JP5229981B2

JP5229981B2 - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP5229981B2
Application number: JP2007259830A
Authority: JP
Inventors: 正弘西舘
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2027-10-03
Also published as: JP2009089573A

Description

本発明は、光ディスクや磁気ディスクなどのディスク駆動に使用されるアウターロータタイプのブラシレスモータに関する。

例えば、光ディスク装置のミニディスク（ＭＤ）に用いられているディスク回転用のブラシレスモータとして、特許文献１に記載のものがある。

この特許文献１に記載のブラシレスモータは、図６に示すように、カップ状をしたロータケース１１１の中央部に回転軸１１２、及びその内周面にマグネット１１３が固着され、軸受ホルダ１２４の外周側には、コイル１２６が巻かれたステータコア１２７が固定され、コイル１２６の端末はステータベース１２１の上面に設けられた印刷配線板１２２の接続パターンへ、はんだ付け等で接続される。

軸受ホルダ１２４の内部には、ラジアル軸受１２３とスラスト軸受１２３ａが保持され、この軸受ホルダ１２４はステータベース１２１に固着されている。
なお、１３０は情報記録ディスクを載置するターンテーブルであり、回転軸１１２の出力側端部に挿着されている。

このような特許文献１に記載のアウターロータ型のブラシレスモータは、軸受ホルダ１２４内のラジアル軸受１２３によって回転軸１１２を支持する構造になっているため、回転軸１１２が軸受ホルダ１２４から抜け出ることがないようにロータの抜け止め機構を必要とする。

このロータの抜け止め機構として、回転軸１１２には下端近くに軸溝１１２ａを設け、リング状の抜け止め部材１４０が軸受ホルダ１２４の内周部下端に配置されている。この抜け止め部材１４０が回転軸１１２に形成された軸溝１１２ａにはめ込まれると、ロータは軸方向の移動に対して抜け止めできるようになっている。

特開２００７−１８５０６８号公報

近年、ディスク回転用のブラシレスモータに対する薄型化（低背化）の要求は益々高まっている。しかしながら、片持ち支持の軸受構造において薄型化に対応するためにラジアル軸受の高さを抑えようとすると、軸の垂直度が悪化する問題がある。

一方、図６に示したブラシレスモータでは、軸受ホルダ１２４内のラジアル軸受１２３の軸方向下方部分において、回転軸１１２に軸溝１１２ａを形成すると共に、リング状の抜け止め部材１４０を配置しているため、抜け止め機構のためにラジアル軸受１２３の高さが犠牲にされている。
このため、図６に示した抜け止め機構は構造的には単純であるものの、軸の垂直度を維持しつつ薄型化するには限界があった。

また従来のロータの抜け止め機構では、リング状の抜け止め部材１４０を軸受ホルダ１２４内に配置し、この上部にラジアル軸受１２３を圧入した後、ロータを装着しているため、回転軸１１２の軸溝１１２ａと抜け止め部材１４０のクリアランスを調整できない。このため、各部材の加工精度や組立精度が要求され、加工費や組立費のコストアップに繋がる問題があった。
さらに、軸受ホルダ１２４に一度圧入されたラジアル軸受１２３は破損せずに分離することは困難であり、仮に抜け止め機構にクリアランスの過不足等の問題が生じた場合、分解して修理したり再利用したりするのが実質的に不可能である。

そこで、本発明は、ロータの抜け止め機能を備えながら薄型化ができると共に、モータの組み立て後にも容易に分解し得るブラシレスモータを提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく成された本発明のブラシレスモータは、ロータケースと、前記ロータケースに固定された軸と、前記ロータケースの内周面に固定されたマグネットとを有するロータと、前記軸を回転自在に支承するラジアル軸受と、前記ラジアル軸受を保持する軸受ホルダと、前記マグネットに対向配置されコイルが巻回されたステータコアと、前記コイルの端末が接続される印刷配線板を設けたステータベースを有するステータとを備えるブラシレスモータであって、前記軸は前記ラジアル軸受よりも上の部分に被係止部を有し、前記ロータが軸方向に移動するときに前記被係止部と当接する係止部を備えると共に前記ステータコアに載置された状態で前記ステータ側にネジ止めされた抜け止め部材を有し、前記抜け止め部材には、該抜け止め部材を前記ステータ側にネジ止めする際に、径方向の位置を調整できるネジ挿入孔が形成されており、前記ロータケースには、前記抜け止め部材を前記ステータ側にネジ止めする際に、ドライバーを差し込むための透孔が設けられてい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は、さらなる好ましい特徴として、
「前記軸受ホルダは、前記ステータベースに載置されるフランジ部を有し、該フランジ部に透孔が設けられており、前記ステータベースは、内側にネジ切り加工が施されているバーリング部を有し、前記軸受ホルダの前記透孔に、前記ステータベースの前記バーリング部が嵌め込むまれており、前記バーリング部において、前記抜け止め部材と前記ステータコアと前記軸受ホルダと前記ステータベースがネジ止めされていること」、
「前記抜け止め部材は、前記軸受ホルダの開放端を覆うように取り付けられ、前記軸受の含浸油の飛散防止手段として機能すること」、
「前記ロータを一径方向に傾かせるリング状の付勢用マグネットが前記ステータコア上に設けられ、前記抜け止め部材が前記付勢用マグネットの内側に設けられたこと」、
を含むものである。

