JP2013094044A - ステータコア及びこれを備えたスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコア及びこれを備えたスピンドルモータに関する。
【解決手段】ステータコア２００は、設置孔２１２が設けられたコアパック２１０と、コアパック２１０から半径方向に延設される複数のティース２２０と、複数のティース２２０のそれぞれから円周方向に延設され、コギングトルクの低減のための貫通孔２４０が設けられた延長部２３０とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、ステータコア及びこれを備えた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た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）に使用される小型のスピンドルモータは、ロータとステータで構成されることができる。

ロータは、ステータに支持されて回転する回転部材を意味し、マグネットが設けられたロータハブを含んで構成されることができる。

ステータは、マグネットに対向するように配置されステータコアを含んで構成されることができ、ロータ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、ロータハブは、マグネットと、コイルが巻線されたステータコアと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、環状のコアパック１２と、コアパック１２から延設されるティース１４とを備え、ティース１４の末端部には、マグネット２０との対向面積を増やすように半径方向に延設される延長部１６が形成されることができる。

ステータコア１０の延長部１６は所定の間隔離隔して配置され、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。

ところが、ロータハブに設けられるマグネット２０がロータハブと共に回転する場合には、延長部１６と、延長部１６の間に形成された開放領域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。

これによって、ロータハブの回転時に振動と騒音が発生するという問題がある。

一方、このような振動と騒音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、この場合、延長部１６の先端とマグネット２０の内部面との隙間ｇが一定ではなく、ロータハブの回転時に不規則な空気流動が発生する。

これによって、風切り音などのような騒音が追加的に発生するという他の問題もある。

本発明の目的は、コギングトルクを低減できるステータコア及びこれを備えたスピンドルモータを提供することにある。

本発明の一実施例によるステータコアは、設置孔が設けられたコアパックと、上記コアパックから半径方向に延設される複数のティースと、上記複数のティースのそれぞれから円周方向に延設され、コギングトルクの低減のための貫通孔が設けられた延長部とを含む。

上記貫通孔は、コギングトルクの低減のために上記延長部の上面から底面に向かって設けられることができる。

上記貫通孔は、縦断面が円形であり、上記貫通孔の直径と上記延長部との間隔は０．５〜１：１の比率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、上記マグネットが対向して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、設置孔が設けられたコアパックと、上記コアパックから半径方向に延設される複数のティースと、上記複数のティースのそれぞれから円周方向に延設され、コギングトルクの低減のための貫通孔が設けられた延長部と、を含む。

上記固定部は、上記ステータコアが設けられたスリーブハウジングを有するベース部材と、上記スリーブハウジングに固設されるスリーブとをさらに備え、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して配置されるように上記スリーブハウジング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ハブが装着され上記ロータ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。

上記貫通孔は、上記ティースから延長される延長線上に配置され、上記延長部の内部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を介してコギングトルクを低減させる効果がある。

また、貫通孔が延長部の内側に配置されるように設けられ、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。 ステータコアに設けられた貫通孔の直径とステータコアの延長部との間隔の比率によってコギングトルクの変化を説明するためのグラフである。 本発明の他の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。

以下では図面を参照し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一の思想の範囲内で他の構成要素を追加、変更、削除等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。

本発明を説明するに当たって、関連する公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の旨を不明確にする恐れあると判断される場合はその詳細な説明を省略する。

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、一例として、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を回転可能に支持する。一方、固定部１２０はベース部材１３０、スリーブ１４０、キャップ部材１５０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が挿設されるスリーブハウジング１３２を備えることができる。そして、スリーブハウジング１３２は、スリーブ１４０が挿設されるように設置孔１３２ａを形成する。

即ち、スリーブ１４０はスリーブハウジング１３２に固設されることができる。

一方、スリーブハウジング１３２の外周面には、ステータコア２００を挿入固定できるように段差部１３２ｂが備えられることができる。
即ち、ステータコア２００は、スリーブハウジング１３２の外周面に形成された段差部１３２ｂに装着された状態で、スリーブハウジング１３２に固設されることができる。

さらに、ベース部材１３０には磁気吸引板１１3が設けられ、回転部１４０の過浮上を防止することができる。

スリーブ１４０は、上記したように、スリーブハウジング１３２に固設されることができる。そして、スリーブ１４０は、中央に貫通孔１４２が形成されシャフト１７０が回転可能に支持されている。

