JP4644530B2 - motor - Google Patents

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Description

本発明は、モータに係り、特に、マグネットの磁極とこれに対向するコアの歯あるいはコイルの配置に関する。   The present invention relates to a motor, and more particularly, to an arrangement of magnetic poles and core teeth or coils facing the magnet.

従来のモータの一例を、図7乃至図10を用いて説明する。
このモータは、流体軸受を用い1インチ用ハードディスクドライブ(HDD)にディスク駆動用として搭載されるモータである。
このモータは、図7に示すように、少なくとも1枚のハードディスク101をハブ102に実装している。
An example of a conventional motor will be described with reference to FIGS.
This motor is a motor mounted on a 1-inch hard disk drive (HDD) for driving a disk using a fluid bearing.
In this motor, as shown in FIG. 7, at least one hard disk 101 is mounted on a hub 102.

ステータ103は、アルミダイカストの切削加工、又は、アルミ板若しくは鉄板にニッケルメッキを施した板のプレス加工により形成されたモータベース105と、これに固定されたコア106と、このコア106に巻回されたコイル107と、ハウジング111とから構成されている。モータベース105の中心孔には、ハウジング111が、高い組立て精度が得られるように接着剤で固定固着されている。   The stator 103 includes a motor base 105 formed by cutting aluminum die casting or pressing a plate obtained by applying nickel plating to an aluminum plate or an iron plate, a core 106 fixed thereto, and a winding around the core 106. The coil 107 is composed of a housing 111. A housing 111 is fixed and fixed to the center hole of the motor base 105 with an adhesive so as to obtain high assembly accuracy.

ロータ104は、ハブ102を含んで構成され、ハブ102の外周側外部には、電着塗装を施したマグネット108が接着固定される。
ハブ102は、その外周側内部にスラストリング112が固着され、中心部にシャフト113部が一体に形成されている。また、これはステンレスで形成され、切削仕上げが施されている。
シャフト部113はハウジング111に挿入され、ロータ部104はステータ103に対して動圧軸受を介して回転自在に支持される。
ハブ102上端には、ハードディスク101をクランプするクランパーを固定するための雌ねじ穴部115が設けられている。このハブ102は通常マルテンサイト系,フェライト系またはオースナイト系のステンレスを用いて形成され、さらに耐磨耗性の向上を目的として無電解ニッケルメッキ等の表面コーティングが施されている。
The rotor 104 includes a hub 102, and a magnet 108 with electrodeposition coating is bonded and fixed to the outside on the outer peripheral side of the hub 102.
In the hub 102, a thrust ring 112 is fixed inside the outer peripheral side, and a shaft 113 portion is integrally formed at the center. It is also made of stainless steel and has a cutting finish.
The shaft portion 113 is inserted into the housing 111, and the rotor portion 104 is rotatably supported by the stator 103 via a dynamic pressure bearing.
A female screw hole 115 for fixing a clamper for clamping the hard disk 101 is provided at the upper end of the hub 102. The hub 102 is usually formed using martensite, ferrite, or austenitic stainless steel, and further has a surface coating such as electroless nickel plating for the purpose of improving wear resistance.

コア106は、その内周面がマグネット108の外周面と僅かな間隙をもって対向するように配置される。
また、このコア106は、珪素鋼板が積層されてなり、その表面が電着塗装や粉体塗装等により絶縁コーティングされている。
コイル107の巻き線端末107aは、モータベース105の貫通孔116を通して、モータベース105底面のフレキシブルプリント基板(以下FPC)114に半田付けされている。
FPC114には、コイル107の端末107aを半田付けする部分とHDD側のモータ駆動回路とを接合するためのランド部(図示せず)が設けられており、この半田付け部とランド部は配線パターンでつながっている。そして、モータ駆動回路によってコイル107の各相に順次通電され、ロータ104は回転する。
The core 106 is arranged such that its inner peripheral surface faces the outer peripheral surface of the magnet 108 with a slight gap.
The core 106 is formed by laminating silicon steel plates, and the surface thereof is insulation-coated by electrodeposition coating, powder coating, or the like.
The winding terminal 107 a of the coil 107 is soldered to a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC) 114 on the bottom surface of the motor base 105 through the through hole 116 of the motor base 105.
The FPC 114 is provided with a land portion (not shown) for joining a portion of the coil 107 to which the terminal 107a is soldered and a motor driving circuit on the HDD side. Are connected. Then, each phase of the coil 107 is sequentially energized by the motor drive circuit, and the rotor 104 rotates.

次に、マグネットの磁極数とコイルを巻回したスロット数とについて説明する。
上述したようなモータには、効率と回路構成との最適化により3相駆動方式が用いられるのが一般的である。
すなわち、コア106の3n個(n:1以上の整数)のスロットに対し、等角度間隔で2nまたは4nの極数(あるいは、NとSの一組を1極対とすると、nまたは2nの極対数)に着磁されたマグネット108が対向している。
ここで、各スロット側から見て、マグネットが相対的に回転した時、着磁2極分(1極対分)回転すると、回転前と磁気的には同じ状態となり、回転させるための通電としても同じ動作を行なうので、以下の説明においては、着磁2極分を電気角2π[rad]と表現する。
Next, the number of magnetic poles of the magnet and the number of slots around which the coil is wound will be described.
For motors as described above, a three-phase drive system is generally used by optimizing efficiency and circuit configuration.
That is, with respect to 3n slots (n: an integer of 1 or more) of the core 106, the number of poles of 2n or 4n at equal angular intervals (or if one pair of N and S is one pole pair, n or 2n The magnets 108 magnetized in the number of pole pairs) face each other.
Here, when viewed from the slot side, when the magnet rotates relatively, if the magnet rotates for two poles (one pole pair), it becomes magnetically the same as before rotation, Therefore, in the following description, the magnetized two poles are expressed as an electrical angle 2π [rad].

まず、3n個のスロットに対して2n極の着磁がなされた場合、着磁1極分の電気角π[rad]に対するスロット先端の幅は、最大でも電気角(2/3)π[rad]しか確保することができない。
すなわち、磁束の2/3である約67%しか有効活用できない状態にある。
First, when 2n poles are magnetized in 3n slots, the width of the slot tip with respect to the electrical angle π [rad] of one pole is at most an electrical angle (2/3) π [rad]. ] Can only be secured.
That is, only about 67%, which is 2/3 of the magnetic flux, can be effectively used.

また、3n個のスロットに対して4n極の着磁がなされた場合、スロット先端の幅は、最大で電気角(4/3)π[rad]を確保する事ができるが、着磁1極分の電気角π[rad]を越えた分に関しては、逆極となり磁束を打ち消してしまう。そのため、スロット先端の幅は、電気角π[rad]とするのが最も効率が良いが、この場合にマグネット全体の電気角π×4n[rad]に対してスロットが対向する範囲は、電気角π×3n[rad]の範囲であるから、全体からみると磁束の3/4=75%しか有効活用できない状態にある。   Further, when 4n poles are magnetized for 3n slots, the width of the slot front end can secure a maximum electrical angle (4/3) π [rad]. For the portion exceeding the electrical angle π [rad] of the minute, it becomes an opposite pole and cancels the magnetic flux. Therefore, it is most efficient that the width of the slot tip is an electrical angle π [rad]. In this case, the range in which the slot faces the electrical angle π × 4 n [rad] of the entire magnet is an electrical angle. Since it is in the range of π × 3n [rad], only 3/4 = 75% of the magnetic flux can be effectively used as a whole.

ここで、磁極数,スロット数,及びそれらの配置ピッチの関係を整理して図9に示す。
HDDに搭載されるモータにおいては、記録再生ヘッドがハードディスクの径方向に移動する通路を確保するために、スロットの間隔を一部広げる場合があり、図9はこの形態も含まれている。
上述したように、基本的には、コアとマグネットにおいて、3nのスロットと4nの磁極(n:1以上の整数)とがそれぞれに等間隔に配置されるが、磁極をp極(p:2以上の偶数)増やし、その部分に対向するスロットを設けなくてもモータとしては成立する。
Here, the relationship among the number of magnetic poles, the number of slots, and their arrangement pitch is shown in FIG.
In a motor mounted on the HDD, the slot interval may be partially increased in order to secure a path for the recording / reproducing head to move in the radial direction of the hard disk. FIG. 9 also includes this form.
As described above, basically, in the core and the magnet, 3n slots and 4n magnetic poles (n: an integer of 1 or more) are arranged at equal intervals, but the magnetic poles are p-poles (p: 2). Even if the above is increased, the motor can be established without providing a slot facing the portion.

