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JPH0833268A - アキシャルギャップ形モータ及びポリゴンミラー駆動用スキャナモータ - Google Patents

アキシャルギャップ形モータ及びポリゴンミラー駆動用スキャナモータ

Info

Publication number
JPH0833268A
JPH0833268A JP6166819A JP16681994A JPH0833268A JP H0833268 A JPH0833268 A JP H0833268A JP 6166819 A JP6166819 A JP 6166819A JP 16681994 A JP16681994 A JP 16681994A JP H0833268 A JPH0833268 A JP H0833268A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
dynamic pressure
stator
magnet
molded product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6166819A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunio Hayashi
邦夫 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6166819A priority Critical patent/JPH0833268A/ja
Priority to US08/504,190 priority patent/US5751085A/en
Publication of JPH0833268A publication Critical patent/JPH0833268A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/167—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings
    • H02K5/1675—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アキシャルギャップ形モータにおいて、ステ
ータコイル部分における風損を極力低減できるようにす
る。 【構成】 複数個のステータコイル３３をモールド材３
５により一括して環状にモールドし、このモールド成形
物３４にあってロータマグネット４３に対向する上面３
４ａを平面状に形成する。ロータ組立３７の回転時にお
いて、ステータコイル３３部分には空気の乱流を発生す
るような凹凸がないから、ロータマグネット４３とステ
ータコイル３３との間の空気は層流化され、風損を低減
することができる。これに伴い、モータの定格入力電流
を減少させ、モータの温度上昇を抑えることも可能にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動圧気体軸受を有する
アキシャルギャップ形モータ、及びこのアキシャルギャ
ップ形モータをポリゴンミラー駆動用のスキャナモータ
に適用したポリゴンミラー駆動用スキャナモータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】潤滑流体である気体として空気を用いた
動圧空気軸受を有するアキシャルギャップ形モータを、
レーザービームプリンターのレーザースキャニングに使
用されるポリゴンミラー駆動用スキャナモータに適用し
た従来構成について、図１３を参照して説明する。
【０００３】ハウジング１は、上面側に複数段の凹部を
有すると共に、中央部の底部に筒部２を有していて、そ
の筒部２に円筒状をなす軸受筒３が挿入されて接着固定
され、また、筒部２の底部に底蓋４がねじ止めされてい
る。このハウジング１の上面には軸受筒３を覆う状態で
カバー５がねじ止めされており、これらハウジング１と
カバー５とにより、密閉状態のモータケース６を構成し
