JP5395216B2 - ブラシレス直流モータ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレス直流モータに関する。

通常、ブラシレス直流モータ（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ）は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、光ディスクドライブ（ＯＤＤ）及びその他の高速回転を要する記録媒体の駆動手段として広く採用されており、ターンテーブルに搭載されたディスクを回転させる役割をする。

ブラシレス直流モータは、電流を交番して供給するために備えられるブラシ、整流子などの機械的な接触部を直流モータから取り去り、これを電気的な整流器具に置き換えたものであり、無整流子モータとも呼ばれる。

このようなスピンドルモータの一例が、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されたブラシレス直流モータは、既に公知であるように、シャフトと、このシャフトを回転可能に支持する円筒状の軸受と、この軸受を支持する円筒状の軸受ホルダと、からなる。

このような構造を有するブラシレス直流モータは、駆動時に中心がずれないように、シャフトを支持する軸受を軸受ホルダの中空部内に圧入することにより組み立てる。

ブラシレス直流モータは、通常、シャフトと軸受との間の微小間隙に流体を介在させて、シャフトを回転可能に支持している。

特許文献１のブラシレス直流モータの軸受は、ウォブル（ｗｏｂｂｌｅ）、スキュー（ｓｋｅｗ）などのパラメータを考慮せず、単純にシャフトを回転可能に支持することにのみ主眼を置いて設計されている。

上述したように、従来技術によるブラシレス直流モータは、シャフトの外周面と所定間隔を置いて離隔されるように軸受の内周面を配置しなければならない。また、ブラシレス直流モータが益々超薄型化する傾向に伴い、シャフトの安定性を確保するための努力が求められている。

超薄型化により、即ち、ブラシレス直流モータの全体的な高さが低くなることにより、軸受とシャフトの支持面積が相対的に減少するという問題点が発生する。これにより、軸受内で回転するシャフトが軸受の仮想中心軸から外れた状態で回転して、ブラシレス直流モータの不要な振動を誘発する。

従って、上述の問題を解決するために、当該分野の熟練者は、シャフトと軸受との間の支持性能を向上させるための新しい方案を講じている状況である。

韓国登録特許第１０−１００９２０５号公報

本発明は、上述の問題点を解消するために導き出されたものであって、シャフトと軸受との間の接触支持を増大させることができるブラシレス直流モータを提供することをその目的とする。

本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータは、シャフトと、このシャフトを回転可能に支持するように、中空の円筒状からなり、上部にテーパ部を備えた軸受と、軸受を支持するように、中空の円筒状からなる軸受ホルダと、軸受ホルダを固定するベースと、ハブ及びマグネットを備えたロータと、コア及びこのコアに巻線された多数のコイルを備え、軸受ホルダの外周面に固定されるステータと、からなることを特徴とする。

本実施例において、テーパ部は、軸受の中心から外部に向かって下方に傾斜していることを特徴とする。

本実施例において、軸受の内周面の高さが軸受の外周面の高さより長く形成され、軸受の内周面とシャフトの外周面との接触面の高さが軸受の外周面と軸受ホルダの内周面との接触面の高さより長く形成されていることを特徴とする。特に、軸受の内周面の高さと軸受の外周面の高さとの比が１．１以上となるように軸受が形成されていることを特徴とする。

本実施例において、軸受の下部面は、平らに形成されていることを特徴とする。

本実施例において、軸受ホルダの内周面の上部に、モータの中心に向かって傾斜している傾斜面が形成されていることを特徴とする。

本実施例において、軸受のテーパ部が、軸受ホルダの傾斜面より下側に配置されることを特徴とする。

本発明の第２実施例によるブラシレス直流モータは、シャフトと、このシャフトを回転可能に支持するように、中空の円筒状からなり、上部にテーパ部を備えた軸受と、軸受を支持するように、中空の円筒状からなる軸受ホルダと、軸受ホルダを固定するベースと、下部面に段差部が形成されたハブ及びマグネットを備えたロータと、コア及びコアに巻線された多数のコイルを備え、軸受ホルダの外周面に固定されるステータと、とからなることを特徴とする。

