JP2002095228A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な構成によって、モータの温度特性を飛
躍的に向上させるこことを可能とする。 【解決手段】 ヨーク３３ｃを周方向に分離する３箇所
以上のスリット３３ｃ１を設けて、半径方向への移動を
許容された可撓ヨーク片３３ｃ２を形成し、高温環境下
における従来のような偏心状態を回避して回転体の全体
の回転バランスを良好に維持させるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータケースにヨ
ークを介して環状のマグネットが装着されたモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ロータを有するモータでは、ロ
ータケースにヨークを介して環状のマグネットが装着さ
れた構造が多用されているが、例えば、図１０及び図１
１に表された空気動圧軸受装置を用いたモータのロータ
部分においては、ロータケース１の円筒状周壁部１ａに
対して環状のヨーク２が装着されているとともに、その
ヨーク２の内周面側に、図示を省略した電機子側と対面
するようにして環状のマグネット３が接着材４等によっ
て固定されている。

【０００３】一方、近年のモータでは、高速型のレーザ
ビームプリンタやデジタル複写機などのように、駆動モ
ータに高速回転を行わせるようにしたものが多くなって
きており、しかも、回転振れなどの回転精度についても
極めて高精度なスペックが要求されている。そのため、
モータの構成として、上述したロータケース１とヨーク
２、及びヨーク２とマグネット３との接合構造が、高速
回転時における回転バランスを維持する上で重要になっ
てきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来構造の
モータでは、ロータケース１とヨーク２、及びヨーク２
とマグネット３との固定を、高度なバランス状態で行っ
たとしても、上記ロータケース１とヨーク２との間の熱
膨張率の差異によって、温度環境変化時にモータの振動
が大幅に増大することがある。例えば５０°〜８０°程
度の高温環境下において、熱膨張率が大きいロータケー
ス１に対して熱膨張率の小さいヨーク２が、接着力が強
く分布した側に向かって次第に引き寄せられていき、そ
れら両部材どうしの間に偏った隙間が発生して回転部分
が偏心状態となり、振動が規格を越えた大きさになって
しまうことがある。

【０００５】そこで本発明は、安価な構成によって、温
度環境変化に対応して良好な回転バランスを維持するこ
とができるようにしたモータを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のモータでは、電機子が取り付けられ
た固定フレームに、円筒状の周壁部を備えたロータケー
スが回転自在に支持されているとともに、上記ロータケ
ースの円筒状周壁部の内周面側に対してヨークが環状に
装着され、そのヨークの内周面側に、前記電機子側と対
面するようにして環状のマグネットが装着されたモータ
において、上記ヨークを周方向に分離する複数のスリッ
トが、当該ヨークの周方向において３箇所以上設けられ
ていることによって、複数の可撓ヨーク片がそれぞれ形
成されている。

【０００７】また、請求項２記載のモータでは、前記請
求項１記載の各スリットは、周方向において略等間隔に
配設されている。

【０００８】さらに、請求項３記載のモータでは、前記
請求項１記載のスリットが、前記ヨークの周方向におい
て４箇所以上設けられている。

【０００９】さらにまた、請求項４記載のモータでは、
前記請求項１記載のロータマグネットには、前記ヨーク
側の各スリットに対応した位置に、当該ロータマグネッ
トを周方向に離間させる複数のスリットが設けられてい
ることによって、複数のマグネット片が形成され、その
複数のマグネット片のそれぞれが、前記ヨーク側の各可
撓ヨーク片に対して各々接着固定されている。

【００１０】一方、請求項５記載のモータでは、前記請
求項１記載のヨークに設けられたスリット及び可撓ヨー
ク片は、ロータマグネットの磁極数以下の数で設けられ
ている。

【００１１】このような構成を有する本発明の請求項１
にかかるモータによれば、高温環境下においてロータケ
ースとヨークとの間に熱膨張差が生じたとしても、上記
ロータケースの大きな膨張率に対応して、半径方向の移
動を許容された各可撓ヨーク片のそれぞれが独立して追
従することとなり、従来のようにヨーク全体が一方向に
偏って引き寄せられることがなくなる。その結果、回転
体の全体も、回転バランスを大幅に損なわれることがな
くなり、安定的な回転状態が維持されるようになってい
る。

【００１２】このとき、請求項２にかかるモータのよう
に、ヨーク側の各スリットを周方向において略等間隔に
配設しておけば、周方向における回転バランスがとり易
くなる。

