JP2009195063A - ステータ構造、モータおよびディスク型記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ティースに形成される磁束量が抑制されてしまう不都合の発生を防止して、発生トルクを向上する。
【解決手段】周方向に隣接する複数のティース部２と、これらのティース部２を周方向に連結するコアバック部２０とを備え、周方向に複数配列されたセグメント５と、隣接するセグメント５間を周方向に連結するセグメント間コアバック６とを備えるステータコア３と、該ステータコア３のティース部２に巻回されたコイル４とを備え、セグメント間コアバック６がコアバック部２０より小さい断面積を有するステータ構造１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステータ構造、モータおよびディスク型記録装置に関するものである。

従来、隣接する３枚のティースを１２０°間隔で３組周方向に配列し、各組のティースの内、中央のティースの歯先幅をその両側に隣接するティースの歯先幅より大きく構成し、中央のティースに形成される磁束量を増大させてトルクを向上させるステータ構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−３０４９２８号公報

しかしながら、特許文献１のステータ構造では、中央のティースに形成された磁束は、コアバックを介してその両側に隣接する２つのティース（以下、外側ティース）に分岐するが、これら２つの外側ティースにはさらにその周方向の外側に隣接する他のティースからの磁束も流れ込むため外側ティースにおける磁束密度が増加して磁気飽和が発生するという不都合がある。外側ティースに磁気飽和が発生すると、中央のティースに形成された磁束が外側ティースに流れにくくなるために、中央のティースにおいても発生する磁束量が制限されて、トルクの向上が抑制されてしまうという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ティースに形成される磁束量が抑制されてしまう不都合の発生を防止して、発生トルクを向上することができるステータ構造、モータおよびディスク型記録装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、周方向に隣接する複数のティース部と、これらのティース部を周方向に連結するコアバック部とを備え、周方向に複数配列されたセグメントと、隣接するセグメント間を周方向に連結するセグメント間コアバックとを備えるステータコアと、該ステータコアのティース部に巻回されたコイルとを備え、前記セグメント間コアバックが前記コアバック部より小さい断面積を有するステータ構造を提供する。

本発明によれば、セグメントを構成する複数のティース部の内、１つのティース部に多くの磁束を形成すると、その磁束はコアバック部を介してその両側のティース部に分岐して流れ、スムーズに磁気回路が形成される。
この場合において、セグメント間を周方向に連結するセグメント間コアバックの断面積が、セグメント内のコアバック部の断面積より小さく構成されているので、セグメントを越えて流入する磁束が制限され、セグメント内の両側のティース部における磁束飽和の発生を防止することができる。

上記発明においては、前記セグメントが周方向に隣接する３つのティース部を備え、
各セグメント内において、中央のティース部の歯先幅がその両側のティース部の歯先幅より大きく構成されていてもよい。
このようにすることで、中央のティース部の歯先にロータの永久磁石の磁極が対向した場合に、永久磁石から中央のティース部に入る磁束量を増大させることができ、トルクを向上することができる。

上記発明においては、周方向に隣接するセグメントが相互に異なる相を構成することとしてもよい。
このようにすることで、隣接するセグメントが独立して別個の相を構成することができ、セグメントを越えた磁束の流れを不要とすることができる。

また、上記発明においては、前記セグメント間コアバックの厚さ寸法が、前記コアバック部の厚さ寸法より小さいこととしてもよい。
このようにすることで、セグメント間コアバックとコアバック部の幅寸法を同等とすれば、セグメント間コアバックの断面積をコアバック部の断面積より小さくすることができる。この場合、セグメント間コアバックを構成する鋼板の厚さをコアバック部を構成する鋼板の厚さより薄く形成してもよいし、セグメント間コアバックを構成する積層鋼板の積層数をコアバック部より少なくしてもよい。

また、上記発明においては、前記セグメント間コアバックの幅寸法が、前記コアバック部の幅寸法より小さいこととしてもよい。
このようにすることで、セグメント間コアバックとコアバック部の厚さ寸法を同等とすれば、セグメント間コアバックの断面積をコアバック部の断面積より小さくすることができる。

また、本発明は上記いずれかのステータ構造を有するステータと、該ステータの前記ティース部の先端に対し半径方向に微小隙間をあけて対向し、周方向に異なる磁極を交互に配列してリング状に構成された永久磁石を備えるロータとを備えるモータを提供する。
本発明によれば、ステータのセグメントの中央のティース部に発生させる磁束を増大させることで、永久磁石に対する十分な磁気吸引力または磁気反発力を発生させて、ロータを高いトルクで回転させることができる。これにより、コギングの発生や鉄損の増大を防止することができる。

