JP3574998B2 - ステータコア及び該ステータコアを備えたモータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、ハードディスクその他の各種記録用ディスク等を駆動するためのモータ及び係るモータに組み込まれるステータコアに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、パソコンのハードディスク等の小型化に伴って、各種ディスクの駆動用モータ及び該モータに組み込まれるステータコアも小型化が進んでいる。この種のモータとしては、ステータコアの径方向内側でロータが回転するインナータイプのものと、逆にステータコアの外側でロータが回転するアウタータイプのものがあるが、図10及び図11にインナータイプのモータに組み込まれるステータコアを例示する。
【0003】
このステータコア1は、各々環状のコアバック2と、コアバック2から等角度間隔で径方向内側へ突設されて図示しない巻線が巻回される複数の歯極3からなる金属薄板4を複数枚積層してなり、このステータコア1の径方向内側に所定の間隙をあけてマグネットを有する不図示のロータが配置される。
【0004】
図12にも示すように、各金属薄板4の一部の歯極3にはかしめにより上面側に凸部3aが、下面側に凹部3bが形成され、上下方向に隣接する金属薄板4の凸部3aと凹部3bとが嵌め合わされ、各金属薄板4が結合されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータの小型化のために、金属薄板4を小型化(薄型化及び小径化)した場合、かしめによる凸部3aと凹部3bで互いに結合することが困難になる。また、歯極3に凸部3a及び凹部3bを形成すると、この凸部3a及び凹部3bの部位で磁束の乱れが生じて、磁束の整流効果が低下し、モータの出力低下等を招く問題がある。
【0006】
なお、かしめに代えて、隣接する金属薄板4を溶接により結合することもできるが、その場合も溶接部位で磁束の整流効果が低下する。また、かしめや溶接で金属薄板4を結合した場合、かしめ代や溶接代を確保する必要上歯極3の幅やコアバック2の幅が一定範囲に制限され、設計の自由度が少なくなる問題があった。
【0007】
さらに、各歯極3に120度の間隔で巻線を施す場合、図10の構成では3つ置きの歯極3毎に巻線することになるが、隣接する巻線箇所間を接続する渡り線を適切に保持するために、従来は、積層方向の一端部における金属薄板4の表面に不図示の合成樹脂リングを取り付け、この合成樹脂リングに設けた突起に上記渡り線を係止していた。ところが、金属薄板4以外に上記合成樹脂リングを設けた場合、ステータコア1の薄型化が一層困難になる問題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題を解決するため、磁束の乱れ等を生じることなく、金属薄板の小型化を図ることができるステータコア及び係るステータコアを備えたモータを提供することを目的とする。
そのため、本発明の請求項1のステータコアは、各々コアバックと、このコアバックから等角度毎に径方向へ突設されて巻線が巻回される複数の歯極とを備えた金属薄板が複数枚積層されたステータコアにおいて、積層方向一端部における金属薄板のコアバックの隣接する歯極間に上記複数枚の金属薄板全体の厚み寸法より大きな長さを有するリテーナが形成され、各リテーナが略直角に折り曲げられて上記積層方向一端部以外の各金属薄板のコアバックの周面に当接されるとともに、各リテーナの先端部が上記積層方向他端部における金属薄板のコアバック周面の端部から当該金属薄板のコアバック表面側へ折り曲げられて折曲部が形成されることにより、各リテーナ及びその折曲部で上記積層方向一端部以外の各金属薄板を抱き込んで各金属薄板が結合されたことを特徴とするものである。
【0009】
請求項2のステータコアは、請求項1の構成において、隣接する歯極間で上記巻線を接続する渡り線が上記折曲部に係止されたことを特徴とするものである。
【0010】
請求項3のステータコアは、請求項1又は2の構成において、各金属薄板の法線方向に対する上記折曲部の傾斜角度が略30乃至40度の範囲とされたことを特徴としている。
【0011】
請求項4のステータコアは、請求項1又は2の構成において、上記積層方向一端部以外の各金属薄板の隣接する歯極間におけるコアバックの周面が平面視で上記リテーナと対応する一辺を有する部分多角形状に形成され、この部分多角形の一辺に対応する周面に上記リテーナが当接していることを特徴とするものである。
【0012】
