JPS60226760A - 永久磁石回転機のステ−タアツセンブリ - 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】 （発明の背景） 技術分野 本発明はステータ（固定子）が永久磁石をもつロータ（
回転子）の内側に設けられた型式のブラシレスＤＣ永久
磁石モータ及び発電機のステータアッセンブリの改良に
関するものである。

従来技術 上述の種類の永久磁石回転機器を安価に、多量生産する
に当たり、ステータアッセンブリの構造上の難点が従来
障害となっていた。従来既知のステータアッセンブリは
、透磁性の環状コアを有し、このコア上に導電性の巻線
を巻装し、コア及び巻線より軸方向に離隔した回路板を
用いて巻線に電力を供給していた。回路板には、ホール
効果センサを搭載してあり、このセンサによりロータの
永久磁石の磁界を検出し、かつ従来既知の回路によって
磁石の位置に対応した巻線の電流の整流を行っていた。

現在技術では、コアと付属の巻線を回路板に対させるた
めに比較的に大なる製造コストを要していた。上述のよ
うに指向させることは、回路板に巻線のリードを高速自
動ハンダ付けするために極めて精密な注意を要し、この
ためには配線の位置の不正確さをなくし、配線の疲労と
それによる製造中の断線を防止し、かつ巻線をホール効
果センサに正しい角度で指向させる等細心の注意と取扱
を要した。

さらにロータと回路板とを軸に対し正しく配置し指向さ
せ、回路板上のホール効果センサがロータの永久磁石に
対し正しい軸位置に配置されるようにし、永久磁石の磁
界を正しく検出しうるようにすることも極めて重要であ
る。

従来技術においては、コアに巻線を巻装した後、多数の
ねじまたはスペーサを用いてコアと回路板とを連結し、
これら両者間の軸方向位置ならびに角度を定めるのが通
例であった。しかしながら多数のねじまたはスペーサを
用いる組立ては時間が多くかかり、コスト高となるのみ
ならず、極めて注意深（加工作業を行わないと巻線を損
傷する危険を伴うものであった。

さらに割薬として、上述の角度位置ならびに軸方向位置
を正しく保持しうるよう構成した特殊の巻線ボビンを用
いることも提案されている。これは例えば、米国特許第
４．２５９．６０３号に発表されている。しかしこの既
知のボビンは、巻線の巻装構造の一部として方向性のみ
を定めるもので、ステータの組立てが極めて複雑となる
欠点を有している。またこの構造は巻線を巻装した後は
コアの方向の追加調整ができず、これはコアへの巻線の
巻線工程と、ステータ構造の簡単化を妨げていた。

従って従来のこの種の電気装置では、コアに巻線を巻装
した後コアに連結しろる素子を用いて、正確かつ時間を
要する工程を経ずして上述の角度関係と軸方向距離の正
しい配置とを得られる安価なステータアッセンブリが要
求されていた。

（発明の概要） 本発明によるステータアッセンブリにおいては、巻線を
巻装した後のコアに係合連結する新規なカラ一部材を用
い、コアと回路板との画素子が回転方向の角度的にも、
また軸方向の距離的にも互に正確に自動的に位置決めさ
れるようにこれらを連結する。さらにこのカラ一部材は
コアと回路板との双方をロータに対し正確に位置決めす
る手段を有しており、これによってロータの磁石が、回
路板に装着しであるホール効果センサに対し、正しい軸
方向の近接位置に配置され、かつ巻線に対し軸方向に整
列するようにすることができる。これに加えて、カラ一
部材はステータの製造の各工程において、ステータアッ
センブリ全体を組立てかつこれを取扱う上において極め
て便利な構造を提供する。

カラ一部材は、コアに巻線を巻装した後、コアの対応の
開孔内に軸方向に挿入係合させ、取外し可能にコアと連
結させることができる。カラ一部材に設けた係合キイと
、コアの開孔内に設けたこれと噛合するキイウェイ（キ
イ切欠部）との係合によって回路板とコアとの間の回転
角度方向の位置決めがなされる。

