JP2016208676A - Rotary apparatus and production method of rotary apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転機器及び回転機器の生産方法に関する。 The present invention relates to a rotating device and a method for producing the rotating device.
近年、回転機器の一種であるハードディスクドライブなどのディスク駆動装置は、一層の高密度・大容量化が求められている。ハードディスクドライブは、ブラシレスモータを搭載することによって、磁気記録ディスクを高速で回転させる。ハードディスクドライブは、磁気記録ディスク上の記録トラックに含まれる磁気データのリード/ライトのために、磁気記録ディスクの表面に磁気ヘッドを僅かな隙間をもって配置する。 In recent years, disk drives such as hard disk drives, which are a type of rotating equipment, are required to have higher density and capacity. A hard disk drive rotates a magnetic recording disk at high speed by mounting a brushless motor. In a hard disk drive, a magnetic head is arranged on the surface of a magnetic recording disk with a slight gap for reading / writing magnetic data contained in a recording track on the magnetic recording disk.
ブラシレスモータは、固定体にコイルが巻回されたステータコアを含み、回転体に磁極を有する円筒状のマグネットを含む。コイルに駆動用の電流が流れると、ステータコアから磁束が発生してマグネットの磁極と相互作用することにより回転トルクが生成される(例えば、特許文献1参照)。 The brushless motor includes a stator core in which a coil is wound around a fixed body, and includes a cylindrical magnet having a magnetic pole on a rotating body. When a driving current flows through the coil, a magnetic flux is generated from the stator core and interacts with the magnetic poles of the magnet to generate rotational torque (see, for example, Patent Document 1).
このようなブラシレスモータは、コアとマグネットとの相互作用によりコギングトルクを生じることがある。コギングトルク(以下、「コギング」と表記する場合がある。)は、ステータコアとマグネットの磁気的な相互作用により発生する脈動するトルクである。コギングトルクは非通電状態においても発生する点でトルクリップルと異なる。 Such a brushless motor may generate cogging torque due to the interaction between the core and the magnet. The cogging torque (hereinafter sometimes referred to as “cogging”) is a pulsating torque generated by the magnetic interaction between the stator core and the magnet. Cogging torque differs from torque ripple in that it is generated even in a non-energized state.
このような状況の下、本発明者は以下の課題を認識した。ハードディスクドライブの大容量化を進めるひとつの手法として、記録トラックの幅を狭くする方法がある。しかし、記録トラックの幅を狭くした場合、磁気記録ディスクの振動によって磁気ヘッドのトレースが乱れる可能性が高くなる。ハードディスクドライブに搭載されるブラシレスモータのコギングトルクは磁気記録ディスクの振動の要因となりうる。なお、このような課題は、ハードディスクドライブ以外の回転機器についても生じうる。 Under such circumstances, the present inventor has recognized the following problems. One method for increasing the capacity of a hard disk drive is to reduce the width of a recording track. However, when the width of the recording track is narrowed, there is a high possibility that the trace of the magnetic head is disturbed by the vibration of the magnetic recording disk. The cogging torque of the brushless motor mounted on the hard disk drive can cause vibration of the magnetic recording disk. Such a problem can also occur in rotating devices other than hard disk drives.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は回転機器の振動を抑制する技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the technique which suppresses the vibration of rotary equipment.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の回転機器は、円環部から半径方向に突出する複数の突極を有するステータコアと、突極と半径方向に対向する複数の磁極を有するリング状のマグネットと、を備える。複数の磁極は突極との間にコギングトルクを発生し、マグネットの複数の磁極を周方向に測定したとき、その回転角に対する磁束密度の波形に基本波成分と、三次高調波成分と、五次高調波成分と、を含む。磁束密度の波形は、コギングトルクが五次高調波成分を含まないとしたときに発生するコギングトルクより小さくなるように、五次高調波成分の大きさが調整されている。 In order to solve the above-described problems, a rotating device according to an aspect of the present invention includes a stator core having a plurality of salient poles that project radially from an annular portion, and a ring having a plurality of poles that are radially opposed to the salient poles. And a magnet. The magnetic poles generate cogging torque with the salient poles, and when measuring the magnetic poles of the magnet in the circumferential direction, the fundamental wave component, the third harmonic component, A second harmonic component. The magnitude of the fifth harmonic component is adjusted so that the waveform of the magnetic flux density is smaller than the cogging torque generated when the cogging torque does not include the fifth harmonic component.
本発明の別の態様もまた、回転機器である。この回転機器は、円環部から半径方向に突出する複数の突極を有するステータコアと、突極と半径方向に対向する複数の磁極を有するリング状のマグネットと、を備える。複数の磁極は突極との間にコギングトルクを発生し、マグネットの複数の磁極を周方向に測定したとき、その回転角に対する磁束密度の波形に基本波成分と、三次高調波成分と、五次高調波成分と、を含む。磁束密度の波形は、五次高調波成分の振幅の三次高調波成分の振幅に対する比率が、三次高調波成分の振幅の基本波成分の振幅に対する比率の1/4から3/4の範囲に調整されている。 Another embodiment of the present invention is also a rotating device. This rotating device includes a stator core having a plurality of salient poles protruding in a radial direction from an annular portion, and a ring-shaped magnet having a plurality of magnetic poles opposed to the salient poles in the radial direction. The magnetic poles generate cogging torque with the salient poles, and when measuring the magnetic poles of the magnet in the circumferential direction, the fundamental wave component, the third harmonic component, A second harmonic component. In the magnetic flux density waveform, the ratio of the fifth harmonic component amplitude to the third harmonic component amplitude is adjusted in a range from 1/4 to 3/4 of the ratio of the third harmonic component amplitude to the fundamental wave component amplitude. Has been.
本発明のさらに別の態様は、回転機器の生産方法である。この方法は、円環部から半径方向に突出する複数の突極を有するステータコアと、突極と半径方向に対向するP個の磁極を有するリング状のマグネットと、を備える回転機器を生産する方法であって、マグネットにP個の磁極を着磁する第1着磁工程と、第1着磁工程とは別に、マグネットに5P個の磁極を着磁する第2着磁工程と、を含む。 Yet another embodiment of the present invention is a method for producing a rotating device. This method is a method for producing a rotating device including a stator core having a plurality of salient poles projecting radially from an annular portion, and a ring-shaped magnet having P magnetic poles facing the salient poles in the radial direction. In addition, a first magnetization step of magnetizing P magnetic poles on the magnet and a second magnetization step of magnetizing 5P magnetic poles on the magnet separately from the first magnetization step are included.
本発明によれば、振動を抑制した回転機器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotating device that suppresses vibration.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components and members shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are appropriately omitted. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. Also, in the drawings, some of the members that are not important for describing the embodiment are omitted.
