专利名称：无刷马达以及包括该无刷马达的盘驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无刷马达，用于驱动储存盘例如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM以及DVD-RW。尤其是，本发明涉及一种无刷马达，其中，由旋转磁体产生的磁场变化由布置在定子侧部特定位置处的旋转位置检测装置来检测，这样，可以利用检测的结果来转换定子电流。
背景技术：
如图6所示，用于驱动盘的无刷马达包括静止框架100；轴104，该轴通过轴承102而由该静止框架100可旋转地支承；转子106，该转子106安装在该轴104上，并与该轴104共同旋转；转子磁体108，该转子磁体108安装在该转子106上；以及定子110，该定子110由静止框架100支承在对着转子磁体108的位置处。
定子110包括定子铁芯112和定子绕组114，该定子绕组114例如为3相，它缠绕在定子铁芯112上。还有，转子磁体108通过多极磁化而磁化，其中，转子磁体磁化成沿周向方向交替变化的不同磁极。供给定子绕组114的各相的电流方向根据转子磁体108的旋转而变化。马达力矩通过定子110的磁极和转子磁体108的磁极之间的反复吸引和排斥而获得。
为了使无刷马达旋转，供给定子绕组114各相的电流必须与转子磁体108的旋转同步转换。电流转换的时间选择通过检测由旋转磁体108的旋转产生的磁场变化而产生。磁场检测装置116布置在静止侧的特定位置。为此，霍耳装置116用作磁场检测装置的一种已知实例。
霍耳装置116根据穿过该霍耳装置的磁通量而产生电压。因此，端子电压的值变化越大，穿过霍耳装置的磁通量的变化就能越精确地以较大的灵敏性测量。在无刷马达中，由转子磁体108的旋转产生的磁通量变化通过布置在静止侧的特定位置处的霍耳装置116来检测。通过将霍耳装置116布置在转子旋转时穿过霍耳装置的磁通量变化最大的位置，能够增加在转子旋转时的检测灵敏性。
而且，转子磁体108为多极磁化，例如不同磁极沿周向方向和沿径向方向交替变化。在图6所示的转子磁体108的横截面中，转子磁体的径向内侧磁化成N(或S)极，而径向外侧磁化成S(或N)极。这样，由转子磁体108产生的磁力线从两极径向延伸，并在很大程度上根据布置在转子磁体外周的磁性体的结构而偏转。通常认为，通过将霍耳装置直接布置在转子磁体下面并更靠近转子磁体的位置处，能够增加在检测转子旋转时的灵敏性。当布置位置离开直接在转子磁体下面的位置时，旋转检测灵敏性降低，同时，通过将霍耳装置布置在磁力线集中的位置(因此磁通密度相对较高)，也能够相对增加旋转检测灵敏性。
近来，能够处理CD-ROM等的个人笔记本电脑已经商品化。用于驱动CD-ROM等的盘驱动器的尺寸和厚度减小。因此，要求减小装在该盘驱动器中的无刷马达的尺寸和厚度。
不过，因为霍耳装置116直接布置在转子磁体108下面，如图6所示，霍耳装置116防碍了减小马达轴向方向厚度的努力。
另一方面，当试图使霍耳装置116的位置移动至转子磁体108的径向靠内的位置以消除该缺点时，没有足够的空间来容纳该霍耳装置，因为定子绕组114布置在转子磁体的径向靠内的位置处，如图7所示。还有，即使有足够的空间，也难于精确检测转子旋转，因为它在远离转子磁体的位置处，磁通密度减小，因此，转子旋转的检测灵敏性降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种无刷马达，其中，转子位置检测装置能够检测由转子磁体旋转引起的磁通密度变化，同时减小马达的尺寸和厚度。
根据本发明，无刷马达包括布置在定子齿之间的转子位置检测装置，而不是直接布置在转子磁体下面，因此，转子磁体的底端和静止框架之间的距离能够减至最小。这使得无刷马达比普通结构更薄。在本发明的优选实施例中，转子位置检测装置为霍耳装置。
而且，根据本发明，绕组缠绕在定子上，且在内周侧的绕组数大于在外周侧的绕组数。不过，定子绕组的总数保持与普通马达基本相等，因此，在定子铁芯的相邻齿之间确定有足以容纳霍耳装置的空间。
