JPS59204456A

JPS59204456A - 直流モ−タ

Info

Publication number: JPS59204456A
Application number: JP7956183A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Morii; 森井　義博; Teruaki Kitamori; 北森　輝明; Masanori Morisawa; 森沢　正範
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-05-06
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1984-11-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は磁気ディスク装置に用いられる直流モータに関
するものである。

従来例の構成とその問題点磁気ディスク装置等の情報機器は、薄型化の方向にあり
、それにしたがって駆動用直流モータも薄型化してきて
いるが、起動特性は従来通りの高３・°−二゛速記動特性を有するものが要求されている。又、磁気デ
ィスク装置のみならず、他の直流モータを利用する装置
においても薄型化・小型化されつつあり、それらに用い
る直流モータも薄型かつ高速起動特性を有することが必
要となってきている。

従来、磁気ディスク装置には第１図または第２図に示す
構成の直流モータが用いられている。第１図はスロット
付層対向の直流モータを示すものであって、ロータ組立
■は、回転軸１と、回転軸１に固定されたタールテーブ
ル２と、回転軸１に固定されたロータヨーク取付ボス３
と、ロータヨーク取付ボスに固定されたロータヨーク４
と、ロータヨーク内周面に固着された駆動マグネット５
とから構成される。なお、駆動マグネット５は回転軸１
に対して直角方向（径方向）に磁化されている。一方、
ステータ組立■は、駆動マグネット５と径方向に所定空
隙を保って対向配置された歯付のステータヨーク６と、
ステータ巻線７とから構成され、ハウジング組立■に固
定されている。

・・ウジング組立■は、回転軸１を回転自在に軸支する
ベアリング８，９とベアリング８，９が組込まれた・・
ウジング１０とから構成されている。なお、１１は位置
検出素子取付と、速度検出とステータ巻線結線を行なう
ためプリント基板である。

第２図は面対向の直流モータを示すもので、ロータ組立
１は、回転軸１と、回転軸１に固定されたターンテーブ
ル２と、回転軸１に固定されたロータヨーク取付ボス３
と、ロータヨーク取付ボス３に固定されたロータヨーク
４と、ロータヨーク内面に固着された。駆動マグネット
５とから構成される。なお、駆動マグネット５は軸方向
（図において垂直方向）に磁化されている。

一方、ステータ組立■は、ステータ６と、ステータヨー
ク６に固定されたプリント基板１１と、プリント基板１
１に固定されたステータ巻線７とから構成され、ハウジ
ング組立■に固定されている。ハウジング組立■は、第
１図の従来例と同じ構成となっている。いづれもホール
素子よりロータの位置信号を検出し駆動巻線に流す電流
をコントロールしてロータを回転させている。

５／°−−ミ゛上記従来例の構成において、第１図に示す構成の場合、
ステータヨーク６と駆動マグネット５との間の空隙は機
械的精度が得られやすいため容易に０．５ｍｍ程度にす
ることが可能なので、通常、磁気回路の動作点はパーミ
アンス係数５〜１ｏｑつｅという高い値を有している。

丑た、駆動マグネット５は、リング状の異方性フェライ
トマグネットが等方性フェライトマグネットと比べて、
あまりよい特性が得られない割に価格がきわめて高いた
め、一般にリング状の等方性マグネットが使用される。

上記のモータの例の場合は、モータ高さがある高さ以上
の場合、パーミアンス係数が大きいため大きな起動トル
クが得られ、かつ安価である。

しかし、薄型化する場合、ステータ巻線７のコイルエン
ド高さＡ、Ｂはほとんど変えられないので、モータ高さ
の減少分がそのままステータヨーク６の厚さの減少につ
ながってしまう。したがって、例えばモータ高さが１０
ｍｍ、ステータヨーク６の厚みが３胴のモータにおいて
、モータ高さを９胴６１’−” と１０係低くする場合、ステータヨーク６の厚みは２閣
となり、約３０饅厚さが減少することとなり、モータの
体積効率を表わす一つの主要特性であるモータレギレー
ション（単位トルク当りの回転数変化率、大きなモータ
になるにしたがって値が小さくなる）が約２倍になり、
体積効率が約半分弱と悪くなってしまう欠点があった。

一方、第２図に示す構成の場合は、第１図に示す構成と
比べてステータ巻線７の磁束鎖交面積は格段に向上し、
モータは薄くしても上記磁束鎖交面積はほとんど変化し
ないので、第１図に示す構成の様に薄型化による極端な
体積効率の悪化は生じないが、一般に第２図に示す構成
は駆動マグネット５とステータヨーク６との空隙が大き
く、モータの体積効率の点および磁石の減磁特性の点、
すなわち磁石より最大エネルギーをとり出すということ
から磁気回路の動作点はパーミアンス係数０．８〜１．
５Ｇ／Ｑｅ　といった小さな値に設定している。また、
駆動マグネット５には、軸方向の磁化となり、円板状異
方性フェライトマグネットで７　′。　゛あっても比較的安価に製作できるため、異方性フェライ
トマグネットが用いられている。

