(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材であるフレームと該フレームに軸受部材を介して回転自在に支持された略カップ状のロータと、該ロータの外周垂下壁の内周面に固定された円筒状のロータマグネットと、該ロータマグネットの内周側にて微小間隙を介して対向する、前記フレーム上に固定されたステータとを有し、該ステータは、環状基部と、該環状基部から前記ロータマグネットに向かう方向に突出する周方向に等間隔に配列した複数のティースとを有し、各ティースにはステータ巻線が巻かれており、更に、前記フレーム上に固定されたロータ回転位置検出素子とを有するブラシレスモータにおいて、前記ロータ回転位置検出素子は、前記ロータマグネットの直下領域から外れた、前記ステータのティース間であり、且つ、前記ロータ回転位置検出素子に隣接する前記ティースにおける前記ステータ巻線の半径方向の最外部より半径方向内側に配置され、前記ロータ回転位置検出素子の配置スペースを確保するために、前記ステータ巻線は、前記ロータ回転位置検出素子に隣接する前記ティース上の先端部側で少なく巻かれ、前記環状基部側で多く巻かれることにより、前記ティース上の半径方向に不均一に巻かれていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレスモータであって、前記ロータ回転位置検出素子がホール素子であり、前記ホール素子の感磁面が前記ロータの回転軸線に対して傾斜していることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
情報を記録できる円板状記録媒体が装着されるディスク装置において、ハウジングと、当該ハウジング内部に固定され前記記録媒体を回転させるモータと、前記記録媒体の所要の位置に情報を書き込みまたは読み出すための情報アクセス手段とを有するディスク装置であって、前記モータは、請求項１または請求項２のいずれかに記載のブラシレスモータであることを特徴とするディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ等の記録ディスクを駆動するブラシレスモータおよびこれを用いたディスク装置に関する。より詳細には、本発明は、ロータマグネットから発生する磁界のロータ回転による変化を、ステータ側の特定位置に置かれた回転位置検出手段を用いて検出し、その結果を用いてステータ電流を切り替えるブラシレスモータおよびこれを用いたディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ディスク駆動用に用いられるブラシレスモータは、図６に示されるように、固定フレーム１００と、軸受１０２を介して固定フレーム１００に回転可能に支持されたシャフト１０４と、シャフト１０４に取り付けられてシャフト１０４と一体となって回転するロータ１０６と、ロータ１０６に装着されたロータマグネット１０８と、ロータマグネット１０８に対向する位置で固定フレーム１００に支持されたステータ１１０とを備えている。
【０００３】
そして、ステータ１１０は、ステータコア１１２と、このステータコア１１２に巻回された例えば３相のステータ巻線１１４とにより構成されている。またロータマグネット１０８は、例えば円筒磁石にて構成されている場合は、周方向に異なる磁極が交互に着磁される、いわゆる多極着磁がなされており、このロータマグネット１０８の回転に対応して、各相のステータ巻線１１４へ供給される電流の方向が切り換えられる。そしてステータ１１０の磁極とロータマグネット１０８の磁極との間で吸引、反発を繰り返すことでモータの回転力が得られる。
【０００４】
このようなブラシレスモータには、ステータ巻線１１４の各相へ流す電流をロータ回転に同期して正確に切り替えるために、ロータマグネット１０８から発生する磁界のロータ回転による変化を静止側の特定位置にて検出する。この検出には、ロータ回転位置検出手段が用いられるが、その検出手段として、ホール素子１１６を用いているものが知られている。以下では、このロータ回転位置検出手段の一例としてホール素子を用いて説明する。
【０００５】
ホール素子１１６は、これを貫通する磁束量の多寡に対応した電圧を、ホール素子端子間に発生させる。従ってこの端子電圧の強弱が大きい方が、より正確に貫通磁束量の変化を感度良く捉えることができる。ブラシレスモータではロータマグネット１０８の回転により生じる磁束の変化を、静止側の特定位置に置かれたホール素子１１６で検出する。このホール素子を、ロータ回転による貫通磁束変化が最も大きい位置に配置することにより、ロータ回転検出感度を高めることができる。
【０００６】
