JP2013070592A - ステータコア及びこれを備えるスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はステータコア及びこれを備えるスピンドルモータに関する。
【解決手段】本発明の一実施例によるステータコアは中央孔が形成されたコアバックと、上記コアバックから半径方向に延長形成される複数個のティースと、上記複数個のティースのそれぞれから円周方向に延長形成される延長部を備えるコアが複数個積層されて形成され、複数個の上記コアの少なくとも１つにはコギングトルクを低減させるために貫通孔が形成され、上記貫通孔は上記延長部に形成されることができる。
【選択図】図４

Description

本発明はステータコア及びこれを備えるスピンドルモータに関し、より詳細にはコイルが巻線されるステータコア及びこれを備えるスピンドルモータに関する。

一般的に記録ディスク駆動装置（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ、ＨＤＤ）に用いられる小型スピンドルモータはローターとステータで構成されることができる。

ローターはステータに支持されて回転される回転部材を意味し、マグネットが設けられるローターハブを含んで構成されることができる。

ステータはマグネットに対向配置されるステータコアを含んで構成されることができ、ローターを回転可能に支持する固定部材を意味する。

また、ステータに含まれるステータコアには外部から電源が供給されるコイルが巻線される。

そして、ローターハブは、マグネットとコイルが巻線されたステータコアの電磁気的相互作用により回転することができる。即ち、コイルに電源が供給されると、ステータコアとマグネットの電磁気的相互作用によりローターハブが回転する。

また、図１に示されたようにステータコア１０は環状のコアバック１２と、コアバック１２から延長形成されるティース１４を備え、ティース１４の端部にはマグネット２０との対向面積を増加させるために、半径方向に延長形成される延長部１６が形成されることができる。

一方、ステータコア１０の延長部１６は所定間隔離隔されて配置され、これにより、延長部１６の間には開放された領域ａが形成される。

しかし、ローターハブに設けられるマグネット２０がローターハブとともに回転すると、延長部１６と、延長部１６の間に形成された開放された領域ａにより磁束分布の大きさが変化し、磁束変化量によりコギングトルク（ｃｏｇｇｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）が発生する。

これにより、ローターハブの回転時、振動と騒音が生じるという問題がある。

一方、このような振動と騒音発生の原因となるコギングトルクを低減させるために、図２に示されたように延長部１６の先端に溝１６ａを形成する技術が開発された。しかしながら、この場合、延長部１６の先端とマグネット２０の内部面間の間隔ｇが一定でないため、ローターハブの回転時、不規則な空気流動が発生する。

これにより、風きり音などのような騒音がさらに発生するという問題がある。

本発明は、コギングトルクを低減させることができるステータコア及びこれを備えるスピンドルモータを提供することを目的とする。

また、本発明は騒音及び振動発生を低減させることができるステータコア及びこれを備えるスピンドルモータを提供することを目的とする。

本発明の一実施例によるステータコアは中央孔が形成されたコアバックと、上記コアバックから半径方向に延長形成される複数個のティースと、上記複数個のティースのそれぞれから円周方向に延長形成される延長部を備えるコアが複数個積層されて形成され、複数個の上記コアの少なくとも１つにはコギングトルクを低減させるために貫通孔が形成され、上記貫通孔は上記延長部に形成されることができる。

複数個の上記コアのうち最上部に積層されるコアは、下部に積層されるコアに備えられる上記貫通孔を閉鎖することができる。

上記コアの全てに上記貫通孔が形成され、上記貫通孔は充填材により閉鎖されることができる。

上記貫通孔はコギングトルクを低減させるために軸方向に向かって形成されることができる。

上記貫通孔は円形で、上記貫通孔の直径と上記延長部間の間隔は０．５〜１：１の比を有することができる。

本発明の一実施例によるスピンドルモータは、マグネットが内部面に装着されるローターハブを備える回転部と、上記回転部を回転可能に支持し、上記マグネットと対向配置されるステータコアを備える固定部とを含み、上記ステータコアは中央孔が形成されたコアバックと、上記コアバックから半径方向に延長形成される複数個のティースと、上記複数個のティースのそれぞれから円周方向に延長形成される延長部を備えるコアが複数個積層されて形成され、複数個の上記コアの少なくとも１つにはコギングトルクを低減させるために貫通孔が形成され、上記貫通孔は上記延長部に形成されることができる。

上記固定部は上記ステータコアが設けられる設置部を有するベース部材と、上記設置部に固設されるスリーブをさらに備え、上記ステータコアは上記延長部の先端が上記マグネットに対向配置されるように上記設置部の外周面に固設されることができる。