本発明のブラシレスモータによれば、ラジアル軸受の高さが犠牲になるのを抑制しつつ抜け止め機能を付加できるため、より薄型のブラシレスモータを実現できる。また、抜け止め部材をネジで固着しているため組み立てが容易であると共に、仮に抜け止め機構の係止部と被係止部のクリアランスの過不足の問題が生じた場合でも、ドライバーだけで簡単に分解することができるため、修理や再利用が可能となって安価にモータを提供できる。

また、ステータ側にネジ止めする際に径方向の位置を調整できるようなネジ挿入孔が形成されている抜け止め部材を用いたものにあっては、抜け止め機構の係止部と被係止部の径方向のクリアランスを調整できるため、特別な加工を必要とせずに簡単な部品形状で抜け止め手段として確実に機能することができると共にロータの抜け強度を簡単に調整できる。

また、抜け止め部材が軸受ホルダの開放端を覆うように取り付けられ、軸受の含浸油の飛散防止手段として機能するものにあっては、含浸油の飛散防止手段を簡単に組み付けることができ、さらに一つの部材に複数の機能を持たせることができるので部材および組立工数の削減が可能となる。

また、ロータを一径方向に傾かせる付勢用マグネットがステータコア上に設けられ、抜け止め部材が付勢用マグネットの軸方向の空間内に設けられたものにあっては、ロータを一径方向に傾かせることができるため安定したモータの回転性能を実現することができると共に、モータの軸方向の空いた空間を有効に利用して抜け止め部材を配置できるのでより薄型のブラシレスモータを提供できる。

以下、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。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（第１の実施形態）
図１は本実施形態にかかるブラシレスモータを示しており、中心線より右側は断面を示している。図２は同モータの組立斜視図である。
このブラシレスモータは、ロータ１０と、このロータ１０を回転支持するステータ２０とから構成されている。

ロータ１０は、磁性を有する金属材料で有底円筒状に形成されたロータケース１１と、このロータケース１１の中心に圧入固定された軸１２と、ロータケース１１の内周面に固定された円筒状のマグネット１３を備え、ターンテーブルとして機能するようにロータケース１１の上面にはディスクガイド１４と摩擦シート１５が固着されている。

軸１２の略中央全周には溝１２ａが設けられ、この溝１２ａの下壁面１２ｂはロータ１０が軸方向上方に移動したときに後述の抜け止め部材２５の係止部２５ａと当接する被係止部となって抜け止め機構として機能する。
またロータ１０に設けられているターンテーブルには不図示のディスクが載置され、このディスクはディスクガイド１４により心出しされる。

ステータ２０は、不図示のホール素子や駆動部材を配置したフレキシブルの印刷配線板２２が載置固定されるステータベース２１と、軸１２を回転自在に支承するラジアル軸受２３ａおよびスラスト軸受２３ｂと、このラジアル軸受２３ａの外周を保持する軸受ホルダ２４と、抜け止め部材２５と、マグネット１３に対向配置されコイル２６が巻回されたステータコア２７とを備えている。

ステータベース２１には、スラスト軸受２３ｂを収容する凹部２１ｂと、２箇所のバーリング部２１ａが設けられており、このバーリング部２１ａの内側にはネジ切り加工が施されている。
軸受ホルダ２４は、円筒部２４ａとフランジ部２４ｂを有する金属製であって、フランジ部２４ｂがステータベース２１に載置され、フランジ部２４ｂに設けた透孔２４ｃに、ステータベース２１のバーリング部２１ａが嵌め込まれている。

