JP2005137144A - Spindle motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばポリゴンミラーやFD、CD、DVDなどのディスク駆動用に用いられるスピンドルモータに関する。 The present invention relates to a spindle motor used for driving a disk such as a polygon mirror, FD, CD, or DVD.
ポリゴンミラーが設けられたレーザービームプリンターや、FD、CD、DVDなどのディスクドライブ装置には、各種ディスクやポリゴンミラー等を高速回転駆動する駆動源としてスピンドルモータが用いられている。スピンドルモータとしては、アウターロータ型のDCブラシレスモータが好適に用いられる。具体的には、回転軸にカップ状のロータハウジングが支持されており、ロータハウジングの内壁面にリング状のマグネットが固定されている。ロータハウジングにはポリゴンミラーやディスク等が搭載される。回転軸には軸受を介してステータハウジング部が同軸に組み付けられ、該ステータハウジング部にはステータコイルが巻回されたステータコアが接着剤により固定される。 In a laser beam printer provided with a polygon mirror and disk drive devices such as FD, CD, and DVD, a spindle motor is used as a drive source for driving various disks, polygon mirrors and the like at high speed. As the spindle motor, an outer rotor type DC brushless motor is preferably used. Specifically, a cup-shaped rotor housing is supported on the rotating shaft, and a ring-shaped magnet is fixed to the inner wall surface of the rotor housing. A polygon mirror, a disk, and the like are mounted on the rotor housing. A stator housing portion is coaxially assembled to the rotating shaft via a bearing, and a stator core around which a stator coil is wound is fixed to the stator housing portion by an adhesive.
ステータコアの放射状に突設された磁極部にはステータコイルが3相分(U相、V相、W相)巻回されており、各相のステータコイルにはロータの回転を付勢するように通電される。即ち、ロータは、ステータ磁極と対向するマグネットの磁極との反発と吸引を繰り返して高速回転する。このとき、3相のステータコイルへの通電による電磁振動が発生してステータコアからステータハウジング側へ振動が伝達して騒音が発生する。具体的には、DCブラシレスモータを用いて、例えばポリゴンミラーを回転駆動する場合、15000rpm〜30000rpm程度の高速回転を行う場合が多くステータコイルへの励磁成分(例えばスイッチング周波数成分)に依存してステータコアが振動し、該電磁振動がステータハウジング側へ伝達されて、光学ユニットと共鳴して、例えば9.4kHz付近の耳障りな高調波音が騒音として発生する。 A stator coil is wound around three phases (U-phase, V-phase, W-phase) on the magnetic pole portion projecting radially from the stator core, and the stator coil of each phase is energized to rotate the rotor. Energized. That is, the rotor rotates at high speed by repeatedly repelling and attracting the magnetic poles of the magnets facing the stator magnetic poles. At this time, electromagnetic vibration is generated by energization of the three-phase stator coil, and the vibration is transmitted from the stator core to the stator housing side to generate noise. Specifically, for example, when a polygon mirror is rotationally driven using a DC brushless motor, the stator core is often rotated at a high speed of about 15000 rpm to 30000 rpm, depending on the excitation component (for example, switching frequency component) to the stator coil. Vibrates, the electromagnetic vibration is transmitted to the stator housing side, resonates with the optical unit, and an unpleasant harmonic sound around 9.4 kHz, for example, is generated as noise.