【００１３】また、特に請求項３にかかるモータのよう
に、ヨーク側のスリットを周方向において４箇所以上設
けておけば、上述した回転バランスが一層確実に得られ
ることとなる。

【００１４】さらに、請求項４にかかるモータのよう
に、ヨーク側の各スリットの位置に対応してロータマグ
ネット側に複数のスリットを設けて、複数のマグネット
片を形成しておけば、各可撓ヨーク片の各々に対して上
記各マグネット片のそれぞれを容易に接着固定すること
が可能となり、取り扱い上都合がよい。

【００１５】さらにまた、請求項５にかかるモータのよ
うに、ヨーク側のスリット及び可撓ヨーク片を、ロータ
マグネットの磁極数に対応して設けておけば、各可撓ヨ
ーク片とマグネットとの位置合わせが容易化されるなど
の点において生産性が向上される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、それに先立って、本発明を適用した空気
動圧軸受を備えた軸固定型のポリゴンミラー駆動用モー
タの構造を、図面に基づいて詳細に説明しておく。

【００１７】図１に示されたポリゴンミラー回転駆動用
のスキャナモータＭは、軸固定型の空気動圧軸受装置を
備えたアウタロータ型モータの一例であって、フレーム
１０側に組み付けられた固定部材としてのステータ組２
０と、このステータ組２０に対して、図示上側から嵌め
込むようにして組み付けられた回転部材としてのロータ
組３０とから構成されている。このうちステータ組２０
は、上記フレーム１０の略中心位置に立設するように取
り付けられた固定軸（軸部材）２１を有しているととも
に、その固定軸２１の外周面から半径方向に一定の距離
を隔てて円筒状のコアホルダー２２が、上記固定軸２１
を取り囲むように設けられている。そして、上記コアホ
ルダー２２の外周側にはステータコア２３が嵌着されて
おり、そのステータコア２３の各突極部に対して駆動コ
イル２４が各々巻回された構造になされている。

【００１８】上記固定軸２１の基体となる部分は、アル
ミニウム又はアルミニウム合金等からなるアルミ材によ
って形成されており、その固定軸２１の動圧軸受面を含
む外周表面には、適宜の樹脂を用いてコーティングが施
されている。また、上記固定軸２１の外周面には、例え
ばヘリングボーン型の動圧発生用溝（図示省略）が軸方
向に２ブロックに分けられて環状に並列するように凹設
されており、当該動圧発生用溝が設けられた固定軸２１
の外側には、数μｍ〜十数μｍの隙間を隔てて、前記ロ
ータ組３０の軸受スリーブ３１が回転可能に装着されて
いる。

【００１９】一方、上記軸受スリーブ３１は、アルミニ
ウム、アルミニウム合金等のアルミ材よりなり、その動
圧軸受面を含む外周表面には、ニッケル等を用いたメッ
キ層又はアルマイト皮膜が成膜されている。このように
して、上記固定軸２１の外周面と、軸受スリーブ３１の
内周面との間には、空気動圧を発生させるラジアル動圧
軸受部が形成されている。

【００２０】さらに、上記軸受スリーブ３１の図示上側
部分の外周には、平面六角形状のポリゴンミラー３２が
嵌着されている。このポリゴンミラー３２は、前記軸受
スリーブ３１から半径方向外方に向かって一体的に延出
しているロータケース３３の保持部３３ａ上に載置され
ていて、当該ポリゴンミラー３２の図示上面の中心部分
が、上記軸受スリーブ３１に装着されたクランプ部材３
２ａによって軸方向外側（図示上方側）から押えバネ３
２ｂを介して締め付けられることにより固定されてい
る。

【００２１】さらにまた、上記固定軸２１の先端部分
（図示上端部分）には、中空円筒状の外周壁部２１ｂ
が、軸方向（図示上方方向）に所定量突出するように環
状に形成されていて、その外周壁部２１ｂの内周側に、
スラスト浮上用の固定側スラストマグネット２５が環状
に装着されている。この固定側スラストマグネット２５
には、軸方向（図示上下方向）の着磁が施されている。

【００２２】一方、上記クランプ部材３２ａの内側中心
部分には、細孔状のエアオリフィス３２ｃが軸方向に貫
通形成されているとともに、そのエアオリフィス３２ｃ
の周囲を取り囲むようにして、スラスト浮上用の回転側
スラストマグネット３４が環状に装着されている。この
回転側スラストマグネット３４は、上述した固定軸２１
側の固定側スラストマグネット２５と半径方向に対面す
るように配置されていて、その固定側スラストマグネッ
ト２５との間に磁気的吸引力又は反発力を生じるように
軸方向（図示上下方向）の着磁が施されている。そし
て、これら両マグネット３４，２５どうしの相互磁気作
用によって、ロータ組３０の全体が、上記ステータ組２
０に対してスラスト方向に所定量浮上した状態に保持さ
れるように構成されている。

