JP4325559B2 - Brushless motor - Google Patents
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Description
本発明は、主としてCD−ROM(R/RW)やDVD±(R/RW)等の情報を記録及び再生する装置にディスク駆動用として使用されるブラシレスモータ(以下モータと略す)に関するものであり、特にモータの軸受装置に関するものである。 The present invention mainly relates to a brushless motor (hereinafter abbreviated as a motor) used for driving a disk in an apparatus for recording and reproducing information such as CD-ROM (R / RW) and DVD ± (R / RW). In particular, the present invention relates to a motor bearing device.
近年、CD−ROM(R/RW)やDVD±(R/RW)等の情報を記録及び再生するディスクを回転駆動するモータでは低価格なるコストの要望により、多孔質なる金属から形成された含油メタルが一般的な軸受手段として使用されている(特許文献1の従来の技術参照)。 In recent years, a motor that rotates and drives a disk that records and reproduces information such as CD-ROM (R / RW) and DVD ± (R / RW) is oil-impregnated from a porous metal due to the demand for low cost. Metal is used as a general bearing means (see the prior art in Patent Document 1).
図5は従来のモータの構造を示す断面図である。図5において、51は回転伝達を行う出力軸、52は含油メタル、53は含油メタルを保持するハウジング、54は回転子、55は固定子、56はプリント基板から成るブラケットである。モータは回転子54と固定子55の間に順次発生する磁気力により回転力を得、回転子54の中央に固定された出力軸51が、前記含油メタル52と、前記ブラケット56に固定されたハウジング53とから構成された軸受装置により回転自在に支承され、精度の良い回転を外部に伝達する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional motor. In FIG. 5, 51 is an output shaft for transmitting rotation, 52 is an oil-impregnated metal, 53 is a housing for retaining the oil-impregnated metal, 54 is a rotor, 55 is a stator, and 56 is a bracket made of a printed circuit board. The motor obtains a rotational force by a magnetic force generated sequentially between the
しかし、CD−ROM(R/RW)やDVD±(R/RW)等の情報を記録及び再生媒体用機器の高速化に伴い、軸受手段の長期的な信頼性のマージンが少なくなり、軸受手段を構成している含油メタルの保油構造の必要性、及び、含油メタルに含有されている油の飛散対策などが重要な課題になってきている。 However, along with the increase in the speed of recording and reproducing media equipment such as CD-ROM (R / RW) and DVD ± (R / RW), the margin of long-term reliability of the bearing means is reduced, and the bearing means The necessity of the oil retaining structure of the oil-impregnated metal that constitutes the material and the countermeasures against scattering of the oil contained in the oil-impregnated metal have become important issues.
即ち、上記のような従来の構成では、含油メタル外周がハウジングで密閉されているため、出力軸が回転する時に出力軸と含油メタルの接触部に発生する圧力により、含油メタルの端面への圧力が増大し、含油メタル端面にオイルが吹き出し、特に回転子の天面側ではこの内部天面に付着する。さらに、回転子に付着したオイルは遠心力により回転子の内部天面をラジアル方向に拡散し、含油メタルには回帰しないため含油メタルに保持されたオイルが減少し正常な潤滑作用が働かなくなり、精度の良い回転伝達が行われないという課題を有していた。 That is, in the conventional configuration as described above, since the outer periphery of the oil-impregnated metal is hermetically sealed by the housing, the pressure applied to the end face of the oil-impregnated metal due to the pressure generated at the contact portion between the output shaft and the oil-impregnated metal when the output shaft rotates. Increases, and the oil blows out to the oil-impregnated metal end face, and particularly adheres to the inner top face on the top face side of the rotor. Furthermore, the oil adhering to the rotor diffuses in the radial direction on the inner top surface of the rotor due to centrifugal force and does not return to the oil-impregnated metal, so the oil retained in the oil-impregnated metal decreases and normal lubrication does not work. There was a problem that accurate rotation transmission was not performed.
