(57)【要約】  【課題】  小型のモータにおいて高調波による回転磁界歪を少なくすること。  【解決手段】  モータに使用する永久磁石の外径をＤｏ、永久磁石の磁極数をＰ、交流の相数をＭ、永久磁石の肉厚をｔとすると、２０［ｍｍ］以下のＤｏに おいて、永久磁石の外径Ｄｏを次の式（１６）の範囲とすると回転磁界の高調波による影響を低減することができ、コギング特性の良好なモータが得られる。 ０．０７ｔＰＭ2／π≦Ｄｏ≦ｔ（ＭＰ―２π）／π・・・（１６）。式（１６）は、モータの高調波を改善するために求められる永久磁石の外径Ｄｏ、磁極数Ｐ、肉厚ｔ、及び交流の相数Ｍとの関係を示し ており、永久磁石の外径Ｄｏの下限と上限を磁極数Ｐ、肉厚ｔ、及び交流の相数Ｍで規定している。本実施の形態では、外径Ｄｏを２０［ｍｍ］以下とするが、 特に外径Ｄｏが１５［ｍｍ］以下の超小型のモータでより効果を発揮することができる。  【選択図】  図１
2008104290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ装置のロータに配設され、前記ロータを駆動する磁性部材であって、
前記磁性部材の外径をＤｏ、径方向の肉厚をｔ、ラジアル方向に磁化された磁極の数をＰ、前記モータ装置を駆動する交流電流の相数をＭとした場合、前記Ｄｏが２０［ｍｍ］以下で、前記ｔが０．０７ｔＰＭ2／π≦Ｄｏ≦ｔ（ＭＰ−２π）／πとなるように設定されている
ことを特徴とする磁性部材。
【請求項２】
前記磁性部材は、磁化の方向が揃えられた区分が円周方向に等間隔に形成され、円筒形状を有する異方性のＳｍ−Ｃｏ系磁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁性部材。
【請求項３】
全周に渡って円筒状の磁性部材が配設された回転対称体と、前記回転対称体の軸線上に配設された回転軸と、を備えたロータ部と、
前記磁性部材の内周又は外周に、前記磁性部材と対向して、相数Ｍの交流により励磁可能な複数のステータコイルが配設されたステータ部と、
前記回転軸を前記ステータ部に、前記回転対称体と前記ステータコイルが同心となるように回転自在に軸支する軸受部と、
を具備したモータ装置であって、
前記磁性部材は、ラジアル方向に磁化され、磁極が円周方向に等間隔に形成されており、
前記磁性部材の外径をＤｏ、径方向の肉厚をｔ、前記磁極の数をＰ、前記モータを駆動する交流電流の相数をＭとした場合、前記Ｄｏが２０［ｍｍ］以下で、前記ｔが０．０７ｔＰＭ2／π≦Ｄｏ≦ｔ（ＭＰ―２π）／πとなるように設定されていることを特徴とするモータ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ装置を用いて構成された記憶装置であり、
円板形状を有する記憶媒体と、
前記記憶媒体を回転駆動する請求項３に記載のモータ装置と、
前記モータ装置で回転駆動された前記記憶媒体から情報を読み取る情報読取手段と、
を具備したことを特徴とする記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性部材、モータ装置、及び記憶装置に関し、例えば、小型ハードディスク装置などに用いるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスク装置・光ディスク装置といったディスク型記憶装置の小型が急速に進展しており、ディスク外径が１インチ以下のものも急速に普及し始めている。
小型のディスク型記憶装置は、パーソナルコンピュータ、ＯＡ機器、情報家電機器といった据え置き型装置のほか、例えば、携帯型音声再生装置、デジタル式カメラ、携帯電話などの携帯装置に用いられている。
【０００３】
ディスク型記憶装置で用いられるディスク駆動用のモータには、アウタロータ型とインナロータ型がある。
アウタロータ型のモータは、円筒形状の永久磁石の内周にステータコイルを配置し、ステータコイルが発生する回転磁界により永久磁石を回転させる。
一方、インナロータ型のモータは、永久磁石の外周にステータコイルを配置し、ステータコイルが発生する回転磁界により永久磁石を回転させる。
【０００４】
モータの永久磁石には希土類磁石が多く用いられ、特に等方性の磁性材料であるＮｄ−Ｆｅ−Ｂを用いたボンド磁石が多く使用されている。
