JP2004282900A - モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のモータは、ロータフレームの中央部を凸形状とし、それに対応して、モータギアのロータフレーム側の中央部を凹形状にすることで、ロータフレーム内の容積を増やし、その空間内で駆動コイルの巻数を増やすことで、コイルの高さを低くする。コイルの巻数は不変なので駆動力を変えずにモータの薄型化、小型化が実現できる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報関連機器や小型音響機器に用いられるモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報関連機器や音響機器などで、モータによる回転機構を有する各種製品の小型化、薄型化に伴い、モータの小型化、特に薄型化に対する要求が高まっている。音響機器用の小型モータの例として、ミニディスク用のポータブルプレーヤに使用されているブラシレスモータについて以下に説明する。
【0003】
図9はミニディスク用のポータブルプレーヤのメカニズム部分の要部の分解斜視図である。図において、シャーシ1の上面中央部にスピンドルモータ2が取付けられている。スピンドルモータ2はターンテーブル2aを有し、シャーシ1の下側にセットされるミニディスク(図示省略)がターンテーブル2aによって回転される。シャーシ1にはさらに、光ピックアップ3及びその送りシャフト4が設けられている。外周にねじが形成された送りシャフト4は端部に駆動ギア5を有している。駆動ギア5は減速ギア6に同軸に固定された小ギア6aに噛み合う。減速ギア6は送りモータ7の回転軸13に取付けられたモータギア10に噛み合う。送りモータ7は2本のビス8によりシャーシ1に取付けられる。送りモータ7の回転により、モータギア10、減速ギア6、小ギア6a、駆動ギア5を介して送りシャフト4が回転し、光ピックアップ3は送りシャフト4に沿ってミニディスクのトラッキング方向に移動する。スピンドルモータ2及び送りモータ7はともにブラシレスモータであり、ほぼ同様の構造を有している。
【0004】
そこで送りモータ7の構造を、図10及び図11を用いて詳細に説明する。図10は、送りモータ7の分解斜視図であり、図11は、図10において、ロータフレーム9をブラケット12に取付けた状態でのXI−XI断面図である。図10、図11において、ロータフレーム9は皿状の部材であり、上面には、外周に歯部10aを有するモータギア10が取付けられている。ロータフレーム9の内部の側面には、円周に沿ってN極、S極が交互に配列されるように着磁した環状の永久磁石11が固定されている。モータフレーム9の中心には、モータフレーム9とモータギア10を貫通してシャフト13が圧入されており、シャフト13の上端部は接着剤14によりモータギア10に固定されている。ロータフレーム9はシャフト13を軸として回転するよう構成されている。
【0005】
ブラケット12は中央部にハウジング19を有し、ハウジング19内にシャフト13のラジアル軸受けとなるメタル20を有し、底部にスラスト受け21が設けられている。ブラケット12には、ハウジング19の中心軸Cに対して放射状に配置された6つのステータコア23が設けられている。各ステータコア23には駆動コイル25が巻回されている。各駆動コイル25はモータの駆動方法に応じて複数のものが直列に接続され、各端末25aは端子部17に設けられた端子(図示省略)に接続されて外部に導出されている。
【0006】
【特許文献1】
特許第3052538号公報
【特許文献2】
特開平7−39127号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図11に示す従来のモータにおいて、モータの薄型化すなわち厚さTの減小を図るにあたり、モータギア10の歯幅Wは所定の強度を維持する必要性のため減らすことができない。そこで薄型化のためにはロータフレーム9の上面とブラケット12の下面との間の厚さHを減らす必要がある。厚さHを減らすためには、駆動コイル25の総巻厚hを減らす必要がある。しかし、総巻厚hを減らすために駆動コイル25の巻数を減らすことは、モータの駆動力が低下してしまうので避けなければならない。また駆動コイル25のコイル導線の太さを細くして、同じ巻数を確保しつつ高さを減らすことも考えられるが、抵抗値が増え、かつ電流容量が減少するので好ましくない。
