(57)【要約】【課題】小型化を図るとともに、磁気損失を低減し、磁気効率を向上することができるステータ、モータおよび記録媒体駆動装置を提供する。【解決手段】軸線回りに回転する永久磁石に対向するように配置され、軸線を中心として環状に形成された環状部２１と、環状部に基端が固定されるとともに所定角度毎に永久磁石に向かう半径方向に延出するように形成された複数の歯極部２２と、複数の歯極部の先端にそれぞれ形成されて永久磁石の周面に対向する先端部２３と、を有するステータコア１１を備え、ステータコアの歯極部に対してコイルが巻回されるステータにおいて、ステータコアが、少なくとも一つの歯極部が形成された分割コア片３１が連接されてなり、隣接する分割コア片同士の接合部に形成される空隙部２５に磁性流体Ｒが配されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する永久磁石に対向するように配置され、
前記軸線を中心として環状に形成された環状部と、該環状部に基端が固定されるとともに所定角度毎に前記永久磁石に向かう半径方向に延出するように形成された複数の歯極部と、該複数の歯極部の先端にそれぞれ形成されて前記永久磁石の周面に対向する先端部と、を有するステータコアを備え、該ステータコアの歯極部に対してコイルが巻回されるステータにおいて、
前記ステータコアが、
少なくとも一つの前記歯極部が形成された分割コア片が連接されてなり、
隣接する該分割コア片同士の接合部に形成される空隙部に磁性流体が配されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記空隙部が、前記環状部における内周側が狭く、外周側が広くなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記空隙部が、前記環状部における外周側が狭く、内周側が広くなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項４】
前記空隙部が、前記環状部における内周側および外周側が狭く、内周側と外周側との略中間部が広くなる菱形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のステータと、
前記永久磁石を保持した状態で前記軸線回りに回転可能に支持された軸体と、を備えていることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項５に記載のモータと、
前記軸体に設けられ、各種情報を記録可能な記録媒体を保持する保持部と、
前記軸体を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受部と、を備えていることを特徴とする記録媒体駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ、モータおよび記録媒体駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ）を用いた情報記録再生装置は、携帯音楽再生装置や携帯電話機などに採用され始めている。特に、携帯型の情報記録再生装置は、その利便性から今後の主流となるものであり、さらなる小型化および薄型化が求められている。これに伴い、ＨＤ（ハードディスク）を駆動するモータの小型化および薄型化の改良がなされてきた。
モータの薄型化を実現しようとした場合、ステータのスロット数を増加させて単位スロットあたりの磁経路断面積を減少させることが有効である。しかしながら、スロット数を増加させたステータコアのティースにコイルを構成する導線を巻回する場合、ティース先端のスロットオープンが狭くなるため巻線機が入らなくなる、また、隣り合うティースが接近するためコイルのスペースが狭くなり必要な巻数が確保できないという問題がある。
そこで、ステータコアをティースごとに分割した分割コア片で構成し、分割コア片にコイルを巻回した後に、分割コア片同士を円筒状に連接してステータを製造する方法が提案されている。
また、このように分割コア片でステータコアを構成すると、複数の分割コア片を円筒状にしたときに、隣接する分割コア片同士の接合部に隙間が形成される。この隙間をそのままにしておくと、隙間から磁束が漏れ、磁気損失が発生する。