回路板はカラ一部材に永久連結することもでき、また取
外し可能に連結しても良く、これらの間は他の係合キイ
とキイウェイによって角度的に正しく位置決めされる。

コアとコアに設ける関連巻線の回路板に対する軸方向間
隔の正確な位置決めは、カラ一部材の外側表面に形成し
であるショルダー構造がコアの開孔内へのカラ一部材の
軸方向挿入を制限することによって確保できる。回路板
をカラ一部材に取外し可能に連結する場合は、前記ショ
ルダー構造より所定の軸方向距離にあるフランジを設け
、回路板をカラ一部材に連結し、前記ショルダーとフラ
ンジの組合わせによって所望の軸方向間隔を確保する。

コアと回路板とのロータに対する軸方向位置決めは、カ
ラ一部材の中央開孔の壁部に設けた第２のショルダー構
造によって行う。このショルダー構造はステータアッセ
ンブリとロータの間の軸方向の位置決めを行い、このカ
ラ一部材によってロータの磁石を回路板上のホール効果
センサ及びコアに対し軸方向の位置決めを正しく行う。

カラ一部材の内側開孔には膨張プラグ等の機械的を連結
部材を挿入することができ、これによってステータアッ
センブリの各製造工程中アッセンブリを上側より取扱う
ことができる。とくに回路板の下側にある巻線のリード
線の半田付の際にはこれは極めて便利である。

従って本発明の主要目的は、コアとコアに付属する巻線
とを、該巻線に通ずる電流を伝える回路板に対し、カラ
一部材を用いて嵌着連結させ、コアと回路板とを角度的
にもまた軸方向間隔でも両方とも正確に自動的に位置決
めでき、しかもコアに巻線を巻装した後にも組立てを可
能とするステータアッセンブリ構造を得るにある。

（実施例） 以下図面により本発明を説明する。

第１図に示す永久磁石モータは、とくにコンピュータの
ディスクドライブ用に適した型式のものであるが、本発
明は他の型式の外側ロータ永久磁石モータにも等しく適
用できるものである。第１図のモータは、図示を省略し
た適当な支持構体に搭載するに適したロータマウント１
０を有し、このロータマウント１０は駆動軸１４を回転
軸１５の周に回転可能に支持する一対のベアリング１２
を収容するハブ部分１０ａを有している。駆動軸１４の
１端にディスク駆動スピンドル１６を固着してあり、こ
れは同じく駆動軸１４に固定されているロータ１８によ
って回転駆動される。ロータ１８は平坦なカップ状であ
り、その周縁の内側表面に分散配置した半径方向に磁化
しである回転磁石２０を具えている。ロータマウント１
０のハブｔＯａに搭載され、ロータ１８によって囲まれ
るように配置したステータアッセンブリがあり、このス
テータアッセンブリは導電巻線２４を巻装された良導磁
性（透磁性）でほぼ環状のコア２２と、巻線２４に電力
を供給する回路板２６と、コア２２と回路板２６とを堅
固に連結するカラ一部材２８とを具えて構成されている
。

カラ一部材２８はほぼリング状で、その全体は截頭円錐
形であり、カラ一部材２８に軸方向に延長されて設けら
れている中央貫通開孔３０を画成する内壁を有する。回
路板２６はカラ一部材２８と一体の部材として構成する
こともできるが、回路板２６を別個の部材として作りカ
ラ一部材２８の基部に取外し可能に連結するを可とする
。カラ一部材２８の種々の円周方向角度ならびに取付は
配置の特徴を第１図示のモータの製造工程との関連づけ
て以下に説明する。

ステークアッセンブリの各種素子を組立てる前に、コア
２２に巻線２４を巻装する。巻線２４をコアに巻装する
間は、カラ一部材２８と回路板２６とをコアより離し、
巻線工程に支障を及さないようにする。