【００２３】さらにまた、上記固定軸２１の内部側に
は、当該固定軸２１の先端部（図示上端部）に開口する
空気供給孔（図示省略）が軸方向に延在しており、当該
空気供給孔の途中部分が、前記２ブロックにわたって設
けられた動圧発生用溝の中間部分で上記固定軸２１の外
側に向かって開口している。そして、ロータ組３０の内
部空気が、前記空気供給孔によって動圧発生用溝の間部
分に送給され、動圧発生用溝のポンピング作用によって
軸方向外側図示上下方向に流動させられ外部側に排出さ
れるようになっている。

【００２４】一方、上述したロータケース３３は、前記
軸受スリーブ３１と一体に形成された略円筒状の部材か
らなり、前記駆動コイル２４が配置されたロータ内空間
と、ポリゴンミラー３２が配置されたロータ外空間とを
仕切るように配置されている。このロータケース３３の
外周側部分に設けられた円筒状の取付板３３ｂの内周壁
面には、磁性材からなる環状のバックヨーク３３ｃが装
着されているとともに、そのバックヨーク３３ｃの内周
面側に、駆動マグネット３５が環状に装着されている。
上記駆動マグネット３５は、前述したステータコア２３
の各突極部に対して半径方向外方から近接対向するよう
に配置されて、モータ駆動部を構成している。

【００２５】ここで、上述した環状のバックヨーク３３
ｃには、特に図２及び図３に示されているように、当該
バックヨーク３３ｃを周方向に分離する複数のスリット
３３ｃ１，・・・が、周方向において３箇所以上（本実
施形態では４箇所）にわたって設けられている。それら
の各スリット３３ｃ１は、周方向において略等間隔に設
けられていて、周方向に隣接する一対のスリット３３ｃ
１どうしの間に、複数個の可撓ヨーク片３３ｃ２，・・
・の各々が、別個独立して分離された状態に設けられて
いる。

【００２６】上記各可撓ヨーク片３３ｃ２は、前記スリ
ット３３ｃ１と同数（本実施形態では４個）設けられて
おり、当該可撓ヨーク片３３ｃ２のそれぞれが、上記ロ
ータケース３３の円筒状取付板３３ｂの内周壁面に対し
て、上述したように、互いに離間した状態で接着されて
いる。すなわち、これらの各可撓ヨーク片３３ｃ２は、
相互に拘束し合うことなく、半径方向に独立して移動を
許容された構成になされている。

【００２７】さらに、駆動マグネット３５においても、
上述したバックヨーク３３ｃ側の各スリット３３ｃ１に
それぞれ対応した位置に、複数のスリット３５ａ，・・
・が４箇所設けられており、それらの各スリット３５ａ
によって、複数のマグネット片３５ｂが形成されてい
る。そして、これらの各マグネット片３５ｂのそれぞれ
は、上記各可撓ヨーク片３３ｃ２の各々に対して接着固
定されており、予め、各可撓ヨーク片３３ｃ２毎にマグ
ネット片３５ｂを接着した組立体を準備しておくことに
よって、取り扱い上の都合がよくなる。

【００２８】このような本実施形態にかかるスキャナモ
ータＭを、例えば５０°〜８０°程度の高温環境下で、
毎分３０，０００回転以上の高速回転を行った場合に
は、上記ロータケース３３とバックヨーク３３ｃとの両
部材どうしの間に熱膨張差が生じてくるが、ロータケー
ス３３の大きな熱膨張率に対応して、半径方向の移動を
許容された各可撓ヨーク片３３ｃ２のそれぞれが独立し
て追従することとなる。従って、従来のように、熱膨張
率が大きいロータケース３３に対して、熱膨張率が小さ
いバックヨーク３３ｃの全体が、接着力の強い方向など
の一方向に向かって引き寄せられて偏心していく傾向は
全く現出されなくなり、その結果、ロータ組３０の全体
が、回転バランスを大幅に損なわれることなく安定的な
回転状態に維持されるようになっている。

【００２９】このとき、特に、本実施形態では、バック
ヨーク３３ｃ側の各スリット３３ｃ１を周方向において
略等間隔に配設していることから、周方向における回転
バランスは極めて良好にとられる。

