JP2009177980A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】吸引板とモータ駆動用環状磁石との間に生じる鉄損を低減させる。
【解決手段】ロータＲ側のロータヨーク２４の内面に固着させたモータ駆動用環状磁石２６を僅かな空隙を隔ててステータＳ側のステータコア１６と対向させて回転駆動力を得ると共に、モータ駆動用環状磁石２６を僅かな空隙を隔ててステータＳ側のステータベース１１上に取り付けた吸引板１７と対向させてロータＲのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制するように構成したブラシレスモータ１０Ｂにおいて、モータ駆動用環状磁石２６は、ステータコア１６と対向する第１の面２６ｃ１と、吸引板１７と対向する第２の面２６ｅとを有し、且つ、第２の面２６ｅにおける極対数を第１の面２６ｃ１における極対数よりも少なく設定したことを特徴とするブラシレスモータ１０Ｂを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステータとロータとからなるブラシレスモータにおいて、ロータ側のロータヨークの内面に固着させたモータ駆動用環状磁石を、ステータベース上でステータコアの外周側又は複数のモータ駆動用コイルの外周側に沿って取り付けた吸引板に対して僅かな空隙を隔てて対向させ、且つ、吸引板とモータ駆動用環状磁石との間に生じる磁気的な吸引力によりロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制した際に、吸引板とモータ駆動用環状磁石との間で生じる鉄損を低減できるように構成したブラシレスモータに関するものである。

一般的に、小型軽量なブラシレスモータは、コア付きブラシレスモータと、コアレスブラシレスモータとに大別される。

上記したコア付きブラシレスモータは、ステータベース上の中心部位に設けた軸受け部材の外周部位に沿って複数のモータ駆動用コイルを巻回したステータコアを取り付けたステータと、凸カップ状のロータヨークの中心部位に一体的に固着させた軸をステータ側の軸受け部材に回転自在に支持させ、且つ、ロータヨークの内面にモータ駆動用環状磁石を複数のモータ駆動用コイルを巻回したステータコアと僅かな空隙を隔てて対向させて軸を中心に回転するロータとを備えている。

一方、上記したコアレスブラシレスモータは、ステータベース上の中心部位に設けた軸受け部材の外周部位に沿って複数のモータ駆動用コイルが載置されたプリント配線基板を取り付けたステータと、凸カップ状のロータヨークの中心部位に一体的に固着させた軸をステータ側の軸受け部材に回転自在に支持させ、且つ、ロータヨークの内面にモータ駆動用環状磁石を複数のモータ駆動用コイルと僅かな空隙を隔てて対向させて軸を中心に回転するロータとを備えている。

この際、コア付きブラシレスモータは、複数のモータ駆動用コイルをステータコアに巻回させることで大きな回転駆動力が得られものの高さが高くなる。一方、コアレスブラシレスモータは、ステータコアを用いずに複数のモータ駆動用コイルをプリント配線基板上に載置固定することで鉄損の低下による消費電力の低減及び薄型化を実現することができる。

そして、コア付きブラシレスモータと、コアレスブラシレスモータは、共にロータ側にハードディスクや光ディスクとかポリゴンミラーを一体的に取り付けることで、ハードディスクや光ディスクとかポリゴンミラーを高速に回転駆動させることができるので多用されている。

この種のブラシレスモータの従来例として、ロータ側のロータヨークの内面に固着させたモータ駆動用環状磁石を、ステータ側で複数のモータ駆動用コイルを巻回したステータコアと、ステータコアの外周側に沿ってステータベース上に取り付けた吸引板とに対してそれぞれ僅かな空隙を隔てて対向させた際に、吸引板とモータ駆動用環状磁石との間に生じる磁気的な吸引力によりロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２０１１６６号公報。

図８は従来のモータを示した縦断面図、
図９（ａ），（ｂ）は図８に示したモータ駆動用環状磁石を説明するための斜視図，側面展開図である。

図８に示した従来のモータ１０Ａは、上記した特許文献１（特開平１０−２０１１６６号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。

図８に示した如く、従来のモータ１０Ａは、固定側となるステータＳと、ステータＳ側に対して回転側となるロータＲとによりコア付きブラシレスモータとして構成されている。

まず、上記した従来のモータ１０Ａにおいて、固定側となるステータＳ側では、ステータベース１１(公報ではブラケットと呼称されている)が、アルミダイキャストなどの非磁性材を用いてこの中心部位に下方に向かって凹カップ状に引込ませた凹カップ部１１ａと、凹カップ部１１ａよりも外周側で上方に突出させた円形状鍔部１１ｂとで鍔付き凹カップ状に形成されている。

そして、ステータベース１１の中心部位に形成した凹カップ部１１ａ内の上面１１ａ１に連接して軸受けホルダ部１１ａ２が上方に向かって一体的に突出形成されており、且つ、軸受けホルダ部１１ａ２内に後述するロータＲ側の軸２２が回転自在に嵌合するための流体軸受け１２が嵌着されていると共に、流体軸受け１２の下端部に軸２２のスラスト荷重を受けるスラストプレート１３とこのスラストプレート１３を補強する補強板１４とが取り付けられている。

また、ステータベース１１の軸受けホルダ部１１ａ２の外周部位に、複数のモータ駆動用コイル１５を巻回したステータコア１６が取り付けられていると共に、ステータコア１６の外周側に沿って磁性材を用いて円環状に形成した吸引板１７がアルミダイキャストなどの非磁性材を用いて形成したステータベース１１の凹カップ部１１ａ内の上面１１ａ１上に取り付けられている。

次に、上記した回転側のロータＲ側では、アルミ材からなるハブ２１の中心部位にステンレス製の軸２２が一体的に固着されて、この軸２２がステータＳ側の流体軸受け１２に回転自在に嵌合していると共に、ハブ２１の裏面中心凹部内に進入した流体軸受け１２の上方部位に対して抜け止め板２３がハブ２１の裏面中心凹部に沿って取り付けられているので、ロータＲ側がステータＳ側に対して上方に抜けないようになっている。

