JPH11103558A - モータの自動平衡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モータ回転時におけるアンバランスを補正で
き、モータの起動時から共振回転数までの低速時におけ
る回転振れを抑制できるようにする。 【解決手段】ターンテーブル等と同心に環状空間を規定
する収容部３６を形成し、収容部３６の外周径よりも短
くほぼ円弧状に湾曲した弾性を有する鋼線３７ａと、複
数個の鋼球３７ｂとにより構成されるバランス体３７を
収容部３６に収容する。鋼線３７ａが各鋼球３７ｂを貫
通した状態で各鋼球３７ｂが鋼線３７ａに固定して取り
付けられ、バランス体３７の湾曲した中央部分が、モー
タの静止状態において収容部３６の内壁寄りに位置する
ように配置されている。このとき、モータが起動してか
ら共振回転数を超えるまでの間にバランス体３７に作用
する遠心力が鋼線３７ａの弾性力を超えない程度に設定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータの回転時
におけるアンバランスを補正するモータの自動平衡装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】データの記録・再生を行うための記録デ
ィスクとして、ＣＤ、ＦＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ、ＨＤ
等種々のものがある。これらの記録ディスクは、記録・
再生方式やデータ容量、回転速度、記録密度等の仕様あ
るいはディスクの材料、価格が異なるため、各ディスク
ごとにそれを駆動するモータとして種々のものが存在す
る。

【０００３】近年、電子情報が文字から画像へと移行
し、それに伴う情報の高度化、大容量化によって、その
情報を大量にかつ素早く記録・再生ができること、更に
は低コストであることなどが記録ディスク及びこれを駆
動する駆動装置に対して要求されている。

【０００４】例えばＣＤの場合、当初は音楽再生用とし
て登場したが、その利点を生かしＣＤ−ＲＯＭとしてコ
ンピュータ用へと用途が拡大した。これにより、データ
容量が増大し、動作時間（シークタイム）の短縮化によ
り記録ディスクであるＣＤ側を速く回転させること、即
ちディスク駆動用モータが高速化されるに至り、最近で
は音楽用ＣＤを基準速度として、２０倍速のものが実現
されている。

【０００５】ところで従来、この種ディスク駆動用のモ
ータは例えば図４に示すように構成されている。

【０００６】図４に示すように、シャーシ等の固定部材
１に形成された開口２にほぼ円筒状を成す保持部材３の
下端部が嵌着され、保持部材３の底面開口部が閉塞板４
により閉塞され、スラスト受５が閉塞板４上に載置され
て保持部材３内の底部に配設され、滑り軸受６が保持部
材３の内側に嵌着されている。

【０００７】さらに、保持部材３の外側にはコア８ａが
嵌着され、このコア８ａにこのコア８ａと共にステータ
８を構成する巻線８ｂが巻装されている。また、シャフ
ト９が滑り軸受６に嵌入され、その下端がスラスト受け
５に当接し上端部が保持部材３の上方に突出して配設さ
れている。シャフト９の上端部にはアルミニウム等の非
磁性材から成るロータハブ１０が嵌着され、鉄等の磁性
材から成るヨーク１１がロータハブ１０に取り付けられ
ている。

【０００８】このヨーク１１は、円板状の基部とこの基
部の周縁に下方に垂下して一体形成された垂下部とによ
り構成されている。そして、ヨーク１１の基部の中央部
に形成された開口の周りがロータハブ１０の下端部に取
り付けられている。さらに、駆動用マグネット１２がヨ
ーク１１の垂下部の内側に嵌入され、ステータ８に相対
向する位置に配設されている。

【０００９】また図４に示すように、ロータハブ１０の
外側にターンテーブル１４が嵌着され、このターンテー
ブル１４の上面に緩衝材１５を介して記録ディスクＤが
載置され、ロータハブ１０の上面にこの上面とほぼ同一
面を形成するようにクランプマグネット１６が埋設さ
れ、このクランプマグネット１６により図示しない駆動
装置側のディスク押圧手段が磁気吸引されて記録ディス
クＤが固定されるようになっている。

【００１０】そして、ステータ８の巻線８ｂへの電流の
通流方向が制御されてステータ８が回転磁界を発生し、
この回転磁界と駆動用マグネット１２との静磁界との吸
引及び反発の繰り返しによって、静止状態のステータ８
に対して駆動用マグネット１２、ヨーク１１、ロータハ
ブ１０及びシャフト９が回転し、これによりターンテー
ブル１４及び記録ディスクＤが一定方向に回転する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にモータが高速回転すると、それまでになかった問題が
生じてくる。例えば、回転時の振れ、振動、騒音、寿命
等の性能の維持、管理が困難なものとなり、特に回転振
れが増大するようになったことが、データの記録・再生
において避けることのできない問題である。