ここで、特許文献１の電動機の分割型固定子によれば、分割型固定子パーツ（分割コア片）の嵌合部（接合部）に形成される空隙に磁性粉末と樹脂を充填し固化したものが提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２３８６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１の分割型固定子は、空隙内に樹脂材料が介在しているため、磁気損失の低減を効果的に抑制することができなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、小型化を図るとともに、磁気損失を低減し、磁気効率を向上することができるステータ、モータおよび記録媒体駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係るステータは、軸線回りに回転する永久磁石に対向するように配置され、前記軸線を中心として環状に形成された環状部と、該環状部に基端が固定されるとともに所定角度毎に前記永久磁石に向かう半径方向に延出するように形成された複数の歯極部と、該複数の歯極部の先端にそれぞれ形成されて前記永久磁石の周面に対向する先端部と、を有するステータコアを備え、該ステータコアの歯極部に対してコイルが巻回されるステータにおいて、前記ステータコアが、少なくとも一つの前記歯極部が形成された分割コア片が連接されてなり、隣接する該分割コア片同士の接合部に形成される空隙部に磁性流体が配されていることを特徴としている。
【０００６】
このように、分割コア片を用いてステータコアを構成することで、歯極部にコイルを巻回した後に分割コア片を円筒状にしてステータコアを形成することができる。したがって、隣接する歯極部同士が近接するようなステータを製造することも可能となり、ステータの小型化を図ることができる。
また、隣接する分割コア片同士の接合部に形成される空隙部に磁性流体を配することにより、磁束が発生した際に、磁性流体内の磁性粉が流体内を移動して配向するため、空隙部での磁気損失を低減することができる。したがって、磁気効率を向上することができる。
【０００７】
また、前記空隙部が、前記環状部における内周側が狭く、外周側が広くなるテーパ状に形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、空隙部に磁性流体を配する際に、毛細管現象により空隙部内に確実に磁性流体を保持することができる。また、空隙部内の磁性流体が、ステータの内側に設けられる軸体が回転する際に生じる風圧の影響を受けることがなく、空隙部に磁性流体を確実に保持することができる。
【０００８】
また、前記空隙部が、前記環状部における外周側が狭く、内周側が広くなるテーパ状に形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、空隙部に磁性流体を配する際に、毛細管現象により空隙部内に確実に磁性流体を保持することができる。また、空隙部内の磁性流体が、ステータの内側に設けられる軸体が回転する際に生じる風圧の影響を受けても、空隙部の形状により空隙部に磁性流体を確実に保持することができる。
【０００９】
また、前記空隙部が、前記環状部における内周側および外周側が狭く、内周側と外周側との略中間部が広くなる菱形状に形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、空隙部内に確実に磁性流体を保持することができる。また、空隙部内の磁性流体が、ステータの内側に設けられる軸体が回転する際に生じる風圧の影響を受けることがなく、空隙部に磁性流体を確実に保持することができる。
【００１０】
また、本発明に係るモータは、上記本発明のいずれかに記載のステータと、前記永久磁石を保持した状態で前記軸線回りに回転可能に支持された軸体と、を備えていることを特徴とするものである。
この発明に係るモータにおいては、小型化を図るとともに、磁気損失を低減し、磁気効率を向上することができるステータを備えているため、モータ自体の小型化および磁気効率の向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る記録媒体駆動装置は、上記本発明のモータと、前記軸体に設けられ、各種情報を記録可能な記録媒体を保持する保持部と、前記軸体を前記軸線回りに回転可能に支持する軸受部と、を備えていることを特徴とするものである。
この発明に係る記録媒体駆動装置においては、小型化および磁気効率の向上したモータを備えているため、装置自体の小型化および磁気効率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るステータによれば、分割コア片を用いてステータコアを構成することで、歯極部にコイルを巻回した後に分割コア片を円筒状にしてステータコアを形成することができる。したがって、隣接する歯極部同士が近接するようなステータを製造することも可能となり、ステータの小型化を図ることができる効果がある。
また、隣接する分割コア片同士の接合部に形成される空隙部に磁性流体を配することにより、磁束が発生した際に、磁性流体内の磁性粉が流体内を移動して配向するため、空隙部での磁気損失を低減することができる。したがって、磁気効率を向上することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第一実施形態）