また、ハブ２１には、複数のハードディスクＨＤが取り付けられていると共に、このハブ２１の下面に電気亜鉛メッキ鋼板などを用いて凸カップ状に形成したロータヨーク２４がカシメ締結などにより一体的に取り付けられている。

また、凸カップ状のロータヨーク２４の内周面には、Ｎ極とＳ極とを対にして複数の極対数Ｐで着磁されたモータ駆動用環状磁石２５がステータＳ側で複数のモータ駆動用コイル１５を巻回したステータコア１６に対してラジアル方向（径方向）に僅かな空隙を隔てて対向するように固着されており、且つ、このモータ駆動用環状磁石２５はステータＳ側の吸引板１７に対してアキシャル方向（軸方向）に僅かな空隙を隔てて対向している。

この際、上記したモータ駆動用環状磁石２５は、図９（ａ）に示したように、中心部に大径な丸孔２５ａが貫通して穿設され、この丸孔２５ａを中心としてラジアル面となる内周面２５ｂ及び外周面２５ｃが同心で円環状に形成されており、且つ、アキシャル面となる一端面（上面）２５ｄ及び他端面(下面)２５ｅが平坦に形成されている。

そして、ブラシレスモータ用のモータ駆動用環状磁石２５は、一般的にＮ極とＳ極とを対にした極対数Ｐに対して２Ｐ極に着磁されるので、モータ駆動用環状磁石２５中でラジアル面となる内周面２５ｂ及び外周面２５ｃに対してＮ極とＳ極とが円周に沿って交互に複数極に着磁されたときに、図９（ａ），（ｂ）に示した場合では、Ｎ極とＳ極とを対にした複数の極対数Ｐが例えば４であるので２Ｐ＝８となり、ＮＳＮＳＮＳＮＳと８極に着磁されている。この際、吸引板１７と対向するモータ駆動用環状磁石２５中でアキシャル面となる一端面（上面）２５ｄ及び他端面(下面)２５ｅも内周面２５ｂ及び外周面２５ｃと同じように周方向に極対数Ｐ＝４で２Ｐ＝８極に着磁されている。

上記のように構成した従来のモータ１０Ａにおいて、ロータＲ側のハブ２１の中心部位に固着した軸２２を、ステータＳ側の流体軸受け１２内に嵌合させて、ステータコア１６に巻回させた複数のモータ駆動用コイル１５による回転磁界と、その磁界に対向した駆動用環状磁石２５とにより発生する回転駆動力でロータＲ側を回転させた際に、ステータベース１１の凹カップ部１１ａの上面１１ａ１上でステータコア１６の外周側に沿って取り付けた吸引板１７と、凸カップ状のロータヨーク２４の内周面に固着させたモータ駆動用環状磁石２５の他端面（下面）２５ｅとの間に働く磁気的な吸引力により、ロータＲのアキシャル方向の移動量を規制できる旨が記載されている。

ところで、特許文献１に記載された従来のモータ１０Ａでは、前述したように、ステータベース１１の凹カップ部１１ａの上面１１ａ１上でステータコア１６の外周側に沿って取り付けた吸引板１７と、凸カップ状のロータヨーク２４の内周面に固着させたモータ駆動用環状磁石２５とをアキシャル方向に僅かな空隙を隔てて対向させると、両者１７，２５間に磁気的な吸引力Ｆが生じ、この磁気的な吸引力Ｆは吸引板磁束密度Ｂｍの二乗と対向面積Ｓとの積（Ｆ＝Ｂｍ^２×Ｓ）として得られ、これによりロータＲのアキシャル方向の移動量を規制しているが、ここで従来のモータ１０Ａを回転させた際に、吸引板１７とモータ駆動用環状磁石２５の他端面（下面）２５ｅとの間に鉄損Ｗｆが生じ、この鉄損Ｗｆは、渦電流損Ｗｅ（＝Ｋ_ｗｅ×ｆ^２×Ｂｍ^２）と、ヒステリシス損Ｗｈ（＝Ｋ_ｗｈ×ｆ×Ｂｍ^ｋ）とを加算したものであり、下記の式１で表すことができる。
［数１］
Ｗｆ＝Ｗｅ＋Ｗｈ＝（Ｋ_ｗｅ×ｆ^２×Ｂｍ^２）＋（Ｋ_ｗｈ×ｆ×Ｂｍ^ｋ）
＝｛Ｋ_ｗｅ×（Ｎ×Ｐ）^２×Ｂｍ^２｝＋｛Ｋ_ｗｈ×（Ｎ×Ｐ）×Ｂｍ^ｋ｝ （式１）
但し、上記した式１において、ｆは周波数＝モータの回転数Ｎ×モータ駆動用環状磁石の極対数Ｐであり、Ｂｍは吸引板１７の磁束密度であり、Ｋｗｅ，Ｋｗｈ，ｋは定数である。

ここで、上記した式１を用いた際の具体例として、例えば、Ｎ＝１２０Ｈｚ、
Ｋ_ｗｅ：Ｋ_ｗｈ＝８：２、Ｐ＝４、Ｂｍ＝０．１、ｋ＝１．６、 とした場合に、これらの各値を式１に代入すると、下記の式２となる。
［数２］
Ｗｆ＝｛Ｋ_ｗｅ×（Ｎ×４）^２×Ｂｍ^２｝＋｛Ｋ_ｗｈ×（Ｎ×４）×Ｂｍ^ｋ｝
＝｛Ｋ_ｗｅ×（１２０×４）^２×０．１^２｝＋｛０．２５Ｋ_ｗｅ×（１２０×４）
×０．１^１．６｝＝Ｋ_ｗｅ×２３００ （式２）。

