專利名稱：兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及直流電動機，特別涉及用作FDD(軟盤驅(qū)動器)，HDD(硬盤驅(qū)動器)，CD-ROM或諸如此類外存裝置的主軸電動機的兩相單極驅(qū)動器型無刷直流電動機。
FDD，HDD，CD-ROM或諸如此類外存裝置的旋轉(zhuǎn)速度必須被高精度控制。為此，一直采用比其它常規(guī)電動機的旋轉(zhuǎn)精度更高的三相無刷電動機作為驅(qū)動外存裝置的主軸電動機。然而，這一類無刷電動機的昂貴造價不能適應最近對主軸電動機廉價的要求。
另外一方面，兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機卻由于它的電器結(jié)構(gòu)簡單而可以以低價格生產(chǎn)。但是，由于傳統(tǒng)的這類電動機采用了圓柱形磁鐵作為磁場永磁鐵，在磁鐵和激磁夾緊裝置之間產(chǎn)生間隙，因而磁場波形便不可避免地發(fā)生變化，其結(jié)果產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩紋波，使得難以保持所要求的不變的起動轉(zhuǎn)矩。如果采用稀土或其它類似的高效率材料制成的磁鐵作為圓柱形磁鐵用于磁場永磁鐵，起動轉(zhuǎn)矩便可以保持在所要求的值上。然而，采用高效率磁鐵提高了電動機的造價。此外，上述磁鐵的圓柱形狀降低了磁場波形的穩(wěn)定性。因此，傳統(tǒng)的兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機也不能用作主軸電動機。
本發(fā)明的目的在于提供一種廉價的兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機，可以用作各種存儲裝置的主軸電動機。
為了達到以上目的，兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機由電樞和轉(zhuǎn)子組成，電樞包括一個凸極定子磁軛和繞在凸極外的線圈，轉(zhuǎn)子包括一個磁場永磁鐵，它面對電樞，在永磁鐵和電樞之間有一個預先規(guī)定的小間隙。轉(zhuǎn)子進一步還包括一個與電樞同軸的支架，它是由包含有磁粉的聚合材料制成。磁場永磁鐵是由高效率的磁材料或稀土磁材料制成，它由以一定間隔在支架的圓周上排列的扇形磁鐵組成。
在美國專利3299335號和已公開未審查的日本專利申請1318536號中所公布的兩極單相驅(qū)動型無刷直流電動機的電樞上提供有輔助極，磁場磁鐵上提供有非磁性部分或槽，磁場波形便可以從正弦波形改變?yōu)楹线m的非正弦波形，使得在轉(zhuǎn)矩的死點以外部分上電動機的起動穩(wěn)定。作為研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人成功地研制了一種兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機，通過將磁場永磁鐵形成為稀土磁材料制成的扇形磁鐵，并且以一定間距將它們安排在支架的圓周上，使得產(chǎn)生非正弦波形的這種電動機達到了上述現(xiàn)有技術(shù)文件所公布的電動機相同的效果。
在支架上形成用于插入扇形磁鐵塊的插入窗孔。每一窗孔為長方形，使得磁鐵不僅在預先規(guī)定的圓周位置上，而且還在相對于電樞的預先規(guī)定的垂直位置上精確地安放。此時，在電樞和每個朝向電樞的插入窗孔的面之間隙大于在電樞和每一個扇形磁鐵之間的間距，從而使得磁場波形和間隙容易控制。
