JP2009177923A - モータおよび記録媒体駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性を向上することができるとともに、安定回転させることができるモータおよび記録媒体駆動装置を提供する。
【解決手段】軸線Ｌ回りに回転する永久磁石５と、永久磁石に対向するように配置され、軸線を中心として環状に形成された環状部１５と、環状部に基端が固定されるとともに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１６と、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１７と、を有するステータコア１１を備え、ステータコアの歯極部に対してコイル１２が巻回されるステータと、を有するモータ２において、永久磁石とステータの先端部との対向面の少なくとも何れか一方が、軸線に沿う方向の中心位置を介して対称な凸面または凹面で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータおよび記録媒体駆動装置に関するものである。

近年、ハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）を用いた情報記録再生装置は、携帯音楽再生装置や携帯電話機などに採用され始めている。特に、携帯型の情報記録再生装置は、その利便性から今後の主流となるものであり、さらなる小型化および薄型化が求められている。これに伴い、ＨＤ（ハードディスク）を駆動するモータの小型化および薄型化の改良がなされてきた。
一般的なモータのステータ構造としては、ステータコアのヨークから永久磁石に指向するようにティースを形成し、そのティースにコイルを巻回したものが知られている。ここで、永久磁石とティースの先端部との対向面積が小さくなると磁気特性が低下し、モータの効率が悪くなってしまう。
そこで、モータの薄型化を図りつつ、磁気特性を向上させることを目的として、特許文献１の薄型モータや特許文献２のモータが提案されている。具体的には、特許文献１の薄型モータは、ロータマグネットの周面にベース寄りに傾斜した傾斜面を設けるとともに、この傾斜面に巻線部の先端部が対向するようにステータコアを配置したものである。また、特許文献２のモータは、電気子コア（ステータコア）を珪素鋼板の積層構造で形成し、マグネットの周面に対向するように配置する鋼板と、マグネットの下面に対向するように配置する鋼板と、で構成するようにしたものである。
特開２００３−２０４６４２号公報 特開２００２−３５４７６８号公報

ところで、特許文献１の薄型モータおよび特許文献２のモータは、永久磁石（マグネット）とステータコアの先端部との対向面の離隔距離が、モータが回転する軸線方向に亘って一定でなく、かつ、永久磁石とステータコアの先端部との対向面における軸線に沿う方向の中心位置が一致していない。動圧軸受型のモータにこれらの構成を採用すると、軸体と軸受との間に生じる動圧に影響が出て、モータが安定回転できない問題があった。つまり、モータが回転駆動したときに、永久磁石とステータコアの先端部との間にアンバランスな力が発生することで、モータの軸体に上下方向（軸線に沿う方向）の力が働き、安定回転できないというものであった。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、磁気特性を向上することができるとともに、安定回転させることができるモータおよび記録媒体駆動装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係るモータは、軸線回りに回転する永久磁石と、該永久磁石に対向するように配置され、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ともに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、を有するステータコアを備え、該ステータコアの歯極部に対してコイルが巻回されるステータと、を有するモータにおいて、前記永久磁石と前記ステータの先端部との対向面の少なくとも何れか一方が、前記軸線に沿う方向の中心位置を介して対称な凸面または凹面で形成されていることを特徴としている。

このように構成することで、永久磁石とステータの先端部との間の対向面積を大きくすることができる。したがって、モータの磁気特性を向上することができる。また、永久磁石またはステータの先端部に形成された凸面または凹面が、軸線に沿う方向の中心位置を介して対称な形状になっているため、永久磁石とステータの先端部との間に発生する磁気的な吸引力が軸方向に沿ってバランスされるため、モータを安定回転させることができる。

また、前記永久磁石と前記ステータの先端部との対向面の内、一方が前記凸面で形成され、他方が前記凹面で形成され、前記凸面と前記凹面との離隔距離が略一定になるように構成されていることを特徴としている。
このように構成することで、永久磁石とステータの先端部との間に生じる磁気吸引力を軸線方向に沿ってより均一にすることができる。したがって、モータをより一層安定回転させることができる。

また、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、該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、前記軸体が前記軸受部から浮上しながら回転可能に構成され、前記軸体が回転する際に、前記永久磁石と前記ステータの先端部との対向面における前記軸線に沿う方向の中心位置が一致するように構成されていることを特徴としている。
このように構成することで、動圧軸受型のモータにおいて、軸体の浮上量を所定量に保持した状態で、永久磁石とステータの先端部との間に生じる磁気吸引力をバランスさせることができる。したがって、動圧軸受型のモータにおいても、モータを安定回転させることができる。

