JP3458917B2 - モータ構造 - Google Patents

モータ構造

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JP3458917B2 JP17008195A JP17008195A JP3458917B2 JP 3458917 B2 JP3458917 B2 JP 3458917B2 JP 17008195 A JP17008195 A JP 17008195A JP 17008195 A JP17008195 A JP 17008195A JP 3458917 B2 JP3458917 B2 JP 3458917B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラジアルギャップ
のモータにおいてエアギャップ磁束（密度）の調整並び
にロータマグネットとステータ鉄芯との間にアキシャル
方向に働く磁気的力を容易に調整することができる構造
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ラジアルギャップモータで特にアウター
ロータ型のものにおいてはロータマグネットのボリュー
ムが大きくなりステータヨーク（ステータの突極部）と
マグネットの対向面積が大きくなることより、一般的に
低速／高トルクが要求される用途に向いている。例えば
ダイレクト駆動タイプのフロッピーデイスクドライバー
（以下、ＦＤＤという）のスピンドルモータはほとんど
がこの構成である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マグネ
ットボリュームが大きく、ステータヨークとの対向面積
が大きいことから以下の問題があった。 （１）コギングトルク／トルクリップルが大きくなり、
速度コントロールした際、回転ムラが悪化する。従っ
て、エアギャップ磁束（密度）分布を何らかの手法を用
いて調整しコギングトルクを小さくする必要がある。 （２）ロータマグネットとステータヨークのアキシャル
方向の磁気的バランスがとれていないと（軸受構造から
アキシャル方向に吸引力がかかる構造が一般的）当該ロ
ータマグネットとステータヨークの間に常時磁気的吸引
力が作用し、この力が軸受部に加わることになるが、２
ケのボールベアリングを使用した軸受構成では、当該力
はそれ程問題にはならないが、軸受コストが上がる欠点
がある。一方摺動タイプの軸受構造では、軸受部と回転
軸の間に数ミクロン程度のラジアルクリアランスが必要
でありこのクリアランスによりロータとステータの磁気
的アンバランスにより回転中のロータ軸振れが増大（悪
化）し、回転精度を低下させることとなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の如き従来の不都合
を解消するため、本願の請求項１に記載の発明は、基板
上に設けたラジアルギャップ型モータにおいて、固定子
磁極と固定子磁極との間であって、回転磁極に近接して
モータを取り付ける基板と接続した軟磁性材で構成され
た極歯を円周方向に不均一に設け、前記回転磁極の回転
軸を一定方向に傾けたことを特徴とするモータ構造を提
供する。本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記
載の発明に加えて、前記極歯はモータを取り付ける基板
である軟磁性の金属板を切り起こして形成したものであ
ることを特徴とするモータ構造を提供する。本願の請求
項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明に加えて、
前記極歯は回転軸から放射方向に向かって切り起こされ
ていることを特徴とするモータ構造を提供する。
【０００５】本願の請求項４に記載の発明は、請求項２
に記載の発明に加えて、前記極歯はロータの回転磁極方
向から回転軸方向に切り起こされていることを特徴とす
るモータ構造を提供する。本願の請求項５に記載の発明
は、請求項１に記載の発明に加えて、前記極歯は、固定
子磁極とロータの回転磁極間の吸引力を強める部分にの
み設けたことを特徴とするモータ構造を提供する。本願
の請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加
