JP2013118809A - モータ用ローターアセンブリー及びこれを備えるスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はモータ用ローターアセンブリー及びこれを備えるスピンドルモータに関する。
【解決手段】本発明は、シャフトに固定されるローターハブ、上記ローターハブから外径方向に延長されるローター延長部及び上記延長部から軸方向の下側に延長されるマグネット結合部を含むローターケースと、上記マグネット結合部の内側に備えられるマグネットとを含み、上記マグネットの外径方向の厚さは上記ローターケースの回転中心から上記ローターケースの外径方向の端までの距離の８．５〜２０比率で備えられるモータ用ローターアセンブリーを含むことができる。
【選択図】図１

Description

本発明はモータ用ローターアセンブリー及びこれを備えるスピンドルモータに関する。

一般的にディスクドライブ内に設けられるスピンドルモータ（ｓｐｉｎｄｌｅ ｍｏｔｏｒ）は、光ピックアップ器具がディスクに記録されているデータを読み取ることができるようにディスクを回転させる機能をする。

一方、ディスクドライブは、いつ何処でも携帯でき、使用できるノート型パンコンのような携帯用マルチメディアデバイスに用いられており、製造会社は携帯用マルチメディアデバイスの小型化の傾向によりディスクドライブを薄型化しようとしている。

また、現在、ディスクドライブに設けられる大部分のスピンドルモータにおけるステータコアは、その上にコイルを巻線し、巻線されたコイルに電流を流して発生する電磁気力をスピンドルモータの回転トルクの発生源としている。

さらに、上記したディスクドライブの薄型化のために、製造会社ではスピンドルモータの薄型化を試している。これにより、スピンドルモータを薄型化できるスピンドルモータの構成部品、例えば、ステータとローターの薄型化技術が切実に求められている。

一方、スピンドルモータにおいて、ローターに備えられ、上記ステータコアと相互作用してローターに回転動力を提供するマグネットの材質として、ネオジム（Ｎｅｏｄｉｕｍ）が主に用いられる。しかし、最近では、ネオジムマグネットの需要増加と希土類の規制によって原資材価格が上昇してマグネットの価格が上昇し、モータの単価が上昇するという問題が発生しており、従来マグネットの材質であるネオジムに代わる材質が必要である。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、ネオジム材質のマグネットより磁力の弱いフェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）またはサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）材質のマグネットを用いながらも、モータの性能は低下させないスピンドルモータを提供する。

本発明の一実施例によるローターアセンブリーは、シャフトに固定されるローターハブ、上記ローターハブから外径方向に延長されるローター延長部及び上記延長部から軸方向の下側に延長されるマグネット結合部を含むローターケースと、上記マグネット結合部の内側に備えられるマグネットとを含み、上記マグネットの外径方向の厚さは、上記ローターケースの回転中心から上記ローターケースの外径方向の端までの距離の８．５〜２０％比率で備えられてよい。

本発明の一実施例によるローターアセンブリーにおける上記マグネットは、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）の少なくとも何れか一つの材質であってよい。

本発明の一実施例によるローターアセンブリーにおける上記マグネットは、上記マグネット結合部の内側に環状に備えられてよい。

本発明の一実施例によるスピンドルモータは、シャフトの上端が軸方向の上側に突出するように上記シャフトを支持するスリーブと、上記シャフトに固定されるローターハブ、上記ローターハブから外径方向に延長されるローター延長部及び上記延長部から軸方向の下側に延長されるマグネット結合部を含むローターケースと、上記マグネット結合部の内側に備えられるマグネットとを含み、上記マグネットの外径方向の厚さは上記ローターケースの回転中心から上記ローターケースの外径方向の端までの距離の８．５〜２０％比率で備えられるモータ用ローターアセンブリーと、上記スリーブの外周面に直接または間接的に結合され、回転駆動力を発生させるためのコイルが備えられるステータとを含んでよい。

本発明の一実施例によるスピンドルモータにおける上記マグネットは、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）の少なくとも何れか一つの材質であってよい。

本発明は、ネオジム材質のマグネットより磁力の弱いフェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）またはサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）材質のマグネットを用いて、モータの製作費用を節減することができる。

また、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）またはサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）材質のマグネットを用いながらも、モータの性能は低下させないスピンドルモータを提供することができる。

また、別途にローターケースの外径を大きくしなくても、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）またはサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）材質のマグネットの外径方向の厚さを増加させて磁力を十分に確保することができる。