ている。このモータケース６内において、ハウジング１
の上部には配線基板７がねじ止めされていて、この配線
基板７の上面に複数個のステータコイル８が接着固定さ
れている。
【０００４】そして、モータケース６の内部には、回転
軸９を備えたロータ組立１０が回転可能に配設されてい
る。回転軸９は、外周面に動圧空気軸受手段の一部を構
成するヘリングボーン状の溝部１１を上下に２組形成し
ていて、上記軸受筒３内に回転自在に挿通支持されてい
る。これら回転軸９と軸受筒３とにより動圧空気軸受手
段を構成している。
【０００５】回転軸９の上部にはフランジ１２が取付固
定されており、このフランジ１２にロータヨーク１３が
接着固定されている。このロータヨーク１３の下面には
環状をなすロータマグネット１４が接着固定されてい
て、このロータマグネット１４が、上記ステータコイル
８に対して軸方向に所定の空隙を存する状態で上方から
対向配置されている。また、フランジ１２の上部には、
ポリゴンミラー１５が装着されている。
【０００６】フランジ１２の下部には、取付部材１６が
回転軸９と一体回転するように取付固定されている。こ
の取付部材１６は軸受筒３を上方から包囲する状態で配
線基板７を貫通していて、この取付部材１６には、配線
基板７の下方に位置して磁気収束用の回転ヨーク１７が
取り付けられている。回転ヨーク１７は、配線基板７及
びステータコイル８を介してロータマグネット１４と対
向配置されていて、そのロータマグネット１４による磁
束が通る配置となっている。
【０００７】底蓋４の内部には、滑り軸受からなる滑り
スラスト受け部材１８が配設されていて、この滑りスラ
スト受け部材１８により、ロータ組立１０のスラスト荷
重を受ける構成となっている。
【０００８】しかして、上記構成において、ロータ組立
１０が回転駆動されると、ヘリングボーン状の溝部１１
の作用で、軸受筒３の内周面と回転軸９の外周面との間
の数μｍの軸受隙間１９に空気が引き込まれて高圧の動
圧を発生し、この動圧空気軸受作用により、回転軸９は
軸受筒３に対して非接触状態で回転される。このような
動圧空気軸受を用いたモータは、高速回転に適してい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな動圧空気軸受を有するアキシャルギャップ形モータ
においては、次のような問題点がある。この種のモータ
においては、高速回転（例えば１００００r.p.m 以上）
で使用されることが多く、その高速回転に伴い、回転体
であるロータ組立１０周辺の空気の乱流、層流による風
損を発生する。
【００１０】特に、配線基板７上に接着固定されている
複数個のスタータコイル８と、このステータコイル８と
空隙を存して対向配置されているロータマグネット１４
との間には、ステータコイル８部分の凹凸による空気の
乱流が発生するため、その乱流によって大きな風損を発
生させている。この風損がモータの定格入力電流を増大
させ、それによりモータの温度上昇をも増大させる要因
となる。
【００１１】また、このモータの温度上昇の増大は、ポ
リゴンミラー駆動用スキャナモータにとって不都合な、
回転速度変動率などのモータ特性や軸振れなどの軸受特
性を悪化させる。
【００１２】さらに、ロータ組立１０のスラスト荷重を
受けるスラスト軸受手段が、滑りスラスト受け部材１８
による滑り軸受構造で構成されているため、スラスト軸
受の寿命が短くなってしまう欠点がある。この滑りスラ
スト軸受の寿命を延ばすために、例えば油潤滑を用いる
と、ポリゴンミラー１５の表面にオイルミストが付着し
て、ミラーの反射率を低下させる要因となる。
【００１３】そこで、本発明の目的は、ステータコイル
部分における風損を極力低減することができて、モータ
の温度上昇を抑えると共に、モータ特性や軸受特性を向
上でき、また、スラスト軸受手段の寿命を長くすること
ができるアキシャルギャップ形モータを提供すること
と、ポリゴンミラーの反射率の低下を防止できると共
に、高精度で高性能なスキャンニングを長期間にわたっ
て行うことが可能なポリゴンミラー駆動用スキャナモー