上記した式１及び式２から明らかなように、渦電流損Ｗｅは周波数ｆの２乗（＝Ｎ^２×Ｐ^２）に比例し、また、ヒステリシス損Ｗｈは周波数ｆ（＝Ｎ×Ｐ）に比例するために、従来のモータ１０Ａに対して要求したい回転数Ｎが上がれば、渦電流損Ｗｅとヒステリシス損Ｗｈとが共に増加し、また、吸引板１７と対向するモータ駆動用環状磁石２５の他端面（下面）２５ｅの極対数Ｐが増えれば、渦電流損Ｗｅとヒステリシス損Ｗｈとが共に増加するために、この結果、鉄損Ｗｆが増加することになるので、モータ１０Ａの回転駆動効率が低下してしまうなどの問題が生じている。

そこで、ステータとロータとからなるブラシレスモータにおいて、ロータ側のロータヨークの内面に固着させたモータ駆動用環状磁石を、ステータベース上でステータコアの外周側又は複数のモータ駆動用コイルの外周側に沿って取り付けた吸引板に対して僅かな空隙を隔てて対向させ、且つ、吸引板とモータ駆動用環状磁石との間に生じる磁気的な吸引力によりロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制した際に、吸引板とモータ駆動用環状磁石との間で生じる鉄損を低減できるブラシレスモータが望まれている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、ステータベース上に複数のモータ駆動用コイルを巻回したステータコアを取り付けると共に、前記ステータコアの外周側に沿って吸引板を前記ステータベース上に取り付けたステータと、
凸カップ状のロータヨークの内面にＮ極とＳ極とを対にして複数の極対数で着磁したモータ駆動用環状磁石を固着させたロータと、
前記ステータに対し前記ロータを回転自在に支持する軸受けとを備え、
前記モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔てて前記ステータコアと対向させて回転駆動力を得ると共に、前記モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔てて前記吸引板と対向させてロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制するように構成したブラシレスモータにおいて、
前記モータ駆動用環状磁石は、前記ステータコアと対向する第１の面と、前記吸引板と対向する第２の面とを有し、且つ、前記第２の面における周方向の前記極対数を前記第１の面における前記極対数よりも少なく設定したことを特徴とするブラシレスモータである。

また、第２の発明は、上記した第１の発明のブラシレスモータにおいて、
前記モータ駆動用環状磁石は、前記第２の面における周方向の前記極対数を前記第１の面における前記極対数の半分に設定したことを特徴とするブラシレスモータである。

また、第３の発明は、ステータベース上に複数のモータ駆動用コイルを固定した配線基板を取り付けると共に、前記複数のモータ駆動用コイルの外周側に沿って吸引板を前記ステータベース上に取り付けたステータと、
凸カップ状のロータヨークの内面にＮ極とＳ極とを対にして複数の極対数で着磁したモータ駆動用環状磁石を固着させると共に、バックヨークを前記複数のモータ駆動用コイルを挟んで前記モータ駆動用環状磁石と対向するように前記ロータヨークに取り付けたロータと、
前記ステータに対し前記ロータを回転自在に支持する軸受けとを備え、
前記モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔てて前記複数のモータ駆動用コイルと対向させて回転駆動力を得ると共に、前記モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔てて前記吸引板と対向させてロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制するように構成したブラシレスモータにおいて、
前記モータ駆動用環状磁石は、前記複数のモータ駆動用コイルと対向する第１の面と、前記吸引板と対向する第２の面とを有し、且つ、前記第２の面における前記極対数を前記第１の面における前記極対数よりも少なく設定したことを特徴とするブラシレスモータである。

また、第４の発明は、上記した第３の発明のブラシレスモータにおいて、
前記モータ駆動用環状磁石は、前記第２の面における前記極対数を前記第１の面における前記極対数の半分に設定したことを特徴とするブラシレスモータである。

上記した第１の発明のモータによると、とくに、ロータＲ側のロータヨークの内面に固着させたモータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔ててステータ側のステータコアと対向させて回転駆動力を得ると共に、モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔ててステータ側のステータベース上に取り付けた吸引板と対向させてロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制するように構成した際に、モータ駆動用環状磁石は、ステータコアと対向する第１の面と、吸引板と対向する第２の面とを有し、且つ、第２の面における周方向の極対数を第１の面における極対数よりも少なく設定したために、吸引板とモータ駆動用環状磁石との間で生じる鉄損を従来例よりも大幅に低減できる。

また、上記した第２の発明のモータによると、とくに、モータ駆動用環状磁石は、第２の面における周方向の極対数を第１の面における極対数の半分に設定したために、上記した第１の発明の効果が得られる他に、モータ駆動用環状磁石を着磁する際に、着磁ヨークに１本の着磁用コイルを巻回させて第１，第２の面を同時に着磁できるので、モータ駆動用環状磁石が安価に得られる。

また、上記した第３の発明のモータによると、とくに、ロータＲ側のロータヨークの内面に固着させたモータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔ててステータ側の複数のモータ駆動用コイルと対向させて回転駆動力を得ると共に、モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔ててステータ側のステータベース上に取り付けた吸引板と対向させてロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制するように構成した際に、モータ駆動用環状磁石は、複数のモータ駆動用コイルと対向する第１の面と、吸引板と対向する第２の面とを有し、且つ、第２の面における極対数を第１の面における極対数よりも少なく設定したために、吸引板とモータ駆動用環状磁石との間で生じる鉄損を従来例よりも大幅に低減できる。

また、上記した第４の発明のモータによると、とくに、モータ駆動用環状磁石は、第２の面における極対数を第１の面における極対数の半分に設定したために、上記した第３の発明の効果が得られる他に、モータ駆動用環状磁石を着磁する際に、着磁ヨークに１本の着磁用コイルを巻回させて第１，第２の面を同時に着磁できるので、モータ駆動用環状磁石が安価に得られる。

