(57)【要約】 【課題】  簡易な構成で、摺動損を低減し、長寿命化を図ることが可能な小型扁平モータを提供する。【解決手段】  界磁コイル５が固定され、その内周部を、外周多極着磁された円盤状のロータマグネット４が回転するラジアルギャップ型の小型扁平モータ１において、ロータマグネット４に面対向となるように、前記小型扁平モータ１の軸方向に着磁されたバイアスマグネット１２を配置固定し、前記ロータマグネット４における前記バイアスマグネット１２側の表面に、少なくとも前記小型扁平モータ１の軸方向に反磁性を示す反磁性体１３を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コイルが固定され、その内周側に空隙を介して、外周多極着磁された円盤状のロータマグネットが回転するラジアルギャップ型の小型扁平モータにおいて、
前記ロータマグネットに面対向となるように、前記小型扁平モータの軸方向に着磁されたバイアスマグネットを配置固定し、前記ロータマグネットにおける前記バイアスマグネット側の表面に、少なくとも前記小型扁平モータの軸方向に反磁性を示す反磁性体を形成したことを特徴とする小型扁平モータ。
【請求項２】
前記反磁性体は、熱分解グラファイト（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）を化学蒸着させて形成したことを特徴とする請求項１記載の小型扁平モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアルギャップ型の小型扁平モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より小型扁平モータは、薄型に構成できる為、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等の光ディスクドライブやＨＤＤ用のスピンドルモータ等に利用されていた。小型扁平モータはラジアルギャップ型とアキシャルギャップ型に分類され、ラジアルギャップ型の小型扁平モータとは、そのラジアル方向に磁気ギャップを設けたものをいう。これは、界磁コイルが固定され、その外周側もしくは内周側を空隙を介して、径方向あるいはラジアル方向に着磁されたリング状もしくは円盤状のロータマグネットが回転するモータである。また、アキシャルギャップ型の小型扁平モータとは、その軸方向に磁気ギャップを設けたものをいい、界磁コイルが固定され、その界磁コイルと面対向となるようにロータマグネットを配置したモータである。
【０００３】
例えば、ラジアルギャップ型の小型扁平モータにおいて、ロータマグネットが界磁コイルの外周を回転するものとしては、図４に示すような小型扁平モータがある。
【０００４】
この小型扁平モータ１００は、円盤状のロータボス１０８の中心部に回転軸１０４が固定され、このロータボス１０８の外周部にカップ状の回転子ヨーク１０１が固定されている。さらに、この回転子ヨーク１０１のカップ状の内壁には回転軸１０４に平行に回転子磁石１０２が固着されて回転子１１１を形成している。この回転子１１１は１個の軸受１０３によって支持されている。一方、固定子１１２の固定子鉄芯１０５は、回転子磁石１０２に対向するようにハウジング１０７に固定され、この固定子鉄芯１０５に電機子巻線１０６が捲回されている。また制御用回路等が搭載されたＰＣ板１０９は固定子鉄芯１０５の下方にハウジング１０７に固定されているものである（特許文献１）。
【０００５】
また、ロータマグネットが界磁コイルの内周を回転するものとしては、図５に示すような小型円筒型モータがある。
【０００６】
この小型円筒型モータ２００は、ステータヨーク２０１と、軸受ブラケット２０４、２０５と、ステータ２１０と、回転軸２１２と、から構成されている。前記ステータヨーク２０１は円筒状をなす鋼板製である。前記軸受ブラケット２０４、２０５は前記ステータヨーク２０１の軸方向の両端面部に設けられ、その中央部内側にそれぞれスラスト軸受２０２、ラジアル軸受２０３を備えている。前記ステータ２１０は、前記ステータヨーク２０１に設けられたコイル装着部２０６にコイル２０７を合成樹脂２０８によりモールドした矩形の板状をなすモールド成形物２０９が軸方向の開口部からそれぞれ挿入された状態で装着されている。前記回転軸２１２は、図５中下端部を前記スラスト軸受２０２にて支承され、図５中上端部をラジアル軸受２０３にて支承され、その中央部外周に永久磁石２１１を備えている。このとき、永久磁石２１１の外周面とステータヨーク２０１の内周面とは、所定の隙間を介して対向している。（特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−０９２７８１