上記従来例の構成は、いずれの場合においても駆動マグ
ネット５にエネルギー槓の高い布土類系マグイツト等を
使用すれはステータ巻線７に鎖交する磁束が増／１０し
、単位電流当りの発生トルクが渭すので起動特性や体積
効率は同上するが、それ以上にはるかに大きな割合で価
格が高くなることが大きな問題となる。

また、第１図に示す構成の場合、駆動マグネット６はロ
ータヨーク４の外周内側に固着されており、駆動マグネ
ット５の体積は小さくて済むため、ロータ組立のイナー
シャは比較的小さいが、薄型化した場合、上記したよう
に体債効率小、すなわち発生トルクが極端に小さくなる
ので起動特性は悪くなる。（すなわち起動時間が長くな
る。）これは、情報機器等に用いる場合は、極めて重大
な問題となる。一方、第２図の構成の場合は、薄型化に
対する発生トルクの減少の割合いは第１図の構成はど大
きくはないが、本質的に磁気回路の動作点が低いため、
駆動マグネット５の単位体積当りの発生トルクが小さく
、又所定のトルクを発生させるためには駆動マグネット
５の体積を多くしなければならない。そのため、ロータ
組立Ｉのイナーシャが大きくなり起動特性は悪い。

上記のごとく、いずれの構成も体積効率および起動特性
の点で情報機器等に要求される特性を満足し得るもので
はなかった。

発明の目的本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、高い動作
点を有する磁気回路と低イナーシャ−ロータを設けると
共に高い動作点を有する面対向磁気回路を設けて、高い
体積効率と高速起動性を発揮する薄型モータを提供する
ものである。

発明の構成本発明は、回転軸に対し直角方向に磁化された第１の駆
動マグネットと、軸方向に磁化された第２の駆動マグネ
ットとを・誦え、第１の駆動マグネットは周方向（径方
向）から磁束を供給し、第２の駆動マグネットは面方向
（軸方向）から磁束を９　　　′ 供給することにより、高速起動特性を有したまま薄型化
を可能としたものである。

実施例の説明第３図は、本発明の一実施例を示したものである。尚、
第１図、第２図と同一符号のものは同一のものを示して
いる。

第３図において、第２の駆動マグネット１２は、ステー
タ巻線７の伴在によりデッドスペースとなっていたステ
ータヨーク６の軸方向端面との間のスペースに位置する
ロータヨーク４に固着され、かつステータ組立Ｈ１軸方
向に所定空隙を保つように構成されている。なお、この
第２の駆動マグネット１２は、軸方向（図において垂直
方間）に磁化されている。したがって、この構成によれ
は、第１の駆動マグネット７は第１図に示す構成と同じ
く周方向から磁束を供給するのに加え、第２の駆動マグ
ネット１２が第２図に示す構成の駆動マグネット５のよ
うに面方向から磁束を供給する。

ところが、第２図に示す構成の場合は、駆動マグネット
５とステータヨーク６との空隙が大きく、１ｏｌ′　。

体積効率の点および磁束の減磁特性の点から磁気回路の
動作点をパーミアンス係数０．８〜１　、５　争すｅと
いった小さな値に設定しなければならず、本質問に駆動
マグネット５の単位体積当りの発生トルクが小さかった
のに対し、本発明実施例の場合、第２の駆動マグネット
１２とステータヨーク６との空隙をかなり小さく構成し
ており、磁気回路の動作点のパーミアンス係数は４〜８
　Ｇ　／　Ｑｅとかなり大きくてかっ面対向の特徴を有
する磁気回路を設けている。

すなわち、駆動マグネット６から出る磁束がステータヨ
ーク６を通ってステータ巻線７に鎖交してトルクを発生
すると同時に第２の駆動マグネット１２による磁束もス
テータヨーク６の駆動マグネット１２と対向する面より
ステータヨーク６に入り、ステータ巻線７と鎖交してト
ルクを発生する。勿論、上記各発生トルクは常に同じ方
向に加わるに動作させるので、第１図に示す構成よりも
第２の駆動マグネット１２の増加分だけ起動トルクが大
きくなり、又、第２図に示す構成よりも磁１１　ページ気回路の動作点のパーミアンス係数がきわめて大きく、
駆動マグネッ）７　、１２の体積当りの発生トルクは大
きい。したがって、起動特性は、ロータヨーク４のイナ
ーシャが第１図の構成よりも第２の駆動マグネット１２
の多い分だけ増加するが、起動トルクの増加の方がはる
かに大きいため、きわめて体積効率は大きく、かつ高速
な起動特性が得られる。−！、た、薄型化した場合、ス
テータヨーク６が薄くなって第１の駆動マグネット６に
よる磁束は減少するが、第２の駆動マグネット１２によ
る磁束は第２図の構成と同じく薄型化してもほとんど変
化しないため、薄型化するにつれて本発明の効果は顕著
に現われてくる。

