專利名稱：扁平電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)磁體和驅(qū)動(dòng)線圈在平面上對(duì)置的、所謂軸向間隙型扁平電動(dòng)機(jī)，特別涉及需要薄型化的軟盤驅(qū)動(dòng)器(FDD)用主軸電動(dòng)機(jī)。
這種現(xiàn)有的FDD用偏平電動(dòng)機(jī)的一例由圖9和

圖10進(jìn)行說明。圖10是半剖視圖。
首先，在圖10中，轉(zhuǎn)子100，其結(jié)構(gòu)是，在由軟磁體構(gòu)成的轉(zhuǎn)子架20上，利用粘接等方法安裝環(huán)狀驅(qū)動(dòng)磁體30，在該環(huán)狀驅(qū)動(dòng)磁體30的下端面上，對(duì)多極的驅(qū)動(dòng)磁極進(jìn)行充磁。
另一方面，位于轉(zhuǎn)子100下方的定子50，其結(jié)構(gòu)是，在作為磁路的一部分的軟磁體所構(gòu)成的平板狀定子架60上，通過粘接等方法把輪狀驅(qū)動(dòng)線圈40安裝成多個(gè)環(huán)狀體。
并且，在上述轉(zhuǎn)子100上，安裝了作為旋轉(zhuǎn)中心的軸80，進(jìn)一步，軸80通過軸承70支承并以上述定子50的中心進(jìn)行自如旋轉(zhuǎn)。
再者，在該驅(qū)動(dòng)線圈40和上述驅(qū)動(dòng)磁體30之間，設(shè)置微小的間隙d1，以免妨礙轉(zhuǎn)子100的旋轉(zhuǎn)。
通過使規(guī)定的電流流入到驅(qū)動(dòng)線圈40內(nèi)而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和來自驅(qū)動(dòng)磁極的磁場(chǎng)的相互作用而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，使轉(zhuǎn)子100旋轉(zhuǎn)。
近幾年，市場(chǎng)迫切需要FDD用主軸電動(dòng)機(jī)進(jìn)一步小型化和輕量化，為了減小電動(dòng)機(jī)的厚度同時(shí)提高其工作效率，驅(qū)動(dòng)磁體30采用吸引力強(qiáng)的稀土類磁體。
因此，出現(xiàn)以下現(xiàn)象在裝配狀態(tài)下，定子架60受到驅(qū)動(dòng)磁體30的強(qiáng)力吸引，在接近驅(qū)動(dòng)磁體30的方向上產(chǎn)生變形，驅(qū)動(dòng)磁體30和驅(qū)動(dòng)線圈40的間隔d1，隨著向外周方向移動(dòng)而變窄。
于是，提出了實(shí)開平6-11163號(hào)公報(bào)所公開的方案，即對(duì)定子架60隨著遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心而向轉(zhuǎn)子100的相反方向彎曲，形成碗形(參見圖9(b))。
這一點(diǎn)，如圖9(a)所示，在裝配轉(zhuǎn)子100的狀態(tài)下，盡量使驅(qū)動(dòng)磁體30和驅(qū)動(dòng)線圈40的間隔d1達(dá)到適當(dāng)，以便使定子架60形成碗形。
然而，在上述形成碗形的定子架中，作用于驅(qū)動(dòng)磁體和定子架之間的強(qiáng)吸引力所造成的定子架的變形并非一樣，所以，在徑向上在驅(qū)動(dòng)線圈和定子架間的間隔中出現(xiàn)有處窄有處寬。
具體來說，變形情況是從驅(qū)動(dòng)線圈向旋轉(zhuǎn)軸側(cè)，在接近處較窄，向相反的外形方向，漸漸變寬。
所以，存在的問題是進(jìn)一步減小間隙d有一定限度，電動(dòng)機(jī)難于進(jìn)一步薄型化。
并且，還存在電動(dòng)機(jī)特性隨時(shí)間而變化(老化)，可靠性降低的問題。
這是因?yàn)?，由于?qiáng)的吸引力使定子架變形隨時(shí)間和外部熱負(fù)荷而顯著變化的蠕變(變形)現(xiàn)象。由于這種蠕變現(xiàn)象，而產(chǎn)生以下問題驅(qū)動(dòng)磁體和驅(qū)動(dòng)線圈之間的間隙變窄，在最壞的情況下，妨礙旋轉(zhuǎn)，造成破壞。
因此，本發(fā)明所要解決的問題是提供能實(shí)現(xiàn)薄型化，特性隨時(shí)間的變化小，可靠性高的扁平電動(dòng)機(jī)。
為了解決上述問題，本發(fā)明的方法是具有以下結(jié)構(gòu)。