実施の形態に係る回転機器100は、例えば、磁気的にデータを記録する磁気記録ディスクを搭載し、それを回転駆動するハードディスクドライブなどのディスク駆動装置として好適に用いることができる。回転機器100は、静止体に軸支機構を介して回転自在に取り付けられる回転体を含むことができる。この回転体は、例えば磁気記録ディスクなどの被駆動メディアを搭載するように構成された搭載機構を含むことができる。この軸支機構は、例えば潤滑剤を含み、潤滑剤に動圧を発生させることができる。この軸支機構は、例えば静止体と回転体の何れかに構成されたラジアル軸支機構とスラスト軸支機構とを含むことができる。このスラスト軸支機構は、例えばラジアル軸支機構の半径方向外側に配置することができる。回転機器100は、回転体に回転トルクを付与すべき回転駆動機構を備えることができる。この回転駆動機構は、例えばブラシレススピンドルモータとすることができる。この回転駆動機構は、コイルとマグネットを含むことができる。
The
(実施の形態)
図1〜2を参照する。図1は、実施の形態に係る回転機器100を示す斜視図である。図1は、発明の理解を容易にするため、トップカバー22を分離した状態を示す。図2は図1のA−A線断面図である。図2は、理解を容易にするため、トップカバー22を載置し中央ネジ74を取り付ける前の状態を示している。
(Embodiment)
Reference is made to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a
回転機器100は、シャーシー24と、シャフト110と、ハブ26(図1では図示せず)と、磁気記録ディスク62と、キャップ132と、クランパー78と、データリード/ライト部60と、トップカバー22と、中央ネジ74と、例えば6個のネジ104と、を含む。
The
以降シャーシー24に対してハブ26が設けられる側を上側として説明する。また、回転体の回転軸Rに沿った方向を軸方向と、回転軸Rに鉛直な平面上で回転軸Rを通る任意の方向を半径方向と、当該平面上における任意の方向を平面方向ということがある。かかる方向の表記は回転機器100が使用される姿勢を制限するものではなく、回転機器100は任意の姿勢で使用されうる。
Hereinafter, the side where the hub 26 is provided with respect to the
磁気記録ディスク62は、例えば、外径が約90mmのアルミニウム合金製の3.5インチ型磁気記録ディスクであり、その中央孔の直径は25mmである。例えば6枚の磁気記録ディスク62が、ハブ26に搭載され、ハブ26の回転に伴って回転する。磁気記録ディスク62は、スペーサー72とクランパー78とによってハブ26に固定される。クランパー78とスペーサー72については後述する。
The
シャーシー24は、回転機器100の底部を形成する底板部24aと、磁気記録ディスク62の載置領域を囲むように底板部24aの外周に沿って形成された外周壁部24bと、を有する。外周壁部24bの上面には、ネジ孔24cが、例えば6つ設けられる。なおシャーシーはベースと表記することがある。
The
データリード/ライト部60は、記録再生ヘッド(不図示)と、スイングアーム64と、ボイスコイルモータ66と、ピボットアセンブリ68と、を含む。記録再生ヘッドは、スイングアーム64の先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク62にデータを記録し、あるいは、磁気記録ディスク62からデータを読み取る。ピボットアセンブリ68は、スイングアーム64をシャーシー24に対してヘッド回転軸Sの周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ66は、スイングアーム64をヘッド回転軸Sの周りに揺動させ、記録再生ヘッドを磁気記録ディスク62の上面上の所望の位置に移動させる。ボイスコイルモータ66およびピボットアセンブリ68は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成される。
The data read /
トップカバー22は、略矩形の薄板で、周辺に設けられる例えば6つの貫通孔22cと、シャーシー側に向かって下向きに突出するカバー突出部22eと、カバー突出部22eの中央部に設けられる中央孔22dとを有する。カバー突出部22eは回転軸Rを中心として周設される。トップカバー22は、例えばアルミニウム板や鉄鋼板をプレス加工することによって所定の形状に形成される。トップカバー22は、例えば鍍金等の表面層を有してもよい。トップカバー22は、例えば、6つのネジ104を用いてシャーシー24の外周壁部24bの上面に固定される。6つのネジ104は、6つの貫通孔22cと、6つのネジ孔24cにそれぞれ対応する。特にトップカバー22と外周壁部24bの上面とは互いに固定される。回転機器100の内側には、シャーシー24の底板部24aと、外周壁部24bと、トップカバー22と、で囲まれるディスク収納空間70が構成される。ディスク収納空間70は密閉され、例えばヘリウムを含む清浄な気体で満たされる。トップカバー22は、中央ネジ74が中央孔22dを貫通して収納孔110aに螺合して嵌め合わされることによってシャフト110に結合される。
The
図2を参照する。静止体2は、軸体6と、ステータコア32と、コイル30と、配線板34と、をさらに含む。軸体6はシャフト110と、シャフト110の一端側に固定されたトップフランジ12と、シャフト110の他端側に固定されたスラストカップ112とを含む。回転体4は、ハブ26と、軸受体8と、キャップ132と、ヨーク138と、マグネット28とを有する。回転体4と静止体2とは、軸体6と軸受体8との隙間の一部に、潤滑剤20が連続的に介在する。軸受体8は、隙間を介してシャフト110を環囲するシャフト環囲部材42を含む。シャフト環囲部材42はハブ26に固定される。また、軸体6と、軸受体8と、潤滑剤20とは後述する動圧発生溝とともに流体軸受機構52を構成する。
Please refer to FIG. The
(シャーシー)
シャーシー24は、アルミニウム合金からダイカスト成型により形成される。シャーシー24は、例えばステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属板をプレス加工して形成してもよい。この場合シャーシー24は、一部にプレス加工によって型押しされた型押し面を含んでもよい。シャーシー24は、例えばニッケル等の鍍金層、あるいは例えばエポキシ樹脂等の樹脂コーティング層などの表面層を有してもよい。また、シャーシー24は、一部が樹脂で形成された部分を含んでもよい。シャーシー24は底板部24aが2枚以上の板が積層されてもよい。
(Chassis)
The
シャーシー24は、回転軸Rを囲む上面視で円筒状の突出部24eを有する。突出部24eは、底板部24aの上面からハブ26に向かって突出し、中央に軸方向に貫通する軸受孔24dが設けられる。軸受孔24dの内周壁は回転軸Rを囲む上面視で円筒状に形成される。軸受孔24dの内周壁には流体軸受機構52の軸体6の一部が挿入され固着される。軸受孔24dは底部を有する非貫通孔であってもよい。突出部24eの上面はスラストカップ112と軸方向に対向する部分を含む。
The
(ステータコア)
ステータコア32は、円環部と、円環部から半径方向に延在する例えば12個の突極とを含む。ステータコア32は、例えば、0.2mm〜0.35mm厚の電磁鋼板を5枚〜30枚積層して形成される。実施の形態では、一例として、0.2mm厚の電磁鋼板を17枚積層している。ステータコア32の表面には、例えば、電着塗装膜や粉体塗装膜などの表面層が設けられる。
(Stator core)
The
ステータコア32は、その円環部の内周側の下端部分が突出部24eの外周面に設けた段部に嵌め込まれて着座する。ステータコア32は、その円環部の内周側が突出部24eの段部に圧入、接着またはこれらを併用した方法によって結合される。ステータコア32は、その円環部の内周側がスラストカップ112のフランジ環囲部18の外周面に接着剤により接着固定される。ステータコア32を固定する接着剤は蛍光体を含んでもよい。
The
(コイル)
ステータコア32の各突極にはコイル30が巻回される。コイル30の引き出し線30aはシャーシー24に設けた貫通孔を通じて下面に引き出される。コイル30の引き出し線30aはシャーシー24の下面に固定された配線板34に接続される。コイル30に3相の駆動電流が流れることにより、ステータコア32の突極に駆動磁束が発生する。