ところが、永久磁石の小型化に伴い着磁ヘッドも小型化し、着磁のため着磁ヘッドに大電流を流すのが困難になってきた。
【０００５】
これにより、磁性材料が本来持っている磁気飽和能力に満たない磁化で着磁をせざるを得ないという問題があった。
そこで、本願出願人は次の文献で小型の磁性材料においても良好に着磁できる技術を開示した。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２８１０１公報
【特許文献２】特開２００４−１４７３７８公報
【０００７】
この技術は、永久磁石の肉厚を薄くすることにより、少ない電流でも磁気飽和程度まで着磁できるようにしたものである。
より詳細には、モータを高性能に保ちながら薄くできる肉厚の範囲をモータ駆動に用いる交流電流の相数Ｍとの関係において明らかにした。
また、磁性材料には、薄肉の永久磁石でも減磁の少ないＳｍ-Ｃｏ系の磁性材料を用い
ることを提案した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、２で開示した技術により、小型の永久磁石を良好に着磁できるようになったが、永久磁石の小型化を押し進めるにつれて高調波による回転磁界歪の問題が新たに発生してきた。
ディスク型記憶装置などは精密機器であるため、高調波の少ないモータが求められている。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、小型のモータにおいて高調波を少なくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、モータ装置のロータに配設され、前記ロータを駆動する磁性部材であって、前記磁性部材の外径をＤｏ、径方向の肉厚 をｔ、ラジアル方向に磁化された磁極の数をＰ、前記モータ装置を駆動する交流電流の相数をＭとした場合、前記Ｄｏが２０［ｍｍ］以下で、前記ｔが０． ０７ｔＰＭ2／π≦Ｄｏ≦ｔ（ＭＰ―２π）／πとなるように設定されていることを特徴とする磁性部材を提供する（第１の構成）。
また、第１の構成は、前記磁性部材は、磁化の方向が揃えられた区分が円周方向に等間隔に形成され、円筒形状を有する異方性のＳｍ−Ｃｏ系磁性材料で構成することができる（第２の構成）。
また、本発明は、全周に渡って円筒状の磁性部材が配設された回転対称体と、前記回転対称体の軸線上に配設された回転軸と、を備えたロータ部と、前記磁性 部材の内周又は外周に、前記磁性部材と対向して、相数Ｍの交流により励磁可能な複数のステータコイルが配設されたステータ部と、前記回転軸を前記ステータ 部に、前記回転対称体と前記ステータコイルが同心となるように回転自在に軸支する軸受部と、を具備したモータ装置であって、前記磁性部材は、ラジアル方向 に磁化され、磁極が円周方向に等間隔に形成されており、前記磁性部材の外径をＤｏ、径方向の肉厚をｔ、前記磁極の数をＰ、前記モータを駆動する交流電流の 相数をＭとした場合、前記Ｄｏが２０［ｍｍ］以下で、前記ｔが０．０７ｔＰＭ2／π≦Ｄｏ≦ｔ（ＭＰ―２π）／πとなるように設定されていることを特徴とするモータ
装置を提供する（第３の構成）。
また、本発明は、第３の構成のモータ装置を用いて構成された記憶装置であり、円板形状を有する記憶媒体と、前記記憶媒体を回転駆動する第３の構成のモー タ装置と、前記モータ装置で回転駆動された前記記憶媒体から情報を読み取る情報読取手段と、を具備したことを特徴とする記憶装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、小型のモータにおいて高調波を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（１）実施の形態の概要
モータに使用する永久磁石の外径をＤｏ、永久磁石の磁極数をＰ、交流の相数をＭ、永久磁石の肉厚をｔとすると、２０［ｍｍ］以下のＤｏにおいて、永久磁 石の外径Ｄｏを次の式（１６）の範囲とすると回転磁界の高調波による影響を低減することができ良好なモータが得られる。
【００１３】
０．０７ｔＰＭ2／π≦Ｄｏ≦ｔ（ＭＰ―２π）／π・・・（１６）
【００１４】
式（１６）は、モータの高調波による影響を低減するために求められる永久磁石の外径Ｄｏ、磁極数Ｐ、肉厚ｔ、及び交流の相数Ｍとの関係を示しており、永久磁石の外径Ｄｏの下限と上限を磁極数Ｐ、肉厚ｔ、及び交流の相数Ｍで規定している。