也就是說，權(quán)利要求1是一種扁平電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子其中轉(zhuǎn)子1具有軸8以及帶有多極的驅(qū)動(dòng)磁極的環(huán)狀驅(qū)動(dòng)磁體3；其中定子具有軸承安裝平面部12，用于安裝軸承10，以便支承上述轉(zhuǎn)子1并使其旋轉(zhuǎn)自如；以及驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部13，用于排列安裝許多個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈4，并使其形成與上述軸同心的狀態(tài)，以便與上述軸承安裝平面部12的外側(cè)相連接并進(jìn)行延伸，與上述驅(qū)動(dòng)磁體3相對(duì)置，其特征在于把上述軸承安裝平面部12作為以上述軸為中心的圓形平面部，使上述驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部13，為在上述軸上具有頂點(diǎn)的大體為圓錐形的側(cè)面的一部分，形成一種隨著遠(yuǎn)離上述軸而離開轉(zhuǎn)子1的方向的傾斜形狀，同時(shí)，在上述軸承安裝平面部12和上述驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部13的連接部14形成了彎曲的折痕線。
圖2是表示本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例中的主要部分的平面圖和剖視圖。
圖3是說明本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例中的主要部分的概要圖。
圖4是表示本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的部分半剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的透視圖。
圖6是說明本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的效果的磁束線分布圖。
圖7是說明現(xiàn)有的扁平電動(dòng)機(jī)的磁束線分布圖。
圖8是說明本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)實(shí)施例的效果的圖。
圖9是說明現(xiàn)有的扁平電動(dòng)機(jī)的概要圖。
圖10是說明現(xiàn)有的扁平電動(dòng)機(jī)的半剖視圖。
圖1是說明本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的主要部分的平面圖和剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的主要部分的平面圖和剖視圖。
圖3是說明本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的主要部分的平面圖。
圖4是表示本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的半剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的概要透視圖。
圖6是說明本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的效果的磁通線分布圖。
圖8是說明本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的效果的圖。
本發(fā)明的實(shí)施例的透視圖示于圖5。首先說明概要。
在圖3、圖4中，轉(zhuǎn)子1是在由軟磁體而構(gòu)成的轉(zhuǎn)子架2上通過磁性吸引而安裝環(huán)狀驅(qū)動(dòng)磁體3而構(gòu)成，在該驅(qū)動(dòng)磁體3的定子側(cè)端面3A(圖的下側(cè)面)上對(duì)多極的驅(qū)動(dòng)磁極進(jìn)行充磁。
并且，在轉(zhuǎn)子1上安裝作為旋轉(zhuǎn)中心的軸(以下簡(jiǎn)稱軸)8。
另一方面，位于轉(zhuǎn)子1的下方的定子5，其結(jié)構(gòu)是利用粘接劑把多個(gè)輪狀的驅(qū)動(dòng)線圈4安裝到作為磁路的一部分的由軟磁體構(gòu)成的大體上為板狀的定子架6上。
再者，在上述定子5的中心設(shè)置圓形的開口部6A，在該開口部上通過斂縫來固定燒結(jié)含油軸承10。
并且，軸8通過由燒結(jié)含油軸承10和推力滾珠軸承11而構(gòu)成的軸承單元9來進(jìn)行支承并可自如旋轉(zhuǎn)。
圖2表示定子架6的平面圖及其A-A剖視圖，在固定在定子架6上的燒結(jié)含油軸承10的外側(cè)上，如上所述，利用粘接劑來把多個(gè)輪狀驅(qū)動(dòng)線圈4排列固定成以軸為中心的同心狀，進(jìn)一步利用錫焊等方法來把無圖示的電子元件固定到其外側(cè)的電子元件安裝面部15上。
在使轉(zhuǎn)子1和定子5相組合的狀態(tài)下，在該驅(qū)動(dòng)線圈4和驅(qū)動(dòng)磁體3之間設(shè)置微小間隙d，以免在轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)零件有妨礙(參見圖3和圖4)。
以下詳細(xì)說明定子架6的形狀。
在圖1、圖2中，定子架6形成為以硅鋼片為基材的兼用作電路板的印制電路板。
定子架6，在以旋轉(zhuǎn)軸為中心的圓形平面上形成了包括燒結(jié)含油軸承10固定面在內(nèi)的軸承安裝平面部12，用于安裝其外側(cè)的驅(qū)動(dòng)線圈4的驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部13，作為在旋轉(zhuǎn)軸上有頂點(diǎn)的大體為圓錐形的表面的一部分，隨著遠(yuǎn)離軸而在離開轉(zhuǎn)子1的方向上形成傾斜的形狀。
