JP2003244922A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク特性とリニアリティ特性の良好なＯＤ
Ｄ用極小型モータ。 【解決手段】 ノートパソコンに使用される偏平な小判
型形状の偏平幅が６．５ｍｍ以下、かつマグネットのＬ
寸法が１２ｍｍ以上で、ステータ３２の外径がφ８ｍｍ
以下の極歯対角の小さなステッピングモータ１０におい
て、極歯を設けたステータコア３８の厚さｔとロータマ
グネット外径Ｄとの比（ｔ／Ｄ）を０．１２１〜０．１
４３の範囲に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タに係わり、より具体的には光ディスクのピックアップ
ドライブ用で特にノートパソコンに使用されるステータ
外径がφ８ｍｍ以下のステッピングモータに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のステッピングモータはコア板厚
（ｔ）とマグネット外径（Ｄ）の比（Ｒ）がＲ＝０．８
〜０．１２で、一般に流通しているステッピングモータ
は、Ｒ＝０．１０４〜０．１１９が多い。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノート
パソコンに使用される偏平な小判型形状の外径φ８ｍｍ
以下（偏平幅が６．５ｍｍ以下）でＬ寸法が１２ｍｍ以
上のステッピングモータにおいては、スペース的制約が
あり、トルク特性を満足させる必要から、トルクアップ
を中心にしてモータの開発を行った。 【０００４】このように、モータの小型化を図る上で、
モータのトルクを確保することは重要であるため、この
モータトルクの確保のみに注目してモータを設計する
と、ステッピングモータの場合にはステッピングモータ
特有の特性であるリニアリティ特性が悪化するという問
題が発生する。 【０００５】即ち、このモータトルクを確保する上で
は、ロータマグネットとステータ双方の起磁力を共に大
きくした方が良いが、ステータについては、この起磁力
アップのみを図ろうとすると、巻線容積を稼ぐ必要から
行った、ステータの極歯の厚みを薄くしたことが原因と
なって、前記問題が発生するのではないかと考え、実験
を行った。 【０００６】そして本発明者は、ステッピングモータの
リニアリティ特性の悪化は、このようにして極歯が薄く
なった結果、極歯で形成される磁路が飽和してしまうこ
とに起因して発生することを究明し得た。 【０００７】極歯が薄くなって発生するこのリニアリテ
ィ悪化の問題は大型のステッピングモータではそれ程問
題にならないが、小型化した時に表面化するので、ステ
ッピングモータ設計に特有の盲点となっている。 【０００８】そこで本発明の目的は、トルク確保とリニ
アリティ特性確保とが両立できるようにマグネット外径
とコア厚とを最適化することである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係わるモータは、ステータの外径がφ８
ｍｍ以下のステッピングモータにおいて、前記ステータ
の極歯を設けたコアの厚さとロータマグネット外径との
比、すなわちコア厚をマグネット外径で割った商を０．
１２１〜０．１４３の範囲に設定した。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下に、本発明に係わるモータの
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に
係わるモータの一実施例の側面図を軸に沿った断面で示
す。符号１０で示したステッピングモータは、フレーム
１２の中心にピックアップを駆動する親ネジ１４と一体
に直結された主軸１６を備え、ロータ１８として主軸１
６の外周に所定の外径Ｄのマグネット２０が固装され
る。 【００１１】ロータ１８は、主軸１６の一端が、軸受部
２２に埋設された鋼球２４によりラジアル方向に回転自
在に軸受され、またスラスト方向の推力も支持されてい
る。軸受部２２は、ケース２６の端面に固着されたキャ
ップ２８の中心に設けた貫通孔に摺動可能に嵌装され、
キャップ２８の外周に係合させた板バネ３０によって移
動が規制されている。板バネ３０の弾性が不測の外乱に
よる移動フレーム１２のスラストを緩衝するように作用
する。一方、主軸１６の他端は、モータ１０を装着した
図示しない装置に適当な手段で軸受される。 【００１２】ステータ３２として、内設したボビン３４
にコイル３６を巻回したコア３８は、ロータ１８と同心
で、内周がマグネット２０の外周から均一の微小なエア
ギャップを介して環装される。またコア３８の一部に形
成された極歯の厚みはコア３８の厚みｔに等しい。ボビ
ン３４から外部に取り出された端子４０は、コイル３６
と電気的に導通して図示しない制御装置に接続されて電
気信号を受ける。 【００１３】モータ１０は、ロータ１８の主軸１６が親
ネジ１４に直結して回転を直接伝達しており、減速機構
でトルクが増大されることがないので、ピックアップを
所要の速度で移動させるのに必要な駆動トルクそのもの
をロータ１８が直接出力しなければならない。このロー
タ１８が出力する発生起磁力は、磁路の体積、ステータ
コイル起磁力およびロータマグネット起磁力が構成因子
となる。例えばノートパソコンの光ディスク読取り用の
ピックアップ移動に使用されるモータ１０のケース２６
は小判型で円弧部分の外径は７．５ｍｍで、偏平部分の
外幅Ｗは６ｍｍである。 【００１４】この中にはケース２６自体の厚みが含まれ
るから、ケース２６の内側空間の中で所要のトルクに必
