JP3602732B2 - モータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリゴンミラー、ハードディスク等の高速回転用のモータに関するものである。さらに詳しくは、動圧軸受をラジアル軸受として用いたモータにおける振動減衰技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種のモータのうち、例えば特開昭６４−３３１８号公報に開示されているモータでは、空気動圧軸受をラジアル軸受として用い、ロータ側およびステータ側に配置した磁石の間に発生する磁力を利用して、ロータをスラスト方向に浮上させている。このため、ロータは、回転中、完全に非接触状態となるので、高速回転が可能となる。ここで、固定軸とロータとの間にはエアーダンパー用環状空気室が形成され、この空気室は小孔（オリフィス）を介して外部と連通している。このように構成すると、小孔およびエアーダンパー用環状空気室によってモータにエアダンパーを付加することができるので、その小孔を空気が通過する際の抵抗によりロータの上下動を抑制することができる。
【０００３】
また、特開平８−１９６０５６号公報に開示されているものでは、エアダンパーを構成する小孔の代わりに、動圧部分に対して、エアーダンパー用環状空気室から外部に向けて溝を形成することにより、同様な効果を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなエアダンパーを構成するには、オリフィスとして機能する小さな穴や溝が必要である。しかしながら、従来のように、このような穴をドリル加工により形成する場合には、穴をいくら小さく形成したくても、φ０．４ｍｍ、長さ５ｍｍ程度の穴が限界である。また、このような穴開け加工を施した部材をねじ等により他の部材に締結し、エアーダンパー用環状空気室を形成する場合に、エアーダンパー用環状空気室が接合面を介して外部と連通してしまいダンパーとして機能しなくなることがある。さらに、モータの小型化が進むほどエアーダンパーではオリフィスにおける流路抵抗を大きくする必要があるため、オリフィスとしては細くて長い穴が必要となるが、このような小さくて細い穴あけ加工は、通常の加工方法では困難である。
【０００５】
一方、動圧発生部に溝を形成した場合には、動圧軸受の剛性が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、複雑で手間のかかる加工を行うことなく、かつ、少ない部品点数で、ロータの上下振動における減衰率を自由に設定することのできるエアーダンパー内蔵のモータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、駆動コイルが巻回されたステータコアおよび固定軸を備えるステータと、前記固定軸が差し込まれる中心穴および前記ステータコアに対向するロータマグネットを備えるロータとを有し、該ロータと前記ステータとの間には、当該ステータ側と前記ロータ側との間に作用する磁力を用いたスラスト軸受手段と、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面との間に発生する動圧を用いたラジアル軸受手段とが形成されたモータにおいて、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面との間には、モータ軸線方向に沿って、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生部、該動圧発生部に連通するエアーダンパー用環状空気室、および該エアーダンパー用環状空気室と外部とを連通させるエアーダンパー用環状隙間がこの順に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明においてロータが回転すると、固定軸の外周面とロータの内周面との間のうち、動圧発生部で発生した動圧によって、ステータがラジアル方向で非接触状態になる。また、ロータは、回転を開始すると、スラスト軸受における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータとロータとは完全に非接触状態にあるので、ロータの高速回転が可能となる。また、ステータとロータとは完全に非接触状態にあるので、摩耗などがなく、モータの長寿命化を図ることができる。但し、磁力を利用したスラスト軸受は、剛性が小さいため、外力等によりロータが上下方向に振動してしまう。しかるに本発明では、ロータがモータ軸線方向の外乱を受けて上下に振動したときには、エアーダンパー用環状空気室内の空気は、狭いエアーダンパー用環状隙間を通って空気室から排出され、あるいはエアーダンパー用環状空気室内には、エアーダンパー用環状隙間を通って外部から空気室から吸気される。この際に、エアーダンパー用環状隙間を介してのエアーダンパー用環状空気室での吸排気は、空気の摩擦を発生させ、この摩擦によって、ロータの上下方向の振動エネルギーが吸収されるので、振動を抑えることができる。また、本発明に係るエアーダンパーであれば、固定軸の外周面およびロータの中心穴の内周面をどのような形状に加工するかによって、エアーダンパー用環状隙間の隙間寸法やモータ軸線方向における長さ寸法を任意に設計できる。それ故、複雑で手間のかかる加工を行うことなく、かつ、少ない部品点数で、ロータの上下振動における減衰率を自由に設定することのできるエアーダンパー内蔵のモータを構成できる。
【０００９】
本発明において、前記固定軸の外周面および前記中心穴の内周面には、前記動圧発生部を形成するための大径部と、前記エアーダンパー用環状隙間を形成するための小径部がそれぞれ形成されているとともに、前記固定軸の外周面に形成されている大径部と小径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている大径部と小径部との段差部分とが対向する部分によって前記エアーダンパー用環状空気室が形成されている。
【００１０】
このような構成とは逆に、前記固定軸の外周面および前記中心穴の内周面には、前記動圧発生部を形成するための小径部と、前記エアーダンパー用環状隙間を形成するための大径部がそれぞれ形成されているとともに、前記固定軸の外周面に形成されている小径部と大径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている小径部と大径部との段差部分とが対向する部分によって前記エアーダンパー用環状空気室が形成されている構成であってもよい。
【００１１】
本発明において、前記スラスト軸受手段は、前記ステータコアと前記ロータマグネットとの間に作用する磁力、および当該スラスト軸受手段を構成するために前記ステータコア側と前記ロータマグネット側とにそれぞれ形成された磁石同士の間に作用する磁力のうちの一方の磁力、あるいは双方の磁力を用いて構成される。ここで、上記２箇所で作用する磁力の双方を利用して、スラスト軸受手段を構成すると、モータ軸線方向における位置決め精度が高い。また、モータ軸線方向における共振点が高いので、より安定した高速回転が可能である。
【００１２】
