければ偏荷重９９をキャ
ンセルできる効果が大きい。キャンセルできる偏荷重９
９は、ボール径と比重とボール位置半径で決定される
が、ボール径は３乗となり、他のパラメータは一乗で寄
与するからである。

【００４０】ヨーク１３は、その内周部分において断面
凹字状に形成した円環状の空間である平衡室５２が形成
される。従って、平衡室５２は、回転軸１１方向に立設
した内周面５３と外周面５４、及び平衡室５２の円環状
の床面５５、並びにターンテーブルの裏面となる円環状
の天井面５６から構成される。また、平衡室５２は駆動
軸１１を中心とした同心円上に形成される。なお、内周
面５３は所要部分にわずかに着磁しておくことが望まし
い。着磁部分にバランサボール５１を吸着してバランサ
ボール５１が自由に転動する事を防止する事ができる。
さらに内周面５３に吸着することにより、モータ１０の
起動時に慣性（イナーシャ）を低減することができる。

【００４１】以上のように構成された本実施の形態の自
動平衡装置について、その動作を説明する。なお、ディ
スク１は偏荷重９９によってその重心が偏っているとし
て説明する。また、一次共振周波数は内周面５３の磁
力、バランサボール５１の大きさ及び質量等種々の要素
により決定される値であるが、本実施の形態においては
約２００ｒｐｍ程度に設定されているものとする。

【００４２】まず、モータ１０が起動しておらずディス
ク１が停止している状態においてバランサボール５１は
内周面５３に吸着されている。コンピュータ等（図示省
略）によりモータ１０に起動の信号が送られると、コイ
ル１９に通電されて、モータ１０が回転を開始する。そ
れとともにディスク１、ヨーク１３、平衡室５２が回転
軸１１を中心として一体的に回転を開始する。バランサ
ボール５１は遠心力を受けるが、内周面５３に吸着され
ている力の方が大きいので、バランサボール５１は内周
面５３に吸着されたまま回転を加速する。

【００４３】回転数が上昇すると、偏荷重９９の影響
で、モータ１０全体が振動をする。この振動数が一次共
振周波数に達すると、バランサボール５１自身も共振す
るから、バランサボール５１はついに内周面５３の吸着
力を離れて、遠心力によって外周面５４へ向かって転動
を開始する。図５は、この瞬間を表したものであって、
図４のバランサボール５１が転動を開始した図である。
モータ１０はこの間も加速を続けているから、バランサ
ボール５１が外周面５４へ達したとき、バランサボール
５１の転動速度は外周面５４の周速度よりも遅く、バラ
ンサボール５１の振動位相は平衡室５２の振動位相より
も遅れていることになる。その結果、外周面に達したバ
ランサボール５１はディスク１の偏荷重９９の位置と反
対方向に加速度が加わる。

【００４４】こうして、バランサボール５１は外周面５
４に沿って偏荷重９９の反対方向に転動し、ついにバラ
ンサボール５１を合わせた荷重と偏荷重９９とが平衡す
る。そして、バランサボール５１を合わせた荷重と偏荷
重９９とが平衡すると振動は消失するから、バランサボ
ール５１は遠心力によって外周面５４に押しつけられて
その平衡位置を保ったまま回転する。以上に説明した、
内周面５３から外周面５４を経て平衡位置に至るバラン
サボール５１の外径がたどる転動範囲を軌道面と略称す
る。

【００４５】以上に説明した本発明のモータについて、
具体的な大きさを説明する。図６は本発明のモータの寸
法関係を説明する断面図である。図において、ノートブ
ック型コンピュータに搭載可能なディスク装置を実現す
るために、全体の厚みを１２．７ｍｍに構成したディス
ク装置を一例とする要部断面である。

【００４６】ディスク下面から計測したモータベース１
７までのスピンドルモータ部分の厚みは７．５ｍｍであ
る。そのヨーク１３の厚みは６．５ｍｍに構成できるか
ら、平衡室５２に収納するバランサボール５１の径は最
大６．０ｍｍを確保することができる。また、バランサ
ボール５１の径をさまざまに変化させることによって、
平衡装置が対象とする偏荷重９９の範囲を調節すること
ができる。（表１）はバランサボール５１の径と偏荷重
９９の関係を説明するものであって、バランサボール５
１の材質はステンレスである。

【００４７】

【表１】

【００４８】冒頭の従来の技術で説明したように、偏荷
重が規格の範囲内であっても、高速回転になるとその影
響を受けるから、（表１）に示すバランサボール径の範
囲（１．０から６．０ｍｍの範囲）に設定することによ
り、十分に実用可能な平衡装置を実現することができ
る。