此外，霍耳装置布置在这样位置的空间内，在该位置处，由转子磁体产生的磁力线集中(因此磁通密度相对较高)，且霍耳装置的磁感测表面相对于马达轴的轴向方向倾斜。该结构使得霍耳装置能够接收在转子磁体的旋转过程中产生的、尽可能多磁通量。因此，霍耳装置能够以令人满意的精确度来检测转换供给无刷马达的定子电流的时间选择。
通过上述结构，本发明成功地减小了无刷马达的尺寸和厚度。
图1是本发明的无刷马达的剖视图；图2是图1的无刷马达的定子的剖视图；图3是图1的无刷马达的霍耳装置的透视图；图4是图3的霍耳装置的侧视图；图5是盘驱动器的剖视图，其中布置有图1的无刷马达；图6是普通无刷马达的一部分的剖视图；以及图7是图6的普通无刷马达的一部分的平面图。
具体实施例方式
图1是根据本发明的一个实施例，用于驱动盘的无刷马达的剖视图；图2是用于该无刷马达中的定子的剖视图。
应当知道，为了方便，在下面对本发明一个实施例的说明中所用的“垂直方向”的意思是在各图中确定的垂直方向，但该无刷马达的实际安装并不局限于所示方向。
根据所述实施例，用于驱动盘的无刷马达表示为用于CD-ROM等的盘驱动器中的马达。该无刷马达包括框架1；衬套5，该衬套5固定在框架1上，以便沿垂直方向竖立；轴7，该轴7由滑动轴承9可旋转地支承；以及基本为杯形的转子17。
框架1作为静止部件有形成于其中的中心孔3，衬套5装于该中心孔3中。衬套5由磁性材料例如铁或不锈钢制成，并为基本圆柱形形状。衬套5通过使铆接部分51a朝着外周侧的塑性变形而固定在框架1上，该铆接部分51a形成于衬套5的底端处。滑动轴承9在上侧固定在衬套5的内周边上，封闭板11安装在该衬套5的底端上，以便封闭该衬套5的底部开口。盘形的推力支承板13安装在封闭板11的上表面上，且该推力支承板13和封闭板11都通过铆接部分51b朝着内周侧的塑性变形而固定在衬套5上，该铆接部分51b形成于衬套5的底端处。
凸起52形成于衬套5的上端处，并从它的外周向外伸出。钩子14安装在转子17的内部，这样，它能够与凸起52啮合，从而限制轴7和转子17的的轴向运动量。
作为旋转部件的转子17由磁性材料例如铁通过挤压制成。该转子17包括上壁部分17a；周向壁部分17b，该周向壁部分17b从上壁部分17a的外周向下延伸；以及凸台部分17c，该凸台部分17c从上壁部分17a的中心处竖起，并有穿过该凸台部分17c形成的圆形孔。然后，凸台部分17c套装在轴7的上部上，这样，该轴7和转子17相互共同旋转。
转子17的上壁部分17a的上表面作为装载盘例如CD-ROM的装载部分。缓冲部件21安装在该上壁部分17a的外周部分的上表面上，盘(未示出)放置在该上壁部分17a上，同时缓冲部件21置于它们之间。
而且，中心凸台23安装在转子17的凸台部分17c上，该中心凸台23由非磁性材料形成，并与盘的中心孔配合。该中心凸台23有多个夹具25，该夹具25可沿径向方向运动，并等角度间隔布置。各夹具25通过布置在该夹具25内部的弹簧26径向向外压。因此，当盘的中心孔与中心凸台23配合时，盘的内周边缘逆着弹簧26的径向向外作用的偏压力而将夹具25径向向内推。然后，当盘装在使它与缓冲部件21接触的位置时，各夹具25的远端位于盘的中心孔周围的内周部分的上表面上，这时，通过弹簧26的径向向外作用的偏压力，该夹具25将盘压靠在转子17的上壁部分17a上。因此，盘合适地布置在转子17的上壁部分17a上。此外，中心凸台23有多个中心对齐的指状物27，该指状物27沿周向位于夹具25之间。当装上盘时，中心对齐的指状物27与盘的内周边缘接触，以便使该盘中心对齐。
下面将参考图1、2、3和4来介绍本发明的结构特征。
如图1所示，圆柱形转子磁体19安装在转子17的周向壁部分17b的内表面上，并布置成面对定子15，同时在它们之间有非常小的径向间隙。定子15包括定子铁芯15a和绕组15b，该绕组15b缠绕在从定子铁芯15a的基部沿径向凸出的齿(未示出)上。定子15与形成于衬套5的上部外周部分中的台阶部分53配合。而且，环形磁体18安装在定子铁芯15a的基部的上表面上。环形磁体18布置成沿轴向方向对着转子17的上壁部分17a，以便向转子17施加磁偏压。