以下に本発明に係るブラシレスモータの一実施例について、図１〜図７を参照して実施例１，実施例２の順に詳細に説明する。

図１は本発明に係る実施例１のブラシレスモータを示した縦断面図、
図２（ａ），（ｂ）は図１に示したモータ駆動用環状磁石を説明するための斜視図，側面展開図である。

図１に示した本発明に係る実施例１のブラシレスモータ１０Ｂは、先に図８を用いて説明した従来のモータ１０Ａの構成に対してロータＲ側のモータ駆動用環状磁石のみが異なっており、その他は同様の構成であり、説明の都合上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、従来と異なる構成部材に新たな符号を付して説明する。

図１に示した本発明に係る実施例１のブラシレスモータ１０Ｂも、先に図８を用いて説明した従来のモータ１０Ａと同様に、固定側となるステータＳと、ステータＳ側に対して回転側となるロータＲとによりコア付きブラシレスモータとして構成されており、且つ、ロータＲ側に複数のハードディスクＨＤを一体的に取り付けているが、ハードディスク以外に光ディスクやポリゴンミラーなどを取り付けても良いものである。

まず、上記した本発明に係る実施例１のブラシレスモータ１０Ｂにおいて、固定側となるステータＳ側では、先に図８を用いて説明した従来のモータ１０Ａと同様に、ステータベース１１が、アルミダイキャストなどの非磁性材を用いてこの中心部位に下方に向かって凹カップ状に引込ませた凹カップ部１１ａと、凹カップ部１１ａよりも外周側で上方に突出させた円形状鍔部１１ｂとで鍔付き凹カップ状に形成されている。

そして、ステータベース１１の中心部位に形成した凹カップ部１１ａ内の上面１１ａ１に連接して軸受けホルダ部１１ａ２が上方に向かって一体的に突出形成されており、且つ、軸受けホルダ部１１ａ２内にロータＲ側の軸２２が回転自在に嵌合するための流体軸受け１２が嵌着されていると共に、流体軸受け１２の下端部に軸２２のスラスト荷重を受けるスラストプレート１３とこのスラストプレート１３を補強する補強板１４とが取り付けられている。

また、ステータベース１１の軸受けホルダ部１１ｂの外周部位に、複数のモータ駆動用コイル１５を巻回したステータコア１６が取り付けられていると共に、ステータコア１６の外周側に沿って磁性材を用いて円環状に形成した吸引板１７がアルミダイキャストなどの非磁性材を用いて形成したステータベース１１の凹カップ部１１ａ内の上面１１ａ１上に取り付けられている。

次に、上記した回転側のロータＲは、先に図８を用いて説明した従来のモータ１０Ａ中でロータＲ側のモータ駆動用環状磁石２５に対して着磁状態を変更したモータ駆動用環状磁石２６が置換されて用いられている点のみが異なっており、ロータＲ側のモータ駆動用環状磁石２６がこの実施例１の要部を構成するものであるが、このモータ駆動用環状磁石２６の着磁状態については後述する。

即ち、ロータＲ側では、アルミ材からなるハブ２１の中心部位にステンレス製の軸２２が一体的に固着されて、この軸２２がステータＳ側の流体軸受け１２に回転自在に嵌合していると共に、ハブ２１の裏面中心凹部内に進入した流体軸受け１２の上方部位に対して抜け止め板２３がハブ２１の裏面中心凹部に沿って取り付けられているので、ロータＲ側がステータＳ側に対して上方に抜けないようになっている。

また、ハブ２１には、複数のハードディスクＨＤが取り付けられていると共に、このハブ２１の下面に電気亜鉛メッキ鋼板などを用いて凸カップ状に形成したロータヨーク２４がカシメ締結などにより一体的に取り付けられている。

また、凸カップ状のロータヨーク２４の内周面には、Ｎ極とＳ極とを対にして複数の極対数Ｐで着磁されたモータ駆動用環状磁石２６がステータＳ側で複数のモータ駆動用コイル１５を巻回したステータコア１６に対してラジアル方向（径方向）に僅かな空隙を隔てて対向するように固着されており、且つ、このモータ駆動用環状磁石２６はステータＳ側の吸引板１７に対してアキシャル方向（軸方向）に僅かな空隙を隔てて対向している。

ここで、本発明に係る実施例１のブラシレスモータ１０Ｂに用いられるモータ駆動用環状磁石２６について、図２（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図２（ａ）に示したように、実施例１の要部となるモータ駆動用環状磁石２６は、円環状に形成されており、中心部に大径な丸孔２６ａが貫通して穿設され、且つ、この丸孔２６ａを中心としてラジアル面となる内周面２６ｂ及び外周面２６ｃが同心で形成されていると共に、アキシャル面となる一端面（上面）２６ｄ及び他端面(下面)２６ｅが平坦に形成されている。

この際、モータ駆動用環状磁石２６において、Ｎ極とＳ極とを対にして複数の極対数Ｐで着磁した状態は、図２（ａ），（ｂ）に示したように、モータ駆動用環状磁石２６の内周面２６ｂ中で一端面（上面）２６ｄに接する上側領域２６ｂ１が従来例と同様にＮ極とＳ極とを対にした極対数Ｐ（例えばＰ＝４）で２Ｐ＝８極に着磁され、且つ、他端面（下面）２６ｅに接する下側領域２６ｂ２が従来例と異なって上側領域２６ｂ１の極対数Ｐ＝４に対して半分のＰ／２（例えばＰ／２＝２）で４極に着磁されている。

また、上記と同様に、モータ駆動用環状磁石２６の外周面２６ｃ中で一端面（上面）２６ｄに接する上側領域２６ｃ１が従来例と同様に極対数Ｐ（例えばＰ＝４）で２Ｐ＝８極に着磁され、且つ、他端面（下面）２６ｅに接する下側領域２６ｃ２が従来例と異なって上側領域２６ｃ１の極対数Ｐ＝４に対して半分のＰ／２（例えばＰ／２＝２）で４極に着磁されている。

