JP2009195064A - 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】ティースの厚さ寸法を薄くしても磁束密度が過大となることを防止してコギングの発生や鉄損の増大を防止する。
【解決手段】磁化容易軸をほぼ長手方向に配した方向性電磁鋼板からなり、周方向に間隔をあけて配列された複数のティース２と、周方向に磁束を形成可能な材質からなり、ティース２を周方向に連結するように接合されるリング状のコアバック５とを備えるステータコア３と、該ステータコア３の少なくとも一部のティース２に巻回されたコイル４とを備えるステータ構造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、周方向に交互に磁極を配列してリング状に構成された永久磁石の磁極ピッチと、半径方向に隙間をあけて対向するステータのティースの幅寸法とをほぼ等しく構成して、磁石の磁束を有効に利用するステータ構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３９５３２４２号明細書

しかしながら、磁気ディスクあるいは光ディスクを駆動するためのモータとしては、可能な限り薄くすることが要求されており、ステータの積層厚さを薄くしていくとティースの断面積が小さくなって磁束密度が高くなり過ぎてしまうという不都合が発生する。磁束密度が増大し過ぎると飽和してしまい、十分なトルクを得ることができなくなるとともに、コギングの発生、鉄損の増大等の種々の不都合が発生する。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ティースの厚さ寸法を薄くしても磁束密度が過大となることを防止してコギングの発生や鉄損の増大を防止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、磁化容易軸をほぼ長手方向に配した方向性電磁鋼板からなり、周方向に間隔をあけて配列された複数のティースと、周方向に磁束を形成可能な材質からなり、前記ティースを周方向に連結するように接合されるリング状のコアバックとを備えるステータコアと、該ステータコアの少なくとも一部のティースに巻回されたコイルとを備えるステータ構造を提供する。

本発明によれば、方向性電磁鋼板からなるティースの磁化容易軸が長手方向に配されているので、磁化容易軸に沿う方向の飽和磁束密度が高められており、ティースを薄くして断面積が低下しても十分な磁束を形成することができる。また、複数のティースを連結するリング状のコアバックが周方向に磁束を形成可能な材質により構成されることにより、一のティースから他のティースへ流れる磁束がコアバックを介して形成される。これにより、ステータコアを薄くしても高いトルクを発生することができる。

上記発明においては、前記コアバックが、無方向性電磁鋼板からなっていてもよい。
このようにすることで、一のティースに形成された磁束は、無方向性電磁鋼板からなるコアバックを介して他のティースにスムーズに流れるように形成され、薄くても高いトルクを発生することが可能となる。

また、上記発明においては、複数の前記ティースと、該ティースを連結する連結部とを一体的に形成してなる複数のセグメントが、前記連結部に板厚方向に重ねられて接合された前記コアバックにより周方向に連結されていてもよい。
このようにすることで、複数のティースを連結部で連結したセグメントどうしをコアバックで連結することができ、全てのティースをコアバックで連結する場合と比較して、部品点数を減らして組立を容易にすることができる。方向性電磁鋼板からなる連結部には周方向の磁束が形成され難いが、連結部に板厚方向に重ねられたコアバックにより断面積が確保され、十分な磁束が形成されるので、高いトルクを発生させることができる。

また、上記発明においては、前記セグメント内の前記ティースが略平行に形成されていることが好ましい。
このようにすることで、方向性電磁鋼板を打ち抜いて形成した複数のティースを有するセグメントの各ティースの長手方向に磁化容易軸を一致させることができ、磁束の形成をより容易にすることができる。

また、上記発明においては、前記コアバックに一部のティースが設けられ、前記セグメントが、前記コアバックのティースを挟む位置に配置される２つのティースを周方向に連結してなることとしてもよい。
このようにすることで、セグメントを構成する２つのティースの間隔を広げることができ、これらのティースおよびコアバックのティースへのコイルの巻回作業を容易にすることができる。

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、ステータの各ティースを板厚方向に薄く構成しても、ティース内に十分な磁束を形成し、永久磁石を引きつける十分な磁気吸引力を発生させて、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、ティースの厚さ寸法を薄くしても磁束密度が過大となることを防止してコギングの発生や鉄損の増大を防止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４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、周方向に等間隔をあけて配列された複数の短冊状のティース２と、該ティース２を周方向に連結するリング板状のコアバック５とを備えている。
各ティース２は、方向性電磁鋼板により構成され、その磁化容易軸が長手方向（図１の矢印Ａの方向）に沿って配置されている。