そこで出願人は、コストの削減を図りながら含油メタル端面へのオイルの吹き出しを少なくし、精度の良い回転伝達を長時間維持できるモータの軸受装置、及びこの装置を備えた優れたモータを提供することを目的として、含油メタルとハウジングの圧入部の回転子の天面側に、含油メタルの外周を密閉しない部分を設ける事により含油メタルの端面への圧力を低下させ、含油メタル端面へのオイルの吹き出しを少なくでき、精度の良い回転伝達を長時間維持できる軸受構成のモータを提案した(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the applicant provides a motor bearing device that can reduce the amount of oil blown to the oil-impregnated metal end face while maintaining cost reduction and can maintain accurate rotation transmission for a long time, and an excellent motor equipped with this device. For this purpose, the pressure on the end face of the oil-impregnated metal is reduced by providing a portion that does not seal the outer periphery of the oil-impregnated metal on the top surface side of the rotor of the press-fit portion of the oil-impregnated metal and housing. Proposed a motor with a bearing configuration that can reduce the number of blowouts and maintain accurate rotation transmission for a long time (see, for example, Patent Document 1).
このモータの構成を図6に示す。図6において61は出力軸、62は含油メタル、65はブラケット、63はハウジング、64は回転子である。ハウジング63をブラケット65と一体に形成し、回転子64の天面側に、含油メタル保持部66の寸法を含油メタル62の全長の1/2から4/5の大きさとすることで、回転子64側の含油メタル62の外周を開放している。この構成により、含油メタル端面へのオイルの吹き出しを抑制でき、併せてブラケットとハウジングを一体に形成することにより、モータ構成部品数を削減できるという作用を有するものである。
The configuration of this motor is shown in FIG. In FIG. 6, 61 is an output shaft, 62 is an oil-impregnated metal, 65 is a bracket, 63 is a housing, and 64 is a rotor. The
しかしながら、CD−ROM(R/RW)やDVD±(R/RW)等の機器の激烈な高速化に伴い、ディスクのアンバランスによる軸受内部のラジアル方向及び軸受端面方向の圧力は予想以上に大きなものとなった。そして上記第2の従来例の構成では、この圧力により開放された含油メタルの外周並びに軸受端面から油が流出し、長寿命化の要求に対応が困難となるという課題が生じてきた。 However, along with the drastic increase in speed of equipment such as CD-ROM (R / RW) and DVD ± (R / RW), the radial and bearing end face pressures inside the bearing due to disc imbalance are higher than expected. It became a thing. In the configuration of the second conventional example, there has been a problem that the oil flows out from the outer periphery of the oil-impregnated metal released by this pressure and the bearing end surface, making it difficult to meet the demand for longer life.
そこで、出願人は含油メタル外周の開放された部分に、含油メタルの端面及び外周と隙間をもたせて円筒形状のカバ−を取り付けることにより、含油メタルの端面から押し出さ
れた油が回転中に飛散しても、カバ−が油飛散防止の壁となり、さらに、含油メタルの外周とカバ−の円筒部との間の隙間により、円筒部に飛散してきた含油メタルの油を、その隙間を介して含油メタルに戻す油の回収構造を提案した(例えば、特許文献2参照)。
Therefore, the applicant attaches the cylindrical cover to the open portion of the oil-impregnated metal outer periphery with a gap between the end surface of the oil-impregnated metal and the outer periphery, so that the oil extruded from the end surface of the oil-impregnated metal is scattered during rotation. Even so, the cover becomes a wall for preventing oil scattering, and further, the oil of the oil-impregnated metal scattered in the cylindrical portion by the gap between the outer periphery of the oil-impregnated metal and the cylindrical portion of the cover passes through the gap. An oil recovery structure for returning to the oil-impregnated metal has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
上記第3の従来例のモータの構成を図7に示す。図7において、71は出力軸、72は含油メタル、73は回転子、76はバ−リング加工部75とモ−タの取付ベ−ス部74とが一体的に形成されたブラケットである。ブラケット76のバ−リング加工部75の内周部には含油メタル72が外周の一部を解放した状態で固定され、バ−リング加工部75の外周部にはステータコア77が固定されている。そして含油メタル72の端面及び外周と隙間をもたせた円筒部70aとこの円筒部の一方の端部より内径側に延設された端面部70bとからなる円筒形状のメタルホルダ−70(カバー)がブラケット76のバ−リング加工部75の端面とメタルホルダ−70の円筒部70aの他方の端面とを突き合わせる様にステータコア77の内周部に圧入固定されている。
