JPH0837763A - 電気モータ - Google Patents

電気モータ

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JPH0837763A
JPH0837763A JP7045369A JP4536995A JPH0837763A JP H0837763 A JPH0837763 A JP H0837763A JP 7045369 A JP7045369 A JP 7045369A JP 4536995 A JP4536995 A JP 4536995A JP H0837763 A JPH0837763 A JP H0837763A
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JP
Japan
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electric motor
coil
hub
motor according
foil
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Application number
JP7045369A
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English (en)
Inventor
Bernd Dr Ackermann
アッケルマン ベルンド
Jelm Franse
フランゼ イェルム
Ping-Shih Wang
ウォン ピン−シー
Ekkehard Bolte
ボルテ エッケハルト
Anton Hammers
ハンメルス アントン
Klaus Stips
シュティプス クラウス
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Koninklijke Philips NV
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Philips Electronics NV
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/26—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of printed conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デテントトルクが生じず、偏心の結果として
の固定子と回転子との間の放射方向の力が相当に低減又
は除去され、鉄損が相当に低減又は除去され、且つモー
タインダクタンスが大幅に低減される、特にハードディ
スク駆動用の電気モータを提供する。 【構成】 取着板により支持される円筒状モータ巻線を
具える固定子を有し、外円周7aにおいて回転の軸線に垂
直な磁界を発生する回転子磁石を回転可能なハブ６上に
支持し且つベル形状のハブ部分でコイルを取り巻く回転
子７を有する電気モータであって、該電気モータ１は前
記ハブ６用のアキシャル及びラジアル軸受手段5a, 5b,
5cを有し且つ軟鉄の継鉄10を有し、そのモータにおいて
はコイル構成９が軟磁性部分から自由であり、且つスリ
ーブ形状の軟鉄の継鉄10により外側で取り巻かれてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、取着板により支持され
る円筒状のコイル構成を具えている固定子を有し、且つ
回転の軸線に垂直な磁界を外円周において発生する回転
子磁石を回転可能ハブ上に支持し且つベル形ハブ部分に
より前記コイル構成を取り巻く回転子を有する電気モー
タに関するもので、該電気モータはハブ用の軸受手段を
有するとともに軟鉄継鉄を有している。
【０００２】
【従来の技術】欧州特許明細書第EP0,410,293 B1は、永
久磁石スリーブが回転可能なハブへしっかり接続された
中心軸上に取り付けられている電気モータを開示してい
る。その永久磁石スリーブは静止したベース上に配設さ
れた積層された固定子により取り巻かれている。その固
定子は積層組立品中の溝内に配設された巻線を有してい
る。ハブは流体力学軸受によって放射方向と軸線方向と
に支持されている。
【０００３】溝を設けられた固定子と多極永久磁石との
間の相互作用が、いわゆるデテントトルクを引き起こ
す。これらはディスク回転により周期的に繰り返される
トルクであり、そのトルクの平均値は零であり、すなわ
ちそのトルクは定格トルクには寄与しない。そのデテン
トトルクは音響雑音と機械的振動及び速度変動を生じ、
且つそれに加えて、デテントトルクは特にハードディス
ク駆動に対して臨界パラメータである一層高い起動トル
クを生じる。
【０００４】軟磁性材料の固定子と永久磁石回転子との