タを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１のアキシャルギ
ャップ形モータは、軸受筒を有するハウジングと、この
ハウジングに設けられた配線基板と、この配線基板上に
環状に配設された複数個のステータコイルとを備えたス
テータ組立と、前記軸受筒に回転自在に挿通支持された
回転軸と、この回転軸に設けられ前記ステータコイルに
対し軸方向の空隙を存して対向配置されたロータマグネ
ットと、前記回転軸と一体に回転するように設けられ前
記配線基板及びステータコイルを介してロータマグネッ
トに対して対向配置された磁気収束用の回転ヨークとを
備えたロータ組立と、前記回転軸の外周面と前記軸受筒
の内周面との間に設けられた動圧気体軸受手段と、前記
ロータ組立のスラスト荷重を受けるスラスト軸受手段と
を具備し、前記複数個のステータコイルは非磁性材料性
のモールド材により一括して環状にモールドされ、この
モールド成形物にあって前記ロータマグネットに対向す
る面が平面状に形成されていることを特徴とするもので
ある。
【００１５】請求項２のアキシャルギャップ形モータ
は、上記ステータコイルのモールド成形物は、絶縁性の
接着剤を塗布した銅箔を巻回した複数個の銅箔コイルを
環状に配置してモールド材により円筒状にモールドし、
その円筒状モールド物を所定の厚さに切断したものを用
いたことを特徴とするものである。
【００１６】ステータコイルのモールド成形物における
モールド材は、配線基板と同一の材質、または配線基板
と熱膨脹係数が同等のもの、若しくは耐熱性に優れた材
料を用いることが好ましい（請求項３）。
【００１７】モールド成形物にあってロータマグネット
に対向する側の面上に、表面に動圧空気軸受用のスパイ
ラル溝を有する動圧用スラスト受け部材を設け、この動
圧用スラスト受け部材とロータマグネットとにより動圧
気体軸受からなるスラスト軸受手段を構成したり（請求
項４）、ロータマグネットにあってステータコイルのモ
ールド成形物に対向する側の面上に、表面に動圧気体軸
受用のスパイラル溝を有する動圧用スラスト受け部材を
設け、この動圧用スラスト受け部材とモールド成形物と
により動圧気体軸受からなるスラスト軸受手段を構成し
たりすると良い（請求項５）。
【００１８】また、モールド成形物にあってロータマグ
ネットに対向する側の面に動圧気体軸受用のスパイラル
溝を形成し、このモールド成形物とロータマグネットと
により動圧気体軸受からなるスラスト軸受手段を構成し
たり（請求項６）、ロータマグネットにあってステータ
コイルのモールド成形物に対向する側の面に動圧気体軸
受用のスパイラル溝を形成し、このロータマグネットと
モールド成形物とにより動圧気体軸受からなるスラスト
軸受手段を構成したりすることもできる（請求項７）。
【００１９】請求項８のアキシャルギャップ形モータ
は、ステータ組立に設けられた環状をなすステータ側磁
気浮上用マグネットと、ロータ組立にそのステータ側磁
気浮上用マグネットの内周側または外周側に所定の空隙
を存して対向するように設けられた環状をなすロータ側
磁気浮上用マグネットとを備え、これらステータ側磁気
浮上用マグネットとロータ側磁気浮上用マグネットの磁
気反発力によりロータ組立を浮上させる磁気浮上型スラ
スト軸受手段と、動圧気体軸受手段は回転軸の外周面に
形成されたヘリングボーン状の溝部を有し、この溝部の
軸方向の長さ寸法を軸方向の一方側のものが他方側のも
のよりも長く形成することにより構成され、ロータ組立
の回転時にロータ組立をステータ組立側へ沈み込ませる
力を発生する沈み込み力発生手段とを具備したことを特
徴とするものである。
【００２０】この場合、沈み込み力発生手段としては、
磁気収束用の回転ヨークのロータマグネットと対向する
側の面に動圧気体軸受用のスパイラル溝を設け、ロータ
組立の回転時にロータ組立をステータ組立側へ沈み込ま
せる力を発生させるようにすることもできる（請求項
９）。
【００２１】そして、上記したアキシャルギャップ形モ
ータを、回転軸の一端部に該回転軸と一体回転するポリ
ゴンミラーを備えたポリゴンミラー駆動用スキャナモー