上記回転部は上記スリーブに回転可能に設けられ、上端部に上記ローターハブが装着されて上記ローターハブと連動して回転するシャフトをさらに備え、上記貫通孔は上記シャフトと平行に形成されることができる。

本発明によると、延長部に形成される貫通孔によりコギングトルクを低減させることができる効果がある。

また、貫通孔が延長部の内側に配置されるように形成されることで、マグネットの回転時に発生する不規則な空気流動による騒音を減少させることができる効果がある。

また、マグネットの回転時、貫通孔を貫通して空気が流動することを防ぐことで、貫通孔を通過する空気による騒音及び振動発生を減少させることができる効果がある。

従来技術によるステータコアを示す平面図である。 従来技術によるステータコアを示す平面図である。 本発明の一実施例によるスピンドルモータを示す概略断面図である。 本発明の一実施例によるステータコアを示す斜視図である。 本発明の一実施例によるステータコアとマグネットを示す平面図である。 本発明の一実施例によるステータコアと従来技術によるステータコアのコギングトルクを比較したグラフである。 本発明の一実施例によるステータコアと従来技術によるステータコアのトルク定数を比較したグラフである。 本発明の一実施例によるステータコアに備えられる貫通孔の直径とステータコアの延長部間の間隔の比によるコギングトルクの変化を説明するためのグラフである。 本発明の一実施例によるステータコアと貫通孔が閉鎖されないステータコアとにより発生する騒音を説明するためのグラフである。 本発明の他の実施例によるステータコアを示す斜視図である。

以下では図面を参照して本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同じ思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除などを通じて、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができ、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。

また、本発明を説明するにおいて、係る公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にすると判断された場合は、その詳細な説明は省略する。

図３は本発明の一実施例によるスピンドルモータを示す概略断面図である。

図３を参照すると、本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００は、一例に、固定部１２０と回転部１６０を含んで構成されることができる。

固定部１２０は回転部１６０を回転可能に支持し、固定部１２０はベース部材１３０、スリーブ１４０及びステータコア２００を含んで構成されることができる。

先ず、ベース部材１３０はスリーブ１４０が挿設される設置部１３２を備えることができる。また、設置部１３２にはスリーブ１４０が挿設されるように設置孔１３２ａが形成される。

即ち、スリーブ１４０は設置孔１３２ａに挿入されて固設されることができる。

一方、設置部１３２の外周面にはステータコア２００を設けるための段差部１３２ｂを備えることができる。即ち、ステータコア１３２は設置部１３２の外周面に形成される段差部１３２ｂに装着された状態で設置部１３２に固設されることができる。

スリーブ１４０は設置部１３２に固設され、中央に挿入孔１４２が形成されるように中空の円筒状であることができる。

また、スリーブ１４０の下端部には潤滑流体の漏れを防ぐためのカバー部材１１４を設けることができる。このためにスリーブ１４０の底面には湾入部１４４が形成されることができる。即ち、カバー部材１１４は湾入部１４４に固設されることができる。

また、スリーブ１４０の上端部にはキャップ部材１５０を設けるための外壁部１４６を備えることができる。一方、キャップ部材１５０は回転部１６０とともに潤滑流体と空気との界面が形成されるようにする役割をする。これに対する詳しい説明は後述する。

回転部１６０はマグネット１１６が内部面に装着されるローターハブ１９０を備えることができる。一方、回転部１６０はシャフト１７０、スラストプレート１８０及びローターハブ１９０を含んで構成されることができる。

ここで、方向に対する用語を定義すると、軸方向は図１からみて、上下方向、即ち、シャフト１７０の下部側から上部側に向かう方向、又はシャフト１７０の上部側から下部側に向かう方向を意味する。また、半径方向は図１における左右方向、即ち、ローターハブ１９０の外周面からシャフト１７０に向かう方向、又はシャフト１７０からローターハブ１９０の外周面に向かう方向を意味し、円周方向はローターハブ１９０の外周面に沿って回転する方向を意味する。

シャフト１７０はスリーブ１４０に回転可能に設けることができる。即ち、シャフト１７０はスリーブ１４０の挿入孔１４２に挿設され、このとき、シャフト１７０の外周面とスリーブ１４０の内周面は所定間隔離隔されて配置されてベアリング隙間を形成する。

そして、該ベアリング隙間にはシャフト１７０の回転時に流体動圧を発生させるように潤滑流体が充填されることができる。

一方、シャフト１７０の外周面とスリーブ１４０の内周面の少なくとも１つにはシャフト１７０の回転時に潤滑流体をポンピングして流体動圧を発生させる動圧グルーブ（不図示）が形成されることができる。

