(57)【要約】【課題】小型化、低消費電力化が可能なブラシレスモータを提供する。【解決手段】回転軸２０に固定されたカップ状のロータ３０には、複数のロータマグネット３５が、ステータ４０のステータコア４３に対向するように取付けられている。ロータマグネット３５のベースプレート４１側端部には、磁性体で形成されたリング３６が取付けられている。リング３６は、ロータマグネット３５からベースプレート４１に漏洩する磁束を低減するので、ロータマグネット３５とベースプレート４１とを近づけても、負荷が増加することが、抑制される。【選択図】  図１
2004328978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
概ねカップ状をなし、前記回転軸に共軸に取付けられて開口端側の内周面が該回転軸の外周を囲むロータと、
前記ロータの開口端側の内周面に取付けられた複数のロータマグネットと、
磁性体で形成され、前記ロータの開口端に向く一面を持つベースプレートと、
前記ベースプレートに連接されたハウジングに固定され、前記回転軸を回転可能に支持する軸受手段と、
前記ハウジングに取付けられ、前記複数のロータマグネットに対向するステータコイルと、
磁性体で形成され、前記複数のロータマグネットの前記ベースプレート側端部に取付けられ、該ロータマグネットから漏洩する磁束が該ベースプレートに達するのを妨げるリングとを、
備えることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記リングは、金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記リングは、酸化物磁性体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記ロータの開口端側は、磁性体で形成されて前記複数のロータマグネットのバックヨークを構成し、
前記リングが前記バックヨークにて形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記ロータは、非磁性材からなるハブと非磁性材からなるロータプレートと非磁性の樹脂部材からなるハブ台と該回転対象をクランプするためのクランプマグネットと磁性材からなるバックヨークとを有し、該バックヨークには複数の抜き起こし部が形成され、
前記ハブと前記ロータプレートと前記ハブ台と前記バックヨークとは該ハブ台を形成する前記非磁性の樹脂部材によって一体化され、前記抜き起こし部が前記ハブ台の中に位置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
前記ハブと前記ロータプレートと前記ハブ台と前記バックヨークとは、前記非磁性の樹脂部材の同時の射出成形により一体化されていることを特徴とする請求項５に記載のブラシレスモータ。
【請求項７】
前記クランプマグネットの磁極は、前記ロータマグネットの磁極数と同数とし、前記ロータのバックヨークの抜き起こし部が前記ロータマグネットの磁極と前記クランプマグネットの磁極のニュートラル部分に対応した箇所に配設されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音響映像装置やパーソナルコンピュータは、大容量の外部記憶装置が必要不可欠なものとなっている。外部記憶装置には、ディスクを回転駆動するスピンドルモータが組込まれている。スピンドルモータは、ブラシレスモータの一種であり、永久磁石が用いられている。
【０００３】
音響映像装置やパーソナルコンピュータの外部記憶装置の一つとしては、例えば光磁気ディスク装置がある。光磁気ディスク装置のスピンドルモータに関しては特許文献１に記載されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−８４２９９号公報
【０００５】
図２は、従来の特許文献１に示されたスピンドルモータの断面図である。
このスピンドルモータは、円形のスピンドルハブ１の中央に回転軸２が取付けられている。回転軸２の一端には、２個のボールベアリング３ａ，３ｂの内輪が嵌められ、回転軸２がこれらのボールベアリング３ａ，３ｂによって支承されている。
