JP2001037114A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク定数、起動時間或いは負荷能力などの
モータ特性を犠牲にすることなく、簡単な構造で回転時
の広い周波数領域の振動を低減し、併せて騒音を低減す
ること。 【解決手段】 シャフト１１と多極着磁されたリング状
ロータ磁石１２とハブ１３とからなるロータ１０と、磁
性鋼板鉄心片２２１を積層して形成したステータ鉄心２
２とステータ鉄心２２に巻回されたステータコイル２１
とを有するステータ２０と、ロータ１０をステータ２０
に回転自在に支持する軸受３０とから構成されたブラシ
レスモータにおいて、ステータ鉄心２２は所定形状の複
数枚の磁性鋼板鉄心片２２１を、各磁性鋼板鉄心片２２
１間にゴム部材Ｒを介在させて積層して形成した積層型
ステータ鉄心とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多極着磁されたロ
ータ磁石を有するロータと磁性鋼板片を積層して形成し
た積層鉄心と該積層鉄心に巻回されたステータコイルと
を有するステータとからなるブラシレスモータ、特にハ
ードディスク駆動装置等の回転駆動源として最適な小型
スピンドルモータの回転時の騒音や振動の抑制に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ、通信、情報等の分
野で携帯型機器が普及し、これに伴って携帯型機器の構
成部品に対する小型化、軽量化、高性能化の要求が厳し
くなってきている。これらの要求は、ハードディスク駆
動装置等の回転駆動源として最適な小型ブラシレスモー
タに対しても当然になされているが、これらは切り口を
変えれば振動低減の要求でもある。

【０００３】従来からロータの構成部材であるリング状
ロータ磁石に図４（Ａ）に斜視図で且つ図４（Ｂ）に部
分展開図で示す如きスキュー着磁を施す方法、ステータ
の構成部材である積層型ステータ鉄心にスキュー積層を
施す方法、ステータ鉄心とロータ磁石との間のギャップ
を或る特定の数式に従って変える方法、ステータ鉄心の
歯を特定の形状にする方法等により、コギングトルクと
トルクリップルを低減し、振動の低減が図られてきてい
る。しかしながら、これらの従来方法では、振動源の一
つであるステータの上下振動を抑制するという根本対策
とはなっていないし、しかもコギングトルクとトルクリ
ップルの低減と引き換えにトルク定数や起動時間、負荷
能力などのモータ特性が犠牲にならざるを得なかった。

【０００４】そこで、特開平９−２７５６５０に開示さ
れている防振構造のモータが提案された。この防振構造
のモータは、複数の突極を有する積層型ステータ鉄心と
前記複数の突極に夫々巻回されたステータコイルとを有
するステータと、前記積層型ステータ鉄心に対向配置さ
れたロータ磁石を有するロータとからなるモータにおい
て、前記積層型ステータ鉄心が磁性鋼板鉄心片と磁性鋼
板鉄心片との間をエポキシや両面接着剤などの制振用接
着剤で接着して積層されたことを特徴とするものであ
る。

【０００５】磁性鋼板鉄心片と磁性鋼板鉄心片との間に
制振用接着剤を介在させて積層型ステータ鉄心を構成す
ることによって、各磁性鋼板鉄心片間に生じる隙間が完
全に塞がれて各磁性鋼板鉄心片は振動しにくくなり、振
動による騒音が低減された。また、各磁性鋼板鉄心片間
に、磁性鋼板鉄心片とは異なる材質の制振用接着剤を介
在させたため、たとえ振動が生じても制振用接着剤で振
動が吸収されることになり、これによっても騒音が低減
された。従って、このモータは簡単な防振構造でありな
がら、振動低減や騒音低減に一定の効果が認められるも
のである。しかしながら、制振用接着剤が吸収できる振
動は低周波領域だけであって、高周波領域の振動は吸収
できないという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、多極着磁されたリング状ロータ磁石を有す
るロータと、磁性鋼板鉄心片を積層して形成した積層型
ステータ鉄心と該積層型ステータ鉄心に巻回されたステ
ータコイルとを有するステータと、前記ロータを前記ス
テータに回転自在に支持する軸受とから構成されたブラ
シレスモータにおいて、トルク定数、起動時間或いは負
荷能力などのモータ特性を犠牲にすることなく、簡単な
構造で回転時の広い周波数領域の振動を低減し、併せて
騒音を低減することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、多極着磁されたリング状ロータ磁石を有するロータ
と、磁性鋼板鉄心片を積層して形成した積層型ステータ
鉄心と該積層型ステータ鉄心に巻回されたステータコイ
ルとを有するステータと、前記ロータを前記ステータに
回転自在に支持する軸受とから構成されたブラシレスモ
ータにおいて、前記積層型ステータ鉄心を、所定形状の
複数枚の磁性鋼板鉄心片を各磁性鋼板鉄心片間にゴム部
材を挟み込んで積層して形成した。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例のブラシレスモ
ータは、図１に平面図、図２に横断面図で示す如く、ロ
ータ１０、ステータ２０、及びロータ１０をステータ２
０に回転自在に支持する軸受３０とから構成されてい
る。軸受３０はボールベアリングとして図示してある
が、動圧軸受や磁気軸受も広く用いられている。軸受３
０は、ステータの一部を構成するモータフレーム２３の
円筒部２３１の中に配置され、固着されている。