即ち、シャフト１７０の回転時、動圧グルーブによりシャフト１７０を支持する流体動圧が発生し、結局、シャフト１７０がより安定的に回転することができる。

スラストプレート１８０はシャフト１７０に固設され、シャフト１７０の回転時にシャフト１７０とともに回転する。また、スラストプレート１８０はスリーブ１４０の上面に対向するように設けることができる。

一方、キャップ部材１５０の底面とスラストプレート１８０の上面により潤滑流体と空気との界面が形成されることができる。このために、キャップ部材１５０の底面の端部には傾斜面が形成されることができる。

ローターハブ１９０はシャフト１７０の上端部に固定結合され、シャフト１７０とともに回転する。

一方、ローターハブ１９０はシャフト１７０が貫通する装着孔１９２ａが形成された円盤状のローターハブボディー１９２と、ボディー１９２の端部から軸方向の下部側に延長形成されるマグネット設置部１９４を備えることができる。

また、マグネット設置部１９４の内周面にはマグネット１１６が設けられる。即ち、マグネット１１６はステータコア２００の先端に対向配置されるようにマグネット設置部１９４の内周面に固設される。

また、マグネット１１６は環状であることができ、円周方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に着磁されて一定強さの磁気力を発生させる永久磁石であることができる。即ち、マグネット１１６はローターハブ１９０を回転駆動させるための駆動力を発生させる役割をする。

即ち、ステータコア２００に巻線されたコイル１１０に電源が供給されると、コイル１１０が巻線されたステータコア２００とマグネット１１６の電磁気的相互作用によりローターハブ１９０を回転駆動させることができる力が発生する。これにより、ローターハブ１９０が回転駆動される。

結局、ローターハブ１９０の回転によりシャフト１７０、シャフト１７０に設けられるスラストプレート１８０もローターハブ１９０とともに回転する。

ステータコア２００は設置部１３２の外周面に固設される。また、上記のようにステータコア２００はマグネット１１６に対向配置され、マグネット１１６との電磁気的相互作用によりローターハブ１９０が回転する駆動力を発生させる役割を行う。

ステータコア２００に対する詳しい事項は以下の図面を参照してさらに詳しく説明する。

図４は本発明の一実施例によるステータコアを示す斜視図であり、図５は本発明の一実施例によるステータコアとマグネットを示す平面図である。

図３から図５を参照すると、本発明の一実施例によるステータコア２００はコア２１０が複数個積層されて形成され、複数個のコア２１０の少なくとも１つにはコギングトルク（ｃｏｇｇｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）を低減させるために貫通孔２５０が形成されることができる。

一方、コア２１０はコアバック２２０、ティース２３０、延長部２４０で構成されることができる。

コアバック２２０は設置部１３２が貫通するための中央孔２２２を形成する環状であることができる。即ち、コアバック２２０は円形の環状で、設置部１３２の外周面に固設されることができる。

ティース２３０はコアバック２２０から半径方向に延長形成され、複数個を備えることができる。即ち、ティース２３０は円周方向に沿って複数個が相互離隔されるように半径方向に延長形成されることができる。

また、延長部２４０は複数個のティース２３０のそれぞれから円周方向に延長形成されることができる。

また、コア２１０の最上部に積層されるコア２１０を除くコア２１０の延長部２４０には、コギングトルクを低減させるための貫通孔２５０が形成されることができる。

そして、延長部２４０は隣接して配置される他の延長部２４０と所定間隔離隔されて配置される。即ち、延長部２４０も所定間隔離隔されて複数個のティース２３０のそれぞれから延長形成されることができる。

即ち、複数個のティース２３０のそれぞれから延長形成される延長部２４０のそれぞれも円周方向に所定間隔ａ離隔されて配置される。

一方、延長部２４０の先端に対向配置されるマグネット１１６は、ローターハブ１９０の回転時、ローターハブ１９０とともに回転する。このようにローターハブ１９０が回転すると、延長部２４０に対するマグネット１１６の磁束分布の大きさと方向が変化し、これにより、延長部２４０の先端と複数個の延長部２４０間の空間での磁束変化量によってコギングトルクが発生する。

