JP4539234B2 - ステータコアの製造方法 - Google Patents
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そこで、小型・薄型化を図ることができるとともに、駆動効率の良いスピンドルモータの研究、開発が盛んに行われ、さまざまな技術が提案されていた。その中には、ステータコアのロータマグネットに対向する部分を折り曲げる技術が提案されていた(例えば、特許文献1参照。)。
本発明のステータコアの製造方法は、珪素を含む金属からなる複数枚の板体を積層して形成された環状のコアバックおよび所定個数の歯極を有するステータコアの製造方法であって、最外層の板体の前記歯極の先端部を、所定の位置で外側に折り曲げて90°より小さく折り曲げた折曲部を形成した後に、該折曲部の先端側から前記積層方向に近接させられるテーパ面を前記折曲部に押し当てて、該折曲部をさらに深く折り曲げ、前記折曲部を略直角に折り曲げることを特徴とする。
そのため、例えば、スピンドルモータのステータコアを本発明のステータコアの製造方法で製造することにより、ステータコアを有する電磁石と永久磁石との磁気的中心を合致させた状態で、ステータコアをオフセットして配置することができる。そのため、スピンドルモータの駆動効率の低下を防止することができるとともに、スピンドルモータの薄型化を図ることができる。
本発明によれば、折り曲げ溝を形成することにより、折曲部の外側角部の半径を小さくすることができる。
そのため、例えばステータコアをモータに用いた場合、折曲部の永久磁石と対向する面の面積を広くすることができる。その結果、モータの駆動に貢献する磁束の割合を増やすことができ、モータの駆動効率を向上させることができる。
本発明の参考例に係るステータコアによれば、板体の内部が表面よりも柔らかくなるため、板体を折り曲げた際の折損発生を防止することができる。
本発明の参考例に係る記録媒体駆動装置によれば、上記本発明の参考例に係るモータを備えることにより、記録媒体の回転駆動効率の低下を防止することができるとともに、記録媒体駆動装置の薄型化を図ることができる。
また、コアプレートを用いたステータコアとロータマグネットとの磁気的中心を合致させた状態で、ステータコアをステータ側にオフセットして配置することができる。そのため、モータおよび記録媒体駆動装置の駆動効率の低下を防止することができるとともに、モータおよび記録媒体駆動装置の薄型化を図ることができるという効果を奏する。
本実施の形態に係るモータ10は、図1に示される記録媒体駆動装置1に適用されるものである。この記録媒体駆動装置1は、記録媒体HDを回転駆動するモータ10を備えている。
モータ10は、円環状に配列された電磁石20を備えるステータ11と、ステータ11の内側に配置され電磁石20に対向配置される永久磁石14を備えたロータ(軸体)12と、ステータ11に対してロータ12を回転可能に支持する流体動圧軸受13とから概略構成されている。ステータ11に備えられた電磁石20と、ロータ12に備えられた永久磁石14との間に働く磁力により、ステータ11に対してロータ12は回転駆動される。
カップ状に形成されたロータ12には、ロータ12の側壁外周から鍔状に形成されたフランジ15と、フランジ15とともに永久磁石14を保持するヨーク16と、ロータ12の中心軸線上に形成され、後述するシャフト31と嵌合する嵌合孔17と、リング板状の記録媒体HDを嵌合させる嵌合部(固定部)18と、が形成されている。
電磁石20と記録媒体HDとの間には、電磁石20および永久磁石14により形成される磁界を遮断するシールド板21が配置されている。シールド板21は、略中央にロータ12が通される孔が形成された円板から形成されている。また、シールド板21は、その内周側端面がロータ12のフランジ15と所定の間隔を持って対向するように形成されるとともに、その外周側端面がステータ11に固定されるように形成されている。
なお、シールド板21とフランジ15との所定の間隔とは、ロータ12が回転した際に、シールド板21とフランジ15とが接触しない間隔であって、シールド板21よりも外方に漏洩する磁束の量を低減させることができる間隔である。
