JPS5967846A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弾性連結要素により、モータ軸に取り付けられ
ている少なくとも１個のハブに連結されている回転子を
具える電動機に関するものである。

このような電動機は、例えば、米国特許第３２２６５７
９号明細書に記載されている。この既知の電動機では弾
性連結要素がゴム製のパッドとして構成され、回転子の
周速度のふらつきが軸に伝わらないようになっている。

このようなゴム製のパッドは減衰効果を伴なう振動吸収
体として働ら＜０シかし、このゴム製のパッドは横方向
の運動を許すから、この既知の電動機の回転子はスリー
ブ軸受により回転自在にモータ軸上に支持し、回転子が
モータ軸に対し横方向に振動するのを抑えねばならない
。しかし、実際にはこのスリーブ軸受を介して回転子と
モータ軸との間に成る程度の結合が生じ、これが殊に振
動振幅が小さい場合に悲影響を及ぼすことがある。蓋し
、このような場合はスリーブ軸受が摺動性を失い、次第
に多少とも剛固な連結体として働らくからである。

本発明の目的は、冒頭に記載したタイプの電動機の構造
を更に簡単にし、回転子とモータ軸との間に最適な振動
の分離を与え、モータ軸に連結されている負荷の影響も
認められるようにするにある。

この目的を達成する７この、本発明によれば、少なくと
も２個の弾性連結要素を、はぼ半径方向及び軸方向に延
在し、弾性作用を有するリブとして構成し、これらのリ
ブがそれ自体はモータ軸から離れている回転子をハブに
連結するように構成したことを特徴とする。こうすれば
、回転子を、回転子並びに駆動される部分、即ち、負荷
及び任意に設けられるモータ制御サーボ系の一部を形成
するタコメータの回転板を担持するモータ軸を具える機
械振動系の残りの部分から最適に分離する。

リブを振動工学的に適当に設計することにより、全振動
系の周波数応答を振動系の乱れや不安定性を除き、モー
タ軸の回転のふらつきを殆んど除去するようなものにす
ることができる。回転子をハブに連結するリブを用いる
と別個に回転子用の軸受を設けないで済む。蓋し、リブ
は半径方向に剛固であり、これにより横方向振動が抑え
られ、この結果殊に単純な構造が得られ且つモータ軸を
振動から所望通りに分離できるからである。その理由は
回転子がモータ軸から完全に離れているためである。

リブは、例えば、半径方向において回転子をハブに連結
するように設けることもできるが、ハブを回転子に近接
させると共に軸方向に回転子から離し、軸方向において
リブが回転子をハブに連結するようにすると殊に有利で
あることが判明している。このように配設されたリブは
殊に好適な態様でその振動特性につき寸法を決めること
ができる０ また、少なくとも１個の弾性連結要素が減衰作用を伴な
う振動吸収体として構成されている電動機では、弾性作
用を有するリブに加えて、減衰作用を伴なう少なくとも
１個の振動吸収体を設けるようにすると殊に有利である
ことが判明している。

このような振動吸収体は、例えば、前述した米国特許第
３２２６５７９号明細書に記載されているようなゴム製
のパッドとして構成することができるが、既知の態様で
、振動系に減衰を導入し、これにより系が一層安定化す
る。

ハブの周方向に見て、２個の隣接するリブの間に少なく
とも１個の振動吸収体を配設するようにするとこの点で
有利な構造が得られることが判明している。

回転子が支持体（こ取り付けられている電動機では、リ
ブが支持体をハブに連結し、支持体と、リブと、ハブと
が好ましくはプラスティックから一体形成されるように
すると有利な構造がこ−でも得られる。このような構造
は殊に製造が単純で、それ故連続生産に非常に適してい
る。