前記スリーブ１４０の底面には潤滑流体の漏れを防止するためにカバー部材１１４が設けられることができる。

また、スリーブ１４０の上端部には、キャップ部材１５０を取り付けることができるように外壁部１４６が備えられことができる。
そして、キャップ部材１５０の外周面が外壁部１４６の内周面に接触するよう、キャップ部材１５０がスリーブ１４０に固設されることができる。

一方、キャップ部材１５０は、回転部１６０と共に、潤滑流体と空気との界面を形成させる役割を果たす。これに対する詳細な説明は後述する。

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において上下方向、即ち、シャフト１７０の上部側から下部側に向かう方向、または、シャフト１７０の下部側から上部側に向かう方向を意味する。また、半径方向は、ロータケース１９０の外周面からシャフト１７０に向かう方向を意味し、円周方向は、ロータハブ１９０の外周面に沿って回転する方向を意味する。

先ず、シャフト１７０はスリーブ１４０に回転可能に構成されている。
即ち、シャフト１７０はスリーブ１４０の貫通孔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、所定の間隔離隔して配置されて軸受隙間を形成する。

また、この軸受隙間には、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。

シャフト１７０の外周面とスリーブ１４０の内周面のうち少なくとも一方には、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（図示せず）が形成されることができる。

即ち、シャフト１７０の回転時、動圧グルーブによってシャフト１７０を支持する流体動圧が発生することによりシャフト１７０をより安定して回転させることができる。

前記軸受隙間はスリーブ１４０とカバー部材１１４によっても形成され、スリーブ１４０とカバー部材１１４により形成された軸受隙間にも潤滑流体が充填される。

また、シャフト１７０がスリーブ１４０に設けられる場合、シャフト１７０の底面はカバー部材１１４の上面に接触するようになる。その後、シャフト１７０が回転すると、潤滑流体がスリーブ１４０とカバー部材１１４との間に流入され、シャフト１７０を所定の高さに浮上させる。

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と共に回転する。そして、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られることができる。

一方、スラストプレート１８０の底面及びスリーブ１４０の上面部においても軸受隙間が形成されており、この軸受隙間にも潤滑流体が充填されている。そして、スラストプレート１８０の底面とスリーブ１４０の上面のうち少なくとも一方には、充填された潤滑流体を媒介として動圧を発生させるためのスラスト動圧グルーブ（図示せず）が形成されることができる。

即ち、シャフト１７０と連動してスラストプレート１８０が回転する場合、上記スラスト動圧グルーブによって、軸方向上部側に向かうスラスト流体動圧が発生し得る。

これによって、シャフト１７０がより容易に浮上するようになる。

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を形成している。このために、キャップ部材１５０の底面末端部には傾斜面が形成されることができる。

即ち、上記軸受隙間に充填された潤滑流体は、毛細管現象によって、キャップ部材１５０の底面とスラストプレート１８０の上面によって形成されるシーリング部で空気との界面を形成する。

ロータハブ１９０は、シャフト１７０の上端部に固定結合され、シャフト１７０と共に回転する。

ロータハブ１９０は、シャフト１７０が貫通される装着孔１９２ａが設けられた円盤状のボディ１９２と、ボディ１９２の縁から軸方向下部側に延設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が設けられている。
即ち、マグネット１１６はステータコア２００の先端に対向して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。

なお、マグネット１１６は環状であってもよく、円周方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に着磁され一定強度の磁力を発生させる永久磁石であってよい。即ち、マグネット１１６はロータハブ１９０を回転駆動させるための駆動力を発生させる役割を果たす。

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との電磁気的相互作用によりロータハブ１９０を回転駆動させる力が発生する。これによって、ロータハブ１９０が回転駆動される。

以上の構成により、ロータハブ１９０の回転によって、シャフト１７０と、シャフト１７０に設けられるスラストプレート１８０ともロータハブ１９０と共に回転するようになる。

このようにロータハブ１９０が回転すると、軸受隙間に充填された潤滑流体が動圧グルーブ（図示せず）とスラスト動圧グルーブ（図示せず）によりポンピングされる。これにより、流体動圧が発生しシャフト１７０が回転支持されながら回転部１６０が所定の高さに浮上するようになる。

一方、上記したように、ベース部材１１０には磁気吸引板１１3が設けられ、磁気吸引板１１3はロータハブ１９０に設けられるマグネット１１６の下部に配置され、回転部１６０が過浮上することを防止する役割を果たす。

これによって、回転部１６０は一定の高さに浮上した状態で回転できるようになる。

ステータコア２００は貫通孔２４０を備え、スリーブハウジング１３２の外周面に固設される。即ち、ステータコア２００はマグネット１１６に対向するように配置され、マグネット１１６との電磁気的相互作用によりロータハブ１９０が回転する駆動力を発生させる役割を果たす。