如图2所示，例如，绕组15b缠绕成使内周侧的绕组数大于外周侧的绕组数。通过该结构，布置在靠近定子铁芯15a的相邻齿之间有足以容纳霍耳装置31的空间。
与该空间相对应，多个霍耳装置31安装在电路板29上，该电路板29布置于框架1上。在该实施例中，因为定子铁芯15a的齿数是12，绕组15b缠绕成3相，因此三个霍耳装置31布置在定子铁芯15a的三对相邻的齿之间。
而且，如图3和4所示，霍耳装置31分别固定在上述空间内，并在磁通量随转子旋转变化最大的位置处，各霍耳装置31的磁感测表面31a相对于轴7的轴向倾斜预定角度。该预定角度选择为使磁通量随转子旋转变化最大时的值。通过该结构，尽管霍耳装置并不是直接布置在转子磁体19下面的位置处，但是该霍耳装置能够以令人满意的精确度来检测由转子磁体19的旋转引起的磁通密度变化。因此，不仅能够利用检测的结果转换定子电流，从而使转子正确旋转，而且转子磁体19能够布置成更靠近框架1的上表面，同时电路板29插入它们之间。所形成的无刷马达的厚度小于普通的无刷马达。
如上所述，通过使缠绕在定子铁芯15a上的绕组15b在内周侧的数目大于在外周侧的数目，同时使缠绕在定子铁芯15a的各齿上的定子绕组15b的总数保持与普通马达基本相等，从而在定子铁芯的相邻齿之间确定有足以容纳霍耳装置31的空间。该非均匀的绕组数可以通过考虑霍耳装置布置位置和确定绕组的缠绕方式而实现，通过将霍耳装置31布置在该位置处，转子旋转的检测灵敏性将最大，同时将在该位置产生空间。通过这样确保该空间，可以调节霍耳装置31的固定位置。
下面将参考图5介绍盘驱动器40的总体内部结构。该盘驱动器40包括壳体42；无刷马达44，该无刷马达44固定布置在壳体42内；可取下的盘46，该盘46为圆盘形状，并保持在无刷马达44上；以及存取装置48，在马达旋转过程中，该存取装置48用于将信息写入盘46上的预定位置和/或从该盘46的预定位置读出信息。
尽管上面已经介绍了本发明的一个实施例，但是本发明并不局限于上述实施例，而是可以进行多种变化。
例如，上述实施例采用的霍耳装置31有相对于轴7的轴向方向倾斜的磁感测表面31a。不过，也可以采用磁感测表面平行于轴的轴向方向的霍耳装置。
而且，尽管在上述说明中，霍耳装置用作旋转位置检测装置，但该旋转位置检测装置并不局限于霍耳装置。
而且，已经结合所谓的外转子类型的盘驱动马达介绍了实施例，其中，转子磁体19布置在位于定子15径向外侧的侧面上。不过，本发明还可用于所谓的内转子类型的盘驱动马达，其中，转子磁体布置在位于定子径向内侧的侧面上。这时，在工作时也可以获得与上述实施例类似的优点。
此外，尽管已经结合盘驱动马达介绍了本发明的实施例，但是本发明的应用范围并不局限于盘驱动领域。本发明也可以用于其它各种用途，并在工作时能够获得与上述实施例类似的优点。
权利要求
1.一种无刷马达，包括框架；转子，该转子由所述框架可旋转地支承；转子磁体，该转子磁体固定在所述转子上；定子，该定子固定在所述框架上，所述定子与所述转子磁体间隔开，以便在它们之间确定一间隙，所述定子具有基本环形的基部以及多个彼此周向相邻的齿，这些齿从所述环形基部朝着所述转子磁体凸出，同时定子绕组缠绕在所述多个齿的每一个之上；以及转子旋转位置检测装置，该转子旋转位置检测装置布置在所述定子的相邻齿之间；其中，所述定子绕组非均匀地缠绕在所述齿上，以便确定其中适于容纳所述转子旋转位置检测装置的空间。
2.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于所述转子旋转位置检测装置布置在离开直接在所述转子磁体的下面的区域的位置处。
3.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于所述转子旋转位置检测装置与所述转子磁体间隔开。
4.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于所述转子旋转位置检测装置位于这样的位置，即在该位置，在转子旋转时由所述转子磁体产生的磁通量变化最大。