ロータマグネット１０８は半径方向に多極着磁され、従って図６に示されるロータマグネットの断面部位では、例えば内径側がN極（またはS極）に、外径側がS極（またはN極）に着磁されていることが想定される。この様な場合、ロータマグネットから生じる磁力線は、両極から放射状に延び、且つ周辺の磁性体配置状況により大きく変化する。通常は、そのロータマグネットの直下であり、かつよりロータマグネットに近接した位置にホール素子を置くことが、ロータ回転検出感度を向上させると考えられる。しかしロータマグネット直下に置くスペースがない場合は、基板に穴を開けて収容したり、そこから離れた位置に置く必要があるが、その際は、磁力線が空間的に集まる位置（従って磁束密度が高い位置）に置く方が、検出感度を最大限に保つことができることになる（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
近年、ＣＤ−ＲＯＭ等がノート型パソコンに搭載されるようになり、ＣＤ−ＲＯＭ等のディスク駆動装置が小型化・薄型化され、そのようなディスク駆動装置に搭載されるブラシレスモータも小型化・薄型化を要求されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１７２７６３号公報（段落［０００４］及び図４、図５）
【特許文献２】
特開平１０−１０８４４１号公報（図１及び図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のブラシレスモータでは、図６に示す如くロータマグネット１０８の直下には、ホール素子１１６が近接して配置されているため、モータを軸方向に薄型化する場合にホール素子１１６が障害となる。
【００１０】
他方かかる障害を回避するために、ホール素子をロータマグネットより径方向内側に移動しようとすると、図７に示す如く、その部位にはステータ巻線が配置されていて、ホール素子を配置するのに十分なスペースがない。また例えスペースがあっても、ロータマグネットから離れた位置では、その磁束密度が小さくなるため、感度が低下し、ロータ回転検出が困難になる。更に、基板にホール素子収容のための穴を開ける場合には、別途基板の加工が必要になる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ホール素子が、ロータマグネットの回転による磁束密度の変化をより高感度に検出でき、且つ小型化・薄型化に優れたディスク駆動用ブラシレスモータおよびディスク駆動装置を提供することを目的としている。
【００１２】
この目的を達成するために、本発明に係るブラシレスモータは、ロータマグネット直下にホール素子を配置せず、ステータティース間に置くことで、ロータマグネットの下端とフレームとの間隙を最小限にした。これにより、従来に比較して薄型のモータを実現した。
【００１３】
加えて本発明に係るブラシレスモータは、ステータ巻線の巻数総数を従来と同数に保ちつつ、ステータの外周側の巻数より内周側の巻数を多く巻くことにより、ステータコアに隣接するティース間に、ホール素子を配置するのに十分なスペースを確保した。
【００１４】
更に、上記スペースに配置するホール素子を、ロータマグネットから生じる磁力線が集中した（磁束密度が高い）部位に固定し、且つ／またはそのホール素子の感磁面をシャフトの軸方向に対して傾斜させる。これによりホール素子は、ロータマグネットの回転により生じる磁束を最大限に受け止めることができる。その結果このホール素子は、ブラシレスモータのステータ電流切替タイミングを検出できるのに十分な性能であれば良く、最適性能の素子を選択できた。これにより安定なモータ回転のみならず、コスト的にも最適な薄型ブラシレスモータを実現することができた。
【００１５】
そして、本発明ではかかるブラシレスモータによりディスク装置を実現した。これにより従来に比較してより薄型・小型で低コスト且つ高性能のディスク装置を実現することができた。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態であるディスク駆動用ブラシレスモータの断面図である。図２は、そのステータの断面図である。
【００１７】
なお、本発明の実施形態の説明では、便宜上、各図面の上下方向を「上下方向」とするが、実際にモータを取り付けた状態における方向を限定するものではない。
【００１８】
このディスク駆動用モータは、ＣＤ−ＲＯＭ等のディスク駆動装置に用いられるものを示し、フレーム１と、これに立設して固定されるブッシュ５と、このブッシュ５により回転自在に支持されるシャフト７と、略カップ状のロータ１７とから構成される。
【００１９】
固定部材であるフレーム１には中心孔３が形成され、この中心孔３には、ブッシュ５が装着される。ブッシュ５は、鉄、ステンレス鋼等の磁性材料から形成された略円筒の形状である。ブッシュ５は、下端の加締め部５１ａを外周側に塑性変形することによりフレーム１に固定される。ブッシュ５の内周部の上側には、スリーブ９が取り付けられ、ブッシュ５の下部には、ブッシュ５の下端部を閉塞する閉塞板１１が取り付けられている。閉塞板１１の上端には、円板状のスラスト受け板１３が取り付けられており、スラスト板１３と閉塞板１１は、ブッシュ５の加締め部５１ｂを内周側に塑性変形させることにより、ブッシュ５に固定される。