請求項5のモータは、上記各金属薄板が環状に形成され、これら金属薄板における上記歯極が上記コアバックから径方向内側へ突設されるとともに、上記リテーナが上記積層方向一端部における金属薄板のコアバックの内周側端部に設けられて他の金属薄板のコアバックの内周面に当接された請求項1乃至4のいずれか記載のステータコアと、このステータコアが固定されるベースと、上記ステータコアの内周側で上記ベースに回転自在に支持されるとともに、ロータマグネットが設けられたロータとを備えたことを特徴とするものである。
【0013】
請求項6のモータは、上記各金属薄板における上記歯極が上記コアバックから径方向外側へ突設されるとともに、上記リテーナが上記積層方向一端部における金属薄板のコアバックの外周側端部に設けられて他の金属薄板のコアバックの内周面に当接された請求項1、3又は4のいずれか記載のステータコアと、このステータコアが固定されるベースと、上記ステータコアの外周側で上記ベースに回転自在に支持されるとともに、ロータマグネットが設けられたロータとを備えたことを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1乃至図3に示すように、ハードディスク、フレキシブルディスク、デジタルビデオディスク等の各種記録用ディスクの駆動用モータ等に組み込まれるインナータイプのステータコア11は、各々ケイ素鋼板等の金属からなる複数枚の環状の金属薄板12、13が積層されて構成されている。
【0015】
図4に示すように、最も下方に位置する金属薄板12(積層方向一端部に位置する金属薄板)は、環状のコアバック14と、このコアバック14の内周側端部から等角度毎に径方向内側に突設された複数、例えば、9個の歯極15とを備えている。
【0016】
また、隣接する歯極15間で、コアバック14の内周側端部から径方向内側に突出するリテーナ16が設けられている。リテーナ16の長さL(図6中(a)参照)は、歯極15よりは短くされるが、複数枚の金属薄板12、13全体の厚み寸法H(同図中(c)参照)よりは大きくされている。
【0017】
リテーナ16と隣接する歯極15間において、コアバック14の内周14aは直線状の輪郭を有するように形成され、各歯極15とその両側におけるコアバック14の内周14aとは略直交している。なお、コアバック14の外周面における各歯極15に対応する位置には、図示しないモータケースにステータコア11を保持させるための溝14dが形成されている。
【0018】
図5において、上記金属薄板12と同一構成部分に同一の参照番号を付して示したように、最も下方の金属薄板12以外の他の金属薄板13は上記金属薄板12と基本的に同様に形成されている。
【0019】
但し、金属薄板13のコアバック14には、リテーナ16が設けられず、隣接する歯極15間でコアバック14の内周(周面)が、中央の一辺14bとその両側の片14cとで部分多角形状に形成されている点で金属薄板12と相違している。上記辺14bの長さW2(図5)は、金属薄板12におけるリテーナ16の幅W1(図4)と略等しくされ、辺14cは金属薄板12における辺14aと長さ及び向きが等しくされている。
【0020】
上記ステータコア11における金属薄板12、13の外径寸法は、例えば、15乃至20[mm]程度、個々の金属薄板12、13の厚み寸法は、例えば、0.1乃至0.2[mm]程度、歯極15の幅W1は1[mm]以下程度であり、この場合、ステータコア11が組み込まれるモータの外径寸法は、30[mm]以下である。なお、本例のように歯極15の幅W1が1[mm]以下となると、従来のように、かしめを用いて金属薄板12、13同士を結合することは技術的に極めて困難となる。
【0021】
ステータコア11の組立に際しては、図6中(a)に示すように、金属薄板12上に所定枚数、例えば、3枚の金属薄板13を積層して、歯極15の位置を一致させ、この状態で同図中(b)に示すように、金属薄板12におけるリテーナ16を上向きに略90度折り曲げて、リテーナ16を各金属薄板13のコアバック14の辺14bに対応した内周面(周面)に当接させる。
【0022】
このように、リテーナ16が辺14bに対応した内周面に当接することにより、金属薄板12、13間の回止めが施される。なお、予めリテーナ16をコアバック14に対して直角に折り曲げた上で、この金属薄板12上に金属薄板13を積層するようにしてもよい。
【0023】
続いて、同図中(c)に示すように、最も上方の金属薄板13(積層方向他端部における金属薄板)の内周面の端部S(上端部)から、リテーナ16の先端部が上記金属薄板13のコアバック14の表面(上面)側へ所定角度K、好ましくは、金属薄板12、13の法線方向に対し略30乃至40度の範囲の角度Kで折り曲げられることにより、折曲部16aが形成される。このように、リテーナ16及びその折曲部16aで各金属薄板13が抱き込まれることにより、金属薄板12、13が相互に結合される。