本発明において、前記エアーダンパー用環状隙間は、モータ軸線方向において、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生部として前記ロータをラジアル方向で支持可能な長さ寸法を有していることが好ましい。このように構成すると、モータ軸線方向における２箇所に対して動圧を利用したラジアル軸受を構成したことになるので、ロータの回転性能が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１および図２はそれぞれ、本発明を適用したモータを用いたポリゴンミラー駆動装置の平面図および断面図である。図３は、このポリゴンミラー駆動装置に用いたモータを拡大して示す半断面図である。
【００１５】
（全体構成）
図１および図２において、本形態のポリゴンミラー駆動装置１は、概略、鉄製の基板１０上に構成されたモータ５と、このモータ５のロータ２０上に搭載されたポリゴンミラー３０と、モータ５およびポリゴンミラー３０全体を覆うケース２とから構成され、このケース２は防塵用および防音用のカバーである。基板１０上には、駆動コイル４１に対して駆動信号を出力するためのコネクタ１４がはんだなどにより実装されている。
【００１６】
図３において、モータ５には、駆動コイル４１が巻回されたステータコア４２および固定軸４４を備えるステータ４０と、固定軸４４が差し込まれる中心穴２１およびステータコア４２に対向するロータマグネット２２を備えるロータ２０とが構成されている。
【００１７】
（ステータの構成）
本形態において、ステータ４０は、鉄板の基板１０に形成された軸固定穴１１に固定軸４４の基端側が嵌め込まれており、ここで固定軸４４は基板１０に対して、プッシュナット１２で垂直に固定されている。また、基板１０とプッシュナット１２との間には皿ばね１３が挟まれており、プッシュナット１２は皿ばね１３を介して基板１０と固定軸４４とを固定している。このため、固定軸４４の振動は皿ばね１３によって吸収されるので、プッシュナット１２が緩むなどの不具合は発生しない。
【００１８】
また、ステータ４０において、基板１０の上にはコアホルダー４３が固定されているとともに、このコアホルダー４３の外周面に薄いステータコア４２が積層状態で固定され、かつ、ステータコア４２の各突極に対して駆動コイル４１が巻回されている。ここで、コアホルダー４３は、外周面がステータコア４２の取りつけ部となる円筒部４３１と、この円筒部４３１の下端面を基板１０上への接置面としてコアホルダー４３を基板１０上に設置したときに固定軸４４の固定用段差部分４４２と基板１０との間に挟まれる環状固定部４３２とを有しており、固定軸４４を基板１０に対してプッシュナット１２および皿ばね１３を介して固定したときに、コアホルダー４３の環状固定部４３２が固定軸４４の固定用段差部分４４２と基板１０との間に挟まれることにより、コアホルダー４３が基板１０上に固定される。
【００１９】
（ロータの構成）
本形態において、ロータ２０は、中心穴２１を備えるロータ本体２５と、このロータ本体２５から外周側に張り出すようにロータ本体２５の下面側に固着されたヨーク２７と、このヨーク２７の内周面に固着されたロータマグネット２２とを備えている。このロータマグネット２２は、ヨーク２７に接着固定された後、ロータ本体２５の下端面に形成されている環状突起２５１とカシメ固定される。ここで、ロータ本体２５は、その耐摩耗性、耐食性を向上させる目的で、アルマイト処理やメッキ処理などの表面処理が施されていることがある。また、本形態では、ロータ２０を形成した時点でアンバランス量が大きすぎるときには、環状突起２５１に錘などを付与することによりロータ２０のバランス性能を向上させることもある。
【００２０】
また、ロータ本体２５の外周側には、ポリゴンミラー３０を搭載する台座部２６が形成され、この台座部２６上に載置されたポリゴンミラー３０はリング状のミラー押しつけ部材５０によって台座部２６に押しつけ固定されている。このミラー押しつけ部材５０は、中央穴５０１にロータ本体２５の円筒部２５０が通され、この状態で、中央穴５０１の内側で張り出す複数の爪部分５０２が弾性変形しながら円筒部２５０の外周面に形成された係合溝２５５に係合することにより、ミラー押しつけ部材５０はロータ本体２５に対して固定されている。ここで、ポリゴンミラー３０は、その中心穴３００にロータ本体２５の円筒部２５６が通された状態にあり、ポリゴンミラー３０の中心穴３００にロータ本体２５の円筒部２５６を通すときに過大な力がポリゴンミラー３０にかかってポリゴンミラー３０が変形しないように、この中心穴３００とロータ本体２５の円筒部２５６との間には所定のクリアランスが確保されている。従って、ミラー押しつけ部材５０は、それ自身に形成されたばね５０５（あるいは別体でポリゴンミラー３０との間に装着されたばね５０５）によって、弾性をもってポリゴンミラー３０を台座部２６に向けて押し付け固定している。それ故、ポリゴンミラー３０は、台座部２６の上面との摩擦力によって位置決め固定されている状態にある。
【００２１】
このため、ロータ２０が回転したときには、ロータ２０の外径寸法とポリゴンミラー３０の外径寸法との差に起因してロータ２０が受ける遠心力とポリゴンミラー３０が受ける遠心力との間に大小の差があるので、これらの部材が遠心力でそれぞれ独立して膨らむとともに、その程度が相違する。その結果、モータ５が起動と停止とを繰り返すうちに、ポリゴンミラー３０がロータ２０の台座部２６上で位置ずれを起こすおそれがある。これに対して、ミラー押しつけ部材５０は、固定軸４４に完全に固定され、かつ、遠心力で変形することもない。そこで、本形態では、ミラー押しつけ部材５０とポリゴンミラー３０との間に発生する摩擦力を、ポリゴンミラー３０とロータ２０の台座部２６との間に発生する摩擦力よりも大きくなるようにしてある。たとえば、ロータ２０の表面のうち、少なくともロータ２０の台座部２６に対してアルマイト処理、メッキ処理、窒化処理、コーティング処理を施して、ポリゴンミラー３０とロータ２０の台座部２６との間に発生する摩擦力を小さくしてある。これに対して、ミラー押しつけ部材５０については、ポリゴンミラー３０と同様、アルミニウム製にして、ミラー押しつけ部材５０とポリゴンミラー３０との間に発生する摩擦力を大きくしてある。従って、モータ５が起動と停止とを繰り返しても、ポリゴンミラー３０は常にミラー押しつけ部材５０によって位置決めされるので、ロータ２０の台座部２６上でポリゴンミラー３０が位置ずれを起こしてポリゴンミラー３０が振動するという不具合が発生しない。なお、ミラー押しつけ部材５０とポリゴンミラー３０とを接着剤によって固定しておいても、ロータ２０の台座部２６上でのポリゴンミラー３０の位置ずれを防止できる。
【００２２】
本形態において、ミラー押しつけ部材５０は、図１に示すように、所定の幅寸法を有するリング状を有している。また、ミラー押しつけ部材５０は全体としては円環状であるが、円筒部２５０を通す中心穴５０１を挟む点対称の２箇所は、外周側が直線的に切断された形状を有し、この部分は、他の部分よりも幅寸法が約１／２程度と狭い切断予定部５０６になっている。すなわち、ミラー押しつけ部材５０によってポリゴンミラー３０をロータ２０上に押しつけ固定した後、ポリゴンミラー３０を外したい場合があっても、ミラー押しつけ部材５０はロータ本体２５の係合溝２５５に嵌まっているので、容易には外せないが、本形態では、ミラー押しつけ部材５０に幅の狭い切断予定部５０６が予め形成され、かつ、このミラー押しつけ部材５０は、ポリゴンミラー３０との間にばね５０５を有している分、ポリゴンミラー３０の上端面から浮いているので、切断予定部５０６に対してニッパー（図示せず。）を差し込めば、ミラー押しつけ部材５０を容易に切断することができる。従って、ミラー押しつけ部材５０をロータ本体２５から容易に外せるので、ポリゴンミラー３０を傷つけることなく外すことができる。