(coil)
A
(ハブ)
ハブ26は、それぞれ上面視で回転軸Rを囲む環状の円盤部26dと、嵌合部26eと、載置部26jとを含む。ハブ26は、例えばアルミニウム合金などの非鉄金属材料やステンレス鋼などの鉄鋼材料から切削加工によって形成される。円盤部26dは、半径方向に延在し、中央に軸方向に貫通する開口26bが設けられる。嵌合部26eは、円盤部26dの外周部から軸方向下側に延在して円筒状の外周面に磁気記録ディスク62の中央孔が嵌め込まれる。載置部26jは、嵌合部26eの下側の外周面から半径方向外向きに延在し、一番下の磁気記録ディスク62が載置される。ハブ26は、円盤部26dと嵌合部26eと載置部26jとが一体に形成される。
(Hub)
The hub 26 includes an annular disk portion 26d, a fitting portion 26e, and a
(スペーサー)
スペーサー72は、上面視で中空環状の部材で、例えばSUS303(ステンレス鋼の一種。以下同様)などの金属材料から切削加工によって形成される。スペーサー72は、その内周面が嵌合部26eに嵌め込まれ、軸方向に隣接する2枚の磁気記録ディスク62の間に設けられる。各磁気記録ディスク62はスペーサー72とクランパー78とによってハブ26に固定される。
(spacer)
The
(クランパー)
クランパー78は、上面視で略中空円盤状の部材で、例えばSUS303などの金属材料から切削加工によって形成される。クランパー78は、外周部の下端から軸方向に延在する周状の押え部78bと、内周部の下端から軸方向に延在する周状の延在部78aと、を含む。クランパー78は、延在部78aの最下端が押え部78bの最下端より軸方向下側に位置する。クランパー78は、一例として、スクリュー等のファスナー(不図示)によってハブ26の上面に固定される。クランパー78は、押え部78bが磁気記録ディスク62の上面に当接する。
(Clamper)
The
クランパー78は、延在部78aがハブ26の円盤部26dの上面に設けられた環状の凹部4bに進入する。凹部4bは円盤部26dの内周面の上端側の一部が拡径して設けられる。クランパー78は、延在部78aが凹部4bによって位置決めされる。凹部4bはハブ26の代わりに流体軸受機構52のシャフト環囲部材42の外周面の上端側の一部が縮径して設けられてもよい。
The
(ヨーク)
ヨーク138は、それぞれ上面視で環状の中空の円筒部と、円筒部の上端から半径方向内側に延在する延在部と、を含む。ヨーク138は、例えば軟磁性を有する鉄鋼材料から、プレス加工や切削加工によって形成される。ヨーク138の円筒部の外周面はハブ26の嵌合部26eの内周面に接着固定される。ヨーク138をハブ26に接着する接着剤は蛍光体を含んでもよい。ヨーク138の円筒部の内周面にマグネット28が嵌め込まれる。ヨーク138の延在部の下端がマグネット28に当接し、ヨーク138の延在部の上端がハブ26に当接する。ヨーク138の表面には鍍金やコーティングなどによる表面層が設けられてもよい。
(yoke)
Each
(マグネット)
マグネット28は、上面視で中空環状の部材で、例えばフェライト系の磁石材料や希土類系の磁石材料から形成される。マグネット28はポリアミド樹脂などのバインダーを含んでもよい。マグネット28の表面には電着塗装やスプレー塗装などによる表面層が設けられる。マグネット28は、その内周面に、例えば8極または16極の磁極が設けられる。マグネット28の外周面はヨーク138の内周面に接着固定される。マグネット28を接着する接着剤は蛍光体を含んでもよい。マグネット28の高さ寸法はステータコア32の高さ寸法より大きくてもよい。
(magnet)
The
(流体軸受機構)
軸体6と、軸受体8と、潤滑剤20とは、さらに流体軸受機構52を構成する。流体軸受機構52は、軸体6と軸受体8の軸方向隙間にスラスト動圧軸受部が設けられ、軸体6と軸受体8の半径方向隙間にラジアル動圧軸受部が設けられる。流体軸受機構52は、軸体6と軸受体8との隙間に潤滑剤20を保持するように構成される。
(Fluid bearing mechanism)
The
(軸体)
軸体6は、シャフト110と、シャフト110のシャーシー24から遠い方の一端側に固定されるトップフランジ12と、シャフト110の他端側に固定されるスラストカップ112と、を含む。
(Shaft)
The
(シャフト)
シャフト110は、回転軸Rに沿って延伸する略円筒状の部材で、例えば、SUS420J2(ステンレス鋼の一種。以下同様)やSUS430やSUS303などの鉄鋼材料から切削加工や研削加工によって形成される。シャフト110は、一端側の端面に、中央ネジ74等のファスナーを収納する収納孔110aが回転軸Rに沿って形成される。
(shaft)
The
(トップフランジ)
トップフランジ12は、上面視で円環状の部材で、シャフト110と一体に形成される。トップフランジ12は、その外周面にシャーシー24に近づくほど回転軸Rからの半径方向の距離が大きくなるようなテーパー面を有する。トップフランジ12は隙間を介し上突出部136に環囲される。トップフランジ12は、シャフト環囲部材42の上面と軸方向に対向する部分を有する。
(Top flange)
The
トップフランジ12はシャフト110と別に形成されて接着固定されてもよい。この場合、トップフランジ12は、例えばSUS430やSUS303などの鉄鋼材料から切削加工によって形成できる。
The
(スラストカップ)
スラストカップ112は、上面視で回転軸Rを囲む中空環状の部材で、例えばSUS430や真鍮などの金属材料から切削加工によって形成される。スラストカップ112は、フランジ部16と、フランジ環囲部18と、シャフトリング120とを含む。フランジ部16は、シャフト110から半径方向に張り出す。シャフトリング120は、フランジ部16から下向きに突出してシャフト110を環囲する。フランジ部16とシャフトリング120には、回転軸Rに沿ってシャフト挿入孔16bが形成される。フランジ環囲部18は、フランジ部16の外周からハブ26に向かって上向きに突出する。
(Thrust cup)
The thrust cup 112 is a hollow annular member surrounding the rotation axis R in a top view, and is formed by cutting from a metal material such as SUS430 or brass, for example. The thrust cup 112 includes a
スラストカップ112は、フランジ部16とフランジ環囲部18とシャフトリング120とが一体に形成される。スラストカップ112は、フランジ部16とフランジ環囲部18とシャフトリング120の一部が別に形成されて結合されてもよい。
In the thrust cup 112, the
スラストカップ112はシャフト挿入孔16bにシャフト110が圧入によって固定される。シャフト110とスラストカップ112の間には接着剤が介在してもよい。スラストカップ112を接着する接着剤は蛍光体を含んでもよい。スラストカップ112はシャフト110と一体に形成されてもよい。
In the thrust cup 112, the
(軸受体)
軸受体8は、それぞれ上面視で略円環状のシャフト環囲部材42と、上突出部136とを含む。軸受体8のシャフト環囲部材42は、その外周面の上部側にハブ26の開口26bが結合されて結合部を形成する。当該結合部は、例えば焼き嵌めや圧入等の締り嵌めによって固定される締り嵌め領域4dと、隙間嵌め領域4cとを含む。隙間嵌め領域4cには接着剤が介在してもよい。隙間嵌め領域4cに介在するは接着剤は蛍光体を含んでもよい。締り嵌め領域4dは、軸方向で隙間嵌め領域4cのシャーシー24側に設けられる。締り嵌め領域4dは、軸方向で上下の動圧発生溝50の間であって、動圧発生溝50と軸方向にオーバーラップしない位置に設けられる。
(Bearing body)
Each of the bearing
(シャフト環囲部材)
シャフト環囲部材42は、例えば、SUS430や真鍮などの金属材料から切削加工によって形成される。シャフト環囲部材42は、シャフト110を隙間を介して環囲する内周面と、トップフランジ12の下面と軸方向に隙間を介して対向する上端部と、フランジ部16の上面と軸方向に隙間を介して対向する下端部とを含む。シャフト環囲部材42の内周面には半径方向に窪んだ拡径部が、動圧発生溝50と軸方向にオーバーラップしないように設けられる。
