(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の磁極をもち、ロータを回転させるロータマグネットとエアーギャップを介し、前記ロータマグネットと対向した位置に配置され、複数個の凸極をもち、巻線が巻装されているステータコアを有し、前記ステータコアの巻線が巻装されるティース巾に対する前記ステータコアの外径の比を８以上１２以下としたブラシレスモータ。
【請求項２】
ロータマグネットの磁極数を８極、ステータコアのスロット数を９スロットで構成される請求項１記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
ロータマグネットの磁極数を６極、ステータコアのスロット数を９スロットで構成される請求項１記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
ロータマグネットは、ネオジボンドマグネットからなる請求項１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、磁気ディスク装置の少なくとも１枚以上の磁気ディスクを装着し、回転駆動させる磁気ディスク装置用のブラシレスモータ、さらには、トルクリップル、コギング、そして鉄損を小さくするとともにトルク定数の良いモータ特性を得るブラシレスモータに係るもので、詳しくは、ステータコアの形状構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＯＡ機器、ＡＶ機器にブラシレスモータは良く使用されている。しかし、近年レーザー複写機のポリゴンスキャナーモータや磁気ディスクのスピンドルモータは高回転化へ進んでいる。ポリゴンスキャナーモータにおいては、２００００ｒｐｍを越え、磁気ディスク用のスピンドルモータはメモリー容量の増加、転送速度の高速化のため高速、高回転が必要となり、近年１２０００ｒｐｍが普通になってきている。高回転化が進み、コイル通電に伴う振動、コギングによる振動が増幅され振動にまつわる問題が発生してきている。また、騒音に関しても高回転により、モータアンバランス等による加振源が増加し、問題になってきている。さらに損失が増加し、消費電力が増加傾向にある。消費電流は風損、軸損、鉄損等の損失で支配されており、特に鉄損はヒステリシス損と渦電流損に分けられるがヒステリシス損は、回転数（正確にはコイル通電周波数）に比例し、渦電流損は回転数（正確にはコイル通電周波数）の自乗に比例することが一般的に知られている。モータの回転数が増加、つまり高回転化すると渦電流損が増加し、鉄損は損失に占める割合が増加してきている。
【０００３】
振動を減少させるためには円滑な回転が必要となる。コギングを低下させ、トルクリップルをなくすことが必要であり、通常、ロータマグネットのスキュー着磁および、ステータコアのスキュー積層にて対応しているが、逆に、トルク定数の低下が発生する問題を含んでいる。
【０００４】
さらに、鉄損を減少させるためには、通常、ステータコアの積層するための珪素鋼板を鉄損の小さい材質に変更したり、焼鈍をしたりし、ステータコア自体の鉄損減少させる方法と着磁極数を減少してコイル通電周波数を小さくする方法にて対応している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ロータマグネットおよびステータコアのスキューを設けると、トルクリップル、コギングの低減につながるが、モータ効率、トルク定数は低下する。特に近年は機器の小型化によりトルク定数、モータ効率を低下させず、低振動、低騒音の要求があり、モータとしてのトルクリップル、コギングの低下することが望まれていた。
【０００６】
ロータマグネットのスキュー着磁によるコギングを低減する方法として、特許番号２６３６１０８号公報に開示されている。その実施例を図５に引用する。ロータマグネットの磁極数を２ｎ、ステータコアのスロット数を３ｎにした場合、図において、（７６°／ｎ）×０．８≦θ２≦（７６°／ｎ）×１．２としたことを特徴としている。
【０００７】
これは、ロータマグネットのスキュー着磁のスキュー角をモータ効率を悪化させないで、コギング低減、トルクリップルを低減させたスキュー角度に設定したと述べている。
【０００８】
しかしこれは、モータ寸法に余裕がある場合に有効な技術であって、モータの小型化、薄型化になったときには構成が困難である。特に、モータが薄くなり、ステータコアの積層枚数が非常に少ない時、ロータマグネットの高さ寸法がとれない時、このスキュー着磁は効果がなく、コギングの低減、トルクリップルの低減は見込めず、逆にモータ特性、Ｋｔを悪化させる。
【０００９】
