KR20060096888A - 무브러시 모터 - Google Patents

Abstract

박형화가 가능하고, 회전축의 직각도가 높은 정밀도로 얻어지며, 회전 편차나 진동이 적은 무브러시 모터를 제공한다.

모터베이스 (10) 와, 이것에 베어링 (22, 23) 을 통해 지지된 축 (25) 과, 평판상의 자성체이며, 일면측으로부터 모터베이스로 축과 직교하는 방향으로 축 근방에서 지지되는 백 요크 (20) 와, 그 타면측에 배치된 복수의 코일 (31) 과, 고리형 마그넷 (24) 을 구비하고, 이 마그넷과 복수의 코일 (31) 을 소정의 갭 (G) 을 사이에 두고 대향시키면서 축과 일체로 회전하는 로터 요크 (28) 를 구비하고, 복수의 코일을 축 둘레에 등각도 간격으로 배치함과 함께 타면측에 축 둘레의 소정 각도 범위이며 복수의 코일의 비배치 영역 (S) 을 형성하고, 이 영역의 축대칭이 되는 영역의 모터베이스와 백 요크 사이에, 이 요크를 마그넷측으로 변형시키는 압접수단 (34) 을 갖는다.

Description

무브러시 모터{BRUSHLESS MOTOR}

도 1 은 본 발명의 무브러시 모터의 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 2 는 본 발명의 무브러시 모터의 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 3 은 본 발명의 무브러시 모터의 실시예를 설명하는 단면도 및 부품도이다.

도 4 는 본 발명의 무브러시 모터의 실시예에서의 구동 마그넷을 설명하는 평면도이다.

도 5 는 본 발명의 무브러시 모터의 실시예를 적용한 일례를 설명하는 도면이다.

도 6 은 본 발명의 무브러시 모터의 실시예에서 백 요크의 평면도 (平面度) 를 설명하는 그래프이다.

도 7 은 본 발명의 무브러시 모터의 실시예에서의 특성을 설명하는 그래프이다.

도 8 은 종래의 무브러시 모터의 백 요크의 평면도를 설명하는 그래프이다.

도 9 은 종래의 무브러시 모터를 설명하는 단면도이다.

도 10 은 종래의 무브러시 모터를 설명하는 평면도이다.

도 11 은 종래의 무브러시 모터를 설명하는 다른 단면도이다.

도 12 는 종래의 다른 무브러시 모터를 설명하는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 모터베이스 10a, 10b : 구멍

10c : 돌제 10k : 기부

10h : 지주부 10q : 오목부

10s : 선단 지지부 13 : 플렉시블 기판 (FPC)

17 : 오일 정지구 18 : 스러스트 플레이트

19 : 부싱 19a : 구멍

19b : 일단면 19c : 타단면

19d : 돌부 20 : 백 요크

20a : 구멍 22, 23 : 소결 오일함유 베어링

24 : 구동 마그넷 25 : 회전축

25a : 돌출부 26 : 나사

27 : 스러스트 시트 28 : 로터 요크

28a : 구멍 28b : 둘레벽

28c : 상승부 28d : 구멍

29 : FG 마그넷 30 : (릴 구동용) 기어

31 : 구동코일 32 : 자기센서 (MR 소자)

34 : 스페이서부 35 : 홀 소자

36 : 릴 구동용 벨트 100 : 무브러시 모터

C : 회전 중심 P : 기준점

S : 비배치 각도 영역 α : 변형 여유분

특허문헌 1 일본 공개실용신안공보 평6-2963호

본 발명은 무브러시 모터에 관한 것이다.

종래 무브러시 모터는 각종 전자기기에 많이 이용되고 있다.

예를 들어, VTR 에서의 테이프 구동용 모터로서, 또 자기 디스크 드라이브에서의 구동용 모터로서 이용된다.

이러한 무브러시 모터의 종래예로 특허문헌 1 에 기재된 것이 있다.

이 무브러시 모터는 VTR 의 테이프 구동용 캡스턴 모터로서, 모터의 스테이터 기판에 대한 베어링 홀더 및 회전축의 직각도를 높은 정밀도로 얻을 수 있도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 베어링 홀더와 스테이터 기판의 접합면을 회전축을 중심으로 한 대략 원기둥형으로 하여 회전축의 직각도를 정확하게 구할 수 있는 것이다.

여기에서, 종래의 무브러시 모터 (200) 에 대하여 도 9 내지 도 11 을 사용하여 설명한다.