【００３０】また、上述したバックヨーク３３ｃ側の各
スリット３３ｃ１は、多く設ければ設けるほどよく、例
えば、本実施形態のように、周方向において４箇所以上
設けておけば、上述した回転バランスは一層確実に得ら
れる。

【００３１】実際に、スキャナモータにおける回転振動
の温度特性を測定してみると、従来のモータにおいて
は、例えば図４及び図５に示されているように、温度
（横軸）の上昇とともに振動（縦軸）が急激に増大して
おり、特にミラーを載せた状態では振動の増加が著しく
なっている。これに対して、本発明を適用したスキャナ
モータでは、例えば図６及び図７に示されているよう
に、温度（横軸）の上昇にかかわらず、振動（縦軸）の
増加がほとんど見られない（図６）、又は僅かな増加に
止まっており（図７）、回転安定性において飛躍的な向
上が図られていることが判明した。

【００３２】なお、上述した実施形態のように、バック
ヨーク３３ｃ側のスリット３３ｃ１を４箇所以上設けた
場合には、ほとんど全個数のモータが上述したような良
好な結果となったが、スリット３３ｃ１を３箇所とした
場合においても、全体の９０％以上の個数のモータにお
いて規格を下回る良好な振動状態が得られた。これに対
して、スリット３３ｃ１を２箇所のみに設定した場合に
おいては、規格を下回る振動状態となったモータの個数
は、全体の２５％程度に止まった。このことから、所望
の効果を得るためには、スリット３３ｃ１を３箇所以上
設けることが必要であることが判明した。

【００３３】さらに、本実施形態では、バックヨーク３
３ｃ側の各スリット３３ｃ１にそれぞれ対応した位置
に、駆動マグネット３５側に複数のスリット３５ａを設
けることによって、複数のマグネット片３５ｂを形成し
ていることから、各可撓ヨーク片３３ｃ２の各々に対し
て上記各マグネット片３５ｂのそれぞれを容易に接着固
定することが可能となり、部品管理や組立性が向上され
ている。

【００３４】さらにこのとき、バックヨーク３３ｃ側の
各スリット３３ｃ１及び可撓ヨーク片３３ｃ２を、駆動
マグネット３５の磁極数に対応して設定しておけば、各
可撓ヨーク片３３ｃ２と駆動マグネット３５との位置合
わせが容易化されるなど、生産性が向上される。

【００３５】一方、上述した各可撓ヨーク片３３ｃ２
を、ロータケース３３側にそれぞれ取り付けるにあたっ
て、例えば図８に示されているように、ロータケース３
３側に位置決め用の係止凹部３３ｄを切り欠き形成して
おくとともに、上記各可撓ヨーク片３３ｃ２のそれぞれ
に、上記ロータケース３３側の係止凹部３３ｄに嵌合す
る係合凸部３３ｃ３をプレス等によって成形しておけ
ば、それら位置決め用の係止凹部３３ｄと係合凸部３３
ｃ３とを嵌合させるのみで、各可撓ヨーク片３３ｃ２と
ロータケース３３とが容易かつ正確に取り付けられる。

【００３６】また、図９に示されている実施形態は、各
可撓ヨーク片３３ｃ２とロータケース３３とが一体的に
成形されているものであって、より具体的には、上記ロ
ータケース３３の外周側部分を、スリット３３ｃ１を介
して軸方向に切り起こすことによって、各可撓ヨーク片
３３ｃ２が一体的に折り曲げ形成されたものである。こ
の場合、周方向に隣接する一対の可撓ヨーク片３３ｃ２
どうしは、ロータケース３３側に残された連結部３３ｅ
を介して互いに連接状態になされている。このような一
体構造にしておけば、各可撓ヨーク片３３ｃ２とロータ
ケース３３とが一体的に取り扱われることとなることか
ら、その分、部品点数が減じられて生産性が向上され
る。

【００３７】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。

【００３８】例えば、本発明は、上述したポリゴンミラ
ー回転用のモータ以外の、例えばハードディスク駆動用
（ＨＤＤ）モータなどのように、インナーロータ、アウ
ターロータにかかわらず、多種多様なモータに対しても
同様に適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１に
かかるモータは、ヨークを周方向に分離する３箇所以上
のスリットを設けて、半径方向への移動を許容された可
撓ヨーク片を形成し、高温環境下における従来のような
偏心状態を回避して回転体の全体の回転バランスを良好
に維持させるようにしたものであるから、安価な構成に
よって、モータの温度特性を飛躍的に向上させるここと
ができ、モータの信頼性を大幅に改善することができ
る。