要なマグネット２０が起磁力を発生させる外径に対し
て、一方のステータ３２側でもコイル起磁力発生に寄与
するコイル３６の巻数を確保しなければならない。とこ
ろが、光ディスク読取り用のピックアップ移動用として
のモータ１０にはもう一つの重要な制御特性としてリニ
アリティが要求される。 【００１５】そこで、トルク特性とリニアリティ特性を
解析するにあたり、ロータ１８のトルク出力の一方の構
成因子であるステータ３２側の起磁力の大きさをコア３
８の厚みｔで代表させ、他方の構成因子であるマグネッ
ト２０側の起磁力の大きさを外径Ｄで代表させ、ステー
タ起磁力とマグネット起磁力の比に置き換えて相互関係
を単純化する。 【００１６】ここで、ｔ／Ｄ＝０．１１とした場合の入
力パルスのステップ数と回転角度との関係を見ると、図
２に示すような階段状になる。マイクロステップ時のリ
ニアリティ特性は理想的には、ステップ数と回転角度と
の関係は直線となるのが理想的である。ところが、例え
ば符号ｐ1で示した点では、線がほぼ水平になっていて
ロータ１８が殆ど動いていないことを示しており、少し
進んだ符号ｐ2で示した点では、急に立ち上がって動き
過ぎることを示している。この回転ムラのため、パルス
数によってフレーム１２の正確な移動位置を指定するこ
とができなくなってスムースな再生ができなくなる。 【００１７】この直線から外れる現象は、コア３８の厚
みを薄くしたことで、磁気飽和が生じ、漏洩した磁束が
トルク出力に対して有効に使われないことに起因すると
考えられる。そこで、マグネット２０側の起磁力を制限
して磁気飽和を生じないように磁束量を減少させるとリ
ニアリティは向上するが、出力トルクは低下する。この
ため、マグネット２０側の起磁力が有効に利用できて出
力トルクが十分確保でき、しかもリニアリティを乱すよ
うな磁気飽和を生じさせないでステータ３２側に有効な
起磁力を発生させるために、コア３８の厚みｔを調整す
る。 【００１８】ここで、マグネット外径Ｄ＝φ３．１７〜
３．２３ｍｍで、長さＬ＝１２．８ｍｍのマグネット２
０を使用し、コア３８の厚みｔ＝０．４０〜０．４５ｍ
ｍとして実験した結果、ｔ／Ｄ＝０．１２５とした場合
の入力パルスのステップ数と回転角度との関係を見る
と、図３に示すように殆ど直線状になる。 【００１９】そして図４に、各駆動パルスの周波数（パ
ルスレート）を横軸にとり、トルクを縦軸として描いた
特性曲線で示すように、ｔ／Ｄ＝０．１２５とした場合
のトルク特性は、線Ａで示した脱出トルク（Pull-out-T
orque）特性および線Ｂで示した引き入れトルク（Pull-
in-Torque）特性ともに、マグネット２０側の起磁力を
制限することでリニアリティを確保したときの脱出トル
ク特性線Ｃおよび引き入れトルク特性線Ｄよりも向上す
る。 【００２０】以上、図面に基づいて説明した本発明に係
わるモータ１０の実施例を要約すると、ステータ３２の
外径が８ｍｍ以下でマグネット２０の長さＬが１２ｍｍ
以上のステッピングモータ１０では、トルク出力を発生
するマグネット起磁力とコイル起磁力の大きさを代表す
る因子を、それぞれマグネット外径Ｄとコア（極歯）厚
みｔで表現すると、ノートパソコンの光ディスク読取り
用のピックアップ移動に使用されるステッピングモータ
１０では、トルク特性とリニアリティ特性が両方ともに
適性を示す限界を比（ｔ／Ｄ＝Ｒ）で表すと、Ｒ＝０．
１２１〜０．１４３の中に収まる。 【００２１】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係わるモータは、ステータの外径がφ８ｍｍ以下のステ
ッピングモータにおいて、前記ステータの極歯を設けた
コアの厚さとロータマグネット外径との比、すなわち、
コアの厚さをマグネット外径で割った商を０．１２１〜
０．１４３の範囲に設定したので、極小型であるにもか
かわらず、光ディスクのピックアップ駆動用モータとし
てトルクおよびリニアリティのいずれに対しても良好な
特性が得られ回転ムラのない好適な再生情報を得ること
ができる。 【００２２】また、特に構成を変えることなく、しかも
安価なマグネットによりコストを低減することができ
る。さらに、ステータとマグネットの起磁力の比を極歯
（コア）の厚みとマグネット外径の比に関連付けたの
で、寸法設定の計算が簡単になり、また寸法の計測だけ
で特性が判断できるので製品管理が容易になる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係わるモータの一実施例を断面で示す
概略の側面図である。 【図２】図１に示したモータが悪い直線性を示す場合の
例を示すグラフである。 【図３】図１に示したモータで良い直線性を示す場合の
例を示すグラフである。 【図４】図１に示したモータのトルク特性の悪い場合と
良い場合の比較を示すトルク特性図である。 【符号の説明】 １０ ステッピングモータ １２ ピックアップ移動フレーム １４ 親ネジ １６ 主軸 １８ ロータ ２０ マグネット ２２ 軸受部 ２４ 鋼球 ２６ ケース ２８ キャップ ３０ 板バネ ３２ ステータ ３４ ボビン ３６ コイル ３８ コア ４０ 端子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ステータの外径がφ８ｍｍ以下のステッ
   ピングモータにおいて、 前記ステータの極歯を設けたコアの厚さとロータマグネ
   ット外径との比、 すなわち、コア厚をマグネット外径で割った商を０．１
   ２１〜０．１４３の範囲に設定したことを特徴とするモ
   ータ。