(57)【要約】【課題】コギングトルクを小さく抑え、コイルを容易に整列巻きできる磁気、光ディスク装置等に最適なスピンドルモータを提供する。【解決手段】ステータの鉄心８の磁極歯部２１の先端部２１ｂの内周面を、磁極歯部２１の中心線２３の近傍において、回転磁石の外周面と対向して同心円をなす円弧状曲面と、先端部２１ｂの両側の周方向外側部分において、中心線２３に略垂直な平面とからなる面を有するように形成することで、スピンドルモータの効率を低下させることなく、コギングトルクを低減することができる。【選択図】図３
2005151798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心を有する回転軸と前記回転軸に固着された円形状のロータ部及び前記ロータ部の外周側に固着された回転磁石とを具備する回転体と、
巻線部及び前記巻線部から周方向両側に突出する突出部が含まれる先端部を有する複数の磁極歯部と前記磁極歯部を連結する磁極歯連結部とからなる鉄心と、複数の前記磁極歯部に巻回されたコイルとを具備するステータと、
前記回転軸を回転可能に軸支する軸受構成部を固定する軸受スリーブ部と、
前記ステータと前記軸受スリーブ部とが固着される筐体ベース部とを有し、
前記回転磁石の外周面が前記鉄心の内周面に対向して前記回転中心の回りを回転するスピンドルモータにおいて、
前記鉄心の前記内周面が、前記回転磁石の前記外周面と対向して同心円をなす円弧状曲面と、前記円弧状曲面の周方向両側に前記鉄心の前記磁極歯部の中心線に略垂直な一対の平面とで結合されて形成されていることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
前記鉄心の前記内周面における前記円弧状曲面と一対の前記平面とのそれぞれの交点が前記回転中心に対して成す角度αと、前記磁極歯部の前記巻線部と前記突出部とのそれぞれの交点が前記回転中心に対して成す角度βとは、
α≦β
の関係を満足していることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記鉄心の前記磁極歯部の前記中心線に垂直な方向において、前記磁極歯連結部側の前記巻線部の幅が、前記先端部側の前記巻線部の幅と同等以上の大きさを有していることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項４】
前記鉄心の前記磁極歯部の前記先端部における前記巻線部から周方向両側に突出した前記突出部の前記磁極歯連結部側の側面と、前記磁極歯部の周方向両側において前記磁極歯部近傍における前記磁極歯連結部のスロット側の側面とは略平行であり、且つ、前記磁極歯部の前記中心線に略垂直であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項５】
前記磁極歯連結部のスロット側の前記側面の長さは、前記突出部の前記磁極歯連結部側の前記側面の長さと同等以上の長さであることを特徴とする請求項４に記載のスピンドルモータ。
【請求項６】
前記鉄心の前記突出部において、前記回転磁石側にある周方向外側の前記磁極歯部の前記中心線方向の幅が前記磁極歯連結部側にある周方向内側の前記磁極歯部の前記中心線方向の幅よりも小さくなるように切除部として切り落とされていることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項７】
前記鉄心の前記突出部において前記切除部が切り落とされて、薄肉部と厚肉部からなる屈折部を有していることを特徴とする請求項６に記載のスピンドルモータ。
【請求項８】
前記鉄心の前記突出部の前記薄肉部における前記磁極歯連結部側の側面が、前記回転中心を通る前記磁極歯部の前記巻線部側にある中心線に対して略直角または鈍角になる形状を有していることを特徴とする請求項７に記載のスピンドルモータ。
【請求項９】
前記鉄心の前記突出部の前記厚肉部における前記磁極歯連結部側の側面が、前記磁極歯部の周方向両側において前記磁極歯部近傍における前記磁極歯連結部のスロット側の側面に略平行であり、且つ、前記磁極歯部の前記中心線に略垂直であることを特徴とする請求項７に記載のスピンドルモータ。
【請求項１０】
前記鉄心の前記突出部の前記厚肉部における前記磁極歯連結部側の前記側面に略平行な前記磁極歯連結部のスロット側の前記側面の長さは、前記厚肉部における前記磁極歯連結部側の前記側面の長さと同等以上の長さであることを特徴とする請求項９に記載のスピンドルモータ。
【請求項１１】
前記鉄心の前記突出部における前記磁極歯連結部側の側面の周方向外側の端部と前記回転磁石側の周方向外側の端部を連続的に略直線状、円弧状曲線または楕円弧状曲線で結んで前記切除部が切り落とされていることを特徴とする請求項６に記載のスピンドルモータ。
【請求項１２】
