CN1366374A

CN1366374A - 在电枢和磁盘装置中的具有特征结构的电动机

Info

Publication number: CN1366374A
Application number: CN01144088A
Authority: CN
Inventors: 角田刚; 大胁洋彦; 福田健生; 古川文信
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2002-08-28
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: US20020084715A1; KR100460155B1; US6984914B2; SG108289A1; TW548891B; KR20030009035A; CN1189992C

Abstract

本发明提供一种电动机,它可减小转矩的产生、具有很薄的尺寸并能产生很强的扭矩。在一种具有电枢的电动机中,该电枢包括:一个做成圆筒形的后轭,一个缠绕线圈和一个做成圆筒形并由圆筒形周向表面上的多个磁极磁化的磁铁,后轭在线圈的电流切换部分中形成从后轭朝磁铁凸出的凸起部分。本发明还提供了一种利用上述电动机的磁盘装置。

Description

在电枢和磁盘装置中的具有特征结构的电动机

发明领域

本发明关于用来转动盘状介质的电动机、尤其是关于一种循环场型电动机，特别是关于一种在电枢中具有特征结构的电动机。另外本发明关于利用上述电动机的盘状介质的转动装置，如磁盘装置。

先有技术的描述

外转子型循环场型电动机由于其转动平滑和结构简单，常用作转动盘状介质的电动机。因此，对先有技术的说明将以外转子型电动机的例子来进行。

在此情况下，盘状介质指具有中心孔的同心的盘状介质、如下列介质：软盘、MO、MD、PD、CD(ROM，R和RW)，DVD(ROM，R，RW和RAM)以及老留声机磁盘(LP、EP等)等等。在以下的说明中，这些介质统称为磁盘。另外，由于目的在于转动该磁盘，因此把介质称作磁盘而不管它是否已接纳在一个护套中。

首先将说明作为传统电动机技术的径向间隙电动机和轴向间隙电动机。图17是传统的径向间隙电动机的透视图，图18是传统的沿图17的X-X线的剖视图。下面将基于图17的透视图和图18的剖视图来说明传统的径向间隙电动机的结构。

参照数字10表示一个极，它与通过叠合多个硅钢板而制成的叠层铁芯极相对应，用以防止涡流电流。参照数字46表示一个线圈，它缠绕在极10上并对它加上驱动电流。参照数字61表示一块磁铁，它设置成与极10相对。参照数字13表示一个转台，圆盘安装在它上转动。参照数字21表示一个轴承，它固定在转台13的中心轴上。参照数字15表示用以将磁盘安装到转台13上的卡盘装置，它通常做成能通过卡珠16来确定磁盘的中心位置，从而使磁盘与转台13紧密接触。

下一个图19是描述图17结构的转动情况的概略示图。在图19中，径向间隙电动机的磁铁61被磁化，从而在内周边侧和外周边侧上相应分布一个S极和一个N极，当对线圈46加上驱动电流时，极10按螺旋定律被磁化。在极10和磁铁61之间以上述方式产生排斥力或吸引力。在此情况下，该结构做成通过控制加到多个线圈46上的电流和时间，在磁铁61和线圈46之间交替产生并切换排斥力和吸引力，由此在固定方向连续产生推进力并使转台13对应于转子磁铁转动。

下面将描述与另一先有技术相对应的轴向间隙电动机。图20是传统的轴向间隙电动机的透视图，图21是沿图20中Y-Y线的剖视图，图22是描述图20结构的转动情况的概略示图。在图20和21中，参照数字47表示一个线圈，驱动电流加到该线圈上。该结构做成使多个线圈47形成在印刷电路板上，然后用树脂或类似的绝缘材料涂覆，从而整体形成在一个线圈电路板49上。参照数字62表示一块磁铁，它安置成平行于线圈电路板49。

参照数字51表示一个铁磁轭，它安装成紧靠磁铁62。参照数字34表示一个转台，它用于安装磁盘，使磁盘可转动，参照数字22表示固定转台34中心轴的轴承。参照数字15表示一个卡盘装置，它使磁盘放在卡珠16中以确定磁盘的中心位置，并使磁盘紧贴转盘34。