上記に伴って、モータ駆動用環状磁石２６の一端面（上面）２６ｄは従来例と同様に周方向に極対数Ｐ（例えばＰ＝４）で２Ｐ＝８極に着磁され、且つ、モータ駆動用環状磁石２６の他端面（下面）２６ｅは従来例と異なって一端面（上面）２６ｄの周方向の極対数Ｐ＝４に対して半分のＰ／２（例えばＰ／２＝２）でＰ＝４極に着磁されている。

従って、モータ駆動用環状磁石２６の外周面２６ｃ中で上側領域２６ｃ１は従来例と同様に２Ｐ極に着磁されているので、この上側領域２６ｃ１がステータＳ側で複数のモータ駆動用コイル１５を巻回したステータコア１６に対してラジアル方向（径方向）に僅かな空隙を隔てて対向したときに従来例と同様な回転駆動力を得ることができる。

一方、モータ駆動用環状磁石２６の他端面（下面）２６ｅは従来例と異なってＰ極に着磁されているので、この他端面（下面）２６ｅがステータベース１１の凹カップ部１１ａ内の上面１１ａ１上でステータコア１６の外周側に沿って取り付けた吸引板１７に対してアキシャル方向（軸方向）に僅かな空隙を隔てて対向したときに、吸引板１７とモータ駆動用環状磁石２６の他端面（下面）２６ｅとの間に磁気的な吸引力が発生し、これによりロータＲのアキシャル方向の移動量を規制できる。

この際、吸引板１７とモータ駆動用環状磁石２６の他端面（下面）２６ｅとの間に生じる鉄損Ｗｆは、先に従来例で説明した式２におけるＰ＝４の場合に対してＰの値が半減されてＰ＝２の場合に相当するので、式２において例えば、Ｎ＝１２０Ｈｚ、
Ｋ_ｗｅ：Ｋ_ｗｈ＝８：２、Ｐ＝２、Ｂｍ＝０．１、ｋ＝１．６、 とした場合に、下記の式３となる。
［数３］
Ｗｆ＝｛Ｋ_ｗｅ×（Ｎ×２）^２×Ｂｍ^２｝＋｛Ｋ_ｗｈ×（Ｎ×２）×Ｂｍ^ｋ｝
＝｛Ｋ_ｗｅ×（１２０×２）^２×０．１^２｝＋｛０．２５Ｋ_ｗｅ×（１２０×２）
×０．１^１．６｝＝Ｋ_ｗｅ×５８０ （式３）。

従って、式３から得られる実施例１における鉄損と、先に説明した式２から得られる従来例における鉄損との比率は、Ｋ_ｗｅ×５８０／Ｋ_ｗｅ×２３００＝０．２５２となり、この実施例１では鉄損が従来例に比べて略１／４まで大幅に低減できるので、高効率で性能の良い実施例１のブラシレスモータ１０Ｂを提供することができる。

上記したように、この実施例１におけるモータ駆動用環状磁石２６では、ステータコア１６と対向する第１の面となる外周面２６ｃ中の上側領域２６ｃ１と、吸引板１７と対向する第２の面となる他端面（下面）２６ｅとを有し、且つ、第２の面における周方向の極対数を第１の面における極対数の半分に設定した場合を説明したが、これに限ることなく、第２の面における周方向の極対数を第１の面における極対数よりも少なく設定すれば良いものであるので、この場合には第１の面側と第２の面側とをそれぞれの極対数になるように別々に着磁すれば良いものである。

次に、実施例１におけるモータ駆動用環状磁石２６に対して上記したように着磁する着磁方法について図３〜図５を用いて説明する。

図３は本発明に係る実施例１のブラシレスモータに用いられるモータ駆動用環状磁石に対する着磁方法を説明するための斜視図、
図４は図３に示した着磁ヨークに着磁用コイルを巻回させる際に、着磁用コイルの巻回状態を模式的に示した図、
図５は図３に示した着磁ヨークに巻回させた着磁用コイルの電流方向を模式的に示した図である。

図３に示した如く、本発明に係る実施例１のブラシレスモータ１０Ｂに用いられるモータ駆動用環状磁石２６に対してＮ極とＳ極とを対にして複数の極対数Ｐで着磁する場合に、着磁ヨーク３０は軟磁性鉄材を用いて外周面３０ａが円筒状に形成されており、且つ、この外周面３０ａはモータ駆動用環状磁石２６の一端面（上面）２６ｄ側と対応する一端面（上面）３０ｂに接する上部領域３０ａ１と、モータ駆動用環状磁石２６の他端面（下面）２６ｅ側と対応する他端面（下面）３０ｃに接する下部領域３０ａ２とに下記する複数の溝により分離されている。

即ち、着磁ヨーク３０の外周面３０ａは、上部領域３０ａ１に全周を４ｎ（ｎ：自然数）等分した４ｎ本の縦溝（３０ｄ，３０ｅ）が形成され、且つ、下部領域３０ａ２に全周を２ｎ（ｎ：自然数）等分した２ｎ本の縦溝（３０ｄ，３０ｇ）が形成されていると共に、上部領域３０ａ１と下部領域３０ａ２と間に横溝３０ｆが外周に沿って部分的に形成されている。

また、上部領域３０ａ１に形成した４ｎ本の縦溝（３０ｄ，３０ｅ）のうちでｎ本（図３中では１本のみ図示）の縦溝３０ｄと、下部領域３０ａ２に形成した２ｎ本の縦溝（３０ｄ，３０ｇ）のうちでｎ本（図３中では１本のみ図示）の縦溝３０ｄとが、一端面（上面）３０ｂと他端面（下面）３０ｃとの間に一直線に連結されている。