また、本発明に係る記録媒体駆動装置は、上記本発明のモータと、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、を備えていることを特徴とするものである。
この発明に係る記録媒体駆動装置においては、磁気特性を向上することができるとともに、安定回転させることができるモータを備えているため、装置自体の磁気特性の向上および安定して駆動する信頼性の高い装置を得ることができる。

本発明に係るモータによれば、永久磁石とステータの先端部との間の対向面積を大きくすることができる。したがって、モータの磁気特性を向上することができる効果がある。また、永久磁石またはステータの先端部に形成された凸面または凹面が、軸線に沿う方向の中心位置を介して対称な形状になっているため、永久磁石とステータの先端部との間に発生する磁気的な吸引力が軸方向に沿ってバランスされるため、モータを安定回転させることができる効果がある。

（第一実施形態）
次に、本発明に係るモータおよび記録媒体駆動装置の第一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、記録媒体駆動装置１は、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に形成され、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。

スピンドルモータ２は、軸線Ｌ回りに回転可能に支持されたハブ４と、該ハブ４に保持された環状の永久磁石５と、該永久磁石５の周囲を囲むように配置されたステータ６とを備えている。つまり、本実施形態のスピンドルモータ２は、インナーロータ型のモータである。

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３ａの鍔部３ｂ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において、後述するステータコア１１の先端部１７と対向する側が凸状に形成されている（詳しくは後述する。）。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。

上記流体動圧軸受部３は、カップ状に形成され、基端部がベース７によって固定されたスリーブ３ａと、該スリーブ３ａと上記ハブ４との間に供給されたオイルＷとを備えている。このスリーブ３ａは、内側が断面円形状に形成されて上記シャフト部４ａが収容される収容部となっている。また、スリーブ３ａの上端には、半径方向外方に延出した鍔部３ｂが形成されている。また、このスリーブ３ａとハブ４との間には、微小な隙間が空くように設計されており、その隙間にオイルＷが供給されている。なお、このオイルＷは、図示しないシールによって、永久磁石５側に漏れないようになっている。

また、フランジ部４ｂに対向する鍔部３ｂの上下の外表面には、へリングボーン溝と呼ばれる図示しないスラスト動圧発生溝が複数形成されている。また、シャフト部４ａの外表面に対向するスリーブ３ａの内周面にも同様に、図示しないヘリングボーン溝と呼ばれるラジアル動圧発生溝が複数形成されている。これにより、ハブ４が回転したときに、オイルＷがこれらスラスト動圧発生溝およびラジアル動圧発生溝に沿って流れて圧力が高まり、ハブ４が安定して回転するようになっている。
すなわち、これらスラスト動圧発生溝およ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。

上記ステータ６は、永久磁石５の周囲を囲むように配されており、ステータコア１１とコイル１２とを備えている。ステータコア１１は、プレスなどにより打ち抜かれた磁性体（珪素鋼板など）が積層（例えば、２層）されて表面が図示しない絶縁膜でコーティングされたものである。

図２、図３に示すように、ステータコア１１は環状に形成されたコアバック１５と、ティース（歯極部）１６とを有している。ティース１６は、コアバック１５に基端側が固定されるとともに、永久磁石５側に向かう半径方向に延出するように形成され、軸線Ｌを中心として所定角度毎に複数（本実施形態では、４０°毎に９個）設けられている。また、これら複数のティース１６は、先端が永久磁石５の外周面に対向する先端部１７となっている。

図１、図３に示すように、ステータコア１１は、２枚の磁性体が積層されて構成されており、上側（ディスクＤ側）のステータコア１１を第１ステータコア１１ａとし、下側（ベース７側）のステータコア１１を第２ステータコア１１ｂとする。第１ステータコア１１ａの先端部１７は、上側（ディスクＤ側）に向かって斜め上方に折曲されている。一方、第２ステータコア１１ｂの先端部１７は、下側（ベース７側）に向かって斜め下方に折曲されている。このように先端部１７をそれぞれ折曲させることで、第１ステータコア１１ａと第２ステータコア１１ｂとを積層したときに、先端部１７と永久磁石５との対向面積を大きく確保することができる。