タに適用することが好ましい（請求項１０）。
【００２２】
【作用】請求項１のアキシャルギャップ形モータによれ
ば、ステータコイルはモールド成形物により一括してモ
ールドされていて、そのモールド成形物のロータマグネ
ットと対向する面が平面状に形成されているから、ロー
タ組立の回転時において、ステータコイル部分には気体
の乱流を発生するような凹凸がなく、よってロータマグ
ネットとステータコイルとの間の気体は層流化され、風
損を低減することができる。
【００２３】この風損の低減がモータの定格入力電流を
減少させ、それによりモータの温度上昇をも抑えること
が可能になる。そして、これに伴い、回転速度変動率な
どのモータ特性や軸振れなどの軸受特性を向上させるこ
とが可能となり、ひいては精度の高いモータの提供が可
能となる。
【００２４】請求項２のアキシャルギャップ形モータに
よれば、ステータコイルのモールド成形物の加工及び組
み立てが容易になるので、コストの低減が可能となる利
点がある。
【００２５】請求項３のアキシャルギャップ形モータに
よれば、モールド成形物にあってロータマグネットに対
向する側の面に変形が発生することを極力防止すること
ができる。
【００２６】請求項４〜７のアキシャルギャップ形モー
タによれば、スラスト軸受手段に動圧気体軸受構造を採
用したことにより、滑り軸受構造を用いた場合に比べ
て、スラスト軸受の寿命を長くすることが可能となる。
【００２７】請求項８，９のアキシャルギャップ形モー
タによれば、スラスト軸受手段部分における回転部と固
定部との間を常時非接触状態とすることが可能となり、
さらなる長寿命化と、起動電流の低減化が可能となる。
また、沈み込み力発生手段が設けられていることによ
り、ロータ組立の回転時において、ロータ組立の軸方向
の移動が抑えられ、振動を低減することが可能となる。
【００２８】請求項１０のポリゴンミラー駆動用スキャ
ナモータによれば、高精度で、軸受寿命の長いアキシャ
ルギャップ形モータを用いたことにより、高精度で高性
能なスキャンニングを長期間にわたって行うことが可能
となる。また、油潤滑を用いないので、オイルミストの
発生がなく、ミラーの反射率を低下させるということも
ない。
【００２９】
【実施例】以下、本発明のアキシャルギャップ形モータ
をレーザービームプリンターのレーザースキャニングに
使用されるポリゴンミラー駆動用スキャナモータに適用
した第１実施例について図１ないし図３を参照して説明
する。
【００３０】まず全体構成を示す図２において、ステー
タ組立２０におけるモータケース２１は、ハウジング２
２と、これの上部にねじ２３により装着されたカバー２
４とから密閉状態となるように構成されている。
【００３１】このうち、ハウジング２２は、上面側に３
段の凹部２５ａ〜２５ｃを有すると共に、中央部の底部
に筒部２６を有していて、その筒部２６に円筒状をなす
セラミック製の軸受筒２７が挿入されて接着固定され、
また、筒部２６の底部に底蓋２８がねじ２９により取り
付けられている。筒部２６の下面は底蓋２８により閉塞
されている。底蓋２８には上面が開口した凹部２８ａが
形成されていて、この凹部２８ａ内に、スラスト軸受手
段を構成するセラミック製の滑りスラスト受け部材３０
が配設されている。
【００３２】ハウジング２２の上段の凹部２５ａには、
プリント配線基板から成る配線基板３１がねじ３２によ
り取付固定されていて、この配線基板３１の上面に、複
数個のステータコイル３３を備えた環状をなすモールド
成形物３４が固定状態に設けられている。
【００３３】このモールド成形物３４は、図１及び図３
にも示すように、配線基板３１上に複数個のステータコ
イル３３を接着固定した後、図示しない成形型を用い、
非磁性材料性の合成樹脂から成るモールド材３５により
それらステータコイル３３を一括して環状にモールド成
形することによって構成されている。このモールド成形
物３４の上面３４ａは、平面状に形成されている。
【００３４】ここで、モールド材３５としては、配線基
板３１と同一の材質、または配線基板３１と熱膨脹係数