本発明の一実施例によるスピンドルモータを示した概略断面図である。 本発明の一実施例によるローターアセンブリーを示した概略断面図である。

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

以下、本発明の実施例によるローターアセンブリーを備えるスピンドルモータについて詳しく説明する。

図１は本発明の一実施例によるスピンドルモータを示した概略断面図である。

図１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１０はステータ２０と、ローター４０からなる。

まず、方向について定義すると、外径方向はモータの回転中心とモータの外側端の間の方向を意味し、外径方向の外側はモータの回転中心からモータの外側端方向を、外径方向の内側はモータの外側端方向からモータの回転中心方向を意味する。即ち、図１を参照し、ローターケース５０を基準にローターハブ５２からマグネット結合部５４方向は外径方向の外側を意味する。但し、これは回転軸に垂直した方向を意味することができる。

また、図１を参照し、軸方向はシャフトの方向を意味し、軸方向の上側はシャフトの上部方向を、軸方向の下側はシャフトの下部方向を意味する。

ステータ２０は回転する構成要素を除く全ての固定された構成要素を意味し、印刷回路基板２１が設けられるベースプレート２２と、スリーブ２３、ホルダー２４及びカバー部材２６で構成された固定部材２５と、固定部材２５に固設されるステータコア１００とを含む。一方、上記固定部材２５はモータのベースを構成するベースプレート２２をさらに含んでよく、上記ベースプレート２２の上部には回路基板２１が備えられてよい。

ローター４０はステータコア１００と対応する環状のマグネット４２を外周部に備えるコップ状のローターケース５０を備え、マグネット４２は円周方向にＮ極、Ｓ極が交互に着磁されて一定強さの磁気力を発生する永久磁石である。

スリーブ２３はシャフト４４の上端が軸方向の上側に突出するように上記シャフト４４を支持する部材である。上記スリーブ２３はＣｕまたはＡｌを鍛造したり、Ｃｕ−Ｆｅ系合金粉末またはＳＵＳ系粉末を焼結して形成してよい。

ここで、上記シャフト４４は上記スリーブ２３の軸孔２３ａと微小間隙を有するように挿入され、上記微小間隙には潤滑流体が充填され、上記シャフト４４の外径及び上記スリーブ２３の内径の少なくとも一つに形成されるラジアル動圧溝により上記ローター４０の回転をさらに滑らかに支持することができる。

上記ラジアル動圧溝は、上記スリーブ２３の軸孔２３ａの内部である上記スリーブ２３の内側面に形成され、上記シャフト４４が回転するときに片方に偏向するように圧力を形成する。

但し、上記ラジアル動圧溝は、上述のように、上記スリーブ２３の内側面に設けられることに限らず、上記シャフト４４の外径部に設けられてもよく、数にも制限がない。

上記スリーブ２３にはスリーブ２３の上部と下部を連通するように形成されるバイパスチャンネル（不図示）が備えられ、流体動圧軸受アセンブリー内部の潤滑流体の圧力を分散させて平衡が維持できるようにし、上記流体動圧軸受アセンブリー内部に存在する気泡などが循環により排出されるように移動させることができる。

一方、上記スリーブ２３の外周には、上記スリーブ２３を内部に固定されるように収容するホルダー２４が備えられてよい。

上記ホルダー２４の軸方向の下部には、その上部にシャフト４４の下端が装着された状態で上記ホルダー２４と結合し上部に潤滑流体を収容するカバー部材２６が結合されてよい。勿論、上記シャフト４４が回転すると、上記シャフト４４は上記カバー部材２６から浮上することができる。

上記カバー部材２６は、上部に潤滑流体を収容しそれ自体が上記シャフト４４の下面を支持する軸受としての機能を行うことができる。

また、上記スリーブ２３の下部には、上記ホルダー２４またはカバー部材２６に結合されるストッパー２７が備えられてよい。上記ストッパー２７は環状であって、上記シャフト４４の下端側の内径に形成される引込み部４４ａに係止されることができる。上記ストッパー２７は、上記シャフト４４の過浮上を制限することで、上記ローター４０の浮上を制限することができる。

ローターケース５０は、シャフト４４に圧入されて締結されるローターハブ５２と、上記ローターハブ５２から半径方向の外側に延長される延長部５６と、環状のマグネット４２が内部面に配置されるマグネット結合部５４とを含んでよい。

詳しく説明すると、上記ローターケース５０はシャフト４４に固定されるローターハブ５２と、上記ローターハブ５２から外径方向に延長されるローター延長部５６と、上記延長部５６から軸方向の下側に延長されるマグネット結合部５４とを含んでよい。この構造に対しては、以下に、図２を参照してより詳しく説明する。