本発明は駆動コイルの巻数及びコイル導線の太さを従来のモータに比べて減らすことなく、モータのモータギア10を含む厚さTを減らして薄型化したモータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータは、ロータを構成する皿状のロータフレームの中央部を外側に突出させ、突出した部分(突出部)の内側に凹部を形成する。ロータフレームの、前記突出部を含む外側面に取付けられるモータギアには、前記突出部が入り込むように凹部を形成している。これによりロータフレームの内側中央部近傍の容積を大きくすることができる。ロータフレームの内側に設けられたステータコアにコイルを巻回するとき、ステータコアの、ロータフレームの内側中央部にある部分ではコイルの巻回数を多くし、その他の部分では巻回数を少なくするが、ステータコア全体の巻回数は従来のものと変わらないようにする。ステータコアの中央部では巻回数が多いので、コイルを含むステータの厚さが増加するが、ロータフレームの内側中央部は容積が大きいので問題はない。内側中央部以外のステータコアの部分では、巻回数が少ない分厚さが減少する。その結果前記ステータフレームとブラケット間の厚さを従来のものより薄くすることができ、結果としてモータの薄型化が達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明のモータは、駆動コイルを巻回したステータコアを保持するブラケット、前記駆動コイル及び前記ステータコアを覆って前記ブラケットに回転可能に支持され、回転軸を囲む所定の領域を外側に突出させて外側凸部を形成することにより、内側に内側凹部を形成したロータフレーム、及び前記ロータフレームに形成された前記外側凸部の外周部に固定したモータギアを有するモータであって、前記ステータコアに巻回する駆動コイルの、前記ロータフレームの前記内側凹部近傍のステータコアの内周部分に巻く駆動コイルの内周部巻線層の層厚を前記内側凹部以外の部分のステータコアの部分に巻く駆動コイルの外周部巻線の層厚より大きくしたことを特徴とする。
ロータフレームとブラケット間に設けられる駆動コイルの巻き方を、前記ロータフレームの内側凹部では厚く巻き、内側凹部以外はそれより薄く巻く。前記駆動コイルの厚い部分は、ロータフレームの内側凹部に入り込むので、駆動コイルの巻数は従来と同等に保ちつつモータとして駆動力を同等にして高さを低くすることができる。
【0010】
請求項2に記載の発明のモータは、前記駆動コイルの、前記ロータフレームの前記内側凹部近傍のステータコアの部分に巻いた内周部巻線の層厚を機械的圧力の印加により圧縮して小さくしたことを特徴とする。
機械的圧力を加えることにより駆動コイルの層厚の厚い部分の厚さを減らすことができる。
請求項3に記載の発明のモータは、前記ブラケットが、前記駆動コイルの内周部巻線に対向する領域に開口を有することを特徴とする。
ブラケットの、駆動コイルの内周部に対向する領域に開口を設けることにより、駆動コイルの下部が前記開口に入るので、その分コイルの厚さが減少したのと同等の効果が得られる。
【0011】
請求項4及び5に記載の発明のモータは、前記ブラケットが、前記駆動コイルの内周部巻線に対向する領域に凹部を有することを特徴とする。
請求項5の発明は、前記凹部が、前記ブラケットの前記駆動コイルの内周部巻線に対向する領域の板厚を薄くして(除肉)形成したことを特徴とする。
駆動コイルの下部が前記凹部に入るので、その分駆動コイルの厚さが減少したのと同等の効果が得られる。ブラケットに開口を設けないのでブラケットの強度の低下を避けることができる。
請求項6に記載の発明は、モータギアがリング状に構成されている。
リング状に形成したモータギアのリング内に入るようにモータフレームの外側凸部の高さを高くすることにより、モータフレーム内側の容積が広くなる。