The configuration of the motor of the third conventional example is shown in FIG. In FIG. 7, 71 is an output shaft, 72 is an oil-impregnated metal, 73 is a rotor, and 76 is a bracket in which a
しかしながら、上記第3の従来例の構成では、メタルホルダ−70(カバー)とブラケット76のバ−リング加工部のそれぞれの端面を理想的な平面に仕上げることは困難であるので、両端面の突き合わせ面には微少な隙間が生じることは避けられない。また、メタルホルダ−70(カバー)は積層鉄心により形成されたステ−タコア77の内径に固定されるので、上記突き合わせ面の隙間から積層鉄心の各鉄心間の隙間に毛細管現象により油が流出する虞があった。このためモ−タの運転により、この隙間から徐々に含油メタルの油が流失し、長時間にわたり十分な信頼性を維持することが困難であるという課題があった。
However, in the configuration of the third conventional example, it is difficult to finish each end face of the metal holder 70 (cover) and the burring portion of the
また、ディスクを高速で回転させるために、モータに供給する電流が大幅に増大し、ステータコア77に巻装されたコイルの発熱がステータコア77からメタルホルダー70(カバー)を介して含油メタル72に伝わり、軸受温度を上昇させて軸受の信頼性を低下させるという課題もあった。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、精度の良い回転伝達を高速回転時に於いても長時間維持できるモータの軸受装置、及びこの装置を備えた優れたモータを安価に提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and a motor bearing device capable of maintaining accurate rotation transmission for a long time even at high speed rotation, and an excellent motor equipped with this device at low cost. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために本発明は、ブラケットのバ−リング加工部から露出した含油メタルの外周および端面を覆うメタルホルダーをステータコアの絶縁部(インシュレータ)と一体に絶縁性の樹脂で形成し、このメタルホルダーを介してステータコアをブラケットに固定する構成のブラシレスモータである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention forms a metal holder that covers the outer periphery and end face of the oil-impregnated metal exposed from the burring portion of the bracket, and is formed of an insulating resin integrally with the insulating portion (insulator) of the stator core, The brushless motor is configured to fix the stator core to the bracket via the metal holder.
請求項1記載の発明によれば、ブラケットのバ−リング加工部から露出した含油メタルの外周および端面をメタルホルダーで覆うので、含油メタルからのオイル漏れを防ぐことができる。併せて、メタルホルダーを絶縁性の樹脂でステータコアの絶縁部(インシュレータ)と一体に形成するので、メタルホルダーの取り付け作業を確実に容易に行うことができる。さらに、樹脂からなるメタルホルダーを介してステータコアをブラケットに固定するので、ステータコアとブラケットおよびステータコアと含油メタル間の熱抵抗が大きくなりステータコアに巻装されたコイルの発熱による軸受温度上昇を抑制することができ
るという有利な効果が得られる。
また、ブラケットのバ−リング加工部のメタル保持部と拡径部との境界に形成される段部にメタルホルダーの翼部を介してステータコアを固定するので、ブラケットのバーリング加工部全てがステータコアと電気的に絶縁され、ステータコアに巻装されたコイルに供給される電流の急激な変化(例えばPWM駆動時等)によりステータコアに生じる誘導電流がブラケットに流れ込み、モータを搭載する機器へ有害なノイズとして影響することを抑制できるという有利な効果が得られる。
According to the first aspect of the present invention, since the outer periphery and end face of the oil-impregnated metal exposed from the burring portion of the bracket are covered with the metal holder, oil leakage from the oil-impregnated metal can be prevented. In addition, since the metal holder is formed integrally with the insulating portion (insulator) of the stator core with an insulating resin, the metal holder can be attached easily and reliably. Furthermore, since the stator core is fixed to the bracket via a metal holder made of resin, the thermal resistance between the stator core and the bracket and between the stator core and the oil-impregnated metal is increased, and the bearing temperature rise due to heat generation of the coil wound around the stator core is suppressed. The advantageous effect that it can be obtained is obtained.
