JP2012124981A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 特別な部材を追加することなくロータの抜け止め構造を実現できるブラシレスモータを実現する。
【解決手段】 軸受部の周囲に配されたステータコア１４とステータコアの表面に配されたコアカバー１５を有するステータＳと、回転軸２２とロータケース２１と駆動用磁石２５を有するロータＲとを具備するブラシレスモータにおいて、コアカバー１５自体に、回転軸２２の溝２２ａに入り込む抜け止め部を一体に形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク、光磁気ディスク等を回転させるためのブラシレスモータに関する。

ディスクに記録された情報を読み取り、あるいは情報をディスクに書き込むヘッド機構を備えたディスク装置は、例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の光ディスク、光磁気ディスク装置として知られている。
このようなディスク装置では、ディスクを回転駆動するいわゆるスピンドルモータとして、外転型のブラシレスモータが用いられている。

ディスク装置の使用に際しては、スピンドルモータのロータに一体化されたターンテーブルに対してディスクを着脱させる必要があり、ディスクをターンテーブルから取り外す際には、ロータが軸受から抜ける方向の力が加わる。そのため、スピンドルモータには、ロータが軸受から抜けないようにするための機構が要求される。

このような要求に対し特許文献１では、図１１に示すように、軸受ハウジング１０３に保持された軸受１０２の端部に、回転軸１０１の外径よりも小さい孔を有する弾性体のワッシャ１０４をキャップ１０５により固定し、回転軸１０１のワッシャ１０４を貫通する部分にスリット１０１ａを設けている。

図１１のスピンドルモータによれば、ディスクを取り外す際にロータが図１１の上方向に移動すると、ワッシャ１０４の内径部が回転軸１０１のスリット１０１ａを設けた段差部分に当接し、ロータがステータから抜けるのを防止することができる。
また、図１１のスピンドルモータによれば、回転軸１０１のスリット１０１ａとワッシャ１０４とで構成されたラビリンスによって、軸受部のオイルが飛散するのを防止することもできる。

特開平１１−５５８９８号公報

しかしながら、図１１のモータでは、ロータの抜け止め機構やオイルの飛散防止機構のために、ワッシャ１０４とキャップ１０５を必要とするため、部材数が増え、製造コストがアップする問題がある。

そこで、本発明は、特別な部材を追加することなくロータの抜け止め構造を実現できるブラシレスモータを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１のブラシレスモータは、
軸受部と、前記軸受部の周囲に配されたステータコアと、前記ステータコアの表面に配されたコアカバーを有するステータと、
前記軸受部に回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸と一体に回転するロータケースと、前記ロータケースに固定された駆動用磁石を有するロータと、を具備するブラシレスモータにおいて、
前記回転軸は、外周に円環状の溝を有し、
前記コアカバーは、前記溝に入り込む抜け止め部を有することを特徴としているものである。

また、本発明の請求項２のブラシレスモータは、
軸受部と、前記軸受部の周囲に配されたステータコアと、前記ステータコアの表面に配されたコアカバーを有するステータと、
前記軸受部に回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸と一体に回転するロータケースと、前記ロータケースに固定された駆動用磁石を有するロータと、を具備するブラシレスモータにおいて、
前記ロータケースは、前記回転軸が取り付けられるバーリング部の外周に円環状の溝を有し、
前記コアカバーは、前記溝に入り込む抜け止め部を有することを特徴とするブラシレスモータ。

また、本発明の請求項３のブラシレスモータは、請求項１または請求項２のブラシレスモータにおいて、前記コアカバーは、前記軸受部の上面を覆っていることを特徴としているものである。
また、本発明の請求項４のブラシレスモータは、請求項１乃至３のいずれかのブラシレスモータにおいて、前記ステータコアは、中心側の円環状部と、該円環状部に連結された複数の突極が形成された板状コアで構成され、前記円環状部に、前記ロータケースを吸引する吸引用磁石が配され、前記コアカバーは、前記吸引用磁石を位置決めするための位置決め部を有することを特徴としているものである。

本発明のブラシレスモータによれば、コアカバーに、回転軸の溝もしくはロータケースのバーリング部の溝に入り込む抜け止め部を設けているため、特別な部材を追加することなくロータの抜け止め構造を実現できる。
また、コアカバーが軸受部の上面を覆うようにしたものにあっては、特別な部材を追加することなく軸受内のオイルの飛散を防止することができる。
また、コアカバーに、吸引用磁石を位置決めするための位置決め部を更に設けたものにあっては、特別な部材を追加することなくロータの抜け止め構造及びロータの吸引構造を実現できる。