しかし、本発明の一実施例によるステータコア２００の延長部２４０には貫通孔２５０が形成されるため、コギングトルクを低減させることができる。

また、コア２１０の最上部に積層されるコア２１０には貫通孔２５０が形成されないため、ステータコア２００に形成される貫通孔２５０の一側を閉鎖することができる。これにより、ローターハブ１９０の回転時に貫通孔２５０を通過する空気の流動を防ぐことができ、貫通孔２５０を通過して流動する空気によって発生する騒音及び振動を低減させることができる。

一方、貫通孔２５０はコギングトルクを低減させるためにシャフト１７０と平行に、軸方向に形成されることができる。

一例に、貫通孔２５０は横断面が円形で、貫通孔２５０の直径ｄと延長部２４０間の間隔ａは０．５〜１：１の比を有することができる。

これに対する詳しい内容は後述する。

また、貫通孔２５０はティース２３０から延長される延長線上に配置され、延長部２４０の内部に形成されることができる。即ち、貫通孔２５０は延長部２４０の内部に配置されるように形成され、マグネット１１６の内周面と延長部２４０の先端により形成されるギャップの変化を減少させることができる。

これにより、ローターハブ１９０の回転時に発生する不規則な空気流動から起こる騒音を低減させることができる。即ち、ローターハブ１９０の回転時に発生する不規則な空気流動から起こる風きり音を低減させることができる。

上記のように、一側が閉鎖される貫通孔２５０が形成されたステータコア２００によりコギングトルクを低減させながら、貫通孔２５０を通過して流動する空気により発生する騒音及び振動を低減させることができる。

以下では図面を参照して本発明の一実施例によるステータコアの効果について説明する。

図６は本発明の一実施例によるステータコアと従来技術によるステータコアのコギングトルクとを比較したグラフであり、図７は本発明の一実施例によるステータコアと従来技術によるステータコアのトーク定数とを比較したグラフであり、図８はステータコアに備えられる貫通孔の直径とステータコアの延長部間の間隔の比によるコギングトルクを説明するためのグラフであり、図９は本発明の一実施例によるステータコアと貫通孔が閉鎖されないステータコアにより発生する騒音を示すグラフである。

先ず、図６を参照して本発明の一実施例によるステータコアの効果について説明する。

一方、図６の縦軸はコギングトルクの大きさを示し、横軸のＸは従来のステータコア、即ち、コギングトルクを低減させるための構成を持たないステータコア（図１参照）を示す。そして、横軸のＹは従来のステータコア、即ち、コギングトルクを低減させるためにステータコアの先端部に溝が形成されたステータコア（図２参照）を示し、横軸のＺは本発明の一実施例によるステータコアを示す。

図６に示されたように、従来のステータコアであるＸ、Ｙと比べて本発明の一実施例によるステータコアであるＺのコギングトルクが低減されることが分かる。

一方、図７の縦軸はトーク定数、即ち、回転駆動力の大きさを示すトーク定数を示す。

また、図７の横軸は上記図６の横軸と同一のＸ、Ｙ、Ｚを示す。

図７に示されたように、本発明の一実施例によるステータコアであるＺは従来のステータコアであるＹと比べてトーク定数が大きいことが分かる。即ち、より大きい回転駆動力を発生させることができる。

また、本発明の一実施例によるステータコアであるＺは従来のステータコアであるＸと比較すると、トーク定数が低いが、Ｙと比較すると、Ｘと類似するトーク定数を有することが分かる。

図６と図７を参照すると、本発明の一実施例によるステータコアであるＺはコギングトルクは低減させながら回転駆動力の大きさの低減を減少させることができることが分かる。

また、図８を参照すると、縦軸はコギングトルクを示し、横軸は貫通孔の直径ｄとステータコアの延長部間の間隔ａの比を示す。

図８に示されたように、貫通孔の直径とステータコアの延長部間の間隔の比（ｄ／ａ）が０．５から１の間でコギングトルクが急激に減少することが分かる。

また、貫通孔の直径とステータコアの延長部間の間隔の比（ｄ／ａ）が０．７の部分でコギングトルクが著しく減少することが分かる。

従って、貫通孔の直径とステータコアの延長部間の間隔の比（ｄ／ａ）が０．７５の場合、トーク定数（即ち、回転駆動力）の減少が少ないながらもコギングトルクの減少率が最大となるようにすることができる。

また、図９を参照すると、図９のＳは延長部に両側が開口された貫通孔が形成されたステータコアを示し、Ｐは延長部に一側が閉鎖された貫通孔が形成されたステータコア、即ち、本発明の一実施例によるステータコアを示す。

図９に示されたように、本発明の一実施例によるステータコアは貫通孔の一側が閉鎖され、空気が貫通孔を通過して流動することができないため、騒音発生が減少することが分かる。

