(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のコアバックと、該コアバックから半径方向に延び、周方向に間隔をあけて複数配列されたティースとを備える磁性鋼板からなるステータコアの各ティースにコイルを巻き付けてなる３つのステータユニットを前記ステータコアの板厚方向に互いに接触するように積層して構成され、積層方向の両端の前記ステータユニットの前記ティースが位相を一致させて積層方向に互いに対向する位置に配置されて１つの磁極を形成するとともに、積層方向の中央の前記ステータユニットの前記ティースとは異なる位相位置に配置され、
前記中央のステータユニットのティースの周方向の幅全体が、前記積層方向に見て前記両端のステータユニットの周方向に隣り合うティースの間に配置されているステータ。
【請求項２】
中央の前記ステータユニットの前記ティースが、両端の前記ステータユニットの前記ティースの板厚方向の断面積の約２倍の大きさの板厚方向の断面積を有する請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
中央の前記ステータユニットのティースに巻かれた前記コイルが、両端の前記ステータユニットのティースに巻かれた前記コイルの巻数の約２倍の巻数の巻数比を有する請求項１または請求項２に記載のステータ。
【請求項４】
前記ティースが前記コアバックから半径方向内方に延在する請求項１から請求項３のいずれかに記載のステータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のステータと、
該ステータの前記ティースの先端に対向させる磁極を周方向に交互に配列してなるマグネットを有し、前記ステータに対して、その中心軸回りに回転可能に支持されたロータとを備えるモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータおよびこれを備えるモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性鋼板からなるステータコアのティースにコイルを巻き付けた複数のステータユニットを板厚方向に重ね合わせて構成されたステータ構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。各ステータユニットのティースは他のステータユニットのティースとは異なる位相位置に配置されているので、各ステータコアのティースにコイルを巻き付ける際のティース間隔を広く確保して巻き付け作業を容易にすることができる。
【０００３】
このような従来のモータは、コイルへの通電によって、該コイルが巻き付けられているティースが励磁され、ティースの先端に対向するロータ磁石との間の磁気吸引力および磁気反発力によってロータが回転させられる。そして、通電するコイルを高速で切り替えることで、ステータに対してロータが連続的に回転させられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６９４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ステータコアに珪素鋼板などの圧延材料を用いた場合、ステータユニットごとにティース先端の積層方向の位置が異なる。したがって、ロータが回転したときに、ステータの磁気中心とロータ磁石の磁気中心とがティースごとにずれて余計な吸引力が働き、振動や騒音が発生するという問題がある。この場合に、全てのステータユニットのティース先端の積層方向の位置を揃えるため、ティースに曲げ加工を施した場合には、ロータ磁石に対向する面の寸法や形状精度が悪くなり回転が不安定になるという不都合がある。また、ステータユニットごとにコイルの高さが異なり、ステータの厚みが増大するという不都合がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、振動や騒音の発生を抑制し、安定した回転が得られるステータおよびこれを備えるモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、円環状のコアバックと、該コアバックから半径方向に延び、周方向に間隔をあけて複数配列されたティースとを備える磁性鋼板からなるステータコアの各ティースにコイルを巻き付けてなる３つのステータユニットを前記ステータコアの板厚方向に互いに接触するように積層して構成され、積層方向の両端の前記ステータユニットの前記ティースが位相を一致させて積層方向に互いに対向する位置に配置されて１つの磁極を形成するとともに、積層方向の中央の前記ステータユニットの前記ティースとは異なる位相位置に配置され、前記中央のステータユニットのティースの周方向の幅全体が、前記積層方向に見て前記両端のステータユニットの周方向に隣り合うティースの間に配置されているステータを提供する。