【００１２】これらの原因は、それまでの回転速度では
無視できていた各部のわずかな寸法誤差や記録ディスク
とロータハブ１０の取付偏心などが、高速回転により無
視できなくなり、回転中のバランスの悪化を招いたため
であると考えられる。

【００１３】しかしながら、図４に示す従来のモータ構
造では、シャフト９及び滑り軸受６の組み込み等の寸法
精度を上げることによって、回転性能はある程度改善さ
れるものの、製造コストの面から完全に改善できるもの
ではなかった。

【００１４】一方、高速回転になると記録ディスク側の
寸法誤差も回転性能に影響を及ぼすようになるが、これ
もディスクの製造コストを考慮した場合には現状以上に
改善することは困難である。

【００１５】そこで、図５に示すように、例えば図４の
回転部材であるターンテーブル１４の下面に環状空間を
規定する収容部１８をターンテーブル１４と同心に形成
し、この収容部１８内にバランス体として例えば複数個
の鋼球１９を移動自在に収容することが考えられるが、
この場合低速からモータが取り付けられる装置の危険速
度までの回転時において、遠心力により各鋼球１９が回
転振れを増大させる位置、即ちアンバランス（図５の斜
線部分）側に集まるため、いっそう回転性能を悪化させ
るという不都合がある。

【００１６】さらに、モータの起動から記録ディスクＤ
を搭載したモータの固有振動数に共振する共振回転数ま
での間、各鋼球１９を収容部１８の内周側に保持するた
めに、例えば図６に示すように、収容部１８の内周部に
円筒状の磁石２０を配設し、この磁石２０の磁力により
各鋼球１９を吸着して収容部１８の内周側に保持してお
き、モータが共振回転数を超えて定常回転数に至るまで
に各鋼球１９にかかる遠心力が磁石２０の吸着力を上回
ったときに、各鋼球１９の収容部１８の外周方向への移
動によりアンバランスを打ち消すようにすることも考え
られるが、このとき磁石２０の磁気をシールドする必要
があるため、回転部分の重量が増して消費電力の増加を
招いたり、モータが大型化してディスク等の配置に制限
が生じたりするおそれがある。

【００１７】この発明が解決しようとする課題は、モー
タ回転時におけるアンバランスを補正でき、モータの起
動時から共振回転数までの低速時における回転振れを抑
制できるようにすることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、静止部材と、前記静止部材に設けられたステータ
と、前記静止部材に対して回転自在に支持され前記ステ
ータに相対向する駆動用マグネットを有する回転部材と
を備えて成るモータにおいて、前記回転部材と同心に形
成された環状空間を規定する収容部と、前記収容部に移
動自在に収容された弾性を有する線状のバランス体とを
備えたことを特徴としている。

【００１９】このとき、請求項２に記載のように、前記
バランス体が、湾曲若しくは屈曲しているとよく、また
請求項３に記載のように、前記バランス体が、線材とこ
の線材に取り付けられた複数個の重り体とにより構成さ
れているのが望ましい。

【００２０】さらに、請求項４に記載のように、モータ
が起動してから定格回転数より低速の所定回転数までの
間にバランス体に作用する遠心力が、バランス体の弾性
力を超えないようにバランス体の弾性力が設定されてい
ると効果的である。

【００２１】このような構成によれば、モータの共振回
転数を超える高速回転時において、バランス体が収容部
内をバランス位置に移動し、その際バランス体の弾性力
を超える遠心力により、バランス体が収容部の外周壁面
に沿った状態でバランス位置に留まり、アンバランスが
補正されてモータは安定して回転する。

【００２２】ところで、請求項２ないし４のいずれかに
記載の発明において、請求項５に記載のように、前記バ
ランス体の中央部分が、モータの静止状態において前記
収容部の内壁寄りに配置されると、バランス体に作用す
る遠心力がバランス体の弾性力を超えない低速回転状態
では、バランス体の中央部分が収容部の内壁寄りに留ま
るため、従来のようにバランス体がアンバランス側に集
中することが防止され、低速回転時におけるモータの回
転性能の悪化が抑制される。

