JP3686065B2

JP3686065B2 - Motor and recording medium driving device

Info

Publication number: JP3686065B2
Application number: JP2003075298A
Authority: JP
Inventors: 勇竹原; 伸治木下; 和雄野尻
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004289881A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コアおよびコイルを有するステータと、コアおよびコイルに対向して円環状に複数の磁極を配列した永久磁石を有するロータとを備えたモータ、およびこのモータを備えた記録媒体駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、据え置き型のパーソナルコンピュータや携行可能なノートパソコン等の端末装置に搭載されるハードディスク装置（以下、ＨＤＤと呼ぶ。）には、ディスク状に形成された記録媒体を所定の回転速度で回転させるモータが設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
このモータは、図１０に示すように、円環状に複数の磁極を配列した永久磁石８１を固定したロータ８３と、永久磁石８１の内周面８１ａに対向する位置にコア８５およびコイル８７を備えたステータ８９と、ステータ８９に対してロータ８３を回転自在とする軸受部９１とを備えている。永久磁石８１の軸方向の表面８１ｂには、ステータ８９を構成するベース部材９３の表面９３ａが対向して位置しており、永久磁石８１およびベース部材９３の間には隙間（以下、エアギャップと呼ぶ。）が設けられている。また、ベース部材９３は、非磁性材料であるアルミニウムにより形成されており、このベース部材９３に対してロータ８３および永久磁石８１を回転させた際に、ベース部材９３に永久磁石８１の磁束が伝達しても、うず電流や磁気ヒステリシスが発生することを防止していた。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１８４７９５号公報（第３−４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のモータでは、アルミニウムによりベース部材９３を形成しているが、アルミニウム等の金属材料は高価であるため、モータのコスト削減を図るために鉄等の安価な金属材料をベース部材９３に用いることが要求されている。
しかしながら、鉄等の安価な金属材料は磁性材料であるため、ベース部材９３に対してロータ８３および永久磁石８１を回転させた際には、ベース部材９３にうず電流が発生すると共に、ベース部材９３の影響を受けて永久磁石８１の磁気回路の磁気ヒステリシスが発生する。したがって、モータの動力の損失となるうず電流損や磁気ヒステリシス損からなる鉄損が生じるという問題があった。
特に、ＨＤＤに設けられるモータに対しては薄型化が要求されているため、鉄損の発生を防止することを目的として、永久磁石８１とベース部材９３とのエアギャップを大きくできないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、鉄損の発生を防止すると共に薄型化を図ることができるモータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のモータは、コアおよびコイルを有するステータと、これらコアおよびコイルに対向して円環状に複数の磁極を配列した永久磁石を有するロータとを備え、前記永久磁石の半径方向に前記コアおよび前記コイルが配置され、前記永久磁石の軸方向に前記ステータと対向する前記永久磁石の表面の全面に磁性材料層を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係るモータによれば、永久磁石の各磁極の表面に出入りする磁束の方向が磁性材料層によって拘束されるため、この磁束がステータに到達することがない。したがって、ステータが鉄等の磁性材料から形成されていても、永久磁石がステータに近接した状態でステータに対して相対的に回転する際に、モータの動力の損失となるうず電流損や磁気ヒステリシス損からなる鉄損が発生しない。また、永久磁石をステータの表面に近接して配置できるため、モータの薄型化を図ることができる。
【０００８】
また、モータにおいて、前記磁性材料層が、磁性材料からなる板状部材であることを特徴とする。
また、前記磁性材料層が、磁性材料からなる板状部材であることを特徴とする。
これらの発明に係るモータによれば、永久磁石の表面に板状部材を固定したり、永久磁石の表面にメッキを施してメッキ層を形成することにより、永久磁石の表面に出入りする磁束がステータに到達することを確実に防止できる。
また、磁性材料層としてメッキ層を形成する場合には、その厚さを容易に薄く形成できるため、ロータの軽量化を図り、ロータを回転させるために要する消費電力を削減できる。
【０００９】
また、本発明に係るモータは、前記磁性材料層の先端が、前記永久磁石の周面から、前記ステータのコアに向けて突出していることを特徴とする。
この発明に係るモータによれば、コアに対向する周面側に位置する永久磁石の表面に出入りする磁束が、コアに向けて突出する磁性材料層の先端を通るように拘束されるため、永久磁石の周面に出入りする磁束だけではなく、永久磁石の表面に出入りする磁束であって、コアに向けて突出する磁性材料層の先端を通るように拘束される磁束もモータの動力として利用できる。
【００１０】
また、本発明に係る記録媒体駆動装置は、前記モータを備え、前記ロータに薄板状の記録媒体を固定する固定部が設けられていることを特徴とする。
この発明に係る記録媒体駆動装置によれば、モータを回転させる際に鉄損が発生しないため、記録媒体に記録を書き込む際、もしくは、記録媒体から記録を読み出す際に、記録媒体を回転させる消費電力の削減を図ることができる。また、モータの薄型化を図ることにより、記録媒体駆動装置の薄型化を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１および図２はこの発明に係る一実施形態を示す図である。この実施の形態に係るモータは、薄板の円盤状に形成された磁気記録媒体等のディスク型記録媒体を回転させる記録媒体駆動装置に適用したものである。図１に示すように、このモータ１は、ステータ２と、ステータ２に対して中心軸線Ａ１回りに回転するロータ３と、ステータ２に対してロータ３を回転自在に支持する軸受部４とを備えている。