本実施例において、段差部は、軸受の上部と対向するように配置されることを特徴とする。ここで、段差部は、軸受の上部の形状及び大きさに相応するように形成され、軸受の上部をその内部に収容することができる。

本実施例において、段差部は、ハブの下部面に環状に形成されていることを特徴とする。

本実施例において、テーパ部は、軸受の中心から外部に向かって下方に傾斜していることを特徴とする。

本実施例において、軸受の内周面の高さが軸受の外周面の高さより長く形成され、軸受の内周面とシャフトの外周面との接触面の高さが軸受の外周面と軸受ホルダの内周面との接触面の高さより長く形成されていることを特徴とする。特に、軸受の内周面の高さと軸受の外周面の高さとの比が１．１以上となるように軸受が形成されていることを特徴とする。

本実施例において、軸受の下部面は、平らに形成されていることを特徴とする。

本実施例において、軸受ホルダの内周面の上部に、モータの中心に向かって傾斜している傾斜面が形成されていることを特徴とする。

上記の本発明の説明によると、本発明は、シャフトと軸受との間の接触支持力を向上させて、軸受の中空部内で回転するシャフトの安定した駆動を提供する。

また、本発明は、超薄型化により全体的な高さが低くなったブラシレス直流モータにおいて、シャフトと軸受との間で最適の接触状態を保障する本発明の軸受の他に、既存に用いられていた軸受及び／またはシャフトをそのまま採用することができる。

更に、本発明は、軸受と軸受ホルダとの間の接合性能を向上させて、シャフトの回転駆動を実現することができる。

本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータの概略的な断面図である。 図１Ａに図示された本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータの部分拡大図である。 本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータにおいて、軸受の高さ寸法に対するウォブルの関係を図示したグラフである。 本発明の第２実施例によるブラシレス直流モータの概略的な部分拡大図である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータを概略的に図示した図面であって、図１Ａは、本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータの断面図であり、図１Ｂは、図１Ａに図示されたブラシレス直流モータの一部を拡大した図面である。

本発明のブラシレス直流モータ１は、シャフト１００と、軸受（ｂｅａｒｉｎｇ）１１０と、軸受ホルダ（ｂｅａｒｉｎｇ ｈｏｌｄｅｒ）１２０と、ベース（ｂａｓｅ）１３０と、ロータ（ｒｏｔｏｒ）１４０と、ステータ（ｓｔａｔｏｒ）１５０と、からなる。

具体的には、カップ状のロータ１４０には、ハブ１４１の回転中心、即ち、中心軸と一致するようにシャフト１００が配置され、ハブ１４１の端部に沿って垂直下方に延びたスカート部１４２の内側にマグネット１４５が配置されている。

ステータ１５０は、平らなベース１３０上にコーキング（ｃａｕｌｋｉｎｇ）またはスピニング（ｓｐｉｎｎｉｎｇ）などの多様な方式により結合された軸受ホルダ１２０にコア１５２が載置され、このコア１５２の回りにコイル１５１が巻線される。コイル１５１に電流が印加されると、コア１５２のチップ（ｔｉｐ）の周囲に磁場が発生する。磁場は、ロータ１４０に備えられたマグネット１４５に磁気力を提供し、この磁気力がロータ１４０を回転させて、ブラシレス直流モータ１が駆動する。

軸受１１０は、シャフト１００を回転可能に収容するために、中空の円筒状に形成される。好ましくは、軸受１１０の内周面とシャフト１００の外周面との間の微小間隙に流体を介在することもできる。また、軸受１１０は、図示されたように軸受ホルダ１２０により支持される。

軸受ホルダ１２０は、中空の円筒状からなっており、支持体１６０を介して軸受ホルダ１２０の開放された下部を閉鎖する。軸受１１０は、軸受ホルダ１２０の中空部（参照符号なし）の内周面と支持体１６０とにより形成された内部空間内に挿入される。ここで、軸受１１０は、軸受ホルダ１２０と圧入方式または接合剤を用いたボンディング方式などにより固定することができる。