ここで、6スロットから12スロットまでのスロットと磁極との関係を分かり易くするために、これらを便宜的に直線状に伸ばした模式図を図8に示す。
この図において、10極6スロット〔図8(b)〕,12極6スロット〔図8(c)〕,14極9スロット〔図8(e)〕及び18極12スロット〔図8(g)〕の場合は、それぞれ図右端に斜線で示す通り、図9に示す着磁の極数分に対向するスロットがなく、この空いた範囲に記録再生ヘッドを配置してその通路とすることができる。
Here, in order to make it easy to understand the relationship between the slots from the 6th slot to the 12th slot and the magnetic poles, a schematic diagram in which these are extended linearly for convenience is shown in FIG.
In this figure, 10 poles 6 slots [FIG. 8 (b)], 12 poles 6 slots [FIG. 8 (c)], 14 poles 9 slots [FIG. 8 (e)] and 18 poles 12 slots [FIG. 8 (g)]. ], As indicated by the oblique lines at the right end of the figure, there are no slots facing the number of magnetized poles shown in FIG. 9, and the recording / reproducing head can be arranged in this vacant area to serve as the path. .

一例として、12極6スロットの場合のコア106の上面図を図10に示す。このコア106は、6つのスロット106aがピッチ40°で配置されている。これは、図9の表からもわかるように図8(c)に対応するものである。
12極9スロットに対して3スロット分を削除したことにより、ハードディスクの内周部に記録再生ヘッドを移動する通路が確保される。
これにより、ディスク上下両面の記録再生も可能となりHDDとして記録容量が二倍となるが、モータとしては、コア(及びコイル)を削除することにより、12極9スロットに対して特性が1/3だけ低下してしまう。
以上のように、モータとしての効率を向上させる余地は充分にあり、その改善が望まれている。
As an example, a top view of the core 106 in the case of 12 poles and 6 slots is shown in FIG. The core 106 has six slots 106a arranged at a pitch of 40 °. This corresponds to FIG. 8C as can be seen from the table of FIG.
By deleting 3 slots from 12 poles and 9 slots, a path for moving the recording / reproducing head is secured on the inner periphery of the hard disk.
As a result, recording / reproduction on both the upper and lower sides of the disk is possible, and the recording capacity of the HDD is doubled. However, the motor has characteristics of 1/3 with respect to 12 poles and 9 slots by removing the core (and coil). Will only drop.
As described above, there is sufficient room for improving the efficiency as a motor, and an improvement is desired.

上述した一般的な構成の他の例として、特許文献1に記載されたような、同一相のスロットの間隔を着磁ピッチと等しくし、異なる相同士の間隔を75°と広げたモータがある。
また、特許文献2に記載されたような、同一相のスロットの間隔を着磁ピッチと等しくし、各相の中間のスロット同士を120°に配置したモータがある。
また、マグネットと対向するものがコアではなく渦巻き状コイルの例であるが、特許文献3に記載されたような、各相を着磁ピッチと同じ開き角のコイルを2個並べると共にその両側に開き角の狭いコイルを1個ずつ配置した、あるいは、着磁ピッチと同じ開き角のコイル3個と開き角の狭いコイル1個配置したモータがある。
特開平6−315254号公報 特開2000−152581号公報 特開平6−327174号公報
As another example of the general configuration described above, there is a motor as described in Patent Document 1 in which the interval between slots of the same phase is made equal to the magnetization pitch and the interval between different phases is expanded to 75 °. .
Further, as described in Patent Document 2, there is a motor in which slots in the same phase are made equal to the magnetization pitch and slots in the middle of each phase are arranged at 120 °.
In addition, what is opposed to the magnet is an example of a spiral coil instead of a core. As described in Patent Document 3, two coils having the same opening angle as the magnetization pitch are arranged in each phase and both sides thereof are arranged. There is a motor in which coils with a narrow opening angle are arranged one by one, or three coils with an opening angle equal to the magnetization pitch and one coil with a narrow opening angle are arranged.
JP-A-6-315254 JP 2000-152581 A JP-A-6-327174

ところで、市場からは、HDDに対して小型かつ高精度が要求され、これに伴い、搭載されるモータも小型薄型かつ高精度であることが求められているが、小型薄型であっても所定のトルク特性は備えていなければならない。   By the way, the market demands small size and high accuracy for HDDs, and accordingly, the mounted motor is also required to be small and thin and high accuracy. Torque characteristics must be provided.

従来のモータは、上述したように、3n個(n:1以上の整数)のスロットに対して、2n極着磁の場合は最大2/3(約67%)、また、4n極着磁の場合は最大3/4(75%)しか磁束を有効活用することができない。   As described above, the conventional motor has a maximum of 2/3 (about 67%) in the case of 2n pole magnetization with respect to 3n (n: an integer of 1 or more) slots, and 4n pole magnetization. In this case, only 3/4 (75%) at maximum can effectively use the magnetic flux.

また、特許文献1に記載されたモータにおいては、スロット先端の幅を最大1極の着磁角π[rad]まで広げられるが、異なる相のスロットが隣接する部分においては、機械角で75°、電気角に直すと(5/3)π[rad]のピッチで配置されている。そのため、モータ全体でみると、マグネット合計での電気角8π[rad]に対してスロット合計で電気角6π[rad]のみが対向するにすぎない。すなわち、磁束の6/8(=75%)しか有効活用できていない。   In the motor described in Patent Document 1, the width of the slot tip can be expanded to a maximum magnetization angle π [rad] of one pole. However, in a portion where slots of different phases are adjacent to each other, the mechanical angle is 75 °. In other words, the electrical angle is arranged with a pitch of (5/3) π [rad]. Therefore, in the whole motor, only the electrical angle 6π [rad] in the total slot is opposed to the electrical angle 8π [rad] in the total magnet. That is, only 6/8 (= 75%) of the magnetic flux can be effectively utilized.

また、特許文献2に記載されたモータにおいては、連結した形状で記載されているスロットの先端部を理解容易のために分離して考えると、スロット同士の間隔が一番狭い部分は、異なる相同士が隣接する部分である。
この部分のピッチは、機械角で30°、電気角で(2/3)π[rad]となっており、スロット先端も、最大で電気角(2/3)π[rad]までしか占める事が出来ない。各相における中心のスロットは、最大で電気角π[rad]まで占めることができたとしても、モータ全体では、マグネット合計での電気角8π[rad]に対し、スロット合計で電気角(2/3)π×6+π×3=7π[rad]の範囲が対向し、磁束の7/8(=88%)しか有効活用できていない。
In addition, in the motor described in Patent Document 2, when the tips of the slots described in the connected shape are separated for easy understanding, the portion where the interval between the slots is the narrowest is different. This is the part where the craftsmen are adjacent.
The pitch of this portion is 30 ° in mechanical angle and (2/3) π [rad] in electrical angle, and the slot tip also occupies only up to electrical angle (2/3) π [rad]. I can't. Even though the central slot in each phase can occupy up to an electrical angle π [rad], in the entire motor, the electrical angle (2/2 / 3) The ranges of π × 6 + π × 3 = 7π [rad] are opposite to each other, and only 7/8 (= 88%) of the magnetic flux can be effectively used.

また、特許文献3に記載されたモータにおいては、着磁ピッチと同じ開き角のコイル3個と開き角の狭いコイル1個を配置する効率の高い形態のモータの場合、モータ全体では、マグネット合計での電気角12π[rad]に対してコイル合計で電気角π×9+(2/3)π×3=11π[rad]が対向し、磁束の11/12=92%を有効活用していることになる。
しかしながら、その文献に記載されているように、トルクは位相のずれが生じることにより3.898/4倍になるため、実質的な有効活用率は(11/12)×(3.898/4)=89%である。
Further, in the motor described in Patent Document 3, in the case of a highly efficient motor in which three coils having the same opening angle as the magnetization pitch and one coil having a narrow opening angle are arranged, the entire motor has a total of magnets. The electrical angle π × 9 + (2/3) π × 3 = 11π [rad] is opposed to the electrical angle 12π [rad] in FIG. 11 to effectively use 11/12 = 92% of the magnetic flux. It will be.
However, as described in that document, the torque becomes 3.898 / 4 times due to the occurrence of a phase shift, so that the substantial effective utilization ratio is (11/12) × (3.898 / 4). ) = 89%.