このスピンドルモータの高速回転に伴う騒音の発生を防止すべく、以下の技術が提案されている。例えばディスク用スピンドルモータにおいて、ロータがベアリングを介して固定軸に回転可能に支持されている。この固定軸に段付ホルダーが同軸に嵌め込まれ、該段付ホルダーにステータコアが圧入される。このステータコアの取付孔の内周面と固定軸の外周面との間にエアギャップを設けて支持することにより、ステータ側で発生した電磁振動を固定軸側へ伝達し難いようにしたり、或いは固定軸側に凹部を設けて該凹部に接着剤を充填してステータコアを接着することでステータ側で発生した電磁振動を固定軸側へ伝達し難いようにしている(特許文献1参照)。また、ステータコアをハウジングベース部に接着してステータ側で発生した電磁振動を固定軸側へ伝達し難いようにしている(特許文献2参照)。
ステータコアをステータハウジング部に接着固定する場合、取付孔の内周面とステータハウジング部の外周面との間の隙間が小さいため同じ形状では電磁振動を吸収する緩衝材は挿入できない。また、ステータコアとステータハウジング部との固定部には、モータの起動トルク、衝撃、環境変化などの使用環境に対して耐え得るだけの十分な固定強度が要求される。
また、ステータコアの取付孔の内周面と固定軸の外周面との間にエアギャップを設けて支持する場合には、ステータコアを支持する段付ホルダーが必要になるため部品点数が増え、固定軸に凹部を設けて該凹部に接着剤を充填してステータコアを接着する場合には、切削加工などの工数が増えるため製造コストが増大する。また、ステータコアの取付孔の孔径を変えて製造する場合には、抜き加工する金型を変更する必要があり、エアギャップを設けるため、ステータコアの組み付けに際して同軸度を出し難いという課題もあった。
更にはステータコアをハウジングベース部に接着する場合には、ステータハウジングが大型化して固定面積を要する。
When the stator core is bonded and fixed to the stator housing portion, the gap between the inner peripheral surface of the mounting hole and the outer peripheral surface of the stator housing portion is small, so that a buffer material that absorbs electromagnetic vibration cannot be inserted with the same shape. Further, the fixing portion between the stator core and the stator housing portion is required to have a sufficient fixing strength that can withstand the use environment such as the motor starting torque, impact, and environmental change.
In addition, when an air gap is provided between the inner peripheral surface of the stator core mounting hole and the outer peripheral surface of the fixed shaft for support, a stepped holder for supporting the stator core is required, which increases the number of parts and increases the fixed shaft. When a concave portion is provided in the concave portion and an adhesive is filled in the concave portion to bond the stator core, the number of steps such as cutting increases, so that the manufacturing cost increases. Further, when manufacturing by changing the diameter of the mounting hole of the stator core, it is necessary to change the die to be punched, and since an air gap is provided, there is a problem that it is difficult to achieve the coaxiality when the stator core is assembled.
Furthermore, when the stator core is bonded to the housing base portion, the stator housing becomes large and requires a fixed area.
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、固定強度や組み立て易さを維持したまま、モータの高速回転に伴うステータコアからの励磁振動がステータハウジング側に伝わり難くすることで、騒音の発生を低減させたスピンドルモータを提供することにある。 The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to cause excitation vibration from the stator core accompanying the high-speed rotation of the motor to the stator housing side while maintaining the fixing strength and the ease of assembly. An object of the present invention is to provide a spindle motor in which generation of noise is reduced by making transmission difficult.
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
ロータハウジング内に回転軸を中心に回転可能に支持されたリング状のマグネットを有するロータと、該ロータが軸受を介して組み込まれるステータハウジングに、ステータコイルが巻回されたステータコアが嵌め込まれるスピンドルモータにおいて、
ステータコアは、ステータハウジングの外周面に周方向で複数箇所に塗布された接着剤を介してステータコア内周面とステータハウジング外周面との間に部分的に間隙部を設けて回転軸へ嵌め込まれることを特徴とする。
また、ステータコアが嵌め込まれるステータハウジングの外周面に接着剤が対向する位置で軸方向に沿って塗布されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
A rotor having a ring-shaped magnet that is rotatably supported around a rotation axis in a rotor housing, and a spindle motor in which a stator core around which a stator coil is wound is fitted into a stator housing in which the rotor is incorporated via a bearing In
The stator core is fitted into the rotating shaft with a gap partly provided between the stator core inner peripheral surface and the stator housing outer peripheral surface via an adhesive applied to the outer peripheral surface of the stator housing at a plurality of locations in the circumferential direction. It is characterized by.
Further, the adhesive is applied along the axial direction at a position where the adhesive faces the outer peripheral surface of the stator housing into which the stator core is fitted.