5.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于所述转子旋转位置检测装置位于这样的位置，即在该位置处，由转子旋转引起的磁通量变化具有最大的、足以用于定子电流转换的程度，以便使转子精确旋转。
6.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于所述转子旋转位置检测装置是霍耳装置。
7.根据权利要求6所述的无刷马达，其特征在于所述霍耳装置有相对于所述框架的表面倾斜的磁通量感测表面。
8.根据权利要求7所述的无刷马达，其特征在于所述霍耳装置的磁通量感测表面相对于所述框架的表面倾斜一定角度，该角度通过选择使得在转子旋转时由转子磁体产生的磁通量变化最大的角度值而确定。
9.根据权利要求7所述的无刷马达，其特征在于所述霍耳装置的磁通量感测表面相对于所述框架的表面倾斜一定角度，该角度通过选择使得由转子旋转引起的磁通量变化具有最大的、足以用于定子电流转换的程度，以便使转子精确旋转。
10.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于所述绕组沿径向方向非均匀地缠绕。
11.根据权利要求10所述的无刷马达，其特征在于所述定子绕组缠绕成沿径向方向在所述齿的远端部分上的绕组数更少。
12.根据权利要求1所述的无刷马达，其特征在于所述转子旋转位置检测装置固定在所述框架上。
13.根据权利要求12所述的无刷马达，还包括电路板，该电路板布置在所述转子旋转位置检测装置和所述框架之间。
14.一种盘驱动器，有用于读和/或写信息的盘，包括壳体；无刷马达，该无刷马达固定在所述壳体上；以及信息存取装置，用于将信息写入所述盘上的预定位置和/或从所述盘上的预定位置读出信息，所述无刷马达包括框架；转子，该转子由所述框架可旋转地支承；转子磁体，该转子磁体固定在所述转子上；定子，该定子固定在所述框架上，所述定子与所述转子磁体间隔开，以便在它们之间确定一间隙，所述定子包括基本环形的基部以及多个彼此周向相邻的齿，这些齿从所述环形基部朝着所述转子磁体凸出，同时定子绕组缠绕在每个齿上；以及转子旋转位置检测装置，该转子旋转位置检测装置固定在所述框架上，并布置在所述定子的相邻齿之间；其中，所述定子绕组非均匀地缠绕在所述齿上，以便确定其中将布置所述转子旋转位置检测装置的空间。
15.根据权利要求14所述的盘驱动器，其特征在于所述转子旋转位置检测装置布置在离开直接在所述转子磁体的下面的区域的位置处。
16.根据权利要求14所述的盘驱动器，其特征在于所述转子旋转位置检测装置位于这样的位置，即在该位置，由转子旋转引起的磁通量变化具有最大的、足以用于定子电流转换的程度，以便使转子精确旋转。
17.根据权利要求14所述的盘驱动器，其特征在于所述转子旋转位置检测装置是霍耳装置。
18.根据权利要求17所述的盘驱动器，其特征在于所述霍耳装置有相对于所述框架的表面倾斜的磁通量感测表面。
19.根据权利要求17所述的盘驱动器，其特征在于所述霍耳装置的磁通量感测表面相对于所述框架的表面倾斜一定角度，该角度通过选择使得由转子旋转引起的磁通量变化具有最大的、足以用于定子电流转换的程度，以便使转子精确旋转。
20.根据权利要求14所述的盘驱动器，其特征在于所述定子绕组缠绕成沿径向方向在所述齿的远端部分上的绕组数更少。
全文摘要
本发明提供了一种无刷马达，包括框架；转子，该转子由所述框架可旋转地支承；转子磁体，该转子磁体固定在所述转子上；定子，该定子固定在所述框架上，所述定子与所述转子磁体间隔开，以便在它们之间确定一间隙，所述定子有基本环形的基部以及多个彼此周向相邻的齿，这些齿从所述环形基部朝着所述转子磁体凸出，同时定子绕组缠绕在所述多个齿的每一个之上；以及转子旋转位置检测装置，该转子旋转位置检测装置布置在所述定子的相邻齿之间；其中，所述定子绕组非均匀地缠绕在所述齿上，以便确定其中适于容纳所述转子旋转位置检测装置的空间。
文档编号H02K29/08GK1445911SQ0312071
公开日2003年10月1日 申请日期2003年3月18日 优先权日2002年3月20日
发明者宫本荣治 申请人:日本电产株式会社