JP4077757B2 - Brushless motor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、音響映像装置やパーソナルコンピュータは、大容量の外部記憶装置が必要不可欠なものとなっている。外部記憶装置には、ディスクを回転駆動するスピンドルモータが組込まれている。スピンドルモータは、ブラシレスモータの一種であり、永久磁石が用いられている。
【0003】
音響映像装置やパーソナルコンピュータの外部記憶装置の一つとしては、例えば光磁気ディスク装置がある。光磁気ディスク装置のスピンドルモータに関しては特許文献1に記載されたものがある。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−84299号公報
【0005】
図2は、従来の特許文献1に示されたスピンドルモータの断面図である。
このスピンドルモータは、円形のスピンドルハブ1の中央に回転軸2が取付けられている。回転軸2の一端には、2個のボールベアリング3a,3bの内輪が嵌められ、回転軸2がこれらのボールベアリング3a,3bによって支承されている。
【0006】
スピンドルハブ1は、フレーム4に固定されている。
フレーム4はカップ状をなし、フレーム4の開口端側の内周面に、複数の駆動用マグネット5が接着されている。スピンドルハブ1とフレーム4と駆動マグネット5とは、ロータを構成し、回転軸2と共に回転する。
【0007】
ボールベアリング3a,3bの外輪に、ステータの一部を構成するハウジング10が取付けられている。
ハウジング10は、円環状の鍔部と、鍔部の内周側の縁端から立設された筒部とで構成され、筒部の内周がボールベアリング3a,3bの外周に嵌められている。ハウジング10の筒部の外周面に、ステータコア11が固定して取付けられている。そのステータコア11に、ステータコイル12がインシュレータ13を介して巻回されている。ステータコア11の先端が、駆動マグネット5と対向する。
【0008】
フレーム4上にはクランプマグネット14が取付けられており、クランプマグネット14の磁気吸引力により、磁性体からなる装着板15を吸引し、光磁気ディスク16をスピンドルハブ1に固定する。
【0009】
このようなモータでは、ステータコイル11に給電して発生する磁界と、多極着磁された駆動マグネット5とにより、モータの回転駆動力が発生する。発生した回転駆動力により、ロータが回転し、スピンドルハブ1に装着された光磁気ディスク16が回転する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
近年、音響映像装置やパーソナルコンピュータの外部記憶装置の小型化に伴い、スピンドルモータも、小型化、薄型化、低消費電力化及び低コスト化が強く要望されている。
【0011】
従来、小型化、薄型化及び低コスト化の要求に対応するために、スピンドルモータの全高を低くして対応していた。ところが、このような対応策を講じたスピンドルモータは、駆動マグネット5とハウジング10との間隔が小さくなる傾向になり、その間隔も従来の約1mmから最近では0.2mmと小さくなっている。
【0012】
駆動マグネット5とハウジング10との隙間が小さくなると、鉄材からなるハウジング10へ駆動マグネット5の端面から流れる漏洩磁束の量が無視できなくなり、ハウジング10によって吸引力が発生してしまう。この吸引力は駆動マグネット5とハウジング10との距離に反比例するため、その距離が小さくなるほど、大きくなり、モータの負荷が大きくなるという問題がある。とくに、最近ではトルク特性向上のために、駆動マグネット5に磁束密度の大きな希土類磁石を用いる傾向にあり、吸引力も大きくなる。この結果、駆動マグネット5とハウジング10との間の吸引力が、より強くなり、負荷が大きくなっていた。
【0013】
また、スピンドルモータの小型化、薄型化によってロータが薄型化、扁平化することによってロータの機械的な剛性が低下しており、駆動マグネット5とハウジング10間の吸引力によってロータが振動し、これが騒音や面触れの問題となることもあった。
【0014】
また、小型化、薄型化を実現した上で、さらに低消費電力化を実現しようとすると励磁電流が小さくなる。即ち、負荷が重くなるばかりでなく、励磁電流が低くなる。これらをカバーするためには、起磁力を上げる必要が生ずる。起磁力を上げるためにステータコイル12の巻数を増やすと、インダクタンス値が増加し、これが電磁的な騒音として問題となる。