【0012】
請求項7に記載の発明のモータの製造方法は、駆動コイルを巻回したステータコアを保持するブラケット、前記駆動コイル及び前記ステータコアを覆って前記ブラケットに回転可能に支持され、回転軸を囲む所定の領域を外側に突出させて外側凸部を形成することにより、内側に内側凹部を形成したロータフレーム、及び前記ロータフレームの前記外側凸部がはまり込む凹部を有し、前記回転軸を共有して前記凹部に前記ロータフレームの外側凸部をはめて前記ロータフレームに固定したモータギアを有するモータの製造方法であって、前記駆動コイルの前記ロータフレームの前記内側凹部近傍のステータコアの部分に巻いた内周部巻線の層厚を機械的圧力の印加により圧縮して小さくする工程を有することを特徴とする。
前記駆動コイルの、前記ロータフレームの前記内側凹部近傍のステータコアの部分に巻いた巻線の層厚を機械的圧力の印加により圧縮して小さくすることにより駆動コイルの厚さが薄くなり、薄型のモータを作ることができる。
【0013】
《実施の形態1》
本発明の実施の形態1のモータを図1から図3を参照して説明する。本実施の形態のモータは、例えばミニディスクを用いるポータブルプレーヤの光ピックアップの送りモータとして使用される。図1はモータの斜視図、図2は図1のII−II断面図、図3は、図1のモータを下面から見た斜視図である。図1において、本実施の形態のモータは、ブラケット53、前記ブラケット53に回転可能に支持されたロータフレーム50を有する。ロータフレーム50にはその回転軸54に同軸にモータギア51が取付けられている。
【0014】
図2の断面図において、ブラケット53は中央部に円筒状のハウジング60を有し、ハウジング60内にはリング状の軸受けとなるメタル61が設けられている。ハウジング60の底部にはスラスト受け59が設けられている。ハウジング60の外周には、ハウジング60の中心軸Cを中心として放射状に配置された例えば6つの棒状コアを有するステータコア56が取付けられている。ステータコア56の構成は図9に示す従来のモータのステータコア23と同様である。ステータコア56は、1枚又は複数枚の板状の磁性体で構成されており、後で詳しく説明するように6つの棒状コアに駆動コイル57が巻回される。ステータコア56の下方の、ブラケット53の下面には、図3に示すように、6つの略長方形の開口部53aが形成されている。ブラケット53は2つの取付穴65を有している。
【0015】
図2において、ロータフレーム50は金属板のプレス成形又は樹脂のモールドにより円形の皿状に形成した部材であり、円周部の内側にリング状の永久磁石52が設けられている。永久磁石52は、円環状でありその内面の円周に沿って磁極N及びSが、N、S、N、S、N、S・・・と交互に配列されるように着磁されている。
ロータフレーム50の中央部は外側に突出する外側凸部50aを形成し、この外側凸部50aの外周部50bは円形に形成されている。外側凸部50aの外周部50bの直径は、後の工程でロータフレーム50に取付けられるロータギア51の歯部51aを除く部分の直径よりも小さくなされている。ロータフレーム50に外側凸部50aを形成することにより、ロータフレーム50の内面(図2では下面)に内側凹部50cが形成され、ロータフレーム50の中央領域の容積が増加する。
【0016】
ロータフレーム50の中心部には回転軸となるシャフト54が圧入で取付けられている。シャフト54は、ブラケット53上に構成されたメタル61に挿入されてラジアル方向に支持されるとともに、スラスト方向(図の上下方向)にスラスト受け59により支持される。
ロータフレーム50の前記外側凸部50aを含む外面には、ロータフレーム50と同心で、金属製又は樹脂製のモータギア51が取付けられている。モータギア51のロータフレーム50に対向する面には、ロータフレーム50の外側凸部50aが入り込むように直径と深さが設定された凹部51bが形成されている。モータギア51は歯部51aを有し、その中心部を貫通するシャフト54に、圧入によって取付けられている。モータギア51に面取り部51cを設け接着剤55を充填して接着すると、モータギア51とシャフト54の固着がより確実となる。