此外，由于控制電動機的FG磁鐵(頻率發(fā)生器磁鐵)，一個標記磁鐵和勵磁投切磁鐵安排在支架的一個端面上，采用塑性磁材料作為支架的材料，使它們與支架整體成形，從而減少了轉(zhuǎn)子的部件數(shù)目。
在這樣的安排下，磁場磁鐵以最少量的材料制成，并且提供在一個穩(wěn)定的位置上，電動機在這個位置上最有效地被驅(qū)動。此外，因為FG磁鐵，標記磁鐵和激磁投切磁鐵與支架整體成形，使電動機以低造價生產(chǎn)。
更進一步，在支架的外圓周上提供有定位轂，在轉(zhuǎn)子軛上形成用于定位支架的多個切口，而轉(zhuǎn)子軛朝向支架定位。特定位轂與它們所對應的切口嚙合，可以精確、穩(wěn)定并且方便地將標記磁鐵放到轉(zhuǎn)子軛上。
結(jié)果，本發(fā)明提供了一種廉價和高精度的兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機，它可以用在各種存儲裝置上。


圖1為本實施例的沿軸縱向剖面圖；圖2為根據(jù)圖1電動機的轉(zhuǎn)子磁鐵部分斷開后的放大分解透視圖；圖3為根據(jù)圖1電動機支架的放大分解透視圖；圖4為沿圖2所示A-A′線的剖面圖。
通過用于驅(qū)動FDD(軟盤驅(qū)動器)的主軸電動機的兩相單極驅(qū)動器型無刷DC(直流)電動機的實施例，參考附圖來說明本發(fā)明。如圖1所示，兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機25(以下簡稱為“主軸電動機25”)有旋轉(zhuǎn)軸1和轉(zhuǎn)子磁軛2。轉(zhuǎn)子磁軛2通過對鐵磁材料制的軟鐵板加壓，形成盤狀。在它的中央形成孔2a，轂基3緊配合于其上。在轂3上形成中心孔3a，旋轉(zhuǎn)軸1壓配合于其中。當主軸電動機25插入到FDD(軟盤驅(qū)動器)上，安裝在轂基3上表面的軟盤轂(未畫出)嚙合到轉(zhuǎn)子軛2上提供的驅(qū)動銷釘20上，使得軟盤隨著轉(zhuǎn)子軛2的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。
轉(zhuǎn)子磁鐵4固定在轉(zhuǎn)子軛2外圓周部分的內(nèi)表面上。電樞8面對轉(zhuǎn)子磁鐵4，二者之間有間隙。電樞8由定子軛5；定子軛5上形成的絕緣層6；圓周形安排在定子軛5上、并且從定子軛5向外延伸的凸極5a；以及將涂有聚氨酯或類似材料的銅線纏繞在凸板5上形成的線圈7組成。在電樞8的中央提供有軸承10，它承受轉(zhuǎn)子軸1，該軸也作為轉(zhuǎn)子9的中心軸。借助于銷釘26，電樞8和軸承10安置在相對于電動機驅(qū)動器底盤11的預先規(guī)定的位置上。由定位螺釘27將它們固定到底盤11上。轉(zhuǎn)子軸1，轉(zhuǎn)子軛2，轂基3以及轉(zhuǎn)子磁鐵4組成轉(zhuǎn)子9。
圖2為根據(jù)圖1電動機的轉(zhuǎn)子磁鐵4部分斷開后的放大分解透視圖。由含有磁粉或粒子的聚合材料(塑料磁鐵材料)制成的支架13有整體成型的FG磁鐵(頻率發(fā)生器磁鐵)標記磁鐵18和勵磁投切磁鐵19。轉(zhuǎn)子磁鐵4包括有支架13和8個扇形磁鐵塊14，這8個磁鐵塊14組成永磁鐵，嵌入支架13，使它們以一定的間距圓周形排列。如圖1所示，轉(zhuǎn)子磁鐵4裝到轉(zhuǎn)子軛2上。扇形磁鐵塊14由稀土磁材料制成。在本實施例中，F(xiàn)G磁鐵12形成于標記磁鐵18的外圍，然而，標記磁鐵18可以形成于FG磁鐵的外圍。