【００２３】
（スラスト軸受の構成）
このように構成したモータ５において、ロータ２０とステータ４０との間には、固定軸４４の上端部分に配置された磁石８１とロータ２０の上端部分に配置された磁石８２との間に作用する磁力、およびステータコア４２とロータマグネット２２との間に作用する磁力を利用して、ステータ４０がロータ２０をスラスト方向で支持するスラスト軸受８が構成されている。すなわち、ロータマグネット２２はステータコア４２を磁気的に吸引するとともに、ロータ２０とステータ４０の側に固定されている一対の磁石８１、８２は互いに異なる極を向けて対向し、固定軸４４は、モータ軸線Ｌ方向における所定の位置にロータ２０を保持しようとする。このように、これら２箇所で作用する磁力を利用して、スラスト軸受８を構成しているので、モータ軸線Ｌ方向における位置決め精度が高い。また、モータ軸線Ｌ方向における共振点が高いので、より安定した高速回転が可能である。
【００２４】
（動圧軸受／ラジアル軸受の構成）
また、ロータ２０とステータ４０との間では、固定軸４４の外周面４４０とロータ２０の内周面との間に形成される隙間内に発生する動圧を利用してステータ４０がロータ２０をラジアル方向で支持するラジアル軸受７が構成されている。ここで、固定軸４４の外周面には、耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させるため表面処理が施され、このような表面処理は、たとえば特開平７−２７９９６６に開示されているポリアミドイミドの樹脂コーティング等である。また、固定軸４４において、ポリアミドイミドの樹脂コーティング層の表面には、軸先端からみたときに反時計周りの方向（図１に矢印ＣＣＷで示す方向）に、ヘリングボーンまたはスパイラルグルーブなどといった動圧発生溝４４１が切削加工などの方法により形成されている。従って、上からみてロータ２０が反時計周りに回転すると、固定軸４４の外周面４４０とロータ本体２５の中心穴２１の内周面との間の隙間には下方に向かう空気流のみが発生する。それ故、モータ５の停止中は、スラスト軸受８によってやや浮き気味にあったロータ２０は、回転を開始すると、やや沈み気味になって、スラスト軸受８における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータ４０とロータ２０とは非接触状態にあるので、ロータ２０の高速回転が可能となる。また、ラジアル軸受７として動圧軸受を用いた場合に、起動時、あるいは停止時に摩耗粉が発生しやすい傾向にあるが、本形態では、摩耗粉が重力によって落下していくのを促進するように、空気流が下方に向くように設定してあるので、このような摩耗粉は、固定軸４４とロータ本体２５の中心穴２１との間から下方に向け強制的に圧送され、外部に放出される。従って、固定軸４４とロータ本体２５の中心穴２１との間に摩耗粉が滞留して焼き付きを発生させるという問題を回避できる。
【００２５】
また、本形態では、ロータ２０の中心穴２１内に位置する固定軸４４の外周面４４０のうち、空気流の下流に相当する下端側は、約１／４に相当する部分に動圧発生溝４４１が形成されていない。このため、動圧軸受としてのラジアル軸受７において、動圧剛性（動圧力）が高い。
【００２６】
（エアーダンパーの構成）
このように構成したモータ５において、固定軸４４には、その軸線方向における中央部分に大径部４４６が形成され、この大径部４４６よりも上端側には小径部４４７が形成されている。このため、固定軸４４の外周面４４０において、大径部４４６と小径部４４７との間には段差部分４４８が形成されている。ここで、大径部４４６と小径部４４７との境界部分４４９は、さらに奥まで削られて凹んでいる。従って、ロータ２０が下方にずれてきても、大径部４４６と小径部４４７との境界部分４４９にロータ２０が当たることはない。このような形状は、固定軸４４の外周面４４０に対して、同一の加工機において加工を施すことにより形成できるので、固定軸４４のいずれの部分においても同軸度が高い。
【００２７】
これに対して、ロータ２０の中心穴２１の内周面にも、その軸線方向における中央部分に大径部２１６が形成され、この大径部２１６よりも上端側には小径部２１７が形成されている。このため、ロータ２０の中心穴２１の内周面において、大径部２１６と小径部２１７との間には段差部分２１８が形成されている。ここで、大径部２１６と小径部２１７との境界部分２１９は、さらに奥まで削られて凹んでいる。また、固定軸４４において大径部２１６の角４４４は面取りされている。従って、ロータ２０が下方にずれてきても、大径部２１６と小径部２１７との境界部分２１９に固定軸４４の角４４４が当たることはない。このような形状も、中心穴２１の内周面に対して、同一の加工機において加工を施すことにより形成できるので、中心穴２１のいずれの部分においても同軸度が高い。
【００２８】
ここで、ロータ２０の中心穴２１の内周面に形成されている大径部２１６および小径部２１７は、固定軸４４の外周面に形成されている大径部４４６および小径部４４７よりもわずか２０μｍ程度大きめに形成されている。このため、固定軸４４をロータ２０の中心穴２１に差し込んだ状態において、固定軸４４の外周面とロータ２０の中心穴２１の内周面との間で大径部４４６、２１６同士がラジアル方向で重なる領域には、隙間寸法が１０μｍよりわずか広めの動圧発生用の環状隙間７０が形成される。また、固定軸４４の外周面４４０とロータ２０の中心穴２１の内周面との間で小径部４４７、２１７同士がラジアル方向で重ねる領域には、後述するエアーダンパー９を構成する隙間寸法が約１０μｍのエアーダンパー用環状隙間９１が形成される。さらに、本形態では、固定軸４４の外周面４４０の小径部分４４７とロータ２０の中心穴２１の内周面の大径部４４７がラジアル方向で部分的に重なっており、ここでは、固定軸４４の段差部分４４８およびロータ２０の中心穴２１の段差部分２１８とが区画するやや大きめの環状の空間によって、エアーダンパー用環状空気室９２が形成される。
【００２９】
従って、本形態では、固定軸４４の外周面４４０と中心穴２１の内周面との間には、モータ軸線Ｌ方向に沿って、固定軸４４の外周面４４０と中心穴２１の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生用の環状隙間７０（動圧発生部）、この環状隙間７０に連通するエアーダンパー用環状空気室９２、およびこのエアーダンパー用環状空気室９２と外部とを連通させるエアーダンパー用環状隙間９１がこの順に形成され、エアーダンパー用環状空気室９２およびエアーダンパー用環状隙間９１によって、ロータ２０に対するエアーダンパー９が構成されている。
【００３０】
（本形態の作用・効果）
このように構成したモータ５において、上からみてロータ２０が反時計周りに回転すると、固定軸４４の外周面４４０とロータ２０の内周面との間の動圧発生用の環状隙間７０には下方に向かう空気流が発生し、この空気流によって発生する動圧によってステータ４０とロータ２０とはラジアル方向で非接触状態になる。また。モータ５の停止中、上方にやや浮き気味にあったロータ２０は、回転を開始すると、やや下方に沈んでスラスト軸受８における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータ４０とロータ２０とは完全に非接触状態にあるので、ロータ２０の高速回転が可能となる。また、ステータ４０とロータ２０とは完全に非接触状態にあるので、摩耗などがなく、モータ５の長寿命化を図ることができる。