【0017】
図2を参照して、ステータコア56に巻回する駆動コイル57について詳細に説明する。ステータコア56は、図9に示すステータコア23と実質的に同じ寸法及び同じ形状を有しており、シャフト54を中心として放射状に設けられた6つの棒状のコアを有している。図2ではその内の2つの棒状のステータコア56が図示されているがその他のステータコア56についても同じ構成を有している。
【0018】
図2において、ロータフレーム50の凹部50cの下方にあるステータコア56の中央部56aには、コイル導線を4層に巻回して駆動コイル57の内周部巻線57aを形成する。ステータコア56のその他の部分には、内周部巻線57aに電気的につながっているコイル導線を2層に巻回して駆動コイル57の外周部巻線57bを形成する。内周部巻線57aと外周部巻線57bのそれぞれの巻回数の合計は、図10に示す従来技術のモータにおける駆動コイル25の巻回数と同じであり、コイル導線の線径も同じである。駆動コイル57の端末57dはハウジング60の外周部に設けられた端子部66に接続され、図示省略した端子板を経て外部へ導出される。
【0019】
ステータコア56の中央部56aにコイル導線を4層に巻回した結果、駆動コイル57の内周部巻線57aの厚さ(図の上下方向の寸法)は前記従来技術の駆動コイル25の厚さより厚くなる。ロータフレーム50に内側凹部50cを形成し、かつブラケット53に開口部53aを形成したことにより、図2において、内周部巻線57aの厚くなった上部は、ロータフレーム50の内側凹部50cに入り込み、内周部巻線57aの厚くなった下部はブラケット53の開口部53a内に入り込む。その結果駆動コイル57の上面とロータフレーム50の下面との間に所定の間隔(例えば0.2〜0.3mm)を保ち、かつ駆動コイル57の下面とブラケット53の上面との間に前記所定の間隔を保った状態で、ロータフレーム50の上面とブラケット53の下面との間の厚さBを、図10に示す従来技術のモータの厚さHより薄くすることができる。これにより、モータの駆動力は従来と同等でモータの厚さAを、前記従来技術の図10に示すモータの厚さTより薄くすることができる。本実施の形態の具体例ではモータギア51の歯幅Wを前記従来技術のモータのものと同じにしても、モータの厚さAを従来のモータの厚さTより約10%薄くすることができた。
【0020】
《実施の形態2》
図4は、本発明の実施の形態2におけるモータの断面図である。図において、実施の形態1のものと同じ要素には同じ符号を付して重複する説明は省略する。本実施の形態2においては、図1に示す前記実施の形態1におけるブラケット53に設けた6つの開口部53aの部分を開口とせずに外側に突出させた点が異なるが、その他の構成は前記実施の形態1のものと同じである。
図4に示す本実施の形態2のブラケット73では、開口部を設けずに外部へ突出させて凹部73aを設けているので、前記実施の形態1のブラケット53より機械的強度が大きい。そのためブラケット73の板厚を前記実施の形態1のブラケット53の板厚より薄くすることが可能である。具体例では約20%板厚を薄くしても同程度の強度を保つことができた。
ブラケット73に凹部73aを形成する代わりに、図5に示すように、凹部73eの部分のブラケット74の板厚を薄くする「除肉又は肉抜き」をしてもよい。この場合、ブラケット74の強度は図1のブラケット53より大きいが、図4のブラケット73よりは小さい。
【0021】
《実施の形態3》
図6は本発明の実施の形態3におけるモータの図1と同様の部分の断面図である。図において、実施の形態1のものと同様な要素については同じ符号を付して重複する説明は省略する。
図6において、ブラケット75には、図1に示した前記実施の形態1のブラケット53に設けられたような開口部53a、及び図4に示した前記実施の形態2のブラケット73に設けられていたような凹部73aは設けられていない。駆動コイル70として、ステータコア56の中央部56aにおいては、コイル導線が5層に巻回されて、駆動コイル70の内周部巻線70aが形成されている。ステータコア56の外周部56bには、駆動コイル70の内周部巻線70aにつながっているコイル導線が2層に巻回されて、駆動コイル70の外周部巻線70bが形成されている。その他の構成は、図1に示す前記実施の形態1のものと同じである。