下面将在图22的基础上描述轴向间隙的电动机的转动情况。如上所述，磁铁62被磁化成在其上表面侧和下表面侧分别分布S极和N极。图23表示该磁铁的磁极分布情况。正如图23所示，该磁铁62在圆周方向被磁化成多个区域。然后，由于磁铁62固定在转台34和磁轭51之间，如图21所示，在轴向(电动机的转动轴方向)产生磁通量。另外当将驱动电流加到线圈47上时，将按螺旋定律产生线圈电流的磁通量。

线圈电流和磁铁62的磁通量之间以上述方式产生排斥力和吸引力，在此情况下，通过控制加到多个线圈47上的电流和时间，就能交替地产生和切换如图22所示的在磁铁和线圈47之间的排斥力和吸引力，从而在固定方向连续地产生推进力，从而即使在轴向间隙的电动机上仍能使转台34以与径向间隙电动机同样的方向对应于转子磁铁来转动。另外，在周向相对和表面相对的情况下，磁盘由转台34的转动而转动，因此能起到一个磁盘装置的作用。

在具有上述结构的传统的电动机上存在下述问题。亦即，传统的径向间隙电动机具有利用磁场系统中的N和S极之间的磁吸引力和排斥力的电动机工作原理，并且电枢(芯)极凸出以产生转动，亦即在电动机的一个循环中，吸引和排斥重复进行。这个重复势必产生扭矩变化和不均匀的扭矩。就不均匀的扭矩而言，相对于总扭矩的不均匀扭矩部分被称作为转矩(cogging)。在上述工作原理的基础上，通常认为，径向间隙电动机不能避免随转动一起产生的转矩。

另外，在传统的轴向间隙的电动机上，由于磁轭、线圈电路板和转子磁铁是做成在轴向叠合的，在将结构做得较薄时就受到限制。另外，由于线圈电路板和线圈结构的布局，与具有周向相对结构的电动机相比，就产生大扭矩而言，它也是有缺点的。

尤其在使用小型磁盘的设备上，为了具有良好的密集特性，要求具有相当密集的尺寸和能产生很强扭矩的电动机。本发明可解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种电动机，它可减少产生转矩，具有很薄的尺寸并能产生很强的扭矩。

发明概述

本发明能解决上述问题。按照本发明，提供了一种电动机，它包括：

一个具有做成圆筒形的电枢轭和缠绕在电枢轭圆筒形外周向表面上的电枢线圈的电枢；和

一个圆筒形磁场系统，它形成圆筒形并由圆筒形周向表面上的多个极磁化；

其中电枢轭形成从电枢轭朝电枢线圈的电流切换部分中的圆筒形磁场系统凸出的凸起部分。

另外，还提供了利用上述电动机的磁盘装置。

通过采用上述电动机，就能提供一种对电能消耗来说具有高效率的电动机，它可减小耗电电流的变化并能制成一种尺寸很薄的磁盘装置。

附图概述

图1是本发明的一个实施例的电动机的透视图；

图2是表示相邻线圈之间连接的概略示图，

图3是描述图1线圈的缠绕方法的示图，

图4是描述图1线圈的连接方法的示图，

图5是图1的所有线圈的连接图，

图6是具有另一种线圈的电动机的透视图，

图7是描述相邻线圈之间连接的概略示图，

图8是描述图6的线圈电流的示图，

图9是图6的所有线圈的连接的示图，

图10是描述图1的凸出部分细节的示图，

图11是采用磁传感器的电动机的透视图，

图12是描述磁铁和后轭之间的吸引力的示图，

图13是描述本发明一个实施例的电动机磁流的示图，

图14是线圈缠绕方法的示图，

图15是一个结构示图，其中磁铁安置在内、外周上，

图16是表示温度特性的估计值的示图，

图17是传统的径向间隙电动机的透视图，

图18是沿图14的X-X线的剖视图，

图19是描述图14结构的转动操作的示图，

图20是传统的轴向间隙电动机的透视图，

图21是沿图17的Y-Y线的剖视图，

图22是描述图17的结构转动操作的视图，

图23是表示图17的磁铁的磁场分布的视图。

优选实施例的描述

下面将参照附图描述本发明的实施例。下面将以示例形式的转轴式电动机来说明本发明，该转轴式电动机用以驱动与能有效利用本发明特征的一种电动机相对应的磁盘。在此情况下，不必说，本说明书中采用的实施例不会使本发明仅限于转轴式电动机。

