JPH08331793A

JPH08331793A - 超薄型モータ

Info

Publication number: JPH08331793A
Application number: JP13790295A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Yagi; 俊治八木; Takeshi Osaki; 武司大崎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Kumagaya Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Kumagaya Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造で回転軸の軸倒れを極めて小さく
抑えるとともに、部品点数が少なく安価な超薄型モータ
を提供すること。【構成】中央にモータの固定軸が挿入される軸挿入孔
と、この軸挿入孔の外周に形成された基準面と、この基
準面の内側で基準面より上方に突出する中心軸部とを備
えたターンテーブルを有する。このターンテーブルは固
定子の固定軸に滑動回転可能に支持される。回転子の駆
動マグネットと固定子の磁心コアとが径方向に空隙を介
して対向するモータとして構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばフロッピーディ
スク等のディスク状情報記録媒体を直接回転駆動するの
に好適する超薄型モータに係り、特にその軸受構造の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの周辺機器やワード
プロセッサ等に組み込まれているフロッピーディスク装
置は、これらの電子機器の小型化、薄型化の要請から、
薄型でコンパクトなものとなっている。当然、これに用
いられるディスク駆動用モータにも薄型化が望まれてい
る。

【０００３】そしてフロッピーディスク装置では、他の
フロッピーディスク装置で記録したメディアのデータも
確実に再生できなければならない。このため装置の薄型
化に伴い、モータも薄型化を要求されるが、モータの性
能は従来品以上のものを維持する必要がある。特に、回
転子の直径が４０乃至５０mmで、モータ全体の厚さが５
乃至６mm程度の超薄型モータにおいては、精度の高い安
定した回転を確保するための軸受装置が必要となってい
る。

【０００４】従来、このような超薄型モータの軸受構造
としては、図３に示すように、モータの回転子ケース
（３２）がブッシュ（３１）を介して固定された回転軸
（３０）を、固定子側回路基板（３４）に取り付けられ
た軸受ハウジング（３３）に保持された２個のボールベ
アリング（４１）（４２）で支持するものや、図４に示
すように、１個のボールベアリング（４３）と１個の滑
り軸受（４４）で回転軸（３０）を支持するもの、また
図５に示すように、１個の滑り軸受（４６）とスラスト
ワッシャ（４５）で支持するもの等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示すタイプの軸
受構造は、２個のボールベアリング（４１）（４２）で
回転軸（３０）のスラスト方向及びラジアル方向の荷重
を受けているので高精度な軸受構造となるが、厚さ５mm
程度の超薄型モータの場合、１つのボールベアリングの
厚さが１mm程度の特殊なボールベアリング（４１）（４
２）を２個も採用しなければならず、また図示はしてい
ないが何らかの予圧付与構造を用いる必要があり、大変
高価で複雑な軸受構造となる難点がある。

【０００６】図４に示すタイプの軸受構造は、１個のボ
ールベアリングで回転軸（３０）のスラスト方向荷重を
受け、焼結含油合金からなる１個の滑り軸受（４４）で
回転軸（３０）のラジアル方向荷重を受けているので、
図３に示すものよりは安価に構成できるものである。し
かしながら、ボールベアリング（４３）として一般に市
販されている厚さ２mmのものを採用すると、滑り軸受
（４４）の厚さは０．５mm程度となる。これで回転軸
（３０）のラジアル荷重を受け、回転軸（３０）の偏心
量を１００分の１mm以内という規格内に納めるには、回
転軸（３０）の外径と滑り軸受（４４）の内径とのクリ
アランスを非常に厳しく管理する必要があるし、また機
械的強度にも不安があるという難点がある。

【０００７】図５に示すタイプの軸受構造は、１個の滑
り軸受（４６）で回転軸（３０）のラジアル方向荷重を
受け、スラスト方向荷重は滑性のよいスラストワッシャ
（４５）で受ける構造なので、上述した１個乃至２個の
ボールベアリングを使用するものに比して極めて安価に
構成できるものである。ところが、この軸受構造を超薄
型モータに適用した場合、図６に示すような構成とな
る。