巻線２４をコア２２に巻装した後、まず回路板２６の中
央の円形の開孔２６ａ（第２図）の周縁部を、これとは
まり合うカラ一部材２８の環状のベースフランジ３２に
対し滑り込ませて、回路板２６をカラ一部材２８のベー
スに結合し、コア２２と巻線２４のアッセンブリに回路
板２６とカラ一部材２８とを連結する。回路板２６の中
央開孔２６ａにはキイ切欠部（図示せず）を設け、これ
をカラ一部材のフランジ３２に隣接しているキイ３４と
噛み合せ、回路板２６とカラ一部材２８との角度上の位
置を固定する。必要に応じ、回路板２６は、適当な接着
剤を用いるか、超音波加熱によってフランジ３２に接着
（溶着）させることもできる。しかし精密加工による緊
密嵌合を行えば、このような接着または超音波溶着は必
要としない。

次でカラ一部材２８の頭部をコア２２の中央の開孔２２
ａ内に軸方向に挿入し、この際カラ一部材の外側にある
キイ３６が開孔２２ａの周に形成しであるこれと噛合う
キイウェイとはまり合って角度的な位置を定めるように
する。カラ一部材２８のコア２２への固定は、精密嵌着
、適当な接着剤、または超音波加熱溶着によっても行う
ことができる。カラ一部材２８を開孔２２ａ内へ軸方向
に挿入する限度は、カラ一部材の外側の環状ショルダー
３８がコアの開孔２２ａに衝接することによって定めら
れる。このショルダー３８は、カラ一部材のフランジ３
２より予め定められた軸方向距離に位置し、コア２２を
回路板２６より所定の軸方向間隔に維持する。すなわち
カラ一部材２８のフランジ３２とキイ３４との係合によ
って角度位置を定められている回路板２６に対して、カ
ラ一部材２８のショルダー３８とキイ３６がコア２２と
巻線２４との集合体を角度的位置、ならびに回路板２６
よりの距離を正しく定める。従って第１図に４０で示し
た如くの巻線の導線（リード）は円周上の角度的に、か
つ軸方向に正しく回路板２６上の配設孔に整列され、次
の半田付工程を行うことができる。さらにコア２２と巻
線２４とは、回路板２６に搭載してあり、以下に説明す
るホール効果センサ４２に対し正しい角度位置を定める
ようにする必要がある。

カラ一部材２８によって正しい角度が維持され、軸方向
距離も正しく定められ堅固に固定されたステータアッセ
ンブリは、カラ一部材の内側通路をなす開孔３０の頂部
に上側より膨張可能なプラグまたはその他の機械的部材
を挿入することにより、カラ一部材の内側を摩擦力また
は他の機械的係合によって、以下に説明するリング状の
ショルダー４４に対し容易に係合させることができる。

かかる係合により、ステータアッセンブリはその底部を
、回路板の底部に向って下側に突出しているコイルのリ
ード（導線）４０によって懸吊される。このようなリー
ド４０（ホール効果センサのリード４２も含む）は回路
板に対し既知の方法、例えばウェーブソルダリングによ
って量産可能に半田付けできる。

ステータアッセンブリの製造が完了した後、ロータマウ
ント１０のハブｔＯａをカラ一部材２８の付根の部分の
内側通路３０に軸方向に挿入する。軸方向の挿入限度は
、カラ一部材の内側のショルダー（肩部）４４がハブ１
０ａの外側ショルダー４６（第１図）に衝接することに
より定められる。かかる組立工程の後、ロータ１８をロ
ータマウント１０にステータアッセンブリを包囲するよ
うにして装着する。