ステータベース２１の凹部２１ｂにはスラスト軸受２３ｂが収容され、軸受ホルダ２４の円筒部２４ａ内には、筒状の焼結メタルに潤滑油を含浸させたラジアル軸受２３ａが圧入され、軸１２がこれらの軸受に支持されてロータ１０は自在に回転できるようになっている。

ステータコア２７は、透孔２７ｃが設けられた内周側の環状部２７ａと、この環状部２７ａの外周に連結された複数の突極２７ｂが形成された板状コアの積層板からなり、各突極には絶縁シート２８を挿んでコイル２６が巻回されている。

コイル２６の下部２６ａに対向する印刷配線板２２とステータベース２１には、コイル２６との干渉を避ける収納穴２１ｃを設けている。よって、コイル２６の下部２６ａの高さ分だけステータコア２７の高さを低くすることができモータを薄型化できる。

このステータコア２７は、環状部２７ａを軸受ホルダ２４のフランジ部２４ｂに載置した状態で、環状部２７ａが軸受ホルダ２４の円筒部２４ａの外周を囲うように配置され、複数の突極２７ｂはマグネット１３の内周に空間を介して対向配置される。

このステータコア２７の上には、磁性材のロータケース１１の天面１１ｂに対向するように、平面から見て１８０度開角以内に着磁されたリング状の付勢用マグネットＭがその中心と軸１２の中心が一致するように配置され、軸受ホルダ２４のロータ側の端部に設けた抜け止め部材２５が付勢用マグネットＭの軸方向の空間内に設けられている。そのため付勢用マグネットＭは、ロータ１０を一径方向に傾かせることができるため安定したモータの回転性能を実現することができると共に、モータの軸方向の空いた空間を有効に利用して抜け止め部材２５を配置できるのでより薄型のブラシレスモータを提供できる。

このような構成によって、ブラシレスモータは、不図示の駆動部材からコイル２６に通電することにより、ロータ１０はステータ２０に対して回転することができる。

図３は、本例のブラシレスモータの抜け止め機構の要部斜視図である。図３に示すように、本例のブラシレスモータは、軸１２の略中央全周に溝１２ａを設けると共に、軸受ホルダ２４の開放端に抜け止め部材２５を設けている。

抜け止め部材２５は樹脂製もしくは金属製で、軸側に向けられる係止部２５ａと外側の固定部２５ｂとからなり、係止部２５ａと固定部２５ｂの間に段差部２５ｄを有している。
係止部２５ａは溝１２ａが形成された部分の軸の径より若干大きい半円状を呈しており、固定部２５ｂにはロータの径方向に延びたネジ挿入用の長穴２５ｃを有している。

この抜け止め部材２５は、係止部２５ａが軸に設けた溝１２ａとわずかな隙間を保ちながら当接しないようにロータの径方向に位置を調整しながらスタータコア２７に長穴２５ｃを介してネジ締めされる。そしてロータが軸方向上方に移動するときに係止部２５ａが溝１２ａの下壁面１２ｂに当接することで、ロータの抜け止め手段として機能する。

本例のブラシレスモータを組み立てるときは、先ず、ステータベース２１の上に、ホール素子や駆動部材を配置した印刷配線板２２を固定した後、軸受ホルダ２４を載せ、フランジ部２４ｂに設けた透孔２４ｃに、ステータベース２１のバーリング部２１ａを嵌め込む。これにより、軸受ホルダ２４がステータベース２１に自動的に位置決めされる。

次に、ステータベース２１の凹部２１ｂにスラスト軸受２３ｂを配し、軸受ホルダ２４の円筒部２４ａ内にラジアル軸受２３ａを圧入した後、軸受ホルダ２４の円筒部２４ａの外周にステータコア２７を配置し、さらにステータコア２７上に抜け止め部材２５を配置する。

次に、ネジ切り加工が施されたバーリング部２１ａを利用し、抜け止め部材２５側からネジ材２９によって抜け止め部材２５とステータコア２７と軸受ホルダ２４とステータベース２１を一度にネジ材２９で仮締めする。この時、後にロータ１０を組み付ける際に軸１２が抜け止め部材２５の係止部２５ａに当たらない程度まで抜け止め部材２５を外側に退避させておく。なお、ロータ１０を組み付ける際に支障が無い程度に係止部２５ａが弾性変形可能ならば、完全に退避させておく必要はない。

次に、ロータ１０をステータ２０に対して上方から挿入する。
最後に、ロータケース１１に設けた透孔１１ａからドライバーを差込み、係止部２５ａが軸１２の溝１２ａの壁面に当接せず且つ溝１２ａの内部への係止部２５ａの挿入量を調整してから２つのネジ材２９で本締めする。
なお、本例では、抜け止め部材２５の段差部２５ｄが軸受ホルダの円筒部２４の外周に当接した状態で所定の抜け止め強度が得られるように設計されているため、組立が極めて容易である。