が同等のもの、若しくは耐熱性に優れた材料を用いるこ
とが好ましい。
【００３５】そして、モータケース２１の内部には、回
転軸３６を備えたロータ組立３７が回転可能に配設され
ている。この回転軸３６は、例えばステンレス鋼を焼き
入れした材料によって形成している。回転軸３６の外周
面には、潤滑流体である気体として空気を適用した動圧
空気軸受手段（以下、潤滑流体である気体は、空気を適
用していることとして説明する。）の一部を構成するヘ
リングボーン状の溝部３８，３９を上下に２組形成して
いて、この回転軸３６を上記軸受筒２７内に回転自在に
挿通支持されている。これら回転軸３６と軸受筒２７と
により動圧空気軸受手段４０を構成している。軸受筒２
７の内周面と回転軸３６の外周面との間には、数μｍの
軸受隙間４０ａが形成されている。各溝部３８，３９
は、上側の第１の溝部３８ａ，３９ａと下側の第２の溝
部３８ｂ，３９ｂとを有していて、これら第１の溝部３
８ａ，３９ａと第２の溝部３８ｂ，３９ｂとは傾斜方向
が逆向きとなっている。
【００３６】回転軸３６の下端部は、凸部３６ａを介し
て滑りスラスト受け部材３０に支持されており、ロータ
組立３７のスラスト荷重は回転軸３６を介してその滑り
スラスト受け部材３０によって受けられる構成となって
いる。
【００３７】回転軸３６の上部にはフランジ４１が取付
固定されており、このフランジ４１にロータヨーク４２
が接着固定されている。このロータヨーク４２の下面に
は環状をなすロータマグネット４３が接着固定されてい
て、このロータマグネット４３が、上記ステータコイル
３３のモールド成形物３４の上面３４ａに対して軸方向
に所定の空隙４４を存する状態で上方から対向配置され
ている。
【００３８】また、フランジ４１の上部には、ポリゴン
ミラー４５がミラー押え４６及びねじ４６ａによって装
着されており、このポリゴンミラー４５はロータ組立３
７と一体回転する構成となっている。
【００３９】フランジ４１の下部には、取付部材４７が
回転軸３６と一体回転するように取付固定されている。
この取付部材４７は、軸受筒２７を上方から覆う状態で
配線基板３１を貫通していて、その配線基板３１の下方
に位置して磁気収束用の回転ヨーク４８が取り付けられ
ている。この回転ヨーク４８は、配線基板３１及びモー
ルド成形物３４を介してロータマグネット４３に対して
対向配置されていて、そのロータマグネット４３の磁束
が通る配置となっている。
【００４０】なお、ハウジング２２の下方には、駆動回
路（図示せず）を備えた基板４９が配置されている。こ
の基板４９は、ハウジング２２にスペーサ５０を介して
ねじ５１により取付固定されている。この基板４９の回
路とモータケース２１内の配線基板３１の回路とはコネ
クタ５２を介して電気的に接続されている。また、カバ
ー２４において、ポリゴンミラー４５の外周部と対応す
る部位の１箇所には窓部５３が設けられていて、この窓
部５３を通してレーザー光が出入りするようになってい
る。
【００４１】さて、上記構成において、ロータ組立３７
が回転駆動されると、ヘリングボーン状の溝部３８，３
９の作用で、軸受筒２７と回転軸３６との間の軸受隙間
４０ａに空気が引き込まれて高圧の動圧を発生し、この
動圧空気軸受作用により、回転軸３６は軸受筒２７に対
して非接触状態で回転される。また、この場合、ロータ
組立３７のスラスト荷重は、回転軸３６を介して滑りス
ラスト受け部材３０によって受けられる。
【００４２】このとき、ロータ組立３７には、ロータマ
グネット４３の磁束を受ける磁気収束用の回転ヨーク４
８を設けているので、ロータマグネット４３の磁束を受
けるヨークをステータ組立２０側に設ける場合とは違
い、ロータマグネット４３による磁気吸引力は常に回転
ヨーク４８に作用することになり、ロータマグネット４
３による磁気吸引力をロータ組立３７内で相殺すること
ができる。このため、滑りスラスト受け部材３０にかか
るスラスト荷重としては、ロータ組立３７の荷重のみと
なって、ロータマグネット４３による磁気吸引力は作用
しなくなるので、その分スラスト受け部材３０にかかる
スラスト荷重を低減できる。