【０００９】ロータ１０は、シャフト１１と、シャフト
１１に同軸にして固着されたカップ状ハブ１３、このハ
ブ１３の内周面に取り付けられたリング状ロータ磁石１
２とで構成されている。リング状ロータ磁石１２は、個
別永久磁石１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、
１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、１２ｊ、１２ｋ及び
１２ｌからなるストレート着磁の多極永久磁石である。
ストレート着磁の多極永久磁石は、図５（Ａ）に斜視図
で且つ図５（Ｂ）に部分展開図で示すものである。多極
着磁は、ブランクのリング状強磁性体に対して、図示し
ない着磁装置を用いて行われる。個別永久磁石の数、即
ち永久磁石１２の極数は、図１及び図２の実施例では１
２極である。

【００１０】ステータ２０は、複数の個別ステータ鉄心
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２
２ｇ、２２ｈ及び２２ｉからなるステータ鉄心２２と、
これら個別ステータ鉄心に夫々巻回された個別ステータ
コイル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１
ｆ、２１ｇ、２１ｈ及び２１ｉからなるステータコイル
２１とを有する。ステータコイル２１が巻回されたステ
ータ鉄心２２は、モータフレーム２３の円筒部２３１の
外周面に配置され、固着されている。個別ステータ鉄心
の数、即ちステータ鉄心２２の突極数は、図１及び図２
の実施例では９極である。

【００１１】ステータ鉄心２２は、図３に示す如く、所
定形状の複数枚の磁性鋼板鉄心片２２１を、各磁性鋼板
鉄心片２２１間にゴム部材Ｒを介在させて積層して形成
した積層型ステータ鉄心としたものである。

【００１２】即ち図３（Ａ）に示す第１実施例は、磁性
鋼板鉄心片２２１と磁性鋼板鉄心片辺２２１との間に、
磁性鋼板鉄心片と同一の平面形状のゴム部材Ｒを介在さ
せて積層して形成した積層型ステータ鉄心である。

【００１３】また、図３（Ｂ）に示す第２実施例は、磁
性鋼板鉄心片２２１と磁性鋼板鉄心片２２１との間に、
磁性鋼板鉄心片の平面形状よりも小さい平面形状のゴム
部材Ｒを介在させて積層して形成した積層型ステータ鉄
心である。

【００１４】更に、図３（Ｃ）に示す第３実施例は、或
る特定の磁性鋼板鉄心片間のみにゴム部材Ｒを介在させ
て積層して形成した積層型ステータ鉄心であり、例えば
下から４段目と３段目の磁性鋼板鉄心片２２１の間と下
から３段目と２段目の磁性鋼板鉄心片２２１との間にの
み、磁性鋼板鉄心片と同一の平面形状のゴム部材Ｒを介
在させて積層して形成した積層型ステータ鉄心である。
この第３実施例の場合も、第２実施例と同様に、磁性鋼
板鉄心片の平面形状よりも小さい平面形状のゴム部材Ｒ
を用いてもよい。磁性鋼板鉄心片間の特定は、モータの
特性やステータ鉄心の材質等によって異なるが、実験デ
ータを基にして、或いはシュミレーションによって定め
られる。

【００１５】挟み込まれるゴム部材Ｒは、シート状或い
は薄膜のゴムである。ゴム部材Ｒの材質、厚みの選定
は、モータの特性やステータ鉄心の材質等によって異な
るが、実験データを基にして、或いはシュミレーション
によって定められる。ゴム部材Ｒの場合、制振用接着剤
に比べて厚みを確保することが可能で、減衰力の調整が
行い易い。