In addition, since the stator core is fixed to the step portion formed at the boundary between the metal holding portion and the enlarged diameter portion of the burring portion of the bracket via the wing portion of the metal holder, all the burring portions of the bracket are connected to the stator core. Inductive current generated in the stator core due to abrupt changes in the current supplied to the coil that is electrically insulated and wound around the stator core (for example, during PWM drive) flows into the bracket, which is harmful to the equipment on which the motor is mounted. The advantageous effect that the influence can be suppressed is obtained.
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1から図3に本発明の実施の形態1を示す。図1は本発明の実施の形態1によるモータの構造を示す断面図である。図1において1は回転伝達を行うシャフトである。2はフレ−ムであり、円周方向に多極着磁されたリング状のロ−タマグネット3がフレ−ム2の内周に圧入又は接着固定されている。そして、フレ−ム2の中央部にはバ−リング加工が施されシャフト1が直接圧入される。このようにして、ロータ(回転子)10はシャフト1、フレ−ム2、そして、ロ−タマグネット3から構成されている。
(Embodiment 1)
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a motor according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a shaft for transmitting rotation. Reference numeral 2 denotes a frame, in which a ring-shaped rotor magnet 3 magnetized in the circumferential direction is press-fitted or bonded and fixed to the inner periphery of the frame 2. Then, burring is applied to the center of the frame 2 and the shaft 1 is directly press-fitted. In this way, the rotor (rotor) 10 is composed of the shaft 1, the frame 2, and the rotor magnet 3.
ブラケット4は磁性材からなる材料でプレス工法によって形成され、ほぼ中央部に段階的な突状のバ−リング加工部11をもっている。このバ−リング加工部11は軸受手段を収容する軸受ハウジングの機能として働く。そして、ブラケット4は軸受ハウジングを構成するバ−リング加工部11と、モ−タ取付のための取付ベ−ス部12とが一体的に構成されている。このようにして、バ−リング加工部11と取付ベ−ス部12とが一体的に構成されているため、バ−リング加工部11に対する取付ベ−ス部12の直角度を精度良く形成することが容易となる。
The bracket 4 is made of a magnetic material and is formed by a pressing method, and has a stepped
ブラケット4のバ−リング加工部11は含油メタル5が圧入固定されるメタル保持部11aと、このメタル保持部11aの外径寸法より大きい外径寸法を有する拡径部11bとメタル保持部11aと拡径部11bとの境界に段部11cが形成されている。そして含油メタル5によりシャフト1が回転自在に支承されている。
The
一方、ステータコア8は珪素鋼板を積層して形成され、図3に示すように複数の突極8aを有するステ−タコアである。このステータコア8の中央には穴8bが形成されている。13は絶縁性の樹脂からなるメタルホルダ−で、図2にその斜視図を示す。ステータコア8の穴8bの内径寸法と同一もしくはやや小さい外径寸法を有する円筒部13aとこの円筒部13aの軸方向の一方の端部より内径側に延設された端面部13bと他方の端部よりステータコア8の各突極8aの軸方向の一方の端面を各々覆うように軸と直角方向に延設された複数の翼部13cとにより構成されている。図3に示すように、ステータコア8の中央の穴8bにメタルホルダー13の円筒部13aを端面部13b側から挿入し、メタルホルダー13の翼部13cをステータコア8の各突極8aの軸方向の一方の端面に合わせて当接させ、円筒部13aの外周面の一部をステータコア8の穴8bの内周面に圧入、接着等により固定する。そして、ステータコア8の各突極8aのメタルホルダー13の翼部13cで覆われる側とは反対側の端面を覆うように絶縁部材14が翼部13cとは別に配設され、翼部13cおよび絶縁部材14を介してステータコア8にステ−タコイル(銅線)6(図示せず)が巻装され、ステ−タ巻線組立体15(電機子)が形成されている。