도 9 는 종래의 비디오 일체형 카메라용 무브러시 캡스턴 모터의 일례에서의 전체 구성을 나타내는 단면도이고, 도 10 은 도 9 에서의 평면도이고, 도 11 은 그 모터에서의 코일의 부착면을 설명하기 위한 도 10 에서의 L-L 단면도이다.

도 9 에 있어서, 수지재로 형성된 모터베이스 (210) 는, 기부 (211) 와, 이 기부 (211) 에 세워 설치된 지주 (215) 를 구비하고 있다.

기부 (211) 와 지주 (215) 의 선단부 (216) 에는 중심 축선을 공통으로 한 구멍 (216a, 216a) 이 각각 형성되어 있다.

기부 (211) 구멍 (211a) 의 내면에는 볼 베어링 (222) 이 끼워 맞춰진다. 또 이 구멍 (211a) 의 주위에는 저면측 (도 9 의 하방측) 으로 돌출되는 고리형 돌제 (突堤 ; 212) 가 일체적으로 형성되어 있다.

이 돌제 (212) 의 외주면에는 백 요크 (220) 의 구멍 (220a) 이 끼워 장착된다. 이 백 요크 (220) 는 철판 등의 자성재로 이루어지고, 구멍 (220a) 은 그 대략 중앙부에 형성되어 있다.

즉, 구멍 (211a) 의 내면에서 볼 베어링 (222) 의 외륜 위치가 결정되고, 돌제 (212) 의 외주면에서 백 요크 (220) 가 위치 결정되어 있다.

모터베이스 (210) 선단부 (216) 의 구멍 (216a) 에는 소결 베어링 (223) 이 끼워 맞춰진다. 그리고, 이 소결 베어링 (223) 은 선단부 (216) 가 코킹되어 그곳에 고정된다.

이 볼 베어링 (222) 및 소결 베어링 (223) 에 의해, 스테인리스재로 이루어지는 회전축 (225) 이 회전 자유롭게 지지된다.

백 요크 (220) 의 하면측에는 중공부를 갖는 대략 링형으로 도선을 감아 이 루어지는 구동코일 (231) 이 회전축 (225) 주위에 복수 배치되어 있다 (도 11 참조).

구체적으로는 60° 간격으로 6개 배치되어 있다.

또 그 백 요크 (220) 의 면 위이고 인접하는 3개의 구동코일 (231) 에서의 중공부에는 홀 소자 (235) 가 부착되어 있다. 이 홀 소자 (235) 는 구동코일 (231) 의 통전 전환용으로 사용된다.

도 9 로 되돌아가, 회전축 (225) 은 볼 베어링 (222) 의 하방측에 돌출되어 있고, 이 돌출된 부분에 로터부가 일체가 되도록 부착되어 있다.

이 로터부는 부싱 (219), 로터 요크 (228), 기어 (230), 구동 마그넷 (224) 및 FG 마그넷 (229) 이다.

즉, 회전축 (225) 의 돌출부 (225a) 에 놋쇠로 만든 부싱 (219) 이 고정되고, 이 부싱 (219) 에 로터 요크 (228) 가 고정된다.

부싱 (219) 의 하단부에는 수지제의 기어 (230) 가 압입되고, 이 기어에 도시하지 않은 타이밍 벨트가 걸려 VTR 의 릴 구동이 이루어진다.

로터 요크 (228) 는 둘레벽 (228a) 을 갖는 편평한 컵 모양으로 형성되어 있다.

둘레벽 (228a) 의 내면측에는 편평한 링형으로 형성된 희토류 재료로 이루어지는 구동 마그넷 (224) 이 고착된다.

이 구동 마그넷 (224) 은 원주 회전방향으로 8극에 착자되어 있다.

또한 구동 마그넷 (224) 의 상면과 구동코일 (231) 의 하면은 소정 갭 (G) 을 사이에 두고 대향하도록 구성되어 있다.

로터 요크 (228) 둘레벽 (228a) 의 외주측에는 주파수 발전기용 플라스틱 마그넷 (이하, FG 마그넷이라 함 ; 229) 이 아웃서트 성형에 의해 일체로 형성되어 있다.

이 FG 마그넷 (229) 에 의해 구동코일 (231) 의 외측에 배치한 MR 센서 (232 ; 도 11 참조) 에 FG 신호가 발생한다.

이 FG 신호에 기초하여 각 구동코일 (231) 에 대하여 플렉시블 기판 (이하, FPC 라 함 ; 213) 을 통하여 인가하는 전류를 제어하여 회전속도를 일정하게 한다.