具体的には、図４に示すように、永久磁石５におけるステータコア１１の先端部１７に対向する対向面５ａは、軸線Ｌに沿う方向の長さ（高さ）の中心点で軸線Ｌと垂直に交わる軸線Ｐを介して対称な凸状（多角形状）に形成されている。また、ステータコア１１の先端部１７における永久磁石５に対向する対向面１７ａは、対向面５ａと平行になるように配置されている。つまり、対向面５ａと対向面１７ａとは、軸線Ｌに沿う全長に亘って、所定距離ｄ（軸線Ｐに沿う方向の距離）を保持して離間配置されている。なお、先端部１７は、第１ステータコア１１ａおよび第２ステータコア１１ｂで構成されているが、ステータコア１１を一体成形してもよい。また、永久磁石５に形成された凸部（対向面５ａ）およびステータコア１１の先端部１７に形成された凹部（対向面１７ａ）は多角形状ではなく球面状に形成してもよい（図５参照）。さらに、永久磁石５に凹部を形成し、ステータコア１１の先端部１７に凸部を形成してもよい（図６参照）。

なお、本実施形態におけるスピンドルモータ２は、動圧軸受型のモータであるため、モータ駆動時にハブ４が浮上して回転する。本実施形態では、ハブ４が浮上した際に、永久磁石５の軸線Ｌ方向に沿う中心軸と、ステータコア１１の軸線Ｌ方向に沿う中心軸とが一致するように構成されている。

本実施形態によれば、永久磁石５とステータ６の先端部１７との間の対向面積を大きく確保することができる。したがって、スピンドルモータ２の磁気特性を向上することができる。また、永久磁石５に形成された対向面（凸面）５ａおよびステータ６の先端部１７に形成された対向面（凹面）１７ａを、軸線Ｌに沿う方向の中心位置を介して対称な形状にしたため、永久磁石５とステータ６の先端部１７との間に発生する磁気的な吸引力が軸線Ｌ方向に沿ってバランスされるため、モータ２を安定回転させることができる。

また、永久磁石５の対向面（凸面）５ａとステータ６の先端部１７の対向面（凹面）１７ａとの離隔距離が所定間隔ｄで略一定になるように構成したため、永久磁石５とステータ６の先端部１７との間に生じる磁気吸引力を軸線Ｌ方向に沿ってより均一にすることができる。したがって、スピンドルモータ２をより一層安定回転させることができる。

また、本実施形態のような動圧軸受型のスピンドルモータ２において、軸体４の浮上量を所定量に保持した状態で、永久磁石５とステータ６（ステータコア１１）の先端部１７との間に生じる磁気吸引力をバランスさせることができる。したがって、動圧軸受型のスピンドルモータ２においても、モータを安定回転させることができる。

（第二実施形態）
次に、本発明に係るモータおよび記録媒体駆動装置の第二実施形態を図７〜図９に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態とステータコアの構成が異なるのみであり、他の構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図７はステータ１０６の断面図（図１のＡ部に相当）である。図７に示すように、ステータ１０６は、永久磁石１０５の周囲を囲むように配されており、ステータコア１１１とコイル１２とを備えている。ステータコア１１１は、プレスなどにより打ち抜かれた磁性体（珪素鋼板など）が積層（例えば、４層）されて表面が図示しない絶縁膜でコーティングされたものである。なお、永久磁石１０５は、半径方向に沿った断面において、後述するステータコア１１１の先端部１１７と対向する側が凹状に形成されている。この永久磁石１０５は、フランジ部４ｂによって保持されている。

ステータコア１１１は環状に形成されたコアバック１５と、ティース（歯極部）１６とを有している。ティース１６は、コアバック１５に基端側が固定されるとともに、永久磁石５側に向かう半径方向に延出するように形成され、軸線Ｌを中心として所定角度毎に複数（本実施形態では、４０°毎に９個）設けられている。また、これら複数のティース１６は、先端が永久磁石１０５の外周面に対向する先端部１１７となっている。

ステータコア１１１は、４枚の磁性体が積層されて構成されており、最上面側（ディスクＤ側）のステータコア１１１を第１ステータコア１１１ａとし、順に第２ステータコア１１１ｂ、第３ステータコア１１１ｃ、および最下面側（ベース７側）のステータコア１１１を第４ステータコア１１１ｄとする。