实施例1

图1是本发明的一个实施例的电动机的透视图。在图1中，参照数字1表示电动机的转动轴。参照数字2表示转动轴1的轴承。参照数字3表示由磁性材料制成的后轭，它相对于转动轴1同心地安置并形成圆环形状，在圆环上在磁铁6存在的方向上(在本实施例中在后轭3的外周部分)具有一凸起部分，在不具有磁铁6的方向(在本实施例中，与凸起部分31的背面相对应的后轭3的内周部分上)具有一个凹入部分32。参照数字4表示缠绕在后轭3上的线圈。

参照数字5表示一个轭架，参照数字6表示一块磁铁。磁铁6紧密贴合并吸在轭架5上，因此可固定住磁铁，径向的平表面具有转台13的作用。在此情况下，装在平台13上的卡盘装置15和卡珠16与先有技术中描述的相同，并采用了相同的名称和同样参照数字，这里省略了对它们的重复描述。

磁铁6做成圆筒形，在圆筒形周向表面上交替地磁化出多个N和S极。磁铁6和线圈4缠绕的后轭3相对于转动轴1同心地安置，在它们之间保持预定的间隔。参照数字8表示电动机基座，轴承2和后轭3固定到该基座上。

下面将描述与本发明特征相对应的电枢(定子)部分。图2是图1的主要部分的平面视图。在图2中，该电枢部分由后轭3和线圈4构成。首先用具有高磁导率的铁磁材料制成的磁性材料制成电枢部分，尤其在它的周向表面上，形成一个圆筒形，在圆筒上的磁铁6存在的方向(本实施例的后轭3的外周向部分上)形成一个凸起部分31，在磁铁6不存在的方向(本实施例的后轭3的内周向部分上)形成一凹入部分32。通常使用易加工和易得到的磁性材料、如碳钢、磁性钢和硅钢来作后轭3的材料。后轭3可做成圆筒形。由于交替的磁通量加到后轭3上，可采用薄板形成的铁磁材料进行叠合，以减少涡流损耗。另外，还可采用易于成形的烧结材料作后轭材料，从而考虑批量生产时的经济效益。在此情况下，最好采用铁素体烧结材料或类似材料。

下面将描述按照本发明第一个特征的将线圈4缠绕在后轭3上的方法。图3是描述图1所示线圈的缠绕方法。在此情况下，为方便起见，将描述由18个线圈4和12个磁铁6的极构成的电动机。在图3中，所有的18个线圈4均以相同的方向A缠绕在后轭3上，由此使缠绕方法比较简单。还可在与A方向相反的方向上缠绕所有的线圈。在此情况下，由于线圈4是一个最小的结构单位，为以后描述方便，它被称作为单位线圈41。

另外，图4是描述图1的线圈连接的示图，图5是表示图1的所有线圈的连线的示图。相邻的两个单位线圈41连接成一个单位线圈的缠绕端部连到另一个缠绕线圈的端部上，因此导线连成来自H方向的在一个单位线圈41的缠绕开始端的电流在I方向从单位线圈41的向下方向流到向上方向，在J方向从一个单位线圈的缠绕端流到相邻线圈41缠绕端，在K方向从单位线圈41的端部流到缠绕开始端，从上方流向下方并在L方向在单位线圈41从缠绕开始端流动。因此，通过连接相邻的线圈41形成9个线圈。这些连成的相邻的单位线圈41为描述方便称作为线圈42。

在图2和5中，这9个线圈组42安装成使它的连接后的中部分别跨接在后轭3的凹入部分32和凸起部分31的两旁。亦即在图4和5中，加到单位线圈41上的电流相对于凸起部分31在相互相反的方向上流动，亦即在线圈组42的电流切换部分位于凸起部分31上。另外，单位线圈41有规律地缠绕在后轭3上，在线圈之间没有间隙地紧密地附着到后轭3上。因此，在凸起部分31和凹入部分32的区域没有线圈4，线圈4有规律地缠绕在后轭3的没有凸起部分31和凹入部分32的圆筒部分上。