本発明の第１の実施形態例に係るブラシレスモータＭ１の側面図であり、紙面右半分を断面で示している。 図１のブラシレスモータにおけるステータコア１４の平面図である。 図１のブラシレスモータにおけるコアカバー１５を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である。 本発明のブラシレスモータに適用できるコアカバーの別の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図である。 本発明のブラシレスモータに適用できるコアカバーの別の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ｃ−Ｃに沿って切断した断面図である。 本発明のブラシレスモータの別の例を示す側面図であり、紙面右半分を断面で示している。 本発明の第２の実施形態例に係るブラシレスモータＭ２の側面図であり、紙面右半分を断面で示している。 図７のブラシレスモータにおけるコアカバー１５Ｃを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ｄ−Ｄに沿って切断した断面図である。 本発明のブラシレスモータに適用できるコアカバーの別の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ｅ−Ｅに沿って切断した断面図である。 本発明のブラシレスモータに適用できるコアカバーの別の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ｆ−Ｆに沿って切断した断面図である。 従来例のスピンドルモータの断面図である。

以下に図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に説明するが、本発明はこれらの実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において各構成部材などを適宜変更して実施できるものである。

（第１の実施形態例）
本実施形態例に係るブラシレスモータの構成を図１により説明する。図１は本例のブラシレスモータＭ１を示す側面図であり、紙面右半分を断面で示している。
このブラシレスモータＭ１は、主に、ステータＳとロータＲとで構成されている。

ステータＳは、軸受ホルダ１２と軸受１３からなる軸受部と、この軸受部の周囲に配されたステータコア１４と、ステータコア１４の表面に配されたコアカバー１５、１６を有する。

軸受ホルダ１２は、真鍮を有底円筒状に切削加工したものであり、表面に印刷回路を形成したいわゆる鉄基板あるいは印刷配線板に鉄板を重ねて取り付けたベース１１に取り付けられている。
また、ベース１１上には、後述の駆動用磁石２５と対向するようにホール素子１８が設けられており、このホール素子１８によってロータＲの回転を検出することができるようになっている。

軸受ホルダ１２の内側には軸受１３が収容されて軸受部を構成しており、軸受ホルダ１２の外側にはステータコア１４が取り付けられている。
また、軸受ホルダ１２の底部にはスラスト部材が固定されており、このスラスト部材に後述の回転軸２２の下端が当接することにより、ロータＲの下方側への移動を制限している。

軸受１３は、筒状の焼結メタルに潤滑油を含浸させたもので、軸受ホルダ１２の内周側に圧入等で固定されている。
なお、軸受ホルダ１２と軸受１３は同一材料で一体化しても良いし、ベース１１と樹脂等で一体化させる構成でも良い。

ステータコア１４は、図２に示すように、中心側の円環状部１４ａと、この円環状部１４ａの外周に連結されて磁気的につながった複数の突極１４ｂが形成された板状コアの積層体からなる。なお、本例のステータコア１４は、３０度ピッチで１２個の突極１４ｂを有している。
このステータコア１４は、円環状部１４ａの内側に軸受ホルダ１２を嵌め込むことにより、軸受ホルダ１２に対し固定されている。

ステータコア１４は、磁性金属材料により形成されており、通常磁性金属材料は導電性材料でもあることから、ステータコアの表面には、上下方向から絶縁性樹脂からなるコアカバー１５、１６がそれぞれ配され、これらのコアカバー１５、１６を介してコイル１７が巻かれている。本例では、コイル１７はスター結線で三相とするため、Ｕ、Ｖ、Ｗ相が各突極１４ｂに順に巻かれ、各相のコイルはそれぞれ４個の突極に巻かれている。

上側のコアカバー１５は、図３に示すように、ステータコア１４の円環状部１４ａに配される環状部１５ａと、この環状部１５ａの外周に放射状に連結された複数の分岐部１５ｂと、環状部１５ａの内径側に立設された環状壁１５ｃと、環状壁１５ｃから内径側に突き出る鍔部１５ｄからなる。
分岐部１５ｂは、凹形状の断面を有し、ステータコア１４の突極１４ｂと同様、３０度ピッチで１２個設けられており、ステータコア１４の各突極１４ｂに装着される。
環状壁１５ｃは、軸受ホルダ１２の上部の外周に配される。
鍔部１５ｄは、軸受ホルダ１２と軸受１３の上面を覆うように配される。
鍔部１５ｄの中央には孔１５ｅが設けられており、後述の回転軸２２は孔１５ｅを通して軸受部に挿入されている。
鍔部１５ｄは、詳しくは後述するが、ロータＲに図１の上方向への力が作用した際に、ロータＲがステータＳから抜けるのを防止するものである。