并且，軸承安裝平面部12和驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部13的連結(jié)部14，利用塑性變形進(jìn)行彎曲，形成帶有折痕線的狀態(tài)。
該連接部14被彎曲形成的程度是在扁平電動(dòng)機(jī)裝配后也能從彎曲側(cè)清楚地看出彎曲線，在實(shí)施例中，相對(duì)于定子架從旋轉(zhuǎn)軸到外形的尺寸L＝23mm，在以旋轉(zhuǎn)軸為中心直徑Φ＝15mm的位置上，設(shè)置了連接部。
當(dāng)利用該定子架6來裝配扁平電動(dòng)機(jī)時(shí)，驅(qū)動(dòng)磁體3吸引定子架6，在使其接近的方向上產(chǎn)生變形，驅(qū)動(dòng)磁體3的驅(qū)動(dòng)線圈側(cè)的側(cè)面3A、以及與其相對(duì)置的驅(qū)動(dòng)線圈4的驅(qū)動(dòng)磁體側(cè)的側(cè)面4A位于大體上平行的狀態(tài)。該狀態(tài)示于圖3、圖4。
在連接部14中，彎曲強(qiáng)度有時(shí)比其他部分高，所以，向轉(zhuǎn)子側(cè)的吸引受到抑制，同時(shí)連接部14設(shè)置在離開旋轉(zhuǎn)中心的位置上，該位置成為驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部的變形支點(diǎn)，所以，變形重量減少的程度相當(dāng)于離開中心的量，驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部吸引增強(qiáng)，其結(jié)果，翹曲D1(參見圖3)變得極小。并且，驅(qū)動(dòng)磁體3和驅(qū)動(dòng)線圈4之間的間隙d，靠近該軸的一側(cè)和遠(yuǎn)離該軸的一側(cè)的差變得極小，所以，能使間隙d更窄，能更加薄型化。
連接部14的彎曲量按照驅(qū)動(dòng)磁體3的吸引力和最佳間隙d的關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定，在實(shí)施例中D0＝0.1～0.15mm。
圖1、圖2所示的裝配前的定子架6是以夸張的方式來描繪變形。
另一方面，因?yàn)檩S承安裝部12形成為平面，所以能以更好的角度精度來安裝燒結(jié)含油軸承10。
對(duì)以上說明的實(shí)施例的扁平電動(dòng)機(jī)的效果，通過(I)模擬和(II)可靠性試驗(yàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其結(jié)果依次詳述如下。
(I)模擬評(píng)價(jià)現(xiàn)有的扁平電動(dòng)機(jī)和本發(fā)明的實(shí)施例的扁平電動(dòng)機(jī)中的磁性吸引所造成的定子架的變形的差異，通過有限單元法的模擬而進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，其結(jié)果示于圖6、圖7。這些圖分別利用有限單元法對(duì)轉(zhuǎn)子架和磁體的定子架的變形狀態(tài)進(jìn)行了分析。
轉(zhuǎn)子架102是對(duì)轉(zhuǎn)子架2、20進(jìn)行了模擬模型化，并且，磁體103是對(duì)磁體3、30進(jìn)行了模擬模型化，定子架106a、106b是對(duì)實(shí)施例和現(xiàn)有例的定子架6、60進(jìn)行了模擬模型化。
磁體103、轉(zhuǎn)子架102和定子架106a、106b構(gòu)成了磁路。
圖6(a)和圖7(a)表示實(shí)施例和現(xiàn)有例的扁平電動(dòng)機(jī)中的無磁性吸引的狀態(tài)的磁體和定子架的模擬模型的半斷面。
圖6(b)和圖7(b)表示實(shí)施例和現(xiàn)有例的扁平電動(dòng)機(jī)中的磁體和構(gòu)成磁路的定子架的磁路的模擬結(jié)果。另外，圖6(c)和圖7(c)是表示利用下式(1)來計(jì)算在圖6(b)和圖7(c)的狀態(tài)下定子架106a、106b如何被磁體103吸引。
磁體103用斑點(diǎn)標(biāo)記來表示其斷面。
(1)式表示把模擬的參數(shù)設(shè)定為Fs吸引力，R1磁體103的內(nèi)徑，R2磁體103的外徑，B磁通密度函數(shù)，θ角度，r離中心的距離，μo導(dǎo)磁率。
以此來表示吸引力Fs。
公式(見原文7頁)如圖6(c)所示，本實(shí)施例的定子架106a，變形保持與磁體103大體上平行。
對(duì)此，圖7(c)所示的現(xiàn)有例的碗形定子架103b，在接近旋轉(zhuǎn)軸的部位P處，局部位置妨礙磁體103，另一方面，在外周部間隔擴(kuò)寬，得不到一樣的間隙。
如上所述，通過模擬，可以看出實(shí)施例的定子架6在驅(qū)動(dòng)磁體3的吸引下保持翹曲較小的形狀，電動(dòng)機(jī)性能良好。