また、上部領域３０ａ１に形成した４ｎ−ｎ本の縦溝３０ｅの各端部と、下部領域３０ａ２に形成した２ｎ−ｎ本の縦溝３０ｇの各端部とが横溝３０ｆに接続されている。

そして、着磁ヨーク３０の外周面３０ａに形成したｎ本（図３中では１本のみ図示）の縦溝３０ｄと、４ｎ−ｎ本の縦溝３０ｅと、横溝３０ｆと、２ｎ−ｎ本の縦溝３０ｇとに沿って１本の着磁用コイル３１を図４に展開して示したような形状で巻回させると、一端面（上面）３０ｂ側は合計で４ｎ本の縦溝（３０ｄ，３０ｅ）により２Ｐ極に着磁可能となる一方、他端面（下面）３０ｃ側は合計で２ｎ本の縦溝（３０ｄ，３０ｇ）によりＰ極に着磁可能となる。

更に、着磁ヨーク３０の外周面３０ａに１本の着磁用コイル３１を図４に展開して示したような形状で巻回させた後、図３に示したように、着磁ヨーク３０の上方から未着磁状態のモータ駆動用環状磁石２６'をかぶせると、未着磁状態のモータ駆動用環状磁石２６'の丸孔２６ａ内に着磁ヨーク３０の外周面３０ａが進入するので、この後、１本の着磁用コイル３１に対して通電を開始する。

この後、１本の着磁用コイル３１に対して通電すると、図５に矢印で示したような電流方向に電流が流れるために、着磁後のモータ駆動用環状磁石２６は図２（ａ），（ｂ）に示したように一端面（上面）２６ｄ側がＮＳＮＳＮＳＮＳからなる２Ｐ極＝８極に着磁され、且つ、他端面（下面）２６ｅ側がＮＳＮＳからなるＰ極＝４極に着磁されるので、着磁ヨーク３０に１本の着磁用コイル３１を巻回させることで、一端面（上面）２６ｄと他端面（下面）２６ｅとをそれぞれの極対数で同時に着磁できるので、モータ駆動用環状磁石２６が安価に得られる。

そして、モータ駆動用環状磁石２６の他端面（下面）２６ｅをステータベース１１の凹カップ部１１ａ内の上面１１ａ１上で複数のモータ駆動用コイル１５を巻回したステータコア１６の外周側に沿って取り付けた吸引板１７に対してアキシャル方向（軸方向）に僅かな空隙を隔てて対向させたときに、前述したように従来例よりも大幅に鉄損Ｗｆを低減することができる。

図６は本発明に係る実施例２のブラシレスモータを示した縦断面図、
図７（ａ），（ｂ）は図６に示したモータ駆動用環状磁石を説明するための平面図，縦断面図である。

図６に示した本発明に係る実施例２のブラシレスモータ５０は、固定側となるステータＳと、ステータＳ側に対して回転側となるロータＲとによりコアレスブラシレスモータとして構成されており、且つ、ロータＲ側に光ディスクＤを一体的に取り付けているが、光ディスク以外にハードディスクやポリゴンミラーなどを取り付けても良いものである。

まず、上記した本発明に係る実施例２のブラシレスモータ５０において、固定側となるステータＳ側では、ステータベース５１が電気亜鉛メッキ鋼板などの磁性鋼板材を用いてこの中心部位に下方に向かって凹カップ状に引込ませた凹カップ部５１ａと、凹カップ部５１ａよりも外周側で上方に突出させた円形状鍔部５１ｂとで鍔付き凹カップ状に形成されている。

また、ステータベース１１の凹カップ部５１ａ内の上面５１ａ１の中心部位に丸孔５１ａ２が貫通して穿設されており、この丸孔５１ａ２内に真鍮製の軸受けホルダ５２がカシメなどにより上方に向かって突出して取り付けられている。

また、軸受けホルダ５２は、この内側に形成した丸孔５２ａ内に後述するロータＲ側の軸６２が回転自在に嵌合するための含油軸受け５３と、軸６２の下端部が当接してスラスト荷重を受けるスラストプレート５４とが嵌着されている共に、軸受けホルダ５２の裏面側に丸孔５２ａよりも大径に形成した凹孔５２ｂ内にスラストプレート５４を覆うためのカバー５５が取り付けられている。

また、ステータベース５１の外周側の円形状鍔部５１ｂ上には、複数のモータ駆動用コイル５６が固定されたプリント配線基板５７が軸受けホルダ５２の外周部よりも外側の円周に沿って取り付けられており、この際に、複数のモータ駆動用コイル５６はステータコアを用いない平板コイルとして形成されているので、鉄損の低下による消費電力の低減及び薄型化を実現することができる。

更に、ステータベース５１の外周側の円形状鍔部５１ｂ上には、プリント配線基板５７が固定された複数のモータ駆動用コイル５６の外周側に沿って磁性材からなる吸引板５８が取り付けられている。

次に、上記した回転側となるロータＲでは、ロータヨーク６１が電気亜鉛メッキ鋼板などの磁性鋼板材を用いて凸カップ状に形成されている。この際、このロータヨーク６１は、中心部位から上方に向かって突出形成された軸支持部６１ａと、軸支持部６１ａの外周から同心的に円板状に形成された円板部６１ｂと、円板部６１ｂの外周に沿って下方に向かってカップ状に絞り込んだカップ部６１ｃとで一体的に形成されている。

また、ロータヨーク６１は、軸支持部６１ａ内にロータＲ側の回転中心となる軸６２が圧入などにより固着され、且つ、軸支持部６１ａの外周に沿って光ディスクＤの中心孔Ｈに嵌合するためのディスクチャッキング部材６３が取り付けられ、且つ、円板部６１ｂ上の外周部位に光ディスクＤを載置するためのターンテーブル６４がゴム板などを用いて貼着されていると共に、円板部６１ｂの下面及びカップ部６１ｃの内周面にモータ駆動用環状磁石６５がステータＳ側に設けた複数のモータ駆動用コイル５６に対してアキシャル方向（軸方向）に僅かな空隙を隔てて対向するように固着されており、且つ、このモータ駆動用環状磁石６５はステータＳ側の吸引板５８に対してアキシャル方向（軸方向）に僅かな空隙を隔てて対向している。

