JP3358667B2 - ディスク回転用モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディスクファイル装置に
組込まれるディスク回転用モータに関する。

【０００２】現在、ディスクは径が3.5 インチのものが
主であるけれども、将来的には、ディスクの径を2.5 イ
ンチ、更には1.8 インチと小さくして、ディスクファイ
ル装置を小型かつ薄型にする傾向にある。

【０００３】ディスクのサイズが小さくなると、ディス
クの中心孔径も小さくなり（1.8 インチディスクでは、
中心孔径は１２mm）、ブラシレスモータを用いたディス
ク回転用モータは小型化が要求される。

【０００４】

【従来の技術】図１４及び図１５は従来のディスク回転
用モータ１の１例を示す。

【０００５】２はハブであり、固定シャフト軸３に対し
て軸受４，５により支持されている。ハブ２には、ディ
スク６が固定してある。７はディスク回転軸線である。

【０００６】ディスク回転用モータ１は、ハブ２の内側
であって且つ軸受４，５の間の空間に組込まれている。

【０００７】８は電機子鉄心であり、固定シャフト軸３
に固定してある。

【０００８】９は巻線であり、その巻線軸線１０は、固
定シャフト軸３に直交する方向である。 １１は環状永
久磁石であり、周方向に多数着磁してあり、ハブ２の内
周に固定してある。

【０００９】電機子鉄心８の頭部８ａと環状永久磁石１
１とが、径方向上対向している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のモー
タ１は、ステータ部を構成する電機子鉄心８の頭部８ａ
と巻線９とがモータ１の径方向に並んでいるため、モー
タ１の径方向上に、頭部８ａを配置するための環状の頭
部配置用スペース１５と、巻線９を配置するための環状
の巻線配置用スペース１６と、更には電機子鉄心８の基
部（ステータヨーク）８ｂを配置するための環状の基部
配置用スペース１７とが並んで必要とされている。

【００１１】このため、モータ１は径Ｄ₁ が大となって
しまい、ディスクの小型化に対応することが困難であ
り、実際、１．８インチ等の小型ディスクの回転用モー
タとした場合、図１４に示すように軸受４，５を上下方
向に設置しなければならず、そのため高さ寸法が大きく
なって、ディスクファイル装置の薄型化が図れないとい
う問題があった。

【００１２】なお、ディスクが小型化した場合に、ディ
スク回転用モータ１Ａを、図１４中二点鎖線で示すよう
に、ディスクファイル装置のシャーシベースの下面側に
配することも考えられる。しかし、この場合も、ディス
クファイル装置の高さ寸法が増えてしまい、ディスクフ
ァイル装置の薄型化が図れない。

【００１３】図１６は従来の別の例であるアキシャルギ
ャップ型フラットモータ７０を示す。７１はステータヨ
ーク、７２はステータコイル、７３はロータヨーク、７
４はロータ磁石である。

【００１４】このモータ７０は、限られた許容空間では
コイルのトルク発生に関与する半径方向距離がとれない
ため、十分な効率が得られない。また、空心コイルを用
いるいわゆるスロットレス型であるため、コアつきのモ
ータに較べ、空隙磁束密度が上げにくく、効率を高くで
きない。また、アキシャルギャップ型モータの場合、ア
キシャル方向に磁気吸引力が働くため、軸受寿命を低下
させ、またアキシャル方向に振動が生じ易く、ディスク
の面振れを誘発してしまう。

【００１５】これに対してラジアルギャップ型のモータ
では、磁気的吸引力が径方向に発生して、互いに打ち消
し合うため、軸受の負荷とはならず、寿命及びディスク
回転の安定化の点で好ましい。

