JP2001136706A

JP2001136706A - モータ

Info

Publication number: JP2001136706A
Application number: JP31192399A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Hoshi; 大助星; Koji Kihara; 浩二木原
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】、モータ特性の犠牲を伴うことなく回転体に
軸方向の磁気吸引力を作用させることにより常に安定し
た回転を得ることが出来るモータを提供するものであ
る。【解決手段】ブラケット２０と、該ブラケット２０に対
して軸受１３を介して回転自在に支持されたハブ１２
と、該ハブ１２に設けられた磁性材からなり円筒形状の
バックアイアン２３と、該バックアイアン２３に同心状
に保持された円筒形状の駆動用マグネット２２と、該駆
動用マグネット２２に径方向に対向して該ブラケット２
０に設けられたステータ２１と、からなるモータ１０に
おいて、該バックアイアン２３の下端部は、該駆動用マ
グネット２２の下端部よりも突出しており、該バックア
イアン２３の下端部側面と該駆動用マグネット２２の下
端面とでシャフト１１を中心として環状にのびる空間を
形成し、磁性材からなるスラストヨーク２４が、該空間
に対向する面と隙間をあけて該ブラケット２０に配置さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、概括的にはモータ
の構造に関し、より詳細には駆動用マグネットと、該駆
動用マグネットを保持しているバックアイアンと、ブラ
ケットへ取り付けてあるスラストヨークとの位置を特定
することにより磁気吸引力を最大限に有効利用し、これ
によりモータの回転体の振れ量を最少にした新規な構成
を有するモータに関する。特に高速で回転振れ精度が厳
しい用途である記録ディスク駆動用モータに適してい
る。

【０００２】

【従来の技術】今日、モータは多くの場合、ほとんどの
装置における基本的な要素となっており、該モータの回
転部分は一般に軸受手段によって支持されていることは
知られている。例えば記録装置におけるディスクを駆動
する駆動用モータにおいては、当該モータによって回転
されるハードデイスク等の回転体が回転時に振れを極力
発生しないようにその振れ量が厳しく制限されている。
そこでこのようなモータにおいては、軸受手段として、
軸方向及び径方向の両方向において高い支持剛性を有す
る転がり軸受が多用されている。また、ある種のモータ
においては、低コスト化を図るために滑り軸受が使用さ
れることもある。更には、騒音及び振れ回りに対する厳
しい精度を満足するために最近では動圧軸受が使用され
つつある。これらの何れの軸受手段が使用される場合に
おいても、モータの回転体の回転を安定させるために、
種々の工夫がされているが、その一つに回転体に対して
軸方向に磁気吸引力を作用させるような方法がある。

【０００３】回転体に磁気吸引力を作用させる方法とし
ては、大別すると、２つの方法がある。第１は、図３に
示すモータａのように、回転体ｂが動圧軸受ｅに回転自
在に支持され、その回転体ｂに具備されている駆動用マ
グネットｆの下方にスラストヨークに相当する磁性材料
からなる部材ｇを配置し、駆動用マグネットｆの下端か
らの磁束を部材ｇに作用させる方法である（例えば特開
平１０−１４６０１４号公報、特開平１１−１８３８４
号公報）。第２は、図４に示すモータｈのように、回転
体が滑り軸受ｊに回転自在に支持され、駆動トルクを発
生させる回転側の駆動用マグネットｋとステータｍとの
位置を軸方向にずらして配置し、駆動用マグネットｋの
内側面からの磁束をステータｍの外側面に作用させる方
法である（例えば特開平８−１０３０６１号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法におい
て、図３に示す方法では駆動用マグネットｆの下方に磁
性材料からなる部材ｇを配置するためのスペースの確保
が必要になる。しかし、場合によってはこのスペースが
確保出来ないため周辺部位の構成を犠牲にしたり、又は
仮に磁性材料からなる部材４を配置することができたと
しても充分な磁束が部材ｇに作用せず所定の磁気吸引力
を得られないことがある。更に、ステータｎに作用する
駆動用マグネットｆからの磁束が、同マグネットｆの上
側と下側とでは部材ｇがあるがために非対称となり騒音
や磁気損失の原因となることもある。

【０００５】一方、図４に示す方法ではステータｍの軸
方向の磁気中心Ｃ１と駆動用マグネットｋの軸方向の磁
気中心Ｃ２とが距離ｄだけずれるため騒音（ピュアトー
ン）の発生を伴うことがある。また、ステータｍと駆動
用マグネットｋとが離れるために磁気効率が低下する。