【００４３】しかも、回転ヨーク４８はロータマグネッ
ト４３と一体に回転し、これらの間の相対的な移動がな
いので、回転ヨーク４８にうず電流が発生することも抑
えることができる。
【００４４】また、ステータコイル３３はモールド成形
物３４により一括してモールドされていて、そのモール
ド成形物３４のロータマグネット４３と対向する上面３
４ａが平面状に形成されているから、上記ロータ組立３
７の回転時において、ステータコイル３３部分には空気
の乱流を発生するような凹凸がなく、よってロータマグ
ネット４３とステータコイル３３との間の空気は層流化
され、風損を低減することができる。
【００４５】このような第１実施例によれば、ステータ
コイル３３をモールド成形物３４により一括してモール
ドして、ステータコイル３３部分の凹凸をなくしたこと
により、ロータマグネット４３とステータコイル３３と
の間の風損を低減することができる。
【００４６】この風損の低減により、モータの定格入力
電流を減少させ、それによりモータの温度上昇をも抑え
ることが可能になる。そして、これに伴い、回転速度変
動率などのモータ特性や軸振れなどの軸受特性を向上さ
せることが可能となり、ひいては精度の高いモータの提
供が可能となる。
【００４７】また、モールド成形物３４のモールド材３
５として、配線基板３１と同一の材質、または配線基板
３１と熱膨脹係数が同等のもの、若しくは耐熱性に優れ
た材料を用いることにより、モールド成形物３４の上面
３４ａに変形が発生することを極力防止することができ
る。
【００４８】ステータコイル３３をモールドしたモール
ド成形物３４としては、本発明の第２実施例として示す
図４の工程によって製造するようにしても良い。すなわ
ち、まず、絶縁性の接着剤（図示せず）を塗布した銅箔
５４をコイル状に巻回して銅箔コイル５５を製造し
（（ａ）参照）、このようにして製造した複数個の銅箔
コイル５５を、図示しない成形型に環状に配置して第１
実施例のモールド材３５と同様なモールド材５６により
円筒状にモールドすることによって円筒状モールド物５
７を製造し（（ｂ）参照）、この後、その円筒状モール
ド物５７をピアノ線５８を用いて所定の厚さに切断する
（（ｃ）参照）。これによって、（ｄ）に示すように、
複数個のステータコイル５９をモールド材５６によって
モールドした環状のモールド成形物６０が製造される。
【００４９】このようにして製造されたモールド成形物
６０を、第１実施例における配線基板３１上に配置し、
電気的な接続及び機械的な接着を行うことによって、配
線基板３１上に取付固定する。このモールド成形物６０
の場合にも、ロータマグネット４３に対向する側の面で
ある上面６０ａは平面状に形成されている。
【００５０】このような第２実施例によれば、第１実施
例により得られる効果に加えて、次のような利点があ
る。すなわち、ステータコイル５９のモールド成形物６
０を一度に多数個製造することができるので、そのモー
ルド成形物６０の加工及び組み立てが容易になり、コス
トの低減が可能となる。
【００５１】図５及び図６は本発明の第３実施例を示す
ものであり、この第３実施例は、上記した第１実施例と
は次の点が異なっている。
【００５２】すなわち、モールド成形物３４の上面３４
ａに、表面に動圧空気軸受用の多数本のスパイラル溝６
１を有するシート状の動圧用スラスト受け部材６２を接
着固定し、そのスパイラル溝６１がロータマグネット４
３の下面と対向するようにしている。そして、この動圧
用スラスト受け部材６２とロータマグネット４３とによ
り、動圧空気軸受からなるスラスト軸受手段６３を構成
している。
【００５３】従ってこの場合、第１実施例における滑り
スラスト受け部材３０及び回転軸３６の凸部３６ａは設
けられていない。
【００５４】上記構成において、ロータ組立３７が回転
駆動されると、回転するロータマグネット４３と固定状
態の動圧用スラスト受け部材６２との間で動圧空気軸受
が形成され、この動圧空気軸受によりロータ組立３７が
ステータ組立２０に対してスラスト方向も非接触状態で
回転されることになる。
【００５５】このような第３実施例によれば、第１実施