【特許文献２】特開平１１−１２２８４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１の小型扁平モータ１００では、１個の軸受１０３によって回転子１１１のラジアル荷重とスラスト荷重が支持されており、部品点数を削減することは可能となった。しかしながら、軸受１０３におけるスラスト荷重を支持する回転子支持部１１０が前記ロータボス１０８と当接するため、回転子支持部１１０とロータボス１０８との間において、摺動損が発生し、効率の低下を招いていた。また、上述の特許文献２の小型円筒型モータ２００においても、スラスト軸受２０２にて図５中の回転軸２１２下端部を支承しているため、同様に摺動損が発生してしまっていた。また、両者とも、摺動部の摩耗によりモータの寿命が短縮されてしまうといった問題点があった。
【０００８】
したがって、本発明は、上記問題点を鑑み、従来のスラスト軸受を設けずに、簡易な構成でロータ部のスラスト荷重を非接触で支持することによって、摺動損の発生を抑制し、さらに摩耗を原理上解消することによって長寿命化を図ることが可能な小型扁平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】
【０００９】
請求項１記載の発明は、界磁コイルが固定され、その内周側に空隙を介して、外周多極着磁された円盤状のロータマグネットが回転するラジアルギャップ型の小型扁平モータにおいて、前記ロータマグネットに面対向となるように、前記小型扁平モータの軸方向に着磁されたバイアスマグネットを配置固定し、前記ロータマグネットにおける前記バイアスマグネット側の表面に、少なくとも前記小型扁平モータの軸方向に反磁性を示す反磁性体を形成したことを特徴とする小型扁平モータとしている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明では、前記反磁性体は、熱分解グラファイト（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）を化学蒸着させて形成したことを特徴とする請求項１記載の小型扁平モータとしている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の小型扁平モータにおいて、ロータマグネットと、前記小型扁平モータの軸方向に着磁されたバイアスマグネットを面対向配置し、そのロータマグネットの同バイアスマグネット対向面に少なくとも前記小型扁平モータの軸方向に反磁性を示す反磁性体を形成したことにより、ロータ部を軸方向に非接触で支持することが可能となる。
【００１２】
ロータ部が非接触で支持されることにより、スラスト軸受の摺動損が低減され、高効率化が可能となる。さらには、摺動部の摩耗を原理的に解消でき、小型扁平モータにおける長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の最良の形態に係る小型扁平モータ１について、添付図面を参照して説明する。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、本発明の第１の実施に係る小型扁平モータ１では、ロータ部は、主に、出力軸２と、その出力軸２が固定されたロータボス３と、そのロータボス３の外周部に固定配置され外周多極着磁された円盤状のロータマグネット４と、から構成されている。また、ステータ部は、主に、界磁コイル５と、その界磁コイル５が捲回された積層コア６と、前記界磁コイル５のタップ線（図示せず）が接続された基板７と、前記積層コア６と前記基板７が固定されたベース８と、前記ロータ部のラジアル荷重を回転自在に支持する軸受９と、その軸受９が固定されるフランジ１０と、そのフランジ１０に固定されたバックヨーク１１と、から構成されている。
【００１５】
この小型扁平モータ１は、前記基板７から前記タップ線を介し、界磁コイル５に転流通電することにより発生する回転磁界により前記ロータ部を回転駆動させることができる。
【００１６】
このとき、前記小型扁平モータ１の軸方向に着磁されたバイアスマグネット１２が前記ロータマグネット４と面対向となるように前記ベース８に配置され、さらに、前記ロータマグネット４の図中下面（バイアスマグネット１２側表面）には特に前記小型扁平モータ１の軸方向に反磁性を示す反磁性体１３が形成されている。
【００１７】
前記バイアスマグネット１２と対向面に前記反磁性体１３が配置されることにより、反磁性体１３内部に、前記バイアスマグネット１２の磁場に比例し、かつ反対方向の磁化が誘導されるため、同磁化と前記バイアスマグネット１２の磁化に反発力が生じる。このとき、同反発力と、ロータ部に働く重力と、前記ロータマグネット４と前記積層コア６間の磁気吸引力と、がつり合うことにより、前記ロータ部が前記バイアスマグネット１２の上で浮揚する。