일반적으로, 상의 수를 3상으로 한 구동모터의 경우, 선택하는 구동코일수 (Nc) 와 자극수 (Nm) 의 조합은 기본적으로 아래와 같다.

(Nc, Nm)＝(3, 2), (3, 4), (6, 4), (6, 8), (9, 6), (9, 12), (12, 16), …

이러한, 구동코일수 3n 에 대하여, 자극수가 2n 또는 4n 이 되는 조합 (n : 자연수) 에서는 구동코일이 회전축을 중심으로 전체 둘레에 균등하게 배치된다.

그 때문에, 릴 구동 등의 벨트를 모터의 자기회로 내부에 배치할 수 없어 외부에 배치해야 한다. 따라서 모터의 박형화가 어려운 것이었다.

그래서, 구동코일수 (Nc) 와 자극수 (Nm) 를 다음과 같은 조합으로 하여 회전축을 중심으로 하여 구동코일을 배치하지 않는 각도 영역을 형성하고, 그 영역에 홀 소자나 기어를 통하여 릴 구동용 벨트를 배치하는 구성으로 하여 박형화를 도모한 모터가 제안되어 있다.

(Nc, Nm)＝(3, 6), (6, 6), (6, 10), (9, 8), (9, 14), (12, 10), (12, 18), …

즉, 구동코일수 (3n) 에 대하여 자극수를 2n＋2 또는 4n＋2 의 조합 (n : 자연수) 으로 하고, 자극에서의 2개의 극에 상당하는 각도범위를 코일이 배치되지 않는 비배치 각도 영역으로서 마련하여 그곳에 홀 소자나 벨트를 배치하는 구성이다.

이 구성의 구동코일 배치를 도 12 에 나타낸다.

이 도면과 같이, 6개의 구동코일 (231) 을 48°간격으로 배치하여 대략 135°∼225°의 범위를 구동코일을 배치하지 않는 비배치 각도 영역 (S) 으로 한 것이다. 또 도 12 에서는 이 비배치 각도 영역 (S) 에 3개의 홀 소자 (235) 를 배치하고 있다.

이 구성에서는, 구동코일 전체로서 받는 자속량이 줄어들기 때문에 효율은 떨어지지만, 모터의 박형화를 도모할 수 있다는 장점이 있다.

그런데 최근 모터에 대한 소형, 그리고 고성능화의 시장 요구가 강하여, 모터를 구성하는 부품은 점점 작고 얇게 해야 한다.

그러나 이 소형 박형화에 의해 부품 자체의 강도는 저하하게 된다.

상기 서술한 종래의 비디오 일체형 카메라용 무브러시 캡스턴 모터에서는 모터를 박형화하면 구동 마그넷 (224) 과 백 요크 (220) 간의 갭도 필연적으로 좁아져 자기흡인력이 강해지기도 하여, 백 요크 (220) 의 변형이 더 커진다.

특히, 상기 서술한 바와 같이, 백 요크 (220) 에 회전축 (225) 둘레에 구동코일 (231) 의 비배치 각도 영역을 형성하는 구성의 모터인 경우, 구동코일 (231) 이 배치되어 있는 영역은 그 구동코일 (231) 이 고착되어 있기 때문에 보강되어, 구동코일 (231) 이 배치되지 않은 비배치 각도 영역과 비교하여 그 굽힘 강도는 높게 되어 있다.

따라서, 백 요크 (220) 는 구동용 마그넷 (224) 의 자기흡인력에 의해 구동 마그넷 (224) 측으로 불균일하게 변형된다.

그 때문에, 구동코일 (231) 과 구동 마그넷 (224) 사이의 갭 (G) 이 불균일해지고 자기적인 균형이 무너져, 이로 인해 회전 편차 (wow and flutter : 이하 W/F 라고도 함) 나 진동이 커진다는 문제가 있었다.

특히 모터를 VTR 이나 다른 전자기기의 내부로 장착할 때, 백 요크 (220) 를 부착하는 위치의 기준이 되는 경우가 있고, 그 경우 백 요크 (220) 의 평면도의 이상(異常)은 회전축 (225) 의 직각도의 이상으로 직접 나타나기 때문에 영향이 매우 크다.

이 백 요크 (220) 의 회전축방향의 변형량에 대하여 도 8 에 나타낸다.