【0024】
ここで、折曲部16aの折曲角度Kを略30乃至40度の範囲としたのは、金属薄板12、13同士の十分な結合力を得るため、及び折曲部16aと最も上方の金属薄板13のコアバック14表面との間に後述の渡り線18を係止する十分なスペースを確保するためである。
【0025】
なお、最も上方の金属薄板13の表面(上面)からの折曲部16aの垂直方向への突出寸法Iは、折曲部16aに係止される渡り線18の本数に応じて決定され、通常、実際に係止される本数より若干本(例えば、1乃至2本程度)多めの渡り線18が係止可能な寸法とされる。
【0026】
後述のように、各折曲部16aに係止される渡り線18の本数が最大3本であり、かつ個々の渡り線18の線径(従って、後述の巻線17の線径)が0.075乃至0.15[mm]程度であれば、上記突出寸法Iは、例えば、4本程度の渡り線18が係止可能な寸法となり、具体的には、0.25乃至0.5[mm]程度とされる。
【0027】
各金属薄板12、13を結合した後、これらの金属薄板12、13の表面に図示しない絶縁膜が形成され、その後、歯極15に巻線17が施される。ブラシレスモータにおいては、巻線17は、通常、120度間隔で3相に施される。
【0028】
図7中(a)及び図1に基づいて第1相の巻線17を施す手順を説明する。9個の歯極15を区別するために便宜上a乃至iの符号を付し、9個の折曲部16aを区別するために便宜上I乃至IXの符号を付している。第1相の巻線17は、巻始め端アからb位置の歯極15の下方を通過させ、図7中に点線で示した渡り線18部分をII位置の折曲部16aに係止した後、a位置の歯極15に時計方向の巻回する。
【0029】
続いて、渡り線18部分をI位置、IX位置及びVIII位置の各折曲部16aに係止した後、a位置と120度隔てたg位置の歯極15に巻回する。その後、渡り線18部分をVII位置、VI位置及びV位置の各折曲部16aに係止し、g位置と120度隔てたd位置の歯極15に巻回した後、渡り線18部分をIV位置、III位置の各折曲部16aに係止し、さらにb位置の歯極15の下方を通過させて巻終わり端イに至っている。
【0030】
また、図7中(b)に示すように、第2相の巻線17は、巻始め端アから順次120度間隔のi位置、f位置、c位置の歯極15に巻回し、その間の渡り線18部分を各折曲部16aに係止して巻終わり端イに至っている。同様に、図7中(c)に示す第3相の巻線17は、巻始め端アから順次120度間隔のh位置、e位置、b位置の歯極15に巻回して巻終わり端イに至っている。
【0031】
そして、各相の巻線17は、巻始め端アが異なる位置とされているが、巻終わり端イは同一位置に集結されて、束ねられている。なお、図1には、簡単のため、第1相の巻線17(及び渡り線18)のみを示している。
【0032】
上記実施の形態では、歯極15をコアバック14から径方向内側へ突出させたインナータイプのモータ用のステータコア11において、リテーナ16を金属薄板12の内周側端部に設けて各金属薄板13のコアバック14の内周側から抱き込むようにしており、これにより、ステータコア11の径方向寸法を抑制できる利点があるが、逆にリテーナ16を金属薄板12のコアバック14の外周側端部に設けてこのリテーナ16を各金属薄板13のコアバック14の外周面に当接させるとともに、リテーナ16の先端部をコアバック14表面側に折り曲げて、リテーナ16により各金属薄板13を外周側から抱き込むようにしてもよい。
【0033】
また、上記実施の形態では、各金属薄板12、13を結合する折曲部16aに渡り線18を係止するようにしたが、これに代えて、折曲部16aは各金属薄板12、13を結合する役割のみとし、最も上方の金属薄板13の表面に不図示の合成樹脂リングを取り付け、この合成樹脂リングに設けた突起に渡り線18を係止するようにしてもよい。
【0034】
次に、図8を参照しながら、上記ステータコア11を備えたインナーロータタイプであって着脱式の記録ディスクを駆動するためのモータ20につき、簡単に説明する。モータ20は、断面円形の凹部21aを有するベース21を備え、凹部21a内の外周側端部に上記ステータコア11が挿入、固定されている。凹部21a内の中央部付近でベース21に上向きに突出する円筒部21bが設けられている。
【0035】
