JP6938895B2 - 回転駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転駆動装置に関する。

従来、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等に用いられる、位置認識を行うためのスキャナー装置には、スキャナー装置を回転させるためのモータが搭載される。従来のモータについては、例えば、特開２００９−１２４９３５号公報に、記載されている。特開２００９−１２４９３５号公報のモータでは、ロータハブ、ロータマグネット、およびシャフトを有するロータ部の重心が、スリーブが挿入されるベースの筒状絞り部よりも、軸方向上部に位置する。そして、スリーブとベースとを固定する接着剤の溜り部の位置を、同様に筒状絞り部の軸方向上部に設けることによって、ロータ部の重心付近の部材間の接着強度が上がる。これにより、モータの耐衝撃性を向上させることができる。
特開２００９−１２４９３５号公報

しかしながら、特開２００９−１２４９３５号公報のモータでは、比重の大きいロータ部の重心が、モータの軸方向上側に位置する。これにより、モータの回転が不安定になる虞がある。

本発明の目的は、回転駆動装置において比重の大きい回転部の重心を、静止部と回転部との間に介在する上下の軸受の間に位置させることにより、モータの回転を安定させることができる装置を提供することである。

本願の例示的な発明は、回転駆動装置であって、ステータを有する静止部と、前記ステータと対向するマグネットを有し、前記静止部に対して、上下に延びる中心軸を中心として軸受部を介して回転可能に支持される回転部と、を含み、前記回転部は、前記中心軸に沿って配置されるシャフトと、前記シャフトの周囲において環状に拡がり、アルミニウム合金、または強磁性または非磁性のステンレス鋼からなる第１ロータハブ部と、前記第１ロータハブ部よりも下側に配置され、前記シャフトの周囲において環状に拡がり、アルミニウム合金、または強磁性または非磁性のステンレス鋼からなる第２ロータハブ部と、前記第１ロータハブ部外周面に直接または間接的に固定され、前記第１ロータハブ部よりも比重の大きい第１イナーシャ部と、前記第２ロータハブ部外周面に直接または間接的に固定され、前記第２ロータハブ部よりも比重の大きい第２イナーシャ部と、を含み、前記静止部は、前記シャフトを回転可能に支持するスリーブ部と、前記スリーブ部を直接または間接的に支持するベース部と、を含み、前記第１イナーシャ部は、前記ベース部よりも上側に位置し、前記第２ イナーシャ部は、前記ベース部よりも下側に位置し、前記軸受部は、上側軸受部と、前記上側軸受部よりも下側に位置する下側軸受部と、を含み、前記回転部の重心は、前記上側軸受部の上端よりも下側、かつ、前記下側軸受部の下端よりも上側に位置する回転駆動装置である。

本願の例示的な発明によれば、回転駆動装置のベース部の上側と下側に、それぞれ比重の大きいイナーシャ部を配置することにより、回転部の重心をモータの中心近くに位置させることができる。また、当該重心が、静止部と回転部との間に介在する上側軸受部の上端と下側軸受部の下端との間に位置することにより、モータの回転を安定させることができる。

図１は、第１実施形態に係る回転駆動装置の縦断面図である。 図２は、第２実施形態に係る回転駆動装置および光源の斜視図である。 図３は、第２実施形態に係る回転駆動装置の断面斜視図である。 図４は、第２実施形態に係る回転駆動装置の縦断面図である。 図５は、第２実施形態に係る回転駆動装置の部分縦断面図である。 図６は、変形例に係る回転駆動装置の縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、後述するモータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、モータに対して光源側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係る回転駆動装置の使用時の向きを限定する意図はない。

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る回転駆動装置１Ａの縦断面図である。この回転駆動装置１Ａは、光源から入射する入射光を反射するミラーを有する回転体を回転させるために用いられる。図１に示すように、回転駆動装置１Ａは、静止部２Ａと、回転部３Ａとを有する。回転部３Ａは、静止部２Ａに対して、上下に延びる中心軸９Ａを中心として、後述する軸受部２３Ａを介して回転可能に支持される。

静止部２Ａは、ベース部２１Ａ、ステータ２２Ａ、軸受部２３Ａ、およびスリーブ部２４Ａを有する。

ベース部２１Ａは、ステータホルダ２１１Ａとベース本体２１２Ａとを有する。ステータホルダ２１１Ａは、外周面においてステータ２２Ａを保持する。ベース本体２１２Ａは、ステータホルダ２１１Ａの下端部付近から、中心軸９Ａに対して直交する方向に広がる。

軸受部２３Ａは、上側軸受部２３１Ａと下側軸受部２３２Ａとを有する。下側軸受部２３２Ａは、上側軸受部２３１Ａよりも下側に位置する。

スリーブ部２４Ａは、軸方向に略円筒状に延び、後述するシャフト３１Ａの周囲において、軸受部２３Ａを介してシャフト３１Ａを回転可能に支持する部材である。スリーブ部２４Ａは、ステータホルダ２１１Ａの径方向内側に挿入され、例えば接着剤で、ステータホルダ２１１Ａに固定されることによって、支持される。なお、スリーブ部２４Ａは、ステータホルダ２１１Ａに直接支持されてもよく、別の部材を介して間接的に支持されてもよい。