図面につき本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図の電動機は回転子１（これは第２図にも示す）と
、固定子２（これに図示しないが励磁巻線が設けられて
いる）と、ハウジング３とを具える。回転子１はハウジ
ング３内に回転自在に支承されたモータ軸４に取り付け
られている。本例では、電動機は非磁性材料から成る中
空円筒支持体５上に固定子２に対向するように配設され
た、ヒステリシス特性を有する磁性材料から成るリング
６を具備する回転子１を具えるヒステリシスモータであ
る。

異なる動作原理を用いる電動機でも同じであるが、この
ような電動機は駆動を与える励磁を介して不所望な振動
が回転子の周速に車量され、これが回転子を介して回転
するモータ軸に伝達されるという問題を抱えている。電
動機の多くの用塗ではこのようなモータ軸の回転のふら
つきは望ましくなく、或は許し難いものである。これは
このような電動機が制御回路内に設けられる場合でも同
じである。蓋し、前述したふらつきは制御１１１１回路
により成る程度しか除去できないからである。この問題
を解決するため、回転子自体と、回転子のモータ軸への
駆動連結部との間に、減衰作用を与える振動吸収体を設
けることが提案され“Ｃいるが、このような手法は完全
に満足のゆく結果を与えない。これに対し、回転子とモ
ータ軸との間の結合を弾性的なものとし、回転子並びに
モータ軸及びこのモータ軸により駆動される負荷を含む
振動系内に分離を得るようにすると満足のゆく結果が得
られることが判明している。これは、回転子自体を完全
にモータ軸から離し、弾性的な連結要素だけでモータ軸
上の少なくとも１個のハブに連結すると得られる。なお
、弾性的な連結要素は弾性作用を有する実質的に半径方
向及び軸方向に延在するリブとして構成する。このよう
にすると、モータ軸の回転に含まれるふらつきが大幅に
除かれ、全系が安定になる。

第１１ス及び第２図に示す実施例では、回転子１の支持
体５が中空円筒であり、回転子は２個のハブ７によりモ
ータ軸４に取り付けられている。これらのハブ７は中空
円筒の支持体５の内側でモータ軸４に取り付けられてい
る０半径方向での支持体５と２個のハブ７との間は半径
方向及び軸方向リプ８を介して連結される。これらのリ
ブ８はハブ７と支持体５の対応する凹所と係合する。本
例では２個の直径的に対向するリブ８がハブ７と支持体
５とを連結する。このようにすると、支持体５とリング
６とを具える回転子１はモータ軸４から離れ、リブ８を
介するだけでモータ軸４上のハブ７に連結される。そし
てリブ８は半径方向には剛固であるから、回転子ｌはそ
れ以上の軸受手段を必要としない。材料と寸法、殊に弾
性変形の場合に生ずる力が作用する平面内での断面寸法
の選択について云えば、これらのリブ８は通常の振動工
学技術を用いて、回転駆動運動に対しては弾性を生じ、
斯くして弾性作用を与えるように構成される。リブ８は
、例えば、プラスティックの部品とすることもでき、或
は板ばねを具えるようにすることもできる。このように
して、リブ８の弾性作用のため、回転子１自体に伝達さ
れた振動は全く又は極く小量しかハブ７、従ってモータ
軸４に伝達されない。

第８図及び第４図に示す実施例は円板回転子モータであ
り、その回転子１は非磁性材料がら成る円板状の支持体
５を具え、この円板状の支持体５の中に第４図に破線の
円で示したように複数個のコイル９が配設されている。

これらのコイル９は集電子又は駆動回路により交互に付
勢されるが、磁気リング１０の形態をした固定子２に対
向して置かれ、磁気リング１０が軸方向に磁化され、周
方向に沿って交互にＮ極とＳ極とを示し、ハウジング３
が戻り磁路として用いられ、従って、固定子磁界が軸方
向にコイル９を貫ぬいて延在する。