【０００８】図６において、鋼製の回転軸（３０）には
図示しないフロッピーディスクのセンターハブが載置さ
れるターンテーブルを兼ねたブッシュ（３１）を介して
皿状の回転子ケース（３２）が取り付けられている。こ
の回転子ケース（３２）の側壁内周面にはリング状の駆
動用マグネット（６１）が固着されており、回転子ケー
ス（３２）の最外周部分には偏平リング状の周波数発電
機（以下ＦＧという）用マグネット（６２）が配置され
ている。一方、固定子側は、金属ベースの回路基板（３
４）に円筒状の焼結含油合金製滑り軸受（４６）が固定
され、この滑り軸受（４６）の外側の回路基板（３４）
上には滑り軸受（４６）と同心状に、リング状のスペー
サ部材（５７）を介して巻線コア（６０）が配置された
構造となっている。この巻線コア（６０）は、径方向に
延びる複数の突極歯（５９）に複数相の駆動コイル（５
８）を分割して巻回したものである。回転軸（３０）は
滑り軸受（４６）に回転可能に支持されるとともに、ブ
ッシュ（３１）と滑り軸受（４６）との間に介挿された
スラストワッシャ（４５）によってスラスト方向の荷重
が受けられている。なお図中符号（５５）はディスクの
センターハブに設けられた駆動孔に係合してディスクを
回転駆動するための駆動軸であり、符号（５６）は回路
基板（３４）上に搭載された電子部品を示す。

【０００９】このように構成された超薄型モータにおい
ては、フロッピーディスク装置の規格上さまざまな寸法
的制限がある。例えば２分の１インチ（約１２．７mm）
厚のフロッピーディスク装置に搭載されるダイレクトド
ライブ型モータの場合、ディスクのセンターハブが載置
されるチャッキング基準面（５２）から、モータがメカ
シャーシに固定される取付基準面である回路基板（３
４）の上面（５４）までの寸法は３．６mm程度である。
また、センターハブの中央孔に係合する回転軸（３０）
の軸方向の直線部分（５１）は、ターンテーブルブッシ
ュ（３１）のチャッキング基準面（５２）より上方に
０．６mm以上必要であり、回転軸（３０）の先端部（５
０）も適当な曲率を必要とする。さらに、ブッシュ（３
１）と回転軸（３０）との圧入強度を考慮すると、ブッ
シュ（３１）の厚みは１mm以上は必要であり、スラスト
荷重を受けるスラストワッシャ（４５）の厚みは実用的
には０．２mm程度は必要となる。これらの寸法的制限を
満足するためには、必然的に、モータ全体の厚さ（図中
Ｈ）は５mm以上となり、ラジアル方向の荷重を受ける回
転軸（３０）と滑り軸受（４６）との間の有効な軸受部
分の軸方向長さ（図中Ｌ）は２mm以下となる。この条件
で回転軸（３０）のラジアル方向の振れを１００分の１
mm以下、チャッキング基準面（５２）の面振れを１００
分の２mm以下に抑えなくてはならない。

【００１０】一方、回転軸（３０）の外周面と滑り軸受
（４６）の内周面との間のクリアランス（４８）は、回
転軸（３０）の外径の規格、滑り軸受（４６）の内周面
の加工仕上精度、及び滑り軸受（４６）の温度特性によ
る寸法変化を考慮した場合、設計上、最大クリアランス
が０．００９mmに成り得る。この場合、図７に示す回転
軸（３０）の傾き（図中ａ１）は、arctan(0.009mm／2m
m)から、約０．２６度となる。このとき回転子の最外周
（直径４６mm）では０．１mmの変位量となり、この種の
超薄型モータにとっては致命的な数値である。

【００１１】本発明はこのような状況の下になされたも
のであって、簡単かつ安価な構成で高精度な軸受装置を
備えた超薄型モータを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、回転子外径に対してモータ全体の厚
さが１５パーセント以下であるような超薄型モータにお
いて、固定子に設けられた固定軸と、回転子に設けら
れ、その固定軸が挿入される軸挿入孔を有し、この軸挿
入孔に固定軸が挿入されて滑動回転可能に支持されたタ
ーンテーブルとを備え、このターンテーブルが、その軸
挿入孔の外周にモータの回転軸線に垂直に形成された基
準面部と、この基準面部の径方向内側で基準面部より上
方に突出形成された中心軸部とを備えるとともに、前記
軸挿入孔と前記固定軸との有効摺動軸受部分の軸方向長
さがモータ全体の厚さの５０パーセント以上となるよう
に構成されている。