【００１２】
軸受部４は、ロータ３に固定された軸体５と、この軸体５を挿入する軸体挿入穴７ａを有し、有底略円筒状に形成されたスリーブ７と、軸体５と軸体挿入穴７ａとの隙間に充填されたオイル等の液体９とを備えており、所謂液体動圧軸受を構成している。
すなわち、軸体５の外面やスリーブ７の内面には、液体９を集めるための動圧発生溝１１が形成されており、この動圧発生溝１１は、軸体５を中心軸線Ａ１回りに回転させた際に、液体９を集めて動圧を発生させる。そして、この動圧が軸受の役割を果たし、スリーブ７により軸体５を回転可能に支持するようになっている。
なお、スリーブ７は、ステータ２の一部を構成しており、オーステナイト系ステンレスやアルミニウム等の非磁性材料から構成されている。
【００１３】
ステータ２は、浅底の略円筒状に形成されたベース部材（ステータ）１３と、ベース部材１３の内周面１３ａに固定された複数のコア１５と、各コア１５に巻き付けられた導線からなるコイル１７とを備えている。ベース部材１３は、磁性材料である鉄により形成されている。また、ベース部材１３の底壁部１４の中央部には、中心軸線Ａ１を中心とした穴１４ａが形成されており、この穴１４ａに軸受部４のスリーブ７が固定されるようになっている。
各コア１５は、複数のケイ素鋼板を中心軸線Ａ１方向に積層したものであり、ベース部材１３の内周面１３ａから半径方向内方に突出している。コイル１７は、図示しない電源と電気的に接続されており、コア１５およびコイル１７により交番磁界が形成できるようになっている。
【００１４】
ロータ３は、有底略円筒状に形成されており、その底壁部１９の中央部には、中心軸線Ａ１を中心とした貫通孔１９ａが形成されている。ロータ３は、この貫通孔１９ａに軸受部４の軸体５を嵌め込むことにより軸体５に固定されることになる。ロータ３の底壁部１９の周縁から中心軸線Ａ１方向に突出する円筒壁部２１の先端部には、円環状に形成された中心軸線Ａ１方向に面する表面２１ａが形成されている。このロータ３は、この表面２１ａがベース部材１３の底壁部１４の内面１４ｂに対向するように配置されている。この円筒壁部２１の表面２１ａには、円環状に形成されたロータ磁石部２３が接着剤等により固定されている。
【００１５】
ロータ磁石部２３は、ベース部材１３の内面１４ａとの間に微小なエアギャップを有するように配されており、このエアギャップの大きさは、０．１５〜０．３ｍｍとなっている。このロータ磁石部２３は、図２に示すように、永久磁石２５と、中心軸線Ａ１方向に面する永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面（表面）２５ｂに、それぞれ接着剤により固定された板状部材（磁性材料層）２７，２９とを備えている。
永久磁石２５は、円環状に複数の磁極を配列し、これら各磁極の磁束方向が概ね永久磁石２５の径方向と一致する所謂ラジアル異方性のネオジウム磁石となっている。この永久磁石２５は、ロータ３に固定された状態において、その外周面２５ｃとコア１５の内周面１５ａとの間に一定の隙間を有するように位置している。
板状部材２７，２９は、磁性材料である純鉄からなり、円環状の薄板に形成したものである。これら板状部材２７，２９の外径寸法は永久磁石２５よりも大きく形成されており、板状部材２７，２９の半径方向外方側の周縁部が、永久磁石２５の外周面２５ｃからコア１５に向けて突出している。
【００１６】
ロータ磁石部２３は、以上のように構成されているため、永久磁石２５の各磁極の表面２５ａおよび裏面２５ｂに出入りする磁束Φａ，Φｃの方向が、板状部材２７，２９により拘束されている。特に、永久磁石２５の裏面２５ｂに出入りする磁束Φａ，Φｃは、ベース部材１３の内面１４ｂに対向する板状部材２９からベース部材１３に到達することがない。
なお、コア１５およびコイル１７において交番磁界が発生した場合には、永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面２５ｂのうち、半径方向外方側の周縁に出入りする磁束Φｃが、永久磁石２５の外周面２５ｃから突出する板状部材２７，２９の先端部に出入りするように、その方向が板状部材２７，２９により拘束されることになる。
【００１７】
また、ロータ３の底壁部１９の周縁には、ディスク型記録媒体３０を支持するための段部（固定部）１９ｂが形成されている。この段部１９ｂにディスク型記録媒体３０の中央に形成された中央孔３０ａを嵌め込むことにより、ディスク型記録媒体３０が、ロータ３および軸体５と共に中心軸線Ａ１回りに回転できるようになっている。
この段部１９ｂを有するロータ３を備えたモータ１によりＨＤＤ等の記録媒体駆動装置４０が構成されることになる。
【００１８】
以上のように構成された記録媒体駆動装置５０において、ディスク型記録媒体４０を回転させる場合には、コア１５およびコイル１７において交番磁界を発生させ、この交番磁界を永久磁石２５に作用させてロータ３を回転させる。この際には、交番磁界が永久磁石２５の外周面２５ｃに出入りする磁束Φｂ、および永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面２５ｂのうち、半径方向外側の周縁に出入りする磁束Φｃに作用する。
また、この際には、永久磁石２５の裏面２５ｂに出入りする磁束Φａ、Φｃが、鉄から形成されるベース部材１３に到達しないため、モータの動力の損失となるうず電流損や磁気ヒステリシス損からなる鉄損が発生しない。
【００１９】
上記のように、モータ１によれば、ステータ２を構成するベース部材１３に対向する永久磁石２５の裏面２５ｂに純鉄からなる板状部材２９を固定することにより、鉄損の発生を防止してモータ１を回転させるための電力をモータ１の回転に有効に活用できる。また、永久磁石２５をベース部材１３に近接して配置できるため、モータ１の薄型化を図ることができる。
さらに、ステータ２を構成するベース部材１３が磁性体である鉄等の安価な金属材料により形成されているため、モータ１の製造コスト削減を図ることができる。
また、板状部材２７，２９の先端を永久磁石２５の外周面２５ｃからステータ２のコア１５に向けて突出させることにより、永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面２５ｂのうち、半径方向外方側の周縁に出入りする磁束Φｃもモータ１の駆動力として利用できるため、モータ１を回転させるために要する消費電力を削減できる。