【００２３】そして、バランス体に作用する遠心力がバ
ランス体の弾性力を超える高速回転時には、上記したよ
うにバランス体が収容部の外周壁面に沿った状態でバラ
ンス位置に留まり、アンバランスが補正されるのであ
る。

【００２４】また、請求項１ないし４のいずれかに記載
の発明において、請求項６に記載のように、前記バラン
ス体が、前記収容部の外周径よりも若干大なる長さを有
すると、モータ静止時におけるバランス体の配置を考慮
せずとも、低速回転時には、バランス体の中央部分は収
容部の内壁寄りに留まる。一方、高速回転時には、上記
したようにバランス体が収容部の外周壁面に沿った状態
でバランス位置に留まる。

【００２５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）この発明の第１の実施形態について
図１及び図２を参照して説明する。但し図１は切断正面
図、図２は動作説明用の一部の平面図である。

【００２６】図１において、２１はシャーシに固定され
たプリント基板等の固定部材、２２は固定部材２１に形
成された開口２３に下端部が嵌着されたほぼ円筒状の静
止部材としての保持部材、２４は保持部材２２の底面開
口部を閉塞した閉塞板、２５は閉塞板２４上に載置され
て保持部材２２内の底部に配設されたスラスト受、２６
は滑り軸受であり、保持部材２２の内側に嵌着されてい
る。

【００２７】さらに図１において、２８は保持部材２２
の外側に嵌着して設けられたコア２８ａ及びこのコア２
８ａに巻装された巻線２８ｂから成るステータ、２９は
滑り軸受２６に嵌入され下端がスラスト受け２５に当接
し上端部が保持部材２２の上方に突出して配設された回
転部材としてのシャフト、３０はシャフト２９の上端部
に嵌着されたアルミニウム等の非磁性材から成る回転部
材としてのターンテーブル、３１は鉄等の磁性材から成
る回転部材を構成する嵌合部材としてのヨーク、３２は
駆動用マグネットである。

【００２８】このときヨーク３１は、ほぼ円板状の基部
とこの基部の周縁に下方に垂下して一体形成された垂下
部とにより構成され、ヨーク３１の基部の中央部に形成
された開口の周りの部分がターンテーブル３０の下端部
に取り付けられている。また駆動用マグネット３２は、
ヨーク３１の垂下部の内側に嵌入され、ステータ２８に
相対向する位置に配設されている。更にターンテーブル
３０の上面には緩衝材３３を介してＣＤ−ＲＯＭ等の記
録ディスクＤが載置されるようになっている。

【００２９】また図１において、３５はターンテーブル
３０の下面に形成された環状凹部であり、回転部材であ
るターンテーブル３０と同心に形成され、この環状凹部
３５の開口した下面側がヨーク３１の基部によって塞が
れて環状空間を規定する収容部３６が形成されている。

【００３０】さらに図１において、３７は収容部３６に
移動自在に収容されたバランス体であり、図２にも示す
ように、収容部３６の外周径よりも短くほぼ円弧状に湾
曲した弾性を有する線材である鋼線３７ａと、重り体と
しての複数個の鋼球３７ｂとにより構成され、各鋼球３
７ｂを鋼線３７ａが貫通した状態で、各鋼球３７ｂが鋼
線３７ａに固定して取り付けられており、このバランス
体３７の湾曲した中央部分が、モータの静止状態におい
て収容部３６の内壁寄りに位置するように配置されてい
る。ここで、モータが起動してから記録ディスクＤを搭
載したモータの固有振動数に共振する共振回転数を超え
るまでの間にバランス体３７に作用する遠心力が、バラ
ンス体３７の鋼線３７ａの弾性力を超えないように鋼線
３７ａの弾性力を設定しておく。

【００３１】つぎに、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録ディスクＤ
を搭載してモータを回転したときの動作について説明す
る。

【００３２】まず、モータの起動後共振回転数を超える
までの間においては、図２（ａ）に示すように、バラン
ス体３７に作用する遠心力がバランス体３７の鋼線３７
ａの弾性力を超えないため、バランス体３７の湾曲した
中央部分が収容部３６の内壁寄りに留まる。尚、図２
（ａ）ないし（ｃ）中の矢印はアンバランス力Ｆの作用
する方向を示す。

【００３３】従って、バランス体３７がアンバランス側
に集中することを防止でき、従来に比べて低速回転時に
おけるモータの回転性能の悪化を抑制できるのである。

【００３４】そして、モータの回転数が共振回転数に達
すると、図２（ｂ）に示すように、バランス体３７がそ
の湾曲した中央部分を収容部３６の内壁寄りに向けた状
態のまま収容部３６をアンバランス力Ｆと反対方向のバ
ランス位置に移動する。

