JP2006238661A - Ｄｃブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータの小型化を図ると共に、長寿命化と静粛化を実現できるＤＣブラシレスモータを提供する。
【解決手段】ロ−タハブ２と内周面にマグネット４が設けられるロ−タヨ−ク３によりカップ状に形成され、シャフト６を中心に回転可能に支持されるロ−タ１と、ロ−タ１を回転可能に支持するステ−タハウジング９と、該ステ−タハウジング９にステ−タコア１０とモ−タ基板１１が組み付けられる構造を備えたＤＣブラシレスモ−タにおいて、ステータハウジング９に設けられるロータ１を支持する第１、第２の軸受１４、１５のうち少なくとも一方は、ステータコア１０の軸孔径より大きな外径を有する転がり軸受が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばプロジェクターなどの光学機器等のディスク駆動用に用いられるＤＣブラシレスモータに関する。

光源より照射された光がＲＧＢ（Ｗ）のカラーホイール（ガラスディスク）を通過してスクリーンにカラー画像表示するプロジェクターなどの光学機器や光ディスクなどのディスクドライブ装置には、各種ディスクを高速回転駆動する駆動源としてアウターロータ型のＤＣブラシレスモータが用いられている。

このＤＣブラシレスモータの一例について図３を参照して説明する。図３（ａ）において、カップ状に形成されたロータ５１は、シャフト５２にロータハブ５３が固定されており、ロータハブ５３にロータヨーク５４が接着されている。ロータヨーク５４の内壁面にマグネット５５が設けられる。ロータハブ５３の上面には図示しないカラーホイール等のディスク等が搭載される。

ステータハウジング５６の軸孔５７には両端側に転がり軸受（ベアリング）５８、５９が挿入される。シャフト５２は、ベアリング５８、５９に挿入されて回転可能に支持される。ベアリング５９を挿通するシャフト５２端部には抜け止め用のスナップリング６０が嵌め込まれる。また、ステータハウジング５６とベアリング５９には皿ばね６１が設けられており、シャフト５２を軸方向下方へ付勢している。ステータ６２は、ステータハウジング５６の外周側に設けられる。ステータ６２は、ティース部６３にステータコイル６４が巻回されたステータコア６５がステータハウジング５６に挿入されて組み付けられる（特許文献１、２参照）。尚、ステータハウジング５６の外周には固定プレート６６が固定されており、固定プレート６６にはモータ基板６７が固定されている。
特開平５−２２９１８号公報 特開平８−２４９８０７号公報

しかしながら、光学機器やドライブ装置などの小型化に伴いモータ径も例えばφ１４ｍｍ程度に小型化している。したがって、シャフトを支持するベアリングも小型化（例えばモータ径φ１４ｍｍに対してはベアリング外径φ５ｍｍ以下）が要求される。特に、図３（ｂ）において、ベアリング５８は、ステータハウジング５６の軸孔５７に挿入されるためステータコア６５の内径より更に小さいものを用いるため、ベアリング５８の寿命が短くなり騒音が大きくなるという課題がある。
また、ベアリング５８の強度を維持するためには外径の大きなものを用いる必要があり、ステータコア６５の内径が大きくなる。このため、モータの小型化に伴いティース部６３に巻き付けられるコイル６４の巻数が減少し、必要な回転トルクが得られないという課題もある。
特に映像機器、音響機器においては、長時間連続使用される場合が多く、モータの長寿命化を図りつつ静粛性を向上させたいというニーズが高い。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、モータの小型化を図ると共に、長寿命化と静粛化を実現できるＤＣブラシレスモータを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
ロータハブと内周面にマグネットが設けられるロータヨークによりカップ状に形成され、シャフトを中心に回転可能に支持されるロータと、ロータを回転可能に支持するステータハウジングと、該ステータハウジングにステータコアとモータ基板が組み付けられる構造を備えたＤＣブラシレスモータにおいて、ステータハウジングに設けられる第１、第２の軸受のうち少なくとも一方は、ステータコアの内径より大きな外径を有する転がり軸受が設けられることを特徴とする。
また、第１、第２の軸受は、ステータハウジングに組み付けられるステータコアの軸方向両側に設けられることを特徴とする。
また、ステータハウジングとロータハブとの間に設けられる第１の軸受が、ステータコアの内径より大きな外径を有することを特徴とする。
更には、ステータハウジングとシャフトとの間に設けられる第２の軸受は、軸方向に抜止めされており、シャフトがモータ基板側へ軸方向に付勢されていることを特徴とする。