前記鉄心の前記突出部において、前記先端部の前記内周面の前記平面と前記突出部の前記磁極歯連結部側の側面との間に切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項１３】
前記鉄心の前記磁極歯部の周方向両側にある前記突出部に設けられた前記切り欠き部におけるそれぞれの底部間の前記磁極歯部の前記中心線に垂直な方向の幅が、前記先端部側の前記巻線部の前記中心線に垂直な方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載のスピンドルモータ。
【請求項１４】
前記切り欠き部における前記回転磁石側の端面と前記鉄心の前記先端部の前記内周面の前記平面との間の前記薄肉部の半径方向の幅は、周方向外側に向うに従い小さくなっていることを特徴とする請求項１３に記載のスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置や光ディスク装置等に用いられるスピンドルモータに関し、特にスピンドルモータのコギングトルクを小さく抑え、また、コイルを容易に整列巻きするための鉄心に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種情報機器が広く使用されるようになって、ディスクに対してもその記録容量増大の必要性が増してきており、高記録密度化への取り組みが強化されていると共に、装置の小型化・薄型化への要求が強まりつつある。更に、このような装置の小型化・薄型化が進むに従って、装置に用いられるスピンドルモータのステータを構成する鉄心に巻回されるコイルの線径を細くして、且つ、巻き方も種々検討されてきている。
【０００３】
以下、磁気ディスク装置や光ディスク装置等に用いられる従来のスピンドルモータのステータを構成する鉄心について図面を用いて概要を説明する。図９に示したのはスピンドルモータに用いられる従来のステータ及び回転磁石の部分を回転中心に垂直な平面で切断した概略断面図である。
【０００４】
図９において、半径方向の回転中心１側の端部に周方向両側に先端部９１及びコイル９２を巻回するための平行部９３を有する複数の磁極歯部９４と、それぞれの磁極歯部９４を半径方向外径側で連結する磁極歯連結部９５からなる鉄心コアが複数枚積層されて鉄心９６が形成され、鉄心９６とコイル９２でステータ９７を構成している。鉄心コアは、例えば、珪素鋼板等で形成されている。そして、ステータ９７を構成する磁極歯部９４の先端部９１の内周面に所定の隙間を有して複数磁極に着磁された回転磁石９８の外周面が対向している。周知のように、コイル９２に電流を供給することによって、磁束が発生し、それに伴って複数磁極に着磁された回転磁石９８が回転させられる。
【０００５】
このようなステータ９７及び回転磁石９８を有するスピンドルモータの構成においては、隣接する磁極歯部９４のそれぞれの先端部９１間の隙間、即ちスロット開口部９９の近傍において、先端部９１の内周面と回転磁石９８の空隙が急激に変化し、磁束密度が急激に変化する。従って、先端部９１と回転磁石９８との間の吸引力も急激に変化し、その吸引力の変化によってコギングトルクが発生し、モータの回転にコギングを発生させることになる。尚、スロット開口部９９の近傍において、磁束密度が急激に変化することを抑制するために、コイル９２が巻かれる磁極歯部９４の平行部９３より周方向に突出した先端部９１の磁極歯連結部９５側の側面９１ａが平行部９３から周方向に離れるに従って回転中心１からの距離が小さくなるように構成されており、スロット開口部９９の近傍における先端部９１の内周面と回転磁石９８の空隙による磁束密度の急激な変化を緩和するようになされている。
【０００６】
また、このようなコギングの発生を抑制するモータの鉄心コアの形状に関する他の例として、鉄心コアの磁極歯部の先端部の内周面の曲率半径を磁極歯部の中心線と磁極歯部の先端部の内周面との交点を通る内接円の半径よりも大きくした形状、即ち先端部の内周面と回転磁石との間に所定の隙間を加味した半径よりも大きくした形状、或いは、鉄心コアの磁極歯部の先端部の内周面が回転中心を通る磁極歯部の中心線に対して垂直な平面とした形状を有する鉄心とすることが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このような鉄心形状とすることによって、回転中心を通る磁極歯部の中心線から先端部の周方向の端部にかけて、鉄心と回転磁石との隙間が徐々に広がってゆくことになり、更に、磁極歯部の平行部より周方向に突出した先端部の磁極歯連結部側の側面が平行部から周方向に離れるに従って回転中心からの距離が小さくなるように構成されているため、回転磁石回転時の吸引力変化を緩やかにすることになり、従って、緩やかな吸引力変化によってスピンドルモータとしてのコギングトルクを低減させることができるようにしたものである。
【特許文献１】特開平８−１１１９６８号公報（第３頁、第４頁、第１図）
