JP2009060692A - ステータ、モータ及び記録媒体駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 軸線Lを中心として環状に形成された環状部10aと、該環状部に基端が固定されると共に、軸線を中心とする所定角度毎に永久磁石に向かう半径方向に延出するように形成された複数の歯極部10bと、該複数の歯極部の先端にそれぞれ形成されて永久磁石の周面に対向する先端部10cと、を有する磁性体のステータコア10と、歯極部の周囲に巻回されたコイルと、ステータコアに設けられ、歯極部の強度を補強して変形を規制する規制部12と、を備えているステータを提供する。
【選択図】 図3
Description
モータは、固定子となるステータと、回転子となるロータとから構成されている。このうちステータは、コイル線が巻回されるティースを有するステータコアから構成されている。通常、一定の起磁力を確保するために、ティースの周囲にはコイル線が所定の巻数だけ巻回されている。そのため、コイルはどうしても厚くなり易かった。特に、コイルの厚みは、他の構成品に比べて顕著であるので、薄型化に多大に影響してしまう。よって、薄型化を実現するにはコイルをできるだけ薄くする必要があるが、上述したように所定の巻数が必要であるので、単純に巻数を減らしてコイルの厚みを薄くすることができるものではなかった。
即ち、従来のモータによれば、磁力線中心ずれに起因する騒音や振動を低減させることが可能であるが、主にアウターローター構造に対して有効である。つまり、インナーローター構造は、アウターローター構造とは異なり、ステータとロータとをそれぞれ別個に組み立てた後、両者を組み合わせるという順番になる。そのため、永久磁石側の磁力線中心とコイル側の磁力線中心とを一致させる調整が依然として困難であり、騒音や振動が発生し易い。このように、インナーローター構造の場合には適さないものであった。
詳細に説明すると、ステータコアの厚みを薄くすると全体的な剛性が低下してしまう。特に、コイル線が巻回されるステータコアのティースは、撓みや捩れ等により変形し易くなってしまう。そのため、永久磁石の回転の影響を受けて、ティースがばたつく等の不要な振動が生じてしまう可能性があった。そのため、騒音や振動が大きくなってしまう。
また、ティースが振動してしまうと、コイル側の磁力線中心が安定せず、永久磁石側の磁力線中心に対してずれてしまう恐れがある。特に、永久磁石やステータコアが薄くなるほど、僅かな磁力線中心ずれが騒音や振動に多大に影響してしまう。そのため、この点においても、騒音や振動が大きなってしまうものであった。
通常、ステータコアのティースにコイル線を巻回する場合には、コイル線に所定の張力を与えながら巻線機によってきれいに整列するように巻回している。ところが、ステータコアの厚みが薄い場合には、ティースが撓み易くなっているので、巻回時の張力に引っ張られてティースが上下に撓んで曲がったり、捩れたりし易かった。しかもこのティースの曲げや捩れは、巻線機の回転に伴って上下方向に大きな振動となってしまう。そのため、この振動が邪魔して、巻線機を利用してコイル線を高速で巻回することができなくなってしまう。また、これに加え、きれいに整列させた状態でコイル線を巻回することができなくなってしまう。よって、ゆっくり慎重にコイル線を巻く必要があった。その結果、生産性の低下を招いてしまうものであった。
また、別の目的としては、薄型化したとしても、コイルの巻線を高速でしかもきれいに整列させた状態で巻回することができ、生産性を向上することができるステータを提供することである。
本発明に係るステータは、軸線回りに回転する永久磁石に対して対向配置されるステータであって、前記軸線を中心として環状に形成された環状部と、該環状部に基端が固定されると共に、軸線を中心とする所定角度毎に前記永久磁石に向かう半径方向に延出するように形成された複数の歯極部と、該複数の歯極部の先端にそれぞれ形成されて前記永久磁石の周面に対向する先端部と、を有する磁性体のステータコアと、前記歯極部の周囲に巻回されたコイルと、前記ステータコアに設けられ、前記歯極部の強度を補強して変形を規制する規制部と、を備えていることを特徴とするものである。
特に、コイルの巻線が巻回される歯極部に補強リブが形成されているので、ステータコアの薄型化を図りながら、コイルの厚みを若干増すことができる。そのため、永久磁石側の磁力線中心に対するコイル側の磁力線中心の位置ずれの許容範囲を広げることができる。つまり、ステータコアが薄くなるほど永久磁石側の磁力線中心に対してコイルの磁力線中心を高精度に位置合わせする必要があるが、コイル側の厚みを若干増すことができるので、磁力線中心ずれの許容範囲を広げることができる。そのため、ステータの組み立て上の管理を容易にすることができる。
このように、状況に応じてコイルの巻数を奇数層にできるので、ステータ全体のさらなる薄型化を図ることができる。
また、本発明に係るモータ及び記録媒体駆動装置によれば、薄型化を図ることができると共に、騒音や振動を抑えて高品質化を図ることができる。
以下、本発明に係る第1実施形態を、図1から図9を参照して説明する。
