JP3641121B2

JP3641121B2 - モータの自動平衡装置

Info

Publication number: JP3641121B2
Application number: JP34397397A
Authority: JP
Inventors: 晴繁大澤; 栄治宮本; 昌信忠田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: JPH11164513A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの回転時におけるアンバランスを修正するモータの自動平衡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データの記録・再生を行うための記録ディスクとして、ＣＤ、ＦＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ、ＨＤ等種々のものがある。これらの記録ディスクは、記録・再生方式やデータ容量、回転速度、記録密度等の仕様あるいはディスクの材料、価格が異なるため、各ディスクごとにそれを駆動するモータとして種々のものが存在する。
【０００３】
近年、電子情報が文字から画像へと移行し、それに伴う情報の高度化、大容量化によって、その情報を大量にかつ素早く記録・再生ができること、更には低コストであることなどが記録ディスク及びこれを駆動する駆動装置に対して要求されている。
【０００４】
例えばＣＤの場合、当初は音楽再生用として登場したが、その利点を生かしＣＤ−ＲＯＭとしてコンピュータ用へと用途が拡大した。これにより、データ容量が増大し、動作時間（シークタイム）の短縮化と共に記録ディスク側を速く回転させること、即ち記録ディスク駆動用モータが高速化されるに至り、最近では音楽用ＣＤを基準速度として、２０倍速を超えるものが実現化されている。
【０００５】
ところで、従来の記録ディスク駆動用モータの具体的構成について図３を参照して説明する。
【０００６】
図３に示すように、シャーシ等の固定部材１に形成された開口にほぼ円筒状を成す保持部材２の下端部が嵌着され、保持部材２の底面開口部が閉塞板３により閉塞され、スラスト受４が閉塞板３上に載置されて保持部材２内の底部に配設され、滑り軸受５が保持部材２の内側に嵌着されている。
【０００７】
更に、保持部材２の外側にはコア７ａが嵌着され、このコア７ａに巻線７ｂが巻装されステータ７を構成している。また、シャフト８が滑り軸受５に嵌入され、その下端がスラスト受け４に当接し上端部が保持部材２の上方に突出して配設されている。シャフト８の上端部にはアルミニウム等の非磁性材から成るハブ部材９が嵌着され、鉄等の磁性材から成る回転部材であるヨーク部材１０がハブ部材９に取り付けられている。
【０００８】
このヨーク部材１０は、ほぼ円板状の基部とこの基部の周縁に下方に垂下して一体形成された垂下部とにより構成されている。そして、ヨーク部材１０の基部の中央部に形成された開口に保持部材２が挿通された状態でその開口の周りがハブ部材９の下端部に加締めにより取り付けられている。更に、駆動用マグネット１１がヨーク部材１０の垂下部の内側に嵌入され、ステータ７に相対向する位置に配設されている。
【０００９】
また図３に示すように、ハブ部材９の外側にターンテーブル部１３が形成され、このハブ部材９の中央にこの上面とほぼ同一面を形成するようにクランプマグネット１４が埋設され、このクランプマグネット１４により図示しない駆動装置側のディスク押圧手段が磁気吸引されて記録ディスクＤが固定されるようになっている。
【００１０】
そして、ステータ７の巻線７ｂへの電流の通流方向が制御されてステータ７が回転磁界を発生し、この回転磁界と駆動用マグネット１１との静磁界との吸引及び反発の繰り返しによって、静止状態のステータ７に対して駆動用マグネット１１、ヨーク部材１０、ハブ部材９及びシャフト８が回転し、これによりターンテーブル１３及び記録ディスクＤが一定方向に回転する。
【００１１】