本例のブラシレスモータによれば、軸１２のラジアル軸受２３ａよりも上の部分に溝１２ａを形成して被係止部（下壁面１２ｂ）を設け、ロータ１０が軸方向上方に移動するときにこの被係止部と当接する係止部２５ａを備える抜け止め部材２５を設けたことにより、ラジアル軸受２３ａの高さが犠牲になるのを最小限に抑えつつ抜け止め機能を付加できるため、より薄型のブラシレスモータを実現できる。

また、図１に示すようにネジ材２９がステータベース２１の裏面から突出しないようにすれば、ステータベースの下面をフラットにできるため、より一層、モータの薄型化が図れると共に、モータを取り付ける際に取り付け面が制限されず汎用性が高いものとなる。
また、抜け止め部材をネジで固着しているため組み立てが容易である。さらに、ドライバーだけで簡単に分解することができるため、抜け止め機構の係止部２５ａと被係止部（下壁面１２ｂ）のクリアランスの過不足の問題が生じた場合でも、修理や再利用が可能となる。

また、抜け止め部材２５としてロータの径方向に延びたネジ挿入用の長穴２５ｃを有するものを用いているため、抜け止め機構の係止部と被係止部の径方向のクリアランスを調整でき、特別な加工を必要とせずに簡単な部品形状で抜け止め手段として確実に機能することができると共にロータの抜け強度を簡単に調整することができる。なお、ネジ挿入孔は、抜け止め部材２５をネジ止めする際に径方向の位置を調整できる形態であれば、長穴に限らず、例えばネジ材の径よりも大きな円形であってもかまわない。

また、軸受ホルダ２４のフランジ部２４ｂに設けた透孔２４ｃに、ステータベース２１に設けたバーリング部２１ａを嵌合せしめることにより、軸受ホルダ２４の位置決めを自動的に行うことができるため、組立が容易であると共に、バーリング部２１ａにネジ切り加工を施しているため、薄手のステータベースであっても十分な数のネジ山を形成でき、ネジ止めの強度を高めることができる。

なお、本例では係止部２５ａを半円状に形成しているが、この係止部２５ａは軸側に突出した爪部を複数設けるようにしてもよい。この場合、軸方向にロータが移動するときに少なくとも１つ以上の爪部の先端が被係止部（下壁面１２ｂ）に引っ掛かるようにされる。

（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態にかかるブラシレスモータの抜け止め手段の要部斜視図を示しており、図４において第１の実施形態のものと同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、抜け止め部材２５を軸受ホルダ２４の開放端を覆うように取り付け、軸受の含浸油の飛散防止手段として機能させた点である。
そのため本実施例では、軸受ホルダ２４の開放端を覆うように抜け止め部材２５を軸１２を挟んで係止部２５ａが対面するようにネジ締めし、軸１２の溝１２ａが係止部２５ａとわずかな隙間を保ちながら接触しないで回転でき、ロータが軸方向上向きに移動するときにロータの抜け止め手段として機能する。
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、軸受の含浸油のオイル漏れ防止機能を持たせることができ、部材および組立工数の削減が可能となる。

なお、第２の実施形態では、図４に示すように、抜け止め部材２５を軸１２を挟んで係止部２５ａが対面するように設けたが、図５に示すような抜け止め部材３５であってもよい。
抜け止め部材３５は樹脂製もしくは金属製で、軸側に向けられる係止部３５ａと外側の固定部３５ｂとからなり、係止部３５ａと固定部３５ｂの間に段差部３５ｄを有している。係止部３５ａには軸１２の直径より若干大きい貫通孔があり、固定部３５ｂにはロータの径方向に延びたネジ挿入用の長穴３５ｃを有している。
モータの組み立て時には、ロータ１０をステータ２０に挿入後、抜け止め部材３５の係止部３５ａが軸１２の溝１２ａに接触せず且つ溝１２ａの内部に係止部３５ａの一側が挿入されるように位置を調節しネジ締めされる。よって図５に示す形態でも第２の実施形態と同等の効果を得られる。

以上説明した実施形態では、軸１２の被係止部を軸１２の全周に溝１２ａを設けて形成したが、この被係止部をラジアル軸受２３ａより上方の軸１２の外周全周に固着したリング形状のストッパとしてもよい。このストッパは抜け止め部材（２５、３５）よりロータ軸方向下側に接触しないように配置され、ロータが軸方向上側に移動するときにストッパが抜け止め部材２５に当接することで、ロータの抜け止め手段として機能する。