ここで、永久磁石１０５におけるステータコア１１１の先端部１１７に対向する対向面１０５ａは、軸線Ｌに沿う方向の長さ（高さ）の中心点で軸線Ｌと垂直に交わる軸線Ｐを介して対称な凹状（多角形状）に形成されている。また、ステータコア１１１の先端部１１７における永久磁石１０５に対向する対向面１１７ａは、対向面１０５ａの形状に沿って軸線Ｌに沿う方向の長さ（高さ）の中心点で軸線Ｌと垂直に交わる軸線Ｐを介して対称になるように配置されている。

つまり、第１ステータコア１１１ａおよび第４ステータコア１１１ｄの先端位置が同じ位置になるように配置され、第２ステータコア１１１ｂおよび第３ステータコア１１１ｃの先端位置が同じ位置になるように配置されている。さらに、第１ステータコア１１１ａおよび第４ステータコア１１１ｄの先端位置よりも第２ステータコア１１１ｂおよび第３ステータコア１１１ｃの先端位置の方が突出している。このようにすることで、永久磁石１０５の対向面１０５ａとステータコア１１１の先端部１１７の対向面１１７ａとの対向面積を大きくすることができるとともに、永久磁石１０５の対向面１０５ａとステータコア１１１の先端部１１７の対向面１１７ａとの間に生じる磁気吸引力をバランスさせることができる。

本実施形態によれば、第一実施形態と略同等の作用効果が得られる。また、ステータコア１１１が磁性体を積層しただけで構成でき、先端部１１７の加工を必要としないため、生産効率を向上させることができる。なお、本実施形態においても、第一実施形態と同様、永久磁石１０５の対向面１０５ａを球面状にしてもよい（図８参照）。また、永久磁石１０５の対向面を凸状に形成して、ステータコア１１１の先端部１１７の形状を第２ステータコア１１１ｂおよび第３ステータコア１１１ｃの先端位置よりも第１ステータコア１１１ａおよび第４ステータコア１１１ｄの先端位置の方が突出するように構成してもよい（図９参照）。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態は記録媒体駆動装置を用いて説明をしたが、上述した構成のステータコアを発電機などに採用してもよい。
また、本実施形態では、インナーロータ型のモータを用いて説明したが、アウターロータ型のモータにも採用してもよい。

本発明の第一実施形態における記録媒体駆動装置の概略構成断面図である。 本発明の第一実施形態におけるステータコアの上面図である。 本発明の第一実施形態におけるステータコアの部分斜視図である。 本発明の第一実施形態における永久磁石とステータコアとの位置関係を示す説明図である。 本発明の第一実施形態における永久磁石およびステータコアの別の態様を示す説明図である。 本発明の第一実施形態における永久磁石およびステータコアのさらに別の態様を示す説明図である。 本発明の第二実施形態におけるステータの側面断面図（図１のＡ部に相当）である。 本発明の第二実施形態における永久磁石およびステータコアの別の態様を示す説明図である。 本発明の第二実施形態における永久磁石およびステータコアのさらに別の態様を示す説明図である。

符号の説明

１…記録媒体駆動装置 ２…スピンドルモータ（モータ） ３…流体動圧軸受部（軸受部） ４…ハブ（軸体） ４ｃ…嵌合部（保持部） ５,１０５…永久磁石 ５ａ，１０５ａ…対向面 ６，１０６…ステータ ７…ベース（ベース部） １１，１１１…ステータコア １２…コイル １５…コアバック（環状部） １６…ティース（歯極部） １７，１１７…先端部 １７ａ，１１７ａ…対向面 Ｄ…ハードディスク（記録媒体） Ｌ…軸線 ｄ…所定間隔（離隔距離）

Claims (4)

1. 軸線回りに回転する永久磁石と、
   該永久磁石に対向するように配置され、
   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ともに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、を有するステータコアを備え、該ステータコアの歯極部に対してコイルが巻回されるステータと、を有するモータにおいて、
   前記永久磁石と前記ステータの先端部との対向面の少なくとも何れか一方が、前記軸線に沿う方向の中心位置を介して対称な凸面または凹面で形成されていることを特徴とするモータ。
2. 前記永久磁石と前記ステータの先端部との対向面の内、一方が前記凸面で形成され、他方が前記凹面で形成され、前記凸面と前記凹面との離隔距離が略一定になるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 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、
   該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、
   前記軸体が前記軸受部から浮上しながら回転可能に構成され、
   前記軸体が回転する際に、前記永久磁石と前記ステータの先端部との対向面における前記軸線に沿う方向の中心位置が一致するように構成されている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１〜３のいずれかに記載のモータと、
   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、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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