在图5中，连接后的9个线圈组42分别连接到串联的两个相邻线圈组42的缠绕开始端，因此，9个线圈组42构成由三个线圈组42串联而得到的三个并联线路。亦即形成三相电枢线圈。相应串联的缠绕端部的所有终端连接成一个COM终端(在图中以标记C表示)，该终端连接到所有电路的公共电源(如0V)上。相应的串联的缠绕的开始终端连到三相的相应相(图中以U.V和W表示)的电源上。在此情况下，图5所示的电路结构为描述基本结构已进行了简化，不能把本发明仅限制为上述内容，例如串联的线圈组42的数量可以是一条电路、也可是四条或更多线路。另外，并联电路的数量也不仅限于3相，可以是6相。

图6是具有另一线圈的透视图，图7是描述图6相邻线圈之间的连接的示图。另外，这些附图描述了力图使线圈4的缠绕步骤简化的线圈缠绕方法。在图6和7中，在后轭3的中部31上设有固定该线圈中部的线圈钩9，线圈中部与线圈钩9啮合。线圈4的两端部缠绕在后轭3上绕B向和C向转动，亦即线圈中部固定，其两端缠绕在相对于后轭的同方向上。然而线圈在同方向上缠绕时，由于其中部折回，则左右单位线圈41绕后轭3缠绕成以相反方向转动。以上述方式制成9个线圈，在以上述方法缠绕的与线圈组42对应的线圈4中，可从与上述单位线圈41对应的中部将线圈41分成两部分、亦即与线圈组43对应的线圈4具有线圈中部，并得到相互反向缠绕的单位线圈41。

图8是描述图6所示的线圈电流的示图。当对缠绕线圈组43加上电流时，从P方向加上的电流在与向上方向对应的Q方向上从线圈的向下方向流动，在R方向流过线圈中部，从向上方向流到与向下方向相对应的S方向，最后在T方向上流出。9个线圈组43的每一个安装成其中线圈中部跨按在后轭3的凹入部分32和凸起部分31的两旁。另外，单位线圈41有规律地缠绕在后轭3上，使它们之间无间隙地紧密贴靠后轭3。按照图6所示的另一种方法，与图4和5所示的一样，流过线圈41的电流相对于凸起部分31以相互相反方向流动，亦即线圈组43的电流切换部分位于凸起部分31上。

图9是表示图6所有线圈的连接的示图。在图9中，连接后的9个线圈组43分别串连到线圈组43的两个相邻(即第三线圈)的缠绕开始端，因此，9个线圈组43构成由三个线圈组43串联得到的三个并联电路。亦即形成三相电枢线圈。所有的相应的串联的缠绕端终端连接起来形成一个COM终端(图中以C表示)，由此连到所有电路的公共电源(如0V)上。相应串联的缠绕的开始端的终端连到三相的相应相的电源(图中以U，V和W表示)上。在此情况下，为描述基本结构，简化了图9所示的电路结构，它并不将本发明限制在上述内容中，例如，串联的线圈组43的数量可以是一条电路，也可以是四条或更多电路。另外，并联电路的数量也不仅限于3相，也可以是6相。

下面将描述与本发明的第二个特征相对应的凸起部分。图10是描述图1凸起部分细节的示图，图10(a)是该凸起部分的部分放大的视图，在图中，后轭3的厚度设定成轭厚t。另外对于凸起部分31，靠近凹入部分32的台肩部分设定成台肩部分的轭厚为a和c，凹入部分32和凸起部分31之间的厚度设定成b。另外凸起部分31从后轭3的圆筒表面凸起的量设定为凸起部分的高度h。后轭3圆筒的表面部分和磁铁6之间的间隙长度设定为g。

首先，轭厚t设定成能确保足够的磁通量密度、防止涡流损失和减小线圈4的阻抗损失。为了满足前两条，必须增大t，为了满足后一条必须减小t。在本发明用到的磁盘装置的转轴式电动机上，通过将轭厚t设定成1.2≥t≥2.0mm的范围，就可得到一种具有优良的低损耗性能的电动机。