【００４９】さらに、上述のモータ１０をディスク装置
に実装するに当たり、上部筐体９１の厚みを０．４ｍｍ
とし、上部筐体９１との隙間を１．５ｍｍ確保する。ま
た、ディスク１の下面から計測したチャッキングユニッ
ト２０の厚みを２．１ｍｍとする。加えて、モータ実装
の隙間を０．７ｍｍ、下部筐体９２の厚みを０．５ｍｍ
とする。さらに上述のように、ディスク下面から計測し
たモータベース１７までのモータ部分の厚みは７．５ｍ
ｍである。こうして、合計のディスク装置全体の厚みは
１２．７ｍｍを達成することができる。従って、自動平
衡装置５０を用いたディスク装置をノートブック型コン
ピュータに搭載することが可能となる。なお、（表１）
に例示するように、バランサボール５１の径並びにマグ
ネット１６の厚みを適宜選択することにより、モータ部
分の厚みは７．５ｍｍよりもさらに薄型に構成すること
ができ、併せてディスク装置の厚みを１２．７ｍｍより
もさらに薄型に構成することも可能である。

【００５０】（実施の形態２）図７は第２の実施の形態
における自動平衡装置を説明する要部断面図である。前
述の図２，４との相違点は、平衡室５２に区切り板５７
を設けて上下２段に分離し、上下の平衡室５２にそれぞ
れ小径のバランサボール５１を収納したものである。そ
の他の構造並びに平衡動作は実施の形態１と同様である
から説明の重複を省略する。この構成は、モータとして
ヨークの機能と自動平衡装置としての機能を兼ね備えて
いることを特長とする。

【００５１】（実施の形態３）図８は第３の実施の形態
における自動平衡装置を説明する要部断面図である。図
において、６１は液体状バランサであって、所要の粘性
と重い比重とを有する液状物である。前述の図２，４と
の相違点は、バランサボール５１に代えて、平衡室５２
に液体状バランサ６１を封入したものである。図８は偏
荷重９９と平衡して、液体状バランサ６１が遠心力で外
周面５４に集まっている状態を表す。その他の構造並び
に平衡動作は実施の形態１と同様であるから説明の重複
を省略する。バランサボール５１は転動したり接触する
際に接触音を生じるが、液体状バランサ６１であれば音
を発生することがなくなる。

【００５２】（実施の形態４）図９は第４の実施の形態
における自動平衡装置を説明する要部断面図である。図
において、７１は振り子バランサである。振り子バラン
サ７１は、内周面５３に回転自在に貫装された軸部７２
と周縁部に肉付けされた重り部７３とを連結した形状に
形成される。本実施の形態においてはステンレスあるい
は黄銅を材料として所要の質量に形成し、上下２段に積
み重ねたものである。図９は偏荷重９９と平衡して、振
り子バランサ７１の重り部７３が遠心力で外周面５４側
に集まっている状態を表す。その他の構造並びに平衡動
作は実施の形態１と同様であるから説明の重複を省略す
る。

【００５３】バランサボール５１は転動したり接触する
際に接触音を生じるが、振り子バランサ７１であれば接
触音を発生することがなくなる。

【００５４】（実施の形態５）図１０は、第５の実施の
形態における自動平衡装置を説明する要部断面図であ
る。図において、内周面５３に磁石片５８をバランサボ
ール５１と同数配置し、それに代えて内周面５３の着磁
を省略したものである。その他の構造並びに平衡動作は
実施の形態１と同様であるから説明の重複を省略する。
また、停止時や起動時には内周面５３の磁石片５８にバ
ランサボール５１が吸着されることも、実施の形態１と
同様である。

【００５５】なお、以上の実施の形態１から５に説明し
た例は、いずれも外周部にモータを設け、内周部に自動
平衡装置５０を配置した例を用いて説明した。これは、
ディスク装置の使用条件が頻繁な加減速を必要とするた
め、モータ部の回転トルクを増加するするのに適した構
成とするためである。しかしながら、本発明は上記構造
に限定されるものでなく、例えば、一定の回転トルクが
あれば良く回転振動を抑制する目的であれば、本例と逆
に内周部にモータを設け、外周部に自動平衡装置５０を
配置しても良い。そして、この逆の構成であっても本発
明の特徴を十分に発揮することができる。

【００５６】以上に、詳細に説明したように本発明の構
成によれば、モータ１０の構成部分はその電機子及び界
磁が全体として円環状に構成されるから、モータ１０の
中央部分は空間となるのである。従って、その空間部分
に自動平衡装置５０の構成部分を収容することができ
る。