また、軸受ホルダ１２０の外周面には、環状の段差部が形成され、この段差状の載置面１２２上にステータ１５０が配置される。

軸受ホルダ１２０の内周面の上端には、傾斜面１２１が形成される。傾斜面１２１は、シャフト１００の軸方向に傾斜して、軸受ホルダ１２０の開放された上部端を拡張させる。このような拡張構造を有する軸受ホルダ１２０は、軸受ホルダ１２０の開放された上部に挿入される軸受１１０の進入を助けて、軸受１１０の圧入をより容易にすることができる。

また、軸受ホルダ１２０の下部には、内／外側に固定溝部（参照符号なし）が形成される。固定溝部は、プレート状のベース１３０及び支持体１６０を固定する。必要に応じて、ベース１３０と軸受ホルダ１２０は、一体に形成することができる。

軸受ホルダ１２０の内周面の下部には、中心に向かって突出されているストッパ（ｓｔｏｐｐｅｒ）１２５が備えられ、ストッパ１２５と対向するシャフト１００の外周面の下部には、凹溝部１０５が形成される。図示されたように、ストッパ１２５がシャフト１００の凹溝部１０５に挿入されて、シャフト１００の浮上を防止することができる。

選択可能に、支持体１６０は、シャフト１００を軸方向に支持するためのスラストワッシャ（参照符号なし）を備える。

ベース１３０は、図示されたように、本発明によるブラシレス直流モータ１を構成する夫々の構成部材を全体的に支持しており、ブラシレス直流モータ１がハードディスクドライブなどの装置に固定されるように設けられる部分である。ベース１３０の平らな面には、エンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）、コネクター、受動素子などの電子素子が装着されたプリント回路基板を備える。

本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータ１は、中空の円筒状の軸受１１０を備える。特に、円筒状の軸受１１０の上部には、テーパ部１１０ａが形成される一方、その下部面は、平らに形成することができる。換言すれば、軸受１１０には、外部方向に傾斜しているテーパ部１１０ａが形成されており、図示されたように、全体的に台形の断面形状を有する。

選択可能に、本発明のブラシレス直流モータ１は、軸受１１０の上部にテーパ部１１０ａの代わりに段差部（不図示）を備えることができる。段差部は軸受１１０の上部外側に形成され、軸受１１０の外側面の高さより軸受１１０の内側面の高さが長く形成される。

軸受１１０のテーパ部１１０ａが、軸受ホルダ１２０の傾斜面１２１より下側に配置される。これと異なって、軸受ホルダ１２０の傾斜面１２１が軸受１１０のテーパ部１１０ａより下側に配置することもでき、これに限定されず、軸受ホルダ１２０の傾斜面１２１と軸受１１０のテーパ部１１０ａを同じ高さに形成することもできる。テーパ部１１０ａ及び／または傾斜面１２１は、軸受１１０と軸受ホルダ１２０とのボンディング接合時、軸受１１０と軸受ホルダ１２０との間の接着剤の流動性を向上させるだけでなく、圧入時に軸受ホルダ１２０の中に軸受１１０を容易に案内することができる。

軸受１１０の下部を基に、軸受１１０の内周面の高さＨは軸受１１０の外周面の高さｈより長く形成される。

これにより、軸受１１０の内周面と近接しているシャフト１００の外周面との接触面の高さが軸受１１０の内周面の高さＨと同一となり、軸受１１０の外周面と近接あるいは接触している軸受ホルダ１２０の内周面との接触面の高さが軸受１１０の外周面の高さｈと同一となる。

図示されたように、軸受１１０とシャフト１００との接触面の高さが、軸受１１０と軸受ホルダ１２０との接触面の高さより長く形成される。結果的に、軸受１１０とシャフト１００との接触長さが軸受１１０と軸受ホルダ１２０との接触長さより長くなって、軸受１１０を介してシャフト１００をより確実に支持することができる。従って、シャフト１００は、軸受１１０内で駆動時、振動を最大限除去した状態で安定した回転を図ることができる。