上述したスピンドルモータを用いれば、ステータコアはステータハウジングの外周面に周方向で複数箇所に塗布された接着剤を介してコア内周面とハウジング外周面との間に部分的に間隙部を設けて同軸に嵌め込まれるので、モータの高速回転に伴うステータコアからの励磁振動が部分的に介在する間隙部によりステータハウジング側に伝わり難くすることができる。よって、ステータコアの励磁振動がステータハウジングに伝達して発生する7kHz〜10kHz付近の耳障りな高調波音に起因する騒音を低減させることができる。
また、ステータコアは、ステータハウジングの外周面に周方向で複数箇所に塗布された接着剤により固定されるので、部品点数や加工工数の増加はなく製造コストを低減でき、モータの起動トルク、衝撃、環境変化などの使用環境に対して耐え得るだけの十分な固定強度を維持したまま、回転軸に対する同軸度が出し易く組立性を向上できる。
If the spindle motor described above is used, the stator core is provided with a gap portion between the inner peripheral surface of the core and the outer peripheral surface of the housing via an adhesive applied to the outer peripheral surface of the stator housing at a plurality of locations in the circumferential direction. Since it is fitted coaxially, the excitation vibration from the stator core accompanying high-speed rotation of the motor can be made difficult to be transmitted to the stator housing side by the gap part where it is partially interposed. Therefore, it is possible to reduce the noise caused by the harsh harmonic sound in the vicinity of 7 kHz to 10 kHz generated by transmitting the excitation vibration of the stator core to the stator housing.
In addition, since the stator core is fixed to the outer peripheral surface of the stator housing by an adhesive applied in a plurality of locations in the circumferential direction, the manufacturing cost can be reduced without increasing the number of parts and processing steps, and the motor starting torque, impact, While maintaining sufficient fixing strength that can withstand the usage environment such as environmental changes, the degree of coaxiality with respect to the rotation axis can be easily obtained, and the assemblability can be improved.
以下、本発明に係るスピンドルモータの最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態のスピンドルモータは、ロータハウジング内に回転軸を中心に回転可能に支持されたリング状のマグネットを有するロータと、該ロータが軸受を介して組み込まれるステータハウジングに、ステータコイルが巻回されたステータが嵌め込まれる高速回転用のブラシレスモータに広く適用である。本実施例では、ポリゴンミラー駆動用のDCブラシレスモータ(以下「ポリゴンミラーモータ」という)について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a spindle motor according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the spindle motor of this embodiment, a stator coil is wound around a rotor having a ring-shaped magnet supported so as to be rotatable around a rotation axis in a rotor housing, and a stator housing in which the rotor is incorporated via a bearing. The present invention is widely applied to a brushless motor for high-speed rotation in which a stator is fitted. In this embodiment, a DC brushless motor for driving a polygon mirror (hereinafter referred to as “polygon mirror motor”) will be described.
図1及び図2を参照して、ポリゴンミラーモータの概略構成について説明する。
図1において、ロータ1は、カップ状のロータハウジング2が用いられる。ロータハウジング2には軸孔3が穿孔されており、該軸孔3には回転軸4が一体に固定されている。ロータハウジング2の上面にはポリゴンミラー5が搭載されており、押さえバネ6により
ロータハウジング2の上面に押圧されている。押さえバネ6は、軸孔3の周囲に起立形成された円筒部7に嵌め込まれるC型止め輪8により固定されている。また、ロータハウジング2の内周面には、リング状のマグネット9が固着されている。マグネット9は、周方向にN極とS極とで交互に着磁されている。
The schematic configuration of the polygon mirror motor will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, the
ステータハウジング11には動圧軸受10を介して回転軸4が同軸に組み込まれている。ステータハウジング11は、外径の異なる円筒部分が連続して形成されており、小径の部分にはステータコア12が嵌め込まれ、大径の部分にはプリント基板13が固定されている。
A rotating
ステータコア12は、放射状に設けられたステータ磁極部が設けられており、各ステータ磁極部には、3相分のステータコイル14が巻回されている。ステータコア12としては、例えばプレスにより打ち抜きされたケイ素鋼鈑が積層された積層コアが用いられる。