【０００８】
本発明によれば、積層方向の両端のステータユニットのティースどうしの位相を一致させて積層方向に対向させることにより、両ティースの位置に発生する磁束の磁気中心をステータの厚さ方向のほぼ中央に配置することができる。また、積層方向の中央のステータユニットの磁気中心もステータの厚さ方向のほぼ中央に形成される。したがって、周方向のいずれの位置においても磁気中心の厚さ方向の位置をほぼ一致させることができる。これにより、コイルに通電してティースを励磁した際に、ステータの磁気中心とロータ磁石の磁気中心とがロータの回転の位相に応じてずれるのを防ぎ、ロータの振動や騒音の発生を抑制することができる。
【０００９】
また、両端のステータユニットのティースと中央のステータユニットのティースの位相位置が異なるので、各ティースとロータ磁石との間の磁気吸引力および磁気反発力をステータの周方向にわたり効率的に作用させることができる。したがって、ステータに対してロータを少ない振動および騒音で安定して回転させることが可能になる。
【００１０】
上記発明においては、中央の前記ステータユニットの前記ティースが、両端の前記ステータユニットの前記ティースの板厚方向の断面積の約２倍の大きさの板厚方向の断面積を有することとしてもよい。
【００１１】
このように構成することで、両端のステータユニットの対向するティースの板厚方向の断面積の合計と、中央のステータユニットの板厚方向の断面積とがほぼ等しくなり、ロータ磁石からの磁束を周方向にわたりほぼ均等に確保することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、中央の前記ステータユニットのティースに巻かれた前記コイルが、両端の前記ステータユニットのティースに巻かれた前記コイルの巻数の約２倍の巻数の巻数比を有することとしてもよい。
【００１３】
このように構成することで、両端のステータユニットの対向するティースのコイルを重ね合わせた板厚方向の厚みと、中央のステータユニットのティースのコイルを含む板厚方向の厚みとがほぼ一致し、周方向にわたりコイルの厚みを均等にすることができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記ティースが前記コアバックから半径方向内方に延在することとしてもよい。
【００１５】
本発明は、上記いずれかのステータと、該ステータの前記ティースの先端に対向させる磁極を周方向に交互に配列してなるマグネットを有し、前記ステータに対して、その中心軸回りに回転可能に支持されたロータとを備えるモータを提供する。
【００１６】
本発明によれば、ステータにおける振動や騒音の発生を抑制して、ロータに対し安定した磁気吸引力または磁気反発力を作用させて、少ない振動および騒音で安定して回転させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、振動や騒音の発生を抑制し、安定した回転を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータのステータを積層方向からみた概略図である。
【図２】図１のステータの中央ステータユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のステータの上下ステータユニットのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のステータの分解斜視図である。
【図５】図１の上下ステータおよび中央ステータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る転がりステータ１およびこれを備えるモータ１０について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るモータ１０は、例えば、磁気ディスクなどを駆動するためのモータである。このモータ１０は、図１〜図３に示すように、ベースハウジング２１に固定された円環状のステータ１と、ステータ１の半径方向内方に配置され、ステータ１に対して回転させられるロータ１１とを備えている。
【００２０】
ステータ１は、図４に示すように、同一軸線を有して板厚方向に積層された３つのステータユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃにより構成されている。以下、ベースハウジング２１に対して積層方向の上方から順に上部ステータユニット３Ａ、中央ステータユニット３Ｂ、下部ステータユニット３Ｃという。
【００２１】
これらステータユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、それぞれ磁性鋼板からなるステータコア４ａ，４ｂ，４ｃと、ステータコア４ａ，４ｂ，４ｃに巻かれたコイル９ａ，９ｂ，９ｃ（上部コイル９ａ，中部コイル９ｂ，下部コイル９ｃ）とを備えている。