また、本発明は、ディスク状の記録媒体と、該記録媒体を回転駆動する上記モータとを備えるディスク型記録装置を提供する。
本発明によれば、薄型のモータによりディスク状の記録媒体を安定して回転させることができ、装置の薄型化と信頼性向上を図ることができる。

本発明によれば、ティースに形成される磁束量が抑制されてしまう不都合の発生を防止して、発生トルクを向上することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係るステータ構造、モータおよびディスク型記憶装置について、図１〜図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るステータ構造１は、図１に示されるように、複数のティース部２を備えるステータコア３と該ステータコア３のティース部２に巻回されるコイル４とを備えている。

ステータコア３は、周方向に間隔をあけて配置される複数個、例えば、６個のセグメント５と、隣接するセグメント５を連結するセグメント間コアバック６とを備えている。
各セグメント５は、周方向に隣接する３枚のティース部２の半径方向外側の端部を円弧状の連結部７により連結してなるセグメント部材８を、円環状のコアバック部材９の板厚方向に重ね合わせた部分に構成されている。一方、セグメント間コアバック６は、セグメント部材８が重ね合わせられていない部分のコアバック部材９により構成されている。
これにより、ステータコア３は、全体として、半径方向内方に突出する１８枚のティース部２を有する円環状に形成されている。

各ティース部２の半径方向内方に配される先端部２ａは、図２に示されるように、Ｌ字状に折り曲げられている。これにより、各ティース部２は、図３に示されるようにモータ１０として構成されたときに、半径方向内方に微小間隙をあけて配置されるリング状の永久磁石１３に対して広い面積で対向させられるようになっている。

セグメント部材８を構成する３枚のティース部２の内、中央のティース部２は、その両側のティース部２と比較して歯先幅が大きく形成されている。
セグメント部材８は、打ち抜いた電磁鋼板を積層することにより、３枚のティース部２と円弧状の連結部７とが一体的に形成されたものである。セグメント部材８の連結部７とコアバック部材９とは同一の半径方向の幅寸法を有している。

そして、各セグメント５においてはセグメント部材８の連結部７とコアバック部材９とを厚さ方向に重ねることによりセグメント５のコアバック部２０が構成されている。
したがって、各セグメント５におけるコアバック部２０とセグメント間コアバック６とは積層数、すなわち厚さ寸法のみを異ならせることにより、セグメント５内のコアバック部２０の方が、セグメント間コアバック６よりも大きな断面積を有するようになっている。

本実施形態に係るモータ１０は、図３に示されるように、前記ステータ構造１を有するステータ１１と、該ステータ１１の半径方向内方に配置されるロータ１２とを備えている。
ロータ１２は、上述したようにステータ１１の各ティース部２の半径方向内方の先端に微小隙間を空けて対向するリング状の永久磁石１３と、該永久磁石１３を外周に配置したシャフト１４とを備えている。永久磁石１３は、周方向に交互に異なる磁極を配列している。磁極数は例えば、１６個である。

本実施形態に係るディスク型記録装置１５は、図４に示されるように、ディスク状の磁気記録媒体１６と、該磁気記録媒体１６の表面に近接して揺動させられ、磁気記録媒体１６に対して磁気情報を書き込みおよび／または読み出しする磁気ヘッド１７と、磁気記録媒体１６をシャフト１４に固定して中心軸線Ｃ回りに回転させる上記モータ１０とを備えている。

このように構成された本実施形態に係るステータ構造１によれば、セグメント５の中央のティース部２の歯先幅が両側のティース部２の歯先幅より大きく形成されているので、図５に示されるように、中央のティース部２の歯先にロータ１２の永久磁石１３のＮ磁極が正対したときに、当該セグメント５のコイル４に電流を流すことにより、矢印Ａで示されるように磁束が形成される。

すなわち、セグメント５の中央のティース部２に形成された磁束が、その歯先側およびコアバック部２０側においてそれぞれ両側のティース部２に向けて分岐する。したがって、中央のティース部２の磁束は両側のティース部２の磁束のほぼ２倍形成される。中央のティース部２が両側のティース部２より幅広に形成されているので、２倍の磁束が形成されても中央のティース部２において磁束が飽和することはない。

また、隣接するセグメント５を連結するセグメント間コアバック６は、セグメント５内のコアバック部２０と比較して断面積が低減されているので、隣接するセグメント５からの磁束の流れ込みが抑制される。したがって、各セグメント５の両側のティース部２における磁束の飽和も発生しない。

その結果、セグメント５の中央のティース部２に多くの磁束を形成し、かつ、その磁束が両側のティース部２にスムーズに流れることで、中央のティース部２における磁束の形成が阻害されないので、中央のティース部２に多くの磁束を形成することができる。