【００２０】
また、このモータ１を記録媒体駆動装置４０に設けた場合には、ディスク型記録媒体３０に記録を書き込む際、もしくは、ディスク型記録媒体３０から記録を読み出す際に、ディスク型記録媒体３０を回転させる消費電力の削減を図ることができると共に、記録媒体駆動装置４０の薄型化を図ることができる。
また、安価な金属材料によりモータ１を構成できるため、記録媒体駆動装置４０の製造コスト削減を図ることができる。
【００２１】
また、このモータ１が、ディスク型記録媒体３０を回転させる記録媒体駆動装置４０に適用される場合には、モータを効率よく回転させることができるため、ディスク型記録媒体３０に記録を書き込む際、もしくは、ディスク型記録媒体３０から記録を読み出す際に、ディスク型記録媒体３０を回転させるための消費電力を削減できる。また、安価な金属材料によりモータ１を構成できるため、記録媒体駆動装置４０の製造コスト削減を図ることができる。
【００２２】
なお、上記の実施形態においては、板状部材２７，２９を永久磁石２５の外周面２５ｂから半径方向外方に突出させるとしたが、この突出した板状部材２７，２９の先端部をコア１５の内周面１５ａに向けて折り曲げるとしてもよい。この構成の場合には、板状部材２７，２９の先端部に出入りする磁束Φｃをコア１５の内周面１５ａに向けて集中させることができるため、モータ１をさらに効率よく回転させることができる。
また、板状部材２７，２９を永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面２５ｂに固定するとしたが、これら板状部材２７，２９に加えて、円筒状に形成された純鉄の円筒部材を永久磁石２５の内周面に固定するとしても構わない。この構成の場合には、円筒部材により永久磁石２５の内周面２５ｄに出入りする磁束方向が拘束されるため、この磁束がスリーブ７に到達しない。したがって、スリーブ７を鉄等の磁性材料により形成してもよく、モータ１の製造コストをさらに削減できる。
【００２３】
さらに、例えば、図３に示すように、前述の板状部材２７，２９および円筒部材５３を一体的に形成して断面コ字状の囲繞部材５１を構成するとしてもよい。そして、この囲繞部材５１は、例えば、図４（ａ）に示すように、薄肉の円筒部材５５により構成されるとしてもよい。すなわち、この円筒部材５５の軸方向両端を周方向にわたって複数の端部片５７に切り分け、図４（ｂ）に示すように、これら端部片５７を半径方向外方側に折り曲げて囲繞部材５１を構成する。したがって、これら複数の端部片５７が板状部材２７，２９に相当する部分を構成し、円筒部材５５の中途部が、永久磁石２５の内周面２５ｄに固定される円筒部材５３に相当する部分を構成することになる。
この円筒部材５５により囲繞部材５１を構成する場合には、端部片５７により永久磁石２５を挟み込むことができるため、接着剤等を使用せずに囲繞部材５１を永久磁石２５に固定することができる。また、円板状に形成した純鉄に貫通孔を形成して板状部材２７，２９を構成する場合と比較して、材料の無駄をなくすことができる。
【００２４】
また、永久磁石２５の内周面２５ｄに円筒部材５３を固定することに限らず、例えば、図５に示すように、ロータ３に一体的に形成されたリターンヨーク５９を永久磁石２５の内周面２５ｄに固定するとしてもよい。ただし、この構成の場合には、ロータ３を磁性材料により形成する必要がある。
【００２５】
また、コア１５およびコイル１７は、円環状の永久磁石２５の外周面２５ｃに対向して配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともこれら永久磁石２５、コア１５およびコイル１７によりロータ３を回転させるように構成されていればよい。したがって、コア１５およびコイル１７を、図６に示すように、スリーブ７の外周面に固定し、これらコア１５およびコイル１７の半径方向外方側に対向するようにロータ磁石部２６をロータ３に固定するとしてもよい。
なお、この構成の場合には、板状部材２７，２９の内径寸法が永久磁石２５よりも小さく形成されており、板状部材２７，２９の半径方向内方側の周縁部が、永久磁石２５の内周面２５ｄからコア１５に向けて突出する。
【００２６】
モータ１を上述のように構成した場合には、永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面２５ｂに固定する２つの板状部材２７，２９を一体的に形成しても構わない。すなわち、例えば、図７（ａ）に示すように、永久磁石２５の軸方向長さと同じ寸法を有する板状の連結部材６３の両端部に２つの板状部材２７，２９の外周縁部を連結した眼鏡型部材６１を構成してもよい。この眼鏡型部材６１を永久磁石２５に固定する際には、図７（ｂ）に示すように、連結部材６３を永久磁石２５の外周面２５ｃに当接させると共に、板状部材２７，２９の表面を永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面２５ｂに当接させるように、眼鏡型部材６１を折り曲げる。
【００２７】
また、図６に示すように、永久磁石２５がコア１５およびコイル１７の半径方向外方側に位置している場合には、板状部材２７，２９に加えて、永久磁石２５の外周面２５ｃにも磁性材料からなる円筒部材を設けてもよい。さらに、これら板状部材２７，２９および円筒部材を一体的に形成して断面コ字状の囲繞部材を構成してもよい。そして、この囲繞部材は、例えば、図８（ａ）に示すように、帯状に形成された帯状部６７と、帯状部６７の幅方向両端部から突出する複数の突出片６９とから構成される板状の囲繞用板材６５から構成するとしてもよい。なお、この囲繞用板材６５は、帯状部６７の長さ寸法が、外周面２５ｃの周方向長さに等しく、かつ、帯状部６７の幅寸法が、外周面２５ｃの軸方向長さに等しくなるように形成されている。
【００２８】
この囲繞用板材６５を永久磁石２５に固定する際には、図８（ｂ）に示すように、帯状部６７の長さ方向の両端部６７ａ，６７ｂを互いに突き合わせて囲繞用板材６５を円筒状に形成し、各突出片６９を半径方向内方側に折り曲げて断面コ字状の囲繞部材７１を構成する。したがって、これら複数の突出片６９が板状部材２７，２９に相当する部分を構成し、帯状部６７が永久磁石２５の外周面２５ｃに固定される部分を構成することになる。
