JP2008054365A - Ｄｃブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なくても十分なロータ吸引性能が得られ静音化を図ったＤＣブラシレスモータを提供する。
【解決手段】ステータハウジング８の外周に軸方向に単極着磁された補助マグネット１９が設けられ、該補助マグネット１９に対向するロータヨーク３との間に生ずる磁気吸引力によりロータシャフト６がステータハウジング８内のスラスト受け１８に当接したまま支持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばプロジェクターなどの光学機器、リアプロジェクションＴＶなどの表示装置等においてディスク駆動用に用いられるＤＣブラシレスモータに関する。

プロジェクターなどの光学機器やリアプロジェクションＴＶ、光ディスクなどのディスクドライブ装置には、各種ディスクを高速回転駆動する駆動源としてアウターロータ型のＤＣブラシレスモータが用いられている。例えばＤＬＰ（Digital Light Processing；登録商標）方式の単板式プロジェクターにおいては、光源より照射された光がＲＧＢ（Ｗ）のカラーホイール（ガラスディスク）を通過する際にＲＧＢいずれかの周波数体の光が順次取り出され、１つのデジタルマイクロミラーデバイスに照射される。デジタルマイクロミラーデバイスからの反射光は所定のスクリーンに導かれてカラー画像が表示される。このカラーホイール駆動用のＤＣブラシレスモータには高度な静音化が要求されている。このため、ロータシャフトを支持するステータハウジングに多孔質材料を用い、軸受として動圧流体軸受が用いられている。

また、ロータの耐振動特性を向上させ、静音化を図るため、（１）互いに対向配置されるロータマグネットとステータコアの磁極中心をずらして配置している。これにより、ロータに軸方向に吸引力を作用させて、ロータシャフトがステータハウジング内のスラスト受けより離れないように支持されている。
また、（２）ロータシャフトを支持するスラスト受けの下部に吸着用マグネットを設けてシャフトを軸方向に吸引するモータが提案されている（特許文献１）。或いは（３）ステータハウジングの上端部に両磁極が径方向に並ぶように着磁された環状の補助磁石を設け、ロータの対向面に環状の磁性体を設け、補助磁石と磁性体間の磁気吸引力によりロータシャフトをスリーブ（ステータハウジング）側へ吸引するようになっている（特許文献２）。
特開２０００−２４５１０１号公報 特開２００５−１５１６９５号公報

しかしながら、上述した（１）〜（３）のロータシャフトをスラスト受けに吸引する構成では以下のような課題がある。
（１）の場合、ロータマグネットとステータコアの磁極中心がずれているため、ロータ磁極が切り替わるたびに電磁音が発生する。
（２）の場合、吸着用マグネットでロータシャフトを吸着しているが、磁束作用面が狭いことから吸着力が不十分となり易い。また、ロータシャフトに十分な吸着力を及ぼすためには吸着用マグネットの下側にバックヨークを配置する必要があり部品点数が増加する。（３）の場合、環状の補助磁石は両磁極が径方向に並ぶように着磁されているので、モータの回転が速くなると磁束変化によって鉄損が増大し電磁音が発生する。このため光源から発生する熱とあいまってモータ使用環境の高温化が促進されモータの耐久性が要求される。また、ロータヨークとは別に磁性体を設ける必要があるため、部品点数が増えて、製造コストが上昇する。

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、部品点数が少なくても十分なロータ吸引性能が得られ静音化を図ったＤＣブラシレスモータを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
ロータハブと内周面にロータマグネットが設けられるロータヨークがカップ状に組み付けられ、シャフトを中心に回転可能に支持されるロータと、ロータシャフトを回転可能に支持するとともにステータコアとモータ基板が組み付けられるステータハウジングを備えたＤＣブラシレスモータであって、ステータハウジングの外周に軸方向に単極着磁された補助マグネットが設けられ、該補助マグネットに対向するロータヨークとの間に生ずる磁気吸引力によりロータシャフトがステータハウジング内のスラスト受けに当接したまま支持されることを特徴とする。
また、補助マグネットはステータハウジングの上部外周に設けられた段付部に組み付けられ、ロータヨークは補助マグネットの磁束作用面に近接して設けられていることを特徴とする。