回転部３Ａは、シャフト３１Ａ、第１ロータハブ部３３１Ａ、第２ロータハブ部３３２Ａ、マグネット３５Ａ、第１イナーシャ部３６１Ａ、および第２イナーシャ部３６２Ａを有する。

シャフト３１Ａは、中心軸９Ａに沿って配置される円柱状の部材である。

第１ロータハブ部３３１Ａは、シャフト３１Ａの上端部付近の周囲において環状に拡がる。第２ロータハブ部３３２Ａは、第１ロータハブ部３３１Ａよりも下側に配置され、シャフト３１Ａの下端部付近の周囲において環状に拡がる。

マグネット３５Ａは、略円筒状に形成され、ステータ２２Ａと径方向に対向する磁極面を有する。

第１イナーシャ部３６１Ａは、第１ロータハブ部３３１Ａよりも比重の大きい環状の部材である。第１イナーシャ部３６１Ａは、ベース部２１Ａよりも上側に位置し、第１ロータハブ部３３１Ａに、例えば接着剤で、固定される。なお、第１イナーシャ部３６１Ａは、第１ロータハブ部３３１Ａに直接固定されてもよく、別の部材を介して間接的に固定されてもよい。第２イナーシャ部３６２Ａは、第２ロータハブ部３３２Ａよりも比重の大きい環状の部材である。第２イナーシャ部３６２Ａは、ベース部２１Ａよりも下側に位置し、第２ロータハブ部３３２Ａに、例えば接着剤で、固定される。なお、第２イナーシャ部３６２Ａは、第２ロータハブ部３３２Ａに直接固定されてもよく、別の部材を介して間接的に固定されてもよい。

回転部３Ａの重心ＣＡは、上側軸受部２３１Ａの上端よりも下側、かつ、下側軸受部２３２Ａの下端よりも上側に位置する。上述のとおり、回転部３Ａの上部と下部に比重の大きい第１イナーシャ部３６１Ａおよび第２イナーシャ部３６２Ａを配置することにより、回転部３Ａの重心ＣＡを回転駆動装置１Ａの中心付近に位置させることができる。これにより、回転駆動装置１Ａの回転が安定する。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．回転駆動装置の構成＞
図２は、第２実施形態に係る回転駆動装置１および光源６の斜視図である。また、図３は、第２実施形態に係る回転駆動装置１を、中心軸９を含む平面で切断した状態を示す断面斜視図である。当該回転駆動装置１は、光源６から入射する入射光６０を反射する、後述するミラーを回転させながら、当該ミラーにおいて反射された反射光を、レンズを介して回転駆動装置１の外部に出射する装置である。なお、本実施形態の光源６は、回転駆動装置１の外部に設けられている。ただし、光源６は回転駆動装置１に含まれていてもよい。

図２および図３に示すように、回転駆動装置１は、回転体８０と、回転体８０を支持するモータ１０と、を有する。回転体８０は、第１回転体８１と第２回転体８２とを含む。第１回転体８１は、入射光６０の一部を回転駆動装置１の外部に反射する第１ミラー６１を有する。第２回転体８２は、入射光６０の他の一部を回転駆動装置１の外部に反射する第２ミラー６２を有する。

＜２−２．モータの構成＞
続いて、上記のモータ１０のより詳細な構成について説明する。図４は、第２実施形態に係る回転駆動装置１の縦断面図である。また、図５は、第２実施形態に係る回転駆動装置１の部分縦断面図である。図４に示すとおり、モータ１０は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、回転駆動装置１が配置される筐体等（図示省略）に対して、相対的に静止している。回転部３は、静止部２に対して、上下に延びる中心軸９を中心として、後述する軸受部２３を介して回転可能に支持されている。

本実施形態の静止部２は、ベース部２１、ステータ２２、および後述する回転部３のシャフト３１を回転可能に支持する軸受部２３を有する。

ベース部２１は、第１回転体８１と第２回転体８２との間において、中心軸９に対して直交する方向に広がっている。ベース部２１は、ステータホルダ２１１とベース本体２１２とを有する。

ベース本体２１２は、ステータホルダ２１１を支持する板状の部材である。ベース本体２１２の材料には、例えばアルミニウム合金やステンレス等の金属が用いられる。ベース本体２１２は、ステータホルダ２１１の周囲から径方向外側へ向けて拡がる。モータ１０の使用時には、例えば、回転駆動装置１が配置される筐体等にベース本体２１２がねじ止め等で固定される。なお、ベース本体２１２の上面または下面に、モータ１０に駆動電流を供給するための回路基板（図示省略）が配置されてもよい。

ステータホルダ２１１は、軸方向に延びる円筒状の部材である。ステータホルダ２１１の下端部は、ベース本体２１２の貫通孔２１０内に挿入され、ベース本体２１２に対してかしめにより固定される。ただし、ベース本体２１２に対するステータホルダ２１１の固定方法は、溶接等の他の方法であってもよい。また、ベース本体２１２とステータホルダ２１１とが、一繋がりの部材となっていてもよい。

