JP2003324923A - モータ及びディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、磁気特性の高いマグネットや矩形
波に着磁したマグネットを用いてもコギングが発生する
ことがなく、省電力で、強いトルクを発生し、薄型のモ
ータとそれを用いたディスク装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 本発明のモータとディスク装置は、円筒
状に形成された電機子ヨークと該電機子ヨークの円筒状
周面に設けられたコイルを備えた電機子と、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部
とを備えたモータであって、電機子ヨークと界磁部が所
定の間隙を保って同心円状に配設され、コイルが空芯状
のコイル体から構成され、電機子ヨークの円筒周面にコ
字状に折り曲げられて装着されたことを特徴とする。

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
駆動する電機子の構造に特徴を有するモータ、及びこの
モータを使用したディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円盤状媒体を回転駆動するためのモータ
には滑らかな回転とできるだけ簡単な構造であることが
望ましく、従来から回転界磁型でアウタロータ形式のモ
ータが一般的に用いられている。そこで、この従来のア
ウタロータ形式のモータについて説明する。なお、ここ
でいう円盤状媒体とは、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（ＬＰ、ＥＰ等）盤をはじ
め、フロッピー（登録商標）ディスク、ＭＯ、ＭＤ、Ｐ
Ｄ、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いう。また、ジャケ
ットはディスクの回転駆動とは関係が乏しいため、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】先ず、従来のモータの技術として、周対向
モータ（ラジアルギャップモータ）と面対向モータ（ア
キシャルギャップモータ）について以下に説明する。最
初に従来の周対向モータについて説明する。図３は従来
の周対向モータの斜視図である。図３において、１０は
渦電流を防止するために複数枚の珪素鋼板を積層して形
成され、絶縁材を施されたステータコア、１１はステー
タコア１０に巻回され駆動電流が流されるコイル、１２
はステータコア１０と対向するように配置されたマグネ
ット、１３はディスクを載置して回転させるターンテー
ブル、１４はターンテーブル１３の中心軸を保持する軸
受け部、１５はターンテーブル１３にディスクを装着さ
せるチャッキングユニットであり、例えば図３ではチャ
ッキングボール１６でディスクの中心位置を決めてディ
スクをターンテーブル１３に密着させる。

【０００４】次に図４は、図３の周対向モータの回転動
作説明図である。図４において、周対向モータのマグネ
ット１２は内周側と外周側にそれぞれ、Ｓ極とＮ極が分
布するように着磁されている。駆動電流をコイル１１に
通電すると右ねじの法則に従ってステータコア１０が磁
化される。こうして、ステータコア１０の磁極とマグネ
ット１２との間に反発力、もしくは吸引力が発生する。
この状態でステータコア１０に取り付けられている複数
のコイル１１に流す電流のタイミングを制御することに
より、図４に示すように、マグネット１２とコイル１１
の間に発生する反発力、吸引力を交互に発生させ、かつ
切り替えて、連続的に一定方向へ推力を生じさせ、ロー
タマグネットであるターンテーブル１３を回転させるも
のである。

【０００５】次に、もう１つの従来の技術として面対向
モータを説明する。図５は従来の面対向モータの斜視
図、図６は図５の面対向モータの回転動作説明図、図７
は図５の面対向モータのマグネットの着磁分布図であ
る。図５において、３０は駆動電流が通電されるコイル
であり、複数のコイル３０がプリント基板３１上に配置
され、磁性体のヨーク３３に固定されている。３２はマ
グネットであって、プリント基板３１と平行に配置さ
れ、ターンテーブル３４に密着固定されている。図７に
示すように、マグネット３２は円周方向に複数の領域に
分割して着磁される。３４はディスクを載置して回転駆
動するターンテーブル、３５はターンテーブル３４の中
心軸を保持する軸受け部、３６はターンテーブル３４に
ディスクを装着させるチャッキングユニットである。図
５に示すチャッキングユニット３６では、チャッキング
ボール３７でディスクの中心位置を決め、ディスクをタ
ーンテーブル３４に密着させている。