上述したように、従来の各モータは、磁束の活用効率を向上させてトルクを高くできる余地がある。モータのトルクを高めるためには、磁束の活用効率向上以外にも種々の方法があるがいずれも短所がある。
具体的には、流す電流を大きくすると消費電力が増え、また、マグネットの材質をより強い磁力を発生するものにすると高価になり、また、コイルの巻回数を多くするとコイルが大きくなりスペース効率が低下する、等である。
As described above, each conventional motor has room for improving the utilization efficiency of the magnetic flux and increasing the torque. In order to increase the torque of the motor, there are various methods other than improving the efficiency of using the magnetic flux, but all have disadvantages.
Specifically, increasing the current to flow increases power consumption, and if the magnet material generates a stronger magnetic force, it becomes expensive.If the number of turns of the coil is increased, the coil becomes larger and space efficiency is increased. Etc.

さらに、HDDに搭載されるモータにおいては、ハードディスクの記録容量を最大限確保するため、そのディスクの内周部まで記録再生ヘッドが移動できるよう構造に配慮する必要がある。
この場合、上述したように、マグネットの磁極を増やし、記録再生ヘッドが移動できる空間を確保しなければならない。
Further, in the motor mounted on the HDD, in order to secure the maximum recording capacity of the hard disk, it is necessary to consider the structure so that the recording / reproducing head can be moved to the inner periphery of the disk.
In this case, as described above, it is necessary to increase the magnetic poles of the magnet and secure a space in which the recording / reproducing head can move.

ラジアル軸受として流体動圧軸受を用い、スラスト軸受としてシャフトにクリアランスを有する軸受を使用すると、クリアランスによるロータのスリコギ運動が発生する。
ところが、上述した記録再生ヘッドの通路確保のためにコアにスロットの無い部分を設けると、発生するラジアル方向の磁力にアンバランスが生じ、シャフトに側圧を印加することになる結果、振動やスリコギ運動の発生が防止できる。
しかしながら、使用実績の多い12極9スロットにおいて通路確保のためにスロットを一部削除しようとすると、モータ制御の都合上、3スロットを削除して6スロットとして動作させなければならない。
この場合、着磁4極分の機械角として略120°の通路用スペースが得られるが、9スロットとした場合の磁束の有効活用率75%に対して2/3である50%しか活用できない。
このように、従来のモータでは、ヘッド移動のスペースを確保し、あるいは、側圧を印加する等の理由でスロットを一部削除すると、モータの効率が落ち、トルク定数が下がり、これに対しても改善が望まれていた。
When a fluid dynamic pressure bearing is used as the radial bearing and a bearing having a clearance in the shaft is used as the thrust bearing, the rotor motion due to the clearance occurs.
However, if the core is provided with a slot-free portion to secure the recording / reproducing head path described above, the generated radial magnetic force will be unbalanced and a lateral pressure will be applied to the shaft, resulting in vibration and scratching motion. Can be prevented.
However, if it is attempted to delete a part of the slots in the 12-pole 9-slot, which has a long track record of use, in order to secure the passage, it is necessary to delete the 3 slots and operate as 6 slots for the convenience of motor control.
In this case, a passage space of approximately 120 ° is obtained as the mechanical angle for the four magnetized poles, but only 50%, which is 2/3 of the effective utilization rate of magnetic flux with 9 slots, can be used. .
As described above, in the conventional motor, if a part of the slot is deleted for reasons such as securing a space for moving the head or applying a lateral pressure, the efficiency of the motor is reduced and the torque constant is reduced. Improvement was desired.

そこで本発明が解決しようとする課題は、コアが環状であっても、スロットを一部削除した円弧状であっても、マグネットの磁束の活用効率が向上し、小型で、消費電力が少なく、安価でありながら、大きなトルクが得られるモータを提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that, even if the core is an annular shape or an arc shape with a part of the slot removed, the utilization efficiency of the magnetic flux of the magnet is improved, the size is small, and the power consumption is small. An object of the present invention is to provide a motor that can obtain a large torque while being inexpensive.

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
〔1〕 複数の磁極がそれぞれ等角度幅で設けられた環状のマグネット(8)と、このマグネット(8)と対向して所定のピッチで円弧状に配列された3n個(n:2以上の整数)のスロット(6S)を有するコア(6)と、前記スロット(6S)にそれぞれ巻回された3n個のコイル(7)と、を備え、前記3n個のコイル(7)への通電により前記マグネット(8)と前記コア(6)とが同芯で相対的に回転移動するよう構成されたモータにおいて、
前記3n個のコイル(7)を、隣接するn個のコイルを1つの相とする3相(U,V,W)として構成し、前記所定のピッチを、前記3相(U,V,W)における各相の前記n個のコイル(7)が巻回されたn個の前記スロット(6S)については、前記等角度幅と同じ角度ピッチとする一方、異なる相間で隣接するスロット同士については、前記等角度幅の略4/3倍の角度ピッチとして成ることを特徴とするモータ(51)である。
〔2〕 複数の磁極がそれぞれ等角度幅で設けられた環状のマグネット(8)と、導体が扁平の環状に巻回されて成る3n個(n:2以上の整数)のコイル(17)と、を備え、前記3n個のコイル(17)を、前記マグネット(8)に対向して所定のピッチで円弧状に配列し、前記コイル(17)への通電により前記マグネット(8)と前記n個のコイル(17)とが同芯で相対的に回転移動するよう構成されたモータにおいて、
前記3n個のコイル(17)を、隣接するn個のコイル(17)を1つの相とする3相(U,V,W)として構成し、前記所定のピッチを、前記3相(U,V,W)における各相の前記n個のコイル(17)については、前記等角度幅と同じ角度ピッチとする一方、異なる相間で隣接するコイル同士については、前記等角度幅の略4/3倍の角度ピッチとして成ることを特徴とするモータである。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration as means.
[1] An annular magnet (8) in which a plurality of magnetic poles are provided at equal angular widths, and 3n pieces (n: 2 or more) arranged in an arc shape at a predetermined pitch facing the magnet (8). A core (6) having an integer number of slots (6S) and 3n coils (7) wound around the slots (6S), respectively, by energizing the 3n coils (7) In the motor configured such that the magnet (8) and the core (6) are concentric and relatively rotate,
The 3n coils (7) are configured as three phases (U, V, W) in which the adjacent n coils are one phase, and the predetermined pitch is set to the three phases (U, V, W). The n slots (6S) around which the n coils (7) of each phase in FIG. 2 are wound are set to the same angular pitch as the equiangular width, while adjacent slots between different phases are The motor (51) is characterized in that the angle pitch is approximately 4/3 times the equiangular width.
[2] An annular magnet (8) in which a plurality of magnetic poles are provided at equal angular widths, and 3n (n: an integer of 2 or more) coils (17) formed by winding a conductor in a flat annular shape, The 3n coils (17) are arranged in a circular arc shape at a predetermined pitch so as to face the magnet (8), and the magnet (8) and the n are energized by energizing the coil (17). In the motor that is configured so that the coils (17) and the coils (17) are relatively coaxial and rotationally moved,
The 3n coils (17) are configured as three phases (U, V, W) in which the adjacent n coils (17) are one phase, and the predetermined pitch is set to the three phases (U, The n coils (17) of each phase in V, W) have the same angular pitch as the equiangular width, while coils adjacent to each other in different phases are approximately 4/3 of the equiangular width. The motor is characterized by having a double angle pitch.

本発明によれば、マグネットの磁束の活用効率が向上し、小型で、消費電力が少なく、安価でありながら、大きなトルクが得られるという効果を奏する。   According to the present invention, the utilization efficiency of the magnetic flux of the magnet is improved, and there is an effect that a large torque can be obtained with a small size, low power consumption, and low cost.

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図1〜図6を用いて説明する。
図1は、本発明のモータの第1実施例を示す断面図である。
図2は、本発明のモータの第1実施例の要部を説明する平面図である。
図3は、本発明のモータの各実施例を説明する模式図である。
図4は、本発明のモータの各実施例を説明する表である。
図5は、本発明のモータの第2実施例を示す断面図である。
図6は、本発明のモータの第2実施例の要部を説明する平面図である。
The preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the motor of the present invention.
FIG. 2 is a plan view for explaining a main part of the first embodiment of the motor of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view for explaining each embodiment of the motor of the present invention.
FIG. 4 is a table for explaining each embodiment of the motor of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the motor of the present invention.
FIG. 6 is a plan view for explaining a main part of a second embodiment of the motor of the present invention.