【００２２】
ステータコア４ａ，４ｂ，４ｃは、円環状のコアバック５ａ，５ｂ，５ｃ（上部コアバック５ａ，中央コアバック５ｂ，下部コアバック５ｃ）と、コアバック５ａ，５ｂ，５ｃから半径方向内方に延び、周方向に間隔をあけて配列された９本のティース７ａ，７ｂ，７ｃ（上部ティース７ａ、中央ティース７ｂ、下部ティース７ｃ）とを備えている。
【００２３】
上部ティース７ａと下部ティース７ｃは、板厚方向の断面積が互いに等しく、また、中央ティース７ｃは、上部ティース７ａおよび下部ティース７ｃの板厚方向の断面積の約２倍の大きさの板厚方向の断面積を有している。
【００２４】
コイル９ａ，９ｂ，９ｃは、それぞれステータコア４ａ，４ｂ，４ｃの各ティース７ａ，７ｂ，７ｃに巻線されている。上部コイル９ａと下部コイル９ｃは、巻数比が互いに等しく、また、中央コイル９ｂは、上部コイル９ａおよび下部コイル９ｃの巻数の約２倍の巻数の巻数比を有している。
【００２５】
このように構成されたステータ１は、ステータユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃが組み合わされた状態では、上部ティース７ａと下部ティース７ｃが位相を一致させて積層方向に互いに正対する位置に配置されており、また、これら上部ティース７ａおよび下部ティース７ｃと中央ステータユニット３Ｂの中央ティース７ｃとが異なる位相位置に配置されている。以下、上部ステータユニット３Ａと下部ステータユニット３Ｃを合わせて「上下ステータユニット３Ａ，３Ｃ」といい、正対する上部ティース７ａと下部ティース７ｃの組を「上下ティース７ａ，７ｃ」という。
【００２６】
すなわち、ステータ１には、積層方向からみて９組の上下ティース７ａ，７ｃと９本の中央ティース７ｂとが周方向に交互に配置されている。また、図５に示すように、上下ティース７ａ，７ｃの板厚方向の断面積の合計と中央ティース７ｂの板厚方向の断面積とがほぼ等しく、かつ、上下ティース７ａ，７ｃの上部コイル９ａおよび下部コイル９ｃを含む板厚方向の厚みと中央ティース７ｂの中央コイル９ｃを含む板厚方向の厚みとがほぼ一致するようになっている。以下、積層する上部コイル９ａおよび下部コイル９ｃの組を「上下コイル９ａ，９ｃ」という。
【００２７】
ロータ１１は、ステータ１の中心位置に配置されている軸受１３と、軸受１３により中心軸線回りにステータ１に対して回転可能に支持された円柱状部材を有するハブ１５と、ハブ１５の外周部に、半径方向外方に向かう磁極を周方向に交互に異ならせて円環状に配列された永久磁石（マグネット）１７とを備えている。なお、永久磁石１７の外周面とステータ１の上下ティース７ａ，７ｃおよび中央ティース７ｂの先端面との間には、それぞれ微小空間が形成されている。
【００２８】
このように構成された本実施形態に係るステータ１の組立て方法およびモータ１０の作用について、以下に説明する。
まず、ステータ１の組立て方法について説明する。
各ステータコア４ａ，４ｂ，４ｃの各ティース７ａ，７ｂ，７ｃにそれぞれコイル９ａ，９ｂ，９ｃを巻線して、ステータユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃをそれぞれ組立てる。例えば、上下コイル９ａ，９ｃはそれぞれ２層巻きにし、中央コイル９ｃは４層巻きにする。
【００２９】
次に、下部ステータユニット３Ｃと中央ステータユニット３Ｂを板厚方向に重ね、下部ティース７ｃと中央ティース７ｂとを周方向に約２０°ずらした位置に配置する。すなわち、下部ステータユニット３Ｃの２本の下部ティース７ｃ間の中心に、中央ステータユニット３Ｂの１本の中央ティース７ｂが配置されるように重ねる。
【００３０】
続いて、中央ステータユニット３Ｂの上に上部ステータユニット３Ａを重ね、下部ティース７ｃと上部ティース７ａとを互いに正対する位置に配置する。これにより、上下ティース７ａ，７ｃと中央ティース７ｂとがそれぞれ異なる位相位置に配置され、上下ティース７ａ，７ｃと中央ティース７ｂとが周方向に交互に配置されたステータ１が組立てられる。
【００３１】
このように組立てられたステータ１によれば、上下ティース７ａ，７ｃの板厚方向の断面積の合計と中央ティース７ｂの板厚方向の断面積とがほぼ等しく、上下ティース７ａ，７ｃの先端面および中央ティース７ｃの先端面により、永久磁石１７からの磁束を周方向にわたりほぼ均等に確保することができる。
【００３２】
また、上下ティース７ａ，７ｃの上下コイル９ａ，９ｃの板厚方向の厚みがそれぞれ２層分を合計した４層分であり、中央ティース７ｂの中央コイル９ｃの板厚方向の厚みが４層分であるので、周方向にわたり上下コイルコイル９ａ，９ｂと中央コイル９ｃの厚みがほぼ一致し、ステータ１の厚みの増加を抑えることができる。