【００３５】さらに、モータの回転数が共振回転数を超
えて定格回転数まで上昇すると、図２（ｃ）に示すよう
に、バランス体３７に作用する遠心力が鋼線３７ａの弾
性力を超えるため、バランス体３７が収容部３６の外周
壁面に沿った状態でバランス位置に留まり、アンバラン
スが補正されてモータは安定した回転を維持するのであ
る。

【００３６】ところで、モータの回転数が定格運転状態
から次第に低下し、共振回転数まで低下すると鋼線３７
ａの弾性力がバランス体３７に作用する遠心力を上回る
ため、バランス体３７の湾曲した中央部分が鋼線３７ａ
の弾性力によって収容部３６の内壁側に再び変位する。
即ち、モータの回転数の上昇及び下降に伴って、バラン
ス体３７の動作は可逆的に繰り返されることになる。

【００３７】従って、第１の実施形態によれば、モータ
の起動から共振回転数を超えるまでの低速回転状態にお
いては、バランス体３７に作用する遠心力がバランス体
３７の鋼線３７ａの弾性力を超えないため、バランス体
３７の中央部分が収容部３６の内壁寄りに留まり、バラ
ンス体３７がアンバランス側に集中することを防止で
き、低速回転時におけるモータの回転性能の悪化を抑制
することができる。

【００３８】そして、共振回転数を超える高速回転状態
では、バランス体３７が収容部３６をバランス位置まで
移動し、その際バランス体３７の鋼線３７ａの弾性力を
超える遠心力により、バランス体３７が収容部３６の外
周壁面に沿った形状になり、バランス体３７はこの形状
のままでバランス位置に留まり、アンバランスが補正さ
れてモータは安定して回転する。

【００３９】（第２の実施形態）この発明の第２の実施
形態について図３を参照して説明する。

【００４０】本実施形態において、モータの基本的な構
成は上記した第１の実施形態と同じであり、第１の実施
形態と相違するのは、収容部３６の外周径よりも若干大
なる長さを有する鋼線４０ａが、重り体としての複数個
の鋼球４０ｂを貫通した状態で鋼線４０ａに各鋼球４０
ｂを固定してバランス体４０を構成したことである。

【００４１】このような構成によると、鋼線４０ａの長
さが収容部３６の外周径よりも若干長いことから、バラ
ンス体４０を収容部３６に収容する際に、図３（ａ）に
示すように必然的に湾曲した状態でバランス体４０が収
容部３６に収容されることになる。尚、第１の実施形態
の場合と同様に、モータが起動してから共振回転数を超
えるまでの間にバランス体４０に作用する遠心力が、バ
ランス体４０の鋼線４０ａの弾性力を超えないように鋼
線４０ａの弾性力を設定しておく。

【００４２】そして、モータの起動後共振回転数を超え
るまでの間においては、図３（ａ）に示すように、バラ
ンス体４０に作用する遠心力がバランス体４０の鋼線４
０ａの弾性力を超えないことから、バランス体４０の湾
曲した中央部分が収容部３６の内壁寄りに留まる。この
ため、従来のようなバランス体４０のアンバランス側へ
の集中が防止され、従来に比べて低速回転時におけるモ
ータの回転性能の悪化が抑制されるのである。

【００４３】次に、モータの回転数が共振回転数に達す
ると、図３（ｂ）に示すように、バランス体４０が収容
部３６をアンバランス力Ｆと反対方向のバランス位置に
移動する。さらに、モータの回転数が共振回転数を超え
て定格回転数まで上昇すると、図３（ｃ）に示すよう
に、バランス体４０に作用する遠心力が鋼線４０ａの弾
性力を超えるため、バランス体４０が収容部３６の外周
壁面に沿った形状になり、バランス体４０はこの形状の
ままでバランス位置に留まり、アンバランスが補正され
てモータは安定した回転を維持する。但し、図３（ａ）
ないし（ｃ）中の矢印はアンバランス力Ｆの作用する方
向を示す。

【００４４】また、モータの回転数の上昇及び下降に伴
って、バランス体４０の動作は可逆的に繰り返されるの
は、第１の実施形態の場合と同様である。

【００４５】このように、第２の実施形態によれば、上
記した第１の実施形態と同等の効果を得ることができ
る。

【００４６】さらに、第２の実施形態では、鋼線４０ａ
の長さを収容部３６の外周径よりも若干長くしたため、
第１の実施形態のように、鋼線４０ａを予め湾曲させて
おく必要がなく、直線状のままの鋼線４０ａに各鋼球４
０ｂを固定すればよく、湾曲している場合に比べてバラ
ンス体４０を容易に製造することができる。