<第1実施例>
第1実施例のモータは、流体動圧軸受を備え、1インチのハードディスク装置(HDD)にディスク駆動用として搭載されるモータ51である。このモータ51は、回転数7200回/分でディスクを回転駆動する。
まず、図1を用いてこのモータ51について説明する。
図1において記載されたハードディスク71は、このモータ51がHDDに搭載される場合に装着されるものであり、また、このハードディスク71の上下両面に対向する記録再生ヘッド71A,71BはHDD側に備えられたものである。
<First embodiment>
The motor of the first embodiment is a motor 51 that includes a fluid dynamic pressure bearing and is mounted on a 1-inch hard disk drive (HDD) for driving a disk. The motor 51 rotates the disk at a rotational speed of 7200 times / minute.
First, the motor 51 will be described with reference to FIG.
The hard disk 71 shown in FIG. 1 is mounted when the motor 51 is mounted on an HDD, and recording / reproducing heads 71A and 71B facing the upper and lower surfaces of the hard disk 71 are provided on the HDD side. It is what was done.

このモータ51は、ステータSとロータRとよりなり、インナーロータの3相駆動構造とされている。
ステータSは、モータベース5と、その中心付近に形成された貫通孔5aに固着され一端側にフランジ部11aを有する略円筒状のハウジング11と、モータベース5にハウジング11と同心で固定された略環状のコア6とを含んで構成される。
モータベース5は、アルミダイカストの切削加工、又は、アルミ板若しくはニッケルめっきを施した鉄板のプレス加工により形成される。
ハウジング11は、組み立てにおいて高精度が得られることから接着剤により固着されている。
The motor 51 includes a stator S and a rotor R, and has a three-phase drive structure of an inner rotor.
The stator S is fixed to a motor base 5, a substantially cylindrical housing 11 having a flange portion 11 a at one end thereof fixed to a through hole 5 a formed near the center thereof, and fixed to the motor base 5 concentrically with the housing 11. A substantially annular core 6 is included.
The motor base 5 is formed by cutting an aluminum die casting or pressing an aluminum plate or an iron plate plated with nickel.
The housing 11 is fixed by an adhesive because high accuracy is obtained in assembly.

コア6は図2に示す形態である。すなわち、一部が欠落した環状であり、等角度で内側に突出する複数のスロット6Sを備えている。尚、この図は巻回されたコイル7−1〜7−9も記載されている。
このスロットは、9極分、すなわち、スロット6S1〜6S9が設けられている。当図では各極の番号を〔1〕〜〔9〕として示しており、スロット61〜6S9がそれぞれの極番号と対応している。
上述したように、このモータ51は3相駆動され、スロット6S1〜6S3、スロット6S4〜6S6及びスロット6S7〜6S9が各相に対応するようコイルが巻回されている。この巻回についての詳細は後述する。
各相のスロット間は、30°ピッチで配置されており、隣接する相のスロット間、すなわち、6S3と6S4との間及び6S6と6S7との間隙は10°に設定されている。換言すれば、異なる相の隣接するスロットのピッチは40°に設定されている。
このような配列により欠落部Lの角度範囲は概ね70°となっている。
The core 6 has the form shown in FIG. In other words, a part of the ring is missing, and a plurality of slots 6S projecting inward at an equal angle are provided. In this figure, the wound coils 7-1 to 7-9 are also described.
This slot is provided with nine poles, that is, slots 6S1 to 6S9. In this figure, the numbers of the respective poles are shown as [1] to [9], and the slots 61 to 6S9 correspond to the respective pole numbers.
As described above, the motor 51 is driven in three phases, and coils are wound so that the slots 6S1 to 6S3, the slots 6S4 to 6S6, and the slots 6S7 to 6S9 correspond to the respective phases. Details of this winding will be described later.
The slots of each phase are arranged at a pitch of 30 °, and the gaps between adjacent phase slots, that is, between 6S3 and 6S4 and between 6S6 and 6S7 are set to 10 °. In other words, the pitch of adjacent slots of different phases is set to 40 °.
With such an arrangement, the angle range of the missing portion L is approximately 70 °.

コア6は、図1において、この欠落部Lが回転軸Cに対して左側に位置するように示されており、この空いたスペースに、HDD側の記録再生ヘッド71A,71Bが配置されディスク71の径方向に移動可能とされている。
この記録再生ヘッド71A,71Bは、ハードディスク71の上下の両面に対応して設けられているので、ハードディスクの記録容量は片面記録に対して2倍になっている。
The core 6 is shown in FIG. 1 so that the missing portion L is located on the left side with respect to the rotation axis C. In this vacant space, recording / reproducing heads 71A and 71B on the HDD side are arranged, and the disk 71 It is possible to move in the radial direction.
Since the recording / reproducing heads 71A and 71B are provided corresponding to the upper and lower surfaces of the hard disk 71, the recording capacity of the hard disk is double that of the single-side recording.

このような形状のコア6は、モータベース5に環状に立設された壁部5bの内周面に固着されている。
また、コア6は、積層された珪素鋼板からなり、表面には電着塗装や粉体塗装等による絶縁コーティングが施されている。そして、各スロット6S1〜6S9には、それぞれの相に対応してコイル7−1〜7−9が巻回されている。
このコイル7の巻き線端末7a(U,V,W,COM)は、モータベース5に形成された貫通孔5cを通して、その反対側に取り付けられたフレキシブルプリント基板(以下FPC)14に半田付けされている。
FPC14には、コイル7の巻き線端末7aを半田付けする部分とHDD側のモータ駆動回路(図示せず)とを接合するためのランド部(図示せず)が設けられており、半田付け部とランド部とは配線パターンで電気的に接続されている。
そして、モータ駆動回路によりコイル7の各相に順次通電され、ロータRはステータSに対して回転する。
The core 6 having such a shape is fixed to the inner peripheral surface of the wall portion 5 b that is provided in a ring shape on the motor base 5.
The core 6 is made of laminated silicon steel plates, and the surface is coated with an insulating coating such as electrodeposition coating or powder coating. In each of the slots 6S1 to 6S9, coils 7-1 to 7-9 are wound corresponding to the respective phases.
The winding terminal 7 a (U, V, W, COM) of the coil 7 is soldered to a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC) 14 attached to the opposite side through a through hole 5 c formed in the motor base 5. ing.
The FPC 14 is provided with a land portion (not shown) for joining a portion where the winding terminal 7a of the coil 7 is soldered and a motor drive circuit (not shown) on the HDD side. And the land portion are electrically connected by a wiring pattern.
Then, each phase of the coil 7 is sequentially energized by the motor drive circuit, and the rotor R rotates with respect to the stator S.

一方、ロータRは、シャフト部1を有する略カップ状のハブ2と、所定の磁極数で着磁されハブ2の外周面に固着されたリング状のマグネット8と、内周面に固着されたスラストリング12と、シャフト部1の外周面に挿着された外筒部13とを含んで構成されている。
マグネット8はその表面に電着塗装が施され、ハブ2はステンレスで形成され切削による仕上げが施されている。
ハブ2は、その外周部にハードディスク71が載置される載置部2aを有しており、上面にはこのディスクをクランプするクランパ(図示せず)を固定するための雌ねじ2bが設けられている。
このハブ2は、マルテンサイト系,フェライト系またはオースナイト系のステンレスを用いて形成され、耐磨耗性の向上を目的として、表面には無電解ニッケルメッキ等のコーティングが施される。
また、この表面コーティングの厚さは3〜50μm程度であるが、コーティングにより雌ねじ2bの径が小さくなることを防止するため、無電解ニッケルメッキ処理を行った後に、雌ねじ2bのタップ切りを実施している。これにより、まっきによる寸法変化やコーティング材の剥がれが無く、パーティクルの発生が減少している。
On the other hand, the rotor R is fixed to the inner peripheral surface, the substantially cup-shaped hub 2 having the shaft portion 1, the ring-shaped magnet 8 magnetized with a predetermined number of magnetic poles and fixed to the outer peripheral surface of the hub 2. The thrust ring 12 is configured to include the outer cylinder portion 13 inserted into the outer peripheral surface of the shaft portion 1.
The surface of the magnet 8 is electrodeposited, and the hub 2 is made of stainless steel and finished by cutting.
The hub 2 has a mounting portion 2a on the outer periphery of which the hard disk 71 is mounted, and a female screw 2b for fixing a clamper (not shown) for clamping the disc is provided on the upper surface. Yes.
The hub 2 is formed using martensite, ferrite, or austenitic stainless steel, and the surface is coated with electroless nickel plating or the like for the purpose of improving wear resistance.
In addition, the thickness of this surface coating is about 3 to 50 μm. In order to prevent the diameter of the female screw 2b from being reduced by coating, the tapping of the female screw 2b is performed after the electroless nickel plating treatment. ing. As a result, there is no dimensional change due to cutting or peeling of the coating material, and the generation of particles is reduced.