【００１５】
本実施の形態では、アウタロータ型のモータを主として説明するが、式（１６）はインナロータ型のモータについても適用することができる。
また、本実施の形態では、外径Ｄｏを２０［ｍｍ］以下とするが、特に外径Ｄｏが１５［ｍｍ］以下の超小型のモータでより効果を発揮することができる。
【００１６】
（２）実施形態の詳細
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係るモータの一実施形態を示す軸線方向断面図である。
モータ３０は、アウタロータ型の小型モータであり、例えばハードディスク装置や光磁気ディスク装置などに使用される。モータ３０は、３相交流によって駆動されるＤＣブラシレスモータであり、外径が最大２５［ｍｍ］程度であり、厚さが最大５［ｍｍ］程度の小型モータである。
【００１７】
モータ３０は、回転運動を行うロータ部１と、動圧軸受部５によってこれを支持するステータ部２から構成されている。
ロータ部１は、段部８を有した凸型の円板部材であるロータ７（回転対称対）と、ロータ７の中心軸上に形成された回転軸（シャフト）６とを備えている。なお、段部８はハードディスク装置において記憶ディスクを装着する部分である。
【００１８】
段部８の外周には、円筒部材であるロータフレーム２１が形成されており、ロータフレーム２１の内周面には、円筒形状に形成された永久磁石３がロータフレーム２１と同心に接着されている。
永久磁石３の内周面は、ステータ部２に形成されたステータコイル４と間隙を隔てて対面している。永久磁石３は、ロータ７を駆動する磁性部材を構成している。
【００１９】
一方、回転軸６の軸線方向中央部付近には、回転軸６を中心線とする円板状の動圧発生板１０が設けられている。図示しないが、動圧発生板１０の表裏面には動圧を発生するための動圧発生溝が形成されており、ロータ７の回転時にスラスト方向の動圧力を発生する
【００２０】
更に、動圧発生板１０の回転軸６と対向する側には、動圧発生板１０の中心線上に動圧発生軸１９が形成されている。
動圧発生軸１９の外周面には、軸線方向に対して互いに異なる方向へ傾いた２段の斜線状の溝１４、１５から構成された動圧発生溝が形成されており、ロータ７の回転時にラジアル方向の動圧力を発生する。
【００２１】
ステータ部２はステータフレーム１６、ベース１７、アッパープレート１８、ステータコイル４などから構成されている。
ベース１７は、動圧軸受部５によってロータ部１を保持する部材であって、内部に、動圧発生軸１９を収納する収納孔２６と、動圧発生板１０を収納する収納孔２７が形成されている。
【００２２】
収納孔２７の開口端側には、回転軸６を遊挿するための貫通孔が形成されたアッパープレート１８が取り付けられている。
アッパープレート１８とベース１７によりベース１７の内部に空洞部分が形成され、この空洞部分に動圧発生板１０、動圧発生軸１９と共に動圧発生用のオイル１１が収納されている。
【００２３】
ベース１７の外周部分はスリーブ２２と呼ばれ、複数のステータコイル４が等間隔で同心円上に配設されている。
ベース１７の底部には、ステータフレーム１６が形成されている。ステータフレーム１６は、モータ３０をハードディス装置などに固定するためのネジ穴などが形成されている。
【００２４】
以上のようにして構成されたモータ３０は次のようにして動作する。
ステータコイル４に３相交流電流を供給すると、永久磁石３の内周側に回転磁界が発生する。
永久磁石３がこの回転磁界に吸引・反発されてロータ部１にトルクが生じ、ロータ７が回転する。
ロータ７が回転すると、動圧軸受部５によって動圧が発生し、ロータ部１が動圧軸受部５によって保持される。
【００２５】
以上、モータ３０は、動圧軸受部５によってロータ部１を保持したが、これに限定するものではなく、例えば、ボールベアリングによって支持してもよい。
また、モータ３０をインナロータ型に構成する場合は、ロータフレーム２１の外周に永久磁石３を配置し、その更に外周に間隙を隔ててステータコイル４を配置する。インナロータ型のモータの構成については後述する。
【００２６】
図２（ａ）は、モータ３０の断面Ａ−Ａ（図１）の概略を示した図である。
モータ３０は、極数１２、スロット数９を有し、３相交流に対応したＤＣブラシレスモータである。