上述したＤＣブラシレスモータを用いれば、ステータハウジングの外周に軸方向に単極着磁された補助マグネットが設けられているので、モータの回転数が増大しても磁束変化が少なく鉄損の発生を抑制することができる。また、磁気使用効率がよいため、補助マグネットとして安価なマグネットを用いても必要な吸引力が得られるうえに、補助マグネットとロータヨークとの間に生ずる磁気吸引力によりロータを軸方向に吸引するため、部品点数が少なく製造コストを削減できる。
また、ロータマグネットとステータコアの磁束作用面の磁気的中心を一致させることにより、電磁音の発生を抑制し、部品間の組み付け誤差の累積も回避でき静音化が図れる。
また、補助マグネットはステータハウジングの上部外周に設けられた段付部に組み付けられるので、補助マグネットの組付位置がばらつくことなく組み立てられ、組付精度を向上することができる。

以下、本発明に係るＤＣブラシレス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ＤＣブラシレスモータは、シャフトを中心に回転可能に支持されるロータと、ロータシャフトを回転可能に支持するステータハウジングと、ステータハウジングにステータコアとモータ基板が組み付けられるステータを備えたモータに広く適用である。本実施例では、一例としてプロジェクターなどの光学機器駆動用のＤＣブラシレスモータについて説明する。

図１を参照して、ＤＣブラシレスモータの概略構成について説明する。
ロータ１は、カラーホイールが搭載されるロータハブ２に磁性材料からなる段付円筒状のロータヨーク３が一体に組み付けられている。ロータハブ２は中心部に軸孔（貫通孔）４が形成されたコーンカップ状に形成されている。このカップ部２ａの内周面側にロータヨーク３の小径円筒部３ａが圧入されて組み付けられる。ロータヨーク３の大径円筒部３ｂの内周面には周方向でＮ極／Ｓ極に交互に着磁された円筒状のロータマグネット５が設けられる。ロータヨーク３はロータハブ２に対してかしめにより一体に組み付けることも考えられるが、振動による軸受への影響やロータ１の歪みの影響を考慮すると、圧入接着が好ましい。
ロータヨーク３の小径円筒部３ａに連続して径方向内側に延設けされた延設部３ｃが儲けられている。ロータハブ２の軸孔４にはシャフト６の一端が圧入されており、ロータ１はシャフト６を中心に回転可能に支持される。

次にステータ７の構成について説明する。図１において、非磁性材よりなるステータハウジング８は、ロータシャフト６を回転可能に支持する。ステータハウジング８の外周側にはステータコア９及び固定プレート１０が組み付けられる。ステータコア９には、ティース部９ａに絶縁部材（絶縁塗料、インシュレータ等）を介してコイル巻線１１が巻き付けられている。ステータコア９は貫通孔９ｂをステータハウジング８に挿通して一体に組み付けられる。モータ基板１２は固定プレート１０に支持されており、モータ基板１２にはフレキシブルケーブル１３が接続されている。

ステータハウジング８の一端側（図１の上側）には、抜止めワッシャー１４が設けられている。抜止めワッシャー１４はシャフト６がステータハウジング８より抜け止めしている。ステータハウジング８の一端側はロータハブ２の中心円筒部２ｂが嵌め込まれて閉止されている。

ステータハウジング８には軸受（動圧流体軸受）１５が同心状に設けられている。この動圧流体軸受１５の外周側にオイルを含浸させたオイルフェルト１６が同心状に設けられている。ロータシャフト６は上記動圧流体軸受１５を介してステータハウジング８に回転可能に支持されている。
ステータハウジング８の他端側（図１の下側）には、エンドカバー１７が嵌め込まれている。エンドカバー１７にはスラスト受け１８が設けられている。シャフト６の下端部はスラスト受け１８に突き当てられて支持されている。