【０００６】このように、従来の方法においては、モー
タの寸法上の制約、モータ回転時の騒音、モータの低い
磁気効率等の点での課題があった。

【０００７】そこで本件発明は、これらの課題を完全に
解決すると共に、モータ特性の犠牲を伴うことなく回転
体に軸方向の磁気吸引力を作用させることにより常に安
定した回転を得ることが出来るモータを提供するもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のモータは、ブラケットと、該ブラケットに
対して軸受手段を介して回転自在に支持された回転体
と、該回転体に設けられた磁性材からなり円筒形状のバ
ックアイアンと、該バックアイアンに同心状に保持され
た円筒形状の駆動用マグネットと、該駆動用マグネット
に径方向に対向して該ブラケットに設けられたステータ
と、からなるモータにおいて、該バックアイアンの下端
部は、該駆動用マグネットの下端部よりも突出してお
り、該バックアイアンの下端部側面と該駆動用マグネッ
トの下端面とで回転軸を中心として環状にのびる空間を
形成し、磁性材からなるスラストヨークが、該空間に対
向する面と隙間をあけて該ブラケットに配置されてい
る。

【０００９】ブラケットは、当該モータのみを構成する
場合と、当該モータが搭載される装置の一部を構成する
場合も含む。回転体は、例えば当該モータが記録ディス
ク用であれば記録ディスクが搭載されるものである。軸
受手段は、好ましくは軸方向の支持が不安定な滑り軸受
或いは非接触型軸受であるが、転がり軸受をも含む。

【００１０】このような構成では、上述のように上記空
間にスラストヨークが配置されるので、駆動用マグネッ
トの磁束がバックアイアンおよびスラストヨークによ
り、一層強力な閉磁路が形成される。それゆえに、回転
体に対して軸方向の磁気吸引力が作用することで回転体
がより安定して回転するようになる。

【００１１】また、駆動用マグネットとステータの軸方
向の各磁気中心が一致して配置されるようにするとよ
い。

【００１２】このような構成では、上述のようにスラス
トヨークを配置することにより回転体に対して充分な軸
方向の磁気吸引力を作用させることができ、従来のよう
に駆動用マグネットとステータとの軸方向の各磁気中心
をずらせるようにして軸方向の磁気吸引力を作用させる
構成が不要になる。それゆえに、駆動用マグネットとス
テータとの磁気作用が良好となり、騒音の低減や磁気的
な損失を低減することができ、上述の回転体の安定性の
確保と磁気効率の向上を兼ね備えたモータを実現でき
る。

【００１３】更に、バックアイアンの上端部は、駆動用
マグネットの上端を覆うように折り曲げられ、駆動用マ
グネットとバックアイアンとは、磁気中心を基準にほぼ
上下対称形状になるようにしてもよい。これは、駆動用
マグネット、バックアイアン、ステータ、スラストヨー
ク、ブラケットの構成における断面形状を見た場合に、
駆動用マグネットとステータの磁気中心を基準にする
と、駆動用マグネットとバックアイアンの主要部とステ
ータとは上下対称であって、バックアイアンの上端部が
スラストヨークに対応する構成である。

【００１４】このような構成では、ステータに作用する
駆動用マグネットからの磁束が、駆動用マグネットの主
要部（ステータの対向する面）のみならず上下端部をも
ほぼ対称に作用するので、駆動用マグネットとステータ
との磁気作用が良好となり、騒音の低減や磁気的な損失
の低減に寄与する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照しながら本発明
における実施形態のモータ１０について述べる。当該モ
ータ１０は、ハードディスクを駆動するためのモータで
ある。図１において、符号１１はシャフトであり、符号
１２はハブでハードディスクが搭載される。ハブ１２は
シャフト１１の上部へ圧入によって固定されている。シ
ャフト１１の中間部は軸受１３、例えば円筒形で多孔質
材料よりなる滑り軸受によって回転自在に保持されてい
る。この軸受１３はその外側面を円筒形の軸受ホールダ
１４により保持されている。更にシャフト１１の下端部
には抜け止めリング１５が取り付けてあり、シャフト１
１及びハブ１２が軸受１３から軸方向に抜けるのを阻止
している。シャフト１１の下端部はスラストプレート１
６に摺動しながら当接している。このスラストプレート
１６は軸受ホルダー１４の内壁下方段部１４ａへ当接し
スラストキャップ１７を圧入することによって保持され
ている。