이 도면은, 도 12 에서의 개략 직경 φ25㎜ 인 백 요크 (220) 의 0 (제로)° 에서의 축방향 위치를 기준위치 (높이) 로 하여, 회전축을 중심으로 한 반경 약 11㎜ 에서의 축방향 위치를 45°간격으로 8 곳 측정한 결과이다. 이 측정은 회전축에 로터부를 부착하기 전과 후를 각각 측정하고 있다.

그 결과, 로터부를 부착한 후, 즉 구동 마그넷 (224) 의 자기흡인력이 백 요크 (220) 에 작용하는 상태에서 180°전후의 범위인 구동코일의 비배치 각도 영역 (S) 의 변형이 가장 커, 최대 150㎛ 에 이르고 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 박형화를 위해 백 요크에 구동 코일의 비배치 각도 영역을 형성하면, 구동 마그넷의 자력의 작용에 의해 백 요크가 불균일하게 변형되어 구동 마그넷과의 갭이 일정해지지 않아 회전 편차나 진동이 증가된다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 박형화가 가능하고, 회전축의 직각도가 높은 정밀도로 얻어지며, 회전 편차나 진동이 적은 무브러시 모터를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본원발명은 수단으로서 다음 구성을 갖는다.

즉, 무브러시 모터 (100) 를, 모터베이스 (10) 와, 상기 모터베이스 (10) 에 베어링 (22, 23) 을 통해 회전이 자유롭게 지지된 회전축 (25) 과, 자성체로 이루어지는 평판상으로서, 그 일면측으로부터 상기 모터베이스 (10) 에 의해 상기 회전축 (25) 과 직교하는 방향으로 그 회전축 (25) 근방에서 지지되는 백 요크 (20) 와, 상기 백 요크 (20) 의 타면측에 배치된 복수의 구동코일 (31) 과, 고리형 구동 마그넷 (24) 을 구비하고, 이 구동 마그넷 (24) 과 상기 복수의 구동코일 (31) 을 소정의 갭 (G) 을 사이에 두고 대향시키면서 상기 회전축 (25) 과 일체로 회전하는 로터 요크 (28) 를 구비하고, 상기 복수의 구동코일 (31) 을 상기 회전축 (25) 둘레에 등각도 간격으로 배치함과 함께 상기 타면측에 상기 회전축 (25) 둘레의 소정 각도 범위이며 상기 복수의 구동코일 (31) 이 배치되지 않는 비배치 영역 (S) 을 형성하고, 상기 비배치 영역 (S) 의 상기 회전축 (25) 에 관해 축대칭이 되는 영역에 대응하는 상기 모터베이스 (10) 와 상기 백 요크 (20) 사이에, 상기 백 요크 (20) 를 상기 구동 마그넷 (24) 측으로 변형시키도록 압접하는 압접수단 (34) 을 갖는 구성으로 하였다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

본 발명의 실시형태를, 바람직한 실시예에 의해 도 1∼도 7 을 사용하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 무브러시 모터의 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 2 는 본 발명의 무브러시 모터의 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 3 은 본 발명의 무브러시 모터의 실시예를 설명하는 단면도 및 부품도이다.

도 4 는 본 발명의 무브러시 모터의 실시예에서의 구동 마그넷을 설명하는 평면도이다.

도 5 는 본 발명의 무브러시 모터의 실시예를 적용한 일례를 설명하는 도면이다.

도 6 은 본 발명의 무브러시 모터의 실시예에서의 백 요크의 평면도를 설명하는 그래프이다.

도 7 은 본 발명의 무브러시 모터의 실시예에서의 특성을 설명하는 그래프이다.

실시예의 무브러시 모터 (100) 는 고정측의 스테이터와 회전측의 로터로 이루어지고, 비디오 일체형 카메라에서 사용되는 캡스턴 모터이다.

또한 이 실시예는 (구동코일수 (Nc), 자극수 (Nm)) 의 조합을 (6, 10) 으로 한 무브러시 모터이다.

먼저, 스테이터에 대하여 설명한다.

스테이터는 모터베이스 (10), 백 요크 (20), 구동 코일 (31) 을 갖고 있다.

모터베이스 (10) 는 알루미늄 다이캐스트제이며, 기부 (10k) 와, 이 기부 (10k) 에 세워 설치된 지주부 (10h) 를 갖고 있다.

또, 지주부 (10h) 의 선단측에는 기부 (10k) 와 대략 평행하게 연장 돌출되는 선단 지지부 (10s) 가 형성되어 있다.

기부 (10k) 와 선단 지지부 (10s) 에는 공통의 중심축선을 갖는 구멍 (10a) 과 구멍 (10b) 이 각각 형성되어 있다.