えて、前記極歯の巾を、均等に形成したことを特徴とす
るモータ構造を提供する。
【０００６】本願の請求項７に記載の発明は、請求項１
に記載の発明に加えて、前記極歯の巾を、不均一に形成
したことを特徴とするモータ構造を提供する。本願の請
求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加え
て、前記極歯の高さを、均等に形成したことを特徴とす
るモータ構造を提供する。本願の請求項９に記載の発明
は、請求項１に記載の発明に加えて、極歯の高さを、不
均一に形成したことを特徴とするモータ構造を提供す
る。
【０００７】
【実施例】本発明の一実施例について、図面を用いて詳
細に説明する。図１は、プリント配線を施した電気配線
板１’を表面に施した軟磁性材でできたモータ取付基板
１にモータの固定子部分を取付け、この基板１にロータ
を回転自在に設けた状態を示す断面図である。
【０００８】図１において、１はフロッピーディスク駆
動装置を構成する基板であり、鉄などの軟磁性体からな
りたっている。該基板１の中央部には、複数個の孔２が
穿たれ当該孔を取付部として合成樹脂製の固定基台３が
射出成形により固定されている。固定基台３の中央には
円筒状の軸受筒４が固定されている。該軸受筒４の底部
には、後にも述べる軸受の底面を支えるピボット５が設
けられている。７は回転子を構成するとともに、フロッ
ピーディスクを回転する回転円板であり、薄い円形の皿
状を呈している。回転円板７の外周８の内側にはリング
状の永久磁石からなる回転磁極９が固定されている。ま
た外周８の下部には、回転円板７の回転速度を検出する
速度検出用永久磁石１０が固定されている。前記永久磁
石からなる回転磁極９はリング状を呈している。回転磁
極９には着磁により複数個の磁極が形成されている。こ
れ等の磁極の極性は相隣なる同士反転している。なお回
転磁極９を含む回転円板７組立体はロータ６を構成す
る。
【０００９】回転円板７の中心部には金属製の回転軸取
付板１１が固定されており、該回転軸取付板１１の中心
には回転軸１２が固定されている。回転軸１２は円筒状
の軸受筒４に回転自在に軸承されている。回転円板７に
は穴１３が明けられており、該穴１３からドライブピン
１４が突出している。該ドライブピン１４は図２に示す
ように、回転円板７にその一端を固定されているばね板
１５の他方端に固定されている。ばね板１５は、取付基
部１６とこれに続くアーム部１７とを有し、該アーム部
１７の先端にドライブピン１４が設けられている。図１
において２１は固定子磁極、２２は固定子巻線である。
該固定子磁極２１は固定基台３から突出している突起２
３のかしめ付けにより基板１に固定されている。図には
示されていないが、回転円板７の表面には回転軸１２を
中心として薄いシート状の吸引磁石が設けられており、
この吸引磁石は、回転駆動されるフロッピーディスク中
央に設けられた軟鉄板を吸引して、これを回転円板７に
固定させる。図１及び図２において２５は固定基台３に
設けられた端子である。
【００１０】図には示されていないが固定子巻線２２か
ら引出された導線は端子２５に巻き付けられこの端子は
前記電気配線板１’の表面に形成されたプリント配線と
接続されている。１８は該基板１’上に設けられた３相
ブラシレスＤＣモータを駆動する為の駆動ＩＣであり、
速度サーボコントローラも内蔵されている。
【００１１】さて、図１、２を用いた今までの説明では
触れなかった本発明の特徴的な部分について説明する。
極歯３７がその部分であり、これは軟磁性材でできたモ
ータ取付板１の一部を切り起こして（１の上面にある電
気配線板１’には干渉する部分に穴を明けて）円周方向
には固定子磁極２１の先端の固定子磁極歯３８の中間近
傍で、径方向には該固定子磁極歯３８程度でエアギャッ
プ中の磁束（密度）及び該分布を効果的に調整できる場
所に突出させることがポイントである。
【００１２】図３にその詳細を説明する。図３は回転円
板７を取りはずし、かつ軸受筒４及び固定子巻線２２が
ない状態での斜視図である。固定子磁極２１のスロット
毎にモータ取付用の基板１を切り起こした、エアギャッ
プ（図示せず）と対向する部分に突出させている状態を
示している。
【００１３】この極歯３７により、エアギャップ中の固