【００１８】
よって、前記ロータ部のスラスト荷重は前記バイアスマグネット１２と前記反磁性体１３との間に発生した磁気反発力により、非接触に支持されるため、ロータ部の摺動損が低減され、モータ効率を改善できるとともに、非接触であることから原理的に摩耗を解消できるため、前記小型扁平モータ１における長寿命化を図ることができる。
【００１９】
ここで、反磁性とは、外部からかけた磁場と反対方向に誘導磁化が生じる性質をいい、その誘導磁化の大きさは、同外部磁場に比例する。なお、外部磁場を取り除くと誘導磁化も０となる。反磁性の起源は、古典的には、物質中の電子が外部磁場からローレンツ力を受けて円運動をし、この電子の円運動、すなわち電流に起因して外部磁場と反対方向の磁場が誘起すると説明される。本発明は、まさにこの反磁性という性質を応用したものである。
【００２０】
この前記バイアスマグネット１２は前記小型扁平モータ１の軸方向さらには図中矢印Ａ方向に着磁されており、対向面に配置される前記反磁性体１３には、前記バイアスマグネット１２の磁場に比例し、かつ反対方向すなわち図中矢印Ｂ方向の磁化が誘導される。この前記バイアスマグネット１２と前記反磁性体１３間に発生する磁気反発力と、ロータ部に働く重力と、前記ロータマグネット４と前記積層コア６間の磁気吸引力がつりあうことにより、前記ロータ部を前記バイアスマグネット１２上で浮揚させることが可能となる。
【００２１】
このとき、前記ロータマグネット４は、前記小型扁平モータ１の駆動用として、外周多極着磁されており、その磁路は、前記ロータマグネット４→前記ロータマグネット４と前記積層コア６間の磁気ギャップ→前記積層コア６→磁気ギャップ→前記ロータマグネット４と、主に出力軸２に垂直な面方向に形成される。また、前記バイアスマグネット１２は、前記ロータ部の浮揚用として前記小型扁平モータ１の軸方向に着磁されており、その磁路は、前記バイアスマグネット１２→前記ロータマグネット４→前記バックヨーク１１→前記ロータマグネット４→前記バイアスマグネット１２と、前記ロータマグネット４配置部にて、主に前記小型扁平モータ１の軸方向に形成される。つまり、両者の磁束の方向が前記ロータマグネット４配置部にてほぼ直交しており、前記バイアスマグネット１２が形成する磁気回路はモータの駆動にほとんど影響を及ぼさない。
【００２２】
また、本発明の反磁性体１３は、熱分解グラファイト（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）がより好適である。
【００２３】
熱分解グラファイト（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）はメタンガスを原料とし、ガス圧＝約１Ｔｏｒｒ、処理温度＝２０００℃にて化学蒸着プロセスにて生成される。この時の成膜速度はおよそ２５μm／ｈ程度であった。また、熱分解グラファイト（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）は、六角板状結晶で、同結晶が層状に積層した構造をなしており、常温下で、結晶面に垂直な方向に強い反磁性を示す。
【００２４】
本発明において、反磁性体１３は熱分解グラファイト（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）に限定されるものではなく、常温下で比較的強い反磁性を示すビスマス等であっても何ら差し支えない。しかしながら、常温下で、結晶面に垂直な方向にてビスマスを上回る反磁性を示すこと、化学蒸着プロセスにて生成するため反磁性体厚みの均一化に有利な点を考慮すると、熱分解グラファイト（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）が好適であると言える。
【００２５】
＜第２の実施の形態＞
また、第２の実施の形態を図２に示す。この小型扁平モータ１４は、図１で示した小型扁平モータ１にロータマグネット１７の図中上面（フランジ２３側表面）にも特に前記小型扁平モータ１４の軸方向に反磁性を示す反磁性体２７を蒸着し、前記反磁性体２７と面対向となるように、前記小型扁平モータ１４の軸方向に着磁されたバイアスマグネット２８をフランジ２３に固定したものである。
【００２６】
前記バイアスマグネット２８は前記小型扁平モータ１４の軸方向に着磁されており、対向面に配置される前記反磁性体２７には、前記バイアスマグネット２８の磁場に比例し、かつ反対方向の磁化が誘導される。これにより、上述と同様の原理で、前記反磁性体２７と前記バイアスマグネット２８間には磁気反発力が発生する。前記バイアスマグネット２８は前記フランジ２３に固定されているため、ロータ部は図中下方向へ押圧される。この前記反磁性体２７と前記バイアスマグネット２８間の磁気反発力と、反磁性体２６とバイアスマグネット２５間の磁気反発力と、ロータ部に働く重力と、前記ロータマグネット１７と前記積層コア１９間の磁気吸引力と、がつり合うことにより、前記ロータ部を前記バイアスマグネット２５、２８間で浮揚させることが可能となる。