なお、上記実施例は第１の駆動マグネット７と第２のマ
グネット５は別々に構成しているが、第４図に示す様に
１体物の駆動マグネット１３にて構成し、これに回転軸
１に対して直角方向に磁化した第１の駆動マグネット部
１３ａと、軸方向に磁化した第２の駆動マグネット部１
３ｂを一体着磁しても同様の効果が生じる事はいうまで
もない。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、整　・流子
を備えた電流モータに適用した例を示すものである。図
において、２１はカップ型に構成したステータヨークで
、外周内側には回転軸２２に対して直角方向（径方向）
に磁化されたリング状の第１の駆動マグネット２３が固
着しであると共に、後述のロータヨークに対面する内側
には軸方向（図において垂直方向）に磁化された円板状
の第２の駆動マグネット２４が固着しである。２５はカ
ップ型ブラケットで中央部に含油軸受２６を設け、ステ
ータヨーク２１の中央部に設けた含油軸受２７とともに
回転軸２２を支持している。２８　、２９は回転軸２２
に装備した整流子３０に接触する刷子でブラケット２５
の内側下面に設けた合成樹脂製の底板３１に刷子板バネ
（図示せず）を介して取付けられている。３２は回転軸
２２に固定されたロータヨークで、ロータ巻線３３が巻
回されている。なおロータヨーク３２はステータヨーク
２１に固着した駆動マグネッ）２３．２４とある空隙を
介して対向している。

１ｓ　ｔ　−：ｊ以上の構成においても、第３図の構成と同様な効果を奏
する。なお、第１の駆動マグネット２３はリング状にて
構成しているが、Ｃ型のものにて構成してもよいことは
いうまでもない。

第６図は第１図に示した従来の直流モータと第３図に示
す本発明の直流モータの特性の実測値の比較を示す。第
６図において、Ａは従来の直流モータのトルク−回転数
特性、Ｂは従来の直流モータのトルク−電流特性、Ｃは
本発明のトルク−回転数特注、Ｄは本発明のトルク電流
特性である。

第６図に示されるように起動トルクは約１．５倍となる
が、ロータ組立Ｉのイナーシャは約１．１倍にしかなら
ない。又、モータレギーレーションは約％をクリヤーし
ている。なお、ロータヨーク４の外径は５０　ｍｍ　、
厚さは７覗である。

発明の効果以上の説明から明らかなように本発明によれば下記の効
果を奏する。

（イ）従来とほとんど変わらない簡単な構成で、特性が
飛躍的に向上できる。

１４　”−ニブ（ロ）従来空間となっていた部分を利用して第２の駆動
マグネットを設置しているので体積利用率がきわめてよ
い。

に）第２のｊ駆動マグネットはモ面対向であるが、ステ
ータコアとの空隙がきわめて小さいため、磁気回路の動
作点のパーミアンス係数を大きくでき、第２の駆動マグ
ネットの体積当りの発生トルクは大きくできるので体積
効率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスロット付層対向型直流モータの断面図
、第２図は従来のスロットなし面対向型直流モータの断
面図、第３図は本発明の一実施例を示す直流モータの断
面図、第４図、第５図は本発明の他の実施例を示す断面
図、第６図は従来の直流モータと本発明の実施後の実測
の特性図である。１．２２・・・・・・回転軸、４．３２・・・・・・ロ
ータヨーク、５，２３・・・・・・第１の駆動マグネッ
ト、６・・・・・・ステータヨーク、７・・・・・・ス
テータ巻線、１ｏ・・・・・・ハウジング、１１．２４
・・・・・・第２の駆動マグネッ１５ベージト、３３・・・・・・ロータ巻線。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図第３図！第４図第５図？？第６図（ｌ−ｃｍう

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転軸に対し直角方向に磁化された第１の駆動マ
グネットと、この第１の駆動マグネットが固定されるカ
ップ状のロータヨークと、このロータヨークが取付けら
れる回転軸と、前記第１の駆動マグネットと径方向の所
定空隙を保って対向配置されたステータヨークと、この
ステータヨークに巻回してなるステータ巻線と、前記ス
テータヨークを支持すると共に前記回転軸を回転自在に
支承する軸受が装備されたハウジングと、軸方向に磁化
され、前記ステータヨークと軸方向の所定空隙を保って
前記ロータヨークに固定された第２の駆動マグネットと
を備えてなる直流モータ。
（２）第１の駆動マグネット第２の駆動マグネットは一
体に形成してなる特許請求の範囲第１項記載の直流モー
タ。
（３）回転軸に対し直角方向に磁化された第１０駆２　
”　　″ 動マグネットと、この第１の駆動マグネットが固定され
るステータヨークと、前記第１の駆動マグネットと径方
向の所定空隙を保って対向配置されたロータヨークと、
このロータヨークに巻回してなるロータ巻線と前記ロー
タヨークが取り付けられる回転軸と、軸方向に磁化され
、前記ロータヨークと軸方向の所定空隙を保って前記ス
テータヨークに固定された第２の駆動マグネットとを備
えてなる直流モータ。
（４）第１の駆動マグネットと第２の駆動マグネットは
一体に形成してなる特許請求の範囲第３項記載の直流モ
ータ。