【００２０】
また、ブッシュ５の上端には、外周側に屈曲した突出部５２が形成されており、ロータ１７の内側に取り付けられたフック１４が突出部５２に係合可能に設けられていることにより、シャフト７及びロータ１７の軸方向の移動量を規制する。
【００２１】
回転部材であるロータ１７は、鉄等の磁性材料を素材としてプレス加工によって成形される。ロータ１７は、上壁部１７ａと、上壁部１７ａの外周部から垂下する周壁部１７ｂと、上壁部１７ａの中心部に立設され、内周部に円形孔を有するボス部１７ｃとから構成されている。そして、ボス部１７ｃがシャフト７の上部に取り付けられ、シャフト７とロータ１７とが一体に回転する。
【００２２】
ロータ１７の上壁部の上面は、ＣＤ−ＲＯＭ等のディスクを装着する装着部として機能し、この上壁部１７ａの外周部の上端面には、緩衝材２１が取り付けられ、この緩衝材２１を介してディスク（図示せず）が載置される。
【００２３】
また、ロータ１７のボス部１７ｃには、ディスクのセンタホールに装着される非磁性材から形成されたセンタボス部２３が取り付けられている。このセンタボス部２３には、径方向に移動自在に複数個のチャック２５が、等間隔に配列して装着されている。この各チャック２５は、その各チャック２５の内側に取り付けられたばね１６により径方向外側に付勢されている。従って、ディスクのセンタホールをセンタボス部２３に装着すると、ディスクの内周部が、各チャック２５をばね２６の径方向外側へと働く力に逆らって径方向内側に押し込む。その後、ディスクが緩衝材２１に当接する位置に装着されると、各チャック２５の先端がセンタホールの内周部上面に位置し、ばね２６の径方向外側への力により、各チャック２５がディスクを上壁部１７ａ上に押圧することとなり、ディスクがロータ１７の本体部１７ａの上に載置される。尚、センタボス部２３には、各チャック２５の円周方向のそれぞれの間に位置するように複数個の調芯爪２７が設けられており、ディスク装着時には、ディスク内周部に当接することでディスクを調芯する。
【００２４】
次に、本発明の更に特徴となる構造について、図１、図２、図３、及び図４を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図１に示されているように、ロータ１７の周壁部１７ｂの内周部には、円筒状のロータマグネット１９が装着され、ステータ１５と径方向にごくわずかな間隙を介して対向している。ステータ１５は、ステータコア１５ａと、ステータコア１５ａの基部から放射状に突出したティース（図示せず）に巻かれた巻線１５ｂとから構成されている。ステータ１５は、ブッシュ５の外周部に設けられた段差部５３に装着されている。また、ステータコア１５ａの基部の上面には、環状のマグネット１８が取り付けられており、環状のマグネット１８は、ロータ１７の上壁部１７ａと軸方向に対向し、ロータ１７を磁気バイアスしている。
【００２６】
巻線１５ｂは、図２に一例が図示されているように、内周側の巻数が外周側よりも多く巻かれている。このため隣接する各ステータコア１５ａのティース間には、ホール素子３１を取り付けるに十分なスペースが確保できている。なおこの様な巻線の巻き方は、ホール素子をティース間に収容するスペースを確保することができれば、任意である。著しく巻き方を不均一にすることによるモータ性能の低下をきたさない限り、ティースの半径方向の一部分にのみ巻線を少なくし、ホール素子収容スペースを確保しても良い。
【００２７】
そして、フレーム１上に配設された回路基板２９には、このスペースに対応して複数個のホール素子３１が取り付けられている。なお、本実施形態においては、ステータコア１５ａのティース数は１２であり、巻線１５ｂが３相であるため、ホール素子３１は、隣接するステータコア１５ａのティース間の３カ所にそれぞれ取り付けられている。
【００２８】
また、図３、図４に示されているように、この各ホール素子３１は、前記スペース内で、ロータ回転による磁束変化の最も大きい位置に固定され、且つ各ホール素子３１の感磁面３１ａは、シャフト７の軸方向に対し所定角度傾斜している。この所定角度も、ロータ回転による磁束変化の最も大きい角度が選択される。このような構成にすることにより、ホール素子は、ロータマグネット１９の直下の位置から離れた部位に固定されているにも拘らず、ロータマグネット１９の回転により発生する磁束密度の変化を十分な精度で検出することが可能となる。これにより、ロータマグネット１９とフレーム１上面は、基板２９を介して近接配置することが可能となり、従来より薄型のブラシレスモータを実現することが可能となった。