【００１６】従って、ディスク回転用モータとしては、
ラジアルギャップ型のものであって且つ小型であること
が必要とされる。

【００１７】そこで、本発明は、電機子鉄心の頭部と巻
線とをディスク回転軸線と平行に並べて配した構成とし
て小型化を実現し、ディスクファイル装置の小型かつ薄
型化を可能としたディスク回転用モータを提供すること
を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ステ
ータ部と、該ステータ部に対して回転軸線を中心に回転
してディスクを一体回転させるロータ部とよりなり、上
記ロータ部は、底面側に環状凹部を有するハブを有し
て、該凹部内面の周方向に、多極着磁してあり、磁束を
実質上放射状に発生させる環状永久磁石を有し、上記ス
テータ部は、直線状の軸線に沿って、頭部と、円周方向
の長さが該頭部のそれより短い頸部とを有する複数の鉄
心片が、上記軸線を、上記回転軸線と平行とされて環状
に配された状態で、各鉄心片の頭部の部分を合成樹脂に
よって一体モールドされて、複数の鉄心片が環状に並ん
だ状態に固定され、上記各鉄心片の頭部が上記ハブの環
状凹部内に嵌入されて、該頭部の側面を上記環状磁石の
周側面に対向させて配された電機子鉄心と、その巻線軸
線を上記回転軸線と平行とされて、上記各鉄心片の頸部
に設けられた巻線と、前記各鉄心片の頸部を相互に連結
するステータヨークとよりなる構成としたものである。

【００１９】

【００２０】請求項２の発明は、請求項１のモータにお
いて、前記ステータヨークは、鉄製のシャーシベースを
兼用する構成としたものである。

【００２１】

【００２２】

【作用】請求項１の頭部の周側面が環状磁石の周側面に
対向する構成は、ラジアルギャップ型のモータを構成す
るように作用する。

【００２３】鉄心部の軸線が直線状であり、この鉄心部
をその軸線を回転軸線と平行として配した構成は、巻線
をその巻線軸線を上記回転軸線と平行とするように作用
する。

【００２４】巻線がその巻線軸線が上記回転軸線と平行
である構成は、巻線軸線が放射状である場合に比べて、
巻線が周方向並んで配設される円の径を小さくするよう
に作用する。

【００２５】請求項１のハブの底面の環状凹部は、環状
永久磁石及び電機子鉄心の頭部を収容するように作用す
る。複数の鉄心片を合成樹脂によって一体モールドした
構成は、例えばメタルインジェクションによって形成し
た鉄心片の利用を可能とするように作用する。

【００２６】

【００２７】

【００２８】請求項３のステータヨークがシャーシベー
スを兼用する構成は、専用のステータヨークを不要とす
るように作用する。

【００２９】

【実施例】まず、本発明のディスク回転用モータの第１
実施例について、図１乃至図４を参照して説明する。

【００３０】図２中、ディスクファイル装置２０は、鉄
製のエンクロージャ２１内に、１．８インチのディスク
２２及びディスク回転用モータ２３が組込まれた構成で
ある。

【００３１】エンクロージャ２１は、シャーシベース２
１ａとカバー２１ｂとからなり、外形寸法がＩＣメモリ
カードと同一サイズ（５４ｍｍ×８５．６ｍｍ×５ｍ
ｍ）である。

【００３２】２４はハブであり、エンクロージャ２１に
固定された固定シャフト２５に、一対の軸受２６，２７
により回転可能に支持されている。このハブ２４に、デ
ィスク２２の中心孔２２ａが嵌合して、固定してある。

【００３３】また、ハブ２４には、下面側に、環状の凹
部２８が形成してある。この凹部２８が、上記のモータ
２３を収容するための環状空間２９を形成している。

【００３４】ハブ２４は、軟磁性材料の一つである鉄製
である。

【００３５】上記のモータ２３は、以下に説明するよう
に、ラジアルギャップ型のものであって、且つ外輪回転
型で、インナーロータ型である。

【００３６】このモータ２３は、ロータ部３０とステー
タ部３１とよりなる。

【００３７】３２はロータ部３０の回転軸線である。

【００３８】３３は環状永久磁石であり、ロータ部３０
を構成する。

【００３９】この環状永久磁石３３は、図３に示すよう
に、周方向に８極又は１２極等にラジアル着磁されてい
る。磁化の方向は、符号３４で示すように半径方向であ
る。ハブ２４が鉄製であるため、環状永久磁石３３は、
ハブ２４の環状凹部２８の内側周面３５に直接に固定し
てある。即ち、環状永久磁石３３用のヨークはハブ内周
部で兼用してあり、この分、モータ２３は小径となって
いる。