このようなロータRは、外筒部13がステータSのハウジング11の貫通孔11bに挿入され、ラジアル動圧軸受RB及びスラスト動圧軸受SBを介してステータSに対して回転自由に支持される。
ラジアル動圧軸受RBは、外筒部13の外周面と、これに対向するハウジング11の内周面と、両者の間隙に介在する潤滑油とを含んで構成され、スラスト動圧軸受SBは、スラストリング12の上面と、これに対向するハウジング11のフランジ部4aの下面と、両者の間に介在する潤滑油とを含んで構成される。
In such a rotor R, the outer cylinder portion 13 is inserted into the through hole 11b of the housing 11 of the stator S, and is supported rotatably with respect to the stator S via the radial dynamic pressure bearing RB and the thrust dynamic pressure bearing SB. .
The radial dynamic pressure bearing RB is configured to include an outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 13, an inner peripheral surface of the housing 11 facing the outer cylindrical portion 13, and a lubricating oil interposed in a gap therebetween. The upper surface of the thrust ring 12, the lower surface of the flange portion 4 a of the housing 11 facing the thrust ring 12, and the lubricating oil interposed between the two are configured.

次に、マグネット8の磁極数と、コア6に巻回されたコイル7の数と、欠落部L(以下、スペースLとも称する)の関係について図2〜図4を用いて説明する。
図4に、この第1実施例のモータ51において取り得るスロットの数,マグネットの着磁極数及びそれらの配置ピッチ等の関の一部を示す。
この実施例においては、常に同じタイミング(位相)で通電される同相のn個のスロット(n:2以上の整数)は、マグネット8の着磁ピッチと同じピッチで配置されている。
また、別相で隣接するスロットの配設ピッチは、マグネットの着磁ピッチの4/3倍とされている。
これにより、1つの相が占める角度範囲は、n個のスロットに対し着磁極数で(n−1)+(4/3)=n+(1/3)であり、3相モータであることから、スロット全体が占める角度範囲は、3×{n+(1/3)}=3n+1となる。
Next, the relationship between the number of magnetic poles of the magnet 8, the number of coils 7 wound around the core 6, and the missing portion L (hereinafter also referred to as a space L) will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 shows a part of the relationship such as the number of slots that can be taken in the motor 51 of the first embodiment, the number of magnetic poles of the magnet, and the arrangement pitch thereof.
In this embodiment, n slots (n: an integer of 2 or more) that are always energized at the same timing (phase) are arranged at the same pitch as the magnetized pitch of the magnets 8.
Also, the arrangement pitch of adjacent slots in different phases is 4/3 times the magnetized pitch of the magnet.
Thus, the angle range occupied by one phase is (n−1) + (4/3) = n + (1/3) in terms of the number of magnetic poles for n slots, and is a three-phase motor. The angle range occupied by the entire slot is 3 × {n + (1/3)} = 3n + 1.

図4には、マグネットの磁極数をm極分(m:0以上の整数)増やし、この増やした部分に対向するスロットを配置しない構成も含めて記載してある〔ここで、mが0(ゼロ)の場合は全周に渡りスロットを配置した構成となる〕。
この構成において、全体の極数(3n+1+m)が奇数の場合には、N極とS極を交互に全周に渡り配置することができないので、モータとして成立するのは全体の極数が偶数の場合である。
FIG. 4 shows a configuration in which the number of magnetic poles of the magnet is increased by m poles (m is an integer equal to or larger than 0), and a configuration in which a slot facing the increased portion is not arranged is included [where m is 0 ( In the case of (zero), the configuration is such that slots are arranged over the entire circumference.]
In this configuration, when the total number of poles (3n + 1 + m) is an odd number, the N poles and the S poles cannot be alternately arranged over the entire circumference. Is the case.

また、図4には、n≦4、m≦3の範囲について記載しているが、これを越える範囲についても、同様にモータとして成立する組み合わせがある。
この図4に示した範囲のうち、モータとして成立するものにつき、理解を容易にするためにマグネットとコアとをそれぞれ直線状に表した模式図を、図3(a)〜(f)に示す。
この図において右端に斜線で示す範囲は、図4示す極数分について、それに対向するスロットがない範囲、すなわち、スペースLに相当する範囲であり、少なくともこの範囲に一方の記録再生ヘッド71Bを配置することができる。
図3(c)で示す10極9スロットの場合は、コアの全周に渡りスロットが配置されスペースLは確保できないが、モータとしての効率は高く、トルク定数の高いモータを容易に得ることができる形態である。
In FIG. 4, the ranges of n ≦ 4 and m ≦ 3 are described, but there are combinations that are similarly established as motors for ranges exceeding this range.
4 (a) to 3 (f) are schematic diagrams showing the magnet and the core in a straight line for easy understanding of the range shown in FIG. 4 that is established as a motor. .
In this figure, the hatched range at the right end is the range where there are no slots opposite to the number of poles shown in FIG. 4, that is, the range corresponding to the space L. can do.
In the case of 10 poles and 9 slots shown in FIG. 3C, slots are arranged over the entire circumference of the core and the space L cannot be secured, but the efficiency as a motor is high and a motor with a high torque constant can be easily obtained. It is a form that can be done.

次に、この図3を用いて、マグネットが12極着磁の場合を説明する。また、その説明において、3つの相をそれぞれU,V,Wと称することにする。
この12極着磁の場合にスロットを最も多く配置できるのは、9スロットの場合であり図3(d)に示される。
この図において、各相のコイルが巻回されたスロットをそれぞれ、U1,U2,U3、V1,V2,V3、及びW1,W2,W3とすると、同一相のコイルが巻回されたスロットについては、それぞれ電気角でπ[rad](機械角で30°)のピッチで配置され、異なる相で隣接するスロット、すなわち、U3とV1及びV3とW1は、それぞれ電気角で(4/3)π[rad](機械角で45°)のピッチで配置されている。
この結果、斜線部で示す範囲Lと、これに隣接するスロットとの間の間隙も含め、トータルとして、電気角で2π+(1/3)[rad]、つまり機械角で70°のスペースLtが確保できる。
この異なる相で隣接するスロットの配置ピッチ(4/3)π[rad]は、この実施例のようなコア付きモータにおいて、±1%の誤差範囲内であれば要求される各特性を満足でき通常許容される。すなわち、概ね(4/3)π[rad]とされていればよい。
Next, the case where the magnet is 12-pole magnetized will be described with reference to FIG. In the description, the three phases will be referred to as U, V, and W, respectively.
In the case of this 12-pole magnetization, the largest number of slots can be arranged in the case of 9 slots, as shown in FIG.
In this figure, if the slots in which coils of each phase are wound are U1, U2, U3, V1, V2, V3, and W1, W2, W3, , Each arranged at a pitch of π [rad] (mechanical angle 30 °) in electrical angle, and adjacent slots in different phases, ie, U3 and V1 and V3 and W1 are respectively (4/3) π in electrical angle. They are arranged at a pitch of [rad] (45 ° mechanical angle).
As a result, in total, including the gap between the range L indicated by the hatched portion and the slot adjacent thereto, a space Lt of 2π + (1/3) [rad] in electrical angle, that is, 70 ° in mechanical angle, is obtained. It can be secured.
The arrangement pitch (4/3) π [rad] of the slots adjacent to each other in the different phases can satisfy the required characteristics within the error range of ± 1% in the cored motor as in this embodiment. Usually acceptable. That is, it may be approximately (4/3) π [rad].