On the other hand, the stator core 8 is formed by laminating silicon steel plates, and is a stator core having a plurality of salient poles 8a as shown in FIG. A hole 8 b is formed in the center of the stator core 8. 13 is a metal holder made of insulating resin, and FIG. 2 shows a perspective view thereof. A
以上のように組み立てられたステータ巻線組立体15を、バ−リング加工部11に含油メタル5を固定したブラケット4に取り付ける。具体的には、バーリング加工部11の外側に露出した含油メタル5の端面5b側から外周面5aを覆うようにメタルホルダー13の円筒部13aの内周面をメタルホルダー13の端面部13bに含油メタル5の端面5b
がわずかな隙間を保って対向するまで含油メタル5に挿入し、ブラケット4のバ−リング加工部11のメタル保持部11aの外周面11dに圧入、接着等により固定する。
The
Is inserted into the oil-impregnated metal 5 until facing each other with a slight gap, and is fixed to the outer peripheral surface 11d of the metal holding portion 11a of the burring
本実施例に於いては、上記したようにブラケット4のバ−リング加工部11に形成された段部11cに、メタルホルダー13の翼部13cを介してステータコア8を固定している。
In the present embodiment, the stator core 8 is fixed to the step portion 11c formed in the burring
さらに、モ−タを駆動及び制御するための回路の少なくとも一部を実装したプリント基板7が、ブラケット4の取付ベ−ス部12に接着等により固定されている。ステ−タ巻線組立体15のステ−タコイル6の巻線端は、プリント基板7の上に配線されて、ステ−タ組立体9を構成している。
Further, a printed circuit board 7 on which at least a part of a circuit for driving and controlling the motor is mounted is fixed to the mounting
以上の構成により、ブラケット4のバ−リング加工部11から露出した含油メタル5の外周5aおよび端面5bをメタルホルダー13で覆うので、含油メタル5からのオイル漏れを防ぐことができる。併せて、メタルホルダー13にはステータコア8の各突極8aの絶縁部(インシュレータ)である翼部13cが絶縁性の樹脂で一体に形成されるので、メタルホルダー13の取り付け作業を確実に容易に行うことができる。さらに、樹脂からなるメタルホルダー13を介してステータコア8をブラケット4に固定するので、ステータコア8とブラケット4およびステータコア8と含油メタル5間の熱抵抗が大きくなりステータコア8に巻装されたコイル6の発熱による軸受温度上昇を抑制することができるという有利な効果が得られる。
With the above configuration, since the outer periphery 5a and the end surface 5b of the oil-impregnated metal 5 exposed from the burring
ところで、CD−ROM(R/RW)やDVD±(R/RW)等の機器の高速化を図る場合、騒音に影響しないように可聴周波数を超えたキャリアによるPWM駆動方式が一般的に採用されているので、ステータコア8に巻装されたコイル6に高い周波数の大電流が流れる。これにより、ステータコア8には誘導電流が発生し、上記従来例のようにステータコア8とブラケット4が電気的に導通されている場合、ブラケット4の取付ベ−ス部12を通じてモータを搭載する機器のシャーシーに上記誘導電流が流れて有害なノイズとなる虞が有った。しかしながら上記本発明の実施の形態1の構成によれば、ブラケット4のバーリング加工部11全てがステータコア8と電気的に絶縁され、ステータコア8に巻装されたコイル6に供給される電流の急激な変化(例えばPWM駆動時等)によりステータコア8に生じる誘導電流がバーリング加工部11を介してブラケット4に流れ込み、モータを搭載する機器へ有害なノイズとして影響することを抑制できる。
By the way, when speeding up a device such as a CD-ROM (R / RW) or a DVD ± (R / RW), a PWM drive method using a carrier exceeding an audible frequency is generally adopted so as not to affect the noise. Therefore, a large current having a high frequency flows through the coil 6 wound around the stator core 8. As a result, an induced current is generated in the stator core 8, and when the stator core 8 and the bracket 4 are electrically connected as in the above-described conventional example, the device on which the motor is mounted through the mounting