ステータ２２は、ステータコア４１と複数のコイル４２とを有する電機子である。ステータ２２は、ベース部２１の少なくとも一部よりも上方に位置する。ステータコア４１は、例えば、珪素鋼板等の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア４１は、ステータホルダ２１１の外周面に、例えば接着剤で固定されることによって、支持される。また、ステータコア４１は、円環状のコアバック４１１と、コアバック４１１から径方向外側へ向けて突出した複数のティース４１２と、を有する。複数のコイル４２は、複数のティース４１２の周囲に巻かれた導線の集合体である。モータ１０の駆動電流は、外部電源（図示省略）から、上述の回路基板および当該導線を介して、コイル４２に供給される。複数のティース４１２および複数のコイル４２は、好ましくは、中心軸９を中心とした周方向に、円環状に略等間隔に配列される。

図５に示すとおり、軸受部２３は、スリーブ部２４と、第１キャップ２５１と、第２キャップ２５２と、を有する。

スリーブ部２４は、後述するシャフト３１の周囲において、軸方向に略円筒状に延びる。スリーブ部２４は、ステータホルダ２１１の径方向内側に挿入され、例えば接着剤で、ステータホルダ２１１に固定される。スリーブ部２４の上端部は、ステータホルダ２１１の上端部およびステータ２２の上端部よりも、軸方向上側に位置する。また、スリーブ部２４の下端部は、ステータホルダ２１１の下端部およびステータ２２の下端部よりも、軸方向下側に位置する。なお、スリーブ部２４は、複数の部材で構成されていてもよい。

第１キャップ２５１は、第１筒状部７１と第１平板部７２とを有する。第１筒状部７１は、スリーブ部２４の上端部付近に固定され、上方へ向けて略円筒状に延びる。第１平板部７２は、第１筒状部７１の上端部付近から、径方向内側に拡がる。

第２キャップ２５２は、第２筒状部７３と第２平板部７４とを有する。第２筒状部７３は、スリーブ部２４の下端部付近に固定され、下方へ向けて略円筒状に延びる。第２平板部７４は、第２筒状部７３の下端部付近から、径方向内側に拡がる。

軸受部２３の構成については、詳細を後述する。

本実施形態の回転部３は、シャフト３１、環状部３２、ロータハブ部３３、ヨーク３４、マグネット３５、およびイナーシャ部３６を有する。

シャフト３１は、中心軸９に沿って配置され、スリーブ部２４の径方向内側において、軸方向に延びる円筒状の部材である。シャフト３１の材料には、例えば、ステンレス鋼等の金属が使用される。シャフト３１の材料は、強磁性または非磁性のいずれであってもよい。シャフト３１の上端部は、スリーブ部２４および第１キャップ２５１の上端部よりも上方へ突出している。また、シャフト３１の下端部は、スリーブ部２４および第２キャップ２５２の下端部よりも下方へ突出している。シャフト３１の外周面と、スリーブ部２４の内周面２４１とは、僅かな間隙を介して径方向に対向する。また、シャフト３１は、上下方向にシャフト３１を貫通するシャフト貫通孔３１０を有する。なお、シャフト３１は、後述するロータハブ部３３と、単一の部材であってもよい。

なお、シャフト３１の上端部を含む少なくとも一部は、軸受部２３よりも上側に位置する。シャフト３１の下端部を含む少なくとも一部は、軸受部２３よりも下側に位置する。これにより、シャフト３１の上部と下部に、後述するロータハブ部３３を介して、後述するイナーシャ部３６を固定できる。したがって、モータ１０の回転と同時に、上下のイナーシャ部３６を回転させることができる。このため、モータ１０の回転をより安定させることができる。

環状部３２は、第１環状部３２１と第２環状部３２２とを有する。第１環状部３２１は、少なくとも一部がベース本体２１２よりも上側において、シャフト３１の外周面に固定され、全周に亘って径方向外側へ突出する部材である。また、第２環状部３２２は、少なくとも一部がベース本体２１２よりも下側において、シャフト３１の外周面に固定され、全周に亘って径方向外側へ突出する部材である。なお、シャフト３１と環状部３２とは、単一の部材であってもよい。

なお、第１環状部３２１の下部の外周面と、スリーブ部２４の上部の、軸方向に対して傾斜している上部傾斜面２４２とは、斜め方向に僅かな間隙を介して対向する。また、第２環状部３２２の上部の外周面と、スリーブ部２４の下部の、軸方向に対して傾斜している下部傾斜面２４３とは、斜め方向に僅かな間隙を介して対向する。

さらに、第１環状部３２１の上部の外周面と、第１キャップ２５１の第１筒状部７１の内周面とは、径方向に僅かな間隙を介して対向する。また、第２環状部３２２の下部の外周面と、第２キャップ２５２の第２筒状部７３の内周面とは、径方向に僅かな間隙を介して対向する。

ロータハブ部３３は、第１ロータハブ部３３１と第２ロータハブ部３３２とを有する。第１ロータハブ部３３１は、シャフト３１の上端部の周縁部から、シャフト３１の周囲において径方向外側へ向けて環状に拡がっている。第２ロータハブ部３３２は、第１ロータハブ部３３１よりも下側に配置され、シャフト３１の下端部の周縁部から、シャフト３１の周囲において径方向外側へ向けて環状に拡がっている。