こ＼でも回転子１はモータ軸４から完全に離れ、モータ
軸は支持体５の中央孔１１を貫ぬいて延在する。本例で
は、回転子１は−っのハブ７だけでモータ軸４＋に取り
付けられているが、このハブ７は回転子１の円板状支持
体５がら軸方向に離れると共に、この支持体５に近接し
て配置される。支持体６とハブ７との間の連結は、こ＼
でも２個の直径方向に対向するリブ８により行なわれる
が、こ−では第８図に見るように、リブ８は軸方向に回
転子１をハブ７に連結する。このように配設されたリブ
の振動特性は高度の弾性を与えるのに好適なものである
。この実施例では、支持体５、リブ８及びハブ７はプラ
スチックから一体形成されるが、これは殊にこのような
回転子を連続生産する上で好適である。ハブ７の内側に
は金属スリーブ】、２を挿入し、ハブ７をモータ軸４に
正しく取り付けられるようにする。図から明らかな通り
、回転子ｌはモータ軸４がら離れているが、ハブ７、従
ってモータ軸４に回転駆動連動に対して弾性を生ずるよ
うに結合されており、このためこ＼でも不所望な振動が
回転子ｌからモータ軸４に伝達されることはなく、これ
によりこのモータ軸が安定に、均一に且つ平滑に回転す
ることが保障される。

第５．６及び７図は第３図及び第４１図に示した実施例
の円板回転子１の変形例を示したものである。第６図及
び第７図に見るように、回転子１の円板状支持体５をハ
ブ７に連結するために６個Ｃリブ８を設けるが、これら
のリブ８は回転子１力ら軸方向に離れていると共に回転
子１の近くに位置する。これらのリブ８は中心対称に配
置され、各２個の対をなすリブはハブ７の周方向におい
て他の隣り合うリブよりも互に近くに置かれ、このよう
にして形成される大きな方の間隙の中央に８個の振動吸
収体１８の一つが配設されるようにする。これらの振動
吸収体の各々は、既知の態様で減衰を与えるが、中空円
筒のゴム製のバッファ１４を具え、これが支持体５の円
筒状凹所１５に嵌合されると共に、反対側ではハブ７の
突出部１７から突出するピン１６と係合する。このよう
にして弾性連結要素を構成するリブ８に加えて、ゴム製
のバッファ１４も゛弾性連結要素を形成し、回転子１の
支持体５とハブ７との間で働らく。しかし、これらの２
種類の弾性連結要素の動作原理は異なり、リブ８は回転
駆動運動に対し弾性作用を与えるのに対し、振動吸収体
は減衰作用を与える。注意すべきことは、図面を簡明な
らしめるため、第５図は直接断面■−■内に位置する弾
性連結要素、即ちリブ８と振動吸収体１ａだけを示し、
この断面の更に背后に位置する他の弾性連結要素は示さ
ず、その位置だけが第６図及び第７図から明らかになる
ことである０明らかにリブ８と振動吸収体１３の配置は
異ならせることができる。また、購造上及び振動工学上
の要求に依存して弾性連結要素の数を異ならせることが
できる。

上述したように、弾性作用を与えるリブ８と減衰作用を
有する振動吸収体１３とを、回転子１をハブ７に、従っ
てモータ軸４に結合するために組み合わせて用いると、
回転子からモータ軸への振動の伝達を非常に大幅に除く
ことができる〇モータ軸により駆動される負荷及びモー
タ制御装置により系内に入ってくる不所望な効果を減ら
すため（こもこれらの手法を用いると好適であり、従っ
て後述するように全体から見て非常に安定な装置が得ら
れる。

