JPH07194080A - モータ - Google Patents

モータ

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JPH07194080A
JPH07194080A JP34994093A JP34994093A JPH07194080A JP H07194080 A JPH07194080 A JP H07194080A JP 34994093 A JP34994093 A JP 34994093A JP 34994093 A JP34994093 A JP 34994093A JP H07194080 A JPH07194080 A JP H07194080A
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JP
Japan
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tooth pole
winding
motor
core
pole portion
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Application number
JP34994093A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Kaneda
勲 金田
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Nidec Corp
Original Assignee
Nidec Corp
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Publication date
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  • Brushless Motors (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 渦電流損を低下させて駆動電流を減少させる
と共に、空隙磁気抵抗を減らし空間漏れ磁束をカットし
てコイル巻線占積率を向上し、かつモータ製作時におけ
る作業効率の向上とコストダウンを図るモータを提供す
る。 【構成】 中心軸部10に基端側を嵌着し放射方向に突
出して配設される複数本の棒体状の巻線部2の突出端に
広面積の歯極部3を張り出し形成し、歯極部3に相対向
する位置にギャップ7を介しマグネット6を配置する。
巻線部2は横断面を丸形状又はコーナを丸めた角形状の
ものからなり、コーナ巻線占積率が向上する。また、大
きく張り出した歯極部3には多数本のスリット4が凹設
され渦電流損、コアロスの大幅な低減と共に空間漏れ磁
束がカットされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネット式小型モー
タ全般、スピンドルモータおよび各種マイクロモータ等
に係り、特にコイル巻線占積率が高く、渦電流損を低減
するに好適なモータに関する。
【0002】
【従来の技術】マグネット式小型モータやスピンドルモ
ータ等のモータとしては各種形状のものが従来より採用
されているが、例えばハードディスクドライブ(HD
D)には、図13および図14に概略示す型式のものが
一般に使用されている。静止側の取付ベース8には環状
のブラケット9が固定され、ブラケット9の中心には中
心軸部10が形成される。中心軸部10の外周には放射
方向に突出した多数本の巻線部200を備えたステータ
コア100が嵌着される。ステータコア100は図13
に示すように複数枚の鋼板ラミネーション11を積層し
たものからなり、巻線部200の突出端に周方向に張り
出した歯極部300が形成される。巻線部200および
歯極部300は図13および図14に示すように絶縁性
のコーティング膜15により被包される。なお、コーテ
ィングは絶縁の他にエッヂを鈍角として和らげ、巻線時
の断線を防止するためのもので電着塗装、粉体塗装等の
方法により行われる。巻線部200にはステータコイル
12が捲回される。
【0003】一方、回転側のロータマグネット6はステ
ータコア100の外周を囲繞して配設されるリング状の
ものからなり、ロータハブ13に固定される。なお、ロ
ータハブ13はベアリング14を介し中心軸部10に枢
支される。ロータマグネット6の内面とステータコア1
00の歯極部300間には適宜寸法のギャップ7が形成
される。また、ロータハブ13には円盤状の磁気ディス
ク16がクランプ19を用いて固定される。ブラケット
9側に設けられたフレキシブルプリント基板17からス
テータコイル12側に電流が供給されることにより、ロ
ータマグネット6側が回転する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、モータの電気
損失としてはステータコア100の上に巻線されたコイ
ルで発生する銅損とステータコア100に発生する鉄損
と軸の摩擦による機械損がある。銅損はステータコイル