【００３１】
但し、磁力を利用したスラスト軸受８は、剛性が比較的小さいため、外力等によりロータ２０が上下方向に振動してしまう。しかるに本形態のモータ５では、エアーダンパー用環状空気室９２およびエアーダンパー用環状隙間９１からなるエアーダンパー９において、モータ５がモータ軸線Ｌ方向の外乱を受けて上下に振動したときでも、エアーダンパー用環状空気室９２内の空気は狭いエアーダンパー用環状隙間９１を通って外部に排出され、あるいはエアーダンパー用環状隙間９１を通って外部から空気がエアーダンパー用環状気室９２内に入りこむ。このような排気および吸気が発生する際に、エアーダンパー用環状隙間９１は空気との摩擦を発生させる。その結果、ロータ２０の上下方向の振動エネルギーが吸収されるので、振動が抑制される。
【００３２】
また、本形態のモータ５に構成したエアーダンパー９であれば、固定軸４４の外周面４４０およびロータ２０の中心穴２１の内周面をどのような形状に加工するかによって、エアーダンパー用環状隙間９１の隙間寸法やモータ５軸線方向における長さ寸法を任意に設計できる。それ故、複雑で手間のかかる加工を行うことなく、かつ、少ない部品点数で、ロータ２０の上下振動における減衰率を自由に設定することのできるエアーダンパー８内蔵のモータ５を構成できる。
【００３３】
（その他の形態）
また、図４に示すように、ロータ２０の中心穴２１の内周面に形成されている小径部２１７と固定軸４４の外周面に形成されている小径部４４７とによって形成されるエアーダンパー９のエアーダンパー用環状隙間９１をモータ軸線Ｌ方向において十分長いものとして形成すると、このエアーダンパー用環状隙間９１においても、ロータ２０をラジアル方向で保持する動圧を発生させることができる。その他の構成は同様なので、共通する部分のうち、要部については図４に同符号を付してある。このように構成すると、モータ軸線方向Ｌに配置された２つの動圧軸受（ラジアル軸受）でロータ２０を保持することになるので、ロータ２０の回転性能を向上することができる。
【００３４】
なお、上記形態では、固定軸４４の外周面４４０および中心穴２１の内周面には、動圧発生部を形成するための大径部４４６、２１６と、エアーダンパー用環状隙間９１を形成するための小径部４４７、２１７がそれぞれ形成されている構成であったが、このような構成とは逆に、固定軸４４の外周面４４０および中心穴２１の内周面には、動圧発生部を形成するための小径部と、エアーダンパー用環状隙間を形成するための大径部がそれぞれ形成されている構成であってもよい。このような構成においても、固定軸４４の外周面４４０に形成されている小径部と大径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている小径部と大径部との段差部分とが対向することにより、この部分にエアーダンパー用環状空気室を形成することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るモータでは、ロータが回転すると、動圧発生部で発生した動圧によって、ステータとロータとは非接触状態になる。また、ロータは、回転を開始すると、スラスト軸受における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータとロータとは完全に非接触状態にあるので、ロータの高速回転、およびモータの長寿命化を図ることができる。但し、磁力を利用したスラスト軸受は、剛性が比較的小さいため、外力等によりロータが上下方向に振動してしまうが、本発明では、モータ軸線方向の外乱を受けてロータが上下に振動したときには、外部とエアーダンパー用環状空気室との間では、狭いエアーダンパー用環状隙間を介しての吸排気は、空気の摩擦を発生させる。その結果、この摩擦によって、ロータの上下方向の振動エネルギーが吸収されるので、ロータの上下方向の振動を抑えることができる。また、本発明のモータに構成したエアーダンパーであれば、固定軸の外周面およびロータの中心穴の内周面をどのような形状に加工するかによって、エアーダンパー用環状隙間の隙間寸法やモータ軸線方向における長さ寸法を任意に設計できる。それ故、上下方向の振動に対して所望の減衰特性を有するモータを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したモータを用いたポリゴンミラー駆動装置の平面図である。
【図２】図１に示すポリゴンミラー駆動装置の断面図である。
【図３】図１に示すポリゴンミラー駆動装置における固定軸およびロータの構造を拡大して示す半断面図である。
【図４】図１に示すポリゴンミラー駆動装置における固定軸およびロータの別の構造を拡大して示す半断面図である。
【符号の説明】
１ ポリゴンミラー駆動装置
２ ケース
５ モータ
８ スラスト軸受
９ エアーダンパー
１０ 基板
１１ 軸固定穴
１２ プッシュナット
１３ 皿ばね
１４ コネクタ
２０ ロータ
２１ ロータの中心穴
２２ ロータマグネット
２５ ロータ本体
２６ 台座部
３０ ポリゴンミラー
４０ ステータ
４１ 駆動コイル
４２ ステータコア
４４ 固定軸
４３ コアホルダー
５０ ミラー押しつけ部材
７０ 動圧発生用の環状隙間
８１、８２ 磁石
９１ エアーダンパー用環状隙間
９２ エアーダンパー用環状空気室
２１６ ロータの中心穴の大径部
２１７ ロータの中心穴の小径部
２１８ ロータの中心穴の段差部分
４４０ 固定軸の外周面
４４１ 動圧発生溝
４４６ 固定軸の大径部
４４７ 固定軸の小径部
４４８ 固定軸の段差部分
５０５ ポリゴンミラー固定用のばね
５０６ ミラー押しつけ部材の切断予定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリゴンミラー、ハードディスク等の高速回転用のモータに関するものである。さらに詳しくは、動圧軸受をラジアル軸受として用いたモータにおける振動減衰技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種のモータのうち、例えば特開昭６４−３３１８号公報に開示されているモータでは、空気動圧軸受をラジアル軸受として用い、ロータ側およびステータ側に配置した磁石の間に発生する磁力を利用して、ロータをスラスト方向に浮上させている。このため、ロータは、回転中、完全に非接触状態となるので、高速回転が可能となる。ここで、固定軸とロータとの間にはエアーダンパー用環状空気室が形成され、この空気室は小孔（オリフィス）を介して外部と連通している。このように構成すると、小孔およびエアーダンパー用環状空気室によってモータにエアダンパーを付加することができるので、その小孔を空気が通過する際の抵抗によりロータの上下動を抑制することができる。
【０００３】