【００４０】ステータ部３１は、電機子鉄心３６と、コ
イル３７と、ステータヨーク（鉄型のシャーシベース２
１ａ）とよりなる。

【００４１】電機子鉄心３６は、図４（Ａ），（Ｂ）に
示すように９個の鉄心片３８が、周方向等間隔で並んだ
状態に、合成樹脂製のリング部３９によって固定された
構造であり、大略、筒形状である。

【００４２】各鉄心片３８は、図５に示すように、直線
状の軸線４０に沿って、頭部３８ａと、これより細い頸
部３８ｂとを有し、全体の高さ寸法が２．３ｍｍである
構成である。いくつかの鉄心片は、頸部３８ｂの下端に
脚部３８ｃを有する。鉄心片３８は、例えばメタルイン
ジェクション等の精密焼結又はプレス成形、鋳造等によ
り製造され、ケイ素鉄製であり、鉄損が小さく抑えられ
ている。

【００４３】電機子鉄心３６は、上記の脚部３８ｃをエ
ンクロージャ２１のシャーシベース（ステータヨーク）
２１ａの凹部（図示せず）に嵌合させて、シャーシベー
ス２１ａ上に固定してある。シャーシベース２１ａはカ
バー２１ｂと同じ厚さ０．５ｍｍの鉄板を絞り加工によ
り製作したもので、本発明のモータのステータヨークを
兼ねる。

【００４４】図２に示すように、各鉄心片３８の頭部３
８ａが上記ハブ２４の環状空間２９内に嵌入しており、
頭部３８ａの内周側面３８ａ-1が、環状永久磁石３３の
外周面３３ａに、ラジアルギャップ４１をおいて対向し
ている。

【００４５】図４に示すように、頭部３８ａの開き角θ
は、約３０〜３８度である。

【００４６】上記各鉄心片３８の軸線４０は、回転軸線
３２と平行となっている。

【００４７】上記の電機子鉄心３６は、図６（Ａ），
（Ｂ）に示すように、鉄心片３８を金型（図示せず）内
にセットし、合成樹脂を射出するインサート成形により
製造される。

【００４８】なお、電機子鉄心３６は、９個の鉄心片３
８が合成樹脂リング部３９により一体化されており、十
分な強度を有しており、且つ、鉄心片３８を１つずつシ
ャーシベースに取り付ける場合に比べて取り付けは容易
である。

【００４９】図１及び図２中、４２は巻線であり、上記
頸部３８ｂに巻回してある。

【００５０】４３は巻線４２の軸線である。この巻線軸
線４３は、前記の軸線４０と一致しており、上記回転軸
線３２と平行である。

【００５１】また、巻線４２は、図２に示すように、ハ
ブ２４の環状凹部２８の真下の部位であって、ハブ２４
とシャーシベース２１ａとの間の空間４４内に設けてあ
る。また、図１及び図２中、４５はフレキシブルプリン
ト回路基板であり、シャーシベース２１ａ上に固着して
ある。この回路基板４５によって、巻線４２間が接続さ
れている。

【００５２】上記鉄心片３８の頸部３８ｂは、磁束が飽
和しない範囲で断面積をできるだけ小さくしてある。こ
れにより、巻線４２の一ターンの長さが短くなってお
り、この結果、巻線４２の電気抵抗値が減り、その分モ
ータ２３の駆動効率が上がっている。

【００５３】また、巻線を鉄心に直接巻く必要がないた
め、整列巻き等を行うことにより、ターン数を上げるこ
とができる。また、プリントコイル等の通常の巻き線工
程以外の手法を適用することも可能である。