ロータハブ部３３の材料には、例えば、アルミニウム合金、または強磁性または非磁性のステンレス鋼が使用される。シャフト３１の上端部は、軸受部２３よりも上側の位置において、第１ロータハブ部３３１に固定されている。具体的には、シャフト３１の上端部は、第１ロータハブ部３３１の径方向内側に設けられた、第１ロータハブ部３３１を軸方向に貫く貫通孔に圧入される。また、シャフト３１の下端部は、軸受部２３よりも下側の位置において、第２ロータハブ部３３２に固定されている。具体的には、シャフト３１の下端部は、第２ロータハブ部３３２の径方向内側に設けられた、第２ロータハブ部３３２を軸方向に貫く貫通孔に圧入される。モータ１０の回転時には、シャフト３１、第１ロータハブ部３３１、第２ロータハブ部３３２、および後述するイナーシャ部３６が同時に回転する。これにより、モータ１０の回転を安定させることができる。

ヨーク３４は、後述するマグネット３５の径方向外側に固定され、マグネット３５を保持する円筒状の部材である。ヨーク３４の内周面には、マグネット３５の外周面が固定される。ヨーク３４は、中心軸９と略同軸に配置される。ヨーク３４の上端部は、第１ロータハブ部３３１の下部に、例えば接着剤またはかしめによって固定される。ヨーク３４の材料には、鉄などの比較的質量の大きな磁性体が用いられる。このため、回転部３の慣性力を増加させることができる。その結果、モータ１０の駆動時における回転部３の姿勢が、さらに安定する。

マグネット３５は、ヨーク３４の内周面において、例えば接着剤で固定される。本実施形態のマグネット３５には、円環状の永久磁石が用いられている。マグネット３５は、略円筒形状であり、ステータ２２の径方向外側に位置する。マグネット３５の内周面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁される。また、マグネット３５の内周面は、複数のティース４１２の径方向外側の端面と、僅かな間隙を介して径方向に対向する。ただし、円環状のマグネット３５に代えて、複数のマグネットが用いられてもよい。複数のマグネットを用いる場合には、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが周方向に交互に並ぶように、ヨーク３４の内周面に配置すればよい。なお、本実施形態のマグネット３５は、上述のとおりヨーク３４を介して第１ロータハブ部３３１に間接的に固定されている。しかし、マグネット３５は、ヨーク３４を介さずに、第１ロータハブ部３３１に直接固定されていてもよい。

イナーシャ部３６は、第１イナーシャ部３６１と第２イナーシャ部３６２とを有する。第１イナーシャ部３６１は、後述する第１回転体８１の下側に固定される環状の部材である。第２イナーシャ部３６２は、後述する第２回転体８２の上側に固定される環状の部材である。第１イナーシャ部３６１は、例えば接着剤で、第１ロータハブ部３３１の外周面に固定される。また、第２イナーシャ部３６２は、例えば接着剤で、第２ロータハブ部３３２の外周面に固定される。したがって、第１イナーシャ部３６１および第２イナーシャ部３６２は、モータ１０の駆動時には、ロータハブ部３３を含む回転部３および回転体８０とともに回転する。なお、第１イナーシャ部３６１は、第１ロータハブ部３３１に直接固定されてもよく、別の部材を介して間接的に固定されてもよい。また、第２イナーシャ部３６２は、第２ロータハブ部３３２に直接固定されてもよく、別の部材を介して間接的に固定されてもよい。

第１イナーシャ部３６１および第２イナーシャ部３６２の材料には、例えばステンレス等の金属が用いられる。第１イナーシャ部３６１の比重は、第１ロータハブ部３３１および第１回転体８１の比重よりも大きい。また、第２イナーシャ部３６２の比重は、第２ロータハブ部３３２および第２回転体８２の比重よりも大きい。このため、第１イナーシャ部３６１と第２イナーシャ部３６２を設けると、第１イナーシャ部３６１と第２イナーシャ部３６２が無い場合よりも、モータ１０の駆動時における回転部３の慣性力が増加する。したがって、回転部３の姿勢を安定させることができる。なお、第１イナーシャ部３６１および第２イナーシャ部３６２は、樹脂製であってもよい。

なお、このモータ１０では、第１イナーシャ部３６１の下面が、第１ロータハブ部３３１の下部において径方向に拡がる第１フランジ部３３３の上面に接触する。これにより、第１イナーシャ部３６１の軸方向の位置が安定する。さらに、このモータ１０では、第１フランジ部３３３の上側かつ第１回転体８１の下側に、第１イナーシャ部３６１が配置される。すなわち、第１イナーシャ部３６１が、第１ロータハブ部３３１と第１回転体８１との間に挟み込まれる。これにより、第１イナーシャ部３６１の軸方向の位置が、より安定する。また、第２イナーシャ部３６２の上面が、第２ロータハブ部３３２の上部において径方向に拡がる第２フランジ部３３４の下面に接触する。これにより、第２イナーシャ部３６２の軸方向の位置が安定する。