ステータハウジング８の一端側外周には軸方向に単極着磁された補助マグネット１９が設けられている。補助マグネット１９はステータハウジング８の上部外周に設けられた段付部８ａに、例えば圧入接着されて一体に組み付けられている。ロータヨーク３の延設部３ｃは補助マグネット１９の磁束作用面（Ｎ極またはＳ極）に近接配置されている。この補助マグネット１９に対向するロータヨーク３の延設部３ｃとの間に生ずる磁気吸引力によりロータ１がステータ側へ吸引され、ロータシャフト６がステータハウジング８内のスラスト受け１８に当接したまま支持される。

次に、図２Ａ、Ｂを参照してロータを軸方向に吸引する構造について説明する。
図２Ａにおいて、ステータハウジング８の段付部８ａに圧入接着された補助マグネット１９は、軸方向一端側（上端側）の磁極（Ｎ極又はＳ極）がロータヨーク３の延設部３ｃと対向配置されている。また補助マグネット１９の、軸方向他端側（下端側）の磁極（Ｓ極又はＮ極）がコイル巻線１１側に対峙してロータヨーク３の小径円筒部３ａに近接配置されている。このように、補助マグネット１９はステータハウジング８の上部外周に設けられた段付部８ａに組み付けられるので、補助マグネット１９の組付位置がばらつくことなく組み立てられ、組付精度を向上することができる。

図２Ｂにおいて、補助マグネット１９により形成される磁気回路の一例を示す。補助マグネット１９のＮ極１９ａより発生した磁束は延設部３ｃよりロータヨーク３の小径円筒部３ａを磁路として通過し、小径円筒部３ａの軸方向端部からＳ極１９ｂへ戻るような磁気回路が形成される。これにより、補助マグネット１９とロータヨーク３との間に生ずる磁気吸引力によりロータ１を軸方向に吸引することができる。

このように、補助マグネット１９が軸方向に単極着磁されているためモータの回転数が増大しても磁束変化が少なく鉄損の発生を抑制することができる。また、磁気使用効率がよいため、補助マグネット１９として安価なマグネットを用いても必要な吸引力が得られるうえに、補助マグネット１９とロータヨーク３との間に生ずる磁気吸引力によりロータ１を軸方向に吸引するため、部品点数が少なく製造コストを削減できる。
また、ロータマグネット５とステータコア９の磁束作用面の磁気的中心を一致させることにより、電磁音の発生を抑制し、部品間の組み付け誤差の累積も回避でき静音化が図れる。

ＤＣブラシレスモータは、プロジェクタ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やリアプロジェクションＴＶなどのディスク駆動用モータ等に適用することもできる。

ＤＣブラシレスモータの断面図である。 補助マグネットとロータヨークの部分断面図及び磁気回路の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ ロータ
２ ロータハブ
２ａ カップ部
２ｂ 中心円筒部
３ ヨーク
３ａ 小径円筒部
３ｂ 大径円筒部
３ｃ 延設部
４ 軸孔
５ ロータマグネット
６ シャフト
７ ステータ
８ ステータハウジング
８ａ 段付部
９ ステータコア
９ａ ティース部
９ｂ 貫通孔
１０ 固定プレート
１１ コイル巻線
１２ モータ基板
１３ フレキシブルケーブル
１４ 抜止めワッシャー
１５ 軸受（動圧流体軸受）
１６ オイルフェルト
１７ エンドカバー
１８ スラスト受け
１９ 補助マグネット

Claims (2)

1. ロータハブと内周面にロータマグネットが設けられるロータヨークがカップ状に組み付けられ、シャフトを中心に回転可能に支持されるロータと、
   ロータシャフトを回転可能に支持するとともにステータコアとモータ基板が組み付けられるステータハウジングを備えたＤＣブラシレスモータであって、
   ステータハウジングの外周に軸方向に単極着磁された補助マグネットが設けられ、該補助マグネットに対向するロータヨークとの間に生ずる磁気吸引力によりロータシャフトがステータハウジング内のスラスト受けに当接したまま支持されることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
2. 補助マグネットはステータハウジングの上部外周に設けられた段付部に組み付けられ、ロータヨークは補助マグネットの磁束作用面に近接して設けられていることを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。

Images