正如在下面的磁路中详细描述的，凸起部分形成射线形的磁通。另外，同时需要使磁路的横截面积保持与后轭3的圆筒周向表面部分的横截面积相同，从而防止产生磁饱和，因此必须保持a、b和c≥t的关系。尤其重要的是要在加工后轭3的过程中要保证台肩的厚度a和c。

凸起部分高度h由使射线形状的磁通变窄的影响和可允许的转矩的范围来设定，在采用本发明的磁盘装置的转轴式电动机上，通过将凸起部分的高度h设定成0.1≥h≥0.5(mm)的范围，就能得到一种具有所需要的高扭矩和低转矩的电动机。

此外，图10(b)是描述凸起部分角度的视图。θ表示凸起部分的角度，即一个凸起部分31占整个后轭3的周向的角度。如上所述，由于线圈4是绕后轭3的圆筒部分有规律地缠绕的，单位线圈41安置成跨接在凸起部分31的两旁，凸起部分与没有线圈的区域相对应。因此，凸起部分31的区域就成为形成射线形状的磁通的重要因素。所有上述情况，在转台直径为29mm的磁盘装置的转轴式电动机上，当由三个线圈组构成三相电枢线圈、由12个极构成磁铁6(参见下面叙述的图13)时，在θ＝5±0.5°上就能得到具有符合要求的高扭矩和低转矩性能的电动机。另外，在将线圈组结构数量变到2或4时，以相对应的方式将磁铁6上的极的数量设定成8或16，以此来改变与极的数量相对应的电动机的直径，就能使θ角成为2°和8°。亦即最佳状态的范围，2≥θ≥8(度)。

为了控制电动机的转动，需要有一个传感转动状态(转动时的磁通量变化、转数等)的装置，作为这种传感装置，作为例子，多个如空穴构件那样的磁传感器装在多个部分上，由此来传感电动机的转动状态，从而进行反馈控制。图11是使用这种磁传感器的电动机的透视图，参照数字7表示与传感装置相对应的磁传感器，磁传感器7安置在与磁场系统部分对应的磁铁6和电动机基部8的下部之间的间隙中。磁场系统的变化由磁传感器7通过利用来自磁铁6的漏泄的磁通量来探测，在探测结果的基础上控制线圈组42(42，43)的驱动电流。由于磁传感器7安置在磁铁6和电动机基部8的下部之间的间隙中，就不必加宽磁隙或改变磁隙长度。因此，就可将磁场系统部分和线圈组42(42，43)之间的气隙精确保持在很窄的范围内。

下面将描述磁场系统部分。磁铁6由圆筒形的铁磁材料加工形成。与后轭3相对的圆筒形周向表面精确加工成具有高精度的外径和圆度。因此，该圆筒形周向表面部分做成一个光滑而连续的周向表面。该磁铁6的圆筒形表面部分由周向的以顺序N，S，N，S……排列的多个极磁化，轭架5固定并保持在磁铁6的外周面上。轭架5起到增大磁铁6和后轭3之间的间隙磁通密度的支架的作用。

下面将描述磁铁6包围后轭3和线圈组42(42，43)缠绕后轭3的设计。图12是描述磁铁和后轭之间的吸引力的视图，由于磁铁6而引起的吸引力产生在磁铁6和后轭3之间。当减小磁铁6和后轭3之间的距离时，为了克服磁铁6和后轭3之间的吸引力，必须提供较大的扭矩来转动电动机。另外，反过来说，当增大磁铁6和后轭3之间距离从而减小磁铁6和后轭3之间的吸引力时，减小了越过线圈4的磁通量，也减小了产生的扭矩。因此，磁铁6和后轭3之间的间隙(间隙长度g)设定到一个最佳的位置关系，既能使加在磁铁6和后轭3之间的一部分上的吸引力减到最小，又能尽可能地增加越过线圈4的磁通量，并产生最大的扭矩。

在图10(a)中，参照标记g表示间隙长度。当用上述材料制造后轭3和磁铁6时，g的范围设定成1.0≥g≥1.5(mm)就可得到一种具有符合要求的高扭矩和低转矩性能的电动机。