また、このモータ１０では、第２フランジ部３３４の下側かつ第２回転体８２の上側に、第２イナーシャ部３６２が配置される。すなわち、第２イナーシャ部３６２が、第２ロータハブ部３３２と第２回転体８２との間に挟み込まれる。これにより、第２イナーシャ部３６２の軸方向の位置が、より安定する。このように、上下のイナーシャ部３６の軸方向の位置が安定すれば、イナーシャ部３６の傾きが抑制される。したがって、モータ１０の駆動時における回転部３の姿勢が、さらに安定する。また、第１イナーシャ部３６１は、ベース部２１よりも上側に位置し、第２イナーシャ部３６２は、ベース部２１よりも下側に位置する。これにより、回転部３の上部と下部とに、質量がバランスよく分布する。したがって、モータ１０の駆動時における回転部３の姿勢が、さらに安定する。

このようなモータ１０において、上述の回路基板を介してコイル４２に駆動電流を供給すると、複数のティース４１２に磁束が生じる。そして、ティース４１２とマグネット３５との間の磁束の作用により、静止部２と回転部３との間に周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。ロータハブ部３３に固定されたイナーシャ部３６、および回転部３に支持された後述する回転体８０は、回転部３とともに、中心軸９を中心として回転する。

＜２−３．軸受部の構成＞
続いて、軸受部２３の詳細な構成について説明する。

上述のとおり、スリーブ部２４、第１キャップ２５１、および第２キャップ２５２を含む静止部２と、シャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２を含む回転部３とは、間隙を介して対向している。また、当該間隙には、潤滑オイル５０が介在している。モータ１０の回転時には、スリーブ部２４の内周面に設けられた動圧溝によって、潤滑オイル５０に流体動圧が誘起される。これにより、回転部３が静止部２から支持されることで、安定して回転することができる。すなわち、本実施形態では、静止部２側の部材であるスリーブ部２４、第１キャップ２５１、および第２キャップ２５２と、回転部３側の部材であるシャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２と、当該間隙に介在する潤滑オイル５０とで、軸受機構が構成されている。

潤滑オイル５０には、例えば、ポリオールエステル系オイルやジエステル系オイルが使用される。シャフト３１、第１環状部３２１、および第２環状部３２２を含む回転部３は、スリーブ部２４、第１キャップ２５１、および第２キャップ２５２を有する軸受部２３に対して、潤滑オイル５０を介して回転可能に支持されつつ、モータ１０の駆動時には中心軸９を中心として回転する。

なお、潤滑オイル５０は、第１環状部３２１の上部の外周面と第１キャップ２５１の第１筒状部７１の内周面との間の間隙、第１環状部３２１の下部の外周面とスリーブ部２４の上部の軸方向に対して傾斜している上部傾斜面２４２との間の間隙、およびシャフト３１の外周面とスリーブ部２４の上部の内周面２４１Ｕとの間の間隙において、連続して存在する。また、シャフト３１の外周面とスリーブ部２４の下部の内周面２４１Ｌとの間の間隙、第２環状部３２２の上部の外周面とスリーブ部２４の下部の軸方向に対して傾斜している下部傾斜面２４３との間の間隙、および第２環状部３２２の下部の外周面と第２キャップ２５２の第２筒状部７３の内周面との間の間隙において、連続して存在する。但し、潤滑オイル５０は、シャフト３１の外周面とスリーブ２４の内周面２４１との間の間隙において、軸方向中央付近には存在しない。

このように、軸受部２３は、潤滑オイル５０が、静止部２と回転部３とが対向する当該間隙において、２以上の箇所に分かれて存在する、所謂パーシャルフィル構造を有している。潤滑オイル５０は、モータ１０の、ベース本体２１２よりも上側に存在する上側潤滑オイル５０１と、ベース本体２１２よりも下側に存在する下側潤滑オイル５０２と、を含む。なお、本実施形態のシャフト３１の外周面とスリーブ部２４の中央部付近の内周面２４１Ｍとの間の間隙は、潤滑オイル５０が介在しない空間となっている。

つまり、当該軸受機構は、上側軸受部２３１と下側軸受部２３２とに分かれて設けられている。上側軸受部２３１は、スリーブ部２４のベース本体２１２よりも上側の部位、および第１キャップ２５１を含む静止部２側の部材と、シャフト３１のベース本体２１２よりも上側の部位、および第１環状部３２１を含む回転部３側の部材と、上側潤滑オイル５０１とで、構成されている。また、下側軸受部２３２は、スリーブ部２４のベース本体２１２よりも下側の部位、および第２キャップ２５２を含む静止部２側の部材と、シャフト３１のベース本体２１２よりも下側の部位、および第２環状部３２２を含む回転部３側の部材と、下側潤滑オイル５０２とで、構成されている。

また、静止部２は、上側軸受部２３１の少なくとも一部と、径方向に重なる。静止部２は、後述する回転体８０の重心Ｃと径方向に重なる。これにより、回転駆動装置１がさらに安定して回転することができる。ただし、静止部２は、必ずしも上側軸受部２３１の少なくとも一部と、径方向に重なっている必要は無い。すなわち、静止部２は、下側軸受部２３２の少なくとも一部と、径方向に重なっていても良い。この場合、回転体８０の重心Ｃがさらに下方に位置することで、回転駆動装置１がより安定して回転することができる。

このように、少なくとも一部がベース本体２１２よりも上側に位置する間隙に存在する上側潤滑オイル５０１に流体動圧が誘起される上側軸受部２３１と、少なくとも一部がベース本体２１２よりも下側に位置する間隙に存在する下側潤滑オイル５０２に流体動圧が誘起される下側軸受部２３２と、の間にベース本体２１２が配置される。これにより、回転部３の上部と下部とが、軸受部２３にバランスよく支持される。したがって、モータ１０の駆動時における回転駆動装置１の姿勢が、さらに安定する。