【特許文献２】特開平１１−９８７９２号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記の従来のスピンドルモータのステータを構成する鉄心においては、回転中心を通る磁極歯部の中心線から先端部の周方向の端部にかけて、鉄心と回転磁石との隙間が徐々に広がってゆく構成、更に、磁極歯部の平行部より周方向に突出した先端部の磁極歯連結部側の側面が平行部から周方向に離れるに従って回転中心からの距離が小さくなるような構成とされているため、モータの効率が低下するという課題があった。
【０００８】
また、装置の小型化・薄型化が進むに従って、ステータを構成する鉄心に巻回されるコイルの線径が非常に細くなり、これに伴って細い線材を整列巻きすることが非常に重要になってきている。しかし、上記の従来のスピンドルモータのステータを構成する鉄心では、図９に示す磁極歯部９４へのコイル９２の巻線において、先端部９１の磁極歯連結部９５側の側面９１ａが平行部９３から周方向に離れるに従って回転中心１からの距離が小さくなるように、換言すれば側面９１ａは回転中心１を通る磁極歯部９４の中心線に平行な磁極歯部９４の平行部９３の側面に対して鈍角となるように交叉して結合しているので、細い線材であるコイル９２を磁極歯部９４の平行部９３に整列巻きすることが難しいという課題があった。また、たとえ整列巻きすることができたとしても、巻線工程中、巻線工程後の組立工程中、またはモータの動作中において、整列巻きされたコイル９２が僅かな緩みによって整列巻きの状態が崩れたり、或いは、整列巻きが崩れることが生じ易く、所定のスペースに納まることができず、極端な場合には、整列巻きの崩れによってコイル９２が回転磁石９８に接触してコイル９２の絶縁層を傷つけることになる等の不具合が発生し、モータ製造工程或いは製造されたモータの信頼性が低下するという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決し、モータの効率を低下させることなく、コギングを大幅に低減し、且つ、細い線材を用いてコイルの整列巻きを容易にすると同時に、コイルの整列巻き姿勢が崩れ難い構成を有するステータからなるスピンドル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】
【００１０】
この目的を達成するために本発明のスピンドルモータは、回転中心を有する回転軸と回転軸に固着された円形状のロータ部及びロータ部の外周側に固着される回転磁石とを具備する回転体と、巻線部及び巻線部から周方向両側に突出する先端部が含まれる先端部を有する複数の磁極歯部と磁極歯部を連結する磁極歯連結部とからなる鉄心と、複数の磁極歯部に巻回されたコイルを具備するステータと、回転軸を回転可能に軸支する軸受構成部を固定する軸受スリーブ部と、ステータと軸受スリーブ部とが固着される筐体ベース部とを有し、回転磁石の外周面が鉄心の内周面に対向して回転中心の回りを回転するスピンドルモータにおいて、鉄心の内周面が、回転磁石の外周面と対向して同心円をなす円弧状曲面と、円弧状曲面の周方向両側に鉄心の磁極歯部の中心線に略垂直な一対の平面とで結合されて形成されている構成を有しており、更に、鉄心の内周面における円弧状曲面と一対の平面とのそれぞれの交点が、回転中心に対して成す角度αと、磁極歯部の巻線部と突出部とのそれぞれの交点が、回転中心に対して成す角度βとは、α≦βの関係を満足する構成を有している。
【００１１】
これらの構成によって、磁極歯部において先端部に含まれる突出部との連結部分の巻線部の周方向の幅と略同じ範囲で、先端部の内周面は回転磁石の外周面と同心円をなす円弧状曲面となされているため、スピンドルモータとしてのモータ効率を低下させることはなく、更に、先端部の周方向両外側にある平面において、回転磁石と鉄心との隙間が徐々に大きくなり、回転磁石の回転による回転磁石と鉄心との隙間におけるエネルギ変化が磁極歯部の中心線から離れるに従って徐々に小さくなり、回転磁石の回転による磁極歯部の突起部の内周面を通過する磁束密度の変化を正弦波に近づけることができ、コギングトルクを低減することができるという効果を得ることができる。
【００１２】
また、本発明のスピンドルモータは、鉄心の磁極歯部の先端部における巻線部から周方向両側に突出した突出部の磁極歯連結部側の側面と、磁極歯部の周方向両側において磁極歯部近傍における磁極歯連結部のスロット側の側面とは略平行であり、且つ、磁極歯部の中心線に略垂直である構成を有し、また、磁極歯連結部のスロット側の側面の長さは、突出部の磁極歯連結部側の側面の長さと同等以上の長さである構成を有している。
【００１３】