【０００６】次に図６に基づいて、面対向モータの回転
動作を説明する。上述したように、マグネット３２は、
上面側と下面側にそれぞれＳ極とＮ極が現れるように円
周方向に分布して着磁されている。そこで、図６に示す
ように、マグネット３２とヨーク３３の間にはアキシャ
ル（モータの回転軸）方向に磁界が生じる。その間に配
置されたコイル３０に電流を流すとフレミングの左手の
法則に従いコイルに力が発生する。実際には電機子であ
るコイルは固定されているので界磁であるマグネットが
回転する。ここで、複数のコイル３０に流す電流のタイ
ミングを制御することにより、コイル３０に発生する力
が一定回転方向になるように切り替え、ロータマグネッ
トであるターンテーブル３４を回転させるものである。

【０００７】このように周対向モータ、面対向モータ
は、いずれも、回転するターンテーブルを設け、このタ
ーンテーブルにディスクを装着することによって、ディ
スクを回転駆動し、ディスク装置を構成することができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来のモ
ータには次のような問題点があった。すなわち、従来の
周対向モータは、ステータコアのスロット構造とマグネ
ットの磁気作用によりコギングトルクが発生する。その
繰り返しは、そのままトルク変動となりトルクむらとな
る。一回転中のコギングの数はステータコアのスロット
数とマグネットの極数で決まり、通常、周対向モータは
回転に伴うコギングを避けられないものとされてきた。

【０００９】また、コギングは不要振動を起こす要因の
ひとつであり、その不要振動が大きいと情報密度の高い
ディスク情報の読み取りや書き込みを行うときに大幅な
性能低下を招来するものであった。その解決策として、
マグネットの磁気作用を小さくすることが考えられ、マ
グネット材質に磁気特性が小さい材質を選択したり、ス
テータコアとマグネット間の距離を離したり、ステータ
コアの形状やマグネットの着磁波形を変更したりする解
決策が考えられてきたが、どれもモータ効率を犠牲にす
ることにつながり、モータのトルクダウンや消費電流大
などモータ特性としての性能を低下することになってい
た。

【００１０】また、従来の面対向モータではヨークとコ
イルとロータマグネットとを軸方向に積み重ねる構造に
なるため、薄型にするには限界がある。また、上述した
コイルの構造を有しているため、周対向構造のモータに
比較して大きなトルクを発生するのは不利であった。大
きなトルクを発生しようとすれば磁気特性の高いマグネ
ットが必要となり、マグネットとマグネットヨークの吸
引力により軸受けロスが大きくなるという不具合もあっ
た。小型のディスクを使用する機器にあっては、小型の
特徴を生かすためにさらに薄型で、しかも短時間で一定
回転数に到達できる強いトルクを発生することのできる
モータが要求されている。

【００１１】そこで本発明は、上記課題を解決するため
になされたものであって、磁気特性の高いマグネットや
矩形波に着磁したマグネットを用いてもコギングが発生
することがなく、省電力で、強いトルクを発生し、薄型
のモータを提供することを目的とする。

【００１２】また本発明は、低振動で、記録媒体を安定
して記録または再生することができ、速やかな加減速動
作をすることができ、アクセスタイムが短く、低消費電
力のディスク装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに本発明のモータは、円筒状に形成された電機子ヨー
クと該電機子ヨークの円筒状周面に設けられたコイルを
備えた電機子と、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部とを備えたモータであっ
て、電機子ヨークと界磁部が所定の間隙を保って同心円
状に配設され、コイルが空芯状のコイルから構成され、
電機子ヨークの円筒周面にコ字状に折り曲げられて装着
されたことを特徴とする。

【００１４】これにより、磁気特性の高いマグネットや
矩形波に着磁したマグネットを用いてもコギングが発生
することがなく、省電力で、強いトルクを発生し、薄型
にすることができる。

【００１５】本発明のディスク装置は、上述のモータ
と、モータを制御するためサーボ制御部と、ディスクに
記録または再生を行うためのピックアップと、ピックア
ップを移動させるための移動機構と、記録または再生の
ための制御手段とを備え、モータのターンテーブルにデ
ィスクを装着して記録または再生を行うことを特徴とす
る。