次に、本発明に係るステータ、モータおよび記録媒体駆動装置の第一実施形態を図１、図２に基づいて説明する。
図１に示すように、記録媒体駆動装置１は、各種情報を記録可能なハードディスク（記録媒体）Ｄを軸線Ｌ回りに回転駆動するスピンドルモータ（モータ）２と、該スピンドルモータ２の後述するハブ（軸体）４に形成され、上記ハードディスクＤを嵌合保持する嵌合部（保持部）４ｃと、ハブ４を軸線Ｌ回りに回転可能に支持する流体動圧軸受部（軸受部）３とを備えている。
【００１４】
スピンドルモータ２は、軸線Ｌ回りに回転可能に支持されたハブ４と、該ハブ４に保持された環状の永久磁石５と、該永久磁石５の周囲を囲むように配置されたステータ６とを備えている。つまり、本実施形態のスピンドルモータ２は、インナーロータ型のモータである。
【００１５】
ハブ４は、軸線Ｌを中心として略円柱状に形成されたシャフト部４ａと、該シャフト部４ａの外周面から半径方向外方に延びて形成され、後述するスリーブ３ａの鍔部３ｂを上下から挟み込むように形成されたフランジ部４ｂとを備えている。また、ハブ４の上端は、ハードディスクＤの中心孔に挿通されて、該ハードディスクＤを嵌合保持する上記嵌合部４ｃとなっている。また、永久磁石５は、半径方向に沿った断面が矩形状になるように形成されており、その外周面が軸線Ｌに平行な方向の面となっている。この永久磁石５は、フランジ部４ｂによって保持されている。
【００１６】
上記流体動圧軸受部３は、カップ状に形成され、基端部がベース７によって固定されたスリーブ３ａと、該スリーブ３ａと上記ハブ４との間に供給されたオイルＷとを備えている。このスリーブ３ａは、内側が断面円形状に形成されて上記シャフト部４ａが収容される収容部となっている。また、スリーブ３ａの上端には、半径方向外方に延出した鍔部３ｂが形成されている。また、このスリーブ３ａとハブ４との間には、微小な隙間が空くように設計されており、その隙間にオイルＷが供給されている。なお、このオイルＷは、図示しないシールによって、永久磁石５側に漏れないようになっている。
【００１７】
また、フランジ部４ｂに対向する鍔部３ｂの上下の外表面には、へリングボーン溝と呼ばれる図示しないスラスト動圧発生溝が複数形成されている。また、シャフト部４ａの外表面に対向するスリーブ３ａの内周面にも同様に、図示しないヘリングボーン溝と呼ばれるラジアル動圧発生溝が複数形成されている。これにより、ハブ４が回転したときに、オイルＷがこれらスラスト動圧発生溝およびラジアル動圧発生溝に沿って流れて圧力が高まり、ハブ４が安定して回転するようになっている。
すなわち、これらスラスト動圧発生溝およびラジアル動圧発生溝は、流体動圧軸受部３を構成する一部である。
【００１８】
上記ステータ６は、永久磁石５の周囲を囲むように配されており、ステータコア１１とコイル１２とを備えている。ステータコア１１は、プレスなどにより打ち抜かれた磁性体（珪素鋼板など）が積層（例えば、２層）されて表面が図示しない絶縁膜でコーティングされたものである。
【００１９】
図２はステータコア１１の上面図である。図２に示すように、ステータコア１１は、磁性体からなる分割コア片３１が複数個（本実施形態では９個）円形状に連接配置されている。分割コア片３１は、ステータコア１１の外周部を構成するヨーク２１と、ヨーク２１に基端部が固定されるとともに、永久磁石５側に向かう半径方向に延出されたティース２２と、ティース２２の先端で永久磁石５の外周面に対向するように形成された磁極片２３とを備えている。
【００２０】
ここで、隣接する分割コア片３１のヨーク２１同士の間（隣接する分割コア片３１の接合部）には、空隙部２５が形成されている。なお、空隙部２５の内周側は、隣接する分割コア片３１のヨーク２１同士が例えば溶接により接合されている。また、空隙部２５はヨーク２１の内周側から外周側に向かって拡幅したテーパ状に形成されている。そして、空隙部２５には磁性流体Ｒが配されている。この磁性流体Ｒは、有機溶剤または油などの液体中に磁性粉が混合されたものであり、空隙部２５内に毛細管現象により充填され、保持されている。
【００２１】
本実施形態によれば、分割コア片３１を用いてステータコア１１を構成したため、ティース２２にコイル１２を巻回した後に分割コア片３１を円形状にしてステータコア１１を形成することができる。したがって、隣接するティース２２同士が近接するようなステータ６を製造することも可能となり、ステータ６の小型化を図ることができる。
【００２２】
また、隣接する分割コア片３１同士の接合部に形成される空隙部２５に磁性流体Ｒを配するようにしたため、磁束が発生した際に、磁性流体Ｒ内の磁性粉が流体内を移動して配向するため、空隙部２５での磁気損失を低減することができる。したがって、磁気効率を向上することができる。