(Shaft surrounding member)
The
(上突出部)
上突出部136は、シャフト環囲部材42から軸方向で上向きに突出してトップフランジ12を環囲する。上突出部136はシャフト環囲部材42と一体に形成される。上突出部136はシャフト環囲部材42と別に形成されて接着固定されてもよい。
(Upper protrusion)
The
(動圧発生溝)
シャフト環囲部材42の内周面にはラジアル動圧を発生する動圧発生溝50が設けられる。動圧発生溝50は軸方向に分離された一対の部分を含む。動圧発生溝50は、シャフト110の外周面に設けられてもよい。トップフランジ12の下面と、シャフト環囲部材42の上端部と、フランジ部16の上面と、シャフト環囲部材42の下端部の少なくとも一つには、スラスト動圧を発生する動圧発生溝54が設けられる。動圧発生溝50、54は、例えば振動切削加工、プレス加工、ボール転造加工、または電解エッチング加工(Electro Chemical Machining)などの方法によって形成することができる。
(Dynamic pressure generating groove)
A dynamic
(保持構造)
流体軸受機構52は、軸受体8と軸体6の隙間に潤滑剤を保持する保持構造と、潤滑剤の流出を抑制するシール構造と、を含む。保持構造は、トップフランジ12とシャフト環囲部材42の隙間と、シャフト環囲部材42とシャフト110の半径方向隙間と、シャフト環囲部材42とフランジ部16との隙間と、連通路BPと、を含む。シール構造は、保持構造に接続される外部側ほど拡幅されるテーパー空間を含んでもよい。特に、流体軸受機構52は、それぞれ保持構造に接続される第1テーパー空間124と、第2テーパー空間122と、を含む。換言すると、第1テーパー空間124と第2テーパー空間122は、保持構造に近い側の隙間が遠い側の隙間より小さくされる。
(Holding structure)
The
(第1テーパー空間)
トップフランジ12の外周面と上突出部136の内周面の半径方向の隙間は軸方向上側に向けて徐々に拡大するテーパー状の第1テーパー空間124が形成される。第1テーパー空間124の外壁と内壁には潤滑剤20の第1気液界面LB1が接し、毛細管力によって潤滑剤20の飛散を抑制するキャピラリーシール(テーパーシールと称されることもある)として機能する。
(First taper space)
A gap in the radial direction between the outer peripheral surface of the
(第2テーパー空間)
シャフト環囲部材42の外周面とフランジ環囲部18の内周面の半径方向の隙間は軸方向上側に向けて徐々に拡大するテーパー状の第2テーパー空間122が形成される。第2テーパー空間122の外壁と内壁には潤滑剤20の第2気液界面LB2が接し、毛細管力によって潤滑剤20の飛散を抑制するキャピラリーシールとして機能する。なお、第1テーパー空間124と第2テーパー空間122の少なくとも一つは別の箇所に設けられてもよく、半径方向に延伸するように設けられてもよい。
(Second taper space)
A radial gap between the outer peripheral surface of the
(潤滑剤)
流体軸受機構52は、保持構造に潤滑剤20を保持する。潤滑剤20は保持構造に注入され第1気液界面LB1から第2気液界面LB2まで連続的に介在する。潤滑剤20は、減圧雰囲気下で第1テーパー空間124と第2テーパー空間122の少なくとも一方に、注入ノズルから所定量注入される。注入された潤滑剤20は毛細管現象により保持構造の所定の隙間に移送される。潤滑剤20は、雰囲気を復圧することによって強制的に移送されてもよい。
(lubricant)
The
潤滑剤20は、その基油に蛍光体が添加されており、所定の波長の光を照射することによって容易に検出できる。
(連通路)
流体軸受機構52は、軸受体8と軸体6の少なくとも一つに設けられる連通路BPを含む。連通路BPは、シャフト環囲部材42に回転軸Rから偏倚した位置に軸方向に延伸して設けられる。連通路BPは動圧発生溝50の半径方向外側に設けられる。
(Communication passage)
The
(軸受機構)
軸受体8が軸体6に対して相対回転するとき、動圧発生溝50、54は潤滑剤20に動圧を発生させる。動圧発生溝50、54が発生させるこの動圧によって、軸受体8に接続された回転体4は、軸体6に接続された静止体2に対して非接触状態で半径方向および軸方向に支持される。
(Bearing mechanism)
When the bearing
(軸受固定部)
流体軸受機構52は、軸方向の一端側がトップカバー22に固定され、他端側がシャーシー24に固定される。特に、流体軸受機構52は、シャフトリング120が軸受孔24dに挿入され接着固定される。シャフトリング120は別の方法によってシャーシー24に固定されてもよい。流体軸受機構52は、フランジ環囲部18がステータコア32の円環部に接着固定される。流体軸受機構52は、ステータコア32に対して非固定にされてもよい。
(Bearing fixing part)
The
(キャップ)
流体軸受機構52は、軸受体8と軸体6の隙間の少なくとも一部を覆うキャップ132を含む。キャップ132は、それぞれ上面視で環状の円盤部と円筒部とを含み、例えばSUS303等の金属材料から切削加工によって形成される。キャップ132は、円盤部が半径方向に延在し、円筒部が円盤部の外周部から軸方向で下向きに延在する。キャップ132は円筒部が上突出部136に嵌め込まれて軸受体8に接着固定される。キャップ132を接着する接着剤は蛍光体を含んでもよい。特に、キャップ132の円筒部は上突出部136の半径方向に窪む縮径部に収納される。キャップ132は、円盤部が第1テーパー空間124の開口を覆い、潤滑剤20のディスク収納空間70への飛散を抑制する。キャップ132は、軸受体8の代わりに軸体6に固定されてもよい。
(cap)
The
キャップ132は、プレス加工などの他の方法によって形成されてもよい。キャップ132は、樹脂材料など他の材料からモールディングによって形成されてもよい。
The
以上のように構成された回転機器100の動作について説明する。コイル30に3相の駆動電流が流れることにより、ステータコア32の突極に駆動磁束が発生してマグネット28にトルクが与えられ、ハブ26およびそれに嵌合された磁気記録ディスク62が回転する。同時にボイスコイルモータ66がスイングアーム64を揺動させることによって、記録再生ヘッドが磁気記録ディスク62上の揺動範囲を行き来する。記録再生ヘッドは磁気記録ディスク62に記録された磁気データを電気信号に変換して制御基板(不図示)へ伝え、また制御基板から電気信号の形で送られてくるデータを磁気記録ディスク62上に磁気データとして書き込む。
The operation of the
(コギングトルク)
次にブラシレスモータのコギングトルクについて説明する。図3はブラシレスモータのマグネット28に環囲されるステータコア32の平面図である。図4はブラシレスモータのマグネット28の磁極を周方向に測定したとき、マグネット28の回転角に対する磁束密度の波形WFの図である。図4は8極分を示す。ステータコア32は円環部32aと、円環部32aから半径方向に突出するN個(例えば、Nは3の整数倍)の突極32bと、を有する。マグネット28はステータコア32の突極32bの外周を隙間を介して環囲する。マグネット28の内周面には突極32bと対向するP個(P=2N/3またはP=4N/3)の磁極を有する。回転機器100は、N=12、P=8または16で構成される。
(Cogging torque)
Next, the cogging torque of the brushless motor will be described. FIG. 3 is a plan view of the
本発明者は、マグネットの磁束密度の波形WFとコギングトルクの関係について、数値解析及び実験により、以下の知見を得た。 The present inventor has obtained the following knowledge about the relationship between the magnetic flux density waveform WF of the magnet and the cogging torque through numerical analysis and experiments.