ロータＲは、軸受部に回転可能に支持された回転軸２２と、回転軸２２と一体に回転するロータケース２１と、ロータケース２１に固定された駆動用磁石２５を有する。

ロータケース２１は、磁性を有する板材でキャップ状に形成されており、回転軸２２と同軸で円筒状に形成された円筒部２１ａと、回転軸２２と直角な面で形成された平面部２１ｂを有している。
ロータケース２１の円筒部２１ａの内側には、ステータコア１４の突極１４ｂと径方向で対向する円筒形状の駆動用磁石２５が取り付けられている。この駆動用磁石２５は円周方向にＮＳ交互に複数極着磁されている。
また、ロータケース２１の平面部２１ｂには、ロータＲをターンテーブルとして機能させるために平面部２１ｂに一体に形成されたディスクガイド２３および摩擦シート２４を有している。

回転軸２２は、ロータケース２１の平面部２１ｂの中心に固定され、コアカバー１５の孔１５ｅを通して軸受１３に回転可能な状態で支持されている。
回転軸２２の外周には円環状の溝２２ａが形成されている。
コアカバー１５の孔１５ｅの直径は、溝２２ａが形成されていない部分の回転軸２２の直径よりも小さく、溝２２ａが形成されている部分の回転軸２２の直径よりも大きい。これにより、コアカバー１５の鍔部１５ｄの内径部は、回転軸２２に接触しない状態で溝２２ａに挿入されている。

ロータＲのステータＳへの組み付けは、回転軸２２を軸受１３に挿入することにより行われる。
この組み付けの際、回転軸２２が鍔部１５ｄの内径部に当たることになるが、鍔部１５ｄは、樹脂等の弾性材料で構成されているコアカバー１５の内側から延設されており、回転軸２２によって押圧されると、鍔部１５ｄの内径部は軸方向下方に弾性変形することができる。

そして、最終的には図１に示すように、回転軸２２は軸受１３に挿通され、コアカバー１５の鍔部１５ｄの内径部は、回転軸２２に接触しない状態で溝２２ａに入り込む。
このため、例えばディスクを取り外す際にロータＲが図１の上方向に移動すると、溝２２ａの下面２２ｂが鍔部１５ｄに当接し、ロータＲがステータＳから抜けるのを防止することができる。
すなわち、回転軸２２の溝２２ａに入り込んでいる鍔部１５ｄは、ロータＲがステータＳから抜けるのを防止する抜け止め部として機能しているものである。

このように、本例のブラシレスモータＭ１では、コアカバー１５に、回転軸２２の溝２２ａに入り込んで抜け止め部として機能する鍔部１５ｄを一体に形成しているため、特別な部材を追加することなくロータの抜け止め構造を実現できる。
また、本例のブラシレスモータＭ１では、コアカバーの鍔部１５ｄによって軸受ホルダ１２と軸受１３の上面が覆われているため、特別な部材を追加することなく軸受内の潤滑油の飛散を防止することができ、モータの高寿命化が図られる。

なお、本例では、ロータＲの抜け止め部として機能するコアカバー１５の鍔部１５ｄを平坦なリング状に形成しているが、鍔部１５ｄの厚みや形状などを適宜設計することにより、抜け止め力を自由に調整できるものである。具体的には、例えば図４や図５に示すようなコアカバーを用いることができる。

図４のコアカバー１５Ａは、鍔部１５ｄに切り欠き部１５ｆを設けて複数の舌片に分離し、鍔部１５ｄを容易に弾性変形し得る形状としたものである。
また、図５のコアカバー１５Ｂは、鍔部１５ｄの内側に軸方向下方に傾斜する傾斜部１５ｇを設けたものである。このような形状とすることにより、回転軸２２は傾斜部１５ｇ上を容易に摺動し、傾斜部１５ｇを容易に弾性変形させることが可能になり、ロータＲの組み付けを簡単に行うことができる。また、ロータＲの組み付け後は、より大きな抜け止め力を発揮することができる。