これらの構成によって、磁極歯部の巻線部へのコイルの巻線に際して、整列巻きが容易となり、また、コイルの整列巻き姿勢を崩れ難くすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明のスピンドルモータによれば、回転磁石の回転による磁極歯部の突起部の内周面を通過する磁束密度の変化を正弦波に近づけて、モータの効率を低下させずにコギングトルクを低減することができるので、優れた回転性能を有するのみならず、コイルの巻線に際して、整列巻きが容易になり、小型化及び高信頼性のスピンドルモータを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態におけるスピンドルモータについて図１〜図５を参照しながら説明する。図１、図２、図３、図４、図５は、本発明の第１の実施の形態におけるスピンドルモータの構成及びコギングトルクを説明するための図である。図１は本発明の第１の実施の形態におけるスピンドルモータの主要部の概略断面図、図２は図１におけるスピンドルモータをＡ−Ａ線断面で示す平面断面図、図３はスピンドルモータのステータを構成する鉄心の１つの磁極歯部及び磁極歯連結部を結合した部分近傍の拡大図、図４はスピンドルモータに発生するコギングトルクの一例を示すグラフ、図５はコギングトルク検討時に用いられた本発明の第１の実施の形態におけるスピンドルモータの鉄心コア形状を示す磁極歯部の拡大図である。
【００１７】
図１、図２において、回転中心１の回りに回転する回転軸２にロータ部３が圧入或いは接着等の周知の方法により固着されている。ロータ部３のフランジ部３ａの下面には複数磁極に着磁された回転磁石４が圧入或いは接着その他の方法により固着され、回転軸２、ロータ部３及び回転磁石４からなる回転体５を構成している。尚、回転軸２とロータ部３は、それぞれ個別の部材ではなく、一体化された構成としてもよいのは言うまでもない。
【００１８】
一方、回転軸２を回転可能に軸支する軸受構成部となるボールベアリング６を固定する軸受スリーブ部７と、複数の鉄心コア８ａが積層されて形成された鉄心８にコイル９が巻回されて構成されたステータ１０とが圧入、接着、かしめ或いは溶接その他周知の方法により装置の筐体ベース部であるシャーシ１１に固着されている。そして、ステータ１０を構成する鉄心８の内周面がロータ部３に固着された回転磁石４の外周面に対向するように配設されて、スピンドルモータ１２を構成している。
【００１９】
尚、図１においては回転軸２がシャーシ１１に固定された軸受スリーブ部７の内周に沿って回転する形式の軸回転型軸受構造としているが、軸受スリーブ部がロータに固定されて、シャーシに固定された中心軸の回りを回転する形式の軸固定型軸受構造としてもよいのは言うまでもない。また、軸受構成部をボールベアリング構造に限ることはなく、周知の流体軸受構造としてもよい。
【００２０】
複数の鉄心コア８ａが積層されて形成された鉄心８は、図２に示すように、複数の磁極歯部２１とそれぞれの磁極歯部２１を半径方向外周部において連結する磁極歯連結部２２からなり、更に、磁極歯部２１はコイル９が巻かれる巻線部２１ａと、内周側先端部、即ち回転磁石４に対向する側において巻線部２１ａよりも周方向両側の外側に突出した部分である突出部を含む先端部２１ｂで構成されている。尚、磁極歯部２１の形状は、回転中心１を通る磁極歯部２１の中心線２３に垂直な方向の巻線部２１ａの幅を、磁極歯連結部２２側が先端部２１ｂ側と同じか或いはそれより大きい形状になるように形成されている。
【００２１】
図３において、回転磁石（図示せず）に対向する鉄心８の磁極歯部２１の回転中心側に形成された先端部２１ｂの内周面３１は回転磁石の外周面に対向して所定の小さな隙間を有しており、更に、磁極歯部２１の中心線２３の近傍において、回転中心１を中心とした回転磁石の外周面と同心円をなす円弧状曲面３１ａと、先端部２１ｂの両側の周方向外側部分において、中心線２３に略垂直な一対の平面３１ｂとからなる面を有するように形成されている。同時に、円弧状曲面３１ａと平面３１ｂの一対の交点（交線）Ｂ，Ｂ´が回転中心１に対して成す角度αを、磁極歯部２１の巻線部２１ａと先端部２１ｂとの交点（交線）Ｃ，Ｃ´が回転中心１に対して成す角度βよりも少なくとも小さくなる位置、即ち次の（式１）
α≦β                                          （式１）
を満足する位置で円弧状曲面３１ａと両側の平面３１ｂが連結した形状になっている。
【００２２】
一方、磁極歯部２１の先端部２１ｂにおいて、先端部２１ｂの巻線部２１ａよりも周方向両側に突出した突出部３２における内周面３１の反対側にある側面３２ａは、磁極歯部２１の中心線２３に略垂直な平面になるように形成されている。また、突出部３２の側面３２ａと対向し、磁極歯部２１の周方向両側にある磁極歯連結部２２のスロット側のそれぞれの側面３３は、突出部３２の側面３２ａに略平行、即ち磁極歯部２１の中心線２３に略垂直となるように形成されている。そして、突出部３２において、側面３２ａの周方向両側端部間の幅は、先端部２１ｂの内周面３１の周方向両側の端部間の幅と略等しい。また、突出部３２の側面３２ａに略平行な磁極歯連結部２２のスロット側の側面３３の長さは、突出部３２の側面３２ａの長さと同等以上の長さとなり、且つ、磁極歯部２１の巻線部２１ａに巻かれるコイル９の巻線層厚さより少し大きくなるように形成されている。