従来のモータの12極9スロットでは余分なスペースを設けることができなかったのに対し、この実施例によれば、同数の9個のスロットを配置しているにも拘わらず、スペースが確保され、しかもモータの特性を犠牲にしていない(詳細は後述する)。
上述した第1実施例の12極9スロットのモータにおけるコア及びコイルの詳細を、一部重複するが再び図2を用いて説明する。
In contrast to the conventional motor with 12 poles and 9 slots, an extra space could not be provided, but according to this embodiment, a space was secured despite the same number of 9 slots. Moreover, the characteristics of the motor are not sacrificed (details will be described later).
Details of the core and coil in the 12-pole 9-slot motor of the first embodiment described above will be described again with reference to FIG.

スロット6Sは、コア6の内周に向かって9ヶ所設けてある。これらのスロット6S1〜6S9の先端面(内周面)は、マグネット8の外周面と所定の間隙を隔てて対向するように配置される。
同一相の3つのスロットは、中心から機械角で各30°(電気角でπ)毎に配列され、隣接する他の相同士のスロット間は、機械角で10°(電気角で3/π)隔てて形成されている。
換言すれば、同一相の3つのスロットは、機械角30°ピッチで配列され、異なる相間の隣接するスロット同士は、機械角45°ピッチで配列されている。
従って、スペースLは、機械角70°の範囲で得られる。
There are nine slots 6 </ b> S toward the inner periphery of the core 6. The front end surfaces (inner peripheral surfaces) of these slots 6S1 to 6S9 are arranged to face the outer peripheral surface of the magnet 8 with a predetermined gap therebetween.
Three slots of the same phase are arranged at a mechanical angle of 30 ° (electrical angle π) from the center, and a slot between other adjacent phases is 10 ° mechanical angle (3 / π electrical angle). ) Spaced apart.
In other words, three slots of the same phase are arranged at a mechanical angle of 30 ° pitch, and adjacent slots between different phases are arranged at a mechanical angle of 45 °.
Therefore, the space L is obtained in the range of a mechanical angle of 70 °.

次に、各スロット6S1〜6S9に巻回されるコイル7−1〜7−9について説明する。
まず、U相は、端子Uに始まり、スロット6S1に対して中心側からみて時計方向に所定数巻回し、次に、隣接するスロット6S2に対して反時計方向に所定数巻回し、その後、隣接するスロット6S3に対して再び時計方向に所定数巻回して終了する。
V相は、端子Vに始まり、スロット6S4に対して中心側からみて時計方向に所定数巻回し、次に、隣接するスロット6S5に対して反時計方向に所定数巻回し、その後、隣接するスロット6S6に対して再び時計方向に所定数巻回して終了する。
W相は、端子Wから始まり、スロット6S7に対して中心側からみて時計方向に所定数巻回し、次に、隣接するスロット6S8に対して反時計方向に所定数巻回し、その後、隣接するスロット6S9に対して再び時計方向に所定数巻回して終了する。
各相の巻き終わり部は、共通のCOM端子に接続される。
Next, the coils 7-1 to 7-9 wound around the slots 6S1 to 6S9 will be described.
First, the U phase starts at the terminal U, turns a predetermined number of turns clockwise from the center side with respect to the slot 6S1, and then turns a predetermined number of turns counterclockwise with respect to the adjacent slot 6S2. The predetermined number of turns in the clockwise direction again with respect to the slot 6S3 to be completed is completed.
The V phase starts at the terminal V and turns a predetermined number of turns clockwise from the center side with respect to the slot 6S4, and then turns a predetermined number of turns counterclockwise with respect to the adjacent slot 6S5. 6S6 is again wound a predetermined number of times in the clockwise direction, and the process ends.
The W-phase starts from the terminal W, turns a predetermined number of turns clockwise from the center side with respect to the slot 6S7, then turns a predetermined number of turns counterclockwise to the adjacent slot 6S8, and then turns to the adjacent slot 6S9 is again wound a predetermined number of times in the clockwise direction, and the process ends.
The winding end of each phase is connected to a common COM terminal.

これらのコイル巻線は、何れも同相の隣接するスロットに直列的に連続して巻回する。従って、いわゆる渡り線がないので、無駄な電線,コイルのショートあるいは切断等が生じることがなく、コストアップにならずに高い信頼性が得られる。
また、スペースLを確保するためにスロット6S1〜6S9が偏った配置になっている。そのため、スロットの配置されている部分と配置されていない部分とで磁束が偏倚し吸引力が異なる。これにより、ロータRは、常に一定のラジアル方向に吸引され、スリコギ運動の防止効果が得られる。また、このモータをHDDに搭載した場合には、上述したように、このスペースLを記録再生ヘッドの移動経路として利用することができる。
These coil windings are continuously wound in series in adjacent slots of the same phase. Therefore, since there is no so-called crossover, no wasteful electric wires, coils are short-circuited or disconnected, and high reliability can be obtained without increasing costs.
Further, in order to secure the space L, the slots 6S1 to 6S9 are arranged to be biased. Therefore, the magnetic flux is biased between the portion where the slot is arranged and the portion where the slot is not arranged, and the attractive force is different. Thereby, the rotor R is always sucked in a constant radial direction, and the effect of preventing the grinding motion is obtained. When this motor is mounted on the HDD, the space L can be used as a moving path of the recording / reproducing head as described above.

<第2実施例>
本発明のモータの第2実施例を説明する。この実施例は、8極6コイルの平板面対向3相スロットレス型モータであり、図5にその一例を示す。この第2実施例のモータは、第1実施例に対して、そのマグネットをリング状の平板で8極に面着磁されたものとし、コイルをこの着磁面に対して微小間隙をもって対向する渦巻き状の6つのコイルとし、コア(スロット)を省略した構造を有するモータである。
<Second embodiment>
A second embodiment of the motor of the present invention will be described. This embodiment is an 8-pole 6-coil flat-plate-facing three-phase slotless motor, an example of which is shown in FIG. In the motor of the second embodiment, the magnet is surface-magnetized to 8 poles with a ring-shaped flat plate, and the coil is opposed to the magnetized surface with a minute gap. The motor has a structure in which six spiral coils are used and a core (slot) is omitted.

図5において、このモータ52は、モータベース32と、このモータベース32に立設し一対の軸受Bを備えた概ねコ字状のキャプスタンホルダ33と、モータベース32の一面側に取付けられたフレキシブル基板(FPC)34と、このFPC34に円弧状に並べて取付られた扁平リング状の複数のコイル17と、を含んで構成されるステータSと、軸受Bに回転自由に支持されたシャフト35と、その先端側に固着された扁平のハブ36と、このハブ36の内面に固着され、円弧状に配列された各コイル17と対向するような扁平リング状に形成されたマグネット18と、を含んで構成されるロータRとにより成る。
そして、このモータ52は、ロータRが、そのコイル17とマグネット18とが所定の間隙dを有してステータに対して回転自由となるように構成されている。
In FIG. 5, the motor 52 is attached to the motor base 32, a generally U-shaped capstan holder 33 erected on the motor base 32 and provided with a pair of bearings B, and one surface of the motor base 32. A stator S including a flexible substrate (FPC) 34, and a plurality of flat ring-shaped coils 17 attached to the FPC 34 in an arc shape; a shaft 35 rotatably supported by the bearing B; A flat hub 36 fixed to the front end side thereof, and a magnet 18 fixed to the inner surface of the hub 36 and formed in a flat ring shape so as to face the coils 17 arranged in an arc shape. And a rotor R constituted by
The motor 52 is configured such that the rotor R is free to rotate with respect to the stator with the coil 17 and the magnet 18 having a predetermined gap d.

図6に、このモータにおける各コイル17の位置とそれに対向するマグネット18の各磁極の位置との関係を模式的に示す。
このような平板スロットレスモータについても、第1実施例のコア付きモータに対してスロットをコイルに置き換えることにより同様の原理で考えることができる。
従来のモータでは、8極6コイルの場合、図8(a)に示すように、コイルは全周に渡って配置され、一部のコイルを削除してスペースを確保することができず、コイルと同一平面上に記録再生ヘッド配置することができなかった。
FIG. 6 schematically shows the relationship between the position of each coil 17 and the position of each magnetic pole of the magnet 18 opposed thereto in this motor.
Such a flat slotless motor can be considered based on the same principle by replacing the slot with a coil in the cored motor of the first embodiment.
In the conventional motor, in the case of an 8-pole 6-coil, as shown in FIG. 8A, the coil is arranged over the entire circumference, and it is not possible to secure a space by deleting some of the coils. The recording / reproducing head could not be arranged on the same plane.