【００５４】また、図２に示すように、環状永久磁石３
３及び電機子鉄心３６は、軸受２６，２７の外輪の外径
より外側であって、ディスク７２の中心孔（内径）２２
ａより内側に位置している。

【００５５】上記構成のディスク回転用モータ２３は、
以下に挙げる効果を有する。

【００５６】 軸線４０及び４３が回転軸線３２と平
行であるため、モータ２３の径Ｄ₂（１２ｍｍφ）を小
さくでき、１．８インチの小型ディスクの回転用とした
場合でも、図示のように、軸受２６，２７を同一面上に
並設することができる。

【００５７】 環状永久磁石３３及び電機子鉄心３６
を構成する鉄心片３８の頭部３８ａがハブ２４の環状の
凹部２８内の空間２９内に納まっているため、上記と
併用してディスクファイル装置２０の高さ寸法Ｈ₁ を小
さくし得る（高さ寸法Ｈ₁ は、具体的には、ＩＣメモリ
カードの高さと同じであり、５ｍｍである）。

【００５８】 エンクロージャ２１のシャーシベース
２１ａがステータ部３１のステータヨークを兼ねている
ため、ステータヨークを別途設けた構成に比べて、ディ
スクファイル装置２０の高さ寸法Ｈ₁ を小さくし得る。

【００５９】次に、上記ディスク回転用モータ２３の構
成部分の変形例について説明する。

【００６０】 上記鉄心片３８は小さいものである
故、材料の使用量が少ないため、高価であるパーメンジ
ュール製とすることも可能である。パーメンジュールは
飽和磁束密度が大であるため、他の材料に比べて断面積
を小さくして巻線４２のターン数を増やすことが出来
る。

【００６１】 図７は図５の鉄心片３８の変形例であ
り、メタルインジェクションモールドによって製造した
ものである。

【００６２】この鉄心片３８Ａの頭部３８Ａａは、幅方
向上中央部が両端側の部分に比べて肉厚としてある。

【００６３】頸部３８Ａｂは、円柱形状である。これに
よって、巻線を、図５の鉄心片３８に巻いた巻線４２に
比べて、ターン数を多くして且つ抵抗値を小さくするこ
とが可能となる。

【００６４】 図３の環状永久磁石３３に代えて、図
８に示す、極異方性着磁した環状永久磁石３３Ａを使用
してもよい。この場合には、ハブ２４がアルミニウム等
の非磁性であっても、ヨークを介さずに、ハブに直接固
定しうる。

【００６５】 上記の電機子鉄心３６は、軟磁性の鋼
帯をプレス、ワイヤカット若しくはエッチング等により
加工して、図９（Ａ）に示すように、９個の鉄心片３８
がブリッジ部５０により帯部５１につながった鉄心片帯
５２を得、これを、同図（Ｂ）に示すように、円筒状に
成形し、この状態で金型内にセットし、インサートモー
ルドし、こののちにブリッジ部５０を切断することによ
っても製造し得る。

【００６６】この製造方法によれば、電機子鉄心３６
は、前記のように、鉄心片３８を金型内に個々にセット
する方法に比べて、簡単に、且つ精度良く製造される。

【００６７】 電機子鉄心３６は、図１０に示す方法
によっても製造しうる。

【００６８】まず、メタルインジェクションモールド等
の焼結によって、同図（Ａ）に示すように、複数の鉄心
片３８がブリッジ部５５で連結されて周方向に並んだ筒
状の電機子鉄心本体５６を製造する。