【0015】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、駆動マグネットの端面からの漏洩磁束による影響を抑制するとともに低インダクタンス化を図り、小型化、薄型化、低消費電力化が達成できるブラシレスモータを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の発明に係るブラシレスモータは、回転軸と、概ねカップ状をなし、前記回転軸に共軸に取付けられて開口端側の内周面が該回転軸の外周を囲むロータと、円周方向に多極着磁を有するロータマグネットと、磁性体で形成され、前記ロータの開口端に向く一面を持つベースプレートと、前記ベースプレートに連接されたハウジングに固定され、前記回転軸を回転可能に支持する軸受手段とを備え、前記ロータは、前記回転軸に固定されて該回転軸を囲繞する非磁性材からなるハブと、円環状をなし内周側が前記ハブの外周側に固定された非磁性材からなるロータプレートと、該ロータプレートの外周側端部に配置された円筒状の磁性材からなり、当該ロータの前記開口端側をなし、該円筒状の磁性材の内周面側が前記回転軸の外周を囲むバックヨークと、前記バックヨークの前記ロータプレート側に配置されディスクを載置するハブ台と、前記ハブ及び前記ロータプレートの前記開口端に向く面とは反対の面に固定されているクランプマグネットとを有し、前記ハブ台は樹脂にて形成されると共に該樹脂により前記ロータプレート及び前記バックヨークを一体に形成し、前記ロータマグネットは前記バックヨークの内周面に取り付けられ、前記ロータマグネットの前記ベースプレート側端部には、磁性体で形成され、該ロータマグネットから漏洩する磁束が前記ベースプレートに達するのを妨げるリングが取付けられている、ことを特徴とする。
【0017】
このような構成を採用したことにより、ロータマグネットの端部から漏洩する磁束がベースプレートに流れることを、リングが防ぐ。そのため、ロータの開口端がベースプレートに近くなっても吸引力が発生しない。
【0018】
なお、前記リングは、金属で形成されていてもよい。
また、前記リングは、酸化物磁性体で形成されていてもよい。
また、前記リングが前記バックヨークにて形成されてもよい。
【0019】
また、前記バックヨークは円周方向に複数の抜き起こし部を具備し、該抜き起こし部が前記ハブ台の中に配設されてもよい。
【0020】
その場合、前記クランプマグネットの磁極は、前記ロータマグネットの磁極数と同数とし、前記ロータのバックヨークの抜き起こし部が前記ロータマグネットの磁極と前記クランプマグネットの磁極のニュートラル部分に対応した箇所に配設されていてもよい。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の1実施形態を示すスピンドルモータの断面図である。
このスピンドルモータは、図示しない光磁気ディスク等を回転させるモータであり、回転軸20と、回転軸20に固定されたロータ30と、ステータ40と、回転軸20を回転可能にステータ40に取付ける軸受手段のボールベアリング51,52とを備える。
【0022】
ステータ40は、例えば鉄材のような磁性材からなる円環状のベースプレート41と、ベースプレート41の中心側縁端部に配置され、該ベースプレート41と連接したハウジング42とを備えている。ハウジング42は、非磁性材の例えば黄銅(真鍮)で筒状に形成されている。ハウジング42の外周面に、鋼板を所要枚数積層したステータコア43が配設されている。ステータコア43にコイル44が巻回されている。
【0023】
ハウジング42に内周にボールベアリング51,52の外輪が嵌っており、ハウジング42の内周面とボールベアリング51,52の外輪とが固定されている。ボールベアリング51,52の内輪に、回転軸20の一端側が嵌入されている。回転軸20の外周面には、接着剤を溜めるための溝21が形成されている。
【0024】
ロータ30は、ハブ31、ロータプレート32、バックヨーク33、ハブ台34、ロータマグネット35、磁性体リング36及びクランプマグネット37で構成されている。
【0025】
ハブ31は回転軸20に固定され、回転軸20の他端側の外周面を囲繞する。ハブ31の外周側端部に、円環状のロータプレート32の内周側が固定されている。ロータプレート32の外周側端部に、円筒状のバックヨーク33が固定されている。ハブ31、ロータプレート32及びバックヨーク33は、概ねカップ状をなし、ロータ30の開口端側となるバックヨーク33の内周面には、複数の例えば8極に着磁されたロータマグネット35が取付けられている。ロータマグネット35のベースプレート41側の端部に、約0.1mm厚のリングが接着されている。