方向性電磁鋼板の磁化容易軸に沿う方向の磁束密度（Ｂ_５０）は１．９Ｔであり、磁化容易軸に直交する方向の磁束密度（Ｂ_５０）は１．５５Ｔである。一方、無方向性電磁鋼板の磁束密度（Ｂ_５０）は１．６５Ｔである。したがって、ティース２を無方向性電磁鋼板で製造する場合と比較して、本実施形態によれば磁化容易軸に沿う方向に、約１５％磁束を増大させることができるようになっている。図１に示す例では、ティース２は、周方向に等間隔をあけて、例えば、１８枚備えられている。

各ティース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２は、図３に示されるようにモータ６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７に対して広い面積で対向させられるようになっている。
コアバック５は、無方向性電磁鋼板により構成され、各ティース２に、例えば、溶接により接合されることにより、複数のティース２を一体的に固定している。

本実施形態に係るモータ６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８と、該ステータ８の半径方向内方に配置されるロータ９とを備えている。
ロータ９は、上述したようにステータ８の各ティース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７と、該永久磁石７を外周に配置したシャフト１０とを備えている。永久磁石７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１１は、図４に示されるように、ディスク状の磁気記録媒体１２と、該磁気記録媒体１２の表面に近接して揺動させられ、磁気記録媒体１２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１３と、磁気記録媒体１２をシャフト１０に固定して中心軸線Ｃ回りに回転させる上記モータ６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、各ティース２が磁化容易軸を長手方向に配した方向性電磁鋼板により構成されているので、その厚さ寸法を薄くしても、十分な磁束密度の形成が可能となる。また、各ティース２を連結するコアバック５は無方向性電磁鋼板により構成されているので、コアバック５を介して一のティース２から他のティース２へ磁気回路を容易に形成することができる。したがって、ティース２における磁束の形成がスムーズに行われ、磁束の飽和によるトルクの低下、コギングの発生や鉄損の増大等の不都合の発生を防止することができる。

また、このようなステータ構造１を有するステータ８を備える本実施形態に係るモータ６によれば、薄型化を図りながら、ロータ９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６を用いたディスク型記録装置１１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１２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、リング状のコアバック５を無方向性電磁鋼板により構成することとしたが、これに代えて、周方向への磁束の形成を可能にする他の鋼板を使用することにしてもよい。また、全てのティース２にコイル４を巻いてもよいし、一部のティース２のみにコイル４を巻いてもよい。より多くのティース２にコイル４を巻くことにより、１つのティース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８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２を１８枚、永久磁石７の磁極数を１６個としたが、これに限定されるものではない。

次に、本発明の第２の実施形態に係るステータ構造２０について、図５〜図７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２０は、図５に示されるように、間隔をあけて配置される２枚のティース部２１と、該ティース部２１の一端を連結する円弧板状の連結部２２とから一体的に構成された複数、例えば、６個のセグメント２３と、これらセグメント２３を周方向に連結するように連結部２２に板厚方向に重ね合わせられて接合されたコアバック部材２４とを有するステータコア２５を備えている。

セグメント２３は、図６に示されるように、２枚のティース部２１と連結部２２とを一体的に打ち抜いた方向性電磁鋼板を複数枚積層して構成され、その磁化容易軸が、２枚のティース部２１間の中心軸Ｄ方向に配されている。２枚のティース部２１は中心軸Ｄに対してそれぞれ２０°傾斜して配置されているので、各ティース部２１における磁化容易軸はその長手方向に対してそれぞれ２０°傾いているが、ほぼ長手方向に沿って延びていると言える。

コアバック部材２４は、図７に示されるように、周方向に間隔をあけて配列された全てのセグメント２３の連結部２２に板厚方向に重ね合わせられて接合されるリング板状のコアバック部２６と、該コアバック部２６の半径方向内方に延びる複数のティース部２７とを一体的に備えている。コアバック部材２４のティース部２７は、前記セグメント２３の２枚のティース部２１の間に挟まれる位置に配置されるようになっており、周方向に等間隔をあけて６枚備えられている。

コアバック部材２４は無方向性電磁鋼板により構成されており、全方向に同等の容易さで磁束を形成することができるようになっている。
６個のセグメント２３とコアバック部材２４とが接合された状態では、図５に示されるように、１８枚のティース部２７が周方向に等間隔をあけて放射状に配置されるようになっている。
本実施形態においては、セグメント２３に含まれるティース部２７のみにコイル２８が巻かれている。