上記のように、延長部２４０に貫通孔２５０が形成されるため、マグネット１１６の回転時に発生するコギングトルクを低減させることができる。

また、延長部２４０の内部に貫通孔２５０が形成されるため、マグネット１１６の内周面と延長部２４０の先端により形成されるギャップ（ｇａｐ）が一定であることができ、不規則な空気流動により発生する騒音を減少させることができる。

さらに、貫通孔２５０の直径と延長部２４０間の間隔の比（ｄ／ａ）が０．５〜１の比を有するため、コギングトルクをより低減させることができる。

また、貫通孔２５０の一側が閉鎖されるため、マグネット１１６の回転時に発生する空気流動による騒音発生をより減少させることができる。

以下では図面を参照して本発明の他の実施例によるステータコアについて説明する。但し、上記で説明した構成要素と同じ構成要素に対しては詳しい説明を省略し上記説明に代える。

図１０は本発明の他の実施例によるステータコアを示す斜視図である。

図１０を参照すると、本発明の他の実施例によるステータコア４００はコア４１０が複数個積層されて形成され、複数個のコア４１０の少なくとも１つにはコギングトルク（ｃｏｇｇｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）を低減させるために貫通孔４５０を形成することができる。

一方、コア４１０はコアバック４２０、ティース４３０、延長部４４０で構成されることができる。

貫通孔４５０が形成されている箇所は、コア４１０を構成する材質の比重よりも比重が軽く構成されるとよい。本実施例においては、コア４１０の全てに貫通孔４５０が形成され、貫通孔４５０は充填材Ｇにより閉鎖されることができる。充填材Ｇはアクリル系ボンドまたはエトキシ系ボンドからなることができる。

残りの構成は上記本発明の一実施例によるステータコア２００に備えられる構成と同一であるため、ここでは詳しい説明を省略する。

上記のように、充填材Ｇを貫通孔４５０に充填して貫通孔４５０を閉鎖することができるため、マグネット１１６（図１参照）の回転時に流動する空気が貫通孔４５０を貫通することができず、流動する空気が貫通孔４５０を貫通しながら発生される騒音及び振動を低減させることができる。

１００ スピンドルモータ
１２０ 固定部
１３０ ベース部材
１４０ スリーブ
１５０ キャップ部材
１６０ 回転部
１７０ シャフト
１８０ スラストプレート
１９０ ローターハブ
２００、４００ ステータコア
２１０、４１０ コア
２２０、４２０ コアバック
２３０、４３０ ティース
２４０、４４０ 延長部
２５０、４５０ 貫通孔

Claims (9)

1. 中央孔が形成されたコアバックと、前記コアバックから半径方向に延長形成される複数個のティースと、前記複数個のティースのそれぞれから円周方向に延長形成される延長部とを備えるコアが複数個積層されて形成され、
   複数個の前記コアの少なくとも１つは、前記延長部に貫通孔が形成されるステータコア。
2. 複数個の前記コアのうち最上部に積層されるコアは、下部に積層されるコアに備えられる前記貫通孔を閉鎖する請求項１に記載のステータコア。
3. 前記コアの全てに前記貫通孔が形成され、前記貫通孔は充填材により閉鎖される請求項１に記載のステータコア。
4. 前記貫通孔は回転軸方向に向かって形成される請求項１から３の何れか１項に記載のステータコア。
5. 前記貫通孔は円形で、前記貫通孔の直径と前記延長部間の間隔は０．５〜１：１の比を有する請求項１から４の何れか１項に記載のステータコア。
6. マグネットが内部面に装着されるローターハブを備える回転部と、
   前記回転部を回転可能に支持し、前記マグネットと対向配置される請求項１から５の何れか１項に記載のステータコアを備える固定部と
   を含むスピンドルモータ。
7. 前記固定部は、
   前記ステータコアが設けられる設置部を有するベース部材と、
   前記設置部に固設されるスリーブと
   をさらに備え、
   前記ステータコアは前記延長部の先端が前記マグネットに対向配置されるように前記設置部の外周面に固設される請求項６に記載のスピンドルモータ。
8. 前記回転部は前記スリーブに回転可能に設けられ、一方の端部に前記ローターハブが装着されて前記ローターハブと連動して回転するシャフトをさらに備え、
   前記貫通孔は前記シャフトと平行に形成される請求項７に記載のスピンドルモータ。
9. 前記貫通孔は前記ティースから延長される延長線上の前記延長部内部に形成される請求項６から８の何れか１項に記載のスピンドルモータ。

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