定子鉄心の量が変わりエアギャップ中の磁束（密度）及
びその分布が変わることは容易に推定が付く、特に補極
によりこれらを調整している固定子構成においてはこの
補極をなくして当該極歯３７にその代用をさせることも
でき、結果として補極により固定子巻線作業がしずらい
点、並びに巻線占積率が低下する点が改善できるメリッ
トがある。又、当然のことながら極歯３７の位置、面積
（形状）及びエアギャップに対する曲率を調整すること
により、コギングトルク／トルクリップルを改善するこ
とができる。
【００１４】図４は極歯３７を固定子磁極２１のスロッ
トに突出させることは図３と同様であるが、モータ取付
板１からの切りおこし方向が違う（図３ではスロット側
を切りおこしているが、図４ではギャップ側を切りおこ
ししている点が異なる）場合を示し、かつ電気配線板
１’の穴の大きさが違う（図３では極歯３７の切りおこ
し部全体であり、図４では極歯３７の先端部のみが出る
大きさの穴を示す）例を示している。図では、固定子巻
線２２は集中巻きのものを示しているが重ね巻の巻線に
も使用可能である。
【００１５】次に本発明の極歯３７とアキシャル方向の
磁気的バランスについて図５により述べる。なお、図６
は従来品の回転磁極９と固定磁極２１並びに固定子磁極
歯３８のモータ取付用の基板１に対して軸方向の位置関
係を示した図である。図５の（ｂ）に示すように、固定
子磁極歯３８間に極歯３７を設けない場合、エアギャッ
プ面での回転磁極９の軸方向の磁気的中心点Ａ（基板１
からの距離をａとする）と固定子磁極歯３８の軸方向の
磁気抵抗（１／パーミアンス）の中心点Ｂ（基板１から
の距離をｂとする）とすればａ＞ｂとなり結果としてパ
ーミアンスを上げようとしてロータ６は磁気的吸引力に
より常時基板１側に吸引される（実際には図５では図示
していないが回転軸１２がピボット５を押している）力
が働くことがわかる。実際にはこの力の他に速度検出用
永久磁石１０と基板１との磁気的吸引力により更に大き
なものとなっている。
【００１６】一方、図５の（ａ）は、固定子磁極歯３８
間に極歯３７を設けた場合を示しており、この場合には
回転磁極９の軸方向の磁気的中心点Ａは図５の（ｂ）と
変わらないが、固定子磁極歯３８の軸方向の磁気的中心
は極歯３７が設けられたことによりこの分基板１（下
側）側に移動したＢ’点（基板１からの距離をｂ’とす
る）に下がりａ＞ｂ’（但しｂ＞ｂ’）となり図５の
（ｂ）よりも更に大きな磁気的吸引力がロータ６と基板
１との間に作用し、回転軸１２がピボット５を押しつけ
る様子が理解できる。
【００１７】この力は図１、２で示した摺動タイプの軸
受においてはロータ６を安定して回転させるために大変
重要な力となる。更にこの摺動タイプの軸受においては
なめらかに回転させる為に軸受筒４と回転軸１２の間に
必ずラジアル方向のギャップ（すき間；ガタ）が必要で
ありこのギャップによりロータ６のギャップを含めた面
ブレは増大する。このため一般的にはこのギャップをモ
ータ取付板１に対して一定方向（位置）に傾け、ギャッ
プ分による軸振れの増加を押えることが考えられてい
る。
【００１８】本発明は極歯３７を部分的に間引くことに
よりコストをかけずに簡単にギャップをなくす（ロータ
６を基板１に対して傾きをもたせることにより、回転軸
１２を一定方向に傾ける）ことが出来る。図６に極歯３
７を部分的に間引いた状態の展開図を示す。図７は、モ
ータの回転軸を中心として切断した断面図を示す。図７
からわかるように、本発明においては極歯３７を設けた
方が、同極歯３７を設けない方よりも固定子磁極歯３８
とロータ６の回転磁極９との間の軸方向の吸引力が強く
なる。従って、ロータ６の回転軸１２は軸受筒４の中
で、Ｐ点，Ｑ点，Ｒ点の３点支持となる様に傾き方向が
決められ軸の安定した回転が得られる。
【００１９】上記実施例では、回転磁極９と固定子磁極
２１との軸方向の吸引力を弱める部分の極歯３７を間引
いたが、このような吸引力の調節は、極歯３７の幅、あ
るいは高さを変えても目的を達成できる。なお、図示し
て説明していないが軸受構造を、ボールベアリング＋摺
動軸受の複合型に形成した場合においても同様に、回転
軸の傾きを軸方向の吸引力により調整しロータを安定さ