第８図は第５図ないし第７図に示すような円板回転子を
有する電動機の一例を示したものである。

これは回転磁気ヘッドによりテープ上の斜のトラックを
走査するテープの形態をした記録担体用の記録及び再生
又はそのいずれか一方を行なう装置の走査装置に関する
ものである。このような走査装置は、既知め態様で、固
定ドラム部１８と、この固定ドラム部と同軸の回転ドラ
ム部１９とを具える。これらの２個のドラム部１８と１
９との間に間隙２０を形成し、この間ｖ２０の中に回転
ドラム部１９上番こ取り付けられた磁気ヘッド２１を位
置させる。この磁気ヘッド２１は２個のドラム部１８及
び１９の周面から僅かに突出させてあり、このため２個
のドラム部１８及び１９の周面の周りにら旋通路（こ沿
って巻きつけられている記録担体と協働することができ
る。２個のドラム部１８と１９は同軸的に位置させ且つ
駆動されるドラム部１９の回転速度は非常に厳格に一定
にしなければならないから、２個のドラム部を組み合わ
せて駆動電動機と共に一つのユニットを形成するように
すると好適である。それ故、固定ドラム部１８を円板回
転子モータのハウジング部２２上に形成する。またこの
ハウジング部２２はモータ軸４に対する２個の軸受２８
及び２４を担持し、モータ軸４の自由端に回転ドラム部
１９を取り付ける。

ハウジング部２２は更に固定子個２を形成し、円板回転
子１の支持体５に対向して配設される磁気リングＪＯを
担持する。この円板回転子１は第５図ないし第７図につ
き述べたようにリブ８と振動吸収体１８とを介してモー
タ軸４上のハブ７に結合する。環状板２５が磁気リング
１ｏにより発生させられる磁界に対する戻り磁路を形成
する。リード線（図示せず）を介して支持体５内のコイ
ルを集電子２６から付勢するが、この集電子２６はモー
タ軸４上に取り付けられており、ワイパ接触子２７を介
して回転子ｌのコイルを付勢するために必要な信号が与
えられる。回転ドラム部１９の周速度に要求される高度
の均一性を得るため、回転子コイルに与えらるべき電気
信号を導き出す制御回路（図示せず）を設ける。この制
御回路はサーボシステムにより形成され、モータ軸４に
より駆動されるタコメータの出力信号を受は取る。この
出力信号がモータ軸４の瞬時周速度の目安となる。この
ようなサーボシステムは一般に知られているから、詳細
には述べない。タコメータは周上に歯２８を有する円板
２９を具えるが、この円板２９がハブ７に取り付けられ
ており、タコメータに対する回転子として慟らく。この
円板２９の歯２８はハウジングに取り付けられているリ
ング３１の歯３０と対向する。このリング８１は他のハ
ウジング部３２と共に磁気リング８８により発生させら
れる軸方向磁界に対する戻り磁路を与える。この磁界は
リング８１とハウジング部３２との間に配設された環状
コイル８４を貫通し、この環状コイル３４がタフメータ
の出力信号を供給する。

このような駆動装置では、モータ軸４と共に回転する部
分が円板回転子ｌと、ハブ７と、タフメータの回転子を
形成する円板２９と、実際の負荷となる回転ドラム部１
９と、集電子２Ｇ（この影響は無視できる）とを具える
。これらの部分の各々は特殊なはずみ単質量体を構成す
るが、ハブ７のはずみ単質量体と円板２９のはずみ単質
量体とは一つのはずみ単質量体とみなせる。蓋し、円板
２９はハブ７に直接固定されているからである０この共
通のはずみ単質量体がモータ軸４を介して回転ドラム部
１９のはずみ単質量体に連結されていると共に、弾性連
結要素８及び１８を介して円板回転子１のはずみ単質量
体に連結されており、これにより特別な特性を有する振
動系が得られる０このような振動系は第９図に示すよう
な機械振動モデルで定餡することができる。この第９図
では、長方形８５が回転ドラム部１９のはずみ車質徴体
を示し、長方形３６がハブ７とこのハブ７に連結されて
いる円板２９との共通はずみ単質量体を示し、長方形８
７が円板回転子１のはずみ単質量体を表わす。長方形３
８はハブ７及び円板２９がモータ軸４を介して回転ドラ
ム部に結合されることを象徴的に表わし、長方形３９は
リブ８を介する円板回転子１の弾性結合を表わし、記号
４０は振動吸収体１８を介する円板回転子ｌのハブ７及
び円板２９への減衰結合を表わす。長方形３８と３９の
幅は弾性結合の程度が異なることを示し、モータ軸４は
可成り剛固な結合を与え、他方リブは弾性的な結合を与
える。このような振動系の挙動は周波数特性により既知
の態様で記述することができる。第１０図はこれらの周
波数特性を示す。、対数目盛に従って横軸上に周波数を
プロットし、これまた対数目盛に従って縦軸上にはずみ
単質量体３５、即ち、回転ドラム部１９の角周波数の商
と、はずみ単質量体３７、即ち、円板回転子１のトルク
とをプロットする。このような周波数特性は、既知のよ
うに、円板回転子１のコイルを付勢するサーボ系から見
た全振動系の状態を表わす。