磁束密度の波形WFは、マグネットの磁極面にガウスメータのセンサーを接触させた状態で周方向に相対移動させながら検出することができる。磁束密度の波形WFをフーリエ変換することによって、主磁極に対応する基本波成分とその高調波成分とを検出することができる。磁束密度の波形WFには主磁極に対応する基本波成分とその高調波の三次高調波成分を含むケースがある。磁束密度の波形WFが基本波成分のみで三次高調波成分を含まない場合は、コギングトルクはほぼゼロになる。 The waveform WF of the magnetic flux density can be detected while relatively moving in the circumferential direction with a Gauss meter sensor in contact with the magnetic pole surface of the magnet. The fundamental wave component corresponding to the main magnetic pole and its harmonic component can be detected by Fourier transforming the magnetic flux density waveform WF. There is a case where the waveform WF of the magnetic flux density includes a fundamental wave component corresponding to the main magnetic pole and a third harmonic component of the harmonic. When the waveform WF of the magnetic flux density is only the fundamental wave component and does not contain the third harmonic component, the cogging torque becomes almost zero.
しかし、マグネットに強い着磁を行うと、磁束密度の波形WFの三次高調波成分の振幅が増加し、コギングトルクも増加する。コギングトルクが増大すると、磁気記録ディスクの振動が増大して磁気ヘッドのトレースが乱れる要因となり、ひいてはハードディスクドライブのエラーレートを増大させることがある。 However, if the magnet is strongly magnetized, the amplitude of the third harmonic component of the magnetic flux density waveform WF increases and the cogging torque also increases. When the cogging torque increases, the vibration of the magnetic recording disk increases and the trace of the magnetic head is disturbed, which may increase the error rate of the hard disk drive.
一方、マグネットに弱い着磁を行うと三次高調波成分が減少し、コギングトルクも減少する。しかしながら、弱い着磁を行うとマグネットの全体の磁束密度は減少してモータのトルクが小さくなり、駆動電流の増大を招くことがある。つまり、磁束密度の波形WFの三次高調波成分を低減してコギングトルクを抑制することと、マグネットの磁束密度を高めて駆動電流を抑制することとは二律背反の関係にある。 On the other hand, if the magnet is weakly magnetized, the third harmonic component is reduced and the cogging torque is also reduced. However, if weak magnetization is performed, the overall magnetic flux density of the magnet decreases, and the torque of the motor decreases, which may increase the drive current. That is, there is a tradeoff between reducing the third harmonic component of the magnetic flux density waveform WF to suppress the cogging torque and increasing the magnetic flux density of the magnet to suppress the drive current.
また、磁束密度の波形WFの三次高調波成分の大きさは、マグネットの材料ロット、着磁工程の環境温度又は着磁装置の摩耗状況などの生産条件によっても変化することがある。三次高調波成分の大きさが生産条件によって変化することはコギングトルクの大きさのバラツキが増大する原因になりうる。このようなコギングトルクのバラツキはハードディスクドライブの生産時の不良率の増大を招きうる。つまり、マグネットの材料ロット、着磁工程の環境温度又は着磁装置の摩耗状況などの生産条件によってハードディスクドライブの生産時の不良率が大幅に増大する可能性がある。このため、生産時にコギングトルクを調整可能にすることが好ましい。以下に、コギングトルクを調整する方法を説明する。 Further, the magnitude of the third harmonic component of the magnetic flux density waveform WF may change depending on production conditions such as the magnet material lot, the environmental temperature of the magnetizing process, or the wear status of the magnetizing device. The change in the magnitude of the third harmonic component depending on the production conditions can cause a variation in the magnitude of the cogging torque. Such variations in cogging torque can lead to an increase in the defect rate during the production of hard disk drives. That is, there is a possibility that the defect rate at the time of production of the hard disk drive may greatly increase depending on the production conditions such as the magnet material lot, the environmental temperature of the magnetizing process, or the wear status of the magnetizing device. For this reason, it is preferable that the cogging torque can be adjusted during production. Hereinafter, a method for adjusting the cogging torque will be described.
磁束密度の波形WFに基本波成分と三次高調波成分を含むマグネットについて、さらに所定の五次高調波成分を含ませると、コギングトルクが減少する。図5は数値解析及び実験により求めた五次高調波成分の振幅B5とコギングトルクの関係を示すグラフである。図5のグラフでは、三次高調波成分の位相は基本波成分に対して同相とし、五次高調波成分の位相は基本波成分に対して逆相としている。ここで同相とは基本波成分の磁極がS極からN極に切り替わるタイミングで三次または五次高調波成分の磁極がS極からN極に切り替わる関係をいい、逆相とは当該タイミングで三次または五次高調波成分の磁極がN極からS極に切り替わる関係をいう。 If a predetermined fifth-order harmonic component is further included in the magnet including the fundamental wave component and the third-order harmonic component in the magnetic flux density waveform WF, the cogging torque is reduced. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amplitude B5 of the fifth harmonic component obtained by numerical analysis and experiment and the cogging torque. In the graph of FIG. 5, the phase of the third harmonic component is in phase with the fundamental component, and the phase of the fifth harmonic component is in phase opposite to the fundamental component. Here, the in-phase refers to the relationship in which the magnetic pole of the third or fifth harmonic component switches from the S pole to the N pole at the timing when the magnetic pole of the fundamental wave component switches from the S pole to the N pole. A relationship in which the magnetic pole of the fifth harmonic component is switched from the N pole to the S pole.
図5のグラフは、横軸に五次高調波成分の振幅B5の基本波成分の振幅B1に対する比率B5/B1を定義し、縦軸にコギングトルクの相対値を定義している。そして三次高調波成分の振幅B3の基本波成分の振幅B1に対する比率B3/B1が10%の場合のコギングトルクT1、比率B3/B1が20%の場合のコギングトルクT2、及び比率B3/B1が30%の場合のコギングトルクT3を示している。 In the graph of FIG. 5, the ratio B5 / B1 of the amplitude B5 of the fifth harmonic component to the amplitude B1 of the fundamental wave component is defined on the horizontal axis, and the relative value of the cogging torque is defined on the vertical axis. The cogging torque T1 when the ratio B3 / B1 of the amplitude B3 of the third harmonic component to the amplitude B1 of the fundamental wave component is 10%, the cogging torque T2 when the ratio B3 / B1 is 20%, and the ratio B3 / B1 are The cogging torque T3 in the case of 30% is shown.
いずれのケースにおいても、コギングトルクT1,T2,T3には、五次高調波成分を含まずゼロであるときに発生するコギングトルクT01、T02,T03より小さい領域が存在する。一例として、コギングトルクT3について説明する。コギングトルクT3は、五次高調波成分がゼロにおけるコギングトルクT03から、五次高調波成分を大きくすると徐々に小さくなり、やがて最小値に至る。さらに五次高調波成分を大きくすると、コギングトルクT3は徐々に大きくなり、やがてコギングトルクT03を超える。コギングトルクT2,T3についても同様である。つまり、コギングトルクは五次高調波成分の大きさを調整することによって低減することができる。 In any case, the cogging torques T1, T2, and T3 include regions that are smaller than the cogging torques T01, T02, and T03 that do not include the fifth harmonic component and are zero. As an example, the cogging torque T3 will be described. The cogging torque T3 gradually decreases from the cogging torque T03 in which the fifth harmonic component is zero to a minimum value when the fifth harmonic component is increased. When the fifth harmonic component is further increased, the cogging torque T3 gradually increases and eventually exceeds the cogging torque T03. The same applies to the cogging torques T2 and T3. That is, the cogging torque can be reduced by adjusting the magnitude of the fifth harmonic component.