スリーブ２２の周囲には、放射状に突起した９個のステータコア３９が等間隔に形成されている。ステータコア３９は、略Ｔ字型の断面を有しており、間隙４４を隔てて他のステータコア３９と隣接している。
図示しないが、ステータコア３９の周囲にはそれぞれ励磁用の巻線が巻かれており、これによってステータコイル４が形成される。
【００２７】
永久磁石３は、円周方向に磁気的な区分によって１２等分されている。各区分はラジアル方向、即ち、内周面から外周面へ、あるいは外周面から内周面に磁化 されている。内周側面から外周面へ磁化されている場合は、内周面にＮ極が形成され、外周面にＳ極が形成されている。このようにして永久磁石３は１２極の永 久磁石を構成している。
【００２８】
図に示したＮ、Ｓの文字は、各区分において永久磁石３の内周面に現れている磁極を示している。
このようにして、永久磁石３の内周面には、円周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に形成されている。
【００２９】
また、インナロータ型モータの場合の永久磁石とステータコアの配置を図２（ｂ）に示した。
図に示したように、インナロータ型の場合、ロータフレーム２１に永久磁石３が取り付けられており、永久磁石３の外周には、所定の間隔を隔ててステータコア３９が配置されている。ステータコア３９は、間隙４４を隔てて等間隔に配置される。
【００３０】
図３は、永久磁石３の外形及び磁極を示した図である。図３（ａ）は、永久磁石３を回転軸方向（図１の矢線２８）から見た図であり、図３（ｂ）は、永久磁石３を矢線２８に垂直な方向から見た図である。
【００３１】
図３（ａ）に示したように、永久磁石３は、磁極ピッチがＬｍ［ｍｍ］、図３（ｂ）に示したように、外径がＤｏ［ｍｍ］（≦２０［ｍｍ］、好ましくは ≦１５［ｍｍ］）、内径がＤｉ、肉厚がｔ［ｍｍ］である。このため、Ｄｉ＋２ｔ＝Ｄｏの関係がある。ただし、磁極ピッチＬｍは、１磁極の外周長さとする。
【００３２】
図４（ａ）は、極数が１２、スロット数が９の場合の永久磁石３とステータコア３９の幾何学的な関係を示した図である。永久磁石３は円形状を有し、ステータコア３９は円弧状に配置されているが、図を簡略化するためにこれらを直線状に記した。
また、図４（ａ）はインナロータ型の配置を示しているが、このままアウタロータ型の永久磁石とステータコアの配置に適用することができる。
【００３３】
ステータコア３９は、ラジアル方向に張り出したポール４６と、ポール４６の先端から円周方向に張り出した突極歯４７から構成されている。そして、隣接する突極歯４７の間には間隙４４が形成されている。図示しないがスロット４５には巻き線が巻いてあり、ステータコア３９と巻き線によりステータコイル４が形成される。
【００３４】
このように構成されたステータコア３９と永久磁石３において、高調波が低減される条件を考える。
ステータコイル４に電力を供給すると、回転磁界にｎ次倍の高調波が重畳されて波形が乱れ、これが回転不安定の原因の１つとなっている。
【００３５】
高調波の発生は主に間隙４４に形成される磁界に起因すると考えられているが、間隙４４と高調波が発生するメカニズムとの関係はまだ十分に解明されていない。
間隙４４を０とすると高調波を大幅に改善することができるが、間隙４４を０にするとモータ３０の性能が低下するほか、ステータコア３９に巻き線が巻きにくいという問題がある。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、このような実情に鑑み、高調波の低減を実現することのできる条件を、間隙４４の間隔、永久磁石３の外寸、及び交流の相数の関係として明らかにする。
【００３７】
まず、ステータのスロット数をＳ、交流の相数をＭ、磁石の磁極数をＰ、ｎを整数とすると、次の式（１）、（２）が成り立つ。
【００３８】
Ｓ＝ｎＭ・・・（１）
Ｐ＝ｎ（Ｍ±１）・・・（２）
【００３９】
式（２）で＋符号は、極数が１２、スロット数が９など、極数がスロット数よりも大きい場合に適用し、−符号は極数が６、スロット数が９、あるいは、極数が８、スロット数が１２など、極数がスロット数よりも小さい場合に適用する。
【００４０】