電磁石20は、図1および図2に示すように、三相交流を供給されることにより交番磁界を発生するコイル23と、コイル23が巻かれる2枚の珪素鋼板からなるステータコア24とから構成されている。ステータコア24を形成する珪素鋼板は、その板材の表面における珪素の含有比率が、内部における含有比率よりも低い珪素鋼板である。その含有比率の一例として、板材の表面における珪素の含有比率が略6%で、内部における含有比率が略3%のものを挙げることができる。
なお、本実施形態においては、第1プレート27および第2プレート28が板厚略0.2mmの珪素鋼板から形成されているものに適用して説明するが、第1プレート27および第2プレート28の板厚は略0.2mmに限られることなく、板厚が略0.15mmの珪素鋼板から形成された第1プレート27および第2プレート28など、他の板厚の珪素鋼板から形成された第1プレート27および第2プレート28を記録媒体駆動装置1に適用することもできる。
また、対向部29は、図3に示すように、第1プレート27に対して略直角に折り曲げられている。対向部29の折り曲げ部分の外側角部29aは、半径略0.05mm以下の曲率となるように形成されている。対向部29の折り曲げ部分の内側角部29bは、略直角となるように形成されている。また、内側角部29bには、後述する折り曲げ溝29cが折りたたまれた跡が形成されている。
また、第2プレート28のコアバック25には、各コイル23間の渡り線を係止する係止部30が形成されている。係止部30は、コアバック25の部材が第1プレート27を回り込むように立ち上げて形成されている。
なお、第1プレート27の対向部29の上端が、永久磁石14の上端と略同一面上または同一面よりも上方に配置されるとともに、第2プレート28の下端が、永久磁石14の下端と略同一面上または同一面よりも下方に配置されるようにしてもよい。
また、上述のように、第1プレート27に対向部29を形成するものでもよいし、第2プレート28に記録媒体HD側に折り曲げられる対向部29が形成されるものでもよい。
また、第2プレート28にステータ11側に折り曲げられる対向部29が形成されるものでもよい。この場合、ステータコア24は、第2プレート28の対向部29の下端が永久磁石14の下端と同一面上または同一面よりも下方に位置するように配置されることが望ましい。
このような構成にすることにより、永久磁石14と電磁石20との吸引力の周期性が弱くなり、モータのコギングトルクを低減することができる。
図4は、第1プレート27形成された折り曲げ溝29cを説明する図である。
まず、板厚略0.2mmの珪素鋼板の板材から、第1プレート27および第2プレート28が打ち抜かれ、打ち抜かれた第1プレート27と第2プレート28とが重ねあわされる。そして、係止部30が第1プレート27を回り込むように立ち上げられる。
次に、第1プレート27の内側角部29b(図3参照)に相当する部分に突起が設けられた折り曲げ溝形成型が、第1プレート27に押し付けられる。これにより、第1プレート27の内側角部29bに相当する部分には、図4に示すように、折り曲げ溝29cが形成される。
折り曲げ溝29cが形成されると、第1プレート27および第2プレート28は、図5(a)に示すように、ストレートピンP21と歯極支持型P22との間に配置される。ストレートピンP21は円柱形状に形成されたプレス型であり、その外径は対向部29の内周面の内径と略同じに形成されている。歯極支持型P22は有底円筒形状に形成されたプレス型であり、その内径は対向部29の外周面の外径と略同じに形成されている。
そして、ストレートピンP21と歯極支持型P22とが接近して、図5(b)に示すように、第1プレート27の対向部29に相当する部分が、ストレートピンP21と歯極支持型P22との間に挟まれる。その後、ストレートピンP21が歯極支持型P22の内部に挿入され、図5(c)に示すように、対向部29がストレートピンP21と歯極支持型P22との間に挟みこまれるようにして、折り曲げられる。
そして、第1プレート27および第2プレート28がストレートピンP21と歯極支持型P22との間から取り外されると、折り曲げられた対向部29は、スプリングバックにより折り曲げ角が小さくなる。