【０００６】
スピンドルハブ１は、フレーム４に固定されている。
フレーム４はカップ状をなし、フレーム４の開口端側の内周面に、複数の駆動用マグネット５が接着されている。スピンドルハブ１とフレーム４と駆動マグネット５とは、ロータを構成し、回転軸２と共に回転する。
【０００７】
ボールベアリング３ａ，３ｂの外輪に、ステータの一部を構成するハウジング１０が取付けられている。
ハウジング１０は、円環状の鍔部と、鍔部の内周側の縁端から立設された筒部とで構成され、筒部の内周がボールベアリング３ａ，３ｂの外周に嵌められている。ハウジング１０の筒部の外周面に、ステータコア１１が固定して取付けられている。そのステータコア１１に、ステータコイル１２がインシュレータ１３を介して巻回されている。ステータコア１１の先端が、駆動マグネット５と対向する。
【０００８】
フレーム４上にはクランプマグネット１４が取付けられており、クランプマグネット１４の磁気吸引力により、磁性体からなる装着板１５を吸引し、光磁気ディスク１６をスピンドルハブ１に固定する。
【０００９】
このようなモータでは、ステータコイル１１に給電して発生する磁界と、多極着磁された駆動マグネット５とにより、モータの回転駆動力が発生する。発生した回転駆動力により、ロータが回転し、スピンドルハブ１に装着された光磁気ディスク１６が回転する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、音響映像装置やパーソナルコンピュータの外部記憶装置の小型化に伴い、スピンドルモータも、小型化、薄型化、低消費電力化及び低コスト化が強く要望されている。
【００１１】
従来、小型化、薄型化及び低コスト化の要求に対応するために、スピンドルモータの全高を低くして対応していた。ところが、このような対応策を講じたスピンドルモータは、駆動マグネット５とハウジング１０との間隔が小さくなる傾向になり、その間隔も従来の約１ｍｍから最近では０．２ｍｍと小さくなっている。
【００１２】
駆動マグネット５とハウジング１０との隙間が小さくなると、鉄材からなるハウジング１０へ駆動マグネット５の端面から流れる漏洩磁束の量が無視できなくなり、ハウジング１０によって吸引力が発生してしまう。この吸引力は駆動マグネット５とハウジング１０との距離に反比例するため、その距離が小さくなるほど、大きくなり、モータの負荷が大きくなるという問題がある。とくに、最近ではトルク特性向上のために、駆動マグネット５に磁束密度の大きな希土類磁石を用いる傾向にあり、吸引力も大きくなる。この結果、駆動マグネット５とハウジング１０との間の吸引力が、より強くなり、負荷が大きくなっていた。
【００１３】
また、スピンドルモータの小型化、薄型化によってロータが薄型化、扁平化することによってロータの機械的な剛性が低下しており、駆動マグネット５とハウジング１０間の吸引力によってロータが振動し、これが騒音や面触れの問題となることもあった。
【００１４】
また、小型化、薄型化を実現した上で、さらに低消費電力化を実現しようとすると励磁電流が小さくなる。即ち、負荷が重くなるばかりでなく、励磁電流が低くなる。これらをカバーするためには、起磁力を上げる必要が生ずる。起磁力を上げるためにステータコイル１２の巻数を増やすと、インダクタンス値が増加し、これが電磁的な騒音として問題となる。
【００１５】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、駆動マグネットの端面からの漏洩磁束による影響を抑制するとともに低インダクタンス化を図り、小型化、薄型化、低消費電力化が達成できるブラシレスモータを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の発明に係るブラシレスモータは、回転軸と、概ねカップ状をなし、前記回転軸に共軸に取付けられて開口端側の内周面が該回転軸の外周を囲むロータと、前記ロータの開口端側の内周面に取付けられた複数のロータマグネットと、磁性体で形成され、前記ロータの開口端に向く一面を持つベースプレートと、前記ベースプレートに連接されたハウジングに固定され、前記回転軸を回転可能に支持する軸受手段と、前記ハウジングに取付けられ、前記複数のロータマグネットに対向するステータコイルと、磁性体で形成され、前記複数のロータマグネットの前記ベースプレート側端部に取付けられ、該ロータマグネットから漏洩する磁束が該ベースプレートに達するのを妨げるリングと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