【００６９】この本体５６を金型にセットして、インサ
ートモールドし、同図（Ｂ）に示すように合成樹脂製の
リング部３９を形成する。

【００７０】最後に、同図（Ｃ）に示すように、ブリッ
ジ部５５を切削して除去する。

【００７１】この製造方法によれば、上記の製造方法
に比べて更に簡単に且つ精度良く製造しうる。

【００７２】 電機子鉄心は、図１１に示す方法によ
っても製造しうる。

【００７３】まず、同図（Ａ）に示すように、９個の鉄
心片３８が連続して形成されているテープ状薄板６０を
湾曲させて、同図（Ｂ）に示す円筒体６１を形成する。

【００７４】次いで、同図（Ｃ）に示すように、円筒体
６１を複数個同心円状に組合わせ、接着剤で接着して、
電機子鉄心３６Ａが製造される。

【００７５】この電機子鉄心３６Ａは、各円筒体６の間
が接着剤により絶縁されており、渦電流損失が小さい。

【００７６】また、各円筒体６１を形成する薄板６０の
長さは、薄板の厚さに対応する分長さを変えてあり、各
円筒体６１は丁度嵌合し合う。

【００７７】 フレキシブルプリント基板４５に代え
て、シャーシベース３１ａ上に直接パターニングしたメ
タルベース基板構造とすることもできる。

【００７８】 シャーシベース３１ａに代えて、電機
子鉄心３６が固定される専用のステータヨークを設けて
もよい。

【００７９】次に、本発明の第２実施例になるディスク
回転用モータ２３Ａについて、図１２を参照して説明す
る。

【００８０】同図中、図２に示す構成部分と対応する部
分には同一符号を付す。

【００８１】このモータ２３Ａは、前記のモータ２３と
は逆に、電機子鉄心３６を内周側に、環状永久磁石３３
を外周側に設けた構成であり、ラジアルギャップ型であ
って、外輪回転型であって、アウタロータ型である。

【００８２】頭部３８ａの外周側面３８ａ−１がラジア
ルギャップ４１を介して環状永久磁石３３の内周側面３
３ｂに対向している。

【００８３】電機子鉄心３６及び環状永久磁石３３は、
軸受２６，２７の外輪の外径より外側であって、ディス
ク２２の中心孔２２ａより内側に位置している。

【００８４】次に、本発明の第３実施例になるディスク
回転用モータ２３Ｂについて、図１３を参照して説明す
る。

【００８５】同図中、図２に示す構成部分と対応する部
分には同一符号を付す。

【００８６】このモータ２３Ｂは、ラジアルギャップ型
であって、内輪回転型であって、アウタロータ型であ
る。

【００８７】軸受２６，２７は、シャーシベース２１ａ
と一体の筒部２１ａ-1内に固定してある。

【００８８】ハブ２４Ａは、中心に回転軸２４Ａ-1を有
し、この中心軸２４Ａ-1が軸受２６，２７に嵌合固定し
てある。

【００８９】モータ２３Ｂは、実質上、上記のモータ２
３Ａと同じ構成である。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ロータ部は、周方向に多極着磁してあり、磁束
を実質上放射状に発生させる環状永久磁石を有する構成
であり、また、ステータ部は、直線状の軸線に沿って、
頭部と、円周方向の長さが該頭部のそれより短い頸部と
を有する複数の鉄心片が、上記軸線を、上記回転軸線と
平行とされて環状に配されており、各鉄心片の頭部の側
面を上記環状磁石の周側面に対向させて配された電機子
鉄心と、巻線軸線を回転軸線と平行とされて、各鉄心片
の頸部に設けられた巻線と、各鉄心片の頸部を相互に連
結するステータヨークとよりなる構成であるため、ラジ
アルギャップ型とし得、且つ、径方向の小型化を図るこ
とが出来る。また、ロータ部は、底面側に環状凹部を有
するハブを有して、この凹部内面に、周方向に多極着磁
してあり磁束を実質上放射状に発生させる環状永久磁石
を有し、且つ、凹部内に鉄心片の頭部が嵌入されている
ため、ディスク回転用モータの薄型化を図ることが出
来、これによってディスクファイル装置の薄型化を図る
ことが出来る。また、電機子鉄心は、複数の鉄心片を合
成樹脂によって一体モールドされて複数の鉄心片が環状
に並んだ状態に固定された構成であるため、電機子鉄心
の強度及び精度の向上を図ることが出来、また、例えば
メタルインジェクションによって形成した鉄心片を利用
することが出来る。