次にロータ10のシャフト1をステータ組立体9の含油メタル5に、バ−リング加工部11側から挿通し、シャフト1のフレーム2を圧入した側と反対側の先端1aより磁性材からなるリング状のスラストリング16を所定位置に圧入等により固定する。そして、ブラケット4のバ−リング加工部11の拡径部11bの内周に、バーリング加工部11の突き出し方向とは逆の方向から磁性材から成るカップ形状のスラストカップ17を圧入等により所定位置に固定する。スラストカップ17の底面には、予めシャフト1の先端1aと当接する位置に耐摩耗性に優れたスラスト受18が配設され、長時間の安定した回転精度の維持を可能とし、そしてスラストリング16と対向する位置にはリング形状のスラスト吸引マグネット19が予め配設されており、スラスト吸引マグネット19と磁性材からなるスラストリング16との間で作用する磁気吸引力によりロータ10のスラスト方向変位を安定化させている。またスラストカップ17も磁性材で形成したので、スラスト吸引マグネット19からスラストリング16を経てスラストカップ17に至る磁気ループが形成されることによりスラスト吸引マグネット19として高価な希土類焼結マグネットではなく例えばネオジボンドマグネット等の安価な樹脂マグネットを採用することができる。
Next, the shaft 1 of the
以上により、精度の良い回転伝達を高速回転時に於いても長時間維持できるモータの軸
受装置、及びこの装置を備えた優れたモータを安価に提供することができる。
As described above, it is possible to provide an inexpensive motor bearing device capable of maintaining accurate rotation transmission for a long time even at high speed rotation, and an excellent motor including this device.
(実施の形態2)
図4は本発明の実施の形態2によるメタルホルダーの斜視図である。図4において、メタルホルダー13の円筒部13aに図3に示したステータコアの穴8bの内径寸法と同一もしくはやや大きい包絡面を有する複数のリブ13dを軸方向に形成した構成が上記実施の形態1と異なる。この構成により、メタルホルダー13の円筒部13aをステータコアの穴8aに容易に圧入することができる。加えて、メタルホルダー13の円筒部13aに形成したリブ13d(突部)により円筒部13aの円周面とステータコアの穴8bの内周面との間に空間が生じ、ステータコア8と含油メタル5の間に空気層が形成されるのでより熱抵抗が増大され、ステータコア8に巻装されたコイル6の発熱による軸受温度上昇を更に抑制できるという効果が得られる。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a perspective view of a metal holder according to Embodiment 2 of the present invention. 4, the configuration in which a plurality of
本発明の軸受構成を備えるブラシレスモ−タは、CD−ROM(R/RW)やDVD±(R/RW)等の情報を記録及び再生する装置にディスク駆動用として使用されるブラシレスモータとして有用である。 The brushless motor having the bearing structure of the present invention is useful as a brushless motor used for driving a disk in an apparatus for recording and reproducing information such as CD-ROM (R / RW) and DVD ± (R / RW). It is.
1、51、61、71 シャフト(出力軸)
2 フレーム
3 ロータマグネット
4、56、65、76 ブラケット
5、52、62、72 含油メタル
5a 含油メタルの外周部
5b 含油メタルの端面
6 ステ−タコイル
7 プリント基板
8、55、77 ステータコア
8a 突極
8b 穴
9 ステ−タ組立体
10、54、64、73 回転子(ロータ)
11、53、63、75 バーリング加工部(ハウジング)
11a、66 メタル保持部
11b 拡径部
11c 段部
11d メタル保持部の外周面
12、74 取り付けベース部
13、70 メタルホルダー(カバー)
13a、70a メタルホルダー(カバー)の円筒部
13b、70b メタルホルダー(カバー)の端面部
13c メタルホルダーの翼部
13d リブ
14 絶縁部材
15 ステータ巻線組立体(電機子)
16 スラストリング
17 スラストカップ
18 スラスト受
19 スラスト吸引マグネット
1, 51, 61, 71 Shaft (output shaft)
2 Frame 3
11, 53, 63, 75 Burring processing part (housing)
11a, 66
13a, 70a Metal holder (cover)
16
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