このような構成を採用したことにより、ロータマグネットの端部から漏洩する磁束がベースプレートに流れることを、リングが防ぐ。そのため、ロータの開口端がベースプレートに近くなっても吸引力が発生しない。
【００１８】
なお、前記リングは、金属で形成されていてもよい。
また、前記リングは、酸化物磁性体で形成されていてもよい。
また、前記ロータの開口端側は、磁性体で形成されて前記複数のロータマグネットのバックヨークを構成し、前記リングが前記バックヨークにて形成されてもよい。
【００１９】
また、前記ロータは、非磁性材からなるハブと非磁性材からなるロータプレートと非磁性の樹脂部材からなるハブ台と該回転対象をクランプするためのクランプマグネットと磁性材からなるバックヨークとを有し、該バックヨークには複数の抜き起こし部が形成され、前記ハブと前記ロータプレートと前記ハブ台と前記バックヨークとは該ハブ台を形成する前記非磁性の樹脂部材によって一体化され、前記抜き起こし部が前記ハブ台の中に位置してもよい。この場合、前記ハブと前記ロータプレートと前記ハブ台と前記バックヨークとは、前記非磁性の樹脂部材の同時の射出成形により一体化されてもよい。
【００２０】
また、前記クランプマグネットの磁極は、前記ロータマグネットの磁極数と同数とし、前記ロータのバックヨークの抜き起こし部が前記ロータマグネットの磁極と前記クランプマグネットの磁極のニュートラル部分に対応した箇所に配設されていてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の１実施形態を示すスピンドルモータの断面図である。
このスピンドルモータは、図示しない光磁気ディスク等を回転させるモータであり、回転軸２０と、回転軸２０に固定されたロータ３０と、ステータ４０と、回転軸２０を回転可能にステータ４０に取付ける軸受手段のボールベアリング５１，５２とを備える。
【００２２】
ステータ４０は、例えば鉄材のような磁性材からなる円環状のベースプレート４１と、ベースプレート４１の中心側縁端部に配置され、該ベースプレート４１と連接したハウジング４２とを備えている。ハウジング４２は、非磁性材の例えば黄銅（真鍮）で筒状に形成されている。ハウジング４２の外周面に、鋼板を所要枚数積層したステータコア４３が配設されている。ステータコア４３にコイル４４が巻回されている。
【００２３】
ハウジング４２に内周にボールベアリング５１，５２の外輪が嵌っており、ハウジング４２の内周面とボールベアリング５１，５２の外輪とが固定されている。ボールベアリング５１，５２の内輪に、回転軸２０の一端側が嵌入されている。回転軸２０の外周面には、接着剤を溜めるための溝２１が形成されている。
【００２４】
ロータ３０は、ハブ３１、ロータプレート３２、バックヨーク３３、ハブ台３４、ロータマグネット３５、磁性体リング３６及びクランプマグネット３７で構成されている。
【００２５】
ハブ３１は回転軸２０に固定され、回転軸２０の他端側の外周面を囲繞する。ハブ３１の外周側端部に、円環状のロータプレート３２の内周側が固定されている。ロータプレート３２の外周側端部に、円筒状のバックヨーク３３が固定されている。ハブ３１、ロータプレート３２及びバックヨーク３３は、概ねカップ状をなし、ロータ３０の開口端側となるバックヨーク３３の内周面には、複数の例えば８極に着磁されたロータマグネット３５が取付けられている。ロータマグネット３５のベースプレート４１側の端部に、約０．１ｍｍ厚のリングが接着されている。
【００２６】
ロータ３０の開口端に相当するロータプレート３２及びバックヨーク３３の上側に、冠状のハブ台３４が形成されている。また、ハブ３１及びロータプレート３２上側に、例えば８極に着磁されたクランプマグネット３７が取付けられている。