【００２７】
このとき、図１の小型扁平モータ１と同様に、前記ロータマグネット１７は、前記小型扁平モータ１４の駆動用として、外周多極着磁されており、その磁路は、前記ロータマグネット１７→前記ロータマグネット１７と前記積層コア１９間の磁気ギャップ→前記積層コア１９→磁気ギャップ→前記ロータマグネット１７と、主に出力軸１５に垂直な面方向に形成される。また、前記バイアスマグネット２５、２８は、前記ロータ部の浮揚用として前記小型扁平モータ１４の軸方向に着磁されており、その磁路は、前記バイアスマグネット２５→前記ロータマグネット１７→前記バイアスマグネット２８→バックヨーク２４→前記バイアスマグネット２８→前記ロータマグネット１７→前記バイアスマグネット２５と、前記ロータマグネット１７配置部にて、主に前記小型扁平モータ１４の軸方向に形成される。つまり、両者の磁束の方向が前記ロータマグネット１７配置部にてほぼ直交しており、前記バイアスマグネット２５が形成する磁気回路はモータの駆動にほとんど影響を及ぼさない。
【００２８】
また、前記バイアスマグネット２５、２８は前記小型扁平モータ１４の軸方向に着磁されているが、この小型扁平モータ１４においては、その着磁方向は、前記小型扁平モータ１４の軸方向で且つ同方向に着磁される。これは、前記バイアスマグネット２５、２８において、着磁方向が共に前記小型扁平モータ１４の軸方向であっても、その方向が対向している場合、それらの磁束が互いに干渉し合い、ラジアル方向へ流出し、前記ロータマグネット１７の磁束に影響を及ぼすからである。
【００２９】
尚、ロータボス１６、界磁コイル１８、基板２０、ベース２１については第１の実施の形態における構成と同様なため、説明は省略する。
【００３０】
＜第３の実施の形態＞
また、第３の実施の形態を図３に示す。この小型扁平モータ２９では、ロータ部は、主に、軸受３０が固定されたロータフランジ３１とそのロータフランジ３１に固定配置される外周多極着磁された円盤状のロータマグネット３２とバックヨーク３３とから構成されている。また、ステータ部は、主に、界磁コイル３４と、その界磁コイル３４が捲回された積層コア３５と、前記界磁コイル３４のタップ線（図示せず）が接続された基板３６と、前記積層コア３５と前記基板３６が固定されたベース３７と、そのベース３７に固定されたシャフト３８と、ロータ部の抜け止めとして段部３９を設けたカバー４０と、から構成される。
【００３１】
この小型扁平モータ２９は、前記基板３６からタップ線を介し、界磁コイル３４に転流通電することにより発生する回転磁界によりロータ部を回転駆動させることができる。
【００３２】
このとき、前記ロータマグネット３２と面対向となるように前記小型扁平モータの軸方向に着磁されたバイアスマグネット４１を前記ベース３７に配置し、さらに前記ロータマグネット３２の図中下面（バイアスマグネット側表面）に特に前記小型扁平モータの軸方向に反磁性を示す反磁性体４２が形成されている。
【００３３】
前記バイアスマグネット４１は前記小型扁平モータの軸方向に着磁されており、対向面に配置される前記反磁性体４２には、前記バイアスマグネット４１の磁場に比例し、かつ反対方向の磁化が誘導される。これにより、上述と同様の原理で、前記反磁性体４２と前記バイアスマグネット４１間には磁気反発力が発生する。
【００３４】
この前記バイアスマグネット４１と前記反磁性体４２間に発生する磁気反発力と、ロータ部に働く重力と、前記ロータマグネット３２と前記積層コア３５間の磁気吸引力がつりあうことにより、前記ロータ部を前記バイアスマグネット４１上で浮揚させることが可能となる。
【００３５】
このとき、前記ロータマグネット３２は、前記小型扁平モータ２９の駆動用として、外周多極着磁されており、その磁路は、前記ロータマグネット３２→前記ロータマグネット３２と前記積層コア３５間の磁気ギャップ→前記積層コア３５→磁気ギャップ→前記ロータマグネット３２と、主にシャフト３８に垂直な面方向に形成される。また、前記バイアスマグネット４１は、前記ロータ部の浮揚用として前記小型扁平モータの軸方向に着磁されており、その磁路は、前記バイアスマグネット４１→前記ロータマグネット３２→前記バックヨーク３３→前記ロータマグネット３２→前記バイアスマグネット４１と、前記ロータマグネット３２配置部にて、主に前記小型扁平モータの軸方向に形成される。つまり、両者の磁束の方向が前記ロータマグネット３２配置部にてほぼ直交しており、前記バイアスマグネット４１が形成する磁気回路はモータの駆動にほとんど影響を及ぼさない。