また、特開平８−１９６０５６号公報に開示されているものでは、エアダンパーを構成する小孔の代わりに、動圧部分に対して、エアーダンパー用環状空気室から外部に向けて溝を形成することにより、同様な効果を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなエアダンパーを構成するには、オリフィスとして機能する小さな穴や溝が必要である。しかしながら、従来のように、このような穴をドリル加工により形成する場合には、穴をいくら小さく形成したくても、φ０．４ｍｍ、長さ５ｍｍ程度の穴が限界である。また、このような穴開け加工を施した部材をねじ等により他の部材に締結し、エアーダンパー用環状空気室を形成する場合に、エアーダンパー用環状空気室が接合面を介して外部と連通してしまいダンパーとして機能しなくなることがある。さらに、モータの小型化が進むほどエアーダンパーではオリフィスにおける流路抵抗を大きくする必要があるため、オリフィスとしては細くて長い穴が必要となるが、このような小さくて細い穴あけ加工は、通常の加工方法では困難である。
【０００５】
一方、動圧発生部に溝を形成した場合には、動圧軸受の剛性が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、複雑で手間のかかる加工を行うことなく、かつ、少ない部品点数で、ロータの上下振動における減衰率を自由に設定することのできるエアーダンパー内蔵のモータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、駆動コイルが巻回されたステータコアおよび固定軸を備えるステータと、前記固定軸が差し込まれる中心穴および前記ステータコアに対向するロータマグネットを備えるロータとを有し、該ロータと前記ステータとの間には、当該ステータ側と前記ロータ側との間に作用する磁力を用いたスラスト軸受手段と、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面との間に発生する動圧を用いたラジアル軸受手段とが形成されたモータにおいて、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面との間には、モータ軸線方向に沿って、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生部、該動圧発生部に連通するエアーダンパー用環状空気室、および該エアーダンパー用環状空気室と外部とを連通させるエアーダンパー用環状隙間がこの順に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明においてロータが回転すると、固定軸の外周面とロータの内周面との間のうち、動圧発生部で発生した動圧によって、ステータがラジアル方向で非接触状態になる。また、ロータは、回転を開始すると、スラスト軸受における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータとロータとは完全に非接触状態にあるので、ロータの高速回転が可能となる。また、ステータとロータとは完全に非接触状態にあるので、摩耗などがなく、モータの長寿命化を図ることができる。但し、磁力を利用したスラスト軸受は、剛性が小さいため、外力等によりロータが上下方向に振動してしまう。しかるに本発明では、ロータがモータ軸線方向の外乱を受けて上下に振動したときには、エアーダンパー用環状空気室内の空気は、狭いエアーダンパー用環状隙間を通って空気室から排出され、あるいはエアーダンパー用環状空気室内には、エアーダンパー用環状隙間を通って外部から空気室から吸気される。この際に、エアーダンパー用環状隙間を介してのエアーダンパー用環状空気室での吸排気は、空気の摩擦を発生させ、この摩擦によって、ロータの上下方向の振動エネルギーが吸収されるので、振動を抑えることができる。また、本発明に係るエアーダンパーであれば、固定軸の外周面およびロータの中心穴の内周面をどのような形状に加工するかによって、エアーダンパー用環状隙間の隙間寸法やモータ軸線方向における長さ寸法を任意に設計できる。それ故、複雑で手間のかかる加工を行うことなく、かつ、少ない部品点数で、ロータの上下振動における減衰率を自由に設定することのできるエアーダンパー内蔵のモータを構成できる。
【０００９】
本発明において、前記固定軸の外周面および前記中心穴の内周面には、前記動圧発生部を形成するための大径部と、前記エアーダンパー用環状隙間を形成するための小径部がそれぞれ形成されているとともに、前記固定軸の外周面に形成されている大径部と小径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている大径部と小径部との段差部分とが対向する部分によって前記エアーダンパー用環状空気室が形成されている。
【００１０】
このような構成とは逆に、前記固定軸の外周面および前記中心穴の内周面には、前記動圧発生部を形成するための小径部と、前記エアーダンパー用環状隙間を形成するための大径部がそれぞれ形成されているとともに、前記固定軸の外周面に形成されている小径部と大径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている小径部と大径部との段差部分とが対向する部分によって前記エアーダンパー用環状空気室が形成されている構成であってもよい。
【００１１】
本発明において、前記スラスト軸受手段は、前記ステータコアと前記ロータマグネットとの間に作用する磁力、および当該スラスト軸受手段を構成するために前記ステータコア側と前記ロータマグネット側とにそれぞれ形成された磁石同士の間に作用する磁力のうちの一方の磁力、あるいは双方の磁力を用いて構成される。ここで、上記２箇所で作用する磁力の双方を利用して、スラスト軸受手段を構成すると、モータ軸線方向における位置決め精度が高い。また、モータ軸線方向における共振点が高いので、より安定した高速回転が可能である。
【００１２】
本発明において、前記エアーダンパー用環状隙間は、モータ軸線方向において、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生部として前記ロータをラジアル方向で支持可能な長さ寸法を有していることが好ましい。このように構成すると、モータ軸線方向における２箇所に対して動圧を利用したラジアル軸受を構成したことになるので、ロータの回転性能が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１および図２はそれぞれ、本発明を適用したモータを用いたポリゴンミラー駆動装置の平面図および断面図である。図３は、このポリゴンミラー駆動装置に用いたモータを拡大して示す半断面図である。
【００１５】
（全体構成）
図１および図２において、本形態のポリゴンミラー駆動装置１は、概略、鉄製の基板１０上に構成されたモータ５と、このモータ５のロータ２０上に搭載されたポリゴンミラー３０と、モータ５およびポリゴンミラー３０全体を覆うケース２とから構成され、このケース２は防塵用および防音用のカバーである。基板１０上には、駆動コイル４１に対して駆動信号を出力するためのコネクタ１４がはんだなどにより実装されている。
【００１６】
図３において、モータ５には、駆動コイル４１が巻回されたステータコア４２および固定軸４４を備えるステータ４０と、固定軸４４が差し込まれる中心穴２１およびステータコア４２に対向するロータマグネット２２を備えるロータ２０とが構成されている。
【００１７】
（ステータの構成）