上述したＤＣブラシレスモータを用いれば、ステータハウジングに設けられる第１、第２の軸受のうち少なくとも一方は、ステータコアの内径より大きな外径を有する転がり軸受が設けられるので、モータを小型化してもロータのシャフトを支持する軸受がステータコアの内径の制約にとらわれない外径を有する軸受を採用できるので、軸受強度が低下することがなく小型モータでも長寿命化と静粛化を実現できる。
また、第１、第２の軸受は、ステータハウジングに組み付けられるステータコアの軸方向両側に設けられることにより、ステータコアが組み付けられるステータハウジングを小径にすることで、ティース部に巻き付けられる巻線の巻数を増やしてトルク特性を向上することができる。
具体的には、ステータハウジングとロータハブとの間に設けられる第１の軸受が、ステータコアの内径より大きな外径を有するので、ロータの回転負荷に対する軸受強度を向上することができる。

以下、本発明に係るＤＣブラシレスモータの最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態のＤＣブラシレスモータは、シャフトを中心に回転可能に支持されるロータと、ロータを固定プレートに対して回転可能に支持するステータハウジングと、ステータハウジングにステータコアとモータ基板が組み付けられるステータを備えたモータに広く適用である。本実施例では、一例としてプロジェクターなどの光学機器駆動用のＤＣブラシレスモータについて説明する。

図１及び図２を参照して、ＤＣブラシレスモータの概略構成について説明する。
図１において、ロータ１は、カラーホイールが搭載されるロータハブ２の周面に、磁性材料からなる円筒状のロータヨーク３が例えば接着されてカップ状に形成される。ロータヨーク３の内周面には周方向でＮ極／Ｓ極に交互に着磁された円筒状のマグネット４が設けられる。ロータヨーク３はロータハブ２に対してかしめにより一体に組み付けることも考えられるが、振動による軸受への影響やロータ１の歪みの影響を考慮すると、接着が好ましい。
ロータハブ２の周面には段部５が周方向に形成されている。この段部５には、必要に応じてバランスウエイトが設けられる。ロータハブ２の軸孔にはシャフト６の一端が圧入されており、ロータ１はシャフト６を中心に回転可能に支持される。

次にステータ７の構成について説明する。図１において、非磁性材よりなるステータハウジング９は、ロータ１を回転可能に支持する。ステータハウジング９の外周側にはステータコア１０及び固定プレート８が組み付けられる。ステータコア１０には、ティース部１０ａ（図２（ｂ）参照）に絶縁部材（絶縁塗料、インシュレータ等）を介してコイル巻線１２が巻き付けられている。ステータコア１０は貫通孔１０ｂをステータハウジング９に挿通して一体に組み付けられる。モータ基板１１は固定プレート８に支持されており、モータ基板１１にはフレキシブルケーブル１３が接続されている。

ステータハウジング９の一端側（図１の上側）外周には第１の軸受（転がり軸受）１４、他端側（図１の下側）内周には第２の軸受（転がり軸受）１５が各々挿入されている。第１、第２の軸受１４、１５は、ステータハウジング９に組み付けられるステータコア１０の軸方向両側に設けられる。具体的には、第１の軸受１４はステータハウジング９とロータハブ２の間に設けられる。また、第２の軸受１５はステータハウジング９とシャフト６との間に設けられる。これにより、ステータコア１０が組み付けられるステータハウジング９を小径にすることで、ティース部１０ａに巻き付けられるコイル巻線１２の巻数を増やしてトルク特性を向上することができる。