이들 구멍 (10a, 10b) 의 내면에는 한 쌍의 소결 오일함유 베어링 (22, 23) 이 각각 끼워 부착되어 있다.

이 한 쌍의 소결 오일함유 베어링 (22, 23) 에 의해, 스테인리스재로 이루어지는 회전축 (25) 이 회전이 자유롭게 지지된다.

기부 (10k) 의 구멍 (10a) 주위에는 저면측 (도 1 의 하방측) 으로 돌출되는 고리형의 돌제 (10c) 가 일체적으로 형성되어 있다.

백 요크 (20) 는 대략 중앙부에 구멍 (20a) 이 있고, 이 구멍 (20a) 이 모터베이스 (10) 의 돌제 (10c) 의 외주부와 걸어 맞춰짐으로써 백 요크 (20) 는 모터베이스 (10) 의 저면측에 고정된다.

이 고정에 있어서, 돌제 (10c) 는 백 요크 (20) 의 구멍 (20a) 에 코킹된다.

이 고정에 의해, 백 요크 (20) 에 대하여 모터베이스 (10) 의 지주부 (10h) 는 직교하여 세워 설치되어 있다.

이 백 요크 (20) 는 평판상이며, 두께 0.5㎜ 인 규소 강판에 의해 형성된다.

백 요크 (20) 의 하면에는 플렉시블 기판 (FPC ; 13) 이 부착되어 있다.

이 FPC (13) 를 스테이터 기판으로 하고, 그 면 위에 6개의 구동코일 (31) 이 회전축 (25) 둘레에 배치되어 있다 〔도 3 의 (A) 참조〕.

구체적으로는, 회전축 (25) 에 대하여 대략 동심적인 하나의 원주 위를 따라 소정의 각도피치로 부착되어 있다.

또, 구동코일 (31) 외측의 FPC (13) 상에는 후술하는 FG 용 마그넷 (29) 의 외주면과 대향하도록 FG 펄스 검출용 자기센서 (32) 인 MR 소자가 하나 부착되어 있다.

이 실시예에서는, 상기 서술한 바와 같이 6코일 (10) 자극의 조합으로 하였기 때문에, 인접하는 6개의 구동코일 (31) 의 배치에서 상기 서술한 소정의 각도피치는 48°로 설정된다.

따라서, 6개의 구동코일 (31) 은 대략 48°×5＋(48/2)×2＝288°의 각도범위를 차지하기 때문에, 360°－288°＝72°분의 구동코일 (31) 이 배치되지 않는 각도 영역이 생긴다. 이 영역을 비배치 각도 영역 (S) 이라 부른다.

실시예에서는, 이 비배치 각도 영역 (S) 에 코일 통전 전환용 홀 소자 (35) 를 3개 배치하고 있다. 또 후술하는 바와 같이 기어 (30) 에 걸린 릴 구동용 벨트 (36) 를 배치할 수 있다 (도 5 참조, 도 1 에는 일점쇄선으로 기재).

다음으로, 로터에 대하여 설명한다.

로터부는, 회전축 (25) 에서의, 모터베이스 (10) 측 소결 오일함유 베어링 (22) 의 하방측으로 돌출된 부분인 돌출부 (25a) 에 일체가 되도록 부착되어 있다. 이 로터부는 부싱 (19), 릴 구동용 기어 (30), 로터 요크 (28), 구동 마그넷 (24) 및 FG 마그넷 (29) 을 갖고 있다.

이하, 구체적으로 설명한다.

로터 요크 (28) 는 그 중앙부에 형성된 회전축 (25) 과 끼워 맞춰지는 구멍 (28a) 과 둘레벽 (28b) 을 갖고 있고, 구멍 (28a) 주위에는 드로잉 가공에 의해 상승부 (28c) 가 형성되어 있다.

또, 수지에 의해 형성된 부싱 (19) 은 중앙부에 구멍 (19a) 을 갖는 고리형으로 형성되고, 그 외주면의 일단면 (19b) 측에는 기어부 (30) 가 형성되어 있다.

또한 타단면 (19c) 에는 축방향으로 돌출되는 돌부 (19d) 가 4 곳 형성되어 있다.

로터 요크 (28) 에는 이 돌부 (19d) 에 대응하는 구멍 (28d) 이 형성되어 있고, 부싱 (19) 의 돌부 (19d) 를 로터 요크 (28) 의 구멍 (28d) 에 삽입시키고, 또 로터 요크 (28) 의 상승부 (28c) 의 외주면이 부싱 (19) 의 구멍 (19a) 의 내주면에 걸어맞춰진 후 돌부 (19d) 가 코킹되어 부싱 (19) 과 로터 요크 (28) 가 일체화된다.