本実施形態の記録媒体駆動装置1は、図1に示すように、各種情報を記録可能なハードディスク(記録媒体)Dを軸線L回りに回転駆動するスピンドルモータ(モータ)2と、該スピンドルモータ2の後述するハブ(軸体)4に設けられ、上記ハードディスクDを嵌合保持する嵌合部(保持部)4cと、ハブ4を軸線L回りに回転可能に支持する流体動圧軸受部(軸受部)3とを備えている。
ハブ4は、軸線Lを中心として略円柱状に形成されたシャフト部4aと、該シャフト部4aの外周面から半径方向外方に延びて形成され、後述するスリーブ7の鍔部7aを上下から挟み込むように形成されたフランジ部4bとを備えている。また、ハブ4の上端は、ハードディスクDの中心孔に挿通されて、該ハードディスクDを嵌合保持する上記嵌合部4cとなっている。また、永久磁石5は、半径方向に沿った断面積が矩形状になるように形成されており、その外周面が軸線Lに平行な方向な面となっている。この永久磁石5は、フランジ部4bによって保持されている。
即ち、これらスラスト動圧発生溝及びラジアル動圧発生溝は、流体動圧軸受部3を構成する一部である。
なお、ステータコア10を形成する際に、打ち抜き加工した磁性体を積層(例えば、2層)させることで、ステータコア10を形成しても構わない。また、ステータコア10の外表面には、図示しない絶縁膜がコーティング(被膜)されている。
ここで、本実施形態の補強リブ12は、図5に示すように、自身の先端部12aがコイル11の巻線11aを引っ掛けて係止する係止部として機能するようになっている。そのため、巻回が終了した巻線11aは、補強リブ12の先端部12aに引っ掛けられることで係止された後、ティース10bの基端側(コアバック10a側)に戻されるようになっている。なお、図5では、図を見易くするために、巻線11aを1層分だけ巻回した状態を図示している。
まず、コイル11に三相交流電流を供給してティース10bを励磁させ、磁界を発生させる。この磁界により、永久磁石5及びハブ4を軸線L回りに回転させて、ハードディスクDを回転させることができる。またこの際、ステータコア10は、永久磁石5の外周面に対向する先端部10cをティース10bの先端に有しているので、該ステータコア10と永久磁石5との間の磁束の受け渡しが密になる。従って、ハブ4を効率良く回転させることができる。
また、ハブ4の回転に伴って、オイルWがスラスト動圧発生溝及びラジアル動圧発生溝に沿って流れるので圧力が高まる。これによりハブ4は、流体動圧軸受部3によってスラスト方向及びラジアル方向の力が支持されるので、滑らかに回転する。
また、本実施形態のスピンドルモータ2は、上述したステータ6を備えているので、薄型化を図ることができる。また、低騒音化及び低振動化したステータ6でもあるので、スピンドルモータ2自体の騒音や振動を抑えることができ、高品質化を図ることができる。
また、本実施形態の記録媒体駆動装置1は、上述したスピンドルモータ2を備えているので、薄型化を図ることができると共に、騒音や振動を抑えて高品質化を図ることができる。
また、第1実施形態では、補強リブ12をティース10bの両側に平行配置されるように2つ形成したが、必ず両側に形成する必要はなく、片側のみに形成しても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。但し、両側に形成することで、ティース10bを均等にバランス良く補強できるので、より好ましい。
また、補強リブ12を、ティース10bの基端側から先端部10cの近傍まで該ティース10bの長手方向に沿って延出するように形成したが、ティース10bの基端側にだけ形成しても構わない。ティース10bは、コアバック10aに基端側が固定されて片持ち状態となっているので、補強リブ12によって基端側を集中的に補強することで、撓みや捩れ等を効果的に防止することができる。従って、少なくともティース10bの基端側に補強リブ12を形成すれば構わない。
次に、本発明に係る第2実施形態を、図10及び図11を参照して説明する。なお、この第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、ティース10bに補強リブ12が形成されていたが、第2実施形態では、ティース10bではなく、コアバック10aに補強リブ12が形成されている点である。
このように補強リブ12を形成することで、複数のティース10bの基端側を固定しているコアバック10aを補強して剛性を上げることができる。よって、コアバック10a自体に捩れや撓み等が生じてしまうことを防止することができる。従って、各ティース10bの基端側をより強固に固定することができ、第1実施形態と同様にティース10bの変形を防止することができる。その結果、第1実施形態と同様に、薄型化を図りながら低騒音化及び低振動化を図ることができる。
次に、本発明に係る第3実施形態を、図12及び図13を参照して説明する。なお、この第3実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第3実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、ティース10bに補強リブ12が形成されていたが、第3実施形態では、ティース10b及びコアバック10aの両方に補強リブ12が形成されている点である。
