JP4903548B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータに関するものである。

情報を記録および再生するディスクを回転駆動するモータとして、広範囲な回転数範囲で制御性および信頼性に優れたブラシレスモータが多く使用されている。このブラシレスモータは例えば特許文献１等に開示されている。

この種のブラシレスモータは、図４に示すように、ベース材５１に固定された非回転部分としてのステータ５２と、回転軸５３とともに一体的に回転する回転部分としてのロータ５４とからなる。

ステータ５２は、ロータ５４の回転軸５３を回転自在に保持する略筒形状の軸受５５と、この軸受５５を内側に圧入した状態でベース材５１上に立設させる筒状の軸受ハウジング５６と、ベース材５１に形成した孔部５１ａ内に配設され、回転軸５３をその基端部側（回転対象物が取り付けられる先端部と反対側の端部）からスラスト方向に対して当接して回転自在に支持するスラスト板５７と、スラスト板５７を下方から保持するスラストキャップ５８と、軸受ハウジング５６に外嵌されたコア５９、コイル６０などからなる巻線組立体６１などから構成されている。

このようにブラシレスモータには、回転軸５３をスラスト方向（詳しくは、回転対象物であるディスクが取り付けられる先端部と反対側）から受けるスラスト板５７と、スラストキャップ５８とが設けられている。スラスト板５７は円形とされ、スラストキャップ５８に形成された円形の凹部５８ａ内に嵌め込まれており、これらのスラストキャップ５８の凹部５８ａやスラスト板５７が、回転軸５３と同軸心状に配設されている。

このブラシレスモータにおいても、携帯用機器等に搭載する場合等に対応すべく、小型化や薄型化が促進されたものも実現されているが、これに伴い、ブラシレスモータのスラスト板５７も小型化されつつある。
特開２００２−２６２５４０公報 特開２００３−９２８５３公報

しかしながら、スラスト板５７を小型化するとその面積や重量も小さくなるため、回転軸５３の回転に伴って、スラスト板５７も共回りして、スラスト板５７やスラストキャップ５８がこれらの接触面で磨耗したり、振動や音を発生したりする不具合を生じることがある。

これに対処する方法としては、スラスト板５７およびスラストキャップ５８の凹部５８ａの形状を円形ではない形、例えば、矩形状や三角形状に形成することが考えられる。しかしながら、この場合には、スラスト板５７をスラストキャップ５８の凹部５８ａに嵌め込んで収容させる際に、スラスト板５７を回転させて、凹部５８ａの向きに合わせなければならず、その分だけ組付工程において、多くの手間や時間がかかってしまう。

また、後述する本発明の構成と類似する技術として、特許文献２には、図５に示すように、回転軸７１におけるスラスト板７２に接触する端部に、回転軸７１の軸心７１ｘとは寸法Δｔだけずれるように球面７１ａを形成し、回転軸７１におけるスラスト板７２に接触する位置Ｐが、回転軸７１の軸心７１ｘとは異なるようにずらすことで、回転軸７１の回転時における軸受７３に対する振れを低減することを図った技術が開示されている。

この構成では、スラスト板７２の中心と回転軸７１の軸心７１ｘとが一致している場合でも、回転軸７１とスラスト板７２との接触点が、スラスト板７２の中心７２ｘとはずれた位置となる。しかしながら、この構成によっても、接触点は、スラスト板７２の中心７２ｘと異なっているものの、回転軸７１の軸心７１ｘを中心として接触する動作を行っているため、スラスト板７２もその中心７２ｘのまわりに回転しようとする挙動をする点では変わりが無く、スラスト板７２が小さくなると、共回りしてしまう可能性が高い。

本発明は上記課題を解決するもので、ブラシレスモータのスラスト板を小型化した場合において、スラスト板を矩形状や三角形状に形成することなく、スラスト板が回転軸と共回りすることを防止できるブラシレスモータを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明のブラシレスモータは、ベース材に固定された非回転部分としてのステータと、回転軸とともに一体的に回転する回転部分としてのロータとから構成され、前記ステータに、前記回転軸を外周側から回転自在に保持する軸受と、この軸受をベース材に対して立設する姿勢で配設させる軸受ハウジングと、前記回転軸の端部にスラスト方向に当接して回転自在に受ける円形のスラスト板と、このスラスト板を保持するスラストキャップとが設けられ、前記スラスト板の外径は前記軸受けの外径より小さく、前記回転軸の前記スラスト板と当接する端部は、前記回転軸の軸心が最も突出した断面湾曲形状であり、前記軸心上で前記回転軸は前記スラスト板と当接し、前記円形のスラスト板の中心が前記回転軸の軸心とは異なる位置となるように前記スラスト板が収容された状態で配設されていることを特徴とする。