以下、図面を参照し、ステータコア２００についてより詳しく説明する。

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、コアバック２１０、ティース２２０、延長部２３０で構成される。

コアパック２１０は、スリーブハウジング１３２へ挿入固定する為の設置孔２１２を形成する環状を有することができる。即ち、コアバック２１０は円形の環状を有し、スリーブハウジング１３２の外周面へ固設することができる。

ティース２２０はコアバック２１０から半径方向に延設され、複数であることができる。即ち、ティース２２０は、円周方向に沿って複数が互いに離隔するよう半径方向に延設されることができる。

また、延長部２３０は、複数のティース２２０のそれぞれから円周方向に延設され、延長部２３０にはコギングトルク（ｃｏｇｇｉｎｇ ｔｏｒｑｕｅ）を低減させるための貫通孔２４０が設けられることができる。

さらに、延長部２３０は、隣接して配置される他の延長部２３０と所定の間隔離隔して配置される。即ち、延長部２３０も所定の間隔離隔するように複数のティース２２０のそれぞれから延設されることができる。

即ち、複数のティース２２０のそれぞれから延設される延長部２３０のそれぞれも、円周方向に所定の間隔ａで離隔して配置される。

前記延長部２３０の先端に対向するように配置されるマグネット１１６は、ロータハブ１９０の回転時ロータハブ１９０と共に回転する。このようにロータハブ１９０が回転すると、延長部２３０に対するマグネット１１６の磁束分布の大きさと向きが変化し、これによって、延長部２３０の先端と複数の延長部２３０との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２３０には貫通孔２４０が形成されているため、コギングトルクを低減させることができる。

前記貫通孔２４０は、コギングトルクの低減のために延長部２３０の上面から底面に向かって設けられることができる。即ち、貫通孔２４０はシャフト１７０と平行になるよう軸方向に形成されることができる。

一例として、貫通孔２４０は縦断面が円筒形であり、貫通孔２４０の直径ｄと延長部２３０との間隔ａは０．５〜１：１の比率を有することができる。

これに対する詳細な事項は後述する。

また、貫通孔２４０は、ティース２２０から延長される延長線上に配置され、延長部２３０の内部で形成されている。即ち、貫通孔２４０は延長部２３０の内部に配置されるように設けられており、マグネット１１６の内周面と延長部２３０の先端によって形成されるギャップを一定に保持する。

これにより、ロータハブ１９０の回転時に発生する不規則な空気流動により発生する騒音を低減することができる。即ち、ロータハブ１９０の回転時に発生する不規則な空気流動により発生する風切り音の低減が可能となる。

以下、図面を参照し、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ルク定数とを比較したグラフであり、図８は、ステータコアに設けられる貫通孔の直径とステータコアの延長部との間隔の比率によってコギングトルクを説明するためのグラフである。

先ず、図６を参照し、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の縦軸は、コギングトルクの大きさを示す。

なお、横軸のＸは、従来のステータコア、即ち、コギングトルクの低減のための構成を有していないステータコア（図１を参照）を示す。また、横軸のＹは、従来のステータコア、即ち、コギングトルクの低減の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を参照）を示す。さらに、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と比較して、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することが分かる。

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

また、図７の横軸は、上述の図６における横軸のＸ、Ｙ、Ｚと同様である。

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に比べてトル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できることが分かる。

そして、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に比べてトルク定数が低いが、Ｙとの比較では、Ｘに類似したトル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、コギングトルクを低減すると共に、回転駆動力の低減を抑制し得ることが分かる。

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との間隔ａの比率を示す。

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との間隔の比率ｄ／ａが０．５〜１の場合に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との間隔の比率ｄ／ａが０．７５である部分でコギングトルクがより顕著に減少し得ることが分かる。

従って、貫通孔の直径とステータコアの延長部との間隔の比率ｄ／ａが０．７５の場合に、トルク定数（即ち、回転駆動力）の減少を抑制しながら、コギングトルクの減少率を最大にすることができる。

以上のように延長部２３０に貫通孔２４０を設けることにより、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２３０の内部に貫通孔２４０を設けることで、マグネット１１６の内周面と延長部２３０の先端によって形成されるギャップ（ｇａｐ）が一定に保持され、不規則な空気流動により発生する騒音を減少できるようになる。