【００２３】
スピンドルモータ１２を上述のように構成し、鉄心８のそれぞれの磁極歯部２１における先端部２１ｂの回転磁石４に対向する内周面３１を、回転磁石４の外周面と同心円をなす円弧状曲面３１ａと磁極歯部２１の中心線２３に対して略垂直な一対の平面３１ｂが結合した面で形成している。このことによって、先端部２１ｂの内周面３１は、磁極歯部２１において先端部２１ｂとの連結部分の巻線部２１ａの周方向の幅と略同じ範囲で、回転磁石４の外周面と同心円をなす円弧状曲面３１ａとなされているため、スピンドルモータ１２としてのモータ効率を低下させることはなく、更に、先端部２１ｂの周方向両外側にある一対の平面３１ｂにおいて、回転磁石４と鉄心８との隙間が徐々に大きくなり、回転磁石４の回転による回転磁石４と鉄心８との隙間におけるエネルギ変化が磁極歯部２１の中心線２３から離れるに従って徐々に小さくなり、回転磁石４の回転による磁極歯部２１の先端部２１ｂの内周面３１を通過する磁束密度の変化を正弦波に近づけることができる。従って、本発明のスピンドルモータのコギングトルクを低減することができる。
【００２４】
図４にスピンドルモータに発生するコギングトルクの一例を示す。図４において、曲線４１（太実線）は本発明の第１の実施の形態によるスピンドルモータに発生するコギングトルクの一例であり、曲線４２（細実線）は従来技術によるスピンドルモータに発生するコギングトルクの一例である。ここで、検討に用いた本発明の第１の実施の形態によるスピンドルモータのコア形状を図５に示す。
【００２５】
鉄心は、外径をＤ０（図示せず）、内径をＤ、厚みをＴ（図示せず）、磁極歯部の数（スロット数）をｎ、磁極歯部の幅をＷ、磁極歯部間の間隔をＬ２、回転磁石４に対向する磁極歯部２１の先端部２１ｂの平面３１ｂと平面３１ｂに平行で回転中心１を通る中心線５１までの距離をＬ１とすると、それぞれの構成要素及び、図３に示されたそれぞれの角度α及び角度βに対して次の数値
Ｄ０＝φ２１ｍｍ
Ｄ＝φ１１ｍｍ
Ｔ＝０．３５ｍｍ
ｎ＝９
Ｗ＝２．４ｍｍ
Ｌ２＝１．１ｍｍ
Ｌ１＝５．４２ｍｍ
α＝２１．３度
β＝２３．４度
としている。
【００２６】
一方、回転磁石（図５には図示せず）は、
外径＝φ１０．７ｍｍ
内径＝φ７．８ｍｍ
厚み＝０．３５ｍｍ
残留磁束密度＝１．３６Ｔ
ポール数＝１２極
の極異方性着磁を施したものを使用した。
【００２７】
従来技術において、回転磁石に対向する鉄心の回転中心側の磁極歯部先端の側面を円弧状にしたのに対して、本発明の第１の実施の形態におけるスピンドルモータにおいては、磁極歯部の先端形状を上述の形状にすることによって、図４に示すように、コギングトルクを約半分に低減することが可能となる。
【００２８】
尚、使用するマグネット等によって、発生するコギングトルクは大きく変化するものであり、図４に示す曲線４１及び曲線４２は、上述のコア形状等を有するスピンドルモータに対するコギングトルクに関する検討結果の一例を示すものである。
【００２９】
一般的に、角度αが角度βに近づけばモータの効率が上がる。また、角度αが小さくなるにつれて、モータの効率は低下するが、コギングトルクも低下するため、モータに要求される性能によって、コギングトルクと、モータの効率のバランスをとるようにして、最適な角度αと角度βを決定すればよい。
【００３０】
また、先端部２１ｂにおける周方向両側に突出した突出部３２の内周面３１の反対側にある側面３２ａ及び磁極歯連結部２２のスロット側の側面３３が、互いに略平行であり、且つ、磁極歯部２１の中心線２３に略垂直となるように形成されていることによって、磁極歯部２１の巻線部２１ａへのコイル９の巻線に際して、整列巻きが容易となり、また、コイルの整列巻き姿勢を崩れ難くすることができる。
【００３１】
また、磁極歯部２１の形状を、その巻線部２１ａの磁極歯部２１の中心線２３に垂直な方向の幅において、磁極歯連結部２２側が、先端部２１ｂ側と同等以上の幅になるように形成することによって、磁極歯部２１における磁気抵抗が小さくなり、従って、磁束を大きくすることができ、また、モータ回転動作時の振動により惹起される磁極歯部２１の振動を小さく抑えることができる。
【００３２】
尚、上述の本発明の第１の実施の形態において、９スロット構成のスピンドルモータの例を図２に示しているが、これに限ることはない。
【００３３】