【００９１】

【００９２】

【００９３】

【００９４】請求項３の発明によれば、ステータヨーク
とエンクロージャのシャーシベースとを兼用するため、
ディスクファイル装置の高さ寸法を小さくして薄型化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例になるディスク回転用モー
タの斜視図である。

【図２】図１のディスク回転用モータが組込まれたディ
スクファイル装置の縦断面図である。

【図３】図１中の環状永久磁石を示す斜視図である。

【図４】図１中の電機子鉄心を示す図である。

【図５】一の鉄心片を示す図である。

【図６】電機子鉄心製造を説明する図である。

【図７】鉄心片の変形例を示す図である。

【図８】環状永久磁石の変形例を示す図である。

【図９】電機子鉄心の第２の製造方法を示す図である。

【図１０】電機子鉄心の第３の製造方法を示す図であ
る。

【図１１】電機子鉄心の第４の製造方法を示す図であ
る。

【図１２】本発明の第２実施例になるディスク回転用モ
ータを示す図である。

【図１３】本発明の第３実施例になるディスク回転用モ
ータを示す図である。

【図１４】従来のディスク回転用モータの１例を示す図
である。

【図１５】図１４のディスク回転用モータの平面図であ
る。

【図１６】従来のディスク回転用モータの別の例を示す
図である。

【符号の説明】

２０ ディスクファイル装置 ２１ エンクロージャ ２１ａ シャーシベース（ステータヨーク） ２１ｂ カバー ２２ ディスク ２３，２３Ａ，２３Ｂ ディスク回転用モータ ２４，２４Ａ ハブ ２４Ａ−１ 回転軸 ２５ 固定シャフト ２６，２７ 軸受 ２８ 環状の凹部 ２９ 環状空間 ３０ ロータ部 ３１ ステータ部 ３２ 回転軸線 ３３，３３Ａ 環状永久磁石 ３３ａ 外周側面 ３３ｂ 内周側面 ３４ 着磁方向 ３５ 内側周面 ３６ 電機子鉄心 ３７ コイル ３８ 鉄心片（鉄心部） ３８ａ 頭部 ３８ａ-1 内周側面 ３８ａ−２ 外周側面 ３８ｂ 頸部 ３８ｃ 脚部 ３９ 合成樹脂製のリング部 ４０ 直線状軸線 ４１ ラジアルギャップ ４２ 巻線 ４３ 巻線軸線 ４４ 空間 ４５ フレキシブルプリント回路基板 ５０，５５ ブリッジ部 ５１ 帯部 ５２ 鉄心片帯 ５６ 電機子鉄心本体 ６０ テープ状薄板 ６１ 円筒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有賀 敬治 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−189957（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−64212（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ部と、該ステータ部に対して回
   転軸線を中心に回転してディスクを一体回転させるロー
   タ部とよりなり、 上記ロータ部は、底面側に環状凹部を有するハブを有し
   て、該凹部内面に、周方向に多極着磁してあり、磁束を
   実質上放射状に発生させる環状永久磁石を有し、 上記ステータ部は、 直線状の軸線に沿って、頭部と、円周方向の長さが該頭
   部のそれより短い頸部とを有する複数の鉄心片が、上記
   軸線を、上記回転軸線と平行とされて環状に配された状
   態で、各鉄心片の頭部の部分を合成樹脂によって一体モ
   ールドされて、複数の鉄心片が環状に並んだ状態に固定
   され、上記各鉄心片の頭部が上記ハブの環状凹部内に嵌
   入されて、該頭部の側面を上記環状磁石の周側面に対向
   させて配された電機子鉄心と、 その巻線軸線を上記回転軸線と平行とされて、上記各鉄
   心片の頸部に設けられた巻線と、 前記各鉄心片の頸部を相互に連結するステータヨークと
   よりなる構成としたことを特徴とするディスク回転用モ
   ータ。
2. 【請求項２】 前記ステータヨークは、鉄製のシャーシ
   ベースを兼用する構成としたことを特徴とする請求項１
   記載のディスク回転用モータ。