バックヨーク３３のロータプレート３２側の端部には、円周方向に複数の抜き起こし部３３ａが形成されている。抜き起こし部３３ａは、バックヨーク３３とロータプレート３２との間の結合強度を増すためのものであり、ハブ台３４中に入り込んでいる。
【００２７】
ハブ台３４は、光磁気ディスクを載置する部分である。クランプマグネット３７は、光磁気ディスクを抑える図示しない装着板を吸引することにより、光磁気ディスクをクランプするものである。
ハブ３１は、非磁性材、例えば黄銅（真鍮）からなる。ロータプレート３２は、非磁性材の例えばアルミ材からなる。バックヨーク３３は、磁性体の例えば鉄材からなる。ハブ台３４は、合成樹脂で形成され、例えばＰＰＳ，ＰＢＴ等のエンジニアリングプラスチックが好適である。
【００２８】
このようなロータ３０は、以下のようにして形成される。
まず、ロータ３０を形成するための金型の所定位置に、バックヨーク３３となる鉄材と、ロータプレート３２となるアルミ材とをセットする。そして、金型にハブ台３４を形成するための合成樹脂を圧入する。この圧入は、射出成型機を用いる。合成樹脂を圧入した後、金型を冷却する。合成樹脂の圧入と金型の冷却とにより、バックヨーク３３とロータプレート３２とが一体化するとともに、ハブ台３４が形成される。ハブ台３４の樹脂中に抜き起こし部３３ａが配置された状態になる。
【００２９】
その後、バックヨーク３３の内周面にロータマグネット３５を接着剤などの手段により固定し、ロータプレート３２の中央の孔にハブ３１を取付ける。ハブ３１上にクランプマグネット３７を接着剤にて固着する。そしてハブ３１の中央の孔に回転軸２０を挿入して圧入や接着剤などの手段にて固定し、ロータマグネット３５の端面に磁性体リング３６を接着剤にて固着する。
【００３０】
以上のようにしてロータ３０が形成され、回転軸２０に取付けられる。
一方、ステータ４０となるベースプレート４１の中心にハウジング４２を取付け、そのハウジング４２の外周に、ステータコイル４４が巻回されたステータコア４３を取付けておく。さらに、ハウジング４２の中央の孔にボールベアリング５１、５２を装着しておく。
【００３１】
そして、ロータ３０が取付けられた回転軸２０の一端を、ボールベアリング５１，５２の内輪に嵌入し、接着剤にて固着する。接着は底面側、つまりボールベアリング５１側から注入する。接着剤は、回転軸２０の外周面の溝２１に溜められ、回転軸２０とボールベアリング５１，５２が強固に固着される。これにより、スピンドルモータが完成する。
【００３２】
ここで、抜き起こし部３３ａの位置について説明する。
抜き起こし部３３ａは円周方向に多極着磁されたロータマグネット３５及びクランプマグネット３７のニュートラル（Ｎ極とＳ極の境目）の位置となる箇所に配設することが好ましい。この理由は、クランプマグネット３７の下面側に配設されているハブ３１、ロータプレート３２はいずれも非磁性材のため、クランプマグネット３７からの磁界がステータコア４３に影響を与え、クランプマグネット３７のニュートラル（Ｎ極、Ｓ極の境目）での磁束密度の変化によりコギングトルクが発生する。抜き起こし部３３ａをクランプマグネット３７のニュートラル（Ｎ極とＳ極の境目）位置となる箇所に配設することにより、ニュートラル近傍の一部の磁束が抜き起こし部３３ａで閉磁路を形成し、ニュートラル近傍での磁束の変化が穏やかになり、コギングトルクが低減される。
【００３３】
また、ロータマグネット３５のニュートラル（Ｎ極とＳ極の境目）の位置となる箇所に配設することがよい理由も、クランプマグネット３７の場合と同様の理由である。
【００３４】
また、ロータプレート３２は非磁性材から形成され、バックヨーク３３とは別体になっている。ロータプレート３２も磁性体にて形成すると、クランプマグネット３７の磁力を強化でき、ディスクを吸着する力が向上すると共にステータコア４３へのクランプマグネット３７の磁界の影響は抑制できるが、ステータコア４３に巻回されたコイル４４を励磁したとき発生する磁束が、ロータプレート３２にも回り込み、インダクタンス値が増加してしまうことになり、好ましくない。このため、上記実施形態では、クランプマグネット３７の吸着力を向上させるために希土類焼結マグネット（例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系マグネット）を用いている。