更に、このモータは、回転時に生じる重量バランスの偏りを補正するバランス補正機構を具備している。即ち、ハブ部材９におけるターンテーブル部１３の下面とヨーク部材１０の基部とで環状空間の収容部１６が形成され、この収容部１６に複数個（例えば９個）の球体１７が移動自在に収容されている。モータが回転すると、これら球体１７も同様に周方向に転動する。そして、所定の回転速度に到達すると、球体１７はモータの記録ディスクＤを載置した状態で、重量バランスの偏った位置に対称に位置するようになる。こうして、モータの重量バランスの偏りは球体１７により相殺されてバランスが補正される。
【００１２】
このように構成されているので、上記したように、２０倍速を超える高速回転を行っても、回転中心の振れや騒音、振動等が発生することなく安定して記録ディスクＤを搭載しながらもモータは回転する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したモータは次のような問題があった。即ち、上記記録ディスク駆動用モータを、例えばＣＤ−ＲＯＭ駆動装置を装備したノートパソコンのように携帯或いは移動可能な状態で使用される場合には、外力により球体１７同士が衝突し、或いは球体１７が収容部１６の内周面に衝突するので、携帯或いは移動中に耳障りな不快音が生じ、使用形態としてはあまり良好ではなかった。
【００１４】
更に、上記モータにおいてバランス補正機構が作用する所定の回転速度までにおいては、球体１７はランダムに周方向及び径方向に転動するため、モータは不安定に回転し、場合によっては滑り軸受５とシャフト８の摺動面に異常摩耗を及ぼして回転性能の低下を招いてしまう恐れがあった。この原因の一つとして、収容部１６の幅寸法が球体１７の径に対して大きく設定されており、球体１７が径方向にランダムに転動するため、球体１７の重量の移動によりシャフト８が振れやすくなると考えられる。しかし、このバランス補正機構は、モータの回転速度が変動して球体１７にかかる遠心力が変わったとしても径方向に転動できるスペースがあることで、その回転速度の変動においてもモータの回転安定性を損なうことなくバランス補正が機能するような構成となっている。即ち、収容部１６と球体１７の幅寸法には、球体１７が径方向に転動できるようにしておくことが望ましく、このように相反する問題を含んでいた。
【００１５】
この発明が解決しようとする課題は、バランス体の不用意な移動（特に径方向の移動）に関連する不具合が生じないようにしてバランス補正を良好に行えるようにすることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のモータの自動平衡装置は、静止部材と、前記静止部材に設けられたステータと、前記静止部材に対して回転自在に支持され前記ステータに相対向する駆動用マグネットを有する回転部材とを備えて成るモータにおいて、前記回転部材と同心に形成された環状空間の収容部と、前記収容部の内周側に配設された拘束用マグネットと、前記拘束用マグネットを内側に保持し前記拘束用マグネットの外周面側にギャップが形成されたヨークと、前記収容部内に移動自在に収容された磁性材から成るバランス体とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
このような構成によれば、ヨークの内側に拘束用マグネットが保持され、このヨークに形成されたギャップにおける漏れ磁束によって、バランス体に吸着力が作用し、モータの起動時及び低速回転時にはバランス体が拘束用マグネットに吸着、拘束される。
【００１８】
また、請求項２に記載のモータの自動平衡装置は、前記ヨークが、前記拘束用マグネットの軸方向端面にそれぞれ配設された環状部材と、少なくとも一方の前記環状部材の端部に一体に形成され前記拘束用マグネットの外周面の一部に沿って配設された延伸部材とにより構成され、前記ギャップが、前記延伸部材と他方の前記環状部材との間に形成されていることを特徴としている。
【００１９】
このような構成によれば、一方の環状部材の端部に一体に形成された延伸部材と、他方の環状部材とにより、簡単にギャップが形成される。
【００２０】
また、請求項３に記載のモータの自動平衡装置は、前記ヨークが、前記拘束用マグネットの軸方向端面にそれぞれ配設された環状部材と、前記両環状部材の端部にそれぞれ一体に形成され前記拘束用マグネットの外周面の一部に沿って配設された延伸部材とにより構成され、前記ギャップが、前記両延伸部材の間に形成されていることを特徴としている。