【0026】
ロータ30の開口端に相当するロータプレート32及びバックヨーク33の上側に、冠状のハブ台34が形成されている。また、ハブ31及びロータプレート32上側に、例えば8極に着磁されたクランプマグネット37が取付けられている。
バックヨーク33のロータプレート32側の端部には、円周方向に複数の抜き起こし部33aが形成されている。抜き起こし部33aは、バックヨーク33とロータプレート32との間の結合強度を増すためのものであり、ハブ台34中に入り込んでいる。
【0027】
ハブ台34は、光磁気ディスクを載置する部分である。クランプマグネット37は、光磁気ディスクを抑える図示しない装着板を吸引することにより、光磁気ディスクをクランプするものである。
ハブ31は、非磁性材、例えば黄銅(真鍮)からなる。ロータプレート32は、非磁性材の例えばアルミ材からなる。バックヨーク33は、磁性体の例えば鉄材からなる。ハブ台34は、合成樹脂で形成され、例えばPPS,PBT等のエンジニアリングプラスチックが好適である。
【0028】
このようなロータ30は、以下のようにして形成される。
まず、ロータ30を形成するための金型の所定位置に、バックヨーク33となる鉄材と、ロータプレート32となるアルミ材とをセットする。そして、金型にハブ台34を形成するための合成樹脂を圧入する。この圧入は、射出成型機を用いる。合成樹脂を圧入した後、金型を冷却する。合成樹脂の圧入と金型の冷却とにより、バックヨーク33とロータプレート32とが一体化するとともに、ハブ台34が形成される。ハブ台34の樹脂中に抜き起こし部33aが配置された状態になる。
【0029】
その後、バックヨーク33の内周面にロータマグネット35を接着剤などの手段により固定し、ロータプレート32の中央の孔にハブ31を取付ける。ハブ31上にクランプマグネット37を接着剤にて固着する。そしてハブ31の中央の孔に回転軸20を挿入して圧入や接着剤などの手段にて固定し、ロータマグネット35の端面に磁性体リング36を接着剤にて固着する。
【0030】
以上のようにしてロータ30が形成され、回転軸20に取付けられる。
一方、ステータ40となるベースプレート41の中心にハウジング42を取付け、そのハウジング42の外周に、ステータコイル44が巻回されたステータコア43を取付けておく。さらに、ハウジング42の中央の孔にボールベアリング51、52を装着しておく。
【0031】
そして、ロータ30が取付けられた回転軸20の一端を、ボールベアリング51,52の内輪に嵌入し、接着剤にて固着する。接着は底面側、つまりボールベアリング51側から注入する。接着剤は、回転軸20の外周面の溝21に溜められ、回転軸20とボールベアリング51,52が強固に固着される。これにより、スピンドルモータが完成する。
【0032】
ここで、抜き起こし部33aの位置について説明する。
抜き起こし部33aは円周方向に多極着磁されたロータマグネット35及びクランプマグネット37のニュートラル(N極とS極の境目)の位置となる箇所に配設することが好ましい。この理由は、クランプマグネット37の下面側に配設されているハブ31、ロータプレート32はいずれも非磁性材のため、クランプマグネット37からの磁界がステータコア43に影響を与え、クランプマグネット37のニュートラル(N極、S極の境目)での磁束密度の変化によりコギングトルクが発生する。抜き起こし部33aをクランプマグネット37のニュートラル(N極とS極の境目)位置となる箇所に配設することにより、ニュートラル近傍の一部の磁束が抜き起こし部33aで閉磁路を形成し、ニュートラル近傍での磁束の変化が穏やかになり、コギングトルクが低減される。
【0033】
また、ロータマグネット35のニュートラル(N極とS極の境目)の位置となる箇所に配設することがよい理由も、クランプマグネット37の場合と同様の理由である。
【0034】
また、ロータプレート32は非磁性材から形成され、バックヨーク33とは別体になっている。ロータプレート32も磁性体にて形成すると、クランプマグネット37の磁力を強化でき、ディスクを吸着する力が向上すると共にステータコア43へのクランプマグネット37の磁界の影響は抑制できるが、ステータコア43に巻回されたコイル44を励磁したとき発生する磁束が、ロータプレート32にも回り込み、インダクタンス値が増加してしまうことになり、好ましくない。このため、上記実施形態では、クランプマグネット37の吸着力を向上させるために希土類焼結マグネット(例えば、Nd−Fe−B系マグネット)を用いている。