【００２９】
上述のように、ステータコア１５ａの各ティースに巻かれる巻線１５ｂの巻数を、従来と同数に保ちつつ、ステータコア１５ａの外周側の巻数より内周側を多く巻くことにより、ステータコアに隣接するティース間に、ホール素子３１を配置するのに十分なスペースを確保した。この不均一な巻き線は、予めモータ設計段階で、どの位置にホール素子３１を置けば最もロータ回転検出精度が向上するかを予見した上で、その位置にスペースが生じるように巻き線の巻き方の不均一性を決定することも可能である。このようにして前記スペースを確保することにより、ホール素子３１の最終固定位置を調整することができる。
【００３０】
次に、一般的なディスク駆動装置４０の内部構成について、図５を参照して説明する。ディスク駆動装置４０は、ハウジング４２と、ハウジング４２の内部に固定されたブラシレスモータ４４と、ブラシレスモータ４４に保持された円板状のリムーバブルディスク４６と、モータ回転時に、ディスク４６の所要の位置に情報を書込又は読み出すためのピックアップ装置４８とから構成されている。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００３２】
例えば、上述した実施形態では、感磁面３１ａがシャフト７の軸方向に対して傾斜しているホール素子３１を利用したが、感磁面が軸方向に平行であるホール素子を利用してもよい。
【００３３】
また、回転位置検出手段には、ホール素子を利用して説明したが、ロータ回転位置検出手段は、ホール素子に限定されるものではない。
【００３４】
また、ステータ１５の外周側にロータマグネット１９を設けた、いわゆるアウタロータタイプのディスク駆動用モータを利用して説明したが、ステータの径方向内側にロータマグネットを設けた、いわゆるインナロータタイプのディスク駆動用モータにも本発明を適用することができ、上述した実施形態の作用効果を得ることができる。
【００３５】
また、本発明の実施形態は、ディスク駆動用モータに適用して説明したが、本発明が適用可能な範囲は、ディスク駆動用に限定されるものではなく、その他様々な用途に本発明を適用することができ、上述した実施形態の作用効果を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ロータ回転位置検出手段であるホール素子をロータマグネット直下から外れたステータティース間に配置することが可能であるため、従来より軸方向に対して薄型のブラシレスモータを実現することができた。その際、ホール素子の設置位置は、ステータ巻線を不均一に巻くことにより、ロータマグネット回転を最も検出しやすい位置に配置することができるため、ロータマグネット回転を誤りなく検出できる最適の検出特性を選択することができ、これにより性能およびコスト的に最適なブラシレスモータを実現することができた。
【００３７】
更に本発明では、ホール素子の感磁面が軸線方向に対して傾斜した方向を有することにより、ロータマグネット回転により生じる磁界変化を最も効率的に検出することが可能となるため、ロータマグネット回転を誤りなく検出できる一層最適な検出特性を選択することができ、これにより性能およびコスト的に一層最適なブラシレスモータを実現することができた。
【００３８】
加えて本発明では、かかるブラシレスモータをＣＤ−ＲＯＭ等のディスクの駆動用に用いることにより、小型・薄型で高性能のディスク装置を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるモータの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における一部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における他の一部の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態における他の一部の側面図である。
【図５】本発明の一実施形態であるディスク装置の断面図である。
【図６】従来例の一部を示す断面図である。
【図７】従来例の一部を示す平面図である。
【符号の説明】
１    フレーム
７    シャフト
１５  ステータ
１５ａ  ステータコア
１５ｂ  ステータ巻線
１７  ロータ
１９  ロータマグネット
３１  ホール素子（ロータ回転位置検出素子）
３１ａ  感磁面
【図１】
0003984555.tif 000002
【図２】
0003984555.tif 000003
【図３】
0003984555.tif 000004
【図４】
0003984555.tif 000005
【図５】
0003984555.tif 000006
【図６】
0003984555.tif 000007
【図７】
0003984555.tif 000008