なお、本実施形態では、回転部３の重心Ｃは、上側軸受部２３１の上端２３１Ｕよりも下側、かつ、下側軸受部２３２の下端２３２Ｌよりも上側に位置する。上述のとおり、回転部３の上部と下部に比重の大きい第１イナーシャ部３６１および第２イナーシャ部３６２を配置することにより、このように回転部３の重心Ｃをモータ１０の中心付近に位置させることができる。これにより、モータ１０の回転が安定する。さらに、回転部３の重心Ｃは、上側軸受部２３１の下端２３１Ｌよりも下側に位置することが好ましい。また、回転部３の重心Ｃは、下側軸受部２３２の上端２３２Ｕよりも上側に位置することが望ましい。これにより、モータ１０の回転がさらに安定する。

なお、軸受機構は、潤滑オイル５０が、第１環状部３２１の上部の外周面と第１キャップ２５１の第１筒状部７１の内周面との間の間隙、第１環状部３２１の下部の外周面とスリーブ部２４の上部の軸方向に対して傾斜している上部傾斜面２４２との間の間隙、シャフト３１の外周面とスリーブ部２４の内周面２４１との間の間隙、第２環状部３２２の上部の外周面と、スリーブ部２４の下部の、軸方向に対して傾斜している下部傾斜面２４３との間の間隙、および第２環状部３２２の下部の外周面と第２キャップ２５２の第２筒状部７３の内周面との間の間隙、すなわち、ベース本体２１２の上側および下側に位置する、静止部２と回転部３とが対向する間隙において、連続して存在する所謂フルフィル構造を有していてもよい。これにより、モータ１０の回転時に衝撃が加わった場合においても、静止部２と回転部３との接触を抑制することができる。

なお、潤滑オイル５０の上側の界面は、第１環状部３２１の上部の外周面と第１キャップ２５１の第１筒状部７１の内周面との間の間隙に位置し、第１ロータハブ部３３１と径方向に重なる。また、潤滑オイル５０の下側の界面は、第２環状部３２２の下部の外周面と第２キャップ２５２の第２筒状部７３の内周面との間の間隙に位置し、第２ロータハブ部３３２と径方向に重なる。

さらに、潤滑オイル５０がフルフィル構造を有している場合において、上側軸受部２３１および下側軸受部２３２のうち、シャフト３１の外周面と、スリーブ部２４の内周面２４１を含む静止部２の少なくとも一部とが、潤滑オイル５０が存在する間隙（ラジアル間隙）を介して径方向に対向するラジアル軸受部２３３は、回転部３の重心Ｃと径方向に重なる。これにより、回転駆動装置１がさらに安定して回転することができる。

＜２−４．回転体の構成＞
続いて、回転体８０の構成について詳細を説明する。

図２および図３に戻る。回転駆動装置１の上方には、光源６を内蔵するフレーム７０が配置される。フレーム７０は、回転駆動装置１が配置される筐体等に固定される。光源６より、モータ１０の中心軸９に沿って下方へ進む入射光６０が出射される。

回転体８０は、第１回転体８１と第２回転体８２とを有する。第１回転体８１は、モータ１０の回転部３の上端部に支持され、回転部３とともに中心軸９を中心として回転する。第２回転体８２は、モータ１０の回転部３の下端部に支持され、回転部３とともに中心軸９を中心として回転する。第１回転体８１および第２回転体８２の材料には、後述する第１ミラー６１および第２ミラー６２を除き、例えば樹脂が用いられる。

図３に示すとおり、第１回転体８１の下面８１０は、第１ロータハブ部３３１および第１イナーシャ部３６１の上面に、例えば係合、または接着剤等を用いて固定されている。第１回転体８１は、第１縦円筒部８１１、第１ミラー６１、第１横円筒部８１２、および第１レンズ８１３を有する。

第１縦円筒部８１１は、モータ１０の中心軸９と略同軸に配置され、軸方向に延びる円筒状の部位である。第１縦円筒部８１１の下端部と、シャフト貫通孔３１０の上端部とは、軸方向に対向する。すなわち、第１縦円筒部８１１の径方向内側の空洞８１４は、シャフト貫通孔３１０と、軸方向に連続している。第１縦円筒部８１１の径方向内側の空洞８１４およびシャフト貫通孔３１０は、光導波路となっている。

第１ミラー６１は、少なくとも一部が軸受部２３よりも上側における中心軸９上に位置している。本実施形態では、第１ミラー６１は、第１縦円筒部８１１の下端部とシャフト３１の上端部との間において、第１回転体８１を構成する樹脂部材に固定されている。また、第１ミラー６１は、軸方向および後述する第１径方向に対して、４５°に傾斜している。第１ミラー６１は、透過率と反射率がほぼ等しいハーフミラーである。なお、第１ミラー６１は、上述のとおり第１イナーシャ部３６１よりも上側において、第１回転体８１を構成する樹脂部材を介して回転部３に間接的に固定されることによって支持されてもよく、回転部３に直接固定されることによって支持されてもよい。

