JPH0386051A - 電動機のヨーク - Google Patents

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、電動機の磁気回路の一部を構成するヨークに
関するものであり、例えば、低消費電力を要求される小
型電動機に好適な固定ヨークに関するものである。

［従来の技術１ 情報記録再生装置などに使用されるスピンドルモータの
回転数は、記憶容量の増加に伴ない、高速化傾向にある
。一般に、モータが高速回転になると、機械損および風
損の他に、鉄損が増大するため、効率が急激に減少する
。

第４図に示した従来例を用いて、鉄損について説明する
。

第４図は、面対向３相ブラシレスモータの一構成例であ
る。本図において、固定ヨーク１の面内には、永久磁石
２の回転位相検出用ホール素子８ａ、　８ｂ、　８ｃ　
（８ｃは図示せず）と、駆動コイル７ａ〜７ｆ（７ｂは
図示せず）が貼着されている。固定ヨークはドーナツ状
の平面板である。固定ヨーク１の中央部には、軸受ユニ
ット６が嵌着され、スピンドル５が回動自在に支持され
ている。スピンドル５の一端には、ボス４が嵌着され、
ボス４の周囲にはロータヨーク３が嵌着されている。ロ
ータヨーク３の固定ヨーク１方向の面には、永久磁石２
が貼着されている。また、ロータヨーク３の周囲にはＦ
ＧＩ＋ｆｉ石７が貼着され、その磁束を検出するための
速度検出素子８が図示する位置に配置されている（保持
部品は図示せず）。ＦＧ磁石７には、−周当り６０極程
度着磁され、速度検出素子８は回転速度に比例した周波
数信号を出力する。

永久磁石８．ロータヨーク３．固定ヨーク１で磁気回路
が構成され、永久磁石８と固定ヨーク１の間にはコイル
７８〜７ｆを貫くように磁束が発生する。コイル７８〜
７ｆに電流を流すと、コイル７８〜７ｆは円周方向にロ
ーレンツ力を受け、永久磁石２はその反作用で反対方向
に回転する。そして、永久磁石２の回転位相をホール素
子８８〜８Ｃで検出し、コイルの通電を適切に切り換え
ることにより、モータはスムーズに回転する。

次に第４図に示すモータが定速回転している時の損失を
、第５図を用いて説明する。

第５図は、ＤＣブラシレスモータのトルク損失を示す。

トルク損失は（イ）ヒステリシス損失　（ロ）渦電流損
失　（ハ）軸受損失に分けられ、回転数Ｎに対して、 （イ）ヒステリシス損失　一定 （０）渦電流損失　　　　０ＣＮ （ハ）＠受損失　　　　　ＱＣＮ　’　　　となる。

−例を上げると、３０００ｒｐｍで （イ）ヒステリシス損失　１．２ｇ、−ｃｍ（ロ）渦電
流損失　　　　９．３ｇ、・Ｃｌ１１（ハ）Ｉ［ｋ受損
失　　　　　０．９ｇＮ−ｃｍ　　となる。

渦電流損失とヒステリシス損失の量は、固定ヨークの形
状および材質により変化するものである。

以上説明したように、回転数が高くなると渦電流損が増
大し、モータの効率が急激に下がることがわかる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来例では、永久磁石２が回転すると固定ヨークに
渦電流が発生するため、次のような欠点があった。

１）渦電流によるトルク損失が大きい。

２）回転数が高くなると急速にモータの効率が落ちる。

よって本発明の目的は上述の点に鑑み、渦電流によるト
ルク損失の減少を図ると共に、モータ効率の向上を図っ
た電動機のヨークを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る電動機のヨークは、磁気回路を構成する固
定ヨークの平面部に１ケ所以上の高抵抗値部を設けたこ
とを特徴とするものである。

［作　用］ 本発明では、固定ヨークの６Ｂ気回路を構成する平面内
に、高抵抗部を設けることにより、固定ヨークの実質抵
抗率を上げ、渦電流を減少させている。このことにより
、 り渦電流によるトルク損失の減少 ２）モータ効率の向上 を実現している。

なお、高抵抗部を、回転軸を中心に固定ヨーク面内に軸
対称に配置することにより、吸着力と発生トルクのアン
バランスをなくし、回転子の振動や騒音を小さくするこ
とができる。

〔実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

犬凰班ユ 第１図、第２図、第３図を参照して本発明の第１の実施
例を説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。第１図（ａ）に
おいて、１は固定ヨークであり、９８〜９ｆは円周方向
に沿った切り抜き穴である。第１図（ｄ）に、第１図（
ａ）の直！５Ａ−Ａ’で切断した断面図を示す０図示す
るように、９ｂおよび９ｅは固定ヨーク１を貫通してい
る穴である。１１は軸受ユニット６を嵌着するための穴
、ｌｅａ〜１０ｃはビス穴である。

第１図（ｂ）に第２の変形例を示す。図示するように、
円周のほぼｌ／３をかけて内周から外周に向けて円弧状
に切り抜き、穴１２ａ−１２ｃを設けである。

第１図（Ｃ）に第３の変形例を示す。内周から外周に向
けて等間隔で直線的に切り抜き穴１３ａ〜１３℃を設け
である。

次に、第２図および第３図を用いて、実験結果を説明す
る。第２図は３０００ｒｐｍでモータを定速回転したと
きのトルク損失の各成分を示す。第３図は実験に用いた
固定ヨークの切り抜き形状Ａ−Ｅを示したものである。