【００４７】なお、上記各実施形態では、バランス体３
７、４０を、鋼線３７ａ、４０ａと複数個の鋼球３７
ｂ、４０ｂとにより構成した場合について説明したが、
バランス体は、特にこのような構成に限定されるもので
はなく、少なくとも弾性を有する線状であって収容部３
６内に移動自在に収容される構成であればよい。

【００４８】また、上記各実施形態では、収容部３６の
形成位置をターンテーブル３０の下面側とした場合につ
いて説明したが、収容部３６の形成位置はこれに限るも
のではなく、モータ回転時の重量バランスの偏り位置と
の関係等に基づいて、例えばヨーク３１の内部や駆動用
マグネット３２と固定部材との間等、適宜決定すればよ
い。

【００４９】さらに、上記した各実施形態では、シャフ
ト２９が回転するタイプのモータにこの発明を適用した
場合について説明したが、その他にインナーロータタイ
プのモータやシャフトが固定され外側のターンテーブル
等が回転するタイプのモータにもこの発明を適用するこ
とができるのは勿論である。

【００５０】また、この発明は上記した各実施形態に限
定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにお
いて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能で
ある。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、請求項１ないし６に記載
の発明によれば、モータの共振回転数を超える高速回転
状態において、バランス体が収容部をバランス位置に移
動する際に、バランス体の弾性力を超える遠心力によっ
てバランス体が収容部の外周壁面に沿った形状になり、
バランス体がその形状のままでバランス位置に留まるた
め、アンバランスを補正してモータの回転振れを防止で
き、安定したモータの回転を得ることができ、回転性能
の優れたモータを提供することが可能になる。

【００５２】また、請求項５に記載の発明によれば、バ
ランス体の中央部分を、モータの静止状態において収容
部の内壁寄りに配置したため、バランス体に作用する遠
心力がバランス体の弾性力を超えない低速回転状態にお
いて、バランス体の中央部分が収容部の内壁寄りに留ま
ってバランス体がアンバランス側に集中することを防止
でき、低速回転時におけるモータの回転性能の悪化を抑
制することができる。

【００５３】さらに、請求項６に記載の発明によれば、
バランス体を収容部の外周径よりも若干大なる長さにし
たため、バランス体を予め湾曲させておく必要がなく直
線状のままでよく、予め湾曲させる場合に比べてバラン
ス体を容易に製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の切断正面図である。

【図２】第１の実施形態の動作説明用の平面図である。

【図３】第２の実施形態の動作説明用の平面図である。

【図４】従来例の切断正面図である。

【図５】他の従来例の動作説明図である。

【図６】異なる従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

２２ 保持部材（静止部材） ２９ シャフト（回転部材） ３０ ターンテーブル（回転部材） ３１ ヨーク（回転部材） ３６ 収容部 ３７、４０ バランス体 ３７ａ、４０ａ 鋼線 ３７ｂ、４０ｂ 鋼球

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止部材と、前記静止部材に設けられた
   ステータと、前記静止部材に対して回転自在に支持され
   前記ステータに相対向する駆動用マグネットを有する回
   転部材とを備えて成るモータにおいて、 前記回転部材と同心に形成された環状空間を規定する収
   容部と、前記収容部に移動自在に収容された弾性を有す
   る線状のバランス体とを備えたことを特徴とするモータ
   の自動平衡装置。
2. 【請求項２】 前記バランス体が、湾曲若しくは屈曲し
   ていることを特徴とする請求項１に記載のモータの自動
   平衡装置。
3. 【請求項３】 前記バランス体が、線材とこの線材に取
   り付けられた複数個の重り体とにより構成されているこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載のモータの自動
   平衡装置。
4. 【請求項４】 モータが起動してから定格回転数より低
   速の所定回転数までの間にバランス体に作用する遠心力
   が、バランス体の弾性力を超えないようにバランス体の
   弾性力が設定されていることを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載のモータの自動平衡装置。
5. 【請求項５】 前記バランス体の中央部分が、モータの
   静止状態において前記収容部の内壁寄りに配置されるこ
   とを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のモ
   ータの自動平衡装置。
6. 【請求項６】 前記バランス体が、前記収容部の外周径
   よりも若干大なる長さを有することを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載のモータの自動平衡装置。