【００４０】このとき、請求項２にかかるモータは、ヨ
ーク側の各スリットを周方向において略等間隔に配設し
て、周方向における回転バランスをとり易くしたもので
あるから、上述した効果を容易かつ確実に得ることがで
きる。

【００４１】また、特に請求項３にかかるモータは、ヨ
ーク側のスリットを周方向において４箇所以上設けて、
上述した回転バランスを一層確実に得るようにしたもの
であるから、上述した効果を更に向上させることができ
る。

【００４２】さらに、請求項４にかかるモータは、ヨー
ク側の各スリットの位置に対応してロータマグネット側
に複数のスリットを設けて、複数のマグネット片を形成
し、各可撓ヨーク片の各々に対して上記各マグネット片
のそれぞれを容易に接着固定することを可能としたもの
であるから、上述した効果に加えて生産性の向上を図る
ことができる。

【００４３】さらにまた、請求項５にかかるモータは、
ヨーク側のスリット及び可撓ヨーク片を、ロータマグネ
ットの磁極数に対応して設けて、各可撓ヨーク片とマグ
ネットとの位置合わせを容易化したものであるから、上
述した効果に加えて生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したポリゴンミラー駆動用のスキ
ャナモータの一例を表した縦断面説明図である。

【図２】図１に表されたスキャナモータのロータ部分を
表した半縦断面説明図である。

【図３】図２に表されたロータ部分の底面説明図であ
る。

【図４】従来のモータにおける振動の温度特性の一例を
表した線図である。

【図５】従来のモータにおける振動の温度特性の他の例
を表した線図である。

【図６】本発明を適用したモータにおける振動の温度特
性の一例を表した線図である。

【図７】本発明を適用したモータにおける振動の温度特
性の他の例を表した線図である。

【図８】本発明の他の実施形態を表した底面説明図であ
る。

【図９】本発明の更に他の実施形態を表した外観斜視説
明図である。

【図１０】一般のスキャナモータのロータ部分を表した
半縦断面説明図である。

【図１１】図１０に表されたロータ部分の底面説明図で
ある。

【符号の説明】

Ｍ スキャナモータ ２１ 固定軸 ２３ ステータコア ３１ 軸受スリーブ ３２ ポリゴンミラー ３３ ロータケース ３３ｂ 円筒状取付板 ３３ｃ バックヨーク ３３ｃ１ スリット ３３ｃ２ 可撓ヨーク片 ３５ 駆動マグネット ３５ａ スリット ３５ｂ マグネット片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AB05 AB07 AC04 AE08 5H605 AA05 BB05 BB14 BB19 CC02 CC03 CC10 DD05 EA07 EA18 GG05 5H621 AA04 BB07 GA01 HH01 JK15 JK18 5H622 CA02 CA05 CA10 CA13 CB05 PP05 PP10 PP17 PP19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子が取り付けられた固定フレーム
   に、円筒状の周壁部を備えたロータケースが回転自在に
   支持されているとともに、 上記ロータケースの円筒状周壁部の内周面側に対してヨ
   ークが環状に装着され、そのヨークの内周面側に、前記
   電機子側と対面するようにして環状のマグネットが装着
   されたモータにおいて、 上記ヨークを周方向に分離する複数のスリットが、当該
   ヨークの周方向において３箇所以上設けられていること
   によって、複数の可撓ヨーク片が形成されていることを
   特徴とすることを特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 前記各スリットは、周方向において略等
   間隔に配設されていることを特徴とする請求項１記載の
   モータ。
3. 【請求項３】 前記スリットが、前記ヨークの周方向に
   おいて４箇所以上設けられていることを特徴とする請求
   項１記載のモータ。
4. 【請求項４】 前記ロータマグネットには、前記ヨーク
   側の各スリットに対応した位置に、当該ロータマグネッ
   トを周方向に離間させる複数のスリットが設けられてい
   ることによって、複数のマグネット片が形成され、 その複数のマグネット片のそれぞれが、前記ヨーク側の
   各可撓ヨーク片に対して各々接着固定されていることを
   特徴とする請求項１記載のモータ。
5. 【請求項５】 前記ヨークに設けられたスリット及び可
   撓ヨーク片は、ロータマグネットの磁極数以下の数で設
   けられていることを特徴とする請求項１記載のモータ。