采用稀土磁材料時，難以進行磁化，因為稀土材料產(chǎn)生很強的矯頑力，這是它的特性之一。另外，電動機有多個極要磁化，對所有的極進行磁化就更加困難了，在本發(fā)明中轉(zhuǎn)子磁鐵4提供有支架13，組成永磁鐵4的多個分立磁塊14以一定的間距在支架13中圓周形排列。這一措施所使用的稀土磁材料量最少。此外，以分立的方式進行磁化，使磁化過程得到明顯的改進，并且簡化了激磁夾緊裝置的結(jié)構(gòu)，使激磁夾緊裝置的耐用性得到改善。
如圖2所示，支架13上有一對上部和下部肋15，每一對肋限定了一個方形或長方形的插入窗孔28。扇形磁鐵14分別地插入到插入窗孔28里，并且固定到那里，磁鐵塊14的上、下表面與上部和下部肋15接觸，使得垂直測得的轉(zhuǎn)子磁鐵4中心與垂直測得電樞8的中心重合一致。這樣一來，轉(zhuǎn)子磁鐵4和面對它的電樞8的連接處于最好條件。
如圖3中轉(zhuǎn)子磁鐵4的分解透視圖所示，每一個扇形磁鐵塊14上形成有臺階狀的定位邊轂21。另外，在支架13上的每一個插入窗孔28上形成有臺階狀的定位邊轂22，它們的形狀與臺階狀定位邊轂21完全相補，使得扇形磁鐵塊14能夠徑向精確定位，從而高精度地穩(wěn)定磁場波形。定位邊轂并不局限于本實施例中的臺階形，還可以形成圓錐形或其它形狀，只要它們相互之間配合很好。
這樣一來，扇狀磁鐵塊14的定位精度和磁化精度得以提高，其結(jié)果是磁場波形穩(wěn)定，從而得到電動機穩(wěn)定的特性。
如圖2所示，在支架13上相鄰的扇形磁鐵塊14之間的外圓周部分上提供有截面為例如三角形的邊轂16。此外，對應于轉(zhuǎn)子軛2和轉(zhuǎn)子磁鐵4裝配在一起時支架13的外圓周和FG磁鐵12之間的轉(zhuǎn)子軛2部分上形成多個切口17。切口17在磁軛2的圓周上相互間有一定距離隔開。當支架13的邊轂16裝配到轉(zhuǎn)子軛2的相應切口17時，標記磁鐵18安置在相對于驅(qū)動銷釘20的所要求位置上。
這樣一來，由于轉(zhuǎn)子軛2和支架13是相互之間分別提供的，在支架13插入到轉(zhuǎn)子軛2以前，在支架13上可以對FG，標記和激磁投切磁鐵提供各種激勵方法，從而提高了激磁效率。
由于在支架13上所提供的邊轂16并沒有磁化，防止了轉(zhuǎn)子9的漏磁，可以減少漏磁對轉(zhuǎn)子9作用所產(chǎn)生的負效應，這一減少對磁盤裝置是特別重要的。
由千組成轉(zhuǎn)子磁鐵4的標記磁鐵18，F(xiàn)G磁鐵和激磁投切檢測磁鐵19均由同一種聚合材料制成，轉(zhuǎn)子磁鐵4和扇形磁鐵塊14插入模壓成一體。這類整體型轉(zhuǎn)子磁鐵4容易處理，可以有效地運行。進而，轉(zhuǎn)子磁鐵的裝配效率可以提高。
圖4所示為扇形磁鐵塊14，支架13和定子軛5之間幅向排列的關系。定子軛5和支架13之間的間隙G約為0.1mm至0.5mm，寬于定子軛5和扇形磁鐵塊14之間的間距S。這樣的安排可以使支架13部件的尺寸容差大些。
已經(jīng)講敘了根據(jù)本發(fā)明的電動機應用于FDD的實施例。此外，本發(fā)明的電動機可以用作為其它外存裝置，例如HDD，CD-ROM或諸如此類裝置的主軸電動機。更進一步，扇形磁鐵塊的材料不局限于稀土磁材料，還可以是其它具有高性能效率的材料。
本發(fā)明提供了一種廉價的，適用于外存裝置主軸電動機的兩相單極驅(qū)動器型無刷直流電動機，由于采用扇形磁鐵塊，可以減少所用昂貴的稀土磁材料的用量，并且可以減少轉(zhuǎn)子的部件數(shù)目。進而，扇形磁塊可以高精度地定位，并且得到穩(wěn)定的磁場波形，從而穩(wěn)定電動機特性。
權(quán)利要求