【００２１】
このような構成によれば、両延伸部材の間にギャップが形成される。
【００２２】
また、請求項４に記載のモータの自動平衡装置は、前記拘束用マグネットが円筒状を成し、軸方向に着磁されていることを特徴としている。
【００２３】
このような構成によれば、拘束用マグネットが円筒状で軸方向に着磁されているため、拘束用マグネットを収容部に容易に配置することが可能である。
【００２４】
また、請求項５に記載のモータの自動平衡装置は、前記ギャップのギャップ長が、前記ギャップを介した前記拘束用マグネットの漏れ磁束による前記バランス体の吸着力と、所定回転速度における前記バランス体への遠心力とがバランスするように設定されていることを特徴としている。
【００２５】
このような構成によれば、バランス体が拘束用マグネットによる拘束状態から解放されてアンバランスを補正する位置に移動するときのモータ回転速度を、ギャップのギャップ長の調整によって適宜設定することができる。
【００２６】
また、請求項６に記載のモータの自動平衡装置は、前記ヨークの外側に、スペーサ部材が配設されていることを特徴としている。
【００２７】
このような構成によれば、スペーサ部材が緩衝材の役目を果たし、バランス体の衝突等による拘束用マグネットの損傷が防止される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態について図１を参照して説明する。
【００２９】
図１はモータの右半分の切断正面図であり、図１において、２１はシャーシに固定されたプリント基板等の固定部材、２２は固定部材２１に形成された開口２３に下端部が嵌着されたほぼ円筒状の静止部材としての保持部材、２４は保持部材２２の底面開口部を閉塞した閉塞板、２５は閉塞板２４上に載置されて保持部材２２内の底部に配設されたスラスト受、２６は滑り軸受であり、保持部材２２の内側に嵌着されている。
【００３０】
さらに図１において、２８は保持部材２２の外側に嵌着して設けられたコア２８ａ及びこのコア２８ａに巻装された巻線２８ｂから成るステータ、２９は滑り軸受２６に嵌入され下端がスラスト受け２５に当接し上端部が保持部材２２の上方に突出して配設された回転部材としてのシャフト、３０はシャフト２９の上端部に嵌着されたアルミニウム等の非磁性材から成る回転部材としてのハブ部材、３１はハブ部材３０の外側に一体的に形成されたターンテーブル部、３２はハブ部材３０に取り付けられた鉄等の磁性材から成る回転部材であるヨーク部材、３３は駆動用マグネットである。
【００３１】
このときヨーク部材３２は、ほぼ円板状の基部とこの基部の周縁に下方に垂下して一体形成された垂下部とにより構成され、その基部の開口の周りの部分がターンテーブル部３１の下端部に加締めにより取り付けられている。また駆動用マグネット３３は、ヨーク部材３２の垂下部の内側に嵌入され、ステータ２８に相対向する位置に配設されている。
【００３２】
更に、ハブ部材３０の上面にこの上面とほぼ同一面を形成するようにクランプマグネット３５及びヨーク板３６が埋設され、このクランプマグネット３５により図示しない駆動装置側のディスク押圧手段が磁気吸引されて、ターンテーブル部３１の上面に載置された記録ディスクＤが固定されるようになっている。
【００３３】
また図１において、３７はターンテーブル部３１の下面に形成された環状凹部であり、回転部材であるターンテーブル部３１と同心に形成され、この環状凹部３７の開口した下面側がヨーク部材３２の基部によって塞がれて環状空間から成る収容部３８が形成されている。３９は収容部３８の内周側に配設された拘束用マグネットであり、この拘束用マグネット３９は円筒状を成し、軸方向に着磁されている。
【００３４】
更に図１において、４１はヨーク４２を構成する一対の保持ヨーク部材であり、これら両保持ヨーク部材４１は各々、拘束用マグネット３９の軸方向端面にそれぞれ配設された鉄等の磁性材から成る環状部材４１ａと、環状部材４１ａの端部に環状部材４１ａに対して直交に屈曲する方向に一体形成され拘束用マグネット３９の外周面の一部に沿って配設された延伸部材４１ｂとにより構成されている。そして、ヨーク４２の内側、即ち両保持ヨーク部材４１の内側に拘束用マグネット３９が保持されている。