【００３３】
次に、モータ１０の作用について説明する。
本実施形態に係るモータ１０において、ステータ１に対してロータ１１を回転させる場合、例えば、中央ステータユニット３Ｂの中央コイル９ｃに通電することにより、この中央コイル９ｃが巻かれている中央ティース７ｂを励磁する。そして、通電先を中央コイル９ｃとこれに隣接する上下コイル９ａ，９ｃに周方向に順に切り替えていく。
【００３４】
そうすると、中央ティース７ｂまたは上下ティース７ａ，７ｃの半径方向内方に微小空間を空けて対向している永久磁石１７から、これら中央ティース７ｂまたは上下ティース７ａ，７ｃと、コアバック５ａ，５ｂ，５ｃを介した磁気回路が形成される。これにより、中央ティース７ｂの先端または上下ティース７ａ，７ｃの先端に対向する永久磁石１７との間の磁気吸引力および磁気反発力によってロータ１１が回転させられる。
【００３５】
この場合に、上下ステータユニット３Ａ，３Ｃの上部ティース７ａと下部ティース７ｃどうしの位相を一致させて積層方向に対向させたことにより、上下ティース７ａ，７ｃの位置に発生する磁束の磁気中心をステータ１の厚さ方向のほぼ中央に配置することができる。また、中央ステータユニット３Ｂの磁気中心もステータ１の厚さ方向のほぼ中央に形成される。
【００３６】
したがって、ステータ１の周方向のいずれの位置においても磁気中心の厚さ方向の位置をほぼ一致させることができる。これにより、中央コイル９ｂまたは上下コイル９ａ，９ｃに通電して中央ティース７ｂまたは上下ティース７ａ，７ｃを交互に励磁した際に、ステータ１の磁気中心と永久磁石１７の磁気中心とがロータ１１の回転の位相に応じてずれるのを防ぐことができ、ロータ１１の振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００３７】
また、上下ティース７ａ，７ｃと中央ティース７ｂを異なる位相位置に配置したことにより、上下ティース７ａ，７ｃおよび中央ティース７ｂと永久磁石１７との間の磁気吸引力および磁気反発力をステータ１の周方向にわたり効率的に作用させることができる。したがって、ステータ１に対してロータ１１を少ない振動および騒音で安定して回転させることが可能になる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、各ティース７ａ，７ｂ，７ｃがそれぞれ周方向に間隔をあけた９本のティース７ａ，７ｂ，７ｃを有するステータ１を例示したが、これに限定されるものではない。
また、全てのティース７ａ，７ｂ，７ｃにコイル９ａ，９ｂ，９ｃが巻き付けられていることとしたが、同一のステータユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃ内において、コイル９ａ，９ｂ，９ｃを巻き付けるティース７ａ，７ｂ，７ｃと巻き付けないティース７ａ，７ｂ，７ｃとが混在していてもよい。
【００３９】
また、上部ティース７ａと下部ティース７ｃとの位相を一致させて互いに正対していることとしたが、本発明の参考例としての発明の参考実施例としては、例えば、上部ティース７ａと下部ティース７ｃとが部分的に重なるように積層方向に対向させることとしてもよい。
また、各ティース７ａ，７ｂ，７ｃが各コアバック５ａ，５ｂ，５ｃの半径方向内方に延びるステータユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃを例示したが、これに代えて、例えば、各コアバック５ａ，５ｂ，５ｃの半径方向外方に向かってティース７ａ，７ｂ，７ｃが放射状に延びるステータユニットを採用することとしてもよい。
また、ロータ１１に設けたマグネットとして永久磁石１７を例示したが、これに代えて、電磁石を採用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１    ステータ
３Ａ    上部ステータユニット（ステータユニット）
３Ｂ    中央ステータユニット（ステータユニット）
３Ｃ    下部ステータユニット（ステータユニット）
４ａ，４ｂ，４ｃ    ステータコア
５ａ    上部コアバック（コアバック）
５ｂ    中央コアバック（コアバック）
５ｃ    下部コアバック（コアバック）
７ａ    上部ティース（ティース）
７ｂ    中央ティース（ティース）
７ｃ    下部ティース（ティース）
９ａ    上部コイル（コイル）
９ｂ    中央コイル（コイル）
９ｃ    下部コイル（コイル）
１０    モータ
１１    ロータ
１７    永久磁石（マグネット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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