間の製造依存偏心が放射方向の力を生じる。これらの放
射方向の力も音響雑音と機械的振動とを発生する。類似
の放射方向の力が電機子溝と磁極との数の不都合な組み
合わせの結果として起こされる。現在までは偏心により
起こされた力は小さいハードディスク駆動における流体
力学螺旋溝軸受の使用に対する制限要因を形成し、これ
らの力は有益な負荷により起こされる力よりもしばしば
大きい。これらの力に耐えるために軸受は相当堅固でな
ければならず且つ有益な負荷を支持するために必要なよ
りも大きいエネルギーを浪費する。流体力学軸受自身は
過負荷され得ず、これが固体軸受部分の間の機械的接触
の結果として、軸受の磨耗及び最終的には破壊の負の効
果を有し得る。
【０００５】これらの駆動における偏心は、個別の構成
要素とそれらの組立品との製造における公差限界により
起こされる。放射方向の力はそれ故に製造依存変動によ
りやすい。信頼性に対しては、これは放射方向の力が軸
受の負荷の分散を大幅に増大することを意味するので、
軸受は充分に広い安全余裕によって設計されねばならな
い。
【０００６】溝を設けられた固定子における鉄損は比較
的大きい。一層高速に向かう傾向を有する最近の発展で
はこの問題がますます重要になる。
【０００７】巻線が固定子の鉄心の溝内に配設されてい
るので、モータインダクタンスは比較的大きい。これが
モータの動的特性の劣化へ導く。高速により動作する新
しい開発に対しては、これもモータトルクの低下とな
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】デテントトルクが生じ
ず、偏心の結果としての固定子と回転子との間の放射方
向の力が相当に低減又は除去され、鉄損が相当に低減又
は除去され、且つモータインダクタンスが大幅に低減さ
れる、冒頭部分に定義された形の電気モータを提供する
ことが本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によると、コイル
構成が軟磁性部分から自由であり且つスリーブ形状の軟
鉄の継鉄により外部で取り巻かれていることで、前記の
目的が達成される。
【００１０】そのような構造により、固定子がもはやな
んらの溝も有しないので、デテントトルクが発生されな
い。これが音響雑音と機械的振動及び速度変動の相当な
低減となり、且つ効果的に利用できる起動トルクの増大
となる。
【００１１】コイル構成が今や鉄心から自由であるか
ら、インダクタンスは大幅に低減される。これが動的駆
動特性を改善し且つ高速度において利用できるトルクの
増大となる。
【００１２】本発明の別の実施例においては軟鉄の継鉄
がコイル構成へしっかり接続されている。磁気的に活性
な空隙の幅が今や非常に大きいので、そのような構造が
放射方向の力の大幅な低減を与える。この幅は永久磁石
と継鉄との間の距離により規定される。偏心は機械的空
隙よりも小さくなければならないので、偏心の影響は相
当に低減される。これはあらゆる場合に偏心が磁気的に
活性な空隙よりも明らかに小さいことを意味する。鉄心
から自由なコイル構成の結果として、磁界は溝を設けら
れた固定子を有するモータにおけるよりも小さい。これ
が鉄損を低減する。
【００１３】本発明の別の実施例においては軟鉄の継鉄
がハブへしっかり接続されている。そのような構造によ
り、間に放射方向の力が働く二つのモータ部分が相互に
しっかり接続されているので、放射方向の力はもはや軸
受に働かずに、その力は機械的構造により吸収される。
磁石はもはや軟磁性継鉄内になんらの交番磁界をも誘起
しないので、鉄損は生じない。
【００１４】本発明の別の実施例においてはコイル構成
が湾曲した箔巻線を具えている。平らな構造の場合にお
いてはこれが高い銅占積率を与える。
【００１５】合成樹脂箔上に設けられた銅トラックが平
らなコイル卷回のみが残るようにエッチングされること
によって平らなモータ巻線を製造することは知られてい
る。そのようなモータ巻線が完全な動作を許容し、且つ
箔が曲げられない限り問題は無い。
【００１６】しかしながら、そのような巻線が円筒に形
成される場合には問題が生じる。その時違った単純な技
術は導体トラックの間の短絡へ導く。それに加えて、そ
のような巻線は充分に丸くは作られ得ず、その結果とし
て不必要に広い空隙が作られねばならない。丸くないコ
イルは精確な回転を損なう。これらの問題は特にハード
ディスク駆動に使用される小さいモータにおいて生じ
る。
【００１７】本発明の別の実施例においては、合成樹脂
支持箔上に作り上げられ、且つその合成樹脂箔上へ前も
って連続的に堆積された銅材料の除去により形成された
箔巻線が、実質的に平等に丸められた円筒に形成され、
合成樹脂支持箔の平らな組立品とそこへ固着する平らな
コイルとは、充填材料が銅材料の除去により個別の導体
トラックの間に形成された隙間を満たすような方法で粘