この円筒部21b内に上下1対のベアリング22を介してシャフト23が回転自在に支持され、シャフト23の上端部付近にロータ24の内周部が固定されている。ロータ24の外周下端部には、ロータマグネット25が上記ステータコア11と所定の間隙をあけて対向するように取り付けられている。ロータ24の外周上端部には、不図示の記録ディスクが載置され、これを磁気吸着するためのチャッキングマグネット26が配置されている。そして、ステータコア11の上記巻線17(図8には不図示)に通電することにより、ロータ24がシャフト23とともに回転するようになっている。
【0036】
以上では、各金属薄板12、13のコアバック14から歯極15を内周側に突出させたインナータイプのステータコア11及びこのステータコア11を有するモータ20につき説明したが、図9に平面図のみを示すように、各金属薄板26の歯極27をコアバック28から径方向外側へ突出させたアウナータイプのステータコア29において、最も下方の金属薄板(不図示)のコアバックの外周側端部(内周側端部でも可)に設けた上記と同様のリテーナ30によって、各金属薄板26を抱き込んで保持することもできる。
【0037】
なお、アウナータイプのステータコア29では、上記した渡り線の係止の問題は特に生じないから、リテーナ30は通常、金属薄板26同士の結合のみに用いられる。上記したアウナータイプのステータコア29においては、図示しないが、図8とは逆にステータコア29の外周側にロータマグネットを有するロータを配置することにより、モータを構成することができる。リテーナ30の折曲部は、渡り線の係止を不要とする場合は、前述の折曲角度Kとする必要はなく、例えば、完全に(K=90度)折り曲げると金属薄板の結合力を増大させることができるとともに、ステータコアからの突出寸法を小さくできる。
【0038】
本発明の請求項1のステータコアは、積層方向一端部における金属薄板のコアバックの隣接する歯極間に上記複数枚の金属薄板全体の厚み寸法より大きな長さを有するリテーナが形成され、各リテーナが略直角に折り曲げられて上記積層方向一端部以外の各金属薄板のコアバックの周面に当接されるとともに、各リテーナの先端部が上記積層方向他端部における金属薄板のコアバック周面の端部から当該金属薄板のコアバック表面側へ折り曲げられて折曲部が形成されることにより、各リテーナ及びその折曲部で上記積層方向一端部以外の各金属薄板を抱き込んで各金属薄板が結合されたものであるから、金属薄板を小型化した場合でも上記リテーナ及びその先端部の折曲部によって確実に金属薄板同士を結合できるようになる。
【0039】
また、従来のようにかしめや溶接で金属薄板を結合した場合と異なり、磁束の乱れが生じにくくなって、整流効果が高まるとともに、従来のようなかしめ代や溶接代が不要となるので、歯極やコアバックの幅も自由に設定でき、設計の自由度が高くなる。
【0040】
請求項2のステータコアは、隣接する歯極間で巻線を接続する渡り線が上記折曲部に係止されるものであるから、従来のように、渡り線用に別途合成樹リングを設ける必要もなくなり、ステータコアの一層の薄形化を図ることができる。
【0041】
請求項3のステータコアは、各金属薄板の法線方向に対する上記折曲部の傾斜角度が略30乃至40度の範囲とされているが、これにより、上記折曲部で金属薄板同士を確実に結合できる結合力を確保でき、かつ、折曲部の積層方向への突出寸法を抑制できるとともに、折曲部と上記積層方向他端部における金属薄板のコアバック表面との間に渡り線を係止するために必要なスペースを確保しやすくなる。
【0042】
これに対し、上記傾斜角度が略30度未満であれば、折曲部による金属薄板同士の結合力が不足したり、折曲部の積層方向への突出寸法が大きくなって、ステータコア全体の厚み寸法が大きくなる不具合が生じやすくなる。一方、上記傾斜角度が略40度を越えると、折曲部と上記積層方向他端部における金属薄板のコアバック表面との間に渡り線を係止するために必要なスペースを確保しにくくなる問題が生じやすい。
【0043】
請求項4のステータコアは、上記積層方向一端部以外の各金属薄板の隣接する歯極間におけるコアバックの周面が平面視で上記リテーナと対応する一辺を有する部分多角形状に形成され、この部分多角形の一辺に対応する周面に上記リテーナが当接しているので、リテーナと上記部分多角形の一辺に対応する周面との当接により金属薄板同士の回止めが施されて、隣接する金属薄板の歯極同士の位置が確実に一致する利点が生じる。
【0044】
請求項5のモータは、上記各金属薄板が環状に形成され、これら金属薄板における上記歯極が上記コアバックから径方向内側へ突設されるとともに、上記リテーナが上記積層方向一端部における金属薄板のコアバックの内周側端部に設けられて他の金属薄板のコアバックの内周面に当接された請求項1乃至4のいずれか記載のステータコアと、このステータコアが固定されるベースと、上記ステータコアの内周側で上記ベースに回転自在に支持されるとともに、ロータマグネットが設けられたロータとを備えたインナータイプのものであり、上記のように、本発明のステータコアは十分に小型化することが可能であるから、このステータコアが組み込まれるインナータイプのモータも十分に小型化することができる。