本形態において、ステータ４０は、鉄板の基板１０に形成された軸固定穴１１に固定軸４４の基端側が嵌め込まれており、ここで固定軸４４は基板１０に対して、プッシュナット１２で垂直に固定されている。また、基板１０とプッシュナット１２との間には皿ばね１３が挟まれており、プッシュナット１２は皿ばね１３を介して基板１０と固定軸４４とを固定している。このため、固定軸４４の振動は皿ばね１３によって吸収されるので、プッシュナット１２が緩むなどの不具合は発生しない。
【００１８】
また、ステータ４０において、基板１０の上にはコアホルダー４３が固定されているとともに、このコアホルダー４３の外周面に薄いステータコア４２が積層状態で固定され、かつ、ステータコア４２の各突極に対して駆動コイル４１が巻回されている。ここで、コアホルダー４３は、外周面がステータコア４２の取りつけ部となる円筒部４３１と、この円筒部４３１の下端面を基板１０上への接置面としてコアホルダー４３を基板１０上に設置したときに固定軸４４の固定用段差部分４４２と基板１０との間に挟まれる環状固定部４３２とを有しており、固定軸４４を基板１０に対してプッシュナット１２および皿ばね１３を介して固定したときに、コアホルダー４３の環状固定部４３２が固定軸４４の固定用段差部分４４２と基板１０との間に挟まれることにより、コアホルダー４３が基板１０上に固定される。
【００１９】
（ロータの構成）
本形態において、ロータ２０は、中心穴２１を備えるロータ本体２５と、このロータ本体２５から外周側に張り出すようにロータ本体２５の下面側に固着されたヨーク２７と、このヨーク２７の内周面に固着されたロータマグネット２２とを備えている。このロータマグネット２２は、ヨーク２７に接着固定された後、ロータ本体２５の下端面に形成されている環状突起２５１とカシメ固定される。ここで、ロータ本体２５は、その耐摩耗性、耐食性を向上させる目的で、アルマイト処理やメッキ処理などの表面処理が施されていることがある。また、本形態では、ロータ２０を形成した時点でアンバランス量が大きすぎるときには、環状突起２５１に錘などを付与することによりロータ２０のバランス性能を向上させることもある。
【００２０】
また、ロータ本体２５の外周側には、ポリゴンミラー３０を搭載する台座部２６が形成され、この台座部２６上に載置されたポリゴンミラー３０はリング状のミラー押しつけ部材５０によって台座部２６に押しつけ固定されている。このミラー押しつけ部材５０は、中央穴５０１にロータ本体２５の円筒部２５０が通され、この状態で、中央穴５０１の内側で張り出す複数の爪部分５０２が弾性変形しながら円筒部２５０の外周面に形成された係合溝２５５に係合することにより、ミラー押しつけ部材５０はロータ本体２５に対して固定されている。ここで、ポリゴンミラー３０は、その中心穴３００にロータ本体２５の円筒部２５６が通された状態にあり、ポリゴンミラー３０の中心穴３００にロータ本体２５の円筒部２５６を通すときに過大な力がポリゴンミラー３０にかかってポリゴンミラー３０が変形しないように、この中心穴３００とロータ本体２５の円筒部２５６との間には所定のクリアランスが確保されている。従って、ミラー押しつけ部材５０は、それ自身に形成されたばね５０５（あるいは別体でポリゴンミラー３０との間に装着されたばね５０５）によって、弾性をもってポリゴンミラー３０を台座部２６に向けて押し付け固定している。それ故、ポリゴンミラー３０は、台座部２６の上面との摩擦力によって位置決め固定されている状態にある。
【００２１】
このため、ロータ２０が回転したときには、ロータ２０の外径寸法とポリゴンミラー３０の外径寸法との差に起因してロータ２０が受ける遠心力とポリゴンミラー３０が受ける遠心力との間に大小の差があるので、これらの部材が遠心力でそれぞれ独立して膨らむとともに、その程度が相違する。その結果、モータ５が起動と停止とを繰り返すうちに、ポリゴンミラー３０がロータ２０の台座部２６上で位置ずれを起こすおそれがある。これに対して、ミラー押しつけ部材５０は、固定軸４４に完全に固定され、かつ、遠心力で変形することもない。そこで、本形態では、ミラー押しつけ部材５０とポリゴンミラー３０との間に発生する摩擦力を、ポリゴンミラー３０とロータ２０の台座部２６との間に発生する摩擦力よりも大きくなるようにしてある。たとえば、ロータ２０の表面のうち、少なくともロータ２０の台座部２６に対してアルマイト処理、メッキ処理、窒化処理、コーティング処理を施して、ポリゴンミラー３０とロータ２０の台座部２６との間に発生する摩擦力を小さくしてある。これに対して、ミラー押しつけ部材５０については、ポリゴンミラー３０と同様、アルミニウム製にして、ミラー押しつけ部材５０とポリゴンミラー３０との間に発生する摩擦力を大きくしてある。従って、モータ５が起動と停止とを繰り返しても、ポリゴンミラー３０は常にミラー押しつけ部材５０によって位置決めされるので、ロータ２０の台座部２６上でポリゴンミラー３０が位置ずれを起こしてポリゴンミラー３０が振動するという不具合が発生しない。なお、ミラー押しつけ部材５０とポリゴンミラー３０とを接着剤によって固定しておいても、ロータ２０の台座部２６上でのポリゴンミラー３０の位置ずれを防止できる。
【００２２】
本形態において、ミラー押しつけ部材５０は、図１に示すように、所定の幅寸法を有するリング状を有している。また、ミラー押しつけ部材５０は全体としては円環状であるが、円筒部２５０を通す中心穴５０１を挟む点対称の２箇所は、外周側が直線的に切断された形状を有し、この部分は、他の部分よりも幅寸法が約１／２程度と狭い切断予定部５０６になっている。すなわち、ミラー押しつけ部材５０によってポリゴンミラー３０をロータ２０上に押しつけ固定した後、ポリゴンミラー３０を外したい場合があっても、ミラー押しつけ部材５０はロータ本体２５の係合溝２５５に嵌まっているので、容易には外せないが、本形態では、ミラー押しつけ部材５０に幅の狭い切断予定部５０６が予め形成され、かつ、このミラー押しつけ部材５０は、ポリゴンミラー３０との間にばね５０５を有している分、ポリゴンミラー３０の上端面から浮いているので、切断予定部５０６に対してニッパー（図示せず。）を差し込めば、ミラー押しつけ部材５０を容易に切断することができる。従って、ミラー押しつけ部材５０をロータ本体２５から容易に外せるので、ポリゴンミラー３０を傷つけることなく外すことができる。
【００２３】
（スラスト軸受の構成）
このように構成したモータ５において、ロータ２０とステータ４０との間には、固定軸４４の上端部分に配置された磁石８１とロータ２０の上端部分に配置された磁石８２との間に作用する磁力、およびステータコア４２とロータマグネット２２との間に作用する磁力を利用して、ステータ４０がロータ２０をスラスト方向で支持するスラスト軸受８が構成されている。すなわち、ロータマグネット２２はステータコア４２を磁気的に吸引するとともに、ロータ２０とステータ４０の側に固定されている一対の磁石８１、８２は互いに異なる極を向けて対向し、固定軸４４は、モータ軸線Ｌ方向における所定の位置にロータ２０を保持しようとする。このように、これら２箇所で作用する磁力を利用して、スラスト軸受８を構成しているので、モータ軸線Ｌ方向における位置決め精度が高い。また、モータ軸線Ｌ方向における共振点が高いので、より安定した高速回転が可能である。
【００２４】
（動圧軸受／ラジアル軸受の構成）