第１横円筒部８１２は、第１縦円筒部８１１の下端部付近から径方向外側（第１径方向Ｄ１）に延びる円筒状の部材である。第１横円筒部８１２の径方向内側の空洞８１５は、第１縦円筒部８１１の径方向内側の空洞８１４と直角に連結されている。第１横円筒部８１２の径方向内側の空洞８１５と、第１ミラー６１とは、第１径方向Ｄ１に重なる。

第１レンズ８１３は第１横円筒部８１２の径方向外側の端部を覆う。

光源６から出射された入射光６０は、第１縦円筒部８１１よりも上方から入射し、第１縦円筒部８１１の径方向内側の空洞８１４を中心軸９に沿って下方へ進む。そして、入射光６０のうちの一部が第１ミラー６１において反射され、入射光６０のうちの他の一部は第１ミラー６１を透過して、さらに下方へ進む。第１ミラー６１において反射された第１反射光６３は、第１横円筒部８１２の径方向内側の空洞８１５を第１径方向Ｄ１に進み、第１レンズ８１３を介して回転駆動装置１の外部へ出射される。

第２回転体８２の上面８２０は、第２ロータハブ部３３２および第２イナーシャ部３６２の下面に、例えば係合、または接着剤等を用いて固定されている。第２回転体８２は、第２縦円筒部８２１、第２ミラー６２、第２横円筒部８２２、および第２レンズ（図示省略）を有する。

第２縦円筒部８２１は、モータ１０の中心軸９と略同軸に配置され、軸方向に延びる円筒状の部位である。第２縦円筒部８２１の上端部と、シャフト貫通孔３１０の下端部とは、軸方向に対向する。すなわち、第２縦円筒部８２１の径方向内側の空洞８２４は、シャフト貫通孔３１０と、軸方向に連続している。第２縦円筒部８２１の径方向内側の空洞８２４は、光導波路となっている。

第２ミラー６２は、少なくとも一部が軸受部２３よりも下側における中心軸９上に位置している。本実施形態では、第２ミラー６２は、第２縦円筒部８２１の上端部とシャフト３１の下端部との間において、第２回転体８２を構成する樹脂部材に固定されている。また、第２ミラー６２は、軸方向および後述する第２径方向に対して、４５°に傾斜している。第２ミラー６２には、全ミラーが用いられている。なお、第２ミラー６２は、上述のとおり第２イナーシャ部３６２よりも下側において、第２回転体８２を構成する樹脂部材を介して回転部３に間接的に固定されることによって支持されてもよく、回転部３に直接固定されることによって支持されてもよい。

第２横円筒部８２２は、第２縦円筒部８２１の上端部付近から径方向外側（第２径方向Ｄ２）に延びる円筒状の部材である。第２横円筒部８２２の径方向内側の空洞８２５は、第２縦円筒部８２１の径方向内側の空洞８２４と直角に連結されている。第２横円筒部８２２の径方向内側の空洞８２５と、第２ミラー６２とは、第２径方向Ｄ２に重なる。

第２レンズ（図示省略）は第２横円筒部８２２の径方向外側の端部を覆う。

上述のとおり、入射光６０のうちの第１ミラー６１を透過した他の一部は、さらに下方へ進む。そして、シャフト貫通孔３１０の内側を通過して、第２ミラー６２において反射される。さらに、第２ミラー６２において反射された第２反射光６４は、第２横円筒部８２２の径方向内側の空洞８２５を第２径方向Ｄ２に進み、第２レンズ（図示省略）を介して回転駆動装置１の外部へ出射される。

第１回転体８１の第１ミラー６１と、第２回転体８２の第２ミラー６２は、モータ１０の回転部３とともに中心軸９を中心として回転しつつ、光源６からの入射光６０を反射して、反射光を外部へ出射する。入射光６０の一部がシャフト貫通孔３１０を通ることで、１つの光源６から１方向に入射する入射光を、上下の回転体８０で反射しつつ、回転しながら外部へ出射することができる。これにより、広範囲に効率よく光を照射することが可能となる。また、１つの光源６および１つのモータ１０を用いて広範囲の照射を行うことができ、配置スペースに制限がある場合でも適用できる。

なお、第１回転体８１の第１ミラー６１において反射される第１反射光６３が外部に出射される第１径方向Ｄ１と、第２回転体８２の第２ミラー６２において反射される第２反射光６４が外部に出射される第２径方向Ｄ２とは、互いに異なる。これにより、モータ１０の回転時において、当該２方向の出射光が照射対象物に到達するまでの時間差を生じさせることで、空間内における照射対象物の立体的な位置認識が可能となる。

なお、第１回転体８１の外周面８１６は、第１ミラー６１の表面よりも反射率が低く、第２回転体８２の外周面８２６は、第２ミラー６２の表面よりも反射率が低い。これにより、光源６からの入射光６０が乱反射することを抑制できる。