シャフト６の他端側（図１の下側）にはスナップリング１６が嵌め込まれており、第２の軸受１５が軸方向に抜止めされている。また、第２の軸受１５は、ステータハウジング９との間に設けられるコイルバネ１７により軸方向他端側（図１の下側）へ付勢されている。このため、シャフト６は常時固定プレート８（モータ基板１１）側へ軸方向に付勢される。

ここで上述したＤＣブラシレスモータの組立構造の一例について図２（ａ）を参照して説明する。ステータハウジング９には、モータ基板１１が固定された固定プレート８が組み付けられている。このステータハウジング９の上端側からステータコア１０の貫通孔１０ｂを貫通させて当該ステータコア１０をモータ基板１１（固定プレート８）より上側に組み付ける。更にステータハウジング９の上端側外周に第１の軸受１４が組み付けられる。図２（ｂ）に示すように、第１の軸受１４の外径はステータコア１０の内径（貫通孔径）より大きいものが用いられる。

図２（ａ）において、ロータ１のロータハブ２の上面にはカラーホイール１８が一体に組み付けられる。このロータ１のシャフト６をステータハウジング９の軸孔９ａに上端開口より挿入する。また、ステータハウジング９の軸孔９ａに連通する下端側開口部９ｂにはコイルバネ１７及び第２の軸受１５が挿入されており、シャフト６はこれらを貫通して組み付けられる。シャフト６の端部に設けられた溝６ａにはスナップリング１６が嵌め込まれて抜け止めがなされる。シャフト６はコイルバネ１７の弾発力により常時下方に付勢される。

上述したように、第１の軸受１４は、ステータコア１０の内径より大きな外径を有するベアリングが用いられる。これにより、モータを小型化してもロータ１を支持する第１の軸受１４にステータコア１０の内径の制約にとらわれない外径を有する軸受を採用できるので、軸受強度が低下することがなく小型モータでも長寿命化と静粛化を実現できる。

ＤＣブラシレスモータは、プロジェクター駆動用のモータを例示したが、これに限定されるものではなく、ＦＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ等のディスク駆動用モータ等の他の用途のモータであっても良い。

ＤＣブラシレスモータの断面図である。 ＤＣブラシレスモータの分解断面図及び軸受外径とステータコアの内径との関係を示す平面図である。 従来のＤＣブラシレスモータの分解断面図及び軸受外径とステータコアの内径との関係を示す平面図である。

符号の説明

１ ロータ
２ ロータハブ
３ ロータヨーク
４ マグネット
５ 段部
６ シャフト
６ａ 溝
７ ステータ
８ 固定プレート
９ ステータハウジング
９ａ 軸孔
９ｂ 開口部
１０ ステータコア
１１ モータ基板
１２ コイル巻線
１３ フレキシブルケーブル
１４ 第１の軸受
１５ 第２の軸受
１６ スナップリング
１７ コイルバネ
１８ カラーホイール

Claims (4)

1. ロータハブと内周面にマグネットが設けられるロータヨークによりカップ状に形成され、シャフトを中心に回転可能に支持されるロータと、
   ロータを回転可能に支持するステータハウジングと、該ステータハウジングにステータコアとモータ基板が組み付けられる構造を備えたＤＣブラシレスモータにおいて、
   ステータハウジングに設けられる第１、第２の軸受のうち少なくとも一方は、ステータコアの内径より大きな外径を有する転がり軸受が設けられることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
2. 第１、第２の軸受は、ステータハウジングに組み付けられるステータコアの軸方向両側に設けられることを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
3. ステータハウジングとロータハブとの間に設けられる第１の軸受が、ステータコアの内径より大きな外径を有することを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
4. ステータハウジングとシャフトとの間に設けられる第２の軸受は、軸方向に抜止めされており、シャフトがモータ基板側へ軸方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。

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