以上のように本発明の第１の実施の形態によれば、鉄心のそれぞれの磁極歯部における先端部の内周面を、回転磁石の外周面と同心円をなす円弧状曲面と磁極歯部の中心線に対して略垂直な一対の平面が結合した面で形成することによって、モータの効率を低下させることなく、回転磁石の回転による回転磁石と鉄心との隙間におけるエネルギ変化を小さくして、回転磁石の回転による磁極歯部の先端部の内周面を通過する磁束密度の変化を正弦波に近づけてコギングトルクを低減することができるので、優れた回転性能を有するスピンドルモータを実現することができる。
【００３４】
更に、磁極歯部の先端部における周方向両側に突出した突出部の内周面に対向したそれぞれの側面及び磁極歯連結部と磁極歯部との連結部分近傍の磁極歯連結部のスロット側のそれぞれの側面が互いに略平行であり、且つ、回転中心を通る磁極歯部の中心線に略垂直となるように形成することによって、磁極歯部の巻線部へのコイルの巻線に際して、整列巻きが容易となり、また、コイルの整列巻き姿勢を崩れ難くすることができるので、小型化が容易で信頼性の高いスピンドルモータを実現することができる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図６、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）を用いて、本発明の第２の実施の形態におけるスピンドルモータの構成を説明する。図６は本発明の第２の実施の形態におけるスピンドルモータのステータを構成する鉄心の磁極歯部の内周側に形成された先端部近傍の拡大図、図７（ａ）は磁極歯部の先端部における切除部の形状に関する他の一例を示す先端部近傍の部分拡大図、図７（ｂ）は磁極歯部の先端部における切除部の形状に関する他の例を示す先端部近傍の部分拡大図、図７（ｃ）は磁極歯部の先端部における切除部の形状に関する他の例を示す先端部近傍の部分拡大図である。尚、図６において、前述の図１、図２、図３と同一要素及び名称については、同一符号を付している。本発明の第２の実施の形態におけるスピンドルモータの主要部の構成は、前述の第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。また、磁極歯部２１の巻線部２１ａの連結して回転中心１側にある先端部２１ｂの磁極歯連結部２２側の側面、及び磁極歯連結部２２のスロット側の側面が略平行で、且つ、磁極歯部２１の中心線２３に略垂直であること、また、磁極歯部２１の中心線２３に垂直な方向の巻線部２１ａの幅において、磁極歯連結部２２側が、先端部２１ｂ側と同等以上になるように形成されていることも、前述の第１の実施の形態と同様である。重複を避けるため、ここでの詳細な説明は省略する。前述の第１の実施の形態と異なる主な点は、鉄心の磁極歯部の先端部に含まれる突出部の形状が前述の第１の実施の形態における突出部の形状と異なるという点であり、ここでは異なる点について説明する。
【００３６】
図６において、回転磁石４の外周面に対向する鉄心の磁極歯部２１の先端部に形成された先端部２１ｂの内周面３１が、回転磁石４の外周面と同心円をなす円弧状曲面３１ａと、中心線２３に略垂直な一対の平面３１ｂとからなる面を有するように形成されており、且つ、前述の（式１）を満足する形状になるように形成されているのは、前述の第１の実施の形態と同様である。
【００３７】
磁極歯部２１における先端部２１ｂの巻線部２１ａよりも周方向両側に突出したそれぞれの突出部６１において、周方向の突出寸法、即ち、磁極歯部２１の中心線２３方向の幅は、磁極歯連結部（図示せず）側が内周面３１側よりも小さくなるように、四辺形状の切除部６３を切り落として、薄肉部６１ａと厚肉部６１ｂからなる屈折部を有する形状に形成されている。また、薄肉部６１ａにおいて、内周面３１側とは反対側、即ち磁極歯連結部側の屈折部側面６１ｃは、磁極歯部２１の回転中心１を通る中心線２３に対して略直角或いは鈍角になるような形状、即ち屈折部側面６１ｃと中心線２３とのなす角度γが次の（式２）
γ≧９０°                                      （式２）
を満足するような形状を有している。更に、突出部６１の厚肉部６１ｂの内周面３１側とは反対側、即ち磁極歯連結部側の側面６２は磁極歯部２１の中心線２３に略垂直であり、屈折部において磁極歯連結部側の突出部６１の側面は厚肉部６１ｂと薄肉部６１ａとが折れ線状に２辺で結合して形成されている。尚、突出部６１に折れ線状の屈折部を設けるのではなく、図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）にそれぞれ示すように、突出部６１における磁極歯連結部側の側面６２の周方向外側の端部と内周面３１の周方向外側の端部を連続的に略直線７１或いは円弧状曲線７２或いは楕円弧状曲線７３その他の曲線で結ぶように切り落とし状態の形状としてもよい。
【００３８】
鉄心のそれぞれの磁極歯部２１の先端部２１ｂの回転磁石４に対向する内周面３１を、回転磁石４の外周面と同心円をなす円弧状曲面３１ａと磁極歯部２１の中心線２３に対して略垂直な一対の平面３１ｂが結合した面で形成することによって、前述の第１の実施の形態と同様に、モータの効率を低下させることなく、コギングトルクを低減することができる。