【0022】
本実施の形態3では、駆動コイル70を巻回したステータコア56をハウジング60に取付ける前に以下の加工をする。図7に示すように、駆動コイル70aの部分の図において上下の面を平板状の2つの金型78、79で挟み、プレス装置(図示省略)により矢印で示す方向に加圧力を加えて圧縮する。その結果、内周部巻線70aの各巻線間の隙間がつまるとともに、巻線そのものの断面形状が円から、長円又は短形に近い形状に変形する。そのため、5層に巻回した内周部巻線70aの厚さEが図2に示す4層に巻回した駆動コイル57の内周部巻線57aの厚さDとほぼ等しくなる。
【0023】
本実施の形態3では、図6に示すように内周部巻線70aの下面を厚さ0.05mm程度の絶縁膜73を介してブラケット75の上面に接触させている。そのため、図1に示す前記実施の形態1のブラケット53のように6つの開口部53aを設けなくてもよい。 前記実施の形態1のブラケット53は開口部53aを有するので、開口部53aを設けない場合より若干機械的強度が低下するが、本実施の形態のブラケット74は前記のブラケット53のように開口部を有しないので強度が十分に得られ、モータの厚さAは実施の形態1のモータの厚さAとほぼ同じにすることができる。
【0024】
本実施の形態3のモータでは、内周部巻線70aにコイル導線を5層に巻回したので、駆動コイル70は、前記実施の形態1の駆動コイル57よりも巻回数を多くすることができる。巻回数を多くすることによりモータのトルクが大きくなるので、本実施の形態3では、前記実施の形態1のモータと同じ厚さAを保ちつつ、実施の形態1のモータよりもトルクの大きいモータを得ることができる。本実施の形態の駆動コイル70は、5層の巻線を有する駆動コイル70の内周部巻線70aを圧縮するためのプレス工程を要するので、プレス装置が必要であるとともにプレス工程の加工工数が増加し、加工コストが高くなる。しかし前記のように駆動コイル70の巻回数を多くすることによりトルクの大きいモータが得られるという特有の効果を奏する。
【0025】
なお前記実施の形態1及び2の駆動コイル57においても、4層の巻線を有する駆動コイル57の内周部巻線57aを図7に示すように金型78、79間に挟んでプレス加工をして圧縮してもよい。これにより4層の巻線の厚さを3層の巻線の厚さに近い厚さまで圧縮すればモータの厚さAを更に減らすことが可能となる。
前記実施の形態1、2及び3では、ブラシレスモータを例に挙げて説明したが、本発明はブラシレスモータに限られるものではなく、前記実施の形態のモータと類似の構成を有するすべてのモータ(たとえばシンクロナスモータ)に適用することができ、その場合にも前記と同様の効果を得られる。
【0026】
前記の各実施の形態では、モータギア51を別工程で作って、ロータフレーム50の外側凸部50aにはめて固定する場合を説明したが、モータギア51の材質が樹脂製の場合、ロータフレーム50の外側凸部50a部分にアウトサート成形して固定しても同様の効果が得られる。
また、図8に示すように、ロータフレーム50に形成した外側凸部50aの外周部50bの高さを前記の各実施の形態の場合より高くして歯幅Wと同程度に形成し、この外周部50bに、外周部50bの高さと同等の歯幅のリング状のモータギア80を設けた構成としても良い。この場合も前期と同様の効果が得られると共に、凹部50c部分に対応する層数を増やした駆動コイルの巻線に対する空間の余裕度をより高くすることができる。
【0027】
【発明の効果】
以上の各実施例で詳細に説明したように、本発明によれば、ステータコアに巻回した駆動コイルを有するブラケットと、前記ブラケット上に、回転支持された、上面にモータギアを設けたロータフレームを有するモータにおいて、前記モータギアのロータフレーム側の中央部を凹形に形成し、その凹形部の形状に合わせてロータフレームの中央部を凸形状とし、ロータフレーム中央部の内側の容積を広くする。ロータフレーム内に設ける駆動コイルを巻くとき、前記ロータフレームの凸形状部近傍では、凸形状部以外の部分より巻線の層数を多くする。これにより、駆動コイルの巻数は、従来と同等に保ちつつ、ロータフレームとブラケットを近づけることができるので、モータの高さを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1のモータの上面から見た斜視図