【0035】
次に、ロータマグネット35の端面に固着した磁性体のリング36について説明する。
ロータマグネット35の端面に固着した磁性体リング36とバックヨーク33とによって閉磁路を形成することになり、ロータマグネット35の端面からの漏洩磁束が、ベースプレート41に流れることが抑制されるため、ロータマグネット35とベースプレート41との間に磁気吸引力が発生しない。この磁性体リング36は金属製でもよいし、酸化物磁性体であるフェライトでもよく、薄膜形成方法にてロータマグネット35の端面に磁性層を形成してもよい。
【0036】
以上のように、本実施形態では、リング36を設けたので、ロータマグネット35からベースプレート41に流れる漏洩磁束が抑制される。そのため、ロータ30の開口端をベースプレート41に近づけても、ロータ30の回転特性を阻む吸引力の発生が抑制され、負荷の増加が低減される。
【0037】
なお、本実施例では、磁性体リング36として0.1mm厚の金属リングをロータマグネット35の端面に配設したが、例えば、バックヨーク33の一方端を内側に曲げてロータマグネット35の端面に配置し、ロータマグネット35をカシメや接着にて固定できる。このようにバックヨーク33の一部がリング36を兼ねる構成としてもよい。
【0038】
又は、バックヨーク33の内側に凹部を形成し、この凹部内にロータマグネット35を配設することにより、バックヨーク33の一部がリング36を兼ねる構成としてもよい。
【0039】
また本願実施形態ではボールベアリング51,52にてロータ30を支承しているためロータマグネット35とロータマグネット35に対向するステータコア43の磁気中心がずれていても回転軸20が固定されているため、ロータマグネット35とステータコア43間が磁気的に安定になろうとする力が働いてもその影響を抑制できるが、この磁気的に安定になろうとする力は騒音、振動の原因となるため、ロータマグネット35とステータコア43間の磁気中心は概略一致させた構成が望ましい。
【0040】
なお、ロータマグネット35とベースプレート41の磁気吸引力は両者の間隔に反比例するため、例えば、ベースプレート41のロータマグネット35の端面に対向する部分に凹部を形成してもよいが、ベースプレート41の板厚の関係からあまり深い凹部を形成できない点とロータマグネット35の端面部分では閉磁路を形成していないため、ロータマグネット35の端面からの漏洩磁束の影響を完全には抑制できない。
【0041】
また、ベースプレート41のロータマグネット35の端面に対向する部分を非磁性材で形成した場合、ロータマグネット35の端面からの漏洩磁束の影響を低減できるが、ロータマグネット35の端面部分では閉磁路を形成していないため、完全には抑制できず、またベースプレート41を2体で形成することになり、コストアップになってしまうという問題もある。
【0042】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ロータマグネットからベースプレートに漏洩する磁束がリングによって妨げられるので、小型化、薄型化、低消費電力化が達成できるブラシレスモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るスピンドルモータを示す断面図である。
【図2】従来のスピンドルモータを示す断面図である。
【符号の説明】
20 回転軸
30 ロータ
31 ハブ
32 ロータプレート
33 バックヨーク
34 ハブ台
35 ロータマグネット
36 リング
37 クランプマグネット
40 ステータ
41 ベースプレート
42 ハウジング
43 ステータコア
51,52 ボールベアリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brushless motor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, large-capacity external storage devices are indispensable for audio-visual devices and personal computers. A spindle motor that rotates the disk is incorporated in the external storage device. The spindle motor is a kind of brushless motor, and a permanent magnet is used.