【００５７】以上の構造であるから、バランサボールの
位置（モータ回転軸厚み方向の位置）と界磁の駆動面の
位置（同）とが互いに重なり合っている状態となる。す
なわち、バランサボールが転動する軌道空間の位置は、
界磁の駆動面がの位置とほぼ同一の位置となる。そのた
め、界磁の駆動面と回転負荷のディスク（偏荷重９９）
とからなる振動発生源と自動平衡装置の位置とをきわめ
て近接した位置に設けることができる。しかも、回転軸
の軸受けに対して、振動に起因するモーメントが発生す
る事がなくなる。従って、軸受けのガタをも打ち消すこ
とができる。

【００５８】さらに、薄型のディスク装置はモータの軸
長（つまり厚み）をすべて自動平衡装置５０の厚みに利
用することができる。その結果、バランサボール径を最
大６．０ｍｍ程度まで確保することが可能となる。バラ
ンサボールの径が増加すると、その質量と慣性（イナー
シャ）が大幅に増加するから、バランサボール自体の一
次共振周波数は著しく低下し、こうして、低回転から高
速回転にわたる広い範囲で不要振動を解決することので
きる自動平衡装置を実現することができる。

【００５９】さらに、本発明のモータを用いたディスク
装置はディスクの偏重心を打ち消してディスクを回転す
ことができる。従って、不要振動を抑制することがで
き、情報の読み取りに支障をきたすことがなくなる。

【００６０】

【発明の効果】本発明のモータによれば、モータの構成
部分はその電機子及び界磁が全体として円環状に構成さ
れるから、モータの中央部分の空間に自動平衡装置の構
成部分を収容することができる。従って、バランサボー
ルが転動する軌道空間の位置は、界磁の駆動面がの位置
とほぼ同一の位置となる。そのため、振動発生源と自動
平衡装置の位置とをきわめて近接した位置に設けること
ができる。しかも、回転軸の軸受けに対して、振動に起
因するモーメントが発生する事がなくなる。従って、軸
受けのガタをも打ち消すことができる。

【００６１】さらに、薄型のディスク装置はモータの軸
長（つまり厚み）をすべて自動平衡装置の厚みに利用す
ることができる。従って、低回転から高速回転にわたる
広い範囲で不要振動を解決することのできる自動平衡装
置を実現することができる。さらに、本発明のモータを
用いたディスク装置はディスクの偏重心を打ち消してデ
ィスクを回転すことができる。従って、不要振動を抑制
することができ、情報の読み取りに支障をきたすことが
なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】全体構造を表す一部断面の斜視図

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図

【図３】コイルシートの平面展開図

【図４】図１のＡ−Ａ線断面における自動平衡装置の説
明図

【図５】図４のバランサボールが転動を開始した図

【図６】本発明のモータの寸法関係を説明する断面図

【図７】第２の実施の形態における自動平衡装置を説明
する要部断面図

【図８】第３の実施の形態における自動平衡装置を説明
する要部断面図

【図９】第４の実施の形態における自動平衡装置を説明
する要部断面図

【図１０】第５の実施の形態における自動平衡装置を説
明する要部断面図

【符号の説明】

１ディスク１０モータ１１回転軸１２軸受１３ヨーク１４バックヨーク１５コイルシート１６マグネット１７モータベース１８ラバー１９コイル２０チャッキングユニット５０自動平衡装置５１バランサボール５２平衡室５３内周面５４外周面５５床面５６天井面５７区切り板５８磁石片６１液体状バランサ７１振り子バランサ７２軸部７３重り部９１上部筐体９２下部筐体９９偏荷重