下面将描述本发明的电动机的转动操作情况。图13描述本发明的实施例的电动机的磁路，其中图13(a)描述后轭3的磁通，图13(b)描述磁铁6的磁通。在图13(a)和13(b)中(参见图5和9)，作为一个直流电动机按Fleming左手定律产生转动力。线圈4(线圈组42)安置在磁铁6和后轭3之间的磁通中，当电流加到线圈组42的线圈4上时，按Fleming左手定律，电磁力加到线圈4上。亦即由于流过线圈4的铜导线的电流的轴向(与电动机轴方向相同)元件横穿相对于从磁铁6朝后轭3通过的磁通(径向)的磁通，在线圈的正交方向、即其转动方向上产生了电磁力。

另外，当电流加到线圈4上时，在后轭3内产生磁通流，在后轭3内产生的磁通与磁铁6切向(参见图13的箭头)产生的磁通叠合。结果使横穿线圈4的磁通进一步增强，从而产生更大的扭矩。特别是由于在本发明的后轭3中形成了一个凸起部分31，线圈4的电流切换部分(参见单位线圈41的连接部分，上述中间部分和中部43)安置在凸起部分31中，在凸起部分31和磁铁6之间的射线形状的磁通变窄，从而影响了磁通的增强。

由于实际的电枢部分存在在固定侧，磁通系统部分、即磁铁6和轭架5由相互作用而转动，因此，该结构变成一种循环场型结构，通过用磁传感器7的信号，在线圈4和磁铁6之间的位置关系的基础上连续控制加到线圈4上的电流的方向和时间，就可使电动机连续转动。

下面将描述线圈4的缠绕方法。图14是描述线圈4的缠绕方法的示图，图14(a)是描述图1所示后轭3的线圈缠绕方法，在图14(a)中，线圈4加到图1所示的圈形后轭3上，在从后轭3的下部插入(步骤1)，接纳在后轭3的上部并缠绕在后轭3上(步骤2)，由此进行线圈的缠绕。

为了使线圈4的缠绕方法更加容易，环形后轭3的整个周边分成多段，例如如图14(b)所示，整个周边在周向分成9段(与线圈组42的数量相对应)，线圈4缠绕在分开的后轭3上，线圈4缠绕的多段后轭3采用如焊接等方法连接，从而形成一个环形后轭3。亦即如图14(b)所示，可在送进后轭3的同时转动线圈4，从而缠绕后轭。另外还可如图14(c)所示，能够预先缠绕和形成单位线圈41，将线圈4附着到分开的后轭3上。在上述方式中，可使线圈缠绕方法很容易。

另外，图15表示一个结构，其中磁铁安置在内外周侧上。它与图1和6所示的结构不同之处在于磁铁6安置在内周侧和外周侧两侧上，后轭3和线圈4安置成保持在两块磁铁6之间。按照上述结构，由于来自内周侧和外周侧两侧的电磁力加到线圈4上，就可产生更强的扭矩。

图16示出温度特性的估计值。在图16中，示出一个标准的直径为12cm的磁盘装到电动机上转动时的电动机电流消耗情况，它示出与在图17中所示的先有技术的电动机相比的情况，当然，驱动电动机的驱动装置设定到同样条件下。正如图中所示，具有本发明结构的电动机在0℃和70℃之间具有基本固定的电流消耗(240mA)，未呈现变化。与之相反，传统的电动机增大了14.2％，从360(mA)到411(mA)。

由于具有本发明结构的电动机具有的间隙长度远小于传统电动机的间隙长度，该间隙长度在电动机转子的整个周边上基本是固定的(仅在上述凸起部分上有变化)，因此，电动机磁路形成的磁导不会因为温度而变化(换言之，电动机的磁路不包括任何受温度影响的因素)，因此可获得如上所述的极佳的温度特性。

由于提供了如上所述的极佳的温度特性，在使用具有本发明结构的电动机的磁盘装置中，即使磁盘装置(如膝上计算机)在低温时电池容量减小，仍可确保稳定的长时间的操作；即使长时间使用该磁盘装置，内部温度升高，仍可保证稳定的长时间的操作。