これら眼鏡型部材６１や囲繞部材６５を使用する場合には、前述した囲繞部材５１と同様にして、板状部材２７，２９により永久磁石２５を挟み込むことができるため、接着剤等を使用することなく、板状部材２７，２９を永久磁石２５に容易に固定できる。
【００２９】
さらに、板状部材２７，２９を純鉄により形成するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも永久磁石２５の磁束の方向を拘束する磁性材料により形成されていればよい。したがって、例えば、板状部材２７，２９をケイ素鋼板や冷間圧延材料（ＳＰＣ、ＳＰＣＤ）により形成するとしてもよい。
また、永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面２５ｂに板状部材２７，２９を固定するとしたが、これに限ることはなく、例えば、磁性材料のメッキを施してメッキ層を形成するとしてもよい。この場合には、メッキ層の厚さを容易に薄く形成できるため、ロータ３の軽量化を図り、ロータ３を回転させるために要する消費電力を削減できる。
【００３０】
また、永久磁石２５の表面２５ａおよび裏面２５ｂに板状部材２７，２９やメッキ層を設けるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも永久磁石２５の裏面２５ｂに出入りする磁束Φａがベース部材１３に到達することを防止できればよい。したがって、例えば、図９に示すように、永久磁石２５の裏面２５ｂのみに板状部材２９やメッキ層を設けるとしてもよい。
また、永久磁石２５の裏面２５ｂに設けられる板状部材２９やメッキ層の厚さは、永久磁石２５とベース部材１３とのエアギャップを小さくしてモータ１を薄く構成できるように０．３ｍｍ以下とすることが好ましく、永久磁石２５の裏面２５ｂに出入りする磁束Φａがベース部材１３に到達しないように０．０５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００３１】
また、軸受部４は、所謂液体動圧軸受から構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともステータ２に対してロータ３を回転自在とする構成であればよい。したがって、軸受部４を、例えばボールベアリングから構成するとしてもよい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステータに対向する永久磁石の表面に板状部材やメッキ層からなる磁性材料層を形成することにより、鉄損の発生を防止して、モータを回転させるための電力をモータの回転に有効に活用できる。また、永久磁石をステータの表面に近接して配置できるため、モータの薄型化を図ることができる。
さらに、メッキ層を形成したり、磁性材料層の先端を永久磁石の周面からステータのコアに向けて突出させた場合には、モータを回転させるために要する消費電力を削減できる。
【００３３】
また、このモータを記録媒体駆動装置に設けた場合には、記録媒体に記録を書き込む際、もしくは、記録媒体から記録を読み出す際に、記録媒体を回転させる消費電力の削減を図ることができると共に、記録媒体駆動装置の薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るモータを示す断面図である。
【図２】図１のモータにおいて、コアに対向して位置するロータ磁石部を示す拡大断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係るモータにおいて、ロータ磁石部を示す拡大断面図である。
【図４】図３のロータ磁石部において、永久磁石に固定する囲繞部材を示しており、（ａ）は、囲繞部材を構成する円筒部材を示す斜視図、（ｂ）は、永久磁石に固定する際の形状を示す斜視図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係るモータにおいて、ロータ磁石部を示す拡大断面図である。
【図６】他の実施形態に係るモータを示す断面図である。
【図７】図６のモータにおいて、永久磁石に固定する眼鏡型部材を示しており、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、永久磁石に固定する際の形状を示す斜視図である。
【図８】図６のモータにおいて、永久磁石に固定する囲繞部材を示しており、（ａ）は、囲繞部材を構成する囲繞用板材を示す平面図であり、（ｂ）は、永久磁石に固定する際の形状を示す斜視図である。
【図９】他の実施形態に係るモータにおいて、ロータ磁石部を示す拡大断面図である。
【図１０】従来のモータの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１モータ
２ステータ
３ロータ
５軸体
１３ベース部材（ステータ）
１５コア
１７コイル
１９ｂ段部（固定部）
２５永久磁石
２５ｂ裏面（表面）
２５ｃ外周面
２５ｄ内周面
２７，２９板状部材（磁性材料層）
３０ディスク型記録媒体
４０記録媒体駆動装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor including a stator having a core and a coil, a rotor having a permanent magnet in which a plurality of magnetic poles are arranged in an annular shape facing the core and the coil, and a recording medium driving apparatus including the motor. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a hard disk device (hereinafter referred to as an HDD) mounted on a terminal device such as a stationary personal computer or a portable notebook computer, a recording medium formed in a disk shape is rotated at a predetermined rotation speed. A motor is provided (see, for example, Patent Document 1).