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 1/27 ５０２Ｈ０２Ｋ 3/26 Ｅ５Ｈ６２２ 3/26 3/44 Ｂ 3/44 3/47 3/47 21/22 Ｍ 21/22 Ｆ１６Ｆ 15/32 Ｋ (72)発明者福田健生大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者古川文信大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山内和博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5D109 BA02 BA14 BA17 BA20 DA11 5H603 BB01 BB13 CA01 CA05 CB25 CC02 CC19 CD25 CE06 FA02 FA21 5H604 BB01 BB15 CC01 CC04 CC12 DB02 DB17 DB26 PB04 5H607 AA04 BB01 BB14 BB17 CC01 CC03 DD01 DD02 DD03 DD16 DD17 EE40 FF12 KK10 5H621 GB01 HH01 JK13 JK17 5H622 AA03 CA10 PP17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、巻回した導体を可撓性絶縁材で
被覆して薄板状に形成した電機子コイルと、円筒状に形
成されその円筒状周面に複数の磁極が着磁された界磁と
を有し、前記電機子コイルを円環状に配置して前記界磁
と所定の間隙を保って前記回転軸に対し同心円状に配置
するとともに、前記回転軸に固定した円環状の平衡室と、前記平衡室の
内部に収納された複数の平衡体とを有し、前記平衡体が転動する軌道面の回転軸上の位置は、前記
界磁の駆動面がなす回転軸上の位置とほぼ同一の位置に
配置したことを特徴とするモータ。
【請求項２】前記平衡室を内周側に、前記電機子コイル
と前記界磁とを外周側に配置したことを特徴とする請求
項１記載のモータ。請求項１記載のモータを使用したこ
とを特徴とするディスク装置。
【請求項３】前記平衡室を外周側に、前記電機子コイル
と前記界磁とを内周側に配置したことを特徴とする請求
項１記載のモータ。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれか１に記載
のモータを使用したことを特徴とするディスク装置。
【請求項５】回転軸と、巻回した導体を可撓性絶縁材で
被覆して薄板状に形成した電機子コイルと、円筒状に形
成されその円筒状周面に複数の磁極が着磁された界磁と
を有し、前記電機子コイルを円環状に配置して前記界磁
と所定の間隙を保って前記回転軸に対し同心円状に配置
するとともに、前記回転軸に固定した円環状の平衡室と、前記平衡室の
内部に収納された平衡体とを有し、前記回転軸と前記平衡室と前記界磁とが前記回転軸に垂
直な同一平面上に配置され、前記平衡体が転動する軌道
面の回転軸上の位置は、前記界磁の駆動面がなす回転軸
上の位置とほぼ同一の位置に配置したことを特徴とする
モータ。
【請求項６】前記平衡室を内周側に、前記電機子コイル
と前記界磁とを外周側に配置したことを特徴とする請求
項５記載のモータ。
【請求項７】前記平衡室を外周側に、前記電機子コイル
と前記界磁とを内周側に配置したことを特徴とする請求
項５記載のモータ。
【請求項８】前記平衡体は１．０から６．０ｍｍの範囲
の径を有する球体にしたことを特徴とする請求項５から
請求項７のいずれか１に記載のモータ。
【請求項９】請求項５から請求項８のいずれか１に記載
のモータを使用したことを特徴とするディスク装置。
【請求項１０】回転軸と、巻回した導体を可撓性絶縁材
で被覆して薄板状に形成した電機子コイルと、円筒状に
形成されたヨークと、円筒状に形成されその円筒状周面
に複数の磁極が着磁された界磁とを有し、前記電機子コ
イルを円環状に形成して前記ヨークの円筒周面に配置し
前記界磁と所定の間隙を保って前記回転軸に対し同心円
状に配置するとともに、前記回転軸に固定した円環状の平衡室と、前記平衡室の
内部に収納された平衡体とを有し、前記回転軸と前記平衡室と前記界磁とが前記回転軸に垂
直な同一平面上に配置され、前記平衡体が転動する軌道
面の回転軸上の位置は、前記界磁の駆動面がなす回転軸
上の位置とほぼ同一の位置に配置したことを特徴とする
モータ。
【請求項１１】前記平衡室を内周側に、前記電機子コイ
ルと前記界磁とを外周側に配置したことを特徴とする請
求項１０記載のモータ。
【請求項１２】前記平衡室を外周側に、前記電機子コイ
ルと前記界磁とを内周側に配置したことを特徴とする請
求項１０記載のモータ。
【請求項１３】前記平衡体は１．０から６．０ｍｍの範
囲の径を有する球体にしたことを特徴とする請求項１０
から請求項１２のいずれか１に記載のモータ。
【請求項１４】前記平衡室は前記回転軸に垂直な区切り
板により複数の平衡室分離されそれぞれの平衡室に平衡
体を収納したことを特徴とする請求項１０から請求項１
２のいずれか１に記載のモータ。
【請求項１５】前記平衡体は所定の粘性を有する液体で
あることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいず
れか１に記載のモータ。
【請求項１６】前記平衡対は前記平衡室の内周面に回転
可能に貫装された複数の振り子バランサであることを特
徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１に記載
のモータ。
【請求項１７】前記平衡室の内周面を着磁し前記平衡体
に磁性材料で球形に形成した複数の球体を用いたことを
特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１に記
載のモータ。
【請求項１８】前記平衡室の内周面に複数の磁石片を配
置し前記平衡体に磁性材料で球形に形成した複数の球体
を用いたことを特徴とする請求項１０から請求項１３の
いずれか１に記載のモータ。
【請求項１９】請求項１０から請求項１８のいずれか１
に記載のモータであって、ディスクを装着したときその
ディスク下面を基準としてモータ全体の厚みが７．５ｍ
ｍ以下に形成されたことを特徴とするモータ。
【請求項２０】請求項１０から請求項１８のいずれか１
に記載のモータを使用したことを特徴とするディスク装
置。
【請求項２１】請求項１０から請求項１９のいずれか１
に記載のモータを使用し、全体の厚みを１２．７ｍｍ以
下に構成したことを特徴とするディスク装置。