即ち、本実施形態の補強リブ12は、上述した第1実施形態の補強リブと、第2実施形態の補強リブとの機能を両方兼ね備えたリブとされている。
図14に示すように、この場合の記録媒体駆動装置40は、ステータ6の周囲を囲むように配置された永久磁石5と、永久磁石5の内側で、該永久磁石5に対して対向配置されたステータ6と、を備えており、ステータ6の外側で永久磁石5が軸線L回りに回転するように構成されている。永久磁石5は、ステータ6を越えて該ステータ6の外側まで伸びたハブ4のフランジ部4bによって保持されている。なお、これ以外のハブ4の構成及び流体動圧軸受部3の構成は、第1実施形態と同様である。
次に、上述した第1実施形態のステータ6で構成されるモータの実際の騒音を測定した実施例について、従来のステータで構成されるモータの騒音と比較しながら図15を参照して説明する。なお、騒音を実際に測定するにあたり、モータの上方略5cmの位置に集音マイクを設置して測定を行った。また、モータの回転数が4200rpmで安定したときに、測定を行った。
また、2つ目の従来のモータは、永久磁石の厚みが0.7mmであり、ステータコアの厚みが0.4mmのモータである。この際、0.2mmの磁性体の平板を2枚積層してステータコアを構成した。このモータの騒音データを図15に示すグラフに比較例2としてプロットした。
また、両者のデータから、磁力線中心ずれが大きくなると、共に騒音が大きくなることが分かる。よって、永久磁石側の磁力線中心とコイル側の磁力線中心とを、できるだけ一致させることが、低騒音化に繋がることが分かる。特に、比較例2のデータの方が、急峻なカーブを描いている。このことから、永久磁石及びステータコアの厚みが薄くなるほど、僅かな磁力線中心ずれが騒音に多大な影響を与えてしまうことが分かる。
上述したように、ステータコア10の薄型化を図りながら、低騒音化も実現するという従来にはない効果を確認することができた。
L 軸線
1、20、30、40 記録媒体駆動装置
3 流体動圧軸受部(軸受部)
4 ハブ(軸体)
4c 嵌合部(保持部)
5 永久磁石
6 ステータ
10、21、31 ステータコア
10a コアバック(環状部)
10b ティース(歯極部)
10c 先端部
11 コイル
11a コイルの巻線
12 補強リブ(規制部)
Claims (8)
- 軸線回りに回転する永久磁石に対して対向配置されるステータであって、
前記軸線を中心として環状に形成された環状部と、該環状部に基端が固定されると共に、軸線を中心とする所定角度毎に前記永久磁石に向かう半径方向に延出するように形成された複数の歯極部と、該複数の歯極部の先端にそれぞれ形成されて前記永久磁石の周面に対向する先端部と、を有する磁性体のステータコアと、
前記歯極部の周囲に巻回されたコイルと、
前記ステータコアに設けられ、前記歯極部の強度を補強して変形を規制する規制部と、を備えていることを特徴とするステータ。 - 請求項1に記載のステータにおいて、
前記規制部は、厚さ方向に重なるように前記環状部に一体的に形成された環状の補強リブであることを特徴とするステータ。 - 請求項1に記載のステータにおいて、
前記規制部は、厚さ方向に重なるように少なくとも前記歯極部の基端側に一体的に形成された補強リブであることを特徴とするステータ。 - 請求項3に記載のステータにおいて、
前記補強リブは、前記先端部近傍まで前記歯極部の長手方向に沿って延出するように形成されていることを特徴とするステータ。 - 請求項4に記載のステータにおいて、
前記補強リブの先端部は、前記コイルの巻線を引っ掛けて係止する係止部とされていることを特徴とするステータ。 - 請求項3から5のいずれか1項に記載のステータにおいて、
前記補強リブは、前記歯極部の両側に平行配置されるように形成されていることを特徴とするステータ。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のステータと、
前記永久磁石を保持した状態で前記軸線回りに回転可能に支持された軸体と、を備えていることを特徴とするモータ。 - 請求項7に記載のモータと、
前記軸体に設けられ、各種情報を記録可能な記録媒体を保持する保持部と、
前記軸体を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受部と、を備えていることを特徴とする記録媒体駆動装置。
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JP2007224121A JP2009060692A (ja) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | ステータ、モータ及び記録媒体駆動装置 |
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Cited By (3)
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2007
- 2007-08-30 JP JP2007224121A patent/JP2009060692A/ja active Pending
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