着性充填材料により覆われ、且つかくして安定化された
組立品が平等に丸められた円筒に巻かれる。
【００１８】そのようなモータ巻線は申し分無く丸くさ
れ得る。個別の卷回の間に短絡は生じない。
【００１９】一様に丸められた巻線が、小さい空隙とハ
ブ支持とが得られることを可能にする。ハードディスク
駆動にそのようなモータが用いられた場合には、これが
ハードディスクの記録密度が増大されることを許容す
る。
【００２０】本発明の別の実施例においては、前記隙間
を満たす粘着性充填材料が、あたかも前記隙間が除去さ
れた銅によりまだ満たされているかのように、寸法的な
安定性を有して相互にコイルの平らな導体トラックを接
続するような安定性を有している。このトラックの結果
としてエッチングされた箔がエッチングされていない箔
のように振る舞い得る。エッチングされていない箔は完
全に丸い形状に巻かれ得るので、これは本発明により処
理された箔にも適合する。
【００２１】本発明の別の実施例においては、粘着性充
填材料は硬化性接着剤である。
【００２２】本発明の別の実施例においては、粘着性充
填材料はスクリーン印刷又はローラ塗により塗布され
る。
【００２３】本発明の別の実施例においては、軸受手段
が軸方向に動作する螺旋溝軸受と、放射方向に動作する
螺旋溝軸受とを具えている。これが常に存在する放射方
向の力の影響を最小限にする。
【００２４】
【実施例】以下、本発明を図面を参照してもっと詳細に
説明しよう。
【００２５】図１は特にデータ処理設備内のハードディ
スク駆動用の駆動モータとして企図されたスピンドルモ
ータ1aの断面図である。このスピンドルモータ1aのモー
タ軸２は図示されていないハードディスクハウジングの
円盤３へしっかり接続されている。２個の流体力学アキ
シャル軸受5a及び5bが円盤３から遠く離れた位置でモー
タ軸２へハブ６を支持している。別の流体力学螺旋溝軸
受5cが取着板８の近くに置かれている。モータ軸２上で
回転できるハブ６は、モータ軸２を取り巻き且つ内側ハ
ブ部分の外円周6b上へ永久磁石回転子７を支持する内側
ハブ部分6aを有している。回転子磁石の外円周7aで回転
子磁石７により発生される磁界が回転の軸線16に垂直に
延在する。モータ軸２が取着板８を支持している。この
取着板がこのモータに属し且つ以下に説明されるコイル
構成９とこれも以下に説明される継鉄10とを外部で支持
している。ハブ６は更にベル形状の外側ハブ部分6cを有
しており、その外側ハブ部分が継鉄10を取り巻いてい
る。
【００２６】コイル構成９は、湾曲した箔巻線を具えて
いる。このモータ構造によって、取着板８がコイル構成
９の外円周9aにおいてスリーブ形状の軟磁性継鉄10を支
持している。この構造によって２個の空隙11と12とが形
成され、一方の空隙11がハブ６から継鉄10を分離し、他
方の空隙12がコイル構成９から回転子磁石７を分離して
いる。
【００２７】図２はもう一つの実施例におけるスピンド
ルモータ1bの断面図である。図２に示されたスピンドル
モータは図１に示されたスピンドルモータ1aの部分に対
応する多くの部分を有している。対応する部分には同じ
参照符号を付してある。図２におけるスピンドルモータ
1bのモータ軸２は、図示されていないハードディスクハ
ウジングの円盤３へしっかり接続されている。２個の流
体力学アキシャル軸受5aと5bとが、円盤３から遠く離れ
た位置でモータ軸２へハブ６を支持している。別の流体
力学螺旋溝軸受5cが取着板８の近くに置かれている。永
久磁石回転子７がそのバブ６上に取り付けられている。
【００２８】モータ軸２が上にコイル構成９が取り付け
られている取着板８を支持し、そのコイル構成は湾曲し
た箔巻線を具えていて、且つ以下にもっと詳細に説明さ
れるはずである。コイル構成９の外円周9aが空隙13と隣
り合っている。それの外側において空隙13が軟磁性材料
のスリーブ形状の継鉄10により制限されている。この継
鉄10は、スリーブ形状のハブ６の内側14にしっかり取り
付けられている。再び二つの空隙がこの構造より得ら
れ、すなわち空隙13と12とであり、一方の空隙13がコイ
ル構成９から継鉄10を分離し、他方の空隙12がコイル構
成９から回転子磁石７を分離している。
【００２９】ハブ６は外側ハブ部分6cの外円周15上で１
個またはそれ以上のハードディスクを適応させ得る。
【００３０】図３は３個の箔巻線20, 21, 22を平面図で
示している。これら３個の箔はハードディスクモータ用
の三相巻線を形成するように巻かれねばならない。巻か
れた状態が図５に斜視図で示されている。各々１個の箔
が、図４が示すように、箔の二つの表面23a 及び23b 上
に銅箔24及び25を設けられた中央合成樹脂箔23を具えて
いる。図３で明白なように、銅箔24及び25は相互から個
別の銅導体トラック27を分離する隙間26を形成するよう