12に電流を供給した際に発生する熱損失であり、鉄損
は主に電流供給時にステータコア100で発生するヒス
テリシス損と渦電流損とからなる。銅損は、ステータコ
イル12に供給される電流の2乗に比例し、ヒステリシ
ス損は供給電流の周波数に比例し、渦電流損は供給電流
の周波数の2乗に比例する。
【0005】従来型式のモータにおいてもモータ回転数
が低い場合は問題は少ないが、モータ回転数が高い場合
には永久磁石による回転磁界の周波数が大になる。その
ため、鉄損が大となるが、一般に積層タイプの前記ステ
ータコア100の場合には各層の厚さに対応して大きな
渦電流損が生じる。ここで、渦電流損を減少させるため
に、シリコンを含有させて鋼板の固有抵抗を増加させた
場合、シリコンの割合に反比例して飽和磁束密度が低下
する等の問題を伴う。また、モータ磁気回路での渦電流
損は磁束高調波の多い歯極部300に集中的に生じる。
なお、従来のものでは歯極部300にコーティング膜1
5が設けられているため、空隙が大きく、ロータマグネ
ット6と対向する歯極部300の面積も余り大きくな
く、積層厚に等しいため、磁気抵抗が高く駆動電流(R
UN電流)も大きい問題点がある。また、図12に示す
ように歯極部300まわりから空間洩れ磁束φが生じギ
ャップ磁気効率が低下する問題点もある。更に、ステー
タコア100は鋼板ラミネーション11を積層したもの
からなり、その積層、整列の作業工程が必要となると共
に、巻線部200の横断面形状が角型のためステータコ
イル12のコイル巻線占積率が低いのみならず、コイル
12が鋭角のエッヂで断線し易い問題点もある。
【0006】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、高い磁束密度を保ちつつ渦電流損を低下させ駆動電
流を減少させると共に、コイル巻線占積率を向上させ、
かつモータ製作時における作業効率の向上とコストダウ
ンが図れるモータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、コアにコイルを巻装してなる電機子
と、該電機子に対向するように配設されたマグネット等
を設けたモータにおいて、前記コアを、放射状の多数本
の巻線部とその突出端に張り出して形成される歯極部に
より構成し、少なくとも歯極部の前記マグネットと相対
向する側にスリットを形成し、前記巻線部をコーナ部を
丸めた横断面形状としたことを特徴とする。また、本発
明は、コアにコイルを巻装してなる電機子と、該電機子
に対向するように配設されたマグネット等を設けたモー
タにおいて、前記コアを、放射状の多数本の巻線部とそ
の突出端に張り出して形成される歯極部とにより構成
し、少なくとも歯極部の前記マグネットと相対向する側
に、化学気相蒸着法等によりシリコンSiを添加し、前
記巻線部をコーナ部を丸めた横断面形状としたことを特
徴とする。
【0008】
【作用】本発明によれば、コアの巻線部はラミネーショ
ンのみならず一体構造の棒材、バルク材から形成され、
その歯極部においては高い磁束密度が保有されることを
基本としており、バルク材を用いるときは、その横断面
形状が丸形状又はコーナを丸めた角形状のものからなる
ため、モータ製作時において積層、整列の工程が不必要
になると共にコイルにエッヂが立たず、巻線部に密接し
て捲回されるためコイル巻線占積率が向上する。一方、
コアの歯極部は巻線部の周縁から張り出し、マグネット
との対向面積が大きくなり、空隙、磁気抵抗が低減し、
かつ空間漏れ磁束がカットされる。また、スリットの形
成によりあるいは歯極部に対するシリコンの拡散により
表面が改質され、渦電流損が大幅に低減し、ギャップ磁
気効率を向上することが出来る。また、巻線部を酸化膜
でコーティングし丸形状等の横断面に形成することによ
り巻線時の断線が防止され、歯極部を磁性金属でめっき
することにより磁気抵抗を更に低減させることが出来
る。なお、磁束の周波数が高いときは、バルク材に対し
て磁気表皮効果が作用するため、磁束はバルク内部に浸
透せず、損失の発生が抑制される。
【0009】
【実施例】本発明は、電機子が回転するときも静止する
ときも同様に適用することができるが、ここでは電機子
がステータとして静止しているHDD用スピンドルモー
タを示した実施例を図面に基づき説明する。図1は本実
施例の切断正面図、図2はステータコアまわりの構造を
示す図1の線A−A拡大切断平面図、図3はステータコ
アの歯極部を示す図2の線B−B拡大一部切断正面図、
図4は図3の矢視Dの拡大側面図、図5は図3の線C−
Cの拡大切断側面図、図6はスリット形状の異なる歯極
部の実施例を示す拡大一部切断正面図、図7は図6の矢
視Eの拡大側面図、図8乃至図10は歯極部のスリット
形状の他の実施例を示す拡大側面図、図11は本実施例
における空気漏れ磁束のカット状態を示す説明用切断正
面図である。
【0010】まず、図1により本実施例のモータの全体
概要構造を説明する。静止側の取付ベース8には環状の
ブラケット9が固定され、ブラケット9にはステータコ
イル12に電流を供給するフレキシブルプリント基板1