【００１６】ここで、図６を参照して減衰特性を更に詳
細に説明する。図６は横軸を外力の周波数とし縦軸をコ
ンプライアンスで示した減衰特性図であって、図６
（Ａ）は構造減衰、図６（Ｂ）は粘性減衰を夫々示す。
図６（Ａ）に示す如く、本発明に採用されている積層型
ステータ鉄心は、そのコンプライアンス従って減衰特性
は低周波から高周波まで一定である。各磁性鋼板鉄心片
２２１間にゴム部材Ｒを介在させて積層して形成した積
層型ステータ鉄心は、構造減衰或いは履歴減衰と呼ばれ
るモードを非常に多く含んでいるからである。これに対
して各磁性鋼板鉄心片間に制振用接着剤を介在させて積
層して形成した積層型ステータ鉄心は、粘性減衰として
モデル化されるものであるから、図６（Ｂ）に示す如
く、低周波では十分な減衰特性を発揮できても高周波で
は発揮できない。これは、粘性減衰は速度に比例し、印
加周波数に反比例するからである。

【００１７】以上の如く各磁性鋼板鉄心片２２１間にゴ
ム部材Ｒを介在させて積層して形成した積層型ステータ
鉄心を用いて構成された本発明に係るブラシレスモータ
においては、回転中のステータ鉄心の夫々の歯が上下振
動した場合、挟み込まれたゴム部材Ｒで振動エネルギー
をゴム内の摩擦エネルギーに変換し、従って各振動モー
ドの振幅を下げることが可能となった。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、多極着磁されたリング状ロー
タ磁石を有するロータと、磁性鋼板鉄心片を積層して形
成した積層型ステータ鉄心と該積層型ステータ鉄心に巻
回されたステータコイルとを有するステータと、前記ロ
ータを前記ステータに回転自在に支持する軸受とから構
成されたブラシレスモータにおいて、前記積層型ステー
タ鉄心に所定形状の複数枚の磁性鋼板鉄心片を各磁性鋼
板鉄心片間にゴム部材を挟み込んで積層した防振構造の
積層型鉄心を採用したものである。前記ゴム部材がモー
タに発生する振動を低周波域から高周波域までの広い範
囲にわたって吸収するので、回転時の振動を低減するこ
とができ、従って騒音も低減することができた。この防
振構造は、簡単な機械的構造であるから、トルク定数や
起動時間、負荷能力などのモータ特性を全く犠牲にする
ものではなく、回転性能の向上も図られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブラシレスモータの一実施例の平
面図である。

【図２】本発明に係るブラシレスモータの一実施例の縦
断面図である。

【図３】本発明に係る積層型ステータ鉄心を、各磁性鋼
板鉄心片間を誇張して示した部分断面図である。

【図４】スキュー着磁のリング状ロータ磁石を示す図
で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は部分展開図である。

【図５】ストレート着磁のリング状ロータ磁石を示す図
で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は部分展開図である。

【図６】横軸を外力の周波数とし縦軸をコンプライアン
スで示した減衰特性図であって、（Ａ）は構造減衰、
（Ｂ）は粘性減衰を夫々示す。

【符号の説明】

１０ ロータ １１ シャフト １２ リング状ロータ磁石 １２ａ〜１２ｌ 個別ロータ磁石 １３ カップ状ハブ ２０ ステータ ２１ ステータコイル ２１ａ〜２１ｉ 個別ステータコイル ２２ ステータ鉄心 ２２ａ〜２２ｉ 個別ステータ鉄心 ２２１ 磁性鋼板鉄心片 ２３ フレーム ３０ 軸受 R ゴム部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 敦司 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 似鳥 幸司 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 大木 茂 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 小川 真志 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番 セイ コーインスツルメンツ株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA09 AB01 AB05 AC04 AC06 5H019 AA06 CC04 DD01 EE14 5H621 BB10 GA01 GA04 GB10 JK03

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多極着磁されたリング状ロータ磁石を有
   するロータと、磁性鋼板鉄心片を積層して形成した積層
   型ステータ鉄心と該積層型ステータ鉄心に巻回されたス
   テータコイルとを有するステータと、前記ロータを前記
   ステータに回転自在に支持する軸受とから構成されたブ
   ラシレスモータにおいて、前記積層型ステータ鉄心は所
   定形状の複数枚の磁性鋼板鉄心片を各磁性鋼板鉄心片間
   にゴム部材を挟み込んで積層した積層鉄心であることを
   特徴とするブラシレスモータ。