例にて得られる効果に加えて、次のような利点がある。
すなわち、スラスト軸受手段６３に動圧空気軸受構造を
採用しているので、滑り軸受構造を用いた場合に比べ
て、スラスト軸受の寿命を長くすることが可能となる。
【００５６】この第３実施例において、モールド成形物
３４に代えて、第２実施例のモールド成形物６０を用い
るようにしても良いことは勿論である。
【００５７】図７及び図８は本発明の第４実施例を示す
ものであり、この第４実施例は、上記した第３実施例と
は次の点が異なっている。
【００５８】すなわち、ロータマグネット４３の下面
に、表面に動圧空気軸受用の多数本のスパイラル溝６４
を有するシート状の動圧用スラスト受け部材６５を接着
固定し、そのスパイラル溝６４がモールド成形物３４の
上面３４ａと対向するようにしている。そして、この動
圧用スラスト受け部材６５とモールド成形物３４とによ
り、動圧空気軸受からなるスラスト軸受手段６６を構成
している。
【００５９】このような第４実施例においても、第３実
施例と同様な作用効果を得ることができる。また、この
第４実施例において、モールド成形物３４に代えて、第
２実施例のモールド成形物６０を用いるようにしても良
いことは勿論である。
【００６０】図９は本発明の第５実施例を示すものであ
り、この第５実施例は、上記した第３実施例とは次の点
が異なっている。
【００６１】すなわち、第３実施例における動圧用スラ
スト受け部材６２を用いずに、モールド成形物３４の上
面３４ａに、動圧空気軸受用の多数本のスパイラル溝６
７を直接形成し、そのスパイラル溝６７がロータマグネ
ット４３の下面と対向するようにしている。そして、こ
のモールド成形物３４とロータマグネット４３とによ
り、動圧空気軸受からなるスラスト軸受手段を構成す
る。
【００６２】この場合、スパイラル溝６７は、モールド
成形物３４の上面３４ａに、例えば印刷手段により設け
ることができる。このようにした場合には、ステータコ
イル３３の端面部のレジスト層と共用することも可能で
ある。
【００６３】図１０は本発明の第６実施例を示すもので
あり、この第６実施例は、上記した第４実施例とは次の
点が異なっている。
【００６４】すなわち、第４実施例における動圧用スラ
スト受け部材６５を用いずに、ロータマグネット４３の
下面に、動圧空気軸受用の多数本のスパイラル溝６８を
直接形成し、そのスパイラル溝６８がモールド成形物３
４の上面３４ａと対向するようにしている。そして、こ
のロータマグネット４３とモールド成形物３４とによ
り、動圧空気軸受からなるスラスト軸受手段を構成す
る。
【００６５】図１１及び図１２は本発明の第７実施例を
示すものであり、この第７実施例は、上記した第３実施
例とは次の点が異なっている。
【００６６】すなわち、ハウジング２２における下段の
凹部２５ｃに、環状をなすステータ側磁気浮上用マグネ
ット６９を設けると共に、このステータ側磁気浮上用マ
グネット６９の上面に磁気収束用のヨーク６９ａを設
け、また、ロータ組立３７における取付部材４７の下部
に、ステータ側磁気浮上用マグネット６９の内周側に所
定の空隙７０を存して対向するように、環状をなすロー
タ側磁気浮上用マグネット７１を設け、これらステータ
側磁気浮上用マグネット６９とロータ側磁気浮上用マグ
ネット７１の磁気反発力によりロータ組立３７を浮上さ
せる磁気浮上型スラスト軸受手段７２を構成する。この
場合、ステータ側及びロータ側磁気浮上用マグネット６
９及び７１は、共に上部がＮ極、下部がＳ極となるよう
に着磁されている。
【００６７】また、図１２に示すように、回転軸３６の
外周面に形成された２組のヘリングボーン状の溝部３
８，３９のうち、上側の溝部３８における第１及び第２
の溝部３８ａ，３８ｂ、並びに下側の溝部３９における
上側の第１の溝部３９ａの軸方向の長さ寸法Ａ１は同一
に設定していて、下側の溝部３９における下側の第２の
溝部３９ｂの軸方向の長さ寸法Ａ２を、上記長さ寸法Ａ
１よりも大きく設定している。
【００６８】このように、下側の溝部３９における下側
の第２の溝部３９ｂの軸方向の長さ寸法Ａ２を、他の溝