また、従来の抜け止め機構では弾性変形可能な抜け止め部材を用いているものの、ロータをステータに組み込む際にこの抜け止め部材が僅かながらでも変形してしまい、クリアランスの過不足が生じてしまう危険性があるが、本発明の実施形態のように抜け止め部材に径方向の位置を調整できるネジ挿入孔（長穴）を形成することにより、ロータをステータに組み込む際に抜け止め部材が軸と当たらないように退避させておくことができるため、弾性変形しないものでも使用できると共に、抜け止め部材の変形によるクリアランスの過不足の発生を確実に防止することができる。

本発明の第１の実施形態にかかるブラシレスモータであり、中心線より右側は断面を示している。本発明の第１の実施形態にかかるブラシレスモータの組立斜視図である。本発明の第１の実施形態にかかるブラシレスモータの抜け止め手段の要部斜視図である。本発明の第２の実施形態にかかるブラシレスモータの抜け止め手段の要部斜視図である。本発明の第２の実施形態にかかるブラシレスモータの抜け止め手段の変形例である。従来のブラシレスモータの断面図である。

符号の説明

１０ロータ
１１ロータケース
１１ａ透孔
１１ｂ天面
１２軸
１２ａ溝
１２ｂ下壁面
１３マグネット
１４ディスクガイド
１５摩擦シート
２０ステータ
２１ステータベース
２１ａバーリング部
２１ｂ凹部
２１ｃ収納穴
２２印刷配線板
２３ａラジアル軸受
２３ｂスラスト軸受
２４軸受ホルダ
２４ａ円筒部
２４ｂフランジ部
２４ｃ透孔
２５抜け止め部材
２５ａ係止部
２５ｂ固定部
２５ｃ長孔
２５ｄ段差部
２６コイル
２６ａ下部
２７ステータコア
２７ａ環状部
２７ｂ突極
２７ｃ透孔
２８絶縁シート
２９ネジ材
３５抜け止め部材
３５ａ係止部
３５ｂ固定部
３５ｃ長孔
３５ｄ段差部
１１１ロータケース
１１１ａ周面部
１１２回転軸
１１２ａ軸溝
１１３マグネット
１１４予圧用マグネット
１２１ステータベース
１２２印刷配線板
１２３ラジアル軸受
１２３ａスラスト軸受
１２４軸受ホルダ
１２６コイル
１２７ステータコア
１３０ターンテーブル
１４０抜け止め部材
Ｍ付勢用マグネット

Claims

ロータケースと、前記ロータケースに固定された軸と、前記ロータケースの内周面に固定されたマグネットとを有するロータと、
前記軸を回転自在に支承するラジアル軸受と、前記ラジアル軸受を保持する軸受ホルダと、前記マグネットに対向配置されコイルが巻回されたステータコアと、前記コイルの端末が接続される印刷配線板を設けたステータベースを有するステータと、を備えるブラシレスモータであって、
前記軸は前記ラジアル軸受よりも上の部分に被係止部を有し、
前記ロータが軸方向に移動するときに前記被係止部と当接する係止部を備えると共に前記ステータコアに載置された状態で前記ステータ側にネジ止めされた抜け止め部材を有し、
前記抜け止め部材には、該抜け止め部材を前記ステータ側にネジ止めする際に、径方向の位置を調整できるネジ挿入孔が形成されており、
前記ロータケースには、前記抜け止め部材を前記ステータ側にネジ止めする際に、ドライバーを差し込むための透孔が設けられていることを特徴とするブラシレスモータ。
前記軸受ホルダは、前記ステータベースに載置されるフランジ部を有し、該フランジ部に透孔が設けられており、
前記ステータベースは、内側にネジ切り加工が施されているバーリング部を有し、
前記軸受ホルダの前記透孔に、前記ステータベースの前記バーリング部が嵌め込むまれており、
前記バーリング部において、前記抜け止め部材と前記ステータコアと前記軸受ホルダと前記ステータベースがネジ止めされていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
前記抜け止め部材は、前記軸受ホルダの開放端を覆うように取り付けられ、前記軸受の含浸油の飛散防止手段として機能することを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。
前記ロータを一径方向に傾かせるリング状の付勢用マグネットが前記ステータコア上に設けられ、前記抜け止め部材が前記付勢用マグネットの内側に設けられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。