に、一般に既知のエッチング処理でエッチングされる。
かくして、平らな巻線コイル28が両面において箔23上に
形成され、それらのコイルがモータ励磁のために働く。
二つの箔面のコイルは上面から下面へ電気的に相互接続
されている。
【００３１】スクリーン印刷処理又はローラー塗処理に
おいて隙間26が粘着性充填材料により満たされる。その
粘着性充填材料は硬化性接着剤である。その粘着性充填
材料が、あたかも隙間26がまだ除去された銅により満た
されているかのように寸法的な安定性を有してコイルの
平らな導体トラック29を相互接続するような安定した方
法で、相互に平らな導体トラック部分29a, 29b, 29c, 2
9d, 29e, 29fを接続する。エッチング無しで銅は連続な
状態で完全に丸い形状を採用できたであろう。これは再
び粘着性充填物により隙間26を満たすことにより達成さ
れる。図５はいかにして３個の箔巻線20, 21, 22が完全
に丸い形状で三相巻線に巻き上げられるかを斜視図で示
している。図６はもっと明瞭に箔巻線20, 21及び22の完
全な湾曲を示している断面図である。
【００３２】その完全な湾曲がモータの空隙を小さくす
ることを許容する。更にその上、非常に良好な放射方向
支持が流体力学螺旋溝軸受5a, 5b及び5cの構造により達
成される。完全に丸い巻線と螺旋溝軸受の使用とが、モ
ータにより生じる放射方向軸受力、及び従って回転子軸
線の偏差を最小限にする。これの結果はモータがより長
い寿命を有するかより広い製造公差を許容するかの双方
又はいずれか一方であることである。更にその上、それ
はハードディスクのより高い記憶密度が得られることを
可能にする。
【００３３】寸法の一般的な概念を与えるために、銅ト
ラックの間の箔が約20μm の厚さを有し、且つ銅箔が約
110μm の厚さを有するように寸法決めされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄無しコイル構成と、そのコイル構成を取り巻
き且つそのコイル構成へしっかり接続されたスリーブ形
状の軟磁性継鉄と、を有するスピンドルモータを示して
いる。
【図２】継鉄がハブへ接続されている、図１に示したス
ピンドルモータの変形を示している。
【図３】平らなコイル巻線を有する箔を示している。
【図４】図３の線 III〜III 上で取った断面図で堆積さ
れた銅巻線を有する箔の一部分を示している。
【図５】図３の３個の巻線ストリップを具えている巻線
を示す斜視図である。
【図６】湾曲された巻線の絶対的な丸さを図解するため
に湾曲された巻線の一部分を示している。
【符号の説明】
1a, 1b スピンドルモータ ２ モータ軸 ３ 円盤 5a, 5b 流体力学アキシャル軸受 5c 流体力学螺旋溝軸受 ６ ハブ 6a 内側ハブ部分 6b 内側ハブ部分の外円周 6c ベル形状の外側ハブ部分 ７ 永久磁石回転子 7a 永久磁石回転子の外円周 ８ 取着板 ９ 円筒状のコイル構成 9a コイル構成の外円周 10 軟鉄の継鉄 11，12, 13 空隙 14 スリーブ形状のハブの内側 15 外側ハブ部分の外円周 16 回転の軸線 20, 21, 22 箔巻線 23 合成樹脂支持箔 23a, 23b 支持箔の表面 24, 25 銅箔 26 隙間 27 銅導体トラック 28 平らな巻線コイル 29a, 29b, 29c, 29d, 29e, 29f 平らな導体トラック部
分 30 粘着性充填材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェルム フランゼ オランダ国 エヌエル−5505 エヌイェー フェルドホーフェン プラネテンラーン ３ (72)発明者 ピン−シー ウォン オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)発明者 エッケハルト ボルテ ドイツ連邦共和国 デー−52076 アーヘ ン アム シャーフヴェーク ９ (72)発明者 アントン ハンメルス ドイツ連邦共和国 デー−52066 アーヘ ン アマイアシュトラーセ 32 (72)発明者 クラウス シュティプス ドイツ連邦共和国 デー−52146 ヴュー ルゼーレン モルライクスプラッツ 15

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 取着板により支持される円筒状のコイル
    構成（９）を具えている固定子を有し、且つ回転の軸線
    （16）に垂直な磁界を外円周（7a）において発生する回
    転子磁石を回転可能なハブ（６）上に支持し且つベル形
    ハブ部分により前記コイル構成を取り巻く回転子（７）
    を有する電気モータであって、該電気モータ（１）はハ
    ブ（６）用の軸受手段（5a, 5b, 5c）を有するとともに