【００３５】
また図１において、４３は両保持ヨーク部材４１の延伸部材４１ｂ間に形成されたギャップであり、このギャップ４３は、拘束用マグネット３９の外周面に沿って環状に形成されている。４４は両保持ヨーク部材４１の延伸部材４１ｂの外側に配設された主としてゴムやプラスチック等の非磁性材から成る円筒状のスペーサ部材、４５はバランス体としての複数個の球体であり、鉄等の磁性材から成り、収容部３８内に移動自在に収容されている。
【００３６】
このとき、ギャップ４３のギャップ長（拘束用マグネット３９の着磁方向へのギャップ４３の長さ）は、ギャップ４３を介した拘束用マグネット３９の漏れ磁束による各球体４５の吸着力が、例えばこのモータを取り付ける装置における危険速度より若干高く定格速度より低い所定回転速度での各球体４５への遠心力とバランスするように設定されている。
【００３７】
このようにギャップ４３のギャップ長を設定することにより、例えばモータが起動して上記した危険速度より若干高く定格速度より低い所定回転速度までの低速域では、ギャップ４３を介した拘束用マグネット３９の漏れ磁束（図１中の１点鎖線）による吸着力が各球体４５に作用する遠心力を上回るため、各球体４５が拘束用マグネット３９に吸着された状態のままモータが回転し、従来のように各球体４５がランダムに特に径方向に不用意に転動して球体４５同士が衝突し、或いは球体４５が収容部３８の内周面に衝突するようなこともなく、低速回転時における不快音や回転振れ等の従来の如き不具合が発生することはない。
【００３８】
一方、モータの回転速度が上記した所定回転速度を超える定格速度までの高速域では、各球体４５に作用する遠心力が拘束用マグネット３９による吸着力を上回るため、各球体４５が拘束用マグネット３９による吸着状態から解放されて収容部３８内をバランス位置に移動し、回転振れの発生が防止される。
【００３９】
また、モータが減速して定格速度から上記した所定回転数以下にまで回転速度が低下すると、ギャップ４３を介した拘束用マグネット３９の漏れ磁束による吸着力が各球体４５に作用し、各球体４５が拘束用マグネット３９に再び吸着される。このとき、スペーサ部材４４が緩衝材となり、各球体４５の吸着時の衝撃による拘束用マグネット３９の損傷が防止される。
【００４０】
従って、上記した実施形態によれば、ヨーク４２を構成する両保持ヨーク４１の延伸部材４１ｂの間に形成されたギャップ４３を介した拘束用マグネット３９の漏れ磁束によって、各球体４５を吸着することができるため、ギャップ長を適宜設定することでモータの低速回転時における不快音の発生を防止することができると共に、バランス補正を行って回転振れの発生を防止することができる。
【００４１】
また、定格速度に近い高速回転時には、各球体４５が拘束用マグネット３９による拘束状態から解放されて直ちにバランス位置に移動するため、回転振れを確実に防止することができる。
【００４２】
更に、各球体４５が拘束用マグネット３９に吸着される際に、スペーサ部材４４の緩衝材としての役目によって、各球体４５の衝突等による拘束用マグネット３９の損傷を防止することができる。
【００４３】
なお、他の実施形態として、図２に示すように、ヨーク４２を構成する一方の保持ヨーク部材４１（図２では上側の保持ヨーク４１）の環状部材４１ａには延伸部材４１ｂを形成せずに、この環状部材４１ａと下側の保持ヨーク部材４１の環状部材４１ａに形成された延伸部材４１ｂとの間にギャップ４７を形成することによって、このギャップ４７を拘束用マグネット３９の外周面の一部に沿った環状に形成してもよく、このギャップ４７のギャップ長を適宜設定することによって、図１の場合と同等の効果を得ることができる。
【００４４】
また、上記実施形態ではバランス体を複数個の球体４５により構成した場合について説明したが、バランス体は特に球体である必要はなく、鉄等の磁性材から成り、且つ収容部３８内をモータ回転時のアンバランスを補正するバランス位置に移動可能な形状のものであればよい。
【００４５】
更に、上記した各実施形態では、シャフト２９が回転するタイプのモータにこの発明を適用した場合について説明したが、その他にインナーロータタイプのモータやシャフトが固定されたタイプのモータにもこの発明を適用することができるのは勿論である。