【００１３】上記固定軸は鋼製で、上記ターンテーブル
は潤滑油が含浸された焼結合金で構成できる。

【００１４】上記ターンテーブルの中心軸部と反対側
の、固定子と摺接する軸挿入孔端部に凹部を形成して構
成することができる。

【００１５】本発明のモータは、固定子側に設けられる
駆動コイルの巻かれた磁心コアと、回転子側に設けられ
るリング状の駆動用マグネットを、磁心コアの突極歯の
先端と駆動用マグネットの内周側面との間に径方向に微
少空隙を介して対向するように配置したブラシレスモー
タとして構成できる。さらにこの回転子の最外周部にＦ
Ｇ用マグネットを配置し、ＦＧ用マグネットと対向する
固定子の部分にＦＧコイルを配置して構成することがで
きる。

【００１６】

【作用】このように構成された本発明の超薄型モータで
は、被駆動部材が載置される基準面部と中心軸部とを備
えたターンテーブルが軸受部材としても機能し、かつ十
分な有効摺動部分の軸方向長さが確保される。

【００１７】固定軸を鋼製とし、ターンテーブルを焼結
含油合金製とすれば、滑らかで信頼性の高い軸受構造を
構成できる。

【００１８】ターンテーブルの中心軸部と反対側の軸挿
入孔端部に凹部を形成すると、その端面と固定子との摺
動接触面積が縮小し、摺動摩擦力が低減される。

【００１９】モータを、固定子側に設けられ駆動コイル
の巻装された磁心コアと、回転子側に設けられ、磁心コ
アの突極歯の先端部を被うように配置されたリング状の
駆動用マグネットとを備えた、いわゆる径方向空隙型
（周対向型）ブラシレスモータで構成すれば、スラスト
荷重の少ない超薄型モータが構成される。

【００２０】さらに、回転子の最外周部にＦＧ（周波数
発電機）を配置すれば、精度の良好な周波数信号が得ら
れ、正確な回転速度制御ができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の超薄型モータの一実施例を示す半
断面図であり、図２は図１の要部の断面図である。

【００２２】図１において、モータの回路基板（７）の
中央部には、直径２mm、長さ５mm程度のステンレス鋼製
の固定軸（１）が金属製のブッシュ（５）を介して植
立、固定されている。この固定軸（１）と同心状に、径
方向に延びる複数の突極歯（９）に複数相の駆動コイル
（１０）が巻装された磁心コア（８）が、リング状のス
ペーサ部材（６）を介して回路基板（７）に固定配置さ
れている。この磁心コア（８）は、厚さ０．５mmのケイ
素鋼板を打ち抜いて２枚重ねたもので、駆動コイル（１
０）の巻かれている部分でもその厚さは２mm以下であ
る。そして駆動コイル（１０）のリード線が、回路基板
（７）に形成されている図示しない所定の回路パターン
に接続されてモータの固定子が構成されている。

【００２３】回転子の中心部には、銅系の焼結含油合金
製ターンテーブル（２）が配置され、このターンテーブ
ル（２）の外周に形成されたフランジ部（２７）には皿
状の回転子ケース（１１）が固定されている。この回転
子ケース（１１）の側壁内周にはリング状の駆動用マグ
ネット（１２）が固着され、さらにこの回転子ケース
（１１）の最外周部分には偏平リング状のＦＧ用マグネ
ット（１３）が配置されている。駆動用マグネット（１
２）は、複数の磁極が周方向に交互に異極となるように
径方向に多極着磁されており、その内周面が磁心コア
（８）の突極歯（９）の先端と径方向に空隙を介して対
向するよう配置されるものであり、ＦＧ用マグネット
（１３）は、複数の磁極が周方向に交互に異極となるよ
うに軸方向に多極着磁され、回路基板（７）上の所定の
位置（７１）に形成されたＦＧコイルパターン（図示せ
ず）と軸方向に空隙Ｇを介して対向するよう配置される
ものである。また、ターンテーブル（２）と固定子のブ
ッシュ（５）との間には、滑性の良い樹脂製のスラスト
ワッシャ（３）が介挿されている。