As shown in FIG. 10, this motor includes a rotor 83 to which a permanent magnet 81 in which a plurality of magnetic poles are arranged in an annular shape is fixed, and a core 85 and a coil 87 at a position facing the inner peripheral surface 81 a of the permanent magnet 81. And a bearing 91 that allows the rotor 83 to rotate with respect to the stator 89. The surface 93b of the base member 93 that constitutes the stator 89 is located opposite to the surface 81b in the axial direction of the permanent magnet 81, and a gap (hereinafter referred to as an air gap) is formed between the permanent magnet 81 and the base member 93. Called). The base member 93 is formed of aluminum which is a nonmagnetic material. When the rotor 83 and the permanent magnet 81 are rotated with respect to the base member 93, the magnetic flux of the permanent magnet 81 is transmitted to the base member 93. Even so, eddy currents and magnetic hysteresis were prevented from occurring.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3184895 (page 3-4, Fig. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional motor, the base member 93 is formed of aluminum. However, since a metal material such as aluminum is expensive, an inexpensive metal material such as iron is used for the base member 93 in order to reduce the cost of the motor. Is required.
However, since an inexpensive metal material such as iron is a magnetic material, when the rotor 83 and the permanent magnet 81 are rotated with respect to the base member 93, an eddy current is generated in the base member 93, and the base member 93. As a result, the magnetic hysteresis of the magnetic circuit of the permanent magnet 81 is generated. Therefore, there has been a problem that iron loss including eddy current loss and magnetic hysteresis loss, which is a loss of power of the motor, occurs.
In particular, since the motor provided in the HDD is required to be thin, there is a problem that the air gap between the permanent magnet 81 and the base member 93 cannot be increased in order to prevent the occurrence of iron loss. It was.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a motor that can prevent the occurrence of iron loss and can be thinned.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The motor of the present invention includes a stator having a core and a coil, and a rotor having a permanent magnet in which a plurality of magnetic poles are arranged in an annular shape so as to face the core and the coil. The coil is disposed, and a magnetic material layer is provided on the entire surface of the permanent magnet facing the stator in the axial direction of the permanent magnet.
[0007]
According to the motor of the present invention, the direction of the magnetic flux entering and exiting the surface of each magnetic pole of the permanent magnet is restricted by the magnetic material layer, so that the magnetic flux does not reach the stator. Therefore, even if the stator is made of a magnetic material such as iron, when the permanent magnet rotates relative to the stator in the state of being close to the stator, eddy current loss and magnetic hysteresis that cause loss of power of the motor There will be no iron loss. Further, since the permanent magnet can be arranged close to the surface of the stator, the motor can be thinned.
[0008]
In the motor, the magnetic material layer is a plate-like member made of a magnetic material.
The magnetic material layer is a plate member made of a magnetic material.
According to the motors according to these inventions, the magnetic flux entering and exiting the surface of the permanent magnet can be obtained by fixing the plate-like member on the surface of the permanent magnet or plating the surface of the permanent magnet to form a plating layer. Can be surely prevented.
Further, when the plating layer is formed as the magnetic material layer, the thickness can be easily reduced, so that the weight of the rotor can be reduced and the power consumption required for rotating the rotor can be reduced.
[0009]
In the motor according to the present invention, the tip of the magnetic material layer protrudes from the peripheral surface of the permanent magnet toward the core of the stator.
According to the motor according to the present invention, the magnetic flux into and out of the surface of the permanent magnet located on the peripheral side facing the core is constrained to pass through the tip of the magnetic material layer which protrudes toward the core, the permanent Not only the magnetic flux that goes in and out of the peripheral surface of the magnet , but also the magnetic flux that goes in and out of the surface of the permanent magnet and is constrained to pass through the tip of the magnetic material layer that protrudes toward the core can be used as the power of the motor. .
[0010]
The recording medium driving apparatus according to the present invention is characterized in that the motor is provided, and a fixing portion for fixing a thin plate-like recording medium is provided on the rotor.
According to the recording medium driving apparatus of the present invention, iron loss does not occur when the motor is rotated. Therefore, the consumption of rotating the recording medium when writing the record on the recording medium or reading the record from the recording medium. Electric power can be reduced. Further, by reducing the thickness of the motor, it is possible to reduce the thickness of the recording medium driving device.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 are views showing an embodiment according to the present invention. The motor according to this embodiment is applied to a recording medium driving device that rotates a disk type recording medium such as a magnetic recording medium formed in a thin disk shape. As shown in FIG. 1, the motor 1 includes a stator 2, a rotor 3 that rotates about a central axis A <b> 1 with respect to the stator 2, and a bearing portion 4 that rotatably supports the rotor 3 with respect to the stator 2. I have.
[0012]
The bearing portion 4 includes a shaft body 5 fixed to the rotor 3, a shaft body insertion hole 7 a into which the shaft body 5 is inserted, a sleeve 7 formed in a substantially cylindrical shape with a bottom, the shaft body 5, and the shaft A fluid 9 such as oil filled in a gap between the body insertion hole 7a and a so-called liquid dynamic pressure bearing.
That is, a dynamic pressure generating groove 11 for collecting the liquid 9 is formed on the outer surface of the shaft body 5 and the inner surface of the sleeve 7. The dynamic pressure generating groove 11 rotates the shaft body 5 around the central axis A1. When this is done, the liquid 9 is collected to generate dynamic pressure. The dynamic pressure serves as a bearing, and the shaft body 5 is rotatably supported by the sleeve 7.
The sleeve 7 constitutes a part of the stator 2 and is made of a nonmagnetic material such as austenitic stainless steel or aluminum.
[0013]
The stator 2 includes a base member (stay data) 13 formed in a substantially cylindrical shallow, a plurality of cores 15 fixed to the inner peripheral surface 13a of the base member 13, a conductive wire wound around each core 15 And a coil 17. The base member 13 is made of iron that is a magnetic material. Further, a hole 14a centering on the central axis A1 is formed at the center of the bottom wall portion 14 of the base member 13, and the sleeve 7 of the bearing portion 4 is fixed to the hole 14a. .