また、ロータ２０とステータ４０との間では、固定軸４４の外周面４４０とロータ２０の内周面との間に形成される隙間内に発生する動圧を利用してステータ４０がロータ２０をラジアル方向で支持するラジアル軸受７が構成されている。ここで、固定軸４４の外周面には、耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させるため表面処理が施され、このような表面処理は、たとえば特開平７−２７９９６６に開示されているポリアミドイミドの樹脂コーティング等である。また、固定軸４４において、ポリアミドイミドの樹脂コーティング層の表面には、軸先端からみたときに反時計周りの方向（図１に矢印ＣＣＷで示す方向）に、ヘリングボーンまたはスパイラルグルーブなどといった動圧発生溝４４１が切削加工などの方法により形成されている。従って、上からみてロータ２０が反時計周りに回転すると、固定軸４４の外周面４４０とロータ本体２５の中心穴２１の内周面との間の隙間には下方に向かう空気流のみが発生する。それ故、モータ５の停止中は、スラスト軸受８によってやや浮き気味にあったロータ２０は、回転を開始すると、やや沈み気味になって、スラスト軸受８における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータ４０とロータ２０とは非接触状態にあるので、ロータ２０の高速回転が可能となる。また、ラジアル軸受７として動圧軸受を用いた場合に、起動時、あるいは停止時に摩耗粉が発生しやすい傾向にあるが、本形態では、摩耗粉が重力によって落下していくのを促進するように、空気流が下方に向くように設定してあるので、このような摩耗粉は、固定軸４４とロータ本体２５の中心穴２１との間から下方に向け強制的に圧送され、外部に放出される。従って、固定軸４４とロータ本体２５の中心穴２１との間に摩耗粉が滞留して焼き付きを発生させるという問題を回避できる。
【００２５】
また、本形態では、ロータ２０の中心穴２１内に位置する固定軸４４の外周面４４０のうち、空気流の下流に相当する下端側は、約１／４に相当する部分に動圧発生溝４４１が形成されていない。このため、動圧軸受としてのラジアル軸受７において、動圧剛性（動圧力）が高い。
【００２６】
（エアーダンパーの構成）
このように構成したモータ５において、固定軸４４には、その軸線方向における中央部分に大径部４４６が形成され、この大径部４４６よりも上端側には小径部４４７が形成されている。このため、固定軸４４の外周面４４０において、大径部４４６と小径部４４７との間には段差部分４４８が形成されている。ここで、大径部４４６と小径部４４７との境界部分４４９は、さらに奥まで削られて凹んでいる。従って、ロータ２０が下方にずれてきても、大径部４４６と小径部４４７との境界部分４４９にロータ２０が当たることはない。このような形状は、固定軸４４の外周面４４０に対して、同一の加工機において加工を施すことにより形成できるので、固定軸４４のいずれの部分においても同軸度が高い。
【００２７】
これに対して、ロータ２０の中心穴２１の内周面にも、その軸線方向における中央部分に大径部２１６が形成され、この大径部２１６よりも上端側には小径部２１７が形成されている。このため、ロータ２０の中心穴２１の内周面において、大径部２１６と小径部２１７との間には段差部分２１８が形成されている。ここで、大径部２１６と小径部２１７との境界部分２１９は、さらに奥まで削られて凹んでいる。また、固定軸４４において大径部２１６の角４４４は面取りされている。従って、ロータ２０が下方にずれてきても、大径部２１６と小径部２１７との境界部分２１９に固定軸４４の角４４４が当たることはない。このような形状も、中心穴２１の内周面に対して、同一の加工機において加工を施すことにより形成できるので、中心穴２１のいずれの部分においても同軸度が高い。
【００２８】
ここで、ロータ２０の中心穴２１の内周面に形成されている大径部２１６および小径部２１７は、固定軸４４の外周面に形成されている大径部４４６および小径部４４７よりもわずか２０μｍ程度大きめに形成されている。このため、固定軸４４をロータ２０の中心穴２１に差し込んだ状態において、固定軸４４の外周面とロータ２０の中心穴２１の内周面との間で大径部４４６、２１６同士がラジアル方向で重なる領域には、隙間寸法が１０μｍよりわずか広めの動圧発生用の環状隙間７０が形成される。また、固定軸４４の外周面４４０とロータ２０の中心穴２１の内周面との間で小径部４４７、２１７同士がラジアル方向で重ねる領域には、後述するエアーダンパー９を構成する隙間寸法が約１０μｍのエアーダンパー用環状隙間９１が形成される。さらに、本形態では、固定軸４４の外周面４４０の小径部分４４７とロータ２０の中心穴２１の内周面の大径部４４７がラジアル方向で部分的に重なっており、ここでは、固定軸４４の段差部分４４８およびロータ２０の中心穴２１の段差部分２１８とが区画するやや大きめの環状の空間によって、エアーダンパー用環状空気室９２が形成される。
【００２９】
従って、本形態では、固定軸４４の外周面４４０と中心穴２１の内周面との間には、モータ軸線Ｌ方向に沿って、固定軸４４の外周面４４０と中心穴２１の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生用の環状隙間７０（動圧発生部）、この環状隙間７０に連通するエアーダンパー用環状空気室９２、およびこのエアーダンパー用環状空気室９２と外部とを連通させるエアーダンパー用環状隙間９１がこの順に形成され、エアーダンパー用環状空気室９２およびエアーダンパー用環状隙間９１によって、ロータ２０に対するエアーダンパー９が構成されている。
【００３０】
（本形態の作用・効果）
このように構成したモータ５において、上からみてロータ２０が反時計周りに回転すると、固定軸４４の外周面４４０とロータ２０の内周面との間の動圧発生用の環状隙間７０には下方に向かう空気流が発生し、この空気流によって発生する動圧によってステータ４０とロータ２０とはラジアル方向で非接触状態になる。また。モータ５の停止中、上方にやや浮き気味にあったロータ２０は、回転を開始すると、やや下方に沈んでスラスト軸受８における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータ４０とロータ２０とは完全に非接触状態にあるので、ロータ２０の高速回転が可能となる。また、ステータ４０とロータ２０とは完全に非接触状態にあるので、摩耗などがなく、モータ５の長寿命化を図ることができる。
【００３１】
但し、磁力を利用したスラスト軸受８は、剛性が比較的小さいため、外力等によりロータ２０が上下方向に振動してしまう。しかるに本形態のモータ５では、エアーダンパー用環状空気室９２およびエアーダンパー用環状隙間９１からなるエアーダンパー９において、モータ５がモータ軸線Ｌ方向の外乱を受けて上下に振動したときでも、エアーダンパー用環状空気室９２内の空気は狭いエアーダンパー用環状隙間９１を通って外部に排出され、あるいはエアーダンパー用環状隙間９１を通って外部から空気がエアーダンパー用環状気室９２内に入りこむ。このような排気および吸気が発生する際に、エアーダンパー用環状隙間９１は空気との摩擦を発生させる。その結果、ロータ２０の上下方向の振動エネルギーが吸収されるので、振動が抑制される。
【００３２】
また、本形態のモータ５に構成したエアーダンパー９であれば、固定軸４４の外周面４４０およびロータ２０の中心穴２１の内周面をどのような形状に加工するかによって、エアーダンパー用環状隙間９１の隙間寸法やモータ５軸線方向における長さ寸法を任意に設計できる。それ故、複雑で手間のかかる加工を行うことなく、かつ、少ない部品点数で、ロータ２０の上下振動における減衰率を自由に設定することのできるエアーダンパー８内蔵のモータ５を構成できる。