【００１６】符号２０は固定のブラケットであり、図示
しない当該モータに関する装置に取付けられるが、この
ブラケット２０にはステータ２１が固着されている。該
ステータ２１の外側面には一定の間隔をおいて駆動用マ
グネット２２が配置されている。この駆動用マグネット
２２は、円筒形状で前記ハブ１２へ取り付けられている
バックアイアン２３によって固着されている。バックア
イアン２３は、円筒形状で磁性材料により構成され駆動
用マグネット２２とは同心状に配置されている。更に本
件発明においては、図３に示すモータａと同様に、駆動
用マグネット２２の下方位置には所定の間隔をおいてス
ラストヨーク２４が配置されている。しかし本件発明に
おけるスラストヨーク２４は、図３に示すスラストヨー
クｇとは異なり、駆動用マグネット２２の下方位置にの
み位置し、バックアイアン２３の下方位置までは延在し
ていない。以下に詳細に述べる。

【００１７】ハブ１２は、アルミニウム等の非磁性体材
料により構成されており、中心位置に前記シャフト１１
が密嵌する開口３０を有しかつそこから半径方向外方に
水平に広がる天板部３１と、該天板部３１の外周部から
下方に向かって伸びている胴部３２と、該胴部３２の下
端部から半径方向外方に向かって水平に伸びている拡径
部３３と、により構成されている。拡径部３３の上面に
は、破線で示すようなハードデイスクが搭載される。一
方、拡径部３３の下面には、その外周部から下方へ僅か
に垂下している外方垂下部３４と、該垂下部３４の位置
よりも半径方向内方において該拡径部３３の下面から下
方に伸びている内方垂下部３５と、が設けられている。

【００１８】ブラケット２０は、アルミニウム等の非磁
性体材料により構成されており、中心位置に開口４０を
有している。この開口４０には、前記シャフト１１の下
端部、該下端部を保持している抜け止めリング１５、軸
受ホルダー１４の内壁下方段部１４ａが当接しているス
ラストプレート１６、軸受ホルダー１４の内壁下方段部
１４ａから下方へ伸びている内側面へ密嵌しているスラ
ストキャップ１７及び軸受ホルダー１４の下方部分が収
容され、更に軸受ホルダー１４の下方部分は外壁下方段
部１４ｂから下方へ伸びている外側面が該開口４０の内
壁面へ密嵌保持されている。

【００１９】更にブラケット２０は開口４０の周辺付近
に立設する円筒形部４１を有している。円筒形部４１の
内側面には軸受ホルダー１４が密嵌保持され、更に該円
筒形部４１の外側面には段部４２が形成されこの外側面
及び段部にステータ２１が接着剤によって固定されてい
る。更にこのブラケット２０は該段部４２から下方へ伸
び、次いで水平方向に伸びている平坦部４３へ至る。こ
の平坦部４３には少なくとも１個の貫通孔４４が形成さ
れている。この貫通孔４４の下方に形成された凹部には
基板４５が配置されている。この基板４５の所定位置へ
は、ステータ２１の巻線が引き出され前記孔４４を介し
て接続されている。当該孔４４には絶縁チューブが配置
されており、前記線が漏電を発生しないようにしてい
る。

【００２０】該平坦部４３の外周部付近であって前記駆
動用マグネット２２の下端に対向しておりかつバックア
イアイン２３の下端内側面に対向し、接着剤によってス
ラストヨーク２４が固定されている。スラストヨーク２
４は、環状でバックアイアン２３と同様に磁性材料より
構成されている。更にブラケット２０は該平坦部４３に
おけるスラストヨーク２４に隣接する半径方向外方位置
において下方に向かって凹み、環状にのびる凹部４６を
有している。更にブラケット２０はこの凹部４６からハ
ブ１２の方向に向かってハブ１２に接することがない程
度に上方へ向かって伸びている外周立上部４７を有し、
更にこの外周立上部４７の上端部には半径方向外方へ向
かって伸びるフランジ部４８が形成されている。

【００２１】バックアイアイン２３の上端部は、駆動用
マグネット２２の上端を覆うように半径方向内方に曲げ
られており、その断面形状は図示するように概ね逆Ｌ字
形を有している。そしてこの半径方向内方に曲げられた
上端部分の半径方向内方部分が、ハブ１２を構成してい
る拡径部３３の下面から垂下している内方垂下部３５に
よって位置決めされかしめ固定されている。一方、バッ
クアイアン２３の下端部は駆動用マグネット２２の下端
部より下方まで垂下しブラケット２０の凹部４６付近ま
で延在しているが、該バックアイアン２３の下端部及び
外側面はブラケット２０の凹部４６又は外周立上部４７
に対して常時一定の間隙を保持しておりそこへ接触する
ことはない。