更に、ロータヨーク６１の円板部６１ｂの下面内周側には、環状バックヨーク取り付け板６６を介してバックヨーク６７が取り付けられており、このバックヨーク６７はステータＳ側の複数のモータ駆動用コイル５６を挟んでロータＲ側のモータ駆動用環状磁石６５と対向するように取り付けられた状態でロータヨーク６１と一体に軸６２を中心にして回転できるようになっている。

そして、ロータＲ側のロータヨーク６１に固着した軸６２を、ステータＳ側の含油軸受け５３内に嵌合させて、複数のモータ駆動用コイル５６による回転磁界と、その磁界に対向したモータ駆動用環状磁石６５及びバックヨーク６７とにより発生する回転駆動力で、ステータＳ側に対してロータＲ側が回転自在になっている。

尚、ステータＳ側に対してロータＲ側が上方に抜けないように防止するための抜け防止対策は、実施例２のブラシレスモータ５０を取り付けた不図示の装置側で施している。

ここで、本発明に係る実施例２のブラシレスモータ５０に用いられるモータ駆動用環状磁石６５について、図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図７（ａ），（ｂ）に示したように、実施例２の要部となるモータ駆動用環状磁石６５は、リング状の円板に形成されており、中心部に大径な丸孔６５ａが貫通して穿設され、且つ、この丸孔６５ａを中心としてラジアル面となるリング面６５ｂが平坦に形成されている。

この際、実施例２のモータ駆動用環状磁石６５に対してＮ極とＳ極とによる着磁状態は、図７（ａ），（ｂ）に示したように、モータ駆動用環状磁石６５のリング面６５ｂ中で内周領域６５ｂ１がＮ極とＳ極とを対にした極対数Ｐ（例えばＰ＝４）で２Ｐ＝８極に着磁され、且つ、外周領域６５ｂ２が内周領域６５ｂ１の極対数Ｐ＝４に対して半分のＰ／２（例えばＰ／２＝２）でＰ＝４極に着磁されている。

従って、モータ駆動用環状磁石６５のリング面６５ｂ中で内周領域６５ｂ１が２Ｐ極に着磁されているので、この内周領域６５ｂ１がステータＳ側の複数のモータ駆動用コイル５６に対してアキシャル方向（軸方向）に僅かな空隙を隔てて対向したときに回転駆動力を得ることができる。

一方、モータ駆動用環状磁石６５のリング面６５ｂ中で外周領域６５ｂ２はＰ極に着磁されているので、この外周領域６５ｂ２がステータベース５１の外周側の円形状鍔部５１ｂ上で複数のモータ駆動用コイル５６の外周側に沿って取り付けた吸引板５８に対してアキシャル方向（軸方向）に僅かな空隙を隔てて対向したときに、吸引板５８とモータ駆動用環状磁石６５のリング面６５ｂ中の外周領域６５ｂ２との間に磁気的な吸引力が発生し、これによりロータＲのアキシャル方向の移動量を規制できるが、この際、吸引板５８とモータ駆動用環状磁石６５のリング面６５ｂ中の外周領域６５ｂ２との間に生じる鉄損Ｗｆは、先に従来例で説明した式２におけるＰ＝４の場合に対してＰの値が半減されてＰ＝２の場合に相当するので、式２において、例えば、Ｎ＝１２０Ｈｚ、Ｋ_ｗｅ：Ｋ_ｗｈ＝８：２、Ｐ＝２、Ｂｍ＝０．１、ｋ＝１．６、 とした場合に、先に実施例１で説明した式３と同様の結果が得られる。

従って、式３から得られる実施例２における鉄損と、先に説明した式２から得られる従来例における鉄損との比率は、Ｋ_ｗｅ×５８０／Ｋ_ｗｅ×２３００＝０．２５２となり、この実施例２でも実施例１と同様に鉄損が従来例に比べて略１／４まで大幅に低減できるので、高効率で性能の良い実施例２のブラシレスモータ５０を提供することができる。

上記したように、この実施例２におけるモータ駆動用環状磁石６５では、複数のモータ駆動用コイル５６と対向する第１の面となるリング面６５ｂ中の内周領域６５ｂ１と、吸引板１７と対向する第２の面となるリング面６５ｂ中の外周領域６５ｂ２とを有し、且つ、第２の面における極対数を第１の面における極対数の半分に設定した場合を説明したが、これに限ることなく、第２の面における極対数を第１の面における極対数よりも少なく設定すれば良いものであるので、この場合には第１の面側と第２の面側とをそれぞれの極対数になるように別々に着磁すれば良いものである。

尚、実施例２のブラシレスモータ５０に用いられるモータ駆動用環状磁石６５に対して上記したように着磁する着磁方法については、先に図３〜図５を用いて説明した実施例１の技術的思想を適用して円板状の着磁ヨーク（図示せず）に１本の着磁用コイル（図示せず）を内周側が２Ｐ極、外周側がＰ極に着磁するように巻回させれば良いものである。

この実施例２でも、着磁ヨーク（図示せず）に１本の着磁用コイル（図示せず）を巻回させることで、リング面６５ｂ中の内周領域６５ｂ１とリング面６５ｂ中の外周領域６５ｂ２とをそれぞれの極対数で同時に着磁できるので、モータ駆動用環状磁石６５が安価に得られる。

また、上記した実施例１のブラシレスモータ１０Ｂ及び実施例２のブラシレスモータ５０は、軸回転タイプのものについて説明したが、ステータベース上に軸（図示せず）を固定した軸固定タイプのものであってももちろんよい。