로터 요크 (28) 의 둘레벽 (28b) 내측에는 희토류 재료로 형성된 고리형의 구동 마그넷 (24) 이 고착된다.

또 둘레벽 (28b) 의 외측에는 고리형의 FG 마그넷 (29) 이 형성되어 있다.

그리고, 로터 요크 (28) 의 상승부 (28c) 의 내주면에 회전축 (25) 의 하단부가 압입되어 있어, 회전축 (25) 과 로터부가 일체화된다.

여기에서 구동 마그넷 (24) 과 FG 마그넷 (29) 에 대하여 상세하게 서술한다.

구동 마그넷 (24) 은 외경 φ1 이 21.15㎜, 내직경 φ2 이 12㎜, 두께 1.15㎜ 의 고리형이고, 희토류 마그넷 재료인 Nd-Fe-B 계재로 형성된다. 또 그 표면에는 니켈이 도금되어 있다.

한편, FG 마그넷 (29) 은 수지 마그넷이고, 로터 요크 (28) 외주에 아웃서트 성형으로 형성된다.

구동 마그넷 (24) 의 착자 상태를 로터 요크 (28) 에 고착한 상태로 도 4 에 나타낸다.

이 도면은 로터 요크 (28) 와 부싱 (19) 을 일체화하여 회전축 (25) 을 장착한 상태의 조립체를 도 1 의 상방에서 본 도면이다.

이 도면과 같이, 구동 마그넷 (24) 은 로터 요크 (28) 의 내주 벽면을 따라 10극 (5극쌍) 에 착자되어 있다.

또한 구동 마그넷 (24) 의 내주측에 배치되며 릴 구동용 기어부 (30) 가 일체로 형성된 부싱 (19) 은, 상기 서술한 바와 같이 그 돌부 (19d) 가 로터 요크 (28) 에 형성한 4 곳의 기어설치용 구멍 (28d) 과 끼워 맞춰져 초음파 코킹됨으로써 로터 요크 (28) 에 부착되어 있다.

로터 요크 (28) 의 둘레벽 (28b) 의 외주부에는 FG 펄스 (회전속도신호) 를 얻기 위해 둘레방향으로 294극 (147극쌍) 에 착자된 원환형의 FG 용 마그넷 (29) 이 형성되어 있다.

따라서, 로터 요크 (28) 와 구동용 마그넷 (24) 및 FG 용 마그넷 (29) 은 일체로 회전하며, FG 용 마그넷 (29) 은 자기센서 (32) 에 FG 신호를 발생시킨다.

또 이 모터가 VTR 에 탑재되었을 때, 회전축 (25) 의 테이프 주행 범위 T (도 1 참조) 내에 한 쌍의 소결 오일함유 베어링 (22, 23) 에서 나온 오일이 유동하여 진입하지 않도록, 회전축 (25) 에는 범위 T 의 양측에 한 쌍의 오일 정지구 (17) 가 끼워져 있다.

또, 회전축 (25) 의 상단부측에는, 로터와 스테이터 사이에 소정의 갭을 얻기 위하여, 회전축 (25) 의 상단과 스러스트 시트 (27) 를 사이에 두고 맞닿아 회전축 (25) 의 축방향 위치를 규제하는 스러스트 플레이트 (18) 가 모터베이스 (10) 에 나사 (26) 에 의해 고정되어 있다.

그리고, FPC (13) 상에 도 3 의 (A) 와 같이 배치한 6개의 구동용 코일 (31) 의 하면과, 로터 요크 (28) 의 둘레벽 (28b) 의 내면을 따라 고착한 원환형의 구동용 마그넷 (24) 의 상면을 작은 소정의 갭 (G) 을 사이에 두고 서로 대향시킴으로써 무브러시 모터 (100) 의 회전구동력이 얻어지도록 구성되어 있다.

여기에서, 실시예의 무브러시 모터 (100) 는 도 3 의 (B) 에 나타낸 바와 같이 모터베이스 (10) 의 일부로서, 백 요크 (20) 에서의 비배치 각도 영역 (S) 에 대하여 대략 180° 대칭이 되는 위치에 백 요크 (20) 와 맞닿도록 돌출된 스페이서부 (34) 가 형성되어 있다.