【００３６】
以上より、前記小型扁平モータ１，１４，２９のように、前記バイアスマグネット１２，２５，２８，４１との対向面に前記反磁性体１３、２６、２７、４２が形成されることにより、前記ロータ部が、非接触で前記バイアスマグネット１２，２５，２８，４１上に浮揚するため、スラスト軸受における摺動損の発生を抑制することが可能となる。さらには、摺動部の摩耗を原理的に解消することで、前記小型扁平モータ１，１４，２９の長寿命化を図ることができる。
【００３７】
また、ロータ部質量や、前記ロータマグネット４，１７，３２、前記積層コア６，１９，３５、前記バイアスマグネット１２，２５，２８，４１、前記反磁性体１３、２６、２７、４２の材質・寸法・形状により、前記ロータ部と前記バイアスマグネット１２，２５，２８，４１間の空隙を適宜設定でき、より適切な浮揚条件を容易に設定することが可能となる。
【００３８】
本発明の実施の形態において、前記バイアスマグネット１２，２５，２８，４１は単極対着磁でも多極対着磁でもよく、その着磁方法は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における小型扁平モータ１の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における小型扁平モータ１４の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における小型扁平モータ２９の断面図である。
【図４】従来のラジアルギャップ型の小型扁平モータ１００の断面図である。
【図５】従来の小型円筒型モータ２００の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１４，２９          小型扁平モータ
２，１５                出力軸
３，１６                ロータボス
４，１７，３２          ロータマグネット
５，１８，３４          界磁コイル
６，１９，３５          積層コア
７，２０，３６          基板
８，２１，３７          ベース
９，２２，３０          軸受
１０，２３              フランジ
１１，２４，３３        バックヨーク
１２，２５，２８，４１  バイアスマグネット
１３，２６，２７，４２  反磁性体
３１                    ロータフランジ
３８                    シャフト
３９                    段部
４０                    カバー
１００                  小型扁平モータ
１０１                  回転子ヨーク
１０２                  回転子磁石
１０３                  軸受
１０４                  回転軸
１０５                  固定子鉄芯
１０６                  電機子巻線
１０７                  ハウジング
１０８                  ロータボス
１０９                  ＰＣ板
１１０                  回転子支持部
１１１                  回転子
１１２                  固定子
２００                  小型円筒型モータ
２０１                  ステータヨーク
２０２                  スラスト軸受
２０３                  ラジアル軸受
２０４，２０５          軸受ブラケット
２０６                  コイル装着部
２０７                  コイル
２０８                  合成樹脂
２０９                  モールド成型物
２１０                  ステータ
２１１                  永久磁石
２１２                  回転軸
【図１】
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【図２】
2008099486.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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