Each core 15 is formed by laminating a plurality of silicon steel plates in the direction of the central axis A <b> 1, and protrudes inward in the radial direction from the inner peripheral surface 13 a of the base member 13. The coil 17 is electrically connected to a power source (not shown), and an alternating magnetic field can be formed by the core 15 and the coil 17.
[0014]
The rotor 3 is formed in a substantially cylindrical shape with a bottom, and a through hole 19 a centering on the central axis A <b> 1 is formed at the center of the bottom wall portion 19. The rotor 3 is fixed to the shaft body 5 by fitting the shaft body 5 of the bearing portion 4 into the through hole 19a. At the tip of the cylindrical wall portion 21 that protrudes in the direction of the central axis A1 from the periphery of the bottom wall portion 19 of the rotor 3, a surface 21a that is formed in an annular shape and faces in the direction of the central axis A1 is formed. The rotor 3 is disposed such that the surface 21 a faces the inner surface 14 b of the bottom wall portion 14 of the base member 13. A rotor magnet portion 23 formed in an annular shape is fixed to the surface 21a of the cylindrical wall portion 21 with an adhesive or the like.
[0015]
The rotor magnet portion 23 is disposed so as to have a minute air gap between the inner surface 14a of the base member 13 and the size of the air gap is 0.15 to 0.3 mm. As shown in FIG. 2, the rotor magnet portion 23 is a plate-like member fixed to the permanent magnet 25 and the surface 25a and the back surface (front surface) 25b of the permanent magnet 25 facing in the direction of the central axis A1 by an adhesive. (Magnetic material layers) 27 and 29.
The permanent magnet 25 is a so-called radial anisotropic neodymium magnet in which a plurality of magnetic poles are arranged in an annular shape, and the magnetic flux direction of each of the magnetic poles substantially coincides with the radial direction of the permanent magnet 25. When the permanent magnet 25 is fixed to the rotor 3, the permanent magnet 25 is positioned so as to have a certain gap between the outer peripheral surface 25 c and the inner peripheral surface 15 a of the core 15.
The plate-like members 27 and 29 are made of pure iron, which is a magnetic material, and are formed into an annular thin plate. The outer diameters of these plate-like members 27 and 29 are formed larger than that of the permanent magnet 25, and the peripheral edge portion on the radially outer side of the plate-like members 27 and 29 extends from the outer peripheral surface 25 c of the permanent magnet 25 to the core 15. Protrusively toward.
[0016]
Since the rotor magnet portion 23 is configured as described above, the directions of the magnetic fluxes Φa and Φc entering and exiting the surface 25a and the back surface 25b of each magnetic pole of the permanent magnet 25 are constrained by the plate-like members 27 and 29. . In particular, the magnetic fluxes Φa and Φc entering and leaving the back surface 25 b of the permanent magnet 25 do not reach the base member 13 from the plate-like member 29 facing the inner surface 14 b of the base member 13.
When an alternating magnetic field is generated in the core 15 and the coil 17, the magnetic flux Φc entering and exiting the peripheral edge on the radially outer side of the front surface 25 a and the back surface 25 b of the permanent magnet 25 is changed to the outer peripheral surface 25 c of the permanent magnet 25. The direction of the plate members 27 and 29 is restricted by the plate members 27 and 29 so as to enter and exit the tip portions of the plate members 27 and 29 protruding from the plate.
[0017]
A step portion (fixed portion) 19 b for supporting the disc type recording medium 30 is formed on the periphery of the bottom wall portion 19 of the rotor 3. By fitting the center hole 30a formed in the center of the disc type recording medium 30 into the stepped portion 19b, the disc type recording medium 30 can rotate around the central axis A1 together with the rotor 3 and the shaft body 5. Yes.
The motor 1 including the rotor 3 having the stepped portion 19b constitutes a recording medium driving device 40 such as an HDD.
[0018]
In the recording medium driving device 50 configured as described above, when the disk-type recording medium 40 is rotated, an alternating magnetic field is generated in the core 15 and the coil 17 , and this alternating magnetic field is applied to the permanent magnet 25 to cause the rotor to rotate. 3 is rotated. At this time, the alternating magnetic field acts on the magnetic flux Φb entering and exiting the outer peripheral surface 25c of the permanent magnet 25 and the magnetic flux Φc entering and exiting the peripheral edge on the radially outer side of the front surface 25a and the back surface 25b of the permanent magnet 25.
At this time, since the magnetic fluxes Φa and Φc entering and exiting the back surface 25b of the permanent magnet 25 do not reach the base member 13 formed of iron, the eddy current loss and the magnetic hysteresis loss that cause power loss of the motor are eliminated. There will be no iron loss.
[0019]
As described above, according to the motor 1, iron loss is prevented from occurring by fixing the plate-like member 29 made of pure iron to the back surface 25 b of the permanent magnet 25 facing the base member 13 constituting the stator 2. Thus, the electric power for rotating the motor 1 can be effectively used for the rotation of the motor 1. Further, since the permanent magnet 25 can be disposed close to the base member 13, the motor 1 can be thinned.
Furthermore, since the base member 13 constituting the stator 2 is formed of an inexpensive metal material such as iron that is a magnetic body, the manufacturing cost of the motor 1 can be reduced.
Further, by projecting the tips of the plate-like members 27 and 29 from the outer peripheral surface 25 c of the permanent magnet 25 toward the core 15 of the stator 2, of the front surface 25 a and the back surface 25 b of the permanent magnet 25, the radially outer side. Since the magnetic flux Φc entering and exiting the periphery can also be used as the driving force of the motor 1, the power consumption required to rotate the motor 1 can be reduced.
[0020]
Further, when the motor 1 is provided in the recording medium driving device 40, the disk type recording medium 30 is rotated when writing a record on the disk type recording medium 30 or reading a record from the disk type recording medium 30. The power consumption can be reduced, and the recording medium driving device 40 can be made thinner.