이 실시예에서는 일례로서 이 스페이서부 (34) 를 원형으로 돌출시키고 있지만, 원형에 한정되는 것은 아니다.

자세하게 말하면, 스페이서부 (34) 는 알루미늄 다이캐스트에서 성형성이 좋은 원형 (직경 φ5㎜) 으로 되어 있고, 스페이서부 (34) 의 중심은 로터의 회전 중심 (C) 에서 충분히 격리된 거리로 하여 ds＝10㎜ 가 되며, 회전축 (25) 의 근방에서 모터베이스 (10) 가 백 요크 (20) 에 맞닿는 기준점 (P ; 도 1 참조) 의 높이에 대하여 더 30㎛ 돌출되도록 형성되어 있다. 즉, 백 요크 (20) 를 변형시키는 변형 여유분 (α) 이 30㎛ 로 되어 있다.

스페이서부 (34) 의 주변은 기준점 (P) 의 높이에 대하여 0.2㎜ 백 요크 (10) 에서 멀어지는 오목부 (10q) 로 되어 있기 때문에, 스페이서부 (34) 는 이 오목부 (10q) 에 대하여 Hs＝0.23㎜ 돌출되도록 형성되어 있다.

따라서, 모터베이스 (10) 에 고정된 백 요크 (20) 는, 기준점 (P) 에 대하여 스페이서부 (34) 에서 구동 마그넷 (24) 측에 30㎛ 가까워지도록 변형되고, 스페이서부 (34) 와 축에 대하여 축대칭이 되는 영역은 반대로 멀어지도록 변형되고 있다.

자세하게 바꿔 말하면, 백 요크 (20) 와 모터베이스 (10) 를 코킹 등에 의해 고정하였을 때, 백 요크 (20) 에서의 비배치 각도 영역 (S) 의 회전축 (25) 에 대하여 대략 180° 대칭이 되는 영역은, 스페이스 부재 (34) 에 의해 로터측으로 변형되고, 한편 비배치 각도 영역 (S) 은 로터측과는 반대방향으로 변형된다.

이 상태에서, 로터를 장착하면 구동 마그넷 (24) 의 자기흡인력에 의해, 특 히 비배치 각도 영역 (S) 은 그 굽힘 강도가 낮기 때문에 로터측으로 크게 변형하려고 한다.

그 때문에, 스페이서부 (34) 에 의한 변형과 구동 마그넷 (24) 에 의한 변형이 상쇄되어 변형량은 감소하며, 로터 요크 (20) 전체의 평면도는 현저하게 향상된다.

이 변형량을 측정한 결과를 도 6 에 나타낸다.

이 도면은, 도 3 의 (A) 에서의 개략 직경 φ25㎜ 인 백 요크 (20) 의 0 (제로)°에서의 축방향 위치를 기준위치 (높이) 로 하여, 회전 중심 (C) 을 중심으로 한 반경 약 11㎜ 에서의 축방향 위치를 45° 간격으로 8 곳 측정한 결과이다. 또 이 측정은 회전축 (25) 에 로터부를 부착하기 전과 후를 각각 측정하고 있다.

그 결과, 로터부를 부착한 후, 즉 구동 마그넷 (24) 의 자기흡인력이 작용하는 상태에서 180°전후의 범위인 구동코일 (31) 의 비배치 각도 영역 (S) 의 변형량은 최대로도 25㎛ 정도로 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

스페이서부 (34) 가 없는 종래의 모터와 비교하면, 종래의 모터에서는 상기 서술한 바와 같이 변형량은 최대 150㎛ 에 달하고 있었기 때문에, 실시예의 스핀들 모터에 의하면 백 요크 (20) 의 변형량이 약 1/6 이 된다는 매우 큰 효과가 얻어진다는 것을 알 수 있다.

따라서, 백 요크 (20) 의 평면도가 향상되어 회전축의 직각도가 고정밀도로 얻어진다.

다음으로, 스페이서부 (34) 의 돌출량의 차이에 의한 회전 편차의 차이를 측 정한 결과를 도 7 에 나타낸다.

도 7 은 스페이서부 (34) 의 돌출량이 단계적으로 상이한 복수의 모터를 제작하고, 그 돌출량과 회전 편차의 관계를 각각 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

모터베이스 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 기준점 (P) 을 포함하여 백 요크 (20) 의 끼워맞춤부 근방만이 그 요크 (20) 에 접촉하며, 그 밖의 부분에는 갭이 형성되어 있다. 따라서 이해를 쉽게 하기 위해, 도 7 에 나타내는 데이터는 스페이서부 (34) 가 백 요크 (20) 를 변형시키는 변형 여유분 (α) 을 가로축으로 하고 있다.