本発明に係る手法の利点を明瞭ならしめるため、既知の
装置で慣例となっているように、円板回転子１はハブ７
にｗＪ固に連結されている、Ｊ、！ＩＪち、これらの２
個の部分の間にはリブ８も振動吸収体１８もなく、Ｗａ
ｒＪ固に連結されているものと仮定する。第９図ではこ
のような剛固な連結ははずみ単質量体８６と８７の間の
破線の長方形４１で示されている。これに対応する周波
数特性は第１０図で破線で示されている。この第１０図
から明らかな通り、このような振動系は、矢印４２で示
された著しい共振周波数を示すが、これは２個のはずみ
単質量体３６と３７の和、即ち、円板回転子１１ハブ７
及びこれに連結されている円板２９とはずみ単質量体３
５、即ち、回転ドラム部１９との協働作用により起こさ
れる。このような共振は振動系に不安定さを持ち込む可
能性があり、また実際にはこのような共振は一般に円板
回転子１のコイルの付勢が交互に切り換えられる周波数
も含む周波数レンジに位置し、これが全系を著しく乱す
可能性があるという事実を許容しなければならない。

振動糸の***振は矢印４８で示され、これははずみ単質
量体８６、即ち、ハブ７とこれに連結されている円板２
９と、はずみ単質量体３５、即ち、回転ドラム部１９と
の協働作用により起こされるが、振動系を乱すことはな
い。蓋し、零に近い曲線部から見られるように、サーボ
系はこのような周波数を励振することはできないからで
ある。

円板回転子１とハブ７の剛固な連結の代りに、リブ８に
よる円板回転子１とハブ７の弾性的な結合を与える、即
ち、第９図の振動モデルのはずみ草質量体３６と３７の
間に細長い長方形３９で象徴的に示される結合を与える
と、振動系の周波数特性は第１０図で一点鎖線で示され
たようなものになる。第１０から判かる通り、このよう
な振動系は矢印４４及び４５で示された２個の特性共振
モードを示す。共振モード４杏ははずみ草質量体８７、
即ち、円板回転子ｌと、２個のはずみ草質量体３５と３
６の和、即ち、回転ドラム部１９、ハブ７及びこれに連
結されている円板２９との協働作用により起こされる。

もう一つの共振モード４５ははずみ草質量体８７、即ち
円板回転子１と、はずみ草質量体３６、即ち円板２９が
連結されているハブ７との協働作用により起こされる。

第１０図から明らかな通り、共振モード４曹４の周波４
（・数は元の共振モード４２の周波数より低く、共振モ
ード４５は相当に高い周波数レンジに位置する。

これは、元の共振モード４２が位置していた大事な周波
数レンジで共振が起こらないことを意味する。また、第
１０図から明らかな通り、共振モード４４及び４５は元
の共振モード４２程突出してはいない。これらの２個の
効果のため振動系の安定性が改良され、駆動さるべき回
転ドラム部１９が一様巨つ平滑に回転する。