次に、第1プレート27および第2プレート28は、図6(a)に示すように、テーパピンP31とステータコア支持型P32との間であって、ステータコア支持型P32の上に配置される。テーパピンP31は、略円柱形状に形成されたプレス型であり、その一方の端部の径が、端に向かって徐々に小さくなるテーパ面P31aが形成されている。テーパピンP31の先端の径(最も小さな径)は、スプリングバックにより半径方向内側に傾いた対向部29の内周面の最小径よりも小さな径であることが望ましい。また、テーパピンP31の最も太い部分の径は、細くても対向部29の内周面の径と略同じ径であることが望ましい。ステータコア支持型P32は、円筒形状に形成されたプレス型であり、コアバック25および歯極26を支持するように形成されている。
そして、第1プレート27および第2プレート28がテーパピンP31とステータコア支持型P32との間から取り外され、ステータコア24の折り曲げ工程が完了する。
記録媒体駆動装置1を起動して、記録媒体HDを回転させるには、まず、モータ10を構成するステータ11のコイル23に三相交流電流を供給することにより、コイル23に交番磁界を発生させる。この交番磁界が永久磁石14に作用することによりロータ12が回転させられる。ロータ12には、記録媒体HDが固定されているので、ロータ12が回転させられると、記録媒体HDがロータ12とともに回転させられる。
図7に示される磁束分布図は、モータの永久磁石と電磁石との間の磁束の流れをシミュレートした図である。図7(a)に示すのは、図1に示す第1プレート27に対向部29を形成したモータ10の磁束分布図である。図7(b)に示される磁束分布図は、従来の対向部29を備えないモータの磁束の流れをシミュレートした図である。
まず、図7(a)と図7(b)とを比較すると、図7(a)に示すモータ10の磁束が、より多く永久磁石14から電磁石20に回っていることが示されている。具体的には、本実施形態に係るモータ10には対向部29があるため、永久磁石14からの磁束を受け取る面積が広くなり、より多くの磁束が電磁石に回っていることが示されている。
つまり、モータ10の回転駆動に寄与する磁束の量が増えていることが示されており、モータ10の回転駆動効率を向上できることが示されている。
グラフBで示されるように、上記従来のモータでは±3.0×10−5(N/m)程度の強さのコギングトルクが発生していた。これに対して、グラフAで示されるように、本実施形態に係るモータ10では、±2.0×10−5(N/m)に満たない強さのコギングトルクが発生していた。
つまり、図8においては、本実施形態の対向部29を備えることにより、モータのコギングトルクを従来のものより略2/3に低減できることが示されている。
また、電磁石20と永久磁石14との磁気的中心を合致させることができるので、モータ10の振動およびノイズの発生を低減することができる。
例えば、上記の実施の形態においては、対向部が形成されたステータコアをインナーロータ型のモータに適用して説明したが、このインナーロータ型のモータに限られることなく、アウターロータ型のモータなど、その他各種のモータに適用することができるものである。
10 モータ
11 ステータ
12 ロータ(軸体)
14 永久磁石
18 嵌合部(固定部)
20 電磁石
24 ステータコア
25 コアバック
26 歯極
27 第1プレート(板体)
28 第2プレート(板体)
29 対向部(折曲部)
29c 折り曲げ溝
P31a テーパ面
HD 記録媒体
Claims (2)
- 珪素を含む金属からなる複数枚の板体を積層して形成された環状のコアバックおよび所定個数の歯極を有するステータコアの製造方法であって、
最外層の板体の前記歯極の先端部を、所定の位置で外側に折り曲げて90°より小さく折り曲げた折曲部を形成した後に、
該折曲部の先端側から前記積層方向に近接させられるテーパ面を前記折曲部に押し当てて、該折曲部をさらに深く折り曲げ、前記折曲部を略直角に折り曲げることを特徴とするステータコアの製造方法。 - 前記折曲部の形成前に、前記板体の前記所定の位置であって前記折曲部の折り曲げ方向の面に、折り曲げ溝を形成することを特徴とする請求項1記載のステータコアの製造方法。
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