在本申请中，上面已描述了循环场型外转子电动机的实施例，然而，本发明不仅限于这种电动机，由于本发明的主题不是转子是安置在内周边上或外周边上，而是仅就结构角度上的安置而言，能通过充分利用本发明的结构来制造内转子结构，另外还能将磁场系统部分安置在固定侧，同样将电枢部分安置在转动侧。

按本发明如上所述构成的电动机能产生相当大的扭矩，因为从结构上说，它能减小磁铁和后轭之间的间隙，并能确保很高的间隙磁通密度。另外，同样就结构而言，由于转动电动机的电磁力产生在转子(磁场系统部分)外周边附近，就能得到较大的力矩(半径)，这样就能增大电动机的扭矩。另外，由于该结构做成线圈形，就可形成多个线圈；由于圆筒形磁铁安置在外侧，可增大磁极数量，这就能改进扭转常数并能增大电动机扭矩。因此，在加上同样量级载荷的情况下，可以使该电动机实现低能消耗。

另外，由于线圈机械固定到后轭上，具有本发明结构的电动机可做成一个刚性体，这样线圈几乎不会振动。由于后轭中产生的磁通直接加到线圈上，就可在电动机上增大扭矩，同时进行快加速操作。如果具有上述特征的电动机用于上述磁盘装置上，就可减小进入时间和电能消耗，同时能使磁盘装置的结构厚度做得很薄。

在本申请中，说明书中的实施例不是用来将本发明限制在用于转轴式电动机上。例如，它可延伸到在转轴方向的本发明结构的电动机循环场和电枢上，因此可使该电动机尽管直径小，但可具有高扭矩，小惯性和低电耗。

正如上面详细描述的，按照本发明，可以提供一种电动机，它具有低电能消耗、高效率、电能消耗相对于温度变化的变化较小和薄的结构。

Claims

1.一种电动机，包括：

一个具有做成圆筒形的电枢轭的电枢，电枢线圈缠绕在上述电枢轭的圆筒形周向表面上；和

一个做成圆筒形、并由圆筒形周向表面上的多个磁极磁化的圆筒形磁场系统，

其中上述电枢轭在上述电枢线圈的电流切换部分中形成一个从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分。

2.如权利要求1的电动机，其中在上述电枢轭上与上述凸起部分相对应的后表面上形成一个凹入部分。

3.一种电动机，包括：

其中上述电枢轭在上述电枢线圈的电流切换部分中形成从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分，一个凹入部分形成在与上述凸起部分相对应的上述电枢轭的后表面上。

4.如权利要求3的电动机，其中上述电枢线圈紧密地、有规律地缠绕在上述电枢轭上的没有凸起部分和凹入部分的电枢轭上。

5.一种电动机，包括：

一个具有做成圆筒形的电枢轭的电枢，电枢线圈缠绕在上述电枢轭的圆筒形周向表面上，和

其中上述电枢轭形成从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分，一个凹口部分形成在与上述凸起部分相对应的上述电枢轭的后表面上，上述电枢线圈由一组电枢线圈构成，该组电枢线圈通过将两个线圈缠绕在上述凸起部分的两侧并将一侧中的缠绕的一端连接到另一侧中的缠绕的一端上来制成。

6.如权利要求5的电动机，其中上述电枢线圈紧密地、有规律地缠绕在上述电枢轭上没有凸起部分和凹入部分的后轭的圆筒形部分上。

7.如权利要求5的电动机，其中在上述电枢轭和上述圆筒形磁场系统之间的间隙设置在一个预定的间隔上，上述间隙设定在1.0mm和1.5mm的范围内。

8.如权利要求5的电动机，其中上述凸起部分的角度设定在2～8度的范围内。

9.如权利要求5的电动机，其中上述凸起部分的高度设定在0.1mm～0.5mm的范围内。

10.如权利要求5的电动机，其中上圆筒形磁场系统设置在上述电枢轭的外周侧，在上述电枢轭的内周侧设置第二个圆筒形磁场系统。

11.一种电动机，包括：

一个做成圆筒形并由圆筒形周向表面上的多个磁极磁化的圆筒形磁场系统，

其中上述电枢轭形成从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分，一个凹入部分形成在与上述凸起部分相对应的上述电枢轭的后表面上，一个用以啮合电枢线圈的啮合部分分别形成在上述凸起部分上，和