【００２３】
さらに、空隙部２５を、ヨーク２１における内周側が狭く、外周側が広くなるテーパ状に形成したため、空隙部２５に磁性流体Ｒを配する際に、毛細管現象により空隙部２５内に確実に磁性流体Ｒを保持することができる。また、空隙部２５内の磁性流体Ｒが、ステータ６の内側に設けられる軸体４が回転する際に生じる風圧の影響を受けることがなく、空隙部２５に磁性流体Ｒを安定して保持することができる。
【００２４】
そして、隣接する分割コア片３１のヨーク２１の内周側を当接するように配置構成することで、ヨーク２１の内周面の真円度を上げることが可能となる。したがって、高精度なステータ６を製造することができる。結果として、高精度・高効率なスピンドルモータ２および記録媒体駆動装置１を製造することができる。
【００２５】
（第二実施形態）
次に、本発明に係るステータ、モータおよび記録媒体駆動装置の第二実施形態を図３に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と空隙部の形状が異なるのみであり、他の構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図３はステータコア１１１の上面図である。図３に示すように、ステータコア１１１は、磁性体からなる分割コア片１３１が複数個円形状に連接配置されている。分割コア片１３１は、ステータコア１１１の外周部を構成するヨーク２１と、ヨーク２１に基端部が固定されるとともに、永久磁石５側に向かう半径方向に延出されたティース２２と、ティース２２の先端で永久磁石５の外周面に対向するように形成された磁極片２３とを備えている。なお、分割コア片１３１は磁性体が複数枚積層されていてもよい。
【００２６】
ここで、隣接する分割コア片１３１のヨーク２１同士の間（隣接する分割コア片１３１の接合部）には、空隙部１２５が形成されている。なお、空隙部１２５の外周側は、隣接する分割コア片１３１のヨーク２１同士が例えば溶接により接合されている。また、空隙部１２５はヨーク２１の外周側から内周側に向かって拡幅したテーパ状に形成されている。そして、空隙部１２５には磁性流体Ｒが配されている。この磁性流体Ｒは、空隙部１２５内に毛細管現象により充填され、保持されている。
【００２７】
本実施形態によれば、第一実施形態と同様に、ステータ６の小型化を図ることができるとともに、磁気効率を向上することができる。さらに、空隙部１２５を、ヨーク２１における外周側が狭く、内周側が広くなるテーパ状に形成したため、空隙部１２５に磁性流体Ｒを配する際に、毛細管現象により空隙部２５内に確実に磁性流体Ｒを保持することができる。また、空隙部１２５内の磁性流体Ｒが、ステータ６の内側に設けられる軸体４が回転する際に生じる風圧の影響を受けても、空隙部１２５の外周側に隙間が無いため、空隙部１２５に磁性流体Ｒを確実に保持することができる。
【００２８】
（第三実施形態）
次に、本発明に係るステータ、モータおよび記録媒体駆動装置の第三実施形態を図４に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と空隙部の形状が異なるのみであり、他の構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図４はステータコア２１１の上面図である。図４に示すように、ステータコア２１１は、磁性体からなる分割コア片２３１が複数個円形状に連接配置されている。分割コア片２３１は、ステータコア２１１の外周部を構成するヨーク２１と、ヨーク２１に基端部が固定されるとともに、永久磁石５側に向かう半径方向に延出されたティース２２と、ティース２２の先端で永久磁石５の外周面に対向するように形成された磁極片２３とを備えている。なお、分割コア片２３１は磁性体が複数枚積層されていてもよい。
【００２９】
ここで、隣接する分割コア片２３１のヨーク２１同士の間（隣接する分割コア片２３１の接合部）には、空隙部２２５が形成されている。なお、空隙部２２５の内周側および外周側は、隣接する分割コア片２３１のヨーク２１同士が例えば溶接により接合されている。また、空隙部２２５はヨーク２１の内周側から外周側に向かって一旦拡幅し、ヨーク２１の径方向略中央で折り返すように外周側に向かって縮径した菱形状に形成されている。そして、空隙部２２５には磁性流体Ｒが配されている。この磁性流体Ｒは、空隙部２２５内に毛細管現象により充填され、保持されている。
【００３０】