例えば、ｎ＝３で３相の場合、Ｓ＝３×３＝９スロットとなる。また、式（２）で＋符号を採用する場合はＰ＝３（３＋１）＝１２極となり、−符号を採用する場合はＰ＝３（３−１）＝６極となる。
モータを構成することができる極数とスロット数の組み合わせは後ほど示す。
【００４１】
一般に用いられているモータは極数が１２、スロット数が９であるため、以下では式（２）が＋符号の場合を用いて説明する。また、後述するように−符号を用いても同様の議論が成り立つ。
【００４２】
本願発明者は、極数がスロット数より大きい場合は、突極歯４７の長さＬａと磁極ピッチＬｍがほぼ等しいときに高調波が低減されることを見いだした。
即ち、Ｌｍ＝πＤｏ／Ｐと、Ｌａ＝πＤｏ／Ｓ−δが、ほぼ等しい場合（Ｌｍ＝Ｌａ）、高調波による影響が小さくなる。
【００４３】
このように、突極歯４７の長さＬａと磁極ピッチＬｍが等しいと見なした場合、突極歯間隙δは、突極歯４７が占有する突極ピッチ長から磁極の長さを減算したものであるから、突極歯間隙δは次の式（３）で表される。
【００４４】
δ＝πＤｏ／Ｓ−πＤｏ／Ｐ＝πＤｏ／ＭＰ・・・（３）
【００４５】
なお、図４（ｂ）は、極数が６でスロット数が９の場合の永久磁石３とステータコア３９の幾何学的な関係を示した図であり、式（２）で−符号を採用した場合に該当する。
この場合、Ｌｍ＝Ｌａ＋２δ＝Ｌｓ−δ＋２δ＝Ｌｓ＋δとなるからδ＝Ｌｍ−Ｌｓ＝πＤｏ（１／Ｐ−１／Ｓ）＝πＤｏ（１／Ｐ−（Ｍ−１）／ＭＰ）＝πＤｏ／ＭＰとなり、やはり式（３）が得られる。
そのため、式（３）は、式（２）において＋符号、−符号の何れを採用する場合にも成り立つ式である。
【００４６】
一般的に高調波成分は突極歯４７の間隙４４に発生する。ｎ次の高調波成分を低減する手段としては、磁極ピッチＬｍの１／ｎだけＬｓ幅を広くするか、または狭くすることにより高調波が改善できることは知られているが、本願発明者により永久磁石３の肉厚ｔを２δｔ／Ｄｏだけ減らした厚みｔ（１−２δ／Ｄｏ）より突極歯間隔δを小さくすることにより、大幅に改善できることを見いだした。
【００４７】
また、永久磁石３と突極歯４７の間に形成される空隙のラジアル方向の距離、即ち空隙長をＬｇとすると、本願発明者は、３相（Ｍ＝３）の場合は、突極歯間隔δを空隙長Ｌｇの３倍とすると高調波発生防止に適していることを見いだした。
間隙４４における磁界の作用や突極歯間隔δと高調波の関係は理論的に解明されておらず不明な点が多いが、本願発明者は、空隙長の倍数が相数と一致することから、突極歯間隙δが空隙長Ｌｇの相数Ｍ倍となると高調波による影響を抑制できるものと考えている。
【００４８】
また、突極歯間隙δを小さくしていくとモータの出力が低下するので、空隙長Ｌｇの相数Ｍ倍が突極歯間隙δの下限であると考えられる。
以上から相数Ｍ、空隙長Ｌｇ、突極歯間隙δ、磁石の肉厚ｔの間には次の式（４）が成り立つ。
【００４９】
ＭＬｇ≦πＤｏ／ＭＰ≦ｔ（１―２δ／Ｄｏ）・・・（４）
【００５０】
式（４）の突極歯間隙δに（３）を代入して整理すると次の式（５）に示すように、永久磁石の外形Ｄｏの上限、及び加減が得られる。
【００５１】
ＰＬｇＭ2／π≦Ｄｏ≦ｔ（ＭＰ―２π）／π・・・（５）
【００５２】
次に、式（５）の左辺の空隙長Ｌｇを肉厚ｔで表すことを考える。これによって外径Ｄｏの範囲が肉厚ｔと相数Ｍによって規定される。
磁気回路の記事力をＦ、有効磁束をΦ0、有効パーミアンスをＰ0とすると次の式（６）が成り立つ。
【００５３】
Ｆ＝Φ0／Ｐ0・・・（６）
【００５４】
空隙の有効磁束密度をＢｇ、空隙の有効面積をＳｇとすると次の式（７）が成り立つ。
【００５５】
Φ0＝ＢｇＳｇ・・・（７）
【００５６】
空隙透磁率をμ0とすると次の式（８）が成り立つ。
【００５７】
Ｐ0＝μ0Ｓｇ／Ｌｇ・・・（８）
【００５８】
式（６）〜式（８）により次の式（９）が得られる。ここで、単位はＣ．Ｇ．Ｓ．単位系を用いてμ0＝１とした。
【００５９】
Ｆ＝ＢｇＬｇ／μ0＝ＢｇＬｇ・・・（１０）
【００６０】
空隙の起磁力と磁石の起磁力はほぼ等しいので式（１０）は、次のようにおくことができる。ここで、Ｈｇは空隙での磁界、ｒは起磁力損失係数（レラクタンス係数）、Ｈｄは動作点での磁界である。
【００６１】
Ｆ＝ＢｇＬｇ＝ｒＨｇＬｇ＝ｔＨｄ・・・（１１）
【００６２】
式（１１）により次の式（１２）が得られる。
【００６３】
Ｈｄ／Ｈｇ＝ｒＬｇ／ｔ・・・（１２）
