JP4424725B2

JP4424725B2 - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP4424725B2
Application number: JP2003371528A
Authority: JP
Inventors: 修大矢; 克輝田中
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005137144A

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。

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。

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。

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）。
特開平６−３３５２１６号公報特開２０００−１６３８５９号公報

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。

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。

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であって、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対向位置を含む複数箇所において軸方向に沿って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周方向で複数箇所に設けられる接着部どうしの間に径方向で間隙部を設けて全周接着によらずに回転軸へ嵌め込まれることを特徴とする。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ポリゴンミラーモータの断面説明図である。接着剤が塗布された軸受ハウジング部の上視図及び断面説明図である。接着剤を軸受ハウジング部の全周に塗布した場合と２箇所に塗布した場合の騒音レベルの測定データを示す比較図である。接着剤を軸受ハウジング部の全周に塗布した場合と２箇所に塗布した場合の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比較図である。

符号の説明

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
８Ｃ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

Claims

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であって、
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対向位置を含む複数箇所において軸方向に沿って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周方向で複数箇所に設けられる接着部どうしの間に径方向で間隙部を設けて全周接着によらずに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。