7が配設される。ブラケット9の中心部には中心軸部1
0が固定される。後に詳説するステータコア1は中心軸
部10の外周に嵌着される。
【0011】一方、回転側のロータマグネット6はギャ
ップ7を介しステータコア1の外周を囲繞して配設され
ロータハブ13に固定される。ロータハブ13はベアリ
ング14を介し中心軸部10に枢支される。なお、ロー
タハブ13には磁気ディスク16がクランプ19を用い
て固定される。また、図示の防塵キャップ18はベアリ
ング14の防塵用のものである。
【0012】図1および図2に示すように、ステータコ
ア1は中心軸部10の外周に基端側を固定し、放射状に
突出する巻線部2と、巻線部2の突出端に形成される歯
極部3からなる。なお、巻線部2にはステータコイル1
2が捲回される。歯極部3はギャップ7を介しロータマ
グネット6の内周と相対向して配置され、その対面側に
は図1乃至図4に示すようにスリット4が凹設される。
このステータは厚さ1.4mmの純鉄冷間厚延材に対して
その歯極部分の外周深さ0.5mmに3%のシリコンSi
をCVD(化学気相蒸着)法で拡散している。
【0013】図4、図5等に示すように、巻線部2は本
実施例では四角形状の横断面のものからなり、純鉄や軟
質磁性材から形成される。また、図5に示すようにコー
ナ部は弧面5により丸められ、エッヂをなくしている。
また、図示していないが巻線部は酸化膜やコーティング
層で被包してもよく、これによりステータコイル12の
捲回の円滑性や捲回時の断線の発生を防止し、高速巻線
を可能にすることが出来る。
【0014】図1乃至図4に示すように、歯極部3は巻
線部2の突出端において上下方向および円周方向にそれ
ぞれ張り出した広面積のバルク形状の角状部材からなり
巻線部2と一体的に形成されてなる。ロータマグネット
6側に凹設されるスリット4は本実施例では水平方向に
形成される多数本の凹溝からなる。スリット4は前記し
たように、歯極部3の表面改質の機能を有するものであ
る。表面改質の手段としてはSiを歯極部3の表面に拡
散させる方法だけでも有効であるが、本実施例ではスリ
ット4を併用する。スリット4の深さは磁気回路に応じ
て適宜設定されるが、高速回転のモータになる程浅いス
リット4でよい。また、空隙抵抗をより低減させるた
め、歯極部3の表面には磁性金属、例えばNiめっきを
施してもよい。
【0015】次に、本実施例の作用を説明する。ステー
タコア1の巻線部2はエッヂのないR付角形状(断面円
形でもよい)の棒材からなり、従来技術のように積層お
よび整列の工程が不必要となり、製作が極めて容易にな
る。また、ステータコイル12が巻線部2の外周に沿っ
て密に捲回されるためコイルの巻線占積率が向上する。
この場合、巻線部2にボビンを遊嵌し、その外周を回転
体に連結してボビンを回転することにより、自動巻線が
可能になる。一般に磁気抵抗Rは、g/Aに比例する。
ここで、Aは歯極部3のロータマグネット6との対向面
積であり、gはギャップ7の寸法を示す。前記したよう
に、本実施例の歯極部3はバルク形状の広面積のものか
らなり、gを一定とすればAが大きくなるほどR値は低
減する。また、歯極部3にはシリコンの拡散とともに多
数本のスリット4が形成され、渦電流損の減少に関して
表面改質の機能を付加する。以上により、高い磁束密度
の保有と渦電流損の大幅な低減を両立することが出来
る。また、磁気抵抗の低下により駆動電流(RUN電
流)を減らすことが出来る。一方、図11に示すよう
に、本実施例では巻線部2の突出端に歯極部3が張り出
して形成されるため、空間漏れ磁束がカットされギャッ
プ磁気効率が大幅に低減する (約40%従来技術のも
のより低減されることが実証された)。
【0016】次に、図6乃至図10によりステータコア
1の歯極部の他の実施例を説明する。図6および図7は
上下方向(垂直方向)に沿ってスリット4aが形成され
る歯極部3aを示す。本実施例によっても前記のものと
同様な効果を上げることが出来る。
【0017】図8は水平および垂直方向にスリット4b
を形成し、碁盤状の表面を有する歯極部3bを示す。
【0018】図9は左下りに傾斜したスリット4cを有
する歯極部3cを示す。
【0019】図10は左下りと右下りに傾斜してくの字
状に形成されたスリット溝4dを有する歯極部3dを示
す。
【0020】図8乃至図10に示した歯極部3b,3
c,3dによっても前記の歯極部3,3aと同様な効果
をあげることが出来る。
【0021】歯極部の形状および歯極部に形成されるス
リットの形状は前記実施例のものに限らない。また、巻
線部2は前記実施例ではコーナを丸めた角形状のものと
したが横断面が円形、楕円形等の丸形状のものでもよ
い。
【0022】本件において、別の有用な技術はCVD法
による表面改質である。これにより低価格、高磁束密度
の純鉄を使用することが可能になる。この場合の適用範
囲はバルクに限定されない。安価な鉄板にシリコン拡散
し、高磁束密度で損失大のこれら素材を実用可能にする
ことができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)コアの歯極部を広面積のバルク形状に形成すること