【００２４】尚、図中二点鎖線で示してある部材（１
６）は３．５インチのフロッピーディスクの中心に取り
付けられている金属製のセンターハブであり、符号（１
４）はこのセンターハブ（１６）の駆動軸挿入孔に係合
する駆動軸を示し、符号（１５）はセンターハブ（１
６）をターンテーブル（２）上に吸着するためのチャッ
キングマグネットを示す。これらセンターハブ（１
６）、駆動軸（１４）、チャッキングマグネット（１
５）等の構造及び機能は、例えば特開昭５７−３６４７
３号公報等で周知のものであるので、ここでは詳しい説
明を省略する。

【００２５】次に、本発明独特の構成であるターンテー
ブル（２）について、図２を参照して詳しく説明する。
図２（Ａ）において、ターンテーブル（２）の中心に
は、固定子側の固定軸（１）が挿入される軸挿入孔（２
４）が形成されている。この軸挿入孔（２４）の内周面
は、既存のサイジング加工にて十分な精度に仕上げられ
ており、固定軸（１）と滑り軸受を構成している。

【００２６】この軸挿入孔（２４）の外周部には、図１
に示すセンターハブ（１６）が載置される基準面部（２
１）が、モータの回転軸線に垂直に形成されている。こ
の基準面部（２１）の径方向内側には、少なくともこの
基準面部（２１）より上方に突出し、軸挿入孔（２４）
と同心状の外周面を有する中心軸部（２２）が形成され
ている。この中心軸部（２２）の外周面は、センターハ
ブ（１６）の中央孔縁に係合するものである。またこの
中心軸部（２２）の上端部は、斜めに面取りされた面取
り部（２３）となっている。またこの中心軸部（２２）
の外径は、図３乃至図５に示した従来例の回転軸（３
０）の外径と同様の約４mmになっている。

【００２７】ターンテーブル（２）の中心軸部（２２）
と反対側、即ち固定子側のスラストワッシャ（３）と摺
接する側には環状の凹部（２５）が設けられている。こ
れによりターンテーブル（２）のスラストワッシャ
（３）との摺接部（２６）の接触面積が小さくなって、
摺動摩擦力による影響を低減することができる。

【００２８】ここで固定軸（１）とターンテーブル
（２）の軸挿入孔（２４）との有効摺動軸受部分の軸方
向長さＬについて観てみると、従来の規格上の寸法的制
限、即ちターンテーブル（２）の基準面（２１）から回
路基板（７）の上面までが約３．６mm、中心軸部（２
２）の約４mm外径の部分の基準面（２１）上方への突出
量が０．６mm以上、面取り部（２３）のＣ面取りが１mm
等を遵守し、設計上の寸法的制限、即ち固定軸（１）の
ブッシュ（５）への圧入しろが１mm、スラストワッシャ
（３）の厚みが０．２mm、その他固定軸（１）先端の面
取りや凹部（２５）の深さ等を考慮してもＬ＝３．３mm
以上を確保することができる。ここでモータ全体の厚さ
Ｈは５mm程度である。

【００２９】固定軸（１）とターンテーブル（２）の軸
挿入孔（２４）との間のクリアランスによる固定軸
（１）の傾きの影響を、図５乃至図７に示した従来例の
ものと比較すると、従来、考えられる最大の傾き（図７
中のａ１）が約０．２６度であったのに対し本実施例で
は、arctan(0.009mm／3.3mm)から、最大約０．１６度と
なり４０パーセント程度傾きを抑制できる。そしてこの
とき、回転子最外周（直径４６mm）では０．０６mmの変
位量であり、使用に堪える数値である。