【００３５】
次に、ロータマグネット３５の端面に固着した磁性体のリング３６について説明する。
ロータマグネット３５の端面に固着した磁性体リング３６とバックヨーク３３とによって閉磁路を形成することになり、ロータマグネット３５の端面からの漏洩磁束が、ベースプレート４１に流れることが抑制されるため、ロータマグネット３５とベースプレート４１との間に磁気吸引力が発生しない。この磁性体リング３６は金属製でもよいし、酸化物磁性体であるフェライトでもよく、薄膜形成方法にてロータマグネット３５の端面に磁性層を形成してもよい。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、リング３６を設けたので、ロータマグネット３５からベースプレート４１に流れる漏洩磁束が抑制される。そのため、ロータ３０の開口端をベースプレート４１に近づけても、ロータ３０の回転特性を阻む吸引力の発生が抑制され、負荷の増加が低減される。
【００３７】
なお、本実施例では、磁性体リング３６として０．１ｍｍ厚の金属リングをロータマグネット３５の端面に配設したが、例えば、バックヨーク３３の一方端を内側に曲げてロータマグネット３５の端面に配置し、ロータマグネット３５をカシメや接着にて固定できる。このようにバックヨーク３３の一部がリング３６を兼ねる構成としてもよい。
【００３８】
又は、バックヨーク３３の内側に凹部を形成し、この凹部内にロータマグネット３５を配設することにより、バックヨーク３３の一部がリング３６を兼ねる構成としてもよい。
【００３９】
また本願実施形態ではボールベアリング５１，５２にてロータ３０を支承しているためロータマグネット３５とロータマグネット３５に対向するステータコア４３の磁気中心がずれていても回転軸２０が固定されているため、ロータマグネット３５とステータコア４３間が磁気的に安定になろうとする力が働いてもその影響を抑制できるが、この磁気的に安定になろうとする力は騒音、振動の原因となるため、ロータマグネット３５とステータコア４３間の磁気中心は概略一致させた構成が望ましい。
【００４０】
なお、ロータマグネット３５とベースプレート４１の磁気吸引力は両者の間隔に反比例するため、例えば、ベースプレート４１のロータマグネット３５の端面に対向する部分に凹部を形成してもよいが、ベースプレート４１の板厚の関係からあまり深い凹部を形成できない点とロータマグネット３５の端面部分では閉磁路を形成していないため、ロータマグネット３５の端面からの漏洩磁束の影響を完全には抑制できない。
【００４１】
また、ベースプレート４１のロータマグネット３５の端面に対向する部分を非磁性材で形成した場合、ロータマグネット３５の端面からの漏洩磁束の影響を低減できるが、ロータマグネット３５の端面部分では閉磁路を形成していないため、完全には抑制できず、またベースプレート４１を２体で形成することになり、コストアップになってしまうという問題もある。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ロータマグネットからベースプレートに漏洩する磁束がリングによって妨げられるので、小型化、薄型化、低消費電力化が達成できるブラシレスモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るスピンドルモータを示す断面図である。
【図２】従来のスピンドルモータを示す断面図である。
【符号の説明】
２０    回転軸
３０    ロータ
３１    ハブ
３２    ロータプレート
３３    バックヨーク
３４    ハブ台
３５    ロータマグネット
３６    リング
３７    クランプマグネット
４０    ステータ
４１    ベースプレート
４２    ハウジング
４３    ステータコア
５１，５２    ボールベアリング
【図１】
2004328978.tif 000003
【図２】
2004328978.tif 000004