【００２２】このバックアイアン２３の内側面には駆動
用マグネット２２が接着剤により固着されている。この
とき、該駆動用マグネット２２の軸方向の磁気中心がス
テータコア２１の軸方向の磁気中心と一致するように配
置される（破線Ｃ）。更に図から明らかなように、駆動
用マグネット２２の長さはバックアイアン２３の長さよ
りも短く、従って該駆動用マグネット２２の下端面とバ
ックアイアン２３の下端内側面とで回転軸であるシャフ
ト１１の軸心を中心として環状にのびる空間が形成さ
れ、この空間内にはスラストヨーク２４が位置する。該
スラストヨーク２４は、駆動用マグネット２２の下端に
て該駆動用マグネット２２に接することなく、更にバッ
クアイアン２３の下端内側面にて該バックアイアン２３
に接することなく、互いにほぼ同一の間隔をおいた位置
においてブラケット２０の平坦部４３に対して固定され
ている。つまり、スラストヨーク２４は、駆動用マグネ
ット２２の下端であってバックアイアン２３の半径方向
内側で、このバックアイアン２３の下端部が半径方向に
重なるようになる。

【００２３】本件発明において駆動用マグネット２２の
下端側の磁束は、該駆動用マグネット２２が取り付けら
れているバックアイアン２３を介し、次いで駆動用マグ
ネット２２よりも下まで伸びている該バックアイアン２
３の下端部からスラストヨーク２４を介し、半径方向内
方へ至り、更に該スラストヨーク２４から駆動用マグネ
ット２２に対して上方へ戻るために、駆動用マグネット
２２と、バックアイアン２３と、スラストヨーク２４
と、駆動用マグネット２２と、の間における十分な閉磁
路４９が形成される。このため、駆動用マグネット２２
から発生する磁束の漏洩が防止される。従って、ブラケ
ット２０に対するハブ１２の浮上又はぐらつきを阻止す
るために充分な磁気吸引力が確保され、ハブ１２がブラ
ケット２０側へ強力に引き寄せられる。これによりブラ
ケット２０に対するハブ１２の浮上又はぐらつきをほぼ
完全に阻止することが出来る。なお、同マグネット２２
の上端側の磁束は後述する。

【００２４】また、上述のように充分な磁気吸引力が確
保できるので駆動用マグネット２２の磁気中心とステー
タコア２１の磁気中心Ｃとが一致するように当該駆動用
マグネット２２とステータコア２１とを配置できる。両
者の磁気中心にずれがないと、騒音（ピュアトーン）の
発生が制限され、常に静かな起動回転を得ることが出来
る。

【００２５】これは、図１より明らかなようにバックア
イアン２３及び駆動用マグネット２２はそれらの断面形
状が磁気中心を基準にほぼ上下対称の構成になるためで
ある。即ち、駆動用マグネット２２の上端はバックアイ
アン２３の上端部が半径方向内方へ折り曲げられた断面
が逆Ｌ字形となり、駆動用マグネット２２の下端は僅か
な間隙をあけてスラストヨーク２４が配置されている。
つまり、駆動用マグネット２２の下端は、バックアイア
ン２３の下端とスラストヨーク２４とであたかも連続し
たように断面がＬ字形である構成となる。

【００２６】それゆえに、図２(a)及び(b)の模式図に
て、図１のステータ２１と駆動用マグネット２２との間
に作用する磁束（図中の矢印）と従来の構成とを比較す
ると、図２(a)に示すようにステータ２１と駆動用マグ
ネット２２との間に作用する磁束及び駆動用マグネット
２２の上下端に形成される閉磁路が磁気中心Ｃを基準に
上下にほぼ対称に作用する。よって、図２(b)に示す当
該スラストヨーク２４がない従来の構成のようにステー
タｑと駆動用マグネットｐとの間では、駆動用マグネッ
ト２２の下端における磁束が漏洩してステータｑに作用
せず閉磁路が十分に形成されない。これによりステータ
ｑと駆動用マグネットｐとの間に作用する磁束は、磁気
中心Ｃを一致させたとしても上下に対称とならない。

【００２７】従って、図２(a)のような構成は、ステー
タ２１と駆動用マグネット２２の磁気中心Ｃを一致させ
ることで騒音が低減されかつ両者間の磁束が漏洩するこ
となく上下対称にとなり効率的に作用する。加えて、ハ
ブ１２等の回転体に対する軸方向の磁気吸引力も充分に
確保できるので、当該モータ１０は高い回転安定性およ
び高い磁気効率を併せ持つ優れたものとなる。