これに対し、この第2実施例によれば、図3(a)に示すように、同一特性で6コイルを配置し、電気角でπ、すなわち機械角では45°のスペースLを得ることができる。
また、隣のコイルとの間隙も含めると、電気角で(4/3)π[rad]、すなわち機械角で60°のスペースLtが得られる(ただし、当図は、先の説明においてU1〜U3,V1〜V3,W1〜W3をスロットとしていたが、ここではこれらをコイルに当てはめて説明している)。
このように、第2実施例においても、同一のトルク特性を持ちながらもコイルが配置されない空きスペースを確保することができる。従って、このモータがHDDに搭載された際にはこの空きスペースを記録再生ヘッドの移動経路として利用することができる。
On the other hand, according to the second embodiment, as shown in FIG. 3A, six coils are arranged with the same characteristics, and a space L of π in electrical angle, that is, 45 ° in mechanical angle can be obtained. it can.
In addition, when including the gap with the adjacent coil, a space Lt of (4/3) π [rad] in electrical angle, that is, 60 ° in mechanical angle is obtained (however, this figure shows U1 to U1 in the above description). U3, V1 to V3, and W1 to W3 are slots, but here, these are applied to the coil for explanation).
As described above, also in the second embodiment, it is possible to secure an empty space where the coil is not arranged while having the same torque characteristic. Accordingly, when this motor is mounted on the HDD, this empty space can be used as a moving path of the recording / reproducing head.

この第2実施例におけるコイルの一例を表した図6を用いて説明すると、6つのコイル17−1〜17−6は、17−1及び17−2がU相として、17−3及び17−4がV相として、17−5及び17−6がW相として電線が巻回されている。
各コイルは、その幅が電気角でπ、すなわち機械角で45°の範囲を占めるように形成され、円弧状に配列されている。
また、隣接する異なる相のコイル間、すなわち、17−2と17−3との間、17−4と17−5との間には、電気角でπ/3、すなわち機械角で15°の角度間隙が設けられている。
換言すれば、同一相の2つのコイルは、機械角45°ピッチ(電気角でπ)で配列され、異なる相間の隣接するコイル同士は、機械角60°〔電気角で(4/3)π〕ピッチで配列されている。従って、スペースLは、機械角60°の範囲で得られる。
この異なる相で隣接するコイルの配置ピッチ(4/3)π[rad]は、この実施例のようなコア無しの平板モータにおいて、±5%の誤差範囲内であれば要求される各特性を満足でき通常許容される。すなわち、概ね(4/3)π[rad]とされていればよい。
Referring to FIG. 6 showing an example of the coil in the second embodiment, the six coils 17-1 to 17-6 have 17-1 and 17-2 as U phases, and 17-3 and 17-. The wire is wound with 4 as the V phase and 17-5 and 17-6 as the W phase.
Each coil is formed such that its width occupies a range of π in electrical angle, that is, 45 ° in mechanical angle, and is arranged in an arc shape.
Further, between adjacent coils of different phases, that is, between 17-2 and 17-3, and between 17-4 and 17-5, an electrical angle of π / 3, that is, a mechanical angle of 15 °. An angular gap is provided.
In other words, two coils of the same phase are arranged at a mechanical angle of 45 ° pitch (electrical angle π), and adjacent coils between different phases have a mechanical angle of 60 ° [electrical angle (4/3) π ] Are arranged at a pitch. Therefore, the space L is obtained in a mechanical angle range of 60 °.
The arrangement pitch (4/3) π [rad] of the coils adjacent in this different phase has the required characteristics within the error range of ± 5% in the flat motor without core as in this embodiment. Satisfactory and usually acceptable. That is, it may be approximately (4/3) π [rad].

次に、コイル17―1〜17−6の巻線方向と結線方法について説明する。
この第2実施例では、全てのコイル17―1〜17−6を、図(紙)の手前側から見てCW(時計回り)方向に巻回しているが、例えば、U相であるコイル17−1及び17−2を例にすると、両コイルで電流の流れる方向を逆にするため、コイルの内側である巻き始め線(st)同士を結線している。
同様に、V相であるコイル17−3及び17−4についても巻き始め線(st)同士を結線し、W相であるコイル17−5及び17−6についても巻き始め線(st)同士を結線している。
Next, the winding direction and connection method of the coils 17-1 to 17-6 will be described.
In this second embodiment, all the coils 17-1 to 17-6 are wound in the CW (clockwise) direction as viewed from the front side of the figure (paper). Taking -1 and 17-2 as an example, in order to reverse the direction of current flow in both coils, the winding start lines (st) that are inside the coils are connected to each other.
Similarly, the winding start lines (st) are connected to the coils 17-3 and 17-4 that are the V phase, and the winding start lines (st) are also connected to the coils 17-5 and 17-6 that are the W phase. Connected.

モータを3相駆動とするために、U,V,Wはそれぞれ電気角で{(2/3)+2a}π[rad]及び{(4/3)+2a}π[rad]離れている必要がある(a:任意の整数)。
実施例では、U相の入り口をコイル17−1の外側である巻き終わり線(f)側としている。
また、V相の入り口は、コイル17−3は電気角で{(1/3)+2}[rad]離れているので、コイル7−3の巻き終わりでなく、電気角で{(4/3)+2}[rad]離れているコイル17−4の巻き終わり線(f)側としている。
また、W相の入り口は、コイル17−5がコイル17−1に対して電気角で{(2/3)+4}[rad]離れているので、コイル17−5の巻き終わり線(f)側としている。
さらに、各相において、上述の相の入り口としなかった方のコイル(17−2,17−3,17−6)の外側である巻き終わり線同士を結線し、中点(COM)としている。このように結線する事により、各コイルとして同じに巻回された同一のコイルを用いることができるので、量産性が高く、配置違いの不良も無くなる。
In order to drive the motor in three phases, U, V, and W must be separated by {(2/3) + 2a} π [rad] and {(4/3) + 2a} π [rad] in electrical angle, respectively. Yes (a: any integer).
In the embodiment, the entrance of the U phase is on the winding end line (f) side, which is the outside of the coil 17-1.
In addition, since the coil 17-3 is separated by {(1/3) +2} [rad] in electrical angle at the entrance of the V phase, {(4/3) not in the end of winding of the coil 7-3 but in electrical angle. ) +2} [rad] It is on the winding end line (f) side of the coil 17-4 that is separated.
In addition, the coil 17-5 has an electrical angle of {(2/3) +4} [rad] away from the coil 17-1 at the entrance of the W phase, so the winding end line (f) of the coil 17-5 On the side.
Furthermore, in each phase, the winding end lines which are outside the coil (17-2, 17-3, 17-6) which is not used as the entrance of the above-mentioned phase are connected to each other to be a middle point (COM). By connecting in this way, the same coil wound in the same manner can be used as each coil, so that mass productivity is high and there is no defect in the arrangement.

このコイルの巻回及び結線方法は、各相を形成するコイルの数により異なる。
すなわち、図4で示すnが奇数の場合は、第1実施例のように、3つの相について同じく巻線し、各相の同じ側を入り口とする。また、nが偶数の場合は、実施例2に示すように、3つの相を同じく巻線し、中間に位置する相についてのみ入り口と中点とを逆に結線するか、あるいは、各相の同じ側を入り口とし、中間に位置する相のみ逆方向に巻回する。
The coil winding and connection method differs depending on the number of coils forming each phase.
That is, when n shown in FIG. 4 is an odd number, windings are made in the same manner for three phases as in the first embodiment, and the same side of each phase is used as an entrance. When n is an even number, the three phases are wound in the same manner as shown in the second embodiment, and the entrance and the middle point are connected reversely only for the intermediate phase, or The same side is the entrance and only the middle phase is wound in the opposite direction.