この構成により、円形のスラスト板の中心が回転軸の軸心とは異なる位置となるようにスラスト板が収容された状態で配設されているので、ブラシレスモータの小型化に伴ってスラスト板を小さくした場合に、スラスト板が円形であっても、回転軸に対して共回りしなくなる。

また、本発明のブラシレスモータは、スラストキャップにスラスト板を収容する円形の凹部が形成され、この凹部の中心が、回転軸の軸心と異なる位置となるように形成されていることを特徴とする。

この構成により、スラストキャップにおける凹部の位置を回転軸の軸心とは異なるようにずらせて形成するだけの簡単な構成で、スラスト板の共回りを防止でき、しかも、スラストキャップの凹部の形状が円形であるので、スラスト板の形状を矩形状や三角形状に形成した場合のようにスラスト板の向きをスラストキャップの凹部の向きに合わせなくても済み、その分だけ組付工程において、手間を省くことができて作業能率が向上する。

以上のように本発明によれば、円形のスラスト板の中心が回転軸の軸心とは異なる位置となるようにスラスト板を収容した状態で配設することにより、ブラシレスモータの小型化にともなってスラスト板を小さくした場合に、スラスト板が円形であっても、回転軸に対して共回りしなくなり、この結果、スラスト板の共回りに起因する磨耗や、振動、音の発生を防止できる。

また、本発明によれば、スラストキャップにスラスト板を収容する円形の凹部を形成し、この凹部の中心が、回転軸の軸心と異なる位置となるように形成することにより、簡単な構成で、スラスト板の共回りを防止できて、製造コストの増加を抑えることができ、しかも、スラストキャップの凹部の形状が円形であるので、スラスト板の向きをスラストキャップの凹部の向きに合わせなくても済み、その分だけ組付工程において、手間を省くことができて作業能率が向上する。

以下に、本発明の実施の形態に係るブラシレスモータについて、図面を参照しながら説明する。図１の（ａ）は本発明の実施の形態に係るブラシレスモータの縦断面正面図、（ｂ）は同ブラシレスモータのスラストキャップの平面図、（ｃ）は同ブラシレスモータの要部正面断面図である。

図１（ａ）に示すように、ブラシレスモータは、ベース材としてのステータベース１に固定された非回転部分としてのステータ２と、回転軸３とともに一体的に回転する回転部分としてのロータ４とからなる。

ステータ２は、ベース材としての金属板製のステータベース１と、回転軸３を外周側から回転自在に保持する略筒形状の軸受５と、この軸受５を内装する筒状部６ａとステータベース１の孔部１ａに嵌合した状態で載置された基台部６ｂなどとを有して軸受５をステータベース１に対して立設する姿勢で配設させる軸受ハウジング６と、軸受ハウジング６の基台部６ｂに形成された開口孔６ｃ内に配設されて、回転軸３をその基端部（回転対象物が取り付けられる先端部３ａと反対側の端部：図１（ａ）においては、回転軸３の下端部）３ｂ側からスラスト方向に対して当接して回転自在に支持する円板形状のスラスト板７と、軸受ハウジング６における前記開口孔６ｃの箇所に取り付けられて、前記開口孔６ｃを閉鎖するとともに前記スラスト板７を下方から保持する金属板製のスラストキャップ８と、軸受ハウジング６の筒状部６ａに外嵌されたコア９およびコイル１０よりなる巻線組立体１２とから構成されている。なお、図１（ａ）における１３は、ステータベース１上に貼り付けられたフレキシブル基板で、コイル１０と電気的に接続されている。

なお、この実施の形態では、軸受５が焼結金属により構成され、油が含浸されて回転軸３を回転自在に支持しているが、これに限るものではない。
ロータ４は、その外殻をなすロータフレーム１５を有し、ロータフレーム１５は、回転軸３の先端部に取り付けられたボス部１５ａと、このボス部１５ａの下部から径方向外周側に円板状に延びるターンテーブル部１５ｂと、このターンテーブル部１５ｂの外周から巻線組立体１２を外周側から覆うように下方に筒状に延びる筒状部１５ｃとから構成されている。そして、ロータフレーム１５の筒状部１５ｃの内周に、コア９と対向するように駆動マグネット１８が取り付けられている。