本実施形態によれば、第一実施形態と同様に、ステータ６の小型化を図ることができるとともに、磁気効率を向上することができる。さらに、空隙部２２５を、菱形状に形成したため、空隙部２２５内に確実に磁性流体Ｒを保持することができる。また、空隙部２２５内の磁性流体Ｒが、ステータ６の内側に設けられる軸体４が回転する際に生じる風圧の影響を受けることがなく、空隙部２２５に磁性流体Ｒを確実に保持することができる。
【実施例】
【００３１】
次に、第一実施形態の略同一の構成のステータコアを用いて、空隙部に磁性流体を充填した場合（２種類）および従来技術である樹脂＋鉄粉を充填した場合における磁束増加率を測定した結果について説明する。
図５が、本実施例で採用した測定装置の概略構成図である。図５に示すように、ファンクションジェネレータ５１より励磁コイル５２（一次コイル）に周波数５００Ｈｚで電流を流す。励磁コイル５２は、試験片であるヨーク片５３の一方に巻回されている。空隙部５４を介してヨーク片５３の他方にはサーチコイル５５（二次コイル）が巻回されている。つまり、励磁コイル５２が励磁することで、サーチコイル５５に電圧が発生する。サーチコイル５５に発生した電圧をオシロスコープ５６にて測定し、その電圧値から磁束を求めた。
【００３２】
図６は、空隙部５４に何も充填しない場合（Ｉｎｉｔｉａｌ）の磁束値と、磁性流体Ａ（飽和磁化値４２．５ｍＴ、粘度２９６ｍＰａ・ｓ）を充填した場合の磁束値とを表したものである。
図７は、空隙部５４に何も充填しない場合の磁束値と、磁性流体Ｂ（飽和磁化値１１６ｍＴ、粘度３６．７ｍＰａ・ｓ）を充填した場合の磁束値とを表したものである。
図８は、空隙部５４に何も充填しない場合の磁束値と、鉄粉＋樹脂を充填した場合の磁束値とを表したものである。
図６〜図８に示すように、空隙部５４に何も充填しない場合よりは、磁性流体Ａ、磁性流体Ｂまたは鉄粉＋樹脂を充填した方が、磁束値が増加していることが分かる。
【００３３】
ここで、図９は、空隙部５４に何も充填しない場合の磁束値に対して、空隙部５４に磁性流体Ａ、磁性流体Ｂまたは鉄粉＋樹脂を充填した場合のそれぞれの磁束値の増加率を表にまとめたものである。図９に示すように、従来の鉄粉＋樹脂の場合より、磁性流体Ａを充填した方が、磁束増加率が向上しており、磁性流体Ａよりも磁性流体Ｂを充填した方が、磁束増加率が更に向上していることが分かる。
したがって、空隙部５４に磁性流体を充填すると、磁束増加率を向上することができる。つまり、空隙部５４での磁気損失を低減することができ、磁気効率を向上することができる。
【００３４】
尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態は記録媒体駆動装置を用いて説明をしたが、上述した構成のステータコアを発電機などに採用してもよい。
また、本実施形態では、隣接する分割コア片のヨークにおいて溶接により連接する場合の説明をしたが、焼き嵌めにより連接してもよいし、ステータコアの下面のベースにそれぞれの分割コア片を固定するようにしてもよい。
さらに、本実施形態では、一つの分割コア片に一つのティースが形成されたものを用いて説明したが、一つの分割コア片に二つ以上のティースが形成されたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第一実施形態における記録媒体駆動装置の概略構成断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態におけるステータコアの上面図である。
【図３】本発明の第二実施形態におけるステータコアの上面図である。
【図４】本発明の第三実施形態におけるステータコアの上面図である。
【図５】本発明の実施例で使用した測定装置の概略構成図である。
【図６】本発明の実施例における磁性流体Ａを用いたときの測定結果である。
【図７】本発明の実施例における磁性流体Ｂを用いたときの測定結果である。
【図８】本発明の実施例における樹脂＋鉄粉を用いたときの測定結果である。
【図９】本発明の実施例における磁束増加率をまとめた表である。
【符号の説明】
【００３６】
１…記録媒体駆動装置  ２…モータ  ３…流体動圧軸受部（軸受部）  ４…ハブ（軸体）  ４ｃ…嵌合部（保持部）  ５…永久磁石  ６…ステータ  ７…ベース  １１，１１１，２１１…ステータコア  １２…コイル  １５…貫通孔（コイル収容部）  ２１…ヨーク（環状部）  ２２…ティース（歯極部）  ２３…磁極片（先端部）  ２５，１２５，２２５…空隙部  ３１…分割コア片  Ｄ…ハードディスク（記録媒体）  Ｌ…軸線  Ｒ…磁性流体
【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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【図９】
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