一方、環状のマグネット４２とステータコア１００に備えられるコイル１１０との電磁気的相互作用によりローター４０が回転する。即ち、ローター４０のローターケース５０が回転すると、ローターケース５０と連動するシャフト４４が回転する構造からなる。

ここで、上記マグネット４２はフェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）の少なくとも何れか一つの材質で備えられることができる。これに対しては、以下に、図２を参照して詳細に説明する。

ステータコア１００はコアバック１２０と、ティース部１４０と、コアバック１２０に巻取されるコイル１１０とを含む。

コアバック１２０には、固定部材２５に圧入されて固定されるように開口が形成される。固定部材２５が圧入される開口は、例えば、コアバック１２０の中央に配置されることができ、コアバック１２０は環状に形成されることができる。一方、図面には、上記コアバック１２０が固定部材２５のうちホルダー２４に固定される形状に開示されているが、上記コアバック１２０は上記スリーブ２３の外周面に固定されることができる。

ティース部１４０は、コアバック１２０から外径方向の外側に複数個が突出されることができる。

図２は、本発明の一実施例によるローターアセンブリーを示した概略断面図である。

図２を参照すると、本発明の一実施例によるローター４０（以下、「ローターアセンブリー」ともいう）において、マグネット４２の外径方向の厚さＢは、上記ローターケース５０の回転中心Ｘ（回転軸）から上記ローターケース５０の外径方向の端までの距離Ａの８．５〜２０％比率で備えられることができる。

スピンドルモータにネオジム（Ｎｅｏｄｉｕｍ）マグネットを用いる場合は、ネオジムマグネットの磁力が強いため、通常、マグネットの外径方向の厚さはローターケースの回転中心から上記ローターケースの外径方向の端までの距離の７．５〜８％であることができる。

本発明では、上記ネオジム（Ｎｅｏｄｉｕｍ）マグネットより磁力の多少弱いフェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）の少なくとも何れか一つの材質を使用することができる。即ち、フェライトまたはサマリウムコバルトをマグネットの材質として使用してよく、これらを混合したものを使用してもよい。

一方、マグネットの材質にフェライトまたはサマリウムコバルトなど、ネオジムより磁力の弱いものを使用する場合は、インダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）をさらに確保するために、ステータコアに備えられるコイルが巻線される空間をさらに確保するためマグネットの外径方向の厚さを減らし、ステータコアの外径方向の長さを長く確保することができる。

本発明の実施例では、マグネット４２の外径方向の厚さＢがローターケース５０の回転中心から上記ローターケース５０の外径方向の端までの距離Ａの８．５〜２０％比率で備えられ、ネオジム（Ｎｅｏｄｉｕｍ）マグネットより磁力の多少弱いフェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）の少なくとも何れか一つの材質を用いてもネオジムマグネットを使用する場合よりモータ性能が良い。

即ち、本発明の一実施例によるモータを使用する場合は、マグネットの表面磁束がマグネットの厚さ増加により十分に確保され、磁力が確保されることにより回転剛性が良くなり、モータで発生する騒音及び振動を減少させることができ、磁力が確保されるため、加速性能が良くなる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１０ モータ
２０ ステータ
４０ ローター
１００ ステータコア
１２０ コアバック
１４０ ティース部

Claims (4)

1. シャフトの軸方向一方側に固定されるローターハブ、前記ローターハブから外径方向に延長されるローター延長部及び前記延長部からシャフトの軸方向他方側に延長されるマグネット結合部を含むローターケースと、
   前記マグネット結合部の内側に備えられるマグネットと、を含み、
   前記マグネットの外径方向の厚さは、前記ローターケースの回転中心から前記ローターケースの外径方向の端までの距離の８．５〜２０％比率で備えられるモータ用ローターアセンブリー。
2. 前記マグネットは、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）の少なくとも何れか一つの材質である請求項１に記載のモータ用ローターアセンブリー。
3. 前記マグネットは、前記マグネット結合部の内側に環状に備えられる請求項１または２に記載のモータ用ローターアセンブリー。
4. シャフトの軸方向一方側の端が前記軸方向一方側に突出するように前記シャフトの軸方向他方側を支持するスリーブと、
   請求項１から３の何れか１項に記載のモータ用ローターアセンブリーと、
   前記スリーブの外周面に直接または間接的に結合され、回転駆動力を発生させるためのコイルを備えるステータと、
   を含むスピンドルモータ。

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