其中上述电枢线圈啮合上述啮合部分的预先形成的中部，从而使电枢线圈缠绕在上述凸起部分的两侧。

12.如权利要求11的电动机，其中上述电枢线圈紧密地、有规律地缠绕在没有电枢轭的凸起部分和凹入部分的后轭的圆筒形部分上。

13.如权利要求11的电动机，其中上述电枢轭和上述圆筒形磁场系统之间的间隙设置在一个预定的间隔上，上述间隙设定在0.1mm～1.5mm的范围内。

14.如权利要求11的电动机，其中上述凸起部分的角度设定在2～8度的范围内。

15.如权利要求11的电动机，其中上述凸起部分的高度设定在0.1mm～0.5mm的范围内。

16.如权利要求11的电动机，其中上述圆筒形磁场系统安置在上述电枢轭的外侧，一个第二圆筒形磁场系统设置在上述电枢轭的内侧。

17.一种由电动机转动一介质的磁盘装置，

其中上述电动机包括：

一个做成圆筒形，并由圆筒形周向面上的多个磁极磁化的圆筒形磁场系统，和

在上述电动机中，上述电枢轭在上述电枢线圈的电流切换部分中形成从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分。

18.一种由电动机转动一介质的磁盘装置，

其中上述电动机包括：

一个做成圆筒形的圆筒形磁场系统，该系统由圆筒形周向表面上的多个磁极磁化，和

在上述电动机中，上述电枢轭在上述电枢线圈的电流切换部分中形成从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分，一个凹入部分形成在与上述凸起部分相对应的上述电枢轭的后表面上。

19.一种由电动机转动一介质的磁盘装置，

其中上述电动机包括：

一个具有做成圆筒形的电枢轭的电枢，电枢线圈缠绕在上述电枢轭的圆筒形周向面上，和

一个做成圆筒形并由圆筒形周向表面上的多个磁极磁化的圆筒形磁场系统，和

在上述电动机中，上述电枢轭形成从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分，一个凹入部分形成在与上述凸起部分相对应的上述电枢轭的后表面上，上述电枢线圈由一组电枢线圈构成，该组电枢线圈通过将两个线圈缠绕在上述凸起部分的两侧并将缠绕在一侧上的一端连到缠绕在另一侧上的一端连接而构成的。

20.一种由电动机转动一介质的磁盘装置，

其中上述电动机包括：

在上述电动机上，上述电枢轭形成从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分，一个凹入部分形成在与上述凸起部分相对应的上述电枢轭的后表面上，一个啮合电枢线圈的啮合部分分别形成在上述凸起部分上，和

其中上述电枢线圈使预先形成的中部与上述啮合部分啮合，从而缠绕在上述凸起部分的两侧。

21.一种将电枢线圈缠绕在形成圆筒形的电枢轭上的方法，

其中上述电枢轭形成从上述电枢轭朝上述圆筒形磁场系统凸出的凸起部分，和

上述电枢线圈形成一组电枢线圈，该组电枢线圈通过将两个线圈以相同方向缠绕在上述凸起部分的两侧并将一侧上的缠绕的一端连接到另一侧上缠绕的一端上来形成。

22.如权利要求21的缠绕方法，其中上述电枢轭预先分成多个部分，上述凸起部分设置在中部，预先缠绕和形成的电枢线圈从上述凸起部分的两侧装到上述电枢轭上，上述分开的电枢轭及一侧上缠绕的一端和另一侧上缠绕的一端相互连接。

23.一种将电枢线圈缠绕在形成圆筒形的电枢轭上的方法，

其中上述电枢形成从上述电枢轭朝上述圆筒形的磁场系统凸出的凸起部分，以及分别啮合电枢线圈的啮合部分，和

在上述电枢线圈上预先提供折叠的中部，上述中部与上述啮合部分啮合，从而以同样方向缠绕在上述凸起部分的两侧上。

24.如权利要求23的缠绕方法，其中上述电枢轭预先分成多个部分，上述凸起部分设置在其中部，在上述电枢线圈上预先提供折叠的中部，上述中部与上述啮合部啮合，从而以同样的方向缠绕在上述凸起部分的两侧，并连接上述分开的电枢轭。