ここで、この実施の形態では、図１（ａ）に示すように、回転軸３はその基端部（下端部）３ｂが、軸心３ｘ側ほど突出する断面湾曲形状（いわゆるピボット形状）に形成され、軸心３ｘおよびその近傍箇所でスラスト板７に接触するように構成されている。また、スラストキャップ８には、スラスト板７を収容する円形の凹部８ａが形成されているが、本発明の実施の形態では特に、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転軸３の軸心３ｘに沿うように平面視した状態で、この凹部８ａの中心８ｘが、回転軸３の軸心３ｘと異なるように寸法ｈだけずれた位置になるように、スラストキャップ８が形成されている。そして、このスラストキャップ８の凹部８ａに合わせて（すなわち、スラストキャップ８の凹部８ａの中心８ｘとスラスト板７の中心７ｘとが一致する状態で）円形のスラスト板７が収容されており、スラスト板７も、その中心７ｘが回転軸３の軸心３ｘとは異なる位置となるようにずらして配設されている。

なお、このブラシレスモータの組立時において、スラスト板７は、スラストキャップ８の凹部８ａに収容され、このスラスト板７が収容されたスラストキャップ８が、軸受ハウジング６の開口孔６ｃ内に嵌め込まれた後、軸受ハウジング６の開口孔６ｃに臨む内壁部が内側に押し曲げられるようにかしめられて軸受ハウジング６に対してスラストキャップ８が固定される。また、軸受ハウジング６の基台部６ｂにおけるステータベース１の孔部１ａに嵌め込まれた箇所が外側に押し曲げられるようにかしめられて、ステータベース１に対して軸受ハウジング６が固定される。

上記構成において、回転軸３が回転すると、この回転軸３に接触するスラスト板７には、回転軸３との接触部においてその摩擦により回転しようとする力が回転軸３から作用する。この場合に、スラスト板７と回転軸３との接触部Ａ（図１（ｃ）参照）は、回転軸３の軸心３ｘに一致しているが、スラスト板７の中心７ｘからは外れているので、接触部Ａに対するスラスト板７の外周に対する寸法が場所により異なってバランスが悪く、スラスト板７は供回りし難い。また、それでも接触部Ａを中心として強引に共回りしようとした場合でも、スラスト板７の中心７ｘが回転軸３の軸心３ｘとは異なっている姿勢でスラスト板７がスラストキャップ８の凹部８ａに保持されているので、スラスト板７の回転軸３との接触部を中心として回動しようとする前記力が、スラストキャップ８の凹部８ａの側壁部分（詳しくは、スラスト板７の回転軸３との接触部から最も離れた部分より回転方向側に寄った部分）で受けられて阻止され、この結果、スラスト板７は回転軸３と共回りすることがない安定した姿勢でスラストキャップ８に良好に保持される。

ここで、比較例としての図２（ａ）、（ｂ）を参照しながら、従来のブラシレスモータの回転軸３とスラストキャップ８とスラスト板７との構造について説明する。
図２（ａ）に示すように、従来のブラシレスモータにおいては、スラスト板７の中心７ｘが回転軸３の軸心３ｘと同軸心（平面視して同じ位置）となるようにスラスト板７が配設されていたが、回転軸３に対してスラスト板７が十分に大きかったので、スラスト板７が回転軸３と共に回ってしまうことはなかった。しかしながら、ブラシレスモータの薄型化や製造コストの低減化を図るために、図２（ｂ）に示すように、スラスト板７を薄くかつ小さくして、スラスト板７の外形が、回転軸３の断面形状に近い大きさとなるにしたがい、回転軸３に対してスラスト板７が一体的に回転する現象を生じる、すなわち共回りすることがあり、この場合には、スラスト板７やスラストキャップ８がこれらの接触面で磨耗したり、振動や音を発生したりする不具合を生じていた。

これに対して、本実施の形態では、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、スラスト板７の中心７ｘが回転軸３の軸心３ｘとは異なる位置となるように、いわゆる回転軸３に対して偏心させた状態でスラスト板７を配設することで、スラスト板７が回転軸３と共回りすることが防止されるので、スラスト板７がスラストキャップ８に対して回転してこれらの接触面で部材同士で磨耗して損傷したり、振動や音を発生したりする不具合を生じることが防止できて、信頼性が向上する。