また、比率B3/B1が10%である場合、比率B5/B1=0.5%でコギングトルクT1は最小になり、比率B3/B1が20%である場合、比率B5/B1=2%でコギングトルクT2は最小になり、比率B3/B1が30%である場合、比率B5/B1=4.5%でコギングトルクT3は最小になる。つまり、五次高調波成分の大きさは、比率B3/B1が大きい場合ほど、比率B5/B1が大きくなるようにを調整することができる。 Further, when the ratio B3 / B1 is 10%, the cogging torque T1 is minimized when the ratio B5 / B1 = 0.5%, and when the ratio B3 / B1 is 20%, the ratio B5 / B1 = 2%. The cogging torque T2 is minimized. When the ratio B3 / B1 is 30%, the cogging torque T3 is minimized at the ratio B5 / B1 = 4.5%. That is, the magnitude of the fifth harmonic component can be adjusted so that the ratio B5 / B1 increases as the ratio B3 / B1 increases.
数値解析の結果、磁束密度の波形WFに含まれる基本波成分の振幅がB1,三次高調波成分の振幅がB3であるとき、下式(1)によって求められる振幅B5の五次高調波成分を含ませる場合に、コギングトルクは最小になる。
B5=(B3)2/(2・B1)・・・(1)
As a result of the numerical analysis, when the amplitude of the fundamental wave component included in the waveform WF of the magnetic flux density is B1, and the amplitude of the third harmonic component is B3, the fifth harmonic component of the amplitude B5 obtained by the following equation (1) is obtained. When included, the cogging torque is minimized.
B5 = (B3) 2 / (2 · B1) (1)
式(1)を変形すると下式(1−2)が得られる。
B5/B3=B3/B1×1/2・・・(1−2)
つまり、磁束密度の波形WFに含まれる五次高調波成分の振幅B5の三次高調波成分の振幅B3に対する比率が、三次高調波成分の振幅B3の基本波成分B1の振幅に対する比率の2分の1である場合に、コギングトルクは最小になる。
When the formula (1) is modified, the following formula (1-2) is obtained.
B5 / B3 = B3 / B1 × 1/2 (1-2)
That is, the ratio of the amplitude B5 of the fifth harmonic component contained in the magnetic flux density waveform WF to the amplitude B3 of the third harmonic component is half of the ratio of the amplitude B3 of the third harmonic component to the amplitude of the fundamental component B1. When it is 1, the cogging torque is minimized.
具体的には、B3/B1が10%のケースではB5/B1=0.5%で、B3/B1が20%のケースではB5/B1=2.0%で、B3/B1が30%のケースではB5/B1=4.5%で、それぞれ式1を満たし、コギングトルクは最小になる。
Specifically, when B3 / B1 is 10%, B5 / B1 = 0.5%, when B3 / B1 is 20%, B5 / B1 = 2.0%, and B3 / B1 is 30%. In the case, B5 / B1 = 4.5%, each
また、式(1−2)によると、B3/B1が10%のケースではB5/B3=5%で、B3/B1が20%のケースではB5/B3=10%で、B3/B1が30%のケースではB5/B3=15%で、それぞれコギングトルクは最小になる。 Further, according to the formula (1-2), B5 / B3 = 5% when B3 / B1 is 10%, B5 / B3 = 10% when B3 / B1 is 20%, and B3 / B1 is 30. In the case of%, B5 / B3 = 15%, and the cogging torque is minimized.
また、B5が下式(2)を満たす範囲では、五次高調波成分を含まない(B5/B1=0)場合と比較してコギングトルクは約半分以下に減少する。
B5=(B3)2/(2×B1)±50%・・・(2)
Further, in the range where B5 satisfies the following expression (2), the cogging torque is reduced to about half or less as compared with the case where the fifth harmonic component is not included (B5 / B1 = 0).
B5 = (B3) 2 / (2 × B1) ± 50% (2)
式(2)を変形すると下式(2−2)が得られる。
1/4×B3/B1≦B5/B3≦3/4×B3/B1・・・(2−2)
式(2−2)によると、B3/B1が10%のケースではB5/B3=2.5%〜7.5%の範囲で、B3/B1が20%のケースではB5/B3=5〜15%で、B3/B1が30%のケースではB5/B3=7.5%〜22.5%で、それぞれコギングトルクは五次高調波成分を含まない場合のコギングトルクの約1/2以下に減少する。
When the equation (2) is transformed, the following equation (2-2) is obtained.
1/4 × B3 / B1 ≦ B5 / B3 ≦ 3/4 × B3 / B1 (2-2)
According to the formula (2-2), when B3 / B1 is 10%, B5 / B3 = 2.5% to 7.5%, and when B3 / B1 is 20%, B5 / B3 = 5. In the case of 15% and B3 / B1 of 30%, B5 / B3 = 7.5% to 22.5%, and the cogging torque is about 1/2 or less of the cogging torque when the fifth harmonic component is not included. To decrease.
また、B5が下式(3)を満たす範囲では、五次高調波成分を含まない場合と比較してコギングトルクは約1/3以下に減少して、製造上のバラツキに対して有利になる。
B5=(B3)2/(2×B1)±30%・・・(3)
Further, in the range where B5 satisfies the following expression (3), the cogging torque is reduced to about 1/3 or less compared with the case where the fifth harmonic component is not included, which is advantageous for manufacturing variations. .
B5 = (B3) 2 / (2 × B1) ± 30% (3)
式(3)を変形すると下式(3−2)が得られる。
7/20×B3/B1≦B5/B3≦13/20×B3/B1・・・(3−2)
式(3−2)によると、B3/B1が10%のケースではB5/B3=3.5%〜6.5%の範囲で、B3/B1が20%のケースではB5/B3=7〜13%で、B3/B1が30%のケースではB5/B3=10.5%〜19.5%で、それぞれコギングトルクは五次高調波成分を含まない場合のコギングトルクの約1/3以下に減少する。
When the formula (3) is transformed, the following formula (3-2) is obtained.
7/20 × B3 / B1 ≦ B5 / B3 ≦ 13/20 × B3 / B1 (3-2)
According to the formula (3-2), in the case where B3 / B1 is 10%, B5 / B3 = 3.5% to 6.5%, and in the case where B3 / B1 is 20%, B5 / B3 = 7 to In the case of 13% and B3 / B1 of 30%, B5 / B3 = 10.5% to 19.5%, and the cogging torque is less than about 1/3 of the cogging torque when the fifth harmonic component is not included. To decrease.
さらに、下式(4)を満たす範囲では、五次高調波成分を含まない場合と比較してコギングトルクは約1/5以下に減少して一層好ましい。
B5=(B3)2/(2×B1)±20%・・・(4)
Furthermore, in the range satisfying the following expression (4), the cogging torque is more preferably reduced to about 1/5 or less as compared with the case where the fifth harmonic component is not included.
B5 = (B3) 2 / (2 × B1) ± 20% (4)
式(4)を変形すると下式(4−2)が得られる。
8/20×B3/B1≦B5/B3≦12/20×B3/B1・・・(4−2)
式(4−2)によると、B3/B1が10%のケースではB5/B3=4%〜6%の範囲で、B3/B1が20%のケースではB5/B3=8〜12%で、B3/B1が30%のケースではB5/B3=12%〜18%で、それぞれコギングトルクは五次高調波成分を含まない場合のコギングトルクの約1/5以下に減少する。
When the equation (4) is transformed, the following equation (4-2) is obtained.