また、図１のブラシレスモータでは回転軸２２に設けた溝２２ａに鍔部１５ｄを抜け止め部として入り込ませているが、図６のように、回転軸２２が取り付けられるロータケース２１のバーリング部２１ｃの外周に円環状の溝２１ｄを形成し、この溝２１ｄに鍔部１５ｄを抜け止め部として入り込ませることもできる。このような構成であっても、特別な部材を追加することなくロータの抜け止め構造を実現でき、また、コアカバーの鍔部１５ｄによって軸受ホルダ１２と軸受１３の上面が覆われているため、特別な部材を追加することなく軸受内の潤滑油の飛散を防止することができ、モータの高寿命化が図られる。
なお、図６のコアカバー１５においても、ロータの抜け止め部として機能する鍔部１５ｄの内径部の形状は、図４や図５に示したコアカバー１５Ａ、１５Ｂのように形成することができる。

（第２の実施形態例）
本実施形態例に係るブラシレスモータの構成を図７により説明する。図７は本例のブラシレスモータＭ２を示す側面図であり、紙面右半分を断面で示している。
本例のブラシレスモータＭ２と図１のブラシレスモータＭ１との違いは、本例のブラシレスモータＭ２では、ロータＲをステータＳ側に吸引するための吸引用磁石３１を設けるとともに、吸引用磁石３１を位置決めするための位置決め部１５ｈを設けたコアカバー１５Ｃを用いている点である。

ディスクを回転駆動させるスピンドルモータでは、ディスクの回転に伴ってディスクに浮上力が発生する場合がある。この浮上力によってロータが軸方向に移動するとディスクの高さが変化し、データの読取りエラーや書込みエラーが発生し易くなる。
このようなエラーを防止するため、本例のブラシレスモータＭ２では、ロータＲをステータＳ側に吸引するための吸引用磁石３１を設けている。

この吸引用磁石３１は、軸方向に２極着磁された円環状の磁石からなり、ステータコア１４の円環状部１４ａの上に配されて、ロータケース２１の平面部２１ｂを吸引するようにしている。

吸引用磁石３１の位置がモータ毎に異なると、モータの品質にバラツキが生じることになるため、吸引用磁石３１を正確に位置決めする必要がある。
このため本例では、図８に示すように、コアカバー１５Ｃに吸引用磁石３１を位置決めするための位置決め部１５ｈを設けている。

この位置決め部１５ｈは、分岐部１５ｂの内側で軸方向に立ち上がる環状壁１５ｃと、鍔部１５ｄの下面に形成した垂下壁１５ｉによって構成されている。
環状壁１５ｃと垂下壁１５ｉの高さは吸引用磁石３１の厚みにほぼ等しく、環状壁１５ｃの内径は吸引用磁石３１の外径にほぼ等しく、垂下壁１５ｉの外径は吸引用磁石３１の内径にほぼ等しい。
これにより、鍔部１５ｄの下には、吸引用磁石３１が収容される空間３２が形成されている。

本例のブラシレスモータＭ２によれば、吸引用磁石３１を位置決め部１５ｈの内側に装着した状態で、コアカバー１５Ｃをステータコア１４に装着することにより、吸引用磁石３１の中心が回転軸２２の中心に一致するように吸引用磁石３１は自動的に位置決めされる。
このため、第１の実施形態例のブラシレスモータＭ１による効果に加え、特別な部材を追加することなく、また特別な治具を用いることなく、ロータＲの軸方向への移動を防止する吸引用磁石３１を極めて簡単に位置決めして、ロータＲの吸引構造を実現することができる。

本例では、吸引用磁石３１として円環状のものを用いたが、回転軸の心振れを防止するために、ロータＲに回転軸方向（いわゆるスラスト方向）だけでなく半径方向（いわゆるラジアル方向）にも磁力により一定の力を作用させる場合には、吸引用磁石として円弧状の磁石を用いる場合がある。
吸引用磁石として円弧状の磁石を用いる場合には、例えば図９や図１０に示すようなコアカバーを用いることができる。

図９に示すコアカバー１５Ｄは、吸引用磁石として１８０度の円弧状の磁石を用いる場合に適用できるものである。
このコアカバー１５Ｄの位置決め部１５ｈは、分岐部１５ｂの内側で軸方向に立ち上がる環状壁１５ｃと、鍔部１５ｄの下面に半円状に形成した垂下壁１５ｉと、垂下壁１５ｉの両端に連続する仕切り壁１５ｊからなる。
これにより、鍔部１５ｄの下には、１８０度の円弧状の吸引用磁石が収容される空間３２が形成されている。