上述したように、本発明による軸受１１０とシャフト１００との間には、微小間隙、即ち、公差が存在する。この微小間隙には、流体が充填され、シャフト１００を回転可能に支持する。当該分野の熟練者に既に公知であるように、シャフト１００は、軸受１１０の中空部（参照符号なし）の長さ方向に延びている仮想の中心軸と一直線上に回転されなければならないが、実際には、シャフト１００と軸受１１０との間の微小間隙、公差により、シャフトは中心軸から外れて回転する。

本発明によると、軸受１１０の内周面の長さが、軸受１１０の外周面より長く延長して設計され、これにより、軸受１１０内で回転駆動時、シャフト１００と仮想の中心軸の同軸度を最大限一致させて、モータの振動を最小化し、自体耐久性を向上させることができる。

図２は、本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータの軸受の内周面の高さと軸受の外周面の高さの比に対するウォブルの発生程度を図示したグラフである。

本発明の第１実施例によるブラシレス直流モータは、制限された高さを有する薄膜型のブラシレス直流モータであり、シャフトの回転による動的不均衡が発生して、振動、例えば、ウォブル現象をもたらす可能性がある。

換言すれば、本発明によるブラシレス直流モータは、シャフト１００（図１Ａ参照）の外周面に近接して配列された軸受の内周面の高さＨと、軸受ホルダ１２０（図１Ａ参照）の内周面に近接して配列された軸受の外周面の高さｈとの比率を制御することにより、ウォブル現象を低減させることができる。

図２は、同じサイズ及び構造を有するブラシレス直流モータにおいて、軸受の内周面の高さＨと軸受の外周面の高さｈとの比率を異ならせることによるウォブルの発生程度を示している。

このように、軸受の内周面の高さＨが軸受の外周面の高さｈより１．１倍以上大きく形成される場合にウォブルを低減することができるということに基づいて、本発明によるブラシレス直流モータは、軸受の内周面の高さＨが、軸受の外周面の高さｈより長い台形の断面形状の軸受を有する。

図３は、本発明の第２実施例によるブラシレス直流モータの概略的な部分拡大図である。

図３に図示された本発明の第２実施例によるブラシレス直流モータ１´は、図１Ａ及び図１Ｂに図示された第１実施例のブラシレス直流モータ１と、ハブ１４１以外の構成が同様である。従って、本発明の明瞭な理解のために、類似または同様の構成部材についての説明は以下にて排除する。

図３に図示されたように、本発明の第２実施例によるブラシレス直流モータ１´は、ハブ１４１の回転中心と一致する中心軸線上にシャフト１００が配置されたロータ１４０を備える。換言すれば、カップ状のロータ１４０は、円板状のハブ１４１及びマグネット１４５が装着されたスカート部１４２を備える。

ロータ１４０は、ハブ１４１の回転のために電場を形成してステータ１５０に対して回転可能に備えられる回転構造物であり、コア１５２と一定間隔を置いて互いに対向するように配置される環状のマグネット１４５がスカート部１４２の内周面に備えられ、磁場を形成するマグネット１４５は、コイル１５１で形成される電場との間で電磁気力を発生させる。この電磁気力により、ブラシレス直流モータのロータ１４０が回転される。ハブ１４１は、信号記録再生を目的とするディスク（ｄｉｓｋ）をチャッキングするディスクチャッキング装置（参照符号なし）を備える。

ロータ１４０のハブ１４１の下部面には、環状の段差部１４１ａが形成される。特に、段差部１４１ａは、軸受１１０の上部、より具体的には、テーパ部１１０ａと対向する位置に形成される。段差部１４１ａは、ハブ１４１の中心の下部面に段差状に形成されるが、これに限定されず、環状の凹溝の形状に形成されてもよい。