【００６４】
本願発明者によると、Ｈｄ／Ｈｇは０．１〜０．２程度の値（０．１５程度が中央値）が適当であることが見いだされている。この値を式（１２）に適用すると次の式（１３）が得られる。
【００６５】
０．１≦ｒＬｇ／ｔ≦０．２・・・（１３）
【００６６】
これを空隙長Ｌｇについて解くと次の式（１４）が得られる。
【００６７】
０．１ｔ／ｒ≦Ｌｇ≦０．２ｔ／ｒ・・・（１４）
【００６８】
また、一般に、ｒは１．１〜１．５程度の値であることが知られており、これを式（１４）に適用すると次の式（１５）が得られる。なお、Ｌｇの下限はｒ＝１．１とし、上限はｒ＝１．５としたものである。なお、小数点第３位以下は四捨五入した。
【００６９】
０．０７ｔ≦Ｌｇ≦０．１８ｔ・・・（１５）
【００７０】
このように、空隙長Ｌｇの下限値は０．０７ｔであるので、これを式（５）の左辺に代入すると次の式（１６）が得られる。
【００７１】
０．０７ｔＰＭ2／π≦Ｄｏ≦ｔ（ＭＰ―２π）／π・・・（１６）
【００７２】
このようにして磁石の外径Ｄｏの下限と上限を肉厚ｔと交流の相数Ｍで規定することができる。
そして、式（１６）を満たすように外径Ｄｏ、肉厚ｔ、及び相数Ｍを選択すると、コギングの少ないモータ３０を得ることができる。
【００７３】
図５は、モータ３０に使用可能な交流の相数、永久磁石の極数、ステータのスロット数の例を示した一覧表である。
現在最も用いられているのは、交流の相数が３相、永久磁石が１２極、ステータのスロット数が９のものであるが、この一覧表に示したように、各種の相数、極数、スロット数の組み合わせが可能である。
例えば、５相の交流に対しては、極数４、６、８・・・などが採用でき、極数が４、６の場合はスロット数が５となる。
【００７４】
次に磁性材料について説明する。
本実施の形態では、永久磁石３の小型化に伴い、肉厚ｔが薄くなっているが、従来から用いられているＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド永久磁石で肉厚を薄くすると減磁しやすくなるという問題がある。
本実施の形態では、Ｓｍ-Ｃｏ系の磁性材料を用いることにより、これらの問題を解決
した。
【００７５】
Ｓｍ-Ｃｏ系永久磁石は、磁気モーメントのピンニング機構により、磁気モーメントが
固定されているため、ピンニング機構がないＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系永久磁石に比べて、機械加工減磁、高温減磁が小さいことが知られている。
サマリウム（Ｓｍ）は高価な材料であるが、永久磁石３は、内径も小さく、肉厚も薄いため、サマリウムの使用量が少なくて済み、低価格で永久磁石３を製造することができる。
【００７６】
なお、Ｓｍ-Ｃｏ系の磁性材料には、異方性のものと、Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ系の磁性材料と同
様な等方性のものとが存在し、異方性のものの方が等方性のものよりも優れている。
【００７７】
図６（ａ）は、等方性の磁性材料を用いた永久磁石の製造方法を説明するための図である。
左端の図に示したように、等方性の磁性材料は原料の段階で磁気モーメントの方向がランダムになっている。
そして、これを円筒形状に成形した後熱処理を行い、その後、機械加工で外寸を整えて着磁する。
着磁により、ランダムであった磁気モーメントの方向が磁極の方向に揃えられる。
【００７８】
図６（ｂ）は、異方性の磁性材料を用いた永久磁石の製造方法を説明するための図である。
左端の図に示したように、異方性の磁性材料は原材料の段階で磁気モーメントの方向が揃った領域（組織）が集まって構成されている。
なお、図中では磁気モーメントが揃った領域を３つ模式的に表し、他の領域は省略している。
【００７９】
これを円筒形状に成形した後磁場配向を行い、磁性材料をラジアル方向に磁化させる。
ここで、磁場配向とは、素材を予め一方向に着磁し、磁気モーメントの方向を揃える処理を言う。磁場配向を行った後に着磁すると強力な磁界が得られることが知られている。
【００８０】
次に、磁場配向により形成された磁極を消磁する。消磁することにより、磁性材料の磁化の方向をラジアル方向に保ったまま磁気を帯びないようにすることができる。