[0003]
One example of an external storage device for an audiovisual device or a personal computer is a magneto-optical disk device. A spindle motor of a magneto-optical disk device is described in Patent Document 1.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-84299 [0005]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the spindle motor disclosed in Patent Document 1.
In this spindle motor, a rotating
[0006]
The spindle hub 1 is fixed to the
The
[0007]
A
The
[0008]
A
[0009]
In such a motor, the rotational driving force of the motor is generated by the magnetic field generated by supplying power to the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, along with the miniaturization of external storage devices of audio-visual devices and personal computers, spindle motors are also strongly demanded to be small, thin, low power consumption and low cost.
[0011]
Conventionally, in order to meet the demands for miniaturization, thinning, and cost reduction, the total height of the spindle motor has been lowered. However, in the spindle motor in which such countermeasures are taken, the distance between the
[0012]
When the gap between the
[0013]
In addition, the mechanical rigidity of the rotor is reduced by making the rotor thinner and thinner as the spindle motor becomes smaller and thinner, and the rotor vibrates due to the attractive force between the
[0014]
In addition, when the power consumption is further reduced while realizing miniaturization and thinning, the excitation current is reduced. That is, not only the load becomes heavy, but also the excitation current becomes low. In order to cover these, it is necessary to increase the magnetomotive force. When the number of turns of the
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the influence of leakage magnetic flux from the end face of the drive magnet and to reduce the inductance, thereby reducing the size, the thickness, and the power consumption. Is to provide a brushless motor that can achieve the above.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a brushless motor according to the invention of the present application is generally cup-shaped with a rotating shaft, and is attached to the rotating shaft coaxially, and the inner peripheral surface on the opening end side is the outer periphery of the rotating shaft. a rotor surrounding a rotor magnet having a multipolar magnetization in a circular circumferential direction, are formed of a magnetic material, a base plate having one surface facing the open end of the rotor, is fixed to the housing which is connected to said base plate, said and a bearing means for rotatably supporting the rotary shaft, the rotor, the outer periphery of a hub made of a non-magnetic material which surrounds the rotation shaft is fixed to the rotary shaft, the circumferential side in an annular shape the hub A rotor plate made of a non-magnetic material fixed to the rotor side, and a cylindrical magnetic material disposed at the outer peripheral side end of the rotor plate, forming the opening end side of the rotor, and the cylindrical magnetic material Inner peripheral surface Opposite surface but the back yoke surrounding an outer periphery of the rotary shaft, a hub base for mounting the disk is arranged on the rotor plate side of the back yoke, the surface facing the open end of said hub and said rotor plate and a clamp magnet is fixed to the hub seat is formed integrally with said rotor plate and said back yoke by Rutotomoni the resin is formed of a resin, wherein the rotor magnet is the inner circumferential surface of the back yoke And a ring that is formed of a magnetic material and prevents magnetic flux leaking from the rotor magnet from reaching the base plate is attached to the end of the rotor magnet on the base plate side .
[0017]
By adopting such a configuration, the ring prevents magnetic flux leaking from the end of the rotor magnet from flowing into the base plate. Therefore, no suction force is generated even when the opening end of the rotor is close to the base plate.
[0018]
The ring may be made of metal.
The ring may be made of an oxide magnetic material.
The front Symbol ring may be formed by the back yoke.
[0019]
In addition, the back yoke may include a plurality of raised portions in the circumferential direction, and the removed portions may be disposed in the hub base.
[0020]
In that case, the number of magnetic poles of the clamp magnet is the same as the number of magnetic poles of the rotor magnet, and the raised part of the back yoke of the rotor is arranged at a position corresponding to the neutral part of the magnetic pole of the rotor magnet and the magnetic pole of the clamp magnet. It may be provided.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view of a spindle motor showing one embodiment of the present invention.