本発明に係る実施例１のブラシレスモータを示した縦断面図である。 （ａ），（ｂ）は図１に示したモータ駆動用環状磁石を説明するための斜視図，側面展開図である。 本発明に係る実施例１のブラシレスモータに用いられるモータ駆動用環状磁石に対する着磁方法を説明するための斜視図である。 図３に示した着磁ヨークに着磁用コイルを巻回させる際に、着磁用コイルの巻回状態を模式的に示した図である。 図３に示した着磁ヨークに巻回させた着磁用コイルの電流方向を模式的に示した図である。 本発明に係る実施例２のブラシレスモータを示した縦断面図、 （ａ），（ｂ）は図６に示したモータ駆動用環状磁石を説明するための平面図，縦断面図である。 従来のモータを示した縦断面図である。 （ａ），（ｂ）は図８に示したモータ駆動用環状磁石を説明するための斜視図，側面展開図である。

符号の説明

１０Ｂ 実施例１のブラシレスモータ、
１１ ステータベース、１１ａ 凹カップ部、１１ａ１ 上面、
１１ａ２ 軸受けホルダ部、１１ｂ 円形状鍔部、
１２ 流体軸受け、１３ スラストプレート、１４ 補強板、
１５ 複数のモータ駆動用コイル、１６ ステータコア、１７ 吸引板、
２１ ハブ、２２ 軸、２３ 抜け止め板、２４ ロータヨーク、
２６ モータ駆動用環状磁石、２６ａ 丸孔、２６ｂ 内周面、２６ｃ 外周面、
２６ｄ 一端面（上面）、２６ｄ 他端面（下面）、
３０ 着磁ヨーク、３０ａ 外周面、３０ａ１ 上部領域、３０ａ２ 下部領域、
３０ｂ 一端面（上面）、３０ｃ 他端面（下面）、
３０ｄ １本の縦溝、３０ｅ ４ｎ−１本の縦溝、３０ｆ 横溝、
３０ｇ ２ｎ−１本の縦溝、３１ １本の着磁コイル、
５０ 実施例２のブラシレスモータ、
５１ ステータベース、５１ａ 凹カップ部、５１ａ１ 上面、５１ａ２ 丸孔、
５１ｂ 円形状鍔部、５２ 軸受けホルダ、５２ａ 丸孔、５２ｂ 凹孔、
５３ 含油軸受け、５４ スラストプレート、５５ カバー、
５６ 複数のモータ駆動用コイル、５７ プリント配線基板、５８ 吸引板、
６１ ロータヨーク、６１ａ 軸支持部、６１ｂ 円板部、６１ｃ カップ部、
６２ 軸、６３ ディスクチャッキング部材、６４ ターンテーブル、
６５ モータ駆動用環状磁石、６５ａ 丸孔、
６５ｂ リング面、６５ｂ１ 内周領域、６５ｂ２ 外周領域、
６６ 環状バックヨーク取り付け板、６７ バックヨーク、
Ｄ 光ディスク、ＨＤ ハードディスク、
Ｒ ロータ、Ｓ ステータ、
ｆ 周波数、Ｎ モータの回転数、Ｐ モータ駆動用環状磁石の極対数、
Ｂｍ 吸引板の磁束密度、
Ｗｆ 鉄損、Ｗｅ 渦電流損鉄損、Ｗｈ ヒステリシス。

Claims (4)

1. ステータベース上に複数のモータ駆動用コイルを巻回したステータコアを取り付けると共に、前記ステータコアの外周側に沿って吸引板を前記ステータベース上に取り付けたステータと、
   凸カップ状のロータヨークの内面にＮ極とＳ極とを対にして複数の極対数で着磁したモータ駆動用環状磁石を固着させたロータと、
   前記ステータに対し前記ロータを回転自在に支持する軸受けとを備え、
   前記モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔てて前記ステータコアと対向させて回転駆動力を得ると共に、前記モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔てて前記吸引板と対向させてロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制するように構成したブラシレスモータにおいて、
   前記モータ駆動用環状磁石は、前記ステータコアと対向する第１の面と、前記吸引板と対向する第２の面とを有し、且つ、前記第２の面における周方向の前記極対数を前記第１の面における前記極対数よりも少なく設定したことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記モータ駆動用環状磁石は、前記第２の面における周方向の前記極対数を前記第１の面における前記極対数の半分に設定したことを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ。
3. ステータベース上に複数のモータ駆動用コイルを固定した配線基板を取り付けると共に、前記複数のモータ駆動用コイルの外周側に沿って吸引板を前記ステータベース上に取り付けたステータと、
   凸カップ状のロータヨークの内面にＮ極とＳ極とを対にして複数の極対数で着磁したモータ駆動用環状磁石を固着させると共に、バックヨークを前記複数のモータ駆動用コイルを挟んで前記モータ駆動用環状磁石と対向するように前記ロータヨークに取り付けたロータと、
   前記ステータに対し前記ロータを回転自在に支持する軸受けとを備え、
   前記モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔てて前記複数のモータ駆動用コイルと対向させて回転駆動力を得ると共に、前記モータ駆動用環状磁石を僅かな空隙を隔てて前記吸引板と対向させてロータのアキシャル方向(軸方向)の移動量を規制するように構成したブラシレスモータにおいて、
   前記モータ駆動用環状磁石は、前記複数のモータ駆動用コイルと対向する第１の面と、前記吸引板と対向する第２の面とを有し、且つ、前記第２の面における前記極対数を前記第１の面における前記極対数よりも少なく設定したことを特徴とするブラシレスモータ。
4. 前記モータ駆動用環状磁石は、前記第２の面における前記極対数を前記第１の面における前記極対数の半分に設定したことを特徴とする請求項３記載のブラシレスモータ。

Images