8/20 × B3 / B1 ≦ B5 / B3 ≦ 12/20 × B3 / B1 (4-2)
According to the formula (4-2), in the case where B3 / B1 is 10%, B5 / B3 = 4% to 6%, and in the case where B3 / B1 is 20%, B5 / B3 = 8 to 12%. In the case where B3 / B1 is 30%, B5 / B3 = 12% to 18%, and the cogging torque is reduced to about 1/5 or less of the cogging torque when the fifth harmonic component is not included.
さらに、下式(5)を満たす範囲では、五次高調波成分を含まない場合と比較してコギングトルクは約1/10以下に減少してより一層好ましい。
B5=(B3)2/(2×B1)±10%・・・(5)
Furthermore, in the range satisfying the following expression (5), the cogging torque is further reduced to about 1/10 or less as compared with the case where the fifth harmonic component is not included.
B5 = (B3) 2 / (2 × B1) ± 10% (5)
式(5)を変形すると下式(5−2)が得られる。
9/20×B3/B1≦B5/B3≦11/20×B3/B1・・・(5−2)
式(5−2)によると、B3/B1が10%のケースではB5/B3=4.5%〜5.5%の範囲で、B3/B1が20%のケースではB5/B3=9〜11%で、B3/B1が30%のケースではB5/B3=13.5%〜16.5%で、それぞれコギングトルクは五次高調波成分を含まない場合のコギングトルクの約1/10以下に減少する。
When the equation (5) is transformed, the following equation (5-2) is obtained.
9/20 × B3 / B1 ≦ B5 / B3 ≦ 11/20 × B3 / B1 (5-2)
According to the equation (5-2), when B3 / B1 is 10%, B5 / B3 = 4.5% to 5.5%, and when B3 / B1 is 20%, B5 / B3 = 9 to In the case of 11% and B3 / B1 of 30%, B5 / B3 = 13.5% to 16.5%, and the cogging torque is about 1/10 or less of the cogging torque when the fifth harmonic component is not included. To decrease.
(生産方法)
回転機器100を生産する方法の一例を説明する。まず、上述した部材がそれぞれ準備されて、静止体2と回転体4と流体軸受機構52とが組み立てられる。なお、回転体4が組み立てられる中で、後述する生産工程300において、マグネット28には所定の磁極が設けられる。そして静止体2に流体軸受機構52と回転体4が結合されて回転機器100が生産される。
(Production method)
An example of a method for producing the
次に、上述の式(1)〜(5)の条件を実現するための生産方法の一例を説明する。図6は、実施の形態の回転機器100を生産する生産工程300の一例を示すフローチャートである。生産工程300はマグネットの着磁工程350と、マグネットを回転体に固定する工程340と、固定体に回転体と軸受ユニットとを組み立てる組み立て工程330と、所定の検査工程320と、を含んでいる。図6のフローチャートに示される手順は生産上の要請により変更されてもよい。
Next, an example of a production method for realizing the conditions of the above formulas (1) to (5) will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the
(着磁工程)
本実施の形態の着磁工程350は、マグネットにP個の主磁極を着磁する第1着磁工程と、マグネットに5P個の副磁極を着磁する第2着磁工程と、を含んでいる。本実施の形態では、主磁極の数Pは8極で、副磁極の数5Pは40極にされる。第1着磁工程と第2着磁工程とがそれぞれ独立して生産条件を調整できるから、上述の式(1)〜(5)の条件の実現が容易になる。
(Magnetization process)
The magnetizing
一例として、第2着磁工程は第1着磁工程において着磁されたマグネットに対して実行される。図7は、マグネット28の着磁工程350のフローチャートである。着磁工程350は、第1着磁工程352、第1検査工程354、第2着磁工程356及び第2検査工程358とを含んでいる。まず、第1着磁工程352では第1着磁装置362にマグネット28を装着し、周方向に8極の着磁を行う。次に、第1検査工程354は、着磁されたマグネット28の磁束密度の波形WFを検査し、磁束密度の波形WFの基本波成分の振幅B1と三次高調波成分の振幅B3とを検出する。そして、検出された振幅B1と振幅B3とに基づき式(1)により磁束密度の波形WFの五次高調波成分の狙いの振幅B5を決定する。
As an example, the second magnetization process is performed on the magnet magnetized in the first magnetization process. FIG. 7 is a flowchart of the magnetizing
次に、第2着磁工程356は、第2着磁装置364にマグネット28を装着し、周方向に40極の着磁を行う。このとき、第2着磁工程356の着磁電力は狙いの振幅B5に応じて調整される。次に、第2検査工程358は、着磁されたマグネット28の磁束密度の波形WFを検査し、基本波成分の振幅B1と三次高調波成分の振幅B3と五次高調波成分の振幅B5とを検出する。そして、振幅B1、振幅B3及び振幅B5が例えば式(2)の条件を満たすマグネット28が次の工程に送られる。着磁工程350によれば、振幅B1及びB3に対する振幅B5の比率が容易に調整できる。
Next, in the
また、一例として、第2着磁工程は第1着磁工程において着磁される前のマグネットに対して実行されてもよい。図8は、別の着磁工程360のフローチャートである。着磁工程360は、第1着磁工程352、第1検査工程354、第2着磁工程356及び第2検査工程358とを含んでいる。着磁工程360は先に第2着磁工程356を実行する点で着磁工程350と異なる。つまり、着磁工程360は、40極の着磁した後に8極の着磁を実行する。
As an example, the second magnetizing step may be performed on the magnet before being magnetized in the first magnetizing step. FIG. 8 is a flowchart of another magnetizing
まず、第2着磁工程356では第2着磁装置364にマグネット28を装着し、周方向に40極の着磁を行う。次に、第2検査工程358は、着磁されたマグネット28の磁束密度の波形WFを検査し、五次高調波成分の振幅B5を検出する。そして、検出された振幅B5に基づき式(1)により基本波成分の狙いの振幅B1を決定する。
First, in the
次に、第1着磁工程352は、第1着磁装置362にマグネット28を装着し、周方向に8極の着磁を行う。このとき、第1着磁工程352の着磁電力は狙いの振幅B1に応じて調整される。次に、第1検査工程354は、着磁されたマグネット28の磁束密度の波形WFを検査し、基本波成分の振幅B1と三次高調波成分の振幅B3と五次高調波成分の振幅B5とを検出する。そして、振幅B1、振幅B3及び振幅B5が例えば式(2)の条件を満たすマグネット28が次の工程に送られる。着磁工程360によれば、第2着磁工程356の後に第1着磁工程352が実行されるから、第2着磁工程356による振幅B1の減少が抑制される。
Next, in the first magnetizing
例えば、着磁工程350、360において、磁束密度の波形WFが所定の条件を満たさないマグネット28は、第1着磁工程352または第2着磁工程356によって磁束密度の波形WFが修正される。この場合、廃棄される不良品を減らすことができる。
For example, in the magnetizing
図9は第1着磁装置362の平面図、図10は第1着磁装置362の正面図である。第1着磁装置362は基台362eに立設されたヨーク362dを含む。ヨーク362dは円環部362aから半径方向に突出する8本の突極362bを有する。突極362bにはコイル362cが巻装される。突極362bの外周に環状のマグネット28が嵌装される。この状態で、所定の電源からコイル362cに電力を供給すると、突極362bの外周面に起磁力が生じ、マグネット28に突極362bの数に応じた8極の磁極が形成される。
FIG. 9 is a plan view of the
図11は第2着磁装置364の正面図である。第2着磁装置364は円環部364aを有するヨーク364dと、円環部364aの周囲に巻かれて固定されたプリントコイル364cとを含む。プリントコイル364cは例えばポリイミド製のベースフィルム上に銅箔により40個の折り返し部を有するコイル364fが形成される。円環部364aに巻かれたプリントコイル364cの外周にマグネット28が嵌装される。この状態で、所定の電源からプリントコイル364cに電力を供給すると、プリントコイル364cの外周面に起磁力が生じ、マグネット28にプリントコイル364cの折り返しの数に応じた40極の磁極が形成される。
FIG. 11 is a front view of the
第2着磁工程356で着磁される40極の磁極の位相と第1着磁工程352で着磁される8極の磁極と位相の関係は実験により製造に適する条件を定めることができる。第2着磁工程356で着磁される40極の磁極の位相は、第1着磁工程352で着磁される8極の磁極の位相に対して同相または逆相にしてもよい。
The relationship between the phase of the 40 magnetic poles magnetized in the
第2着磁装置364は、第1着磁装置362の突極362bの周囲にプリントコイル364cが巻かれて構成されてもよい。この場合、第2着磁装置364は第1着磁装置362と兼用されるから、着磁工程をコンパクトにすることができる。
The