【００３９】
更に、回転磁石４に対向する磁極歯部２１の先端部２１ｂにおいて、その突出部６１の磁極歯連結部２２側に屈折部を設け、突出部６１の内周面３１側の周方向の突出寸法が大きい薄肉部６１ａとすることによって、磁極歯部２１の先端部２１ｂの周方向両側において、回転磁石４から受ける磁束が小さくなり、従って、回転磁石４の回転による磁極歯部２１の先端部２１ｂの内周面３１を通過する磁束密度の変化を正弦波に近づけることができ、コギングトルクを一層低減することになる。
【００４０】
以上のように本発明の第２の実施の形態によれば、前述の第１の実施の形態と同様の効果が得られ、更に、磁極歯部の先端部において、周方向両側にある突出部に屈折部を設けることによって、モータの効率を低下させることなく、回転磁石の回転による回転磁石と鉄心との隙間におけるエネルギ変化を小さくしてコギングトルクを抑制すると同時に、回転磁石の回転による磁極歯部の先端部の内周面を通過する磁束密度の変化を正弦波に近づけてコギングトルクを低減することができ、優れた回転性能と高い信頼性を有するスピンドルモータを実現することができる。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図８を用いて、本発明の第３の実施の形態におけるスピンドルモータの構成を説明する。図８は本発明の第３の実施の形態におけるスピンドルモータのステータを構成する鉄心の磁極歯部の内周側先端部に形成された先端部近傍の拡大図である。尚、図８において、前述の図１、図２、図３と同一要素及び名称については、同一符号を付している。本発明の第３の実施の形態におけるスピンドルモータの主要部の構成、及び、回転磁石４に対向する鉄心の磁極歯部２１の先端部に形成された先端部２１ｂの内周面３１が、回転磁石４の外周面と同心円をなす円弧状曲面３１ａと、中心線２３に略垂直な一対の平面３１ｂとからなる面を有するように形成されており、且つ、円弧状曲面３１ａと平面３１ｂの一対の交点（交線）Ｂ，Ｂ´が回転中心１に対して成す角度αと、巻線部２１ａと先端部２１ｂとの交点（交線）Ｃ，Ｃ´が回転中心１に対して成す角度βとが前述の（式１）を満足する形状になるように形成されている。更に、先端部２１ｂの磁極歯連結部側の側面８１及び磁極歯連結部のスロット２４側の側面８９が略平行で、且つ、磁極歯部２１の中心線２３に略垂直であり、また、磁極歯部２１の中心線２３に垂直な方向の巻線部２１ａの幅において、磁極歯連結部２２側が、先端部２１ｂ側と同等以上になるように形成されている構成は、前述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様であり、重複を避けるため、ここでの詳細な説明は省略する。前述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態と異なる主な点は、鉄心の磁極歯部先端の先端部における突出部の形状が前述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態における突出部の形状と異なるという点であり、ここでは異なる点について説明する。
【００４２】
図８において先端部２１ｂの磁極歯連結部２２側の側面８１の中心線２３に垂直な方向の幅が、先端部２１ｂの内周面３１の中心線２３に垂直な方向の幅と略同じ幅を有し、更に、先端部２１ｂの巻線部２１ａよりも周方向両側に突出したそれぞれの突出部８２において先端部２１ｂの内周面３１の一対の平面３１ｂと側面８１の間に切り欠き部８３が設けられている点が、前述の第１の実施の形態或いは第２の実施の形態と大きく異なる点である。
【００４３】
次に、この突出部８２に設けられた切り欠き部８３の大きさ及び形状について説明する。磁極歯部２１の周方向両側にある突出部８２にそれぞれ設けられた切り欠き部８３におけるそれぞれの周方向の底部間の中心線２３に垂直な方向の幅８５は、巻線部２１ａと先端部２１ｂが交わる位置Ｃ，Ｃ´間の距離、即ち先端部２１ｂ側にある巻線部２１ａの中心線２３に垂直な方向の幅８４より少なくとも大きく、また、切り欠き部８３の回転磁石４側の端面８６と先端部２１ｂの内周面３１の平面３１ｂとの間の薄肉部８７の半径方向の幅は、周方向外側に向う程少なくとも小さくなるような幅を有し、一方、切り欠き部８３の側面８１側の端面８８は側面８１に略平行な面を有するように切り欠き部８３が形成されている。尚、切り欠き部８３の側面８１側の端面８８は側面８１に略平行である必要はなく、切り欠き部８３の回転磁石４側の端面８６と鈍角をなすように形成してもよい。
【００４４】