In addition, since the motor 1 can be made of an inexpensive metal material, the manufacturing cost of the recording medium driving device 40 can be reduced.
[0021]
Further, when the motor 1 is applied to a recording medium driving device 40 that rotates the disk type recording medium 30, the motor can be efficiently rotated. Therefore, when writing a record on the disk type recording medium 30, Alternatively, the power consumption for rotating the disk type recording medium 30 can be reduced when reading the record from the disk type recording medium 30. In addition, since the motor 1 can be made of an inexpensive metal material, the manufacturing cost of the recording medium driving device 40 can be reduced.
[0022]
In the above embodiment, the plate-like members 27 and 29 are projected radially outward from the outer peripheral surface 25b of the permanent magnet 25. However, the leading ends of the protruding plate-like members 27 and 29 are the core 15 It may be bent toward the inner peripheral surface 15a. In the case of this configuration, since the magnetic flux Φc entering and exiting the tip portions of the plate-like members 27 and 29 can be concentrated toward the inner peripheral surface 15a of the core 15, the motor 1 can be rotated more efficiently. .
The plate members 27 and 29 are fixed to the front surface 25a and the back surface 25b of the permanent magnet 25. In addition to the plate members 27 and 29, a cylindrical member made of pure iron formed in a cylindrical shape is used as the permanent magnet 25. It may be fixed to the inner peripheral surface. In the case of this configuration, the magnetic flux direction entering and exiting the inner peripheral surface 25d of the permanent magnet 25 is restricted by the cylindrical member, so that the magnetic flux does not reach the sleeve 7. Therefore, the sleeve 7 may be formed of a magnetic material such as iron, and the manufacturing cost of the motor 1 can be further reduced.
[0023]
Further, for example, as shown in FIG. 3, the above-described plate-like members 27 and 29 and the cylindrical member 53 may be integrally formed to constitute a surrounding member 51 having a U-shaped cross section. And this surrounding member 51 is good also as being comprised by the thin cylindrical member 55, for example, as shown to Fig.4 (a). That is, both ends in the axial direction of the cylindrical member 55 are cut into a plurality of end pieces 57 in the circumferential direction, and the end pieces 57 are bent radially outward as shown in FIG. Configure. Accordingly, the plurality of end pieces 57 constitute portions corresponding to the plate-like members 27 and 29, and the middle portion of the cylindrical member 55 corresponds to the cylindrical member 53 fixed to the inner peripheral surface 25 d of the permanent magnet 25. Will constitute a part.
When the surrounding member 51 is constituted by the cylindrical member 55, the permanent magnet 25 can be sandwiched by the end pieces 57, so that the surrounding member 51 can be fixed to the permanent magnet 25 without using an adhesive or the like. it can. Further, compared to the case where the plate-like members 27 and 29 are formed by forming a through hole in pure iron formed in a disc shape, waste of material can be eliminated.
[0024]
In addition, the cylindrical member 53 is not fixed to the inner peripheral surface 25d of the permanent magnet 25. For example, as shown in FIG. 5, a return yoke 59 formed integrally with the rotor 3 is connected to the inner periphery of the permanent magnet 25. It may be fixed to the surface 25d. However, in this configuration, the rotor 3 needs to be formed of a magnetic material.
[0025]
In addition, the core 15 and the coil 17 are arranged to face the outer peripheral surface 25c of the annular permanent magnet 25. However, the present invention is not limited to this, and at least the permanent magnet 25, the core 15 and the coil 17 serve as a rotor. What is necessary is just to be comprised so that 3 may be rotated. Accordingly, the core 15 and the coil 17 are fixed to the outer peripheral surface of the sleeve 7 as shown in FIG. 6, and the rotor magnet portion 26 is attached to the rotor 3 so as to face the radially outward side of the core 15 and the coil 17. It may be fixed.
In the case of this configuration, the inner diameter of the plate-like members 27 and 29 is smaller than that of the permanent magnet 25, and the peripheral portion on the radially inner side of the plate-like members 27 and 29 is the permanent magnet 25. It protrudes toward the core 15 from the inner peripheral surface 25d.
[0026]
When the motor 1 is configured as described above, the two plate-like members 27 and 29 that are fixed to the front surface 25a and the back surface 25b of the permanent magnet 25 may be integrally formed. That is, for example, as shown in FIG. 7A, the outer peripheral edge portions of the two plate-like members 27 and 29 are connected to both end portions of the plate-like connecting member 63 having the same dimension as the axial length of the permanent magnet 25. The glasses-type member 61 may be configured. When fixing the eyeglass-shaped member 61 to the permanent magnet 25, the connecting member 63 is brought into contact with the outer peripheral surface 25c of the permanent magnet 25 as shown in FIG. The spectacle-shaped member 61 is bent so that the front surface is in contact with the front surface 25 a and the back surface 25 b of the permanent magnet 25.
[0027]
As shown in FIG. 6, when the permanent magnet 25 is located on the radially outer side of the core 15 and the coil 17, the outer peripheral surface 25 c of the permanent magnet 25 is added to the plate-like members 27 and 29. Alternatively, a cylindrical member made of a magnetic material may be provided. Furthermore, the plate-like members 27 and 29 and the cylindrical member may be integrally formed to constitute a surrounding member having a U-shaped cross section. And this surrounding member is comprised from the strip | belt-shaped part 67 formed in strip | belt shape, and the some protrusion piece 69 which protrudes from the width direction both ends of the strip | belt-shaped part 67, for example, as shown to Fig.8 (a). You may comprise from the plate-shaped go board | plate material 65. FIG. In the surrounding plate 65, the length of the belt-like portion 67 is equal to the circumferential length of the outer peripheral surface 25c, and the width of the belt-like portion 67 is equal to the axial length of the outer peripheral surface 25c. It is formed as follows.