【００４６】
また、この発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、ヨークに形成したギャップを介した拘束用マグネットの漏れ磁束により、バランス体を吸着することができるため、ギャップ長を適宜設定することで、バランス体の不用意な移動（特に径方向の移動）に関連する不具合が生じないようにしてバランス補正を良好に行うことができ、バランス性能の優れたモータを提供することが可能になる。
【００４８】
また、請求項２若しくは３に記載の発明によれば、一方の環状部材の端部に一体に形成された延伸部材と他方の環状部材との間、若しくは両環状部材の端部に一体に形成された延伸部材の間に、容易にギャップを形成することができる。
【００４９】
また、請求項４に記載の発明によれば、円筒状で軸方向に着磁した拘束用マグネットを用いることにより、収容部の内周側に拘束用マグネットを容易に配置することが可能になる。
【００５０】
また、請求項５に記載の発明によれば、ギャップのギャップ長を調整することにより、バランス体が拘束用マグネットによる拘束状態から解放されてバランス位置に移動するときのモータ回転速度を適宜設定することが可能になる。
【００５１】
また、請求項６に記載の発明によれば、スペーサ部材が緩衝材の役目を果たすため、バランス体の吸着時の衝突等による拘束用マグネットの損傷を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の一部の切断正面図である。
【図２】この発明の他の実施形態の一部の切断正面図である。
【図３】従来例の切断正面図である。
【符号の説明】
２２保持部材（静止部材）
２８ステータ
２９シャフト（回転部材）
３０ハブ部材（回転部材）
３１ターンテーブル部（回転部材）
３２ヨーク部材（回転部材）
３３駆動用マグネット
３８収容部
３９拘束用マグネット
４１保持ヨーク
４１ａ環状部材
４１ｂ延伸部材
４３ギャップ
４４スペーサ部材
４５球体（バランス体）

Claims

静止部材と、前記静止部材に設けられたステータと、前記静止部材に対して回転自在に支持され前記ステータに相対向する駆動用マグネットを有する回転部材とを備えて成るモータにおいて、
前記回転部材と同心に形成された環状空間の収容部と、前記収容部の内周側に配設された拘束用マグネットと、前記拘束用マグネットを内側に保持し前記拘束用マグネットの外周面側にギャップが形成されたヨークと、前記収容部内に移動自在に収容された磁性材から成るバランス体と
を備えたことを特徴とするモータの自動平衡装置。
前記ヨークが、前記拘束用マグネットの軸方向端面にそれぞれ配設された環状部材と、少なくとも一方の前記環状部材の端部に一体に形成され前記拘束用マグネットの外周面の一部に沿って配設された延伸部材とにより構成され、前記ギャップが、前記延伸部材と他方の前記環状部材との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータの自動平衡装置。
前記ヨークが、前記拘束用マグネットの軸方向端面にそれぞれ配設された環状部材と、前記両環状部材の端部にそれぞれ一体に形成され前記拘束用マグネットの外周面の一部に沿って配設された延伸部材とにより構成され、前記ギャップが、前記両延伸部材の間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータの自動平衡装置。
前記拘束用マグネットが円筒状を成し、軸方向に着磁されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のモータの自動平衡装置。
前記ギャップのギャップ長が、前記ギャップを介した前記拘束用マグネットの漏れ磁束による前記バランス体の吸着力と、所定回転速度における前記バランス体への遠心力とがバランスするように設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のモータの自動平衡装置。
前記ヨークの外側に、スペーサ部材が配設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモータの自動平衡装置。