によりギャップの磁気抵抗が低減し、渦電流損が低減す
ると共に、誘起電圧が高まり、誘起電圧を元の状態に戻
すことにより駆動電流を減少することが出来る。 2)巻線部として積層タイプのものを採用せず丸形状又
はコーナを丸めた角形状の一体的の棒材から形成するこ
とによりコイル巻線占積率を向上させ、コイルの自動高
速巻を可能にすることが出来る。 3)スリットを歯極部のマグネット側に設けることによ
りコアロスが減少し、回転寄与成分が増加しモータの回
転効率を向上することが出来る。 4)張り出し形状の歯極部を形成することにより空間漏
れ磁束がカットされ、ギャップ磁気効率を大幅に向上さ
せることが出来る。 5)巻線部をコーティングすることにより、絶縁性を保
った上でステータコイルの捲回が容易となり、捲回時の
断線も防止される。 6)歯極部を磁性金属でめっきすることにより、磁電流
損を更に低減させることが出来ると共に、防錆機能を得
ることが可能になる。 7)コアに高磁束密度の純鉄系素材を使用し、その歯極
部だけをシリコン拡散することにより、高磁束密度と低
損失とを両立させることができる。 8)コアとしてラミネーション及びバルク材を適用で
き、バルク材を使用した場合には、磁束変化の周波数が
高いとき、磁気表皮効果によって損失が内部に及ばない
特性を利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例の全体構造を示す切断
正面図。
【図2】図1の線A−A拡大切断平面図。
【図3】図2の線B−B拡大一部切断正面図。
【図4】図3の矢視Dの拡大側面図。
【図5】図3の線C−Cの拡大切断側面図。
【図6】本発明の他の実施例を示すステータコアの歯極
部の拡大一部切断正面図。
【図7】図6の矢視Eの拡大側面図。
【図8】スリット形状の異なる歯極部の実施例を示す拡
大側面図。
【図9】スリット形状の異なる歯極部の実施例を示す拡
大側面図。
【図10】スリット形状の異なる歯極部の実施例を示す
拡大側面図。
【図11】本実施例における空間漏れ磁束のカット状態
を説明するための一部切断正面図。
【図12】従来の積重タイプのステータコアにおける空
間漏れ磁束の発生状態を説明するための一部拡大切断正
面図。
【図13】従来のモータの概要構造を示す一部切断正面
図。
【図14】図13の線F−Fの拡大切断平面図。
【符号の説明】
1 ステータコア 2 巻線部 3 歯極部 3a 歯極部 3b 歯極部 3c 歯極部 3d 歯極部 4 スリット 4a スリット 4b スリット 4c スリット 4d スリット 5 弧面 6 ロータマグネット 7 ギャップ 8 取付ベース 9 ブラケット 10 中心軸部 12 ステータコイル 13 ロータハブ 14 ベアリング 16 磁気ディスク

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアにコイルを巻装してなる電機子と、
    該電機子に対向するように配設されたマグネット等を設
    けたモータであって、前記コアは、放射状の多数本の巻
    線部とその突出端に張り出して形成される歯極部からな
    り、少なくとも該歯極部の前記マグネットと相対向する
    側にはスリットが形成され、前記巻線部はコーナ部を丸
    めた断面形状を有するものからなることを特徴とするモ
    ータ。
  2. 【請求項2】 前記巻線部は、その横断面形状が円形、
    楕円等の丸形状又は各コーナを丸めた角形状のものから
    なる請求項1記載のモータ。
  3. 【請求項3】 前記歯極部は、前記巻線部まわりから張
    り出したバルク形状の軟磁性体からなり、前記スリット
    は、水平方向、垂直方向、斜め方向及びこれ等の複合方
    向に並設される多数本の適宜深さの溝部からなる請求項
    1記載のモータ。
  4. 【請求項4】 前記巻線部は、酸化膜でコーティングさ
    れ、前記歯極部のスリット側は磁性金属でめっきされた
    ものである請求項1記載のモータ。
  5. 【請求項5】 コアにコイルを巻装してなる電機子と、
    該電機子に対向するように配設されたマグネット等を設
    けたモータであって、前記コアは、放射状の多数本の巻
    線部とその突出端に張り出して形成される歯極部からな
    り、少なくとも該歯極部の前記マグネットと相対向する
    側には、化学気相蒸着法等によりシリコンSiが添加さ
    れ、前記巻線部はコーナ部を丸めた横断面形状を有する
    ものからなることを特徴とするモータ。
  6. 【請求項6】 前記ステータは、ラミネーション又はバ
    ルクコアから形成され、その歯極部にシリコンSiが
    0.5〜7%程度拡散されている請求項5記載のモー
    タ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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