また、本実施形態に係るステータ構造１を有するステータ１１を備える本実施形態に係るモータ１０によれば、中央のティース部２の歯先側に微小間隙をあけて配置される永久磁石１３との間に、大きな磁気反発力および／または磁気吸引力を発生させ、ロータ１２を高いトルクで回転させることができる。これにより、薄型化を図りながら、ロータ１２を高トルクで安定して回転させることができるという利点がある。

さらに、このモータ１０を用いたディスク型記録装置１５によれば、薄型化を図りながら、ディスク状の磁気記憶媒体１６を安定して回転させ、情報の書き込みおよび読み出しの信頼性を向上することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、隣接する３枚のティース部２と円弧状の連結部７とを一体的に打ち抜いたセグメント部材８と円環状のコアバック部材９とを重ね合わせることでステータコア３を構成したが、これに限定されるものではない。

例えば、図６および図７に示されるように、各セグメント５の中央のティース部２Ａを円環状のコアバック部材９と一体的に構成し、中央のティース部２Ａに隣接する両側のティース部２Ｂと円弧状の連結部７とを一体的に打ち抜いたセグメント部材８′を厚さ方向に重ね合わせることにしてもよい。この場合に、図６に示されるように、ティース部２Ａ，２Ｂの先端の曲げ方向を逆方向に向けることで厚さ寸法の増加を防ぐことができる。

また、図８に示されるように、全てのティース部２を円環状のコアバック部材９と一体的に構成し、セグメント５間に配されるセグメント間コアバック６の半径方向の幅寸法をセグメント５内のコアバック部２０より小さく形成することにしてもよい。

また、全てのティース部２，２Ａ，２Ｂにコイル４を巻いてもよいし、中央のティース部２，２Ａのみあるいは両側のティース部２，２Ｂのみにコイル４を巻いてもよい。より多くのティース２部にコイル４を巻くことにより、１つのティース部２に巻くコイル４の巻数を少なくすることができ、ステータ１１の厚さ寸法を抑えることができるという利点がある。

また、本実施形態においては、ティース部２，２Ａ，２Ｂの数を１８枚、永久磁石１３の磁極数を１６としたが、これに代えて、磁極数を２０としてもよい。また、ティース部２，２Ａ，２Ｂの数を２７枚とし、磁極数を２４または３０としてもよい。

また、本実施形態においては、セグメント５が３つのティース部２を備えることとしたが、これに限定されるものではない。
また、本実施形態においては、セグメント部材８に設けられた３つのティース部２の内、中央のティース部２，２Ａの歯先幅をその両側のティース部２の歯先幅より大きく形成したが、全てのティース部２，２Ａ，２Ｂが同等の歯先幅あるいは同等の断面積を有する構造を採用してもよい。

本発明の第１の実施形態に係るステータ構造を示す平面図である。 図１のステータ構造のティース部を示す側面図である。 図１のステータ構造を有するステータコアを備えるモータを示す平面図である。 図３のモータを備えるディスク型記録装置を示す縦断面図である。 図３のモータにおいてセグメントに形成される磁束を説明する図である。 図１のステータ構造の変形例を示す分解斜視図である。 図６のステータ構造を示す平面図である。 図１のステータ構造の他の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１ ステータ構造
２，２Ａ，２Ｂ ティース部
３ ステータコア
４ コイル
５ セグメント
６ セグメント間コアバック
１０ モータ
１１ ステータ
１２ ロータ
１３ 永久磁石
１５ ディスク型記録装置
１６ 記録媒体
２０ コアバック部

Claims (7)

1. 周方向に隣接する複数のティース部と、これらのティース部を周方向に連結するコアバック部とを備え、周方向に複数配列されたセグメントと、隣接するセグメント間を周方向に連結するセグメント間コアバックとを備えるステータコアと、
   該ステータコアのティース部に巻回されたコイルとを備え、
   前記セグメント間コアバックが前記コアバック部より小さい断面積を有するステータ構造。
2. 前記セグメントが周方向に隣接する３つのティース部を備え、
   各セグメント内において、中央のティース部の歯先幅がその両側のティース部の歯先幅より大きく構成されている請求項１に記載のステータ構造。
3. 周方向に隣接するセグメントが相互に異なる相を構成する請求項１または請求項２に記載のステータ構造。
4. 前記セグメント間コアバックの厚さ寸法が、前記コアバック部の厚さ寸法より小さい請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータ構造。
5. 前記セグメント間コアバックの幅寸法が、前記コアバック部の幅寸法より小さい請求項１から請求項４のいずれかに記載のステータ構造。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のステータ構造を有するステータと、
   該ステータの前記ティース部の先端に対し半径方向に微小隙間をあけて対向し、周方向に異なる磁極を交互に配列してリング状に構成された永久磁石を備えるロータとを備えるモータ。
7. ディスク状の記録媒体と、
   該記録媒体を回転駆動する請求項６に記載のモータとを備えるディスク型記録装置。

Images