(II)可靠性評(píng)價(jià)現(xiàn)有例的扁平電動(dòng)機(jī)中的定子架60的變形，因外部熱負(fù)荷而發(fā)生巨大變化，與此相比，本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)中的定子架，其變化受到很大限制。
為了調(diào)查該熱負(fù)荷所造成的變化和隨時(shí)間的變化(老化)，按以下4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了可靠性試驗(yàn)。
(a)常溫、常濕(25℃、60％相對(duì)濕度)放置2小時(shí)(b)高溫、高濕(60℃、90％相對(duì)濕度)放置2小時(shí)(c)低溫(0℃)放置2小時(shí)(d)熱沖擊(65℃1小時(shí)→25℃0.25小時(shí)→45℃1小時(shí)→25℃1小時(shí)，進(jìn)行一次)提供現(xiàn)有例的扁平電動(dòng)機(jī)和實(shí)施例的扁平電動(dòng)機(jī)用于上述(a)～(d)的試驗(yàn)，分別檢查定子架的翹曲D1、D2的試驗(yàn)前后的變化率。其結(jié)果示于圖8。其中，翹曲D1是實(shí)施例的變化率，示于圖3。翹曲D2是現(xiàn)有例的變化率，示于圖9。
從該結(jié)果中可以看出當(dāng)現(xiàn)有例的翹曲D2的變化率為100％時(shí)的實(shí)施例的翹曲D1的變化率為55％～70％，其變化極小。
所以，實(shí)施例的扁平電動(dòng)機(jī)，其特性隨時(shí)間的變化極小，可靠性很高。
本發(fā)明的實(shí)施例并非僅限于上述結(jié)構(gòu)，在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種更改。
發(fā)明的效果如上所述，本發(fā)明的扁平電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)磁體的吸引所造成的定子架的翹曲很小，驅(qū)動(dòng)磁體和驅(qū)動(dòng)線圈的間隙離軸遠(yuǎn)的一側(cè)和近的一側(cè)的差可減至極小，所以其效果是能進(jìn)一步薄型化，另外，因?yàn)槎ㄗ蛹艿膹?qiáng)度高，形狀變化率小，所以，特性隨時(shí)間的變化小，可靠性高。
權(quán)利要求
1.一種扁平電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，其中轉(zhuǎn)子具有軸以及帶有多極的驅(qū)動(dòng)磁極的環(huán)狀驅(qū)動(dòng)磁體，其中定子具有軸承安裝平面部，用于固定軸承，以便支承上述轉(zhuǎn)子并使其自由旋轉(zhuǎn)；以及驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部，用于排列固定多個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈，并使其形成與上述軸同心的狀態(tài)，以便與上述軸承安裝平面部的外側(cè)相連接并進(jìn)行延伸，與上述驅(qū)動(dòng)磁體相對(duì)置，其特征在于，把上述軸承安裝平面部作為以上述軸為中心的圓形平面部，使上述驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部，為在上述軸上具有頂點(diǎn)的大體為圓錐形的側(cè)面的一部分，形成隨著遠(yuǎn)離上述軸而離開轉(zhuǎn)子的方向的傾斜形狀，同時(shí)，在上述軸承安裝平面部和上述驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部的連接部形成了彎曲的折痕線。
全文摘要
提供能實(shí)現(xiàn)薄型化，特性隨時(shí)間的變化小，可靠性高的扁平電動(dòng)機(jī)。把用于對(duì)具有環(huán)狀驅(qū)動(dòng)磁體3的轉(zhuǎn)子1進(jìn)行軸支承的軸承10固定到軸承安裝平面部12內(nèi)，在其外側(cè)的驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部13上與驅(qū)動(dòng)磁體3相對(duì)置把驅(qū)動(dòng)線圈4排列固定成同心圓狀的定子架6，其軸承安裝平面部12作為以上述軸為中心的圓形平面，使上述驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部13，為在上述軸上具有頂點(diǎn)的大體為圓錐形的側(cè)面的一部分，形成一種隨著遠(yuǎn)離上述軸而離開轉(zhuǎn)子1的方向的傾斜形狀，同時(shí)，在上述軸承安裝平面部12和上述驅(qū)動(dòng)線圈安裝面部13的連接部上形成了彎曲的折痕線14。
文檔編號(hào)H02K1/06GK1469527SQ0314104
公開日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2003年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者西尾光正 申請(qǐng)人:日本勝利株式會(huì)社