また、スラスト板７およびスラストキャップ８の凹部８ａが円形であるので、スラスト板７の向きをスラストキャップ８の凹部８ａの向きに合わせなくても済み、その分だけ組付工程において、手間を省くことができて作業能率が向上する。つまり、図３に簡略的に示すように、スラスト板７の形状を矩形状や三角形状に形成した場合（図３においては、矩形状にした場合を示す）でも、同じ矩形状や三角形状にスラストキャップ８の凹部８ａを形成して、この凹部８ａにスラスト板７を収容することで、スラストキャップ８によりスラスト板７が回ることが阻止されるが、この場合には、スラスト板７の向きをスラストキャップ８の矩形状の凹部８ａの向きに合わせて収納させなければならないので、その分だけ組付工程の増加を招き、手間や時間が多くかかる。これに対して、本実施の形態ではこのようなことが無くて、その分、手間や時間を省くことができて、作業能率が低下することがない。

また、上記構成においては、スラストキャップ８に、スラスト板７を収容する凹部８ａを形成した構造であり、このスラストキャップ８は例えばプレス成形により製造される。このようにスラストキャップ８をプレス成形により製造する場合には、スラストキャップ８の凹部８ａの位置を、その中心８ｘが回転軸３の軸心３ｘとは異なる位置となるように形成する場合でも、その中心８ｘが回転軸３の軸心３ｘと同じ位置に形成する場合と同様に１回のプレスにより行うことができるので、従来のブラシレスモータを製造する場合と比較しても、工程数の増加を招かない利点があり、ひいては製造コストの増加を抑えることができる。

なお、上記実施の形態では、スラストキャップ８にその中心８ｘが回転軸３の軸心３ｘと異なるように円形の凹部８ａを形成し、この凹部８ａにスラスト板７を収容することで、円形のスラスト板７の中心７ｘが回転軸３の軸心３ｘとは異なる位置となるようにスラスト板７を配設した場合を述べたが、これに限るものではない。例えば、スラスト板７を下方から保持するスラストキャップ８は平板形状のものを採用する一方、スラスト板７の外周側面に当接してスラスト板７の位置を規制するような孔形状部を、軸受ハウジング６の下部内周部に形成してもよい。しかし、この場合には、前記孔形状部を形成するために、切削工程が別途必要となる短所がある。

本発明のブラシレスモータは、特に小型のものに適しているが、これに限るものではなく、各種のブラシレスモータにも適用可能である。

（ａ）は本発明の実施の形態に係るブラシレスモータの断面図、（ｂ）は（ａ）のIb−Ib線矢視平面図、（ｃ）は要部拡大断面図 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、比較例としてのブラシレスモータの要部拡大断面図 他の比較例としてのブラシレスモータのスラスト板とスラストキャップとの概略的な平面図 従来のブラシレスモータの断面図 他の従来のブラシレスモータの要部断面図

符号の説明

１ ステータベース（ベース材）
２ ステータ
３ 回転軸
４ ロータ
５ 軸受
６ 軸受ハウジング
７ スラスト板
８ スラストキャップ
９ コア
１０ コイル
１２ 巻線組立体
１５ ロータフレーム
１８ 駆動マグネット

Claims (2)

1. ベース材に固定された非回転部分としてのステータと、
   回転軸とともに一体的に回転する回転部分としてのロータとから構成され、
   前記ステータに、
   前記回転軸を外周側から回転自在に保持する軸受と、
   この軸受をベース材に対して立設する姿勢で配設させる軸受ハウジングと、
   前記回転軸の端部にスラスト方向に当接して回転自在に受ける円形のスラスト板と、
   このスラスト板を保持するスラストキャップとが設けられ、
   前記スラスト板の外径は前記軸受けの外径より小さく、
   前記回転軸の前記スラスト板と当接する端部は、前記回転軸の軸心が最も突出した断面湾曲形状であり、
   前記軸心上で前記回転軸は前記スラスト板と当接し、
   前記円形のスラスト板の中心が前記回転軸の軸心とは異なる位置となるように前記スラスト板が収容された状態で配設されている
   ことを特徴とするブラシレスモータ。
2. スラストキャップにスラスト板を収容する円形の凹部が形成され、この凹部の中心が、回転軸の軸心と異なる位置となるように形成されていることを特徴とする請求項１記載のブラシレスモータ。

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