【0045】
請求項6のモータは、上記各金属薄板における上記歯極が上記コアバックから径方向外側へ突設されるとともに、上記リテーナが上記積層方向一端部における金属薄板のコアバックの外周側端部に設けられて他の金属薄板のコアバックの内周面に当接された請求項1、3又は4のいずれか記載のステータコアと、このステータコアが固定されるベースと、上記ステータコアの外周側で上記ベースに回転自在に支持されるとともに、ロータマグネットが設けられたロータとを備えたアウタータイプのものであり、上記のように、本発明のステータコアは十分に小型化することが可能であるから、このステータコアが組み込まれるアウタータイプのモータも十分に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るステータコアを示す概略平面図。
【図2】上記ステータコアを示す概略正面図。
【図3】図1のA−A線に沿う概略断面図。
【図4】上記ステータコアにおける最も下方の金属薄板を示す概略平面図。
【図5】上記ステータコアにおける他の金属薄板を示す概略平面図。
【図6】上記ステータコアの組立手順を示す図1中B−B線に沿う部分拡大断面図。
【図7】上記ステータコアに巻線を施す手順を示す説明図。
【図8】上記ステータコアを有するインナータイプのモータを示す概略断面図。
【図9】本発明に係るアウタータイプのステータコアを示す概略平面図。
【図10】従来のステータコアを示す概略平面図。
【図11】図10のC−C線に沿う概略断面図。
【図12】図12のD−D線に沿う概略断面略図。
【符号の説明】
11 ステータコア
12、13 金属薄板
14 コアバック
15 歯極
16 リテーナ
16a 折曲部
17 巻線
18 渡り線
20 モータ
21 ベース
24 ロータ
25 ロータマグネット
Claims (6)
- 各々コアバックと、このコアバックから等角度毎に径方向へ突設されて巻線が巻回される複数の歯極とを備えた金属薄板が複数枚積層されたステータコアにおいて、
積層方向一端部における金属薄板のコアバックの隣接する歯極間に上記複数枚の金属薄板全体の厚み寸法より大きな長さを有するリテーナが形成され、各リテーナが略直角に折り曲げられて上記積層方向一端部以外の各金属薄板のコアバックの周面に当接されるとともに、各リテーナの先端部が上記積層方向他端部における金属薄板のコアバック周面の端部から当該金属薄板のコアバック表面側へ折り曲げられて折曲部が形成されることにより、各リテーナ及びその折曲部で上記積層方向一端部以外の各金属薄板を抱き込んで各金属薄板が結合されたことを特徴とするステータコア。 - 隣接する歯極間で上記巻線を接続する渡り線が上記折曲部に係止されたことを特徴とする請求項1記載のステータコア。
- 各金属薄板の法線方向に対する上記折曲部の傾斜角度が略30乃至40度の範囲とされたことを特徴とする請求項1又は2記載のステータコア。
- 上記積層方向一端部以外の各金属薄板の隣接する歯極間におけるコアバックの周面が平面視で上記リテーナと対応する一辺を有する部分多角形状に形成され、この部分多角形の一辺に対応する周面に上記リテーナが当接していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載のステータコア。
- 上記各金属薄板が環状に形成され、これら金属薄板における上記歯極が上記コアバックから径方向内側へ突設されるとともに、上記リテーナが上記積層方向一端部における金属薄板のコアバックの内周側端部に設けられて他の金属薄板のコアバックの内周面に当接された請求項1乃至4のいずれか記載のステータコアと、
このステータコアが固定されるベースと、
上記ステータコアの内周側で上記ベースに回転自在に支持されるとともに、ロータマグネットが設けられたロータとを備えたことを特徴とするモータ。 - 上記各金属薄板における上記歯極が上記コアバックから径方向外側へ突設されるとともに、上記リテーナが上記積層方向一端部における金属薄板のコアバックの外周側端部に設けられて他の金属薄板のコアバックの内周面に当接された請求項1、3又は4のいずれか記載のステータコアと、
このステータコアが固定されるベースと、
上記ステータコアの外周側で上記ベースに回転自在に支持されるとともに、ロータマグネットが設けられたロータとを備えたことを特徴とするモータ。
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