ここで、段差部１４１ａは、軸受１１０の上部、テーパ部１１０ａを収容できる形状とサイズを有するように形成される。

本発明の第２実施例によるブラシレス直流モータ１´は、制限されたモータの高さを有する超薄型のブラシレス直流モータにおいても、軸受の内周面の高さＨを段差部１４１ａの段差の高さだけ延長させることができるため、シャフト１００の同芯軸を軸受１１０の中心軸とより効果的に一致させることができる。

さらに、本発明の第２実施例によるブラシレス直流モータ１´は、図示されたように、軸受１１０の上部にテーパ部１１０ａの代わりに軸受１１０の上部外周面に段差部１４１ａを形成して、軸受の内周面の高さＨと、軸受の外周面の高さｈを異ならせて形成することができる。即ち、本発明の軸受の内周面の高さＨが、軸受けの外周面の高さｈより長く形成される。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、シャフトと軸受との間の接触支持を増大させることができるブラシレス直流モータに適用可能である。

１、１´ モータ
１００ シャフト
１０５ 凹溝部
１１０ 軸受
１１０ａ テーパ部
１２０ 軸受ホルダ
１２１ 傾斜面
１２２ 載置面
１２５ ストッパ
１３０ ベース
１４０ ロータ
１４１ ハブ
１４１ａ 段差部
１４２ スカート部
１４５ マグネット
１５０ ステータ
１５１ コイル
１５２ コア
１６０ 支持体

Claims (17)

1. シャフトと、
   前記シャフトを回転可能に支持するように、中空の円筒状からなり、上部にテーパ部を備えた軸受と、
   前記軸受を支持するように、中空の円筒状からなる軸受ホルダと、
   前記軸受ホルダを固定するベースと、
   ハブ及びマグネットを備えたロータと、
   コア及び前記コアに巻線された多数のコイルを備え、前記軸受ホルダの外周面に固定されるステータと、からなるブラシレス直流モータ。
2. 前記テーパ部は、前記軸受の中心から外部に向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ。
3. 前記軸受の内周面の高さが、前記軸受の外周面の高さより長く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ。
4. 前記軸受の下部面は、平らに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ。
5. 前記軸受ホルダの内周面の上部に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ。
6. 前記軸受のテーパ部が、前記軸受ホルダの傾斜面より下側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ。
7. 前記軸受の上部は、外側面に沿って段差状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレス直流モータ。
8. 前記軸受の内周面の高さが、前記軸受の外周面の高さより１．１倍以上長く形成されていることを特徴とする請求項３に記載のブラシレス直流モータ。
9. シャフトと、
   前記シャフトを回転可能に支持するように、中空の円筒状からなり、上部にテーパ部を備えた軸受と、
   前記軸受を支持するように、中空の円筒状からなる軸受ホルダと、
   前記軸受ホルダを固定するベースと、
   下部面に段差部が形成されたハブ及びマグネットを備えたロータと、
   コア及び前記コアに巻線された多数のコイルを備え、前記軸受ホルダの外周面に固定されるステータと、とからなるブラシレス直流モータ。
10. 前記段差部は、前記軸受の上部と対向するように配置されることを特徴とする請求項９に記載のブラシレス直流モータ。
11. 前記段差部は、前記ハブの下部面に環状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のブラシレス直流モータ。
12. 前記テーパ部は、前記軸受の中心から外部に向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項９に記載のブラシレス直流モータ。
13. 前記軸受の内周面の高さが、前記軸受の外周面の高さより長く形成されていることを特徴とする請求項９に記載のブラシレス直流モータ。
14. 前記軸受の下部面は、平らに形成されていることを特徴とする請求項９に記載のブラシレス直流モータ。
15. 前記軸受ホルダの内周面の上部に傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項９に記載のブラシレス直流モータ。
16. 前記軸受の上部は、外側面に沿って段差状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のブラシレス直流モータ。
17. 前記軸受の内周面の高さが、前記軸受の外周面の高さより１．１倍以上長く形成されていることを特徴とする請求項１３に記載のブラシレス直流モータ。

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