【図2】本発明の実施の形態1におけるモータの図1のII−II断面図
【図3】本発明の実施の形態1における図1のモータを下面から見た斜視図
【図4】本発明の実施の形態2におけるモータの断面図
【図5】実施の形態2のモータの他の例の断面図
【図6】本発明の実施の形態3におけるモータの断面図
【図7】
本発明の実施の形態3のプレス工程を示す断面図
【図8】
本発明の各実施の形態において、リング状に構成したモータギアを、高くしたロータフレームの凸部にはめ込んだモータの断面図
【図9】
従来のミニディスクポータブルプレーヤのメカニズム部の要部の分解斜視図
【図10】
従来のモータの分解斜視図
【図11】
従来のモータの図9のXI−XI断面図
【符号の説明】
1 シャーシ
2 スピンドルモータ
3 光ピックアップ
4 送りシャフト
5 駆動ギア
6 減速ギア
7 送りモータ
9、50 ロータフレーム
50a ロータフレームの凸部
50c ロータフレームの凹部
10、51 モータギア
51a モータギアの凹部
11、52 永久磁石
12、53、73、74 ブラケット
53a ブラケットの開口部
73a ブラケットの凹部
13、54 シャフト
14、55 接着剤
23、56 ステータコア
25、57、70 駆動コイル
57a、70a 駆動コイルの内周部
57b、70b 駆動コイルの外周部
17、66 端子部
21、59 スラスト受け
19、60 ハウジング
20、61 メタル
C:中心軸
Claims (7)
- 駆動コイルを巻回したステータコアを保持するブラケット、
前記駆動コイル及び前記ステータコアを覆って前記ブラケットに回転可能に支持され、回転軸を囲む所定の領域を外側に突出させて外側凸部を形成することにより、内側に内側凹部を形成したロータフレーム、及び
前記ロータフレームに形成された前記外側凸部の外周部に固定したモータギア、
を有するモータであって、
前記ステータコアに巻回する駆動コイルの、前記ロータフレームの前記内側凹部近傍のステータコアの内周部分に巻く駆動コイルの内周部巻線層の層厚を前記内側凹部以外の部分のステータコアの部分に巻く駆動コイルの外周部巻線の層厚より大きくしたことを特徴とするモータ。 - 前記駆動コイルの、前記ロータフレームの前記内側凹部近傍のステータコアの部分に巻いた内周部巻線の層厚を機械的圧力の印加により圧縮して小さくしたことを特徴とする請求項1記載のモータ。
- 前記ブラケットは、前記駆動コイルの内周部巻線に対向する領域に開口を有することを特徴とする請求項1記載のモータ。
- 前記ブラケットは、前記駆動コイルの内周部巻線に対向する領域に凹部を有することを特徴とする請求項1記載のモータ。
- 前記凹部は、前記ブラケットの前記駆動コイルの内周部巻線に対向する領域の板厚を薄くして(除肉)形成した請求項4記載のモータ。
- 前記モータギアがリング状であることを特徴とする請求項1記載のモータ。
- 駆動コイルを巻回したステータコアを保持するブラケット、
前記駆動コイル及び前記ステータコアを覆って前記ブラケットに回転可能に支持され、回転軸を囲む所定の領域を外側に突出させて外側凸部を形成することにより、内側に内側凹部を形成したロータフレーム、及び
前記ロータフレームの前記外側凸部がはまり込む凹部を有し、前記回転軸を共有して前記凹部に前記ロータフレームの外側凸部をはめて前記ロータフレームに固定したモータギアを有するモータの製造方法であって、
前記駆動コイルの前記ロータフレームの前記内側凹部近傍のステータコアの部分に巻いた内周部巻線層の層厚を機械的圧力の印加により圧縮して小さくする工程を有することを特徴とするモータの製造方法。
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