【００３３】
（その他の形態）
また、図４に示すように、ロータ２０の中心穴２１の内周面に形成されている小径部２１７と固定軸４４の外周面に形成されている小径部４４７とによって形成されるエアーダンパー９のエアーダンパー用環状隙間９１をモータ軸線Ｌ方向において十分長いものとして形成すると、このエアーダンパー用環状隙間９１においても、ロータ２０をラジアル方向で保持する動圧を発生させることができる。その他の構成は同様なので、共通する部分のうち、要部については図４に同符号を付してある。このように構成すると、モータ軸線方向Ｌに配置された２つの動圧軸受（ラジアル軸受）でロータ２０を保持することになるので、ロータ２０の回転性能を向上することができる。
【００３４】
なお、上記形態では、固定軸４４の外周面４４０および中心穴２１の内周面には、動圧発生部を形成するための大径部４４６、２１６と、エアーダンパー用環状隙間９１を形成するための小径部４４７、２１７がそれぞれ形成されている構成であったが、このような構成とは逆に、固定軸４４の外周面４４０および中心穴２１の内周面には、動圧発生部を形成するための小径部と、エアーダンパー用環状隙間を形成するための大径部がそれぞれ形成されている構成であってもよい。このような構成においても、固定軸４４の外周面４４０に形成されている小径部と大径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている小径部と大径部との段差部分とが対向することにより、この部分にエアーダンパー用環状空気室を形成することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るモータでは、ロータが回転すると、動圧発生部で発生した動圧によって、ステータとロータとは非接触状態になる。また、ロータは、回転を開始すると、スラスト軸受における磁気的なバランスがとれた位置で保持される。この状態で、ステータとロータとは完全に非接触状態にあるので、ロータの高速回転、およびモータの長寿命化を図ることができる。但し、磁力を利用したスラスト軸受は、剛性が比較的小さいため、外力等によりロータが上下方向に振動してしまうが、本発明では、モータ軸線方向の外乱を受けてロータが上下に振動したときには、外部とエアーダンパー用環状空気室との間では、狭いエアーダンパー用環状隙間を介しての吸排気は、空気の摩擦を発生させる。その結果、この摩擦によって、ロータの上下方向の振動エネルギーが吸収されるので、ロータの上下方向の振動を抑えることができる。また、本発明のモータに構成したエアーダンパーであれば、固定軸の外周面およびロータの中心穴の内周面をどのような形状に加工するかによって、エアーダンパー用環状隙間の隙間寸法やモータ軸線方向における長さ寸法を任意に設計できる。それ故、上下方向の振動に対して所望の減衰特性を有するモータを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したモータを用いたポリゴンミラー駆動装置の平面図である。
【図２】図１に示すポリゴンミラー駆動装置の断面図である。
【図３】図１に示すポリゴンミラー駆動装置における固定軸およびロータの構造を拡大して示す半断面図である。
【図４】図１に示すポリゴンミラー駆動装置における固定軸およびロータの別の構造を拡大して示す半断面図である。
【符号の説明】
１ ポリゴンミラー駆動装置
２ ケース
５ モータ
８ スラスト軸受
９ エアーダンパー
１０ 基板
１１ 軸固定穴
１２ プッシュナット
１３ 皿ばね
１４ コネクタ
２０ ロータ
２１ ロータの中心穴
２２ ロータマグネット
２５ ロータ本体
２６ 台座部
３０ ポリゴンミラー
４０ ステータ
４１ 駆動コイル
４２ ステータコア
４４ 固定軸
４３ コアホルダー
５０ ミラー押しつけ部材
７０ 動圧発生用の環状隙間
８１、８２ 磁石
９１ エアーダンパー用環状隙間
９２ エアーダンパー用環状空気室
２１６ ロータの中心穴の大径部
２１７ ロータの中心穴の小径部
２１８ ロータの中心穴の段差部分
４４０ 固定軸の外周面
４４１ 動圧発生溝
４４６ 固定軸の大径部
４４７ 固定軸の小径部
４４８ 固定軸の段差部分
５０５ ポリゴンミラー固定用のばね
５０６ ミラー押しつけ部材の切断予定部
Claims (5)
- 駆動コイルが巻回されたステータコアおよび固定軸を備えるステータと、前記固定軸が差し込まれる中心穴および前記ステータコアに対向するロータマグネットを備えるロータとを有し、該ロータと前記ステータとの間には、当該ステータ側と前記ロータ側との間に作用する磁力を用いたスラスト軸受手段と、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面との間に発生する動圧を用いたラジアル軸受手段とが形成されたモータにおいて、
前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面との間には、モータ軸線方向に沿って、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生部、該動圧発生部に連通するエアーダンパー用環状空気室、および該エアーダンパー用環状空気室と外部とを連通させるエアーダンパー用環状隙間がこの順に形成されていることを特徴とするモータ。 - 請求項１において、前記固定軸の外周面および前記中心穴の内周面には、前記動圧発生部を形成するための大径部と、前記エアーダンパー用環状隙間を形成するための小径部がそれぞれ形成されているとともに、
前記固定軸の外周面に形成されている大径部と小径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている大径部と小径部との段差部分とが対向している部分によって前記エアーダンパー用環状空気室が形成されていることを特徴とするモータ。 - 請求項１において、前記固定軸の外周面および前記中心穴の内周面には、前記動圧発生部を形成するための小径部と、前記エアーダンパー用環状隙間を形成するための大径部がそれぞれ形成されているとともに、
前記固定軸の外周面に形成されている小径部と大径部との段差部分と、前記中心穴の内周面に形成されている小径部と大径部との段差部分とが対向している部分によって前記エアーダンパー用環状空気室が形成されていることを特徴とするモータ。 - 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記スラスト軸受手段は、前記ステータコアと前記ロータマグネットとの間に作用する磁力、および当該スラスト軸受手段を構成するために前記ステータコア側と前記ロータマグネット側とにそれぞれ配置された磁石同士の間に作用する磁力のうちの少なくとも一方の磁力が用いられていることを特徴とするモータ。
- 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記エアーダンパー用環状隙間は、モータ軸線方向において、前記固定軸の外周面と前記中心穴の内周面の間で動圧を発生させる動圧発生部として前記ロータをラジアル方向で支持可能な長さ寸法を有していることを特徴とするモータ。
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