その後は、等方性の磁性材料と同様に、熱処理を行ってから機械加工し、そして着磁が行われる。
【００８１】
図６（ｃ）は、異方性の磁性材料の磁場配向と着磁による磁化の方向を模式的に示した図である。
左端の図に示したように、磁場配向前の段階では何れの方向にも磁化されていない。
【００８２】
中央の図に示したように、磁場配向を行うと磁性材料はラジアル方向に単極に磁化される。
図の例では、内周側がＮ極、外周側がＳ極に磁化されている。逆の方向に磁化してもよい。
図示しないが、これを消磁すると磁気モーメントの方向をラジアル方向に保ったまま磁化の方向がランダムになり、全体として磁気を持たなくなる。
【００８３】
右端の図に示したように、着磁を行うと所定の極数の磁極が形成され、永久磁石３が得られる。
右端の図の例では、永久磁石３は、１２極に着磁されており、内周側がＳ極、外周側がＮ極となるように着磁された区分と、その逆となるように着磁された区分が交互に等間隔で形成されている。
【００８４】
図７は、モータ３０を用いて構成したハードディスク装置（記憶装置）の内部構成を示した図である。
このうち、図１３（ａ）は、内部構成９０の斜視図を示しており、図１３（ｂ）はモータ３０の軸線方向の断面図を示している。なお、図１３（ｂ）ではアーム８２と駆動機構８５は省略してある。
【００８５】
内部構成９０は、モータ３０、記憶ディスク８０、アーム８２、駆動機構８５などから構成されている。
図示しないが、内部構成９０は金属などで構成された箱状の筐体に収納されている。そして、この筐体には、モータ３０や駆動機構８５の駆動を制御したり、 記憶ディスク８０に対する情報の読み書きを行うための電子回路が設置されており、これらはハードディスク装置を構成する。
【００８６】
記憶ディスク８０は、中心分に取り付け穴が形成された円板状の金属板であり、表裏面は情報を磁気にて記録する磁性材料で構成されている。記憶ディスク８０は、円板形状を有する記憶媒体を構成している。
記憶ディスク８０は、所定間隔を隔てて６枚あり、取り付け穴をモータ３０の段部８（図１）に固定してある。
【００８７】
アーム８２は、駆動機構８５により駆動されて支点を中心に記憶ディスク８０の半径方向に移動し、記憶ディスク８０の所定位置に位置することができる。
アーム８２は、先端部分に磁気ヘッドを有しており、記憶ディスク８０の所定位置にて記憶ディスク８０に対して情報の読み書きを行う。アーム８２は、情報読取手段を構成している。
アーム８２は１２個あり、それぞれ記憶ディスク８０の表裏面に対応している。そのため、内部構成９０は、全ての記憶ディスク８０の表裏面に対して情報の読み書きを行うことができる。
【００８８】
駆動機構８５は、永久磁石と電磁石などから構成されており、電磁気力によりアーム８２を支点の回りに回転移動させる。
モータ３０には、先に説明した永久磁石３が使用されている。
【００８９】
以上、アウタロータ型のモータ３０を例にとり説明したが、式（１６）などの永久磁石３の外径Ｄｏ、相数Ｍ、及び突極歯間隙δの関係式はインナロータ型のモータでも成立する。そこで、インナロータ型のモータの構造についても説明しておく。
【００９０】
図８は、インナロータ型モータの軸線方向断面図である。
モータ３０ａは、インナロータ型のモータを構成しており、モータ３０（図１）と対応する部材には同じ符号を付してある。
【００９１】
モータ３０ａは、回転運動を行うロータ部１と、動圧軸受部５によってこれを支持するステータ部２から構成されている。
ロータ部１は、段部８を有した凸型の円板部材であるロータ７と、ロータ７の中心軸上に形成された回転軸（シャフト）６とを備えている。なお、段部８はハードディスク装置において記憶ディスク８０を装着する部分である。
【００９２】
なお、ハードディスク装置においては、記憶ディスク８０の表裏面にアーム８２が設置され、アーム８２の先端に形成された磁気ヘッド８１によって、記憶ディスク８０の両面にデータが読み書きされる。
【００９３】
段部８の外周には、円筒部材であるロータフレーム２１が形成されており、ロータフレーム２１の外周面には、円筒形状に形成された永久磁石３がロータフレーム２１と同心に接着されている。
永久磁石３の外周面は、ステータ部２に形成されたステータコイル４と間隙を隔てて対面している。永久磁石３は、ロータ７を駆動する磁性部材を構成している。