図2(a)(b)において、ステータコア12は、ステータハウジング11の外周面に周方向で複数箇所に塗布された接着剤15を介してコア内周面とハウジング外周面との間に部分的に間隙部16を設けて嵌め込まれる。具体的には、ステータコア12が嵌め込まれるステータハウジング11の外周面に、接着剤15が対向する位置で2箇所で軸方向に沿って塗布される。軸方向へライン状に塗布される接着剤15は、ステータコア12がステータハウジング11に嵌め込まれると広がり、周方向へおよそ30度程度の接着面積で接着される。
The
2 (a) and 2 (b), the
また、プリント基板13は、ステータハウジング11に回転軸4と直交する向きにかしめられている。このプリント基板13は、モータ駆動回路を構成する電子部品が搭載されている他に、マグネット9の端面に対向して磁極センサ(例えばホールセンサ)17が同一基板上に設けられている。磁極センサ17はマグネット9の漏れ磁束からロータ1の磁極位置を検出する。磁極センサ17により検出されたロータ1の回転位置に応じて、モータ駆動回路はステータコイル14への通電を当該ロータ1の回転を付勢する方向へ切り換える。
The printed
ステータハウジング11には、プリント基板13側より孔径段差を利用してエンドカバー18が嵌め込まれている。エンドカバー18には回転軸4の軸端を受けるスラスト受け19が設けられて軸端位置を規定している。
An
次に、上述のように構成されたポリゴンミラーモータを駆動して測定された騒音(9.4kHz成分)の計測データについて図3を参照して説明する。図3(a)は、ステータコア12がステータハウジング11の全周に接着剤15が塗布されて嵌め込まれたモータの騒音データであり、図3(b)がステータハウジング11の外周に対向する2箇所で接着剤15が軸方向に塗布されて嵌め込まれたモータの騒音データである。縦軸は騒音レベル(dB(A))を示しており、横軸はサンプリング数(計測したモータの台数)を示す。図中曲線は騒音値の正規分布曲線を示す。尚、測定したポリゴンミラーモータの仕様は、マグネット9が12極、ステータコア12が9スロットであり、回転数は15748rpmで回転駆動した場合のデータを示す。
この結果、全周接着の場合の騒音(9.4kHz成分)の平均値は25.7428dB(A)であるのに対して、2箇所で接着された場合の騒音(9.4kHz成分)の平均値は16.0776dB(A)とおよそ10dB(A)程度低減できることが判明した。
図4(a)(b)は、モータの回転数が同回転数における騒音の周波数分析を示すグラフ図である。図4(a)はステータコア12がステータハウジング11の全周に接着剤15が塗布されて嵌め込まれたモータの騒音データであり、図4(b)がステータハウジング11の外周に対向する2箇所で接着剤15が軸方向に塗布されて嵌め込まれたモータの騒音データである。縦軸は騒音レベル(dB(A))を示しており、横軸は周波数(kHz)を示す。このグラフ図によれば9.4kHzの高調波音が低減しているのが分かる。
Next, measurement data of noise (9.4 kHz component) measured by driving the polygon mirror motor configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 3A is noise data of a motor in which the
As a result, the average value of noise (9.4 kHz component) in the case of all-around bonding is 25.7428 dB (A), whereas the average value of noise (9.4 kHz component) in the case of bonding at two locations. It was found that the value can be reduced by about 10 dB (A), which is about 16.0776 dB (A).
FIGS. 4A and 4B are graphs showing a frequency analysis of noise at the same rotation speed of the motor. 4A is noise data of a motor in which the
上記実施例は、ステータコア12をステータハウジング11に対向する2箇所で部分的に接着する場合を例示したが、この様態に限定されるわけではなく、ステータコア12の固定強度が維持できれば、3箇所、4箇所であっても更に多くの箇所で部分的に接着しても良い。また、スピンドルモータは、ポリゴンミラー駆動用のモータを例示したが、これに限定されるものではなく、FD、CD、CD−R、CD−RW、DVD等のディスク駆動用モータ等の他の用途のモータであっても良い。
Although the said Example illustrated the case where the
1 ロータ
2 ロータハウジング
3 軸孔
4 回転軸
5 ポリゴンミラー
6 押さえバネ
7 円筒部
8 C型止め輪
9 マグネット
10 動圧軸受
11 ステータハウジング
12 ステータコア
13 プリント基板
14 ステータコイル
15 接着剤
16 間隙部
17 磁極センサ
18 エンドカバー
19 スラスト受け
DESCRIPTION OF
Claims (2)
ステータコアは、ステータハウジングの外周面に周方向で複数箇所に塗布された接着剤を介してステータコア内周面とステータハウジング外周面との間に部分的に間隙部を設けて回転軸へ嵌め込まれることを特徴とするスピンドルモータ。 A rotor having a ring-shaped magnet that is rotatably supported around a rotation axis in a rotor housing, and a spindle motor in which a stator core around which a stator coil is wound is fitted into a stator housing in which the rotor is incorporated via a bearing In
The stator core is fitted into the rotating shaft with a gap partly provided between the stator core inner peripheral surface and the stator housing outer peripheral surface via an adhesive applied to the outer peripheral surface of the stator housing at a plurality of locations in the circumferential direction. A spindle motor characterized by
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