1.一種兩相單極驅(qū)動型無刷直流電動機，包括1)電樞(8)，包括定子軛(5)，從所述定子軛(5)徑向外延的凸極(5a)，纏繞在所述凸極(5a)上的線圈(7)，2)轉(zhuǎn)子(9)，包括轉(zhuǎn)子軛(2)，與所述電樞(8)同軸，在所述轉(zhuǎn)子(9)和所述電樞(8)之間有預先規(guī)定的小間隙；其特征在于所述轉(zhuǎn)子(9)上提供有支架(13)，與所述電樞(8)同軸放置，所述支架(13)為含磁粉的聚合磁材料制成，扇形磁鐵塊(14)以一定的間距排列在所述支架(13)的圓周上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電動機，其特征在于所述支架(13)進一步包括定位部件(28)，將所述扇形磁鐵塊(14)垂直放置并在所述支架(13)的預先規(guī)定的圓周位置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電動機，其特征在于所述定子軛(5)和所述支架(13)之間有間隙(S)，所述定子軛(5)和所述扇形磁鐵塊(14)之間有間距(G)，同時，所述間隙(S)比所述間距(G)寬。
4.根據(jù)以上任何一項權(quán)利要求的電動機，其特征在于所述支架(13)與所述扇形磁鐵塊(14)是插入壓合為一體的。
5.根據(jù)以上任何一項權(quán)利要求的電動機，其特征在于所述支架(13)與所述轉(zhuǎn)子軛(2)是插入壓合為一體的。
6.根據(jù)以上任何一項權(quán)利要求的電動機，其特征在于所述支架(13)包括有頻率發(fā)生器磁鐵(12)
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電動機，其特征在于所述支架(13)進一步包括一個標記磁鐵(18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電動機，其特征在于所述支架(13)進一步包括激磁投切磁鐵(19)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項的電動機，其特征在于所述支架(13)包括一個標記磁鐵(18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電動機，其特征在于所述支架(13)進一步包括激磁投切磁鐵(19)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項的電動機，其特征在于所述支架(13)包括激磁投切磁鐵(19)。
12.根據(jù)上述任何一項權(quán)利要求的電動機，其特征在于所述支架(13)上有定位轂(22)，將所述支架(13)定位到所述轉(zhuǎn)子軛(2)上，同時，所述轉(zhuǎn)子軛(2)上有多個切口(17)，嚙合到所述定位轂(22)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的電動機結(jié)構(gòu)，其特征在于所述定位轂(22)是不磁化的。
全文摘要
一種兩相單極驅(qū)動器型無刷直流電動機，有電樞(8)和轉(zhuǎn)子(9)，電樞(8)包括帶有凸極(5a)的定子軛(5)，線圈(7)纏繞在凸極(5a)上；轉(zhuǎn)子(9)有轉(zhuǎn)子磁鐵(4)的支架(13)，轉(zhuǎn)子磁鐵(4)面對電樞(8)，在轉(zhuǎn)子磁鐵(4)和電樞(8)之間限定了預先規(guī)定的小間距。支架(13)為含磁粉的聚合材料制成，與轉(zhuǎn)子磁鐵(4)整體形成。該電動機以低價生產(chǎn)，提供了穩(wěn)定的磁場波形，可以用作為多種存儲裝置的主軸電動機。
文檔編號H02K1/27GK1166073SQ9711026
公開日1997年11月26日 申請日期1997年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月8日
發(fā)明者鈴木譲, 藤谷栄, 牧野賢一 申請人:美蓓亞株式會社