    軟鉄の継鉄（10）を有する電気モータにおいて、 前記コイル構成が軟磁性部分からは自由であり、且つス
    リーブ形状の軟鉄の継鉄（10）により外部で取り巻かれ
    ていることを特徴とする電気モータ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の電気モータにおいて、 前記軟鉄の継鉄（10）が前記コイル構成（９）へしっか
    り接続されていることを特徴とする電気モータ。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の電気モータにおいて、 前記軟鉄の継鉄（10）が前記ハブ（６）へしっかり接続
    されていることを特徴とする電気モータ。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の電気モータにおい
    て、 前記コイル構成（９）が湾曲した箔巻線を具えているこ
    とを特徴とする電気モータ。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の電気モータにおいて、 合成樹脂支持箔（23）上に作り上げられており且つ前記
    合成樹脂箔上へ連続的に前持って堆積された銅材料の除
    去により形成された箔巻線（９）が、実質的に平等に丸
    められた円筒に形成され、合成樹脂支持箔（23）の平ら
    な組立品とそこへ固着している平らなコイル（28）と
    が、充填材料（30）が銅材料の除去により個別の導体ト
    ラックの間に形成された隙間（26）を満たすような方法
    で粘着性充填材料（30）により覆われ、且つかくして安
    定化された組立品が平等に丸められた円筒に巻かれるこ
    とを特徴とする電気モータ。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の電気モータにおいて、 前記の隙間を満たす粘着性充填材料（30）が、あたかも
    前記隙間（26）が除去された銅によりまだ満たされてい
    るような寸法的安定性により相互にコイルの平らな導体
    トラック（27）を接続するような安定性を有することを
    特徴とする電気モータ。
  7. 【請求項７】 請求項５記載の電気モータにおいて、 前記粘着性充填材料（30）が平らなコイル（28）の上面
    を覆う層を同時に形成することを特徴とする電気モー
    タ。
  8. 【請求項８】 請求項５記載の電気モータにおいて、 前記粘着性充填材料が硬化性接着剤であることを特徴と
    する電気モータ。
  9. 【請求項９】 請求項５又は６記載の電気モータにおい
    て、 前記粘着性充填材料がスクリーン印刷又はローラ塗によ
    り塗布されることを特徴とする電気モータ。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載の電気モータにおいて、 前記軸受手段が軸方向に働く螺旋溝軸受（5a, 5b）と放
    射方向に働く螺旋溝軸受（5c）とを具えていることを特
    徴とする電気モータ。
JP7045369A 1994-03-04 1995-03-06 電気モータ Pending JPH0837763A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944407164 DE4407164A1 (de) 1994-03-04 1994-03-04 Spindelmotor, insbesondere für Festplattenspeicher
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Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0837763A true JPH0837763A (ja) 1996-02-06

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ID=25934354

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7045369A Pending JPH0837763A (ja) 1994-03-04 1995-03-06 電気モータ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5714828A (ja)
EP (1) EP0670621B1 (ja)
JP (1) JPH0837763A (ja)
DE (1) DE59508880D1 (ja)

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