次に、珪素鋼板の鉄損を小さくした材質に変更したり、焼鈍をしたりして鉄損を減少させる方法は一般的な方法として扱われるが、コストが増加する傾向がある。また、焼鈍した材料は腐食等の問題があり、表面処理も十分に行わないといけない。
【００１０】
コアを積層せず一体成形し、鉄損を低減する方法が、特開平７−３１０８５号公報に開示されている。その実用例を図６に引用する。
【００１１】
図６において、（ａ）は従来のモータの断面図、（ｂ）は従来のモータのステータコア平面図、（ｃ）は従来のモータのステータコア側面図である。
【００１２】
図６において、２５はステータコアであり、コイル２６が巻装されている。ステータコア２５に対向してロータマグネット２８が張出部２７ｄの内周面に固定される。ステータコア２５は、固定される孔部２５ａとこの孔部２５ａの外周に設けられた環状の基部２５ｂと、この基部２５ｂの外周から径方向に突出し、コイル２６が巻装されるティース２５ｃを有している。各ティース２５ｃの先端に軸方向に突出する凸極２５ｄが形成されている。基部２５ｂやティース２５ｃなどの構成要素を一体としてプレスや切削加工により形成し、焼鈍処理を施す。
【００１３】
このように、ステータコアを積層せず、一体成形し、焼鈍することによって損失を減少させることができるとしている。
【００１４】
しかしこれは、プレス加工、切削加工と加工工程が多く、品質上不安定であり、コストメリットがない。さらに、ステータコアの飽和磁束密度は改善されるが鉄損を減少させる効果は小さい。モータ高さが高い場合には構成できず、モータ特性、Ｋｔを悪化させる。
【００１５】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、どんなサイズのモータにおいても簡単に構成でき、それによってトルクリップル、コギング、および鉄損を小さくするとともにトルク定数の良いモータ特性を得るブラシレスモータを実現することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明のブラシレスモータは、複数個の磁極をもち、ロータを回転させるロータマグネットとエアーギャップを介し、ロータマグネットと対向した位置に配置され、複数個の凸極をもち、巻線が巻装されているステータコアを有し、ステータコアの巻線が巻装されるティース巾に対するステータコアの外径の比を８〜１２としたブラシレスモータを構成したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明に係るモータの実施形態を示す磁極数６極、スロット数９スロットの要部拡大平面図を図１に示す。
【００１９】
モータ基本構成は、従来の技術のものと同じであり、説明は省略する。ロータマグネットとステータコアについて説明する。図１において、１はステータコア、２はロータマグネットである。ロータマグネット２は、ネオジボンドマグネットからなり、周方向に６個の磁極を有している。ステータコア１は外周部に９個の凸極３を放射状に一体にし、エアーギャップを介して、ロータマグネット２に対向している。この凸極３には、ティース部４をもっており、ティース部４にコイル（図示せず）を巻装する。ステータコア１の外径をＤ１、ティース部４の巾をティース巾とし、ｔ１で示す。
【００２０】
図２は本発明に係るモータの実施形態において、ロータマグネットの磁極数を６、ステータコアのスロット数を９にし、３．５インチ磁気ディスク用ブラシレスモータインハブタイプ（ステータコア外径２０ｍｍ以下）で、ティース巾ｔ１を変化させた時のＫｔ、トルクリップル、コギング、鉄損（１００００ｒｐｍ時）の特性曲線である。トルクリップルは図３に示すようにコイルの各相を合成し、（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／Ｔｍａｘ×１００で表す。図２の結果からＫｔ、トルクリップル、コギングは、ティース巾を増すほど良い傾向になるが逆に鉄損は増加する傾向にある。鉄損が許される範囲で特性を満足するティース巾ｔ１を１．７ｍｍ〜２．２ｍｍまたは、ステータコア１の外径Ｄ１／ティース巾ｔ１＝８〜１２とした。
【００２１】
このように、ステータコア１の外径Ｄ１／ティース巾ｔ１＝８〜１２にすることにより、Ｋｔ、トルクリップル、コギング、鉄損の最適設計が可能となる。
【００２２】
ステータコア１の外径Ｄ１／ティース巾ｔ１を１２より大きくするとステータコア１のティース部４にて磁束が飽和し、コイルの誘起電圧が正弦波形から歪む。Ｋｔ、トルクリップル、コギングは、コイル誘起電圧が正弦波形の場合もっとも良くなり、コイル誘起電圧がひずむことによって、Ｋｔの悪化、トルクリップルの悪化、コギングの悪化をもたらす。
【００２３】
逆に、ステータコア１の外径Ｄ１／ティース巾ｔ１を８より小さくすると巻線スペースがなくなり、要求されるＫｔを満足できない。また、積層されたステータコアの各層の表面でティース部４の先端と凸極３で渦電流損が増加し、鉄損が非常に大きくなる。