突出部８２において平面３１ｂと側面８１の間に切り欠き部８３を設けることによって、前述の第２の実施の形態において説明したのと同様に、磁極歯部２１の先端部２１ｂの周方向両側において、回転磁石４から受ける磁束が小さくなる。従って、回転磁石４の回転による磁極歯部２１の先端部２１ｂの内周面３１を通過する磁束密度の変化を正弦波に近づけることができ、コギングトルクを一層低減する効果が得られることは明らかであり、重複を避けるため、ここでの詳細な説明は省略する。上述した効果に加えて、先端部２１ｂの側面８１の中心線２３に垂直な方向の幅が、内周面３１の中心線２３に垂直な方向の幅と略同じ幅とすることによって、コイル（図示せず）の整列巻きが容易となり、更に、巻線層数を増加させることができ、スピンドルモータの小型化を図ることができるという効果も得られる。
【００４５】
以上のように本発明の第３の実施の形態によれば、鉄心のそれぞれの磁極歯部における先端部の内周面を、回転磁石の外周面と対向して同心円をなす円弧状曲面と磁極歯部の中心線に対して略垂直な一対の平面が結合した面で形成し、更に、磁極歯部の先端部における周方向両側にある突出部に切り欠き部を設けることによって、前述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の効果が得られると共に、コイルの巻線層数の増加を図って小型化することができるという効果も得られ、優れた回転性能を有し、信頼性の高いスピンドルモータを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかるスピンドルモータは、モータの効率を低下させずにコギングトルクを低減することができて、優れた回転性能を有するスピンドルモータを実現することが可能になり、コイル巻線における整列巻きが容易になり、小型化及び高信頼性のスピンドルモータを実現することができるので、磁気ディスク装置や光ディスク装置等に用いられるスピンドルモータ等の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるスピンドルモータの主要部の概略断面図
【図２】図１におけるスピンドルモータをＡ−Ａ線断面で示す平面断面図
【図３】スピンドルモータのステータを構成する鉄心の１つの磁極歯部及び磁極歯連結部と結合した部分近傍の拡大図
【図４】スピンドルモータに発生するコギングトルクの一例を示すグラフ
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるスピンドルモータの鉄心コア形状を示す磁極歯部の拡大図
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるスピンドルモータのステータを構成する鉄心の磁極歯部の内周側に形成された先端部近傍の拡大図
【図７】（ａ）は磁極歯部の先端部における切除部の形状に関する他の一例を示す先端部近傍の拡大図（ｂ）は磁極歯部の先端部における切除部の形状に関する他の例を示す先端部近傍の拡大図（ｃ）は磁極歯部の先端部における切除部の形状に関する他の例を示す先端部近傍の拡大図
【図８】本発明の第３の実施の形態におけるスピンドルモータのステータを構成する鉄心の磁極歯部の内周側先端部に形成された先端部近傍の拡大図
【図９】スピンドルモータに用いられる従来のステータ及び回転磁石の部分を回転中心に垂直な平面で切断した概略断面図
【符号の説明】
【００４８】
１    回転中心
２    回転軸
３    ロータ部
３ａ    フランジ部
４，９８    回転磁石
５    回転体
６    ボールベアリング
７    軸受スリーブ部
８，９６    鉄心
８ａ    鉄心コア
９，９２    コイル
１０，９７    ステータ
１１    シャーシ
１２    スピンドルモータ
２１，９４    磁極歯部
２１ａ    巻線部
２１ｂ，９１    先端部
２２，９５    磁極歯連結部
２３，５１    中心線
２４    スロット
３１    内周面
３１ａ    円弧状曲面
３１ｂ    平面
３２，６１，８２    突出部
３２ａ，３３，６２，８１，８９，９１ａ    側面
６１ａ，８７    薄肉部
６１ｂ    厚肉部
６１ｃ    屈折部側面
６３    切除部
７１    直線
７２    円弧状曲線
７３    楕円弧状曲線
８３    切り欠き部
８４，８５    幅
８６，８８    端面
９３    平行部
９９    スロット開口部
α，β，γ    角度
Ｂ，Ｂ´，Ｃ，Ｃ´    交点（交線）
【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】
2005151798.tif 000009
【図８】
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【図９】
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