그 결과, 변형 여유분 (α) 이 0 (제로) (스페이서부 (34) 가 백 요크 (20) 에 맞닿는 높이) 에서부터 증가하면 회전 편차 (W/F) 는 감소되고, 변형 여유분 (α) 이 20∼30㎛ 에서 하한의 피크가 되며, 변형 여유분 (α) 이 30㎛ 이상일 때 증가 경향이 되고, 50㎛ 를 초과하면 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다.

이는, 스페이서부 (34) 가 백 요크 (20) 에 미치는 변형량에 있어서 백 요크 (20) 의 평면도가 개선되기 위한 적절한 양이 범위로서 존재하여, 어떤 양을 초과하면 평면도가 오히려 악화되고, 그 때문에 W/F 가 악화된다고 생각된다.

이 결과로부터, 가장 적절한 변형 여유분값은 20∼30㎛ 의 범위인 것을 알 수 있다.

여기에서, 통상은 W/F 의 허용규격이 0.5% 이하이므로 스페이서부 (34) 의 변형 여유분 (α) 을 10∼40㎛ 의 범위로 설정하면 된다.

본 실시예에서는, 스페이서부 (34) 의 형상은 상기 서술한 바와 같이 원형에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 직사각형, 타원 또는 모터베이스의 형상이나 모터베이스의 강성 등에 대응한 임의의 형상으로 할 수 있다.

또, 모터베이스 (10) 에 경사를 형성하고 백 요크 (20) 의 부착을 모터베이스 (10) 에 대하여 경사시키는 구성이나, 백 요크 (20) 와 모터베이스 (10) 사이에 별도의 스페이스부재를 끼우도록 해도 된다.

이와 같이, 모터베이스 (10) 와 백 요크 (20) 사이에 스페이스 부재 (34) 를 배치하여 백 요크 (20) 를 소정의 양만큼 변형시키는 변형 여유분을 형성하는 구성이라면 동등한 효과가 얻어지기 때문에, 특히 스페이스부재의 배치구조를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 실시예는 상기 서술한 구성 및 순서에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변형예로 해도 되는 것은 말할 것도 없다.

상기 서술한 실시예는 (구동코일수 (Nc), 자극수 (Nm)) 의 조합을 (6, 10) 으로 한 것이지만, 이 조합에 한정하지 않고 비배치 각도 영역이 형성되는 조합이라면 이 조합에 한정되지 않는다. 반복이지만 조합예로서 (Nc, Nm)＝(3, 6), (6, 6), (6, 10), (9, 8), (9, 14), (12, 10), (12, 18), … 이 있다.

상기 서술한 실시예는 이른바 축회전 타입의 모터에 대하여 설명하였지만, 회전축이 모터베이스에 고정되어 베어링이 로터와 함께 회전하는 이른바 축고정 타입의 모터에서도 동일하게 적용할 수 있는 것은 말할 것도 없다.

본 발명에 의하면, 박형화가 가능하고, 회전축의 직각도가 높은 정밀도로 얻어지며, 회전 편차나 진동이 적다는 효과를 나타낸다.

Claims (1)

1. 모터베이스와,

   상기 모터베이스에 베어링을 통해 회전이 자유롭게 지지된 회전축과,

   자성체로 이루어지는 평판상으로서, 그 일면측으로부터 상기 모터베이스에 의해 상기 회전축과 직교하는 방향으로 그 회전축 근방에서 지지되는 백 요크와,

   상기 백 요크의 타면측에 배치된 복수의 구동코일과,

   고리형 구동 마그넷을 구비하고, 이 구동 마그넷과 상기 복수의 구동코일을 소정의 갭을 사이에 두고 대향시키면서 상기 회전축과 일체로 회전하는 로터 요크를 구비하고,

   상기 복수의 구동코일을 상기 회전축 둘레에 등각도 간격으로 배치함과 함께 상기 타면측에 상기 회전축 둘레의 소정 각도 범위이며 상기 복수의 구동코일이 배치되지 않는 비배치 영역을 형성하고,

   상기 비배치 영역의 상기 회전축에 관해 축대칭이 되는 영역에 대응하는 상기 모터베이스와 상기 백 요크 사이에, 상기 백 요크를 상기 구동 마그넷측으로 변형시키도록 압접하는 압접수단을 갖는 것을 특징으로 하는 무브러시 모터.

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