【００２４】
ネオジボンドマグネットの最大エネルギー積はＢＨｍａｘ８〜１１ＭＧＯｅであり、ネオジボンドマグネット相当の最大エネルギー積の場合さらに有効である。ロータマグネットの材質としては、希土類マグネットからプラスチックマグネットまで巾広く使用されているが最大エネルギー積は様々である。ネオジボンドマグネットを使用し、エアーギャップ０．２〜０．３５ｍｍにした場合、ロータマグネットとステータコアのエアーギャップ磁束密度は４５００〜５０００ガウスになる。希土類マグネットやプラスチックもギャップ磁束密度を４５００〜５０００ガウスになるようにロータマグネットとステータコアのエアーギャップを設定することによって、同じ効果がある。さらに、ロータマグネットの磁極数とステータコアのスロット数を変更した場合もギャップ磁束密度を４５００〜５０００にすることによって、同様な効果が得られる。
【００２５】
また、回転数も７２００ｒｐｍ以上のモータであればさらに有効である。鉄損は、回転数（正確にはコイル通電周波数）が増すことによって損失に占める鉄損の割合が増加するためである。
【００２６】
ステータコアの外径サイズにおいても、すべてのサイズに対応できるが、特にネオジボンドマグネットが構成可能なステータコア５０ｍｍ以下のモータ。さらに、小型化、薄型化が要求され、高出力が要求される３．５インチ以下の磁気ディスク用ブラシレスモータにおいて非常に大きい効果がある。
【００２７】
特別な加工方法を必要とせず、プレス加工にて簡単に精度良くできる。また、組立においても特別な工法を必要とせず、装置として振動、騒音の低減、消費電流の低減を得ることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
また、磁極数を８個、スロット数を９個にした場合も有効である。これについて図４を参照しながら説明する。図において、１１はステータコア、１２はロータマグネットである。ロータマグネット１２は、ネオジボンドマグネットからなり、周方向に８個の磁極を有している。ステータコア１１は外周部に９個の凸極１３を放射状に一体にし、エアーギャップを介して、ロータマグネット１２に対向している。この凸極１３には、ティース部１４をもっており、ティース部１４にコイル（図示せず）を巻装する。ステータコア１１の外径をＤ２、ティース部１４の巾をティース巾とし、ｔ２で示す。この構成においても上記、実施の形態１と同様な効果があり、詳しい説明は省略する。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るブラシレスモータにおいては、ステータコアのティース巾に対するステータコアの外径の比を８〜１２の構成としたから、特別な加工方法を必要とせず、プレス加工により、精度良く簡単に構成でき、振動源であるコギング、トルクリップルを低減し、低振動、低騒音を得ることができる。騒音においては、スイッチングノイズの低減ができ、３ｄＢ以上の効果がある。
【００３０】
また、鉄損を小さく安定させることができ、消費電流を低減することができる。
【００３１】
特に、ネオジボンドマグネットを使用し、回転数７２００ｒｐｍ以上において、著しい効果がある。
【００３２】
このようなステータコア形状にしたから、低振動、低騒音、低消費電流、低コストの優れたブラシレスモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るモータの実施形態を示す磁極数６極、スロット数９スロットの要部拡大平面図
【図２】  本発明に係るモータの実施形態において、ティース巾ｔ１を変化させた時のＫｔ、トルクリップル、コギング、鉄損の特性曲線図
【図３】  本発明に係るモータのトルクリップル合成波形図
【図４】  本発明に係るモータの実施形態を示す磁極数８極、スロット数９スロットの要部拡大平面図
【図５】  従来のモータのスキュー着磁の説明図
【図６】  （ａ）他の従来のモータの断面図
（ｂ）同モータのステータコア平面図
（ｃ）同モータのステータコア側面図
【符号の説明】
１、１１、２５    ステータコア
２、１２、２８    ロータマグネット
３、１３、２５ｄ  凸極
４、１４、２５ｃ  ティース
Ｄ１、Ｄ２        ステータコアの外径
ｔ１、ｔ２        ティース巾
【図１】
0004042279.tif 000002
【図２】
0004042279.tif 000003
【図３】
0004042279.tif 000004
【図４】
0004042279.tif 000005
【図５】
0004042279.tif 000006
【図６】
0004042279.tif 000007