さらに、貫通孔２４０の直径と延長部２３０との間隔の比率ｄ／ａが０．５〜１の比率を有することで、コギングトルクをさらに低減することができる。

以下、図面を参照し、本発明の他の実施例によるスピンドルモータについて説明する。

図９は、本発明の他の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９を参照すると、本発明の他の実施例によるスピンドルモータ３００は、一例として、固定部３２０と回転部３６０を含んで構成されることができる。

固定部３２０は、回転部３６０を回転可能に支持する。固定部３２０はベース部材３３０、スリーブ３４０及びステータコア２００を含んで構成されることができる。

回転部３６０は、マグネット３１６が内部面に装着されたロータハブ３９０を備えている。前記回転部３６０は、シャフト３７０、ロータハブ３９０を含んで構成されている。

一方、本発明の他の実施例によるベース部材３３０、ステータコア２００、シャフト３７０は、上述の本発明の一実施例によるベース部材１３０、ステータコア２００、シャフト１７０と同じ構成要素に該当するため、詳細な説明は省略する。

スリーブ３４０は、スリーブハウジング３３２に固設されることができる。
また、スリーブ３４０は中央に貫通孔３４２が設けられており、中空の円筒形状を有している。

前記スリーブ３４０の底面には潤滑流体の漏れを防止するためのカバー部材３１４が設けられることができる。

また、ロータハブ３９０は、シャフト３７０の上端部に結合され、シャフト３７０と共に回転する。

ロータハブ２９０の底面とスリーブ３４０の上面が所定の間隔離隔して軸受隙間を形成するよう、ロータハブ２９０はシャフト３７０に結合されることができる。
この軸受隙間には潤滑流体が充填される。

前記ロータハブ２９０の底面とスリーブ３４０の上面のうち少なくとも一方にはスラスト流体動圧を発生させるためのスラスト動圧グルーブ（図示せず）が形成されてもよい。

そして、ロータハブ３９０は、シャフト３７０が貫通できるように装着孔３９２ａが設けられた円盤状のボディ３９２と、ボディ３９２の縁から軸方向下部側に延設されるマグネット設置部３９４を備えることができる。

マグネット設置部３９４の内周面にはマグネット３１６が設けられている。即ち、マグネット３１６はステータコア２００の先端に対向して配置されるように、マグネット設置部３９４の内周面に固設される。

さらに、ロータハブ３９０はスリーブ３４０の外周面から半径方向外側に配置されるように延設される延長壁部３９２ｂを備えることができる。即ち、延長壁部３９２ｂは、スリーブ３４０の外周面と共に、潤滑流体と空気との界面を形成させる役割を果たす。

ロータハブ３９０に備えられた残りの構成は、上述の本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００のロータハブ１９０に備えられた構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。

また、ステータコア２００も上述の本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００に備えられたステータコア２００と同じ構成に該当するため、詳細な説明は省略する。

即ち、上述の本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００によって具現される効果と同一の効果を、本発明の他の実施例によるスピンドルモータ３００からも具現することが可能である。

１００、３００：スピンドルモータ
１２０、３２０：固定部
１３０、３３０：ベース部材
１４０、３４０：スリーブ
１５０：キャップ部材
１６０、３６０：回転部
１７０、３７０：シャフト
１８０：スラストプレート
１９０、３９０：ロータハブ
２００：ステータコア
２１０：コアパック
２２０：ティース
２３０：延長部
２４０：貫通孔

Claims (7)

1. 設置孔が設けられた円形状のコアパックと、
   前記コアパックから半径方向に延設される複数のティースと、
   前記複数のティースのそれぞれから円周方向に延設され、貫通孔が設けられた延長部と
   を含むステータコア。
2. 前記貫通孔は、前記延長部の一方の面から他方の面に向かって設けられる、請求項１に記載のステータコア。
3. 前記貫通孔は、円筒形であり、
   前記貫通孔の直径と、隣り合う前記延長部同士間隔との比率が０．５〜１：１である、請求項１または２に記載のステータコア。
4. マグネットが内部面に装着されるロータハブを備えた回転部と、前記回転部を回転可能に支持し、前記マグネットが対向して配置される請求項１から３の何れか１項に記載のステータコアを備える固定部と
   を含むスピンドルモータ。
5. 前記固定部は、
   前記ステータコアが設けられるスリーブハウジングを有するベース部材と、
   前記スリーブハウジング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して配置されるように前記スリーブハウジングの外周面に固設される、請求項４に記載のスピンドルモータ。
6. 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ハブが装着され前記ロータ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５に記載のスピンドルモータ。
7. 前記貫通孔は、前記ティースから延長される延長線上に配置され、前記延長部の内部に形成される、請求項４から５の何れか１項に記載のスピンドルモータ。

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