本実施の形態の着磁工程は、第1着磁工程と第2着磁工程とが施されたマグネットの総磁束量が、第1着磁工程のみが施されたマグネットの総磁束量より小さくなるように実行される。ここで総磁束量は、マグネットの磁極面の磁束量の絶対値の総和として定義される。総磁束量は、例えば、マグネットの磁極面を周方向に測定した所定角度毎の磁束密度の絶対値の平均値にマグネットの磁極面の面積を乗じて得ることができる。マグネットの総磁束量が小さい場合は漏れ磁束を抑制することができる。 In the magnetization step of the present embodiment, the total magnetic flux amount of the magnet subjected to the first magnetization step and the second magnetization step is smaller than the total magnetic flux amount of the magnet subjected to only the first magnetization step. To be executed. Here, the total amount of magnetic flux is defined as the sum of absolute values of the amount of magnetic flux on the magnetic pole surface of the magnet. The total magnetic flux amount can be obtained, for example, by multiplying the average value of the magnetic flux density for each predetermined angle measured in the circumferential direction of the magnetic pole surface of the magnet by the area of the magnetic pole surface of the magnet. When the total magnetic flux amount of the magnet is small, the leakage magnetic flux can be suppressed.
製造上の要請によっては、着磁工程は、第1着磁工程と第2着磁工程とが施されたマグネットの総磁束量が、第1着磁工程のみが施されたマグネットの総磁束量より大きくなるように実行されてもよい。マグネットの総磁束量が大きい場合は駆動電流を抑制することができる。 Depending on the manufacturing requirements, the magnetizing process may be such that the total magnetic flux of the magnet subjected to the first and second magnetizing processes is equal to the total magnetic flux of the magnet subjected to only the first magnetizing process. It may be executed to be larger. When the total magnetic flux of the magnet is large, the drive current can be suppressed.
以上、実施の形態に係るディスク駆動装置の構成と動作について説明した。これらは例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな展開が可能なこと、またそうした構成も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The configuration and operation of the disk drive device according to the embodiment has been described above. Those skilled in the art will understand that these are merely examples, and that various combinations of these components are possible, and that such configurations are within the scope of the present invention.
100 回転機器、 28 マグネット、 30 コイル、 32 ステータコア、 32a 円環部、 32b 突極、 300 生産工程、 350、360 着磁工程、 352 第1着磁工程、 356 第2着磁工程、 362 第1着磁装置、 364 第2着磁装置、 WF 磁束密度の波形、 R 回転軸。 100 rotating device, 28 magnet, 30 coil, 32 stator core, 32a annular part, 32b salient pole, 300 production process, 350, 360 magnetization process, 352 first magnetization process, 356 second magnetization process, 362 first Magnetizer, 364 Second magnetizer, WF Magnetic flux density waveform, R Rotation axis.
Claims (8)
前記突極と半径方向に対向する複数の磁極を有するリング状のマグネットと、を備え、
前記複数の磁極は前記突極との間にコギングトルクを発生し、
前記マグネットの前記複数の磁極を周方向に測定したとき、その回転角に対する磁束密度の波形に基本波成分と、三次高調波成分と、五次高調波成分と、を含み、
前記磁束密度の波形は、前記コギングトルクが前記五次高調波成分を含まないとしたときに発生するコギングトルクより小さくなるように、前記五次高調波成分の大きさが調整されていることを特徴とする回転機器。 A stator core having a plurality of salient poles projecting radially from the annular portion;
A ring-shaped magnet having a plurality of magnetic poles facing the salient poles in the radial direction, and
The plurality of magnetic poles generate a cogging torque between the salient poles,
When measuring the plurality of magnetic poles of the magnet in the circumferential direction, the waveform of the magnetic flux density with respect to the rotation angle includes a fundamental wave component, a third harmonic component, and a fifth harmonic component,
The magnitude of the fifth harmonic component is adjusted so that the waveform of the magnetic flux density is smaller than the cogging torque generated when the cogging torque does not include the fifth harmonic component. Features rotating equipment.
前記突極と半径方向に対向する複数の磁極を有するリング状のマグネットと、を備え、
前記複数の磁極は前記突極との間にコギングトルクを発生し、
前記マグネットの前記複数の磁極を周方向に測定したとき、その回転角に対する磁束密度の波形に基本波成分と、三次高調波成分と、五次高調波成分と、を含み、
前記磁束密度の波形は、前記五次高調波成分の振幅の前記三次高調波成分の振幅に対する比率が、前記三次高調波成分の振幅の前記基本波成分の振幅に対する比率の1/4から3/4の範囲に調整されていることを特徴とする回転機器。 A stator core having a plurality of salient poles projecting radially from the annular portion;
A ring-shaped magnet having a plurality of magnetic poles facing the salient poles in the radial direction, and
The plurality of magnetic poles generate a cogging torque between the salient poles,
When measuring the plurality of magnetic poles of the magnet in the circumferential direction, the waveform of the magnetic flux density with respect to the rotation angle includes a fundamental wave component, a third harmonic component, and a fifth harmonic component,
The waveform of the magnetic flux density is such that the ratio of the amplitude of the fifth harmonic component to the amplitude of the third harmonic component is from 1/4 to 3 / of the ratio of the amplitude of the third harmonic component to the amplitude of the fundamental component. 4. A rotating device that is adjusted to a range of 4.
前記マグネットにP個の磁極を着磁する第1着磁工程と、
前記第1着磁工程とは別に、前記マグネットに5P個の磁極を着磁する第2着磁工程と、
を含むことを特徴とする回転機器の生産方法。 A method of producing a rotating device comprising a stator core having a plurality of salient poles projecting radially from an annular portion, and a ring-shaped magnet having P magnetic poles facing the salient poles in the radial direction. ,
A first magnetization step of magnetizing P magnetic poles on the magnet;
Separately from the first magnetization step, a second magnetization step of magnetizing 5P magnetic poles on the magnet;
A method for producing a rotating device, comprising:
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JP2018133453A (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | 内山工業株式会社 | Magnetization method, magnetization device and magnet for magnetic encoder |
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2015
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