図１０に示すコアカバー１５Ｅは、吸引用磁石として９０度の円弧状の磁石を用いる場合に適用できるものである。
このコアカバー１５Ｅの位置決め部１５ｈは、分岐部１５ｂの内側で軸方向に立ち上がる環状壁１５ｃと、鍔部１５ｄの下面に９０度の円弧状に形成した垂下壁１５ｉと、垂下壁１５ｉの両端に連続する仕切り壁１５ｊからなる。
これにより、鍔部１５ｄの下には、９０度の円弧状の吸引用磁石３１が収容される空間３２が形成されている。

このように、所定の角度を有する円弧状の吸引用磁石を用いる場合には、コアカバー１５Ｄやコアカバー１５Ｅのように、吸引用磁石の形状に対応する空間３２を形成するための仕切り壁１５ｊを一体成形したコアカバーを用いるのがよい。このようなコアカバーを用いれば、吸引用磁石を位置決め部に装着した状態で、コアカバーをステータコアに装着することにより、吸引用磁石を自動的に位置決めすることができる。

なお、図８乃至図１０に示したコアカバー１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅにおいても、ロータの抜け止め部として機能する鍔部１５ｄの内径部の形状は、図４や図５に示したコアカバー１５Ａ、１５Ｂのように形成することができる。
また、図８乃至図１０に示したコアカバー１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅにおいても、ロータの抜け止め部として機能する鍔部１５ｄの内径部を、図６のようにロータケース２１のバーリング部２１ｃの溝２１ｄに入り込ませることもできる。

以上説明したように、本発明のブラシレスモータによれば、回転軸の溝もしくはロータケースのバーリング部の溝に入り込む抜け止め部をコアカバー自体に設けているため、特別な部材を追加することなく、必須部材である回転軸（もしくはロータケース）とコアカバーによってロータの抜け止め構造を実現できる。
また、コアカバー自体に、吸引用磁石を位置決めするための位置決め部を更に設けた場合には、特別な部材を追加することなく、また特別な治具を用いることなく、ロータの抜け止め構造及びロータの吸引構造を実現できる。

１１ ベース
１２ 軸受ホルダ
１３ 軸受
１４ ステータコア
１４ａ 円環状部
１４ｂ 突極
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１６ コアカバー
１５ａ 環状部
１５ｂ 分岐部
１５ｃ 環状壁
１５ｄ 鍔部
１５ｅ 孔
１５ｆ 切り欠き部
１５ｇ 傾斜部
１５ｈ 位置決め部
１５ｉ 垂下壁
１５ｊ 仕切り壁
１７ コイル
１８ ホール素子
２１ ロータケース
２１ａ 円筒部
２１ｂ 平面部
２１ｃ バーリング部
２１ｄ 溝
２２ 回転軸
２２ａ 溝
２２ｂ 溝の下面
２３ ディスクガイド
２４ 摩擦シート
２５ 駆動用磁石
３１ 吸引用磁石
３２ 空間
Ｍ１、Ｍ２ スピンドルモータ
Ｒ ロータ
Ｓ ステータ

Claims (4)

1. 軸受部と、前記軸受部の周囲に配されたステータコアと、前記ステータコアの表面に配されたコアカバーを有するステータと、
   前記軸受部に回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸と一体に回転するロータケースと、前記ロータケースに固定された駆動用磁石を有するロータと、を具備するブラシレスモータにおいて、
   前記回転軸は、外周に円環状の溝を有し、
   前記コアカバーは、前記溝に入り込む抜け止め部を有することを特徴とするブラシレスモータ。
2. 軸受部と、前記軸受部の周囲に配されたステータコアと、前記ステータコアの表面に配されたコアカバーを有するステータと、
   前記軸受部に回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸と一体に回転するロータケースと、前記ロータケースに固定された駆動用磁石を有するロータと、を具備するブラシレスモータにおいて、
   前記ロータケースは、前記回転軸が取り付けられるバーリング部の外周に円環状の溝を有し、
   前記コアカバーは、前記溝に入り込む抜け止め部を有することを特徴とするブラシレスモータ。
3. 前記コアカバーは、前記軸受部の上面を覆っていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記ステータコアは、中心側の円環状部と、該円環状部に連結された複数の突極が形成された板状コアで構成され、
   前記円環状部に、前記ロータケースを吸引する吸引用磁石が配され、
   前記コアカバーは、前記吸引用磁石を位置決めするための位置決め部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のブラシレスモータ。
   
   

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