また、本実施形態では、第１回転体８１と第２回転体８２とは、互いに同じ形状を有している。これにより、当該第１ミラー６１および第２ミラー６２を除く樹脂製の第１回転体８１および第２回転体８２を、１つの金型を用いて成型することができ、コスト低減につながる。なお、第１回転体８１と第２回転体８２とは、互いに異なる形状を有していてもよい。例えば、第２回転体８２の第２縦円筒部８２１は、径方向内側の空洞８２４を有さない構造であってもよい。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図６は、一変形例に係る回転駆動装置１Ｂの縦断面図である。図６の例では、ベース部２１Ｂよりも軸方向上側と下側における、スリーブ部２４Ｂの内周面とシャフト３１Ｂの外周面との間に、転がり軸受が介在している。モータ１０Ｂの回転部３Ｂは、転がり軸受である軸受部２３Ｂを介して、静止部２Ｂに対して中心軸９Ｂを中心として回転可能に支持されている。

なお、静止部と回転部との間には、すべり軸受等の他の構成の軸受が介在してもよい。

また、第１実施形態の回転駆動装置１には、マグネット３５がステータ２２よりも径方向外側に位置する、所謂アウターロータ型のモータ１０が使用されていた。しかし、マグネットがステータよりも径方向内側に位置する、所謂インナーロータ型のモータが使用されてもよい。

また、本発明の上下の回転体に替えて、モータの上下にインペラまたはディスクを搭載してもよく、本発明の回転駆動装置を、空気流を供給するファンモータまたはディスクを回転させるスピンドルモータとして使用してもよい。

また、各部品の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、回転駆動装置に利用できる。

１，１Ａ，１Ｂ 回転駆動装置
２，２Ａ，２Ｂ 静止部
３，３Ａ，３Ｂ 回転部
６ 光源
９，９Ａ，９Ｂ 中心軸
１０，１０Ｂ モータ
２１，２１Ａ，２１Ｂ ベース部
２２，２２Ａ ステータ
２３，２３Ａ，２３Ｂ 軸受部
２４，２４Ａ，２４Ｂ スリーブ部
３１，３１Ａ，３１Ｂ シャフト
３２ 環状部
３３ ロータハブ部
３４ ヨーク
３５，３５Ａ マグネット
３６ イナーシャ部
４１ ステータコア
４２ コイル
５０ 潤滑オイル
６０ 入射光
６１ 第１ミラー
６２ 第２ミラー
６３ 第１反射光
６４ 第２反射光
７０ フレーム
７１ 第１筒状部
７２ 第１平板部
７３ 第２筒状部
７４ 第２平板部
８０ 回転体
８１ 第１回転体
８２ 第２回転体
２１０ 貫通孔
２１１，２１１Ａ ステータホルダ
２１２，２１２Ａ ベース本体
２３１，２３１Ａ 上側軸受部
２３２，２３２Ａ 下側軸受部
２３３ ラジアル軸受部
２４１ 内周面
２４２ 上部傾斜面
２４３ 下部傾斜面
２５１ 第１キャップ
２５２ 第２キャップ
３１０ シャフト貫通孔
３２１ 第１環状部
３２２ 第２環状部
３３１，３３１Ａ 第１ロータハブ部
３３２，３３２Ａ 第２ロータハブ部
３３３ 第１フランジ部
３３４ 第２フランジ部
３６１，３６１Ａ 第１イナーシャ部
３６２，３６２Ａ 第２イナーシャ部
４１１ コアバック
４１２ ティース
５０１ 上側潤滑オイル
５０２ 下側潤滑オイル
８１０ 下面
８１１ 第１縦円筒部
８１２ 第１横円筒部
８１３ 第１レンズ
８１４ 空洞
８１５ 空洞
８１６ 外周面
８２０ 上面
８２１ 第２縦円筒部
８２２ 第２横円筒部
８２４ 空洞
８２５ 空洞
８２６ 外周面
Ｃ，ＣＡ 重心
Ｄ１ 第１径方向
Ｄ２ 第２径方向

Claims (1)

1. 回転駆動装置であって、
   ステータを有する静止部と、
   前記ステータと対向するマグネットを有し、前記静止部に対して、上下に延びる中心軸を中心として軸受部を介して回転可能に支持される回転部と、
   を含み、
   前記回転部は、
   前記中心軸に沿って配置されるシャフトと、
   前記シャフトの周囲において環状に拡がり、アルミニウム合金、または強磁性または非磁性のステンレス鋼からなる第１ロータハブ部と、
   前記第１ロータハブ部よりも下側に配置され、前記シャフトの周囲において環状に拡がり、アルミニウム合金、または強磁性または非磁性のステンレス鋼からなる第２ロータハブ部と、
   前記第１ロータハブ部外周面に直接または間接的に固定され、前記第１ロータハブ部よりも比重の大きい第１イナーシャ部と、
   前記第２ロータハブ部外周面に直接または間接的に固定され、前記第２ロータハブ部よりも比重の大きい第２イナーシャ部と、
   を含み、
   前記静止部は、
   前記シャフトを回転可能に支持するスリーブ部と、
   前記スリーブ部を直接または間接的に支持するベース部と、
   を含み、
   前記第１イナーシャ部は、前記ベース部よりも上側に位置し、
   前記第２イナーシャ部は、前記ベース部よりも下側に位置し、
   前記軸受部は、
   上側軸受部と、
   前記上側軸受部よりも下側に位置する下側軸受部と、
   を含み、
   前記回転部の重心は、前記上側軸受部の上端よりも下側、かつ、前記下側軸受部の下端よりも上側に位置する回転駆動装置。

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