[0028]
When the go board 65 is fixed to the permanent magnet 25, as shown in FIG. 8 (b), both ends 67a and 67b in the lengthwise direction of the band-like part 67 are brought into contact with each other so that the go board 65 is cylindrical. The projecting piece 69 is bent inward in the radial direction to form a surrounding member 71 having a U-shaped cross section. Accordingly, the plurality of projecting pieces 69 constitute portions corresponding to the plate-like members 27 and 29, and the belt-like portion 67 constitutes a portion fixed to the outer peripheral surface 25 c of the permanent magnet 25.
When using these glasses-type member 61 and the surrounding member 65, the permanent magnet 25 can be sandwiched between the plate-like members 27 and 29 in the same manner as the surrounding member 51 described above, and therefore an adhesive or the like is used. The plate-like members 27 and 29 can be easily fixed to the permanent magnet 25.
[0029]
Furthermore, although the plate-like members 27 and 29 are made of pure iron, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the plate-like members 27 and 29 are made of a magnetic material that restrains at least the direction of the magnetic flux of the permanent magnet 25. Therefore, for example, the plate-like members 27 and 29 may be formed of a silicon steel plate or a cold rolled material (SPC, SPCD).
Further, the plate-like members 27 and 29 are fixed to the front surface 25a and the back surface 25b of the permanent magnet 25. However, the present invention is not limited to this. For example, a plating layer may be formed by plating a magnetic material. In this case, since the thickness of the plating layer can be easily reduced, the weight of the rotor 3 can be reduced and the power consumption required to rotate the rotor 3 can be reduced.
[0030]
Further, the plate-like members 27 and 29 and the plated layer are provided on the front surface 25a and the back surface 25b of the permanent magnet 25. However, the present invention is not limited to this, and at least the magnetic flux Φa entering and exiting the back surface 25b of the permanent magnet 25 is the base member 13. It suffices if it can be prevented from reaching. Therefore, for example, as shown in FIG. 9, a plate-like member 29 or a plating layer may be provided only on the back surface 25 b of the permanent magnet 25.
Further, the thickness of the plate-like member 29 or the plating layer provided on the back surface 25b of the permanent magnet 25 is 0.3 mm or less so that the motor 1 can be made thin by reducing the air gap between the permanent magnet 25 and the base member 13. The magnetic flux Φa entering and exiting the back surface 25b of the permanent magnet 25 is preferably 0.05 mm or more so that it does not reach the base member 13.
[0031]
In addition, the bearing portion 4 is configured from a so-called liquid dynamic pressure bearing, but is not limited thereto, and may be any configuration as long as the rotor 3 is rotatable relative to at least the stator 2. Therefore, the bearing portion 4 may be constituted by a ball bearing, for example.
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the magnetic material layer composed of a plate-like member or a plating layer is formed on the surface of the permanent magnet facing the stator, thereby preventing iron loss and rotating the motor. It is possible to effectively use the electric power for making the motor rotate. Further, since the permanent magnet can be arranged close to the surface of the stator, the motor can be thinned.
Furthermore, when a plating layer is formed or the tip of the magnetic material layer is protruded from the peripheral surface of the permanent magnet toward the stator core, the power consumption required to rotate the motor can be reduced.
[0033]
Further, when this motor is provided in the recording medium driving device, it is possible to reduce the power consumption for rotating the recording medium when writing the record on the recording medium or reading the record from the recording medium. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the recording medium driving device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a motor according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view showing a rotor magnet portion located opposite to a core in the motor of FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a rotor magnet portion in a motor according to another embodiment of the present invention.
4 shows a surrounding member fixed to the permanent magnet in the rotor magnet portion of FIG. 3, wherein (a) is a perspective view showing a cylindrical member constituting the surrounding member, and (b) is fixed to the permanent magnet. It is a perspective view which shows the shape at the time of doing.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a rotor magnet portion in a motor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a motor according to another embodiment.
7 shows a spectacle-type member fixed to a permanent magnet in the motor of FIG. 6, (a) is a plan view, and (b) is a perspective view showing a shape when fixed to a permanent magnet. It is.
FIG. 8 shows an enclosure member fixed to a permanent magnet in the motor of FIG. 6, wherein (a) is a plan view showing an enclosure plate constituting the enclosure member, and (b) is an illustration of the permanent magnet. It is a perspective view which shows the shape at the time of fixing.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a rotor magnet portion in a motor according to another embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a conventional motor.
[Explanation of symbols]
1 Motor 2 Stator 3 Rotor
5 shaft body
13 Base member (stator)
15 Core 17 Coil 19b Step (fixed part)
25 Permanent magnet 25b Back side (front side)
25c Outer peripheral surface 25d Inner peripheral surfaces 27, 29 Plate member (magnetic material layer)
30 Disc type recording medium 40 Recording medium driving device

Claims

A stator having a core and a coil, and a rotor having a permanent magnet in which a plurality of magnetic poles are arranged in an annular shape facing the core and the coil,
The core and the coil are arranged in a radial direction of the permanent magnet;
A motor comprising a magnetic material layer on the entire surface of the permanent magnet facing the stator in the axial direction of the permanent magnet.

The motor according to claim 1, wherein the magnetic material layer is a plate-like member made of a magnetic material.

The motor according to claim 1, wherein the magnetic material layer includes a plating layer.

The motor according to claim 1, wherein a tip of the magnetic material layer protrudes from the periphery of the permanent magnet toward the stator core.

5. A recording medium driving apparatus comprising the motor according to claim 1, wherein a fixing portion for fixing a thin plate-shaped recording medium is provided on the rotor.