部３８ａ，３８ｂ，３９ａの長さ寸法Ａ１よりも大きく
設定することによって、ロータ組立３７の回転時におい
て、ロータ組立３７をハウジング２２側へ沈み込ませる
力を発生する、沈み込み力発生手段７３を構成してい
る。
【００６９】さて、上記構成において、モータの停止時
においては、磁気浮上型スラスト軸受手段７２の作用に
より、ロータ組立３７は回転時よりやや多め（０．２mm
〜１．０mm）に浮上しており、ロータ組立３７のロータ
マグネット４３はステータ組立２０の動圧用スラスト受
け部材６２に対して非接触状態にある。
【００７０】そして、ロータ組立３７が回転駆動される
と、沈み込み力発生手段７３による沈み込み力が作用し
て、ロータ組立３７の浮上量は回転数の上昇に伴い減少
し、所定の回転数に達した時に、ロータ組立３７の浮上
量は所定の浮上量（数μｍ〜数十μｍ）になり、動圧用
スラスト受け部材６２とロータマグネット４３とによる
スラスト軸受手段６３によりスラスト方向の動圧空気軸
受が形成され、ロータ組立３７としては軸方向の振動が
抑えられ、安定した回転が得られる。また、この回転時
には、軸受筒２７と回転軸３６との間のラジアル方向の
動圧空気軸受が形成され、ロータ組立３７はステータ組
立２０に対してラジアル方向にも非接触状態で回転され
ることになる。
【００７１】なお、ロータ組立３７の回転数の低下に伴
い、沈み込み力発生手段７３による沈み込み力が減少
し、そしてロータ組立３７の回転が停止した時には、磁
気浮上型スラスト軸受手段７２の作用により、ロータ組
立３７は回転時よりやや多め（０．２mm〜１．０mm）に
浮上した状態となる。
【００７２】ここで、スラスト軸受手段が、上記スラス
ト軸受手段６３による動圧空気軸受のみの場合（第３実
施例の場合）、モータの停止時には、ロータマグネット
４３と動圧用スラスト受け部材６２とは接触していて、
ロータ組立３７の回転数が一定回転数以上となった時
に、はじめてスラスト軸受手段６３による動圧空気軸受
の作用でロータ組立３７側のロータマグネット４３が動
圧用スラスト受け部材６２に対して浮上し、非接触によ
る動圧空気軸受が成立することになる。
【００７３】従って、厳密にいうと、スラスト軸受手段
６３による動圧空気軸受は、モータの起動時及び停止時
において、ロータ組立３７の回転数が一定回転数以下の
場合には、ロータマグネット４３と動圧用スラスト受け
部材６２とは接触していて、いわゆる滑り軸受の作用と
なる。
【００７４】この点、上記した第７実施例によれば、ス
ラスト軸受手段６３に加えて、磁気浮上型スラスト軸受
手段７２を設けているので、ロータ組立３７におけるロ
ータマグネット４３を動圧用スラスト受け部材６２に対
して常に浮上させて、非接触状態に保持することが可能
となる。加えて、沈み込み力発生手段７３を設けたこと
により、ロータ組立３７の回転時における軸方向の振動
を抑えて、安定した回転を得ることができるものであ
る。
【００７５】上記第７実施例によれば、沈み込み力発生
手段を、回転軸３６の外周面に形成された２組のヘリン
グボーン状の溝３８，３９により構成しているが、これ
に限らず、回転ヨーク４８のロータマグネット４３と対
向する側の面に動圧空気軸受用のスパイラル溝を設け、
配線基板３１との間で動圧を発生させて沈み込み力発生
手段とすることも可能であり、この構成であっても同様
の効果を得ることができる。
【００７６】なお、磁気浮上型スラスト軸受手段７２及
び沈み込み力発生手段７３は、第４〜第６実施例にも設
けることもできる。
【００７７】本発明は、上記した各実施例にのみ限定さ
れるものではなく、次のように変形または拡張すること
ができる。例えばラジアル方向の動圧空気軸受手段を構
成する溝部３８，３９は、回転軸３６の外周面に代え
て、軸受筒２７の内周面側に設けるようにしてもよい。
【００７８】
【発明の効果】請求項１のアキシャルギャップ形モータ
によれば、ステータコイルはモールド成形物により一括
してモールドされていて、そのモールド成形物のロータ
マグネットと対向する面が平面状に形成されているか
ら、ロータ組立の回転時において、