カラ一部材２８の挿入ハブ１０ａへの連結は、密接嵌着
によるか、あるいは接着剤を用いるか、または超音波加
熱溶接によって行うことができる。ロータマウント１０
のハブ１０ａは、ショルダー４６に対し所定の軸位置に
ハブ１０ａ内に位置しているペアリング１２の１つとの
衝接によって正しく軸位置を定められる。ハブ１０ａは
ショルダー４４と４６との衝接によりカラ一部材２８よ
りの軸方向位置を正しく定められ、またカラ一部材２８
は回路板２６とコア２２に対し正しく軸方向に位置決め
されるので、コア２２と回路板２６とのロータ１８に関
する正確な軸方向位置決めが自然に得られる。これはホ
ール効果センサ４２をロータの永久磁石２０の軸方向に
近接して配置することがセンサの正常動作のため不可欠
であるので、極めて重要である。さらに永久磁石２０を
コア２２に対し正しく軸方向に整列させることがモーフ
の出力を最適にする上で重要である。

第１図に示すように、回路板２６の周縁もロータマウン
ト１０に係合しているので、この係合も理論的にはロー
タ１８をステークアッセンブリに対して軸方向位置を定
めるのに代案的に利用できると考えられる。しかしこの
係合点は回転軸１５よりかなり半径方向に離れているの
で、この係合部を軸方向の位置決めに使用することは回
路板２６の柔軟性によって軸方向の整合に誤差を生ずる
ものであることに注意すべきである。しかし回転方向の
角度上の観点よりすると、回路板２６の周縁部がロータ
マウントに係合していることは極めて重要である。

これは回路板２６の周縁部にはロータマウント１０に設
けた図示を省略しである係合キイと係合するキイ状切欠
部２６ｂ（第２図）が設けてあり、これよって回路板の
リード線４８が正しい回転方向の角度上の位置からロー
タマウント１０を通って外部へ出てゆくようにしている
からである。

本発明はこの他多くの変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による永久磁石モータのステークとロー
タの部分を示す縦断側面図、 第２図は第１図の矢印２−２より見たロータを除きかつ
一部を破断した側面図、 第３図は第２図３−３線より見たカラ一部材の断面図、 第４図はカラ一部材の斜視図である。 １０・・・ロータマウント １２・・・ベアリング １４・・・駆動軸 １６・・・ディスク駆動スピンドル １８・・・ロータ ２２ａ・・・開孔 ２４・・・巻線 ２６・・・回路板 ２６ａ・・・開口 ２８・・・カラ一部材 ３０・・・内側通路開孔 ３２・・・フランジ ３４、３６・・・キイ ４２・・・ホール効果センサ ４８・・・リード線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　中央を貫通して延長している開孔を有するほぼ環
   状の透磁性材料のコアと、該コア上に巻装された導電性
   巻線と、前記コアを包囲する位置に配置され、軸周にコ
   アと相対的に回転するよう搭載され、かつ永久磁石が取
   付けられているロータと、前記軸に対し直交方向に延長
   されてい電流伝達用回路板で、前記コアの巻線に電流を
   供給するためコアより軸方向に離隔配置され、かつ前記
   永久磁石が回転するとき永久磁石の磁界を検出するホー
   ル効果センサを搭載している回路板とを有する電気機器
   であり、とくに永久磁石回転機のステータアッセンブリ
   において、 前記巻線を巻装したコアの開孔に嵌着するよう軸方向に
   挿入可能でコアと回路板とを連結するカラ一部材を有し
   、コアの透磁性材料の部分には第１の回転角度方向の位
   置決め手段を設け、また該カラ一部材にはこの第１の位
   置決め手段と噛合する第２の回転角度方向の位置決め手
   段を設け、前記巻線を巻装したコアの開孔に軸方向に該
   カラ一部材を挿入するとき、これら両位置決め手段の係
   合によって回路板をコアに対し軸周の所定個所に配置さ
   せることを可能とし、また巻線を巻装したコアと密接連
   結する軸方向の位置決め手段を該カラ一部材に設け、こ
   れによって回路板をコアより所定の距離だけ正しく離隔
   させて配置する如くした構成を特徴とする永久磁石回転
   機のステータアッセンブリ。