弾性作用を有するリブ８に加えて、減衰を与える振動吸
収体１ａをこのような振動系内に入れ、第９図に示した
振動モデル内のはずみ草質量体８６と３７の間の長刀形
４０で象徴的に表わされたようにすると、このような振
動系に対しては第１Ｏ図で実線で示したような周波数特
性が得られる。これから判かる通り、このような減衰が
導入されると共振モードは減衰し、このためこのような
振動系は殊に高い安定性を示す。それ故、このような駆
動系は、モータにより駆動される部分の一様な周速度を
保障し、これは多くの用途にとつて大事である。

前述したところから明らかな通り、本発明の範囲を離れ
ずに、前述した諸実施例に対しいくっがの変形例を作る
ことができる。これは殊に弾性作用を与えるリブの構造
と配置についてそうであるが、使用する場合は、振動吸
収体の構造と配置についても云える。

【図面の簡単な説明】

第１図は電動機の軸方向断面図、 第２図は第１図の■・−■線で切った電動機の断面図、 第３図は回転子が円板回転子である電動機の軸方向断面
図、 第４図は第８図の■−ＩＶ線で切った第３図の電動機の
断面図、 第５図は６個のリブと８個の振動吸収体とを具える円板
回転子を有する電動機の軸方向断面図、第６図は第５図
のＶＩ−ＶＩ線で切った回転子の断面図、 第７図は第５図の■−■線で切った回転子の断面図、 第８図は記録・再生装置用の走査装置の軸方向断面図、 第９図は第８図の走査装置の機械振動モデルを示す説明
図、 第１０図は第９図に示した機械振動モデルの周波数特性
の図である。 ｌ・・・回転子　　　　　　２・・・固定子８・・・ハ
ウジング　　　　４・・・モータ軸５・・・支持体　　
　　　　６・・・リング７・・・ハブ　　　　　　　８
・・・リブ９・・・コイル１０・・・磁気リング １１・・・中央孔　　　　　　１２・・金属スリーブ１
３・・・振動吸収体　　　１４・・バッファ１５・・・
凹所　　　　　　　１６−１．ピッ１７・・・ハブ７の
突出部　１８・・・固定ドラム部１９・・・回転ドラム
部　　　２ｏ・・・間隙２１・・・磁気ヘッド　　　２
２・・・ハウジング部２３　、２４・・・軸受　　　　
２５・・・環状板２６・・・集電子　　　　　　２７・
・・ワイパ接触子２８・・・タコメータの円板上の歯 ２９・・・タコメータの回転子となる円板８０・・・リ
ングの歯　　　　８１・・・リング３２・・他のハウジ
ング部　３８・・・磁気リング３４・・・環状コイル フルーイランペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　弾性連結要素により、モータ軸に取り付けられてい
   る少なくとも１個のハブに連結されている回転子を具え
   る電動機において、少なくとも２個の弾性連結要素を、
   はぼ半径方向及び軸方向に延在し、弾性作用を有するリ
   ブとして構成し、これらのリブがそれ自体はモータ軸か
   ら離れている回転子をハブに連結するように構成したこ
   とを特徴とする電動機。 ス　ハブを回転子に近接させると共に軸方向に回転子か
   ら離し、軸方向においてリブが回転子をハブに連結する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電動機。 ８、　少なくとも１個の弾性連結要素が減衰効果を伴な
   う振動吸収体として構成される特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の電動機において、弾性作用を有するリ
   ブに加えて、減衰作用を伴なう少なくとも１個の振動吸
   収体を設けるようにしたことを特徴とする電動機。 表　ハブの周方向に見て、２個の隣接するリブの間に少
   なくとも１個の振動吸収体を配設するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電動機。 ６、　回転子が支持体に取り付けられている特許請求の
   範囲前記各項のいずれか一項に記載の電動機において、
   リブが支持体をハブに連結し、支持体と、リブと、ハブ
   とが好ましくはプラスティックから一体形成されるよう
   にしたことを特徴とする電動機。