せて回転させることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上のことから本発明は、 １）コストをかけることなくコギングトルク／トルクリ
ップルの改善ができ、巻線型の補極により構成したもの
より巻線などの作業が容易であり、かつ巻線占積率を上
げることが出来、モータ特性の改善をはかることができ
る。 ２）ラジアルギャップ方式の積層型モータにおいても必
要なアキシャル方向の磁気的吸引力を発生させることが
でき、摺動タイプの安価な軸受が使用できる。 ３）コストをかけずに摺動軸を一定方向に傾むけ振れの
無い安定したモータを構成できる。 などの発明の効果を具備する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ラジアルギャップ型モータの断面図で
ある。
【図２】図２は、ラジアルギャップ型モータの平面図で
ある。
【図３】図３は、固定子磁極部分を示す部分斜視図であ
る。
【図４】図４は、固定子磁極部分を示す他の実施例の部
分斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施例の動作状態を説明する
部分断面図である。
【図６】図６は、本発明のモータの固定子磁極の展開図
である。
【図７】図７は、本発明の実施例の動作状態を説明する
部分断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・基板 １’・・・・電気配線板 ２・・・・・孔 ３・・・・・固定基台 ４・・・・・軸受筒 ５・・・・・ピボット ６・・・・・ロータ ７・・・・・回転円板 ８・・・・・外周 ９・・・・・回転磁極 １０・・・・・速度検出用永久磁石 １１・・・・・回転軸取付板 １２・・・・・回転軸 １３・・・・・穴 １４・・・・・ドライブピン １５・・・・・ばね板 １６・・・・・取付基部 １７・・・・・アーム部 １８・・・・・駆動ＩＣ ２１・・・・・固定子磁極 ２２・・・・・固定子巻線 ２３・・・・・突起 ２５・・・・・端子 ３７・・・・・極歯 ３８・・・・・固定子磁極歯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−19196（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147941（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 21/22 H02K 1/10 H02K 29/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上に設けたラジアルギャップ型モータ
    において、固定子磁極と固定子磁極との間であって、回
    転磁極に近接してモータを取り付ける基板と接続した軟
    磁性材で構成された極歯を円周方向に不均一に設け、前
    記回転磁極の回転軸を一定方向に傾けたことを特徴とす
    るモータ構造。
  2. 【請求項２】前記極歯はモータを取り付ける基板である
    軟磁性の金属板を切り起こして形成したものであること
    を特徴とする請求項１に記載のモータ構造。
  3. 【請求項３】前記極歯は回転軸から放射方向に向かって
    切り起こされていることを特徴とする請求項２に記載の
    モータ構造。
  4. 【請求項４】前記極歯はロータの回転磁極方向から回転
    軸方向に切り起こされていることを特徴とする請求項２
    に記載のモータ構造。
  5. 【請求項５】 前記極歯は、固定子磁極とロータの回転磁
    極間の吸引力を強める部分にのみ設けたことを特徴とす
    る請求項１に記載のモータ構造。
  6. 【請求項６】 前記極歯の巾を、均等に形成したことを特
    徴とする請求項１に記載のモータ構造。
  7. 【請求項７】 前記極歯の巾を、不均一に形成したことを
    特徴とする請求項１に記載のモータ構造。
  8. 【請求項８】 前記極歯の高さを、均等に形成したことを
    特徴とする請求項１に記載のモータ構造。
  9. 【請求項９】 極歯の高さを、不均一に形成したことを特
    徴とする請求項１に記載のモータ構造。
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