このように構成された本実施形態に係るステータ構造２０によれば、各セグメント２３のティース部２１は、それらのほぼ長手方向に磁化容易軸を配した方向性電磁鋼板により構成されているので、厚さを薄く形成して断面積が小さくなっても、高い密度の磁束形成が可能である。また、各セグメント２３の連結部２２は、磁化容易軸に交差する方向に磁束を形成するので、ティース部２１と比較して高い密度の磁束を形成し難いが、板厚方向に重ねられるコアバック部材２４のコアバック部２６により断面積が増大させられているので、ティース部２１で形成された高い密度の磁束はコアバック部２６を介して隣接するティース部２７にスムーズに流れるように形成される。

したがって、薄型化することによるコギングや鉄損の増大等の不都合の発生を防止することができる。
また、本実施形態によれば、２枚のティース部２１を有するセグメント２３を採用しているので、全てのティース２を等間隔に配列してリング状のコアバック５により連結する場合と比較すると、部品点数が少なく、その製造が容易である。

さらに、セグメント２３のコイル２８は、セグメント２３とコアバック部材２４とを接合した状態で隣接することとなるコアバック部材２４のティース部２７が存在しない図６の状態、すなわち、ティース部２７間の隙間が十分に確保されている状態で巻き付けることができる。したがって、巻線ノズル（図示略）がティース部２７に干渉せず、ステータコア２５として全てのティース部２１，２７が存在する状態でコイル２８を巻く場合と比較して、その製造が容易である。

なお、本実施形態においてはコアバック部材２４のティース部２７にはコイル２８を巻かないものを例示したが、これに代えて、コアバック部材２４のティース部２７にもコイル２８を巻回することにしてもよい。

また、セグメント２３としてティース部２１が中心軸Ｄに対して２０°ずつ傾斜しているものを例示したが、これに代えて、図８に示されるように、セグメント２３内の２枚のティース部２１が略平行に形成されているものを採用することが好ましい。
このようにすることで、２枚のティース部２１の磁化容易軸をいずれもティース部２１の長手方向に正確に一致させることができ、効率的である。また、ティース部２１を略平行にすることで、連結部２２の長さ寸法を短く抑えることができる。したがって、連結部２２における磁気抵抗を低減して磁束を形成しやすくすることができる。

また、上記実施形態においては、ティース２、ティース部２１，２７の数を１８枚、永久磁石７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２、ティース部２１，２７の数を２７枚とし、磁極数を２４または３０としてもよい。

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のステータ構造におけるティース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。 本発明の第２の実施形態に係るステータ構造を示す平面図である。 図５のステータ構造に備えられるセグメントを説明する平面図である。 図５のステータ構造に備えられるコアバック部材を示す平面図である。 図６のセグメントの変形例を示す平面図である。

符号の説明

Ａ 磁化容易軸
１，２０ ステータ構造
２ ティース
２ａ 先端
３，２５ ステータコア
４，２８ コイル
５ コアバック
６ モータ
８ ステータ
９ 永久磁石
１０ ロータ
１１ ディスク型記録装置
１２ 磁気記憶媒体（記録媒体）
２１，２７ ティース部（ティース）
２２ 連結部
２３ セグメント
２６ コアバック部（コアバック）

Claims (7)

1. 磁化容易軸をほぼ長手方向に配した方向性電磁鋼板からなり、周方向に間隔をあけて配列された複数のティースと、周方向に磁束を形成可能な材質からなり、前記ティースを周方向に連結するように接合されるリング状のコアバックとを備えるステータコアと、
   該ステータコアの少なくとも一部のティースに巻回されたコイルとを備えるステータ構造。
2. 前記コアバックが、無方向性電磁鋼板からなる請求項１に記載のステータ構造。
3. 複数の前記ティースと、該ティースを連結する連結部とを一体的に形成してなる複数のセグメントが、前記連結部に板厚方向に重ねられて接合された前記コアバックにより周方向に連結されている請求項１または請求項２に記載のステータ構造。
4. 前記セグメント内の前記ティースが略平行に形成されている請求項３に記載のステータ構造。
5. 前記コアバックに一部のティースが設けられ、
   前記セグメントが、前記コアバックのティースを挟む位置に配置される２つのティースを周方向に連結してなる請求項３または請求項４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。

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