上述した各実施例における磁束の有効活用率(活用効率)について以下に説明する。具体的には、従来例のモータである各特許文献に記載されたモータについて求めたのと同様に、実施例における磁束の有効活用率を計算した。計算においては、極数が多いほど有効活用率は高くなるが、実際のモータでは、極数が多過ぎると隣接極間で磁束のループが形成されスロットまで到達しない磁束が増えるので、適度な極数とする必要がある。ここでは、従来例で89%と最も有効活用率が高かった特許文献3に記載された12極(12コイル)を上限する範囲内で比較説明する。   The effective utilization rate (utilization efficiency) of the magnetic flux in each embodiment described above will be described below. Specifically, the effective utilization rate of the magnetic flux in the example was calculated in the same manner as obtained for the motor described in each patent document, which is a conventional motor. In the calculation, the greater the number of poles, the higher the effective utilization rate. However, in an actual motor, if there are too many poles, a magnetic flux loop is formed between adjacent poles and the magnetic flux that does not reach the slot increases. It needs to be a number. Here, a comparative explanation will be given within the range of upper limit of 12 poles (12 coils) described in Patent Document 3 having the highest effective utilization rate of 89% in the conventional example.

各実施例において、着磁極数が12以内でコイルを全周に渡り配置するのは、10極9コイルの構成であり、図3(c)に相当する。
この場合、マグネットの合計として電気角10π[rad]を占めるのに対し、コイル合計で電気角9π[rad]の範囲がマグネットに対向しており、磁束の9/10、すなわち90%が有効活用されている。従って、従来の89%に対して向上していることがわかる。
図3(c)から明らかなように、残りの10%は、異なる相同士の間として3ヶ所ある、各電気角(1/3)π[rad]の間隙なので、さらに大型のモータで無理なく多極化できるのであれば、この異なる相同士の間の間隙は、電気角では変わらないものの、機械角では少なくなって更なる磁束の有効活用率の向上が望める。
In each embodiment, the number of magnetic poles is 12 or less and the coils are arranged over the entire circumference is a configuration of 10 poles and 9 coils, which corresponds to FIG.
In this case, the electric angle of 10π [rad] is occupied as the total of the magnets, while the range of the electric angle 9π [rad] is opposed to the magnets in total of the coils, and 9/10 of the magnetic flux, that is, 90% is effectively utilized. Has been. Therefore, it can be seen that this is an improvement over the conventional 89%.
As is clear from FIG. 3 (c), the remaining 10% is a gap of each electrical angle (1/3) π [rad] between three different phases. If the number of poles can be increased, the gap between the different phases does not change with the electrical angle, but decreases with the mechanical angle, and further improvement in the effective utilization rate of the magnetic flux can be expected.

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。   The embodiment of the present invention is not limited to the configuration and procedure described above, and it goes without saying that modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

本発明のモータの第1実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Example of the motor of this invention. 本発明のモータの第1実施例の要部を説明する平面図である。It is a top view explaining the principal part of 1st Example of the motor of this invention. 本発明のモータの各実施例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining each Example of the motor of this invention. 本発明のモータの各実施例を説明する表である。It is a table | surface explaining each Example of the motor of this invention. 本発明のモータの第2実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Example of the motor of this invention. 本発明のモータの第2実施例の要部を説明する平面図である。It is a top view explaining the principal part of 2nd Example of the motor of this invention. 従来のモータを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the conventional motor. 従来のモータを説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the conventional motor. 従来のモータを説明する表である。It is a table | surface explaining the conventional motor. 従来のモータの一部を説明する平面図である。It is a top view explaining a part of conventional motor.

符号の説明Explanation of symbols

1 シャフト部
2 ハブ
2a 載置部
2b 雌ねじ
5 モータベース
5a 貫通孔
5b 壁部
6 コア
6S スロット
7,17 コイル
7a 巻き線端末
11 ハウジング
11a フランジ部
13 外筒部
14 フレキシブルプリント基板(FPC)
17(17−1〜17−6) コイル
18 マグネット
21 外筒部
32 モータベース
33 キャプスタンホルダ
34 FPC
35 シャフト
36 ハブ
51,52 モータ
71 ハードディスク
71A,71B 記録再生ヘッド
B 軸受
L 欠落部(スペース)
R ロータ
S ステータ
U,V,W 相
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shaft part 2 Hub 2a Mounting part 2b Female screw 5 Motor base 5a Through-hole 5b Wall part 6 Core 6S Slot 7, 17 Coil 7a Winding terminal 11 Housing 11a Flange part 13 Outer cylinder part 14 Flexible printed circuit board (FPC)
17 (17-1 to 17-6) Coil 18 Magnet 21 Outer cylinder portion 32 Motor base 33 Capstan holder 34 FPC
35 Shaft 36 Hub 51, 52 Motor 71 Hard disk 71A, 71B Recording / reproducing head B Bearing L Missing part (space)
R Rotor S Stator U, V, W phase

Claims (3)

複数の磁極がそれぞれ等角度幅で設けられた環状のマグネットと、
このマグネットと対向して所定のピッチで円弧状に配列された3n個(n:2以上の整数)のスロットを有するコアと、
前記スロットにそれぞれ巻回された3n個のコイルと、を備え、
前記3n個のコイルへの通電により前記マグネットと前記コアとが同芯で相対的に回転移動するよう構成されたモータにおいて、
前記マグネットの磁極数は3n+1より大きい偶数であり、
前記3n個のコイルを、隣接するn個のコイルを1つの相とする3相として構成し、
前記所定のピッチを、前記3相における各相の前記n個のコイルが巻回されたn個の前記スロットについては、前記等角度幅と同じ角度ピッチとする一方、異なる相間で隣接するスロット同士については、前記等角度幅の略4/3倍の角度ピッチとして成り、前記マグネットの1磁極分以上にわたって前記スロットがないスペースを設けたことを特徴とするモータ。
An annular magnet in which a plurality of magnetic poles are provided at equal angular widths;
A core having 3n (n: an integer greater than or equal to 2) slots arranged in an arc shape at a predetermined pitch facing the magnet;
3n coils wound respectively in the slots,
In the motor configured such that the magnet and the core are relatively coaxial and rotationally moved by energizing the 3n coils,
The number of magnetic poles of the magnet is an even number greater than 3n + 1,
The 3n coils are configured as three phases with n adjacent coils as one phase,
For the n slots in which the n coils of each phase in the three phases are wound, the predetermined pitch is set to the same angular pitch as the equiangular width, while slots adjacent to each other in different phases. for the motor, characterized in that said equal Ri substantially formed as 4/3 times the angular pitch of the angular width, provided with the slot is no space for more than one magnetic pole of the magnet.
前記マグネットを有するロータと、A rotor having the magnet;
前記コアを有するステータと、を備え、A stator having the core,
前記ロータは、動圧軸受を介して、前記ステータに対して回転自由に支持されることを特徴とする請求項1に記載のモータ。The motor according to claim 1, wherein the rotor is rotatably supported with respect to the stator via a dynamic pressure bearing.
複数の磁極がそれぞれ等角度幅で設けられた環状のマグネットと、
導体が扁平の環状に巻回されて成る3n個(n:2以上の整数)のコイルと、を備え、
前記3n個のコイルを、前記マグネットに対向して所定のピッチで円弧状に配列し、前記コイルへの通電により前記マグネットと前記n個のコイルとが同芯で相対的に回転移動するよう構成されたモータにおいて、
前記マグネットの磁極数は3n+1より大きい偶数であり、
前記3n個のコイルを、隣接するn個のコイルを1つの相とする3相として構成し、
前記所定のピッチを、前記3相における各相の前記n個のコイルについては、前記等角度幅と同じ角度ピッチとする一方、異なる相間で隣接するコイル同士については、前記等角度幅の略4/3倍の角度ピッチとして成り、前記マグネットの1磁極分以上にわたって前記コイルがないスペースを設けたことを特徴とするモータ。
An annular magnet in which a plurality of magnetic poles are provided at equal angular widths;
3n coils (n: an integer of 2 or more) formed by winding a conductor in a flat annular shape,
The 3n coils are arranged in an arc shape at a predetermined pitch so as to face the magnet, and the magnet and the n coils are relatively coaxially rotated by energization of the coils. Motor
The number of magnetic poles of the magnet is an even number greater than 3n + 1,
The 3n coils are configured as three phases with n adjacent coils as one phase,
The predetermined pitch is set to the same angular pitch as the equiangular width for the n coils of each phase in the three phases, while about 4 of the equiangular width for coils adjacent to each other in different phases. / 3 times the Ri formed as angular pitch, motor, characterized in that a said coil is no space for more than one magnetic pole of the magnet.
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