【００９４】
一方、回転軸６の軸線方向中央部付近には、回転軸６を中心線とする円板状の動圧発生板１０が設けられている。図示しないが、動圧発生板１０の表裏面には動圧を発生するための動圧発生溝が形成されており、ロータ７の回転時にスラスト方向の動圧力を発生する
【００９５】
更に、動圧発生板１０の回転軸６と対向する側には、動圧発生板１０の中心線上に動圧発生軸１９が形成されている。
動圧発生軸１９の外周面には、モータ３０と同様に軸線方向に対して互いに異なる方向へ傾いた２段の斜線状の溝から構成された動圧発生溝が形成されており、ロータ７の回転時にラジアル方向の動圧力を発生する。
【００９６】
なお、図８では、回転軸６、動圧発生板１０及び動圧発生軸１９が一体形成されており、ロータ７の中心に形成された貫通孔に嵌合した構造となっている。
【００９７】
ステータ部２はステータフレーム１６、ベース１７、アッパープレート１８、ステータコイル４などから構成されている。
ベース１７は、動圧軸受部５によってロータ部１を保持する部材であって、動圧発生板１０、動圧発生軸１９、及び動圧発生用のオイルを収納する空洞が形成されている。
そして、この空洞の上端部には、回転軸６を遊挿するための貫通孔が形成されたアッパープレート１８が取り付けられている。
【００９８】
ベース１７の底部には、ステータフレーム１６が形成されている。ステータフレーム１６は凹型に形成された円板部材であって、内周面には複数のステータコイル４が等間隔で配設されている。永久磁石３とステータコイル４は所定の空隙を隔てて対面している。
【００９９】
以上のようにして構成されたモータ３０ａは次のようにして動作する。
ステータコイル４に３相交流電流を供給すると、永久磁石３の外周側に回転磁界が発生する。
永久磁石３がこの回転磁界に吸引されてロータ部１にトルクが生じ、ロータ７が回転する。
ロータ７が回転すると、動圧軸受部５によって動圧が発生し、ロータ部１が動圧軸受部５によって保持される。
【０１００】
モータ３０ａにおいて、永久磁石３の外径Ｄｏ、肉厚ｔ、極数Ｐ、及び交流の相数Ｍは、式（１６）を満たすように構成されている。
【０１０１】
以上に説明した本実施の形態により次のような効果を得ることができる。
（１）永久磁石とステータコアが発生する高調波の影響を低減することができ、これによってコギングを低下させることができる。
（２）永久磁石とステータコアの形状が式（１６）を満たすように設計することにより、高調波による回転磁界歪が少ないモータを作ることができる。
（３）モータの高調波による影響が少なくなるため、振動・ノイズ等が低減されハードディスク装置などの精密機器の信頼性を高めることができる。
（４）永久磁石をＳｍ−Ｃｏ系磁性材料で構成することにより、小型であっても減磁しにくい永久磁石を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】モータの軸線方向断面図である。
【図２】モータのＡ−Ａ断面図である。
【図３】永久磁石の外形及び磁極を示した図である。
【図４】永久磁石とステータコアの関係を示した図である。
【図５】永久磁石の極数、スロット数、交流の相数の組み合わせを表した一覧表である。
【図６】等方性の磁性材料と異方性の磁性材料の違いを説明するための図である。
【図７】ハードディスク装置の内部構成を示した図である。
【図８】インナロータ型のモータの構造を示した断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  ロータ部
２  ステータ部
３  永久磁石
４  ステータコイル
５  動圧軸受部
６  回転軸
７  ロータ
８  段部
１０  動圧発生板
１１  オイル
１４  動圧力発生溝
１５  動圧力発生溝
１６  ステータフレーム
１７  ベース
１８  アッパープレート
１９  動圧発生軸
２１  ロータフレーム
２２  スリーブ
２６  収納孔
２７  収納孔
３０  モータ
３９  ステータコア
４４  間隙
４５  スロット
４６  ポール
４７  突極歯
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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