【００１６】これにより、低振動で、記録媒体を安定し
て記録または再生することができ、速やかな加減速動作
をすることができ、アクセスタイムが短く、低消費電力
のディスク装置を提供することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１の発明は、円筒
状に形成された電機子ヨークと該電機子ヨークの円筒状
周面に設けられたコイルを備えた電機子と、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部
とを備えたモータであって、電機子ヨークと界磁部が所
定の間隙を保って同心円状に配設され、コイルが空芯状
のコイルから構成され、電機子ヨークの円筒周面にコ字
状に折り曲げられて装着されたことを特徴とするモータ
であって、省電力を図るため磁気特性の高いマグネット
や矩形波に着磁したマグネットを用いてもコギングが発
生することが無く、しかも強いトルクを生じることので
きるモータで、薄型に構成することの可能なモータを提
供することができる。

【００１８】本発明の請求項２の発明は、空芯状のコイ
ルが、電機子ヨークと界磁間で発生する磁界を最大限に
活用するため直線部を備え、該直線部でコ字状に折り曲
げられたことを特徴とする請求項１記載のモータであっ
て、省電力を図るため磁気特性の高いマグネットや矩形
波に着磁したマグネットを用いてもコギングが発生する
ことがなく、しかも強いトルクを生じることのできるモ
ータで、薄型に構成することの可能なモータを提供する
ことができる。

【００１９】本発明の請求項３に記載の発明は、電機子
ヨークの円筒状周面が平滑で連続した周面に形成される
とともに、界磁部の円筒状周面も平滑で連続した周面に
形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の
モータであって、コギングが発生することがなく、しか
もモータトルクを大きくすることができ、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。

【００２０】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１〜３のいずれかに記載のモータと、モータを制御する
ためサーボ制御部と、ディスクに記録または再生を行う
ためのピックアップと、ピックアップを移動させるため
の移動機構と、記録または再生のための制御手段とを備
え、モータのターンテーブルにディスクを装着して記録
または再生を行うことを特徴とするディスク装置であっ
て、低振動により高密度記録媒体を安定して記録、再生
することができ、また大きなトルクを生じることで速や
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図ることができる。

【００２１】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。本願発明の特徴を効果的に活用する
ことのできるモータの種類として、ディスク駆動用のス
ピンドルモータを例にして本発明を以下に説明する。な
お、説明に用いた例は本発明をスピンドルモータの用途
に限定的に解釈するものではない事は言うまでもない。

【００２２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における斜視図である。図１において、１はモータ
の回転軸である。２は回転軸１のための軸受け部であ
る。３は電機子ヨークであって、磁性材料によって円筒
状に形成した後、絶縁材を施し、回転軸１に対し同心円
状になるよう軸受け部に固定されている。ここで、電機
子ヨーク３の形状が円筒状というのは、円筒もしくは高
さの低いときのリングを基本形状とするが、中実の円柱
もしくは円盤状のものを含むものである。４はコイルで
あって、予め空芯状に巻回されたコイル９（後述する図
２参照）をコ字状に曲げ、電機子ヨーク３の円筒周面に
密着して固定される。

【００２３】５はマグネットヨークであって、マグネッ
ト６を保持するとともに、ラジアル方向の平面はターン
テーブルの機能を有する。なお、ターンテーブル上に設
けたチャッキングユニット１５とチャッキングボール１
６は上述した従来のものと同様であるから、同一名称と
符号を付して説明の重複を省略する。マグネット６は円
筒状に構成され、円筒周面の円周方向にＮ／Ｓ交互に所
定のピッチで複数極が着磁されている。マグネット６と
電機子ヨーク３とは互いに所定の間隙を保って回転軸１
の同心円状に配置される。８はモータベースであって、
軸受け部２を固定している。