【００３０】また、従来に比べて有効軸受部分の軸方向
長さが３．３mm／２mmで１．６５倍になったにもかかわ
らず、摺動部分の接触面積は本実施例が約２０．７３平
方ミリメートルであるのに対し、従来例では約２５．１
３平方ミリメートルであることから、１７．５パーセン
ト少なくなり、この分摺動摩擦による影響を低減するこ
とができる。

【００３１】尚、この種のモータとして、駆動用マグネ
ットと駆動コイルとが軸方向に空隙を介して対向する構
造のものがあるが、この構造では非常に強力なスラスト
方向の吸引力が軸受部材にかかってしまう。従って本発
明は、図１に示したような径方向空隙型のモータとして
構成することが好ましい。

【００３２】さらに、モータの回転速度検出用のＦＧ機
構を回転子の外周部分に形成すれば、高い周波数のＦＧ
を容易に構成できるので、モータの回転安定性がより向
上する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の超薄型モー
タは、簡単な構成でボールベアリングを使用したのと同
程度の回転安定性が確保でき、しかも低廉なコストを実
現できる効果がある。

【００３４】また、部品点数が少なく、生産管理の容易
な超薄型モータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超薄型モータの一実施例を示す半
断面図である。

【図２】図１の要部を示す部分断面図である。

【図３】従来の超薄型モータの一例の要部を示す部分断
面図である。

【図４】従来の超薄型モータの他の例の要部を示す部分
断面図である。

【図５】従来の超薄型モータのさらに他の例の要部を示
す部分断面図である。

【図６】図５の超薄型モータの半断面図である。

【図７】図５乃至図６の超薄型モータの課題を説明する
ための模式図である。

【符号の説明】

（１）固定軸（２）ターンテーブル（３）（４５）スラストワッシャ（５）ブッシュ（６）（５７）スペーサ部材（７）（３４）回路基板（８）（６０）磁心コア（９）（５９）突極歯（１０）（５８）駆動コイル（１１）（３２）回転子ケース（１２）（６１）駆動用マグネット（１３）（６２）ＦＧ用マグネット（２１）基準面部（２２）中心軸部（２３）面取り部（２４）軸挿入孔（２５）凹部（２６）摺接部（２７）フランジ部（３０）回転軸（３１）ブッシュ（３３）軸受ハウジング（４１）（４２）（４３）ボールベアリング（４１）（４６）滑り軸受

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子外径に対してモータ全体の厚さが１
５パーセント以下である超薄型モータにおいて、固定子側に設けられた固定軸と、回転子側に設けられ、前記固定軸が挿入される軸挿入孔
を有し、この軸挿入孔に前記固定軸が挿入されて前記固
定軸に滑動回転可能に支持されたターンテーブルと、を
備え、前記ターンテーブルが、前記軸挿入孔の外周にモータの
回転軸線に垂直に形成された基準面部と、この基準面部
の径方向内側で基準面部より上方に突出形成された中心
軸部とを備えるとともに、前記軸挿入孔と前記固定軸と
の有効摺動軸受部分の軸方向長さが前記モータ全体の厚
さの５０パーセント以上であることを特徴とする超薄型
モータ。
【請求項２】前記固定軸が鋼製であり、前記ターンテ
ーブルが焼結含油合金で形成されている請求項１に記載
の超薄型モータ。
【請求項３】前記ターンテーブルの前記中心軸部と反
対側の、前記固定子と摺接する軸挿入孔端部に凹部が形
成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の超薄型モータ。
【請求項４】前記固定子が駆動コイルが巻装された複
数の突極歯を有する磁心コアを有し、前記回転子が回転
方向に複数の磁極が形成されたリング状の駆動用マグネ
ットを有し、この駆動用マグネットが前記突極歯の先端
と径方向に微少空隙を介して対向するように構成された
ブラシレスモータであることを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の超薄型モータ。
【請求項５】前記回転子の最外周部に軸方向に着磁さ
れ周方向に多数の磁極を有する周波数発電用マグネット
が取り付けられ、この周波数発電用マグネットに軸方向
に微少空隙を介して対向する周波数発電コイルが前記固
定子に配設されていることを特徴とする請求項４に記載
の超薄型モータ。