固定ヨークの材質は３％ケイ素鋼板を用いた。

第２図および第３図においＣ，Ａは従来の固定ヨークで
あり、ドーナツ状の鋼板である。Ｂ〜Ｅは本発明の実施
例である固定ヨークである。

第２図に示すように、本発明を実施した固定ヨークでは
、従来のものと比較して渦電流損失分が２０％〜４０％
減少することがわかる。時期電流および機械損は変化し
ない。負荷電流とヒステリシス損失は、微増する。結果
として、消費電流は最大１５％程度減少し、モータの効
率は向上する。

また、切り抜き穴は回転軸を軸対称として固定ヨーク面
内心配置されているため、吸着力のアンバランスやトル
クのアンバランスの増加を抑えることができるため、モ
ータの振動や騒音の減少を実現できる。

犬凰里ユ 第６図に第２の実施例を示す、ここで、第６図（ａ）は
円周方向に沿って、第６図（ｂ）は内周から外周へ向け
て円弧状に、第６図（Ｃ）は放射状に、固定ヨーク１の
平面上に半抜き穴が入れである。

第６図（ｄ）は、第６図（ａ）に於て固定ヨーク１を直
線ＡＡ’　で切った断面図である。　１４ｅ、　１４ｂ
と図示するように半抜き穴が入れである。半抜き穴にす
ることにより、固定ヨークの剛性を落とさすに実質的な
抵抗値を上げることができるため、渦電流は流れにくく
なり、渦電流損失は減少する。

また、第６図（ｅ）に示すように、非磁性体であり且つ
絶縁されている補強用の基台２３を固定ヨーク１に固着
させ、１４ａ〜１４ｆを半抜きすると同時に、１４ａ〜
１４ｆ部の凹凸を用いて固定ヨーク１と基台２３を嵌着
することも可能である。

Ｘ旌里ユ 第７図は第３図の実施例を示す。ここで、第７図（ａ）
はドーナツ状の大小の鋼板１７ａと１７ｂを強化プラス
チック材のような非磁性体材料（絶縁体）でできた基台
１８にはめ込んで固定ヨークを構成している。また、基
台１８は絶縁コーティングされた非磁性金属材料でもよ
い。基台１８には突起部１８ａがあり、鋼板１７ａ、　
１７ｂは突起部１８ａにより分離されることにより、Ｍ
、’（Ｍが流れにくくなるため渦電流は減少する。また
基台１８に固着されることにより、剛性が向上する。

第７図（ｂ）および（Ｃ）は３枚および４枚の鋼板で構
成された固定ヨークの変形例を示す。それぞれの鋼板は
突起部２０ａ〜２２ａにより絶縁されているため、渦電
流が減少する。また、基台２０．２２（図示せず）の面
上に固着されるため、剛性も向上する。

さらに、基台１８に高分子材料を用いる場合、インサー
ト成形加工も可能である。

固定ヨークの材料としてはケイ素鋼板が一般的であるが
、鋼板、電ｂｆ１軟鉄、フェライトなどの磁性材料を用
いることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、例えば、 固定ヨークの面内に打ち抜き穴を入れる固定ヨークの面
内に半抜き穴を入れる 鋼板の面内方向の貼り合わせ面に絶縁体を挿入させる ことにより、固定ヨーク面内に高抵抗値部を形成し、 渦電流損失の減少、ならびに、 モータ効率の向上 を実現することができる。

また本発明の好適な実施例では、高抵抗値部を回転軸に
対し固定ヨーク面上に軸対称に配置することにより、吸
着力のアンバランスやトルクのアンバランスの増加を抑
えることができるため、モータの振動や騒音を減少させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は第１
の実施例における消費電流の比較（実験結果）を示す線
図、 第３図は第２図示の実験に用いた各ステータを示す図、 第４図は従来の面対向ブラシレスモータを示す図、 第５図はブラシレスＤＣモータのトルク損失を示す線図
、 第６図は本発明の第２の実施例を示す図、第７図は本発
明の第３の実施例を示す図である。 １・・・固定ヨーク、 ９ａ〜９ｆ、１２ａＮ１２ｃ、１３ａ　〜１３１１−切
り抜き穴、１４ａ　〜１４ｆ、１５ａ　〜１５ｃ、１６
ａ　〜１６ｆ　・・・溝、１７ａ　Ｎ１７ｂ、１９ａ　
Ｎ１９ｃ、　２１ａ〜２１ｄ　＝鋼板、１８・・・基台
、 １８ａ・・・突起部。 第２図 第３図 第４図 回転汐Ｎ（ｒｐｍ） ブラシしスＤＣモータのトル７ネジ大 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）磁気回路を構成する固定ヨークの平面部に１ヶ所以
   上の高抵抗値部を設けたことを特徴とする電動機のヨー
   ク。 ２）前記高抵抗部は、電動機の回転軸に対して、固定ヨ
   ークの平面内に軸対称に配置されたことを特徴とする請
   求項第１項記載の電動機のヨーク。 ３）前記高抵抗値部は、切り抜き穴であることを特徴と
   する請求項第１項記載の電動機のヨーク。 ４）前記高抵抗部は、半抜き部であることを特徴とする
   請求項第１項記載の電動機のヨーク。 ５）前記固定ヨークは、少なくとも２枚以上の鋼板の面
   方向への貼り合わせにより構成され、前記貼り合わせ面
   には絶縁体が前記高抵抗値部を形成することを特徴とす
   る請求項第１項記載の電動機のヨーク。 ６）前記鋼板は絶縁された非磁性体の基台に貼着される
   ことを特徴とする請求項第５項記載の電動機のヨーク。