The spindle motor is a motor that rotates a magneto-optical disk (not shown) and the like, and includes a
[0022]
The
[0023]
Outer rings of
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
A crown-shaped
At the end of the
[0027]
The
The
[0028]
Such a
First, an iron material to be the
[0029]
Thereafter, the
[0030]
The
On the other hand, a housing 42 is attached to the center of a
[0031]
Then, one end of the
[0032]
Here, the position of the pulling and raising
The extraction and raising
[0033]
The reason why the
[0034]
The
[0035]
Next, the
Since the
[0036]
As described above, in the present embodiment, since the
[0037]
In the present embodiment, a metal ring having a thickness of 0.1 mm is disposed on the end surface of the
[0038]
Alternatively, a recess may be formed inside the
[0039]
Further, in the present embodiment, since the
[0040]
Since the magnetic attractive force between the
[0041]
Further, when the portion of the
[0042]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the magnetic flux leaking from the rotor magnet to the base plate is hindered by the ring, it is possible to provide a brushless motor that can achieve miniaturization, thinning, and low power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a spindle motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional spindle motor.
[Explanation of symbols]
20 Rotating
Claims (6)
概ねカップ状をなし、前記回転軸に共軸に取付けられて開口端側の内周面が該回転軸の外周を囲むロータと、
円周方向に多極着磁を有するロータマグネットと、
磁性体で形成され、前記ロータの開口端に向く一面を持つベースプレートと、
前記ベースプレートに連接されたハウジングに固定され、前記回転軸を回転可能に支持する軸受手段とを備え、
前記ロータは、前記回転軸に固定されて該回転軸を囲繞する非磁性材からなるハブと、円環状をなし内周側が前記ハブの外周側に固定された非磁性材からなるロータプレートと、該ロータプレートの外周側端部に配置された円筒状の磁性材からなり、当該ロータの前記開口端側をなし、該円筒状の磁性材の内周面側が前記回転軸の外周を囲むバックヨークと、前記バックヨークの前記ロータプレート側に配置されディスクを載置するハブ台と、前記ハブ及び前記ロータプレートの前記開口端に向く面とは反対の面に固定されているクランプマグネットとを有し、
前記ハブ台は樹脂にて形成されると共に該樹脂により前記ロータプレート及び前記バックヨークを一体に形成し、
前記ロータマグネットは前記バックヨークの内周面に取り付けられ、前記ロータマグネットの前記ベースプレート側端部には、磁性体で形成され、該ロータマグネットから漏洩する磁束が前記ベースプレートに達するのを妨げるリングが取付けられている、
ことを特徴とするブラシレスモータ。A rotation axis;
A generally cup-shaped, attached to the rotating shaft coaxially, and an inner peripheral surface on the opening end side surrounding the outer periphery of the rotating shaft;
And the rotor magnet with multiple poles in a circular circumferential direction,
A base plate formed of a magnetic material and having a surface facing the open end of the rotor;
Bearing means fixed to a housing connected to the base plate and rotatably supporting the rotating shaft ;
The rotor is a hub made of a nonmagnetic material fixed to the rotating shaft and surrounds the rotating shaft, a rotor plate made of a nonmagnetic material having an annular shape and an inner peripheral side fixed to the outer peripheral side of the hub, A back yoke made of a cylindrical magnetic material disposed at the outer peripheral end of the rotor plate, forming the opening end of the rotor, and the inner peripheral surface of the cylindrical magnetic material surrounding the outer periphery of the rotating shaft A hub base disposed on the rotor plate side of the back yoke for placing a disk, and a clamp magnet fixed to a surface opposite to the surface of the hub and the rotor plate facing the opening end. And
The hub seat is formed integrally with said rotor plate and said back yoke by Rutotomoni the resin is formed of a resin,
The rotor magnet is attached to the inner peripheral surface of the back yoke, and a ring is formed on the base plate side end of the rotor magnet to prevent magnetic flux leaking from the rotor magnet from reaching the base plate. Installed,
A brushless motor characterized by that.
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