【００２８】そのうえ、本件発明においては、バックア
イアン２３の下端部をブラケット２０の凹部４６内へ入
り込ませ、スラストヨーク２４の外側面及び上端面に駆
動用マグネット２２及びバックアイアン２３とで微少間
隙（間隙幅は約０．１５〜０．３０mm）が形成され、モ
ータ１０の内部とモータ１０の外部との間にラビリンス
シール構造を構成したものである。それゆえに、モータ
内部からの粒子状の異物（パーテイクル）がモータ外部
へ流出することを阻止し、ディスク等へ異物が付着する
ことが防止できる。

【００２９】以上、本発明にかかる実施形態について説
明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、
図１に示す例においては、駆動用マグネット２２がステ
ータ２１の半径方向外方に位置するいわゆるアウターロ
ータ型モータについてのみ開示しているが、図示の例と
は反対に、駆動用マグネット２２をステータ２１の半径
方向内方に位置するいわゆるインナーロータ型モータで
も適用可能である。具体的には、図１のバックアイアン
２３を駆動用マグネット２２の半径方向内方にて保持
し、スラストヨーク２４が駆動用マグネット２２の下端
面とバックアイアン２３の下端外側面にて形成される空
間に位置するようにし、かつバックアイアン２３の上端
部を半径方向外方に折り曲げることも、単にステータコ
ア２１と、駆動用マグネット２２及びバックアイアン２
３との位置関係を逆にすることによりなし得るものであ
る。また、軸受１３は、上記滑り軸受以外に動圧軸受の
ような非接触型軸受または転がり軸受でもよいが、好ま
しくは軸方向の支持が不安定となやすい滑り軸受或いは
非接触型軸受である。

【００３０】

【発明の効果】請求項１によれば、駆動用マグネットと
バックアイアンとで形成される空間にスラストヨークが
配置されるので、駆動用マグネットの磁束がバックアイ
アンおよびスラストヨークにより、一層強力な閉磁路が
形成される。それゆえに、回転体に対して軸方向の磁気
吸引力が作用することで回転体がより安定して回転する
ようになる。

【００３１】請求項２によれば、スラストヨークを配置
することにより回転体に対して十分な軸方向の磁気吸引
力を作用させることができ、従来のように駆動用マグネ
ットとステータとの軸方向の各磁気中心をずらせるよう
にして軸方向の磁気吸引力を作用させる構成が不要にな
る。それゆえに、駆動用マグネットとステータとの磁気
作用が良好となり、騒音の低減や磁気的な損失を低減す
ることができ、上述の回転体の安定性の確保と磁気効率
の向上を兼ね備えたモータを実現できる。

【００３２】請求項３によれば、ステータに作用する駆
動用マグネットからの磁束が、駆動用マグネットの主要
部（ステータの対向する面）のみならず上下端部をもほ
ぼ対称に作用するので、駆動用マグネットとステータと
の磁気作用が良好となり、騒音の低減や磁気的な損失の
低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本件発明にかかるモータの断面図である。

【図２】(a)は図１を模式的に表した要部拡大図であ
り、(b)は従来のモータの(a)に対応する図である。

【図３】従来のモータの一例を示す断面図である。

【図４】従来のモータの他の例を示す右半分断面図であ
る。

【符号の説明】

２０ブラケット２１ステータ２２駆動用マグネット２３バックアイアン２４スラストヨーク４９閉磁路Ｃ磁気中心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラケットと、該ブラケットに対して軸
受手段を介して回転自在に支持された回転体と、該回転
体に設けられた磁性材からなり円筒形状のバックアイア
ンと、該バックアイアンに同心状に保持された円筒形状
の駆動用マグネットと、該駆動用マグネットに径方向に
対向して該ブラケットに設けられたステータと、からな
るモータにおいて、該バックアイアンの下端部は、該駆
動用マグネットの下端部よりも突出しており、該バック
アイアンの下端部側面と該駆動用マグネットの下端面と
で回転軸を中心として環状にのびる空間を形成し、磁性
材からなるスラストヨークが、該空間に対向する面と隙
間をあけて該ブラケットに配置されていることを特徴と
するモータ。
【請求項２】該駆動用マグネットとステータの軸方向
の各磁気中心が一致して配置された請求項１に記載のモ
ータ。
【請求項３】該バックアイアンの上端部は、該駆動用
マグネットの上端を覆うように折り曲げられ、該駆動用
マグネットとバックアイアンとは、該バックアイアンの
上端部が該スラストヨークに対応するようにして該磁気
中心を基準にほぼ上下対称形状になる請求項２に記載の
モータ。