【００２４】次に、本発明の実施の形態１の特徴である
電機子部分について詳細に説明する。電機子（ステー
タ）部分は、電機子ヨーク３とコイル４とで構成され
る。先ず、電機子ヨーク３は高透磁率の磁性体を円筒状
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、珪素鋼が適当である。その電機子ヨー
ク３は上述したように円柱、円盤形状に構成してもよ
い。この電機子ヨーク３には磁束が流れるので、渦電流
損失を軽減する目的で薄板状に形成した磁性体を積層し
て使用してもよい。また、電機子ヨーク材質として量産
時の経済性を考慮し、成形加工が容易にできる焼結材料
を使用してもよい。この場合、フェライト系焼結材など
が好適である。

【００２５】また、電機子ヨーク３の外周の円筒面は、
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、その外周面は平滑で連続した周面に形成される。理
由は、後述する界磁部とのエアギャップを精度よく、か
つ狭い範囲内に維持するためである。電機子ヨーク３が
界磁部であるマグネット６と対向する外周面部は後述す
るコイル４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４の空芯部と嵌合する突起部を電機
子ヨーク３に施した絶縁物に設けることもできる。

【００２６】次に、電機子部のコイル４について説明す
る。図２は、空芯コイルを示す図である。図２におい
て、コイル４の主体であるコイル９は、電機子ヨーク３
とマグネット６間に発生する磁束に対し、トルクが有効
に働くように平板状のコイルに直線部を設けた空芯コイ
ルである。この直線部が電機子ヨーク３に対して短い
と、本実施の形態１のモータの回転原理であるフレミン
グの左手の法則に従って発生するトルクが減少し、消費
電流が大きくなりモータの性能が下がってしまう。従っ
て直線部を長くするのが望ましい。コイル９の電機子ヨ
ーク３より長い部分はモータの薄形化のためコ字状に曲
げ、電機子ヨーク３をコ字部分で挟んで接着（貼り付
け）により円筒状周面に装着する。なお、コイル９は上
述したように一度平面状に巻線したものをコ字状に曲げ
るのでも、曲げながら巻線するのでもよい。また、コイ
ル９の材料は、モータの損失で大きなウエイトを占める
銅損の低減や加工性を考慮し、断面が円または角の銅線
を用いることが好ましい。

【００２７】次に、界磁部について説明する。マグネッ
ト６は強磁性体を円筒状に形成し、電機子ヨーク３と対
向する円筒状周面部は、内径寸法精度や真円度が高精度
になるように精密加工される。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
６と、電機子ヨーク３に装着したコイル４とは互いにわ
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１の同心円状に配置される。このマグネット６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、マグネットヨーク５はそのマグネッ
ト６の外周面に密着し固定保持されている。このマグネ
ットヨーク５は、マグネット６のバックヨークとして機
能する。

【００２８】なお、以上の説明は回転界磁型のアウタロ
ータモータを例にして説明したが、本発明は回転界磁型
のアウタロータモータに限定するものではない。ロータ
を内周に配置するか外周に配置するかは、単なる構造上
の配置に過ぎないから、本実施の形態１のモータの構造
を活かしたインナロータの構造にすることもまた可能で
ある。さらにまた、界磁部分を固定側に配置し、電機子
部分を回転側に配置することもまた同様に可能である。

【００２９】以上のように構成された本実施の形態１の
モータは次のような顕著な効果を有する。先ず、電機子
ヨークが連続の円周面で構成されており、マグネットと
の磁気作用によるコギングトルクの発生がないのでコギ
ングレスである。従って、省電力を図るために磁気特性
の高いマグネットや矩形波に着磁したマグネットを採用
し、ギャップの磁束密度を高くしてもコギングが発生す
ることがなく、不要振動の発生を防ぐことができる。

【００３０】さらに、マグネット６とバックヨーク３と
はともに高精度の真円度を有し、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。

【００３１】さらに、本実施の形態１のモータをディス
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
の削減を図ることができる。

【００３２】（実施の形態２）本発明の実施の形態２の
ディスク装置である光ディスク装置について説明する。
実施の形態１のモータを光ディスク駆動のために用いる
ものである。モータに特徴があり、光ディスク装置の他
の構成は一般的であるため、以下これを図示することは
しない。

【００３３】実施の形態２のディスク装置は、実施の形
態１で説明したモータを備えて光ディスクを駆動する。
このモータの駆動制御のためサーボ制御装置と、光ディ
スク装置全体の動作を制御する制御手段が設けられてい
る。

【００３４】また、光ディスクに記録または再生を行う
必要があるから、対物レンズを通して光スポットをディ
スクの信号記録面に生成する光ピックアップが設けら
る。光ピックアップには対物レンズのフォーカス制御を
行うフォーカス機構が設けられている。この光ピックア
ップを光ディスクの半径方向に移動させるトラバース伝
達機構、トラバース伝達機構を駆動するためのトラバー
スモータ、記録または再生のためのレーザ光を制御する
レーザドライバ、トラバースモータを回転駆動制御しト
ラバース伝達機構を制御するトラバースドライバ等が設
けられている。

【００３５】なお、制御手段は中央処理装置（ＣＰＵ）
から構成され、メモリからプログラムやデータをロード
することで、光ディスク装置の制御や演算を行ったりす
ることで、光ディスク装置の各種制御機能手段として機
能する。

【００３６】実施の形態２のディスク装置は、モータが
低振動になるため、高密度記録媒体を安定して記録、再
生することができ、また大きなトルクを生じることで速
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図ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、省電力を図るために磁気特性の高いマグネットや
矩形波に着磁したマグネットを採用してもコギングが発
生することが無く、しかも強いトルクを生じることので
きるモータで、薄型に構成することの可能なモータを提
供することができる。

【００３８】また、低振動で、記録媒体を安定して記録
または再生することができ、速やかな加減速動作をする
ことができ、アクセスタイムが短く、低消費電力のディ
スク装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるモータの斜視図

【図２】空芯コイルを示す図

【図３】従来の周対向モータの斜視図

【図４】図３の周対向モータの回転動作説明図

【図５】従来の面対向モータの斜視図

【図６】図５の面対向モータの回転動作説明図

【図７】図５のマグネットの着磁分布図

【符号の説明】

１ 回転軸 ２，１４，３５ 軸受け部 ３ 電機子ヨーク ４，９，１１，３０ コイル ５，３３ マグネットヨーク ６，１２，３２ マグネット ８ モータベース １０ ステータコア １３，３４ ターンテーブル １５，３６ チャッキングユニット １６，３７ チャッキングボール

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D109 BA02 BA14 BA16 BA17 BA20 BA26 BA28 BA29 5H604 AA08 BB10 BB15 BB17 CC01 CC05 CC12 5H621 AA02 BB07 BB10 GA02 GB03 HH01 JK13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状に形成された電機子ヨークと該電機
   子ヨークの円筒状周面に設けられたコイルを備えた電機
   子と、円筒状に形成されその円筒状周面に複数の磁極が
   着磁された界磁部とを備えたモータであって、 前記電機子ヨークと前記界磁部が所定の間隙を保って同
   心円状に配設され、 前記コイルが空芯状のコイルから構成され、前記電機子
   ヨークの円筒周面にコ字状に折り曲げられて装着された
   ことを特徴とするモータ。
2. 【請求項２】空芯状のコイルが、電機子ヨークと界磁間
   で発生する磁界を最大限に活用するため直線部を備え、
   該直線部でコ字状に折り曲げられたことを特徴とする請
   求項１記載のモータ。
3. 【請求項３】電機子ヨークの円筒状周面が平滑で連続し
   た周面に形成されるとともに、前記界磁部の円筒状周面
   も平滑で連続した周面に形成されたことを特徴とする請
   求項１または２に記載のモータ。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のモータ
   と、前記モータを制御するためサーボ制御部と、ディス
   クに記録または再生を行うためのピックアップと、前記
   ピックアップを移動させるための移動機構と、記録また
   は再生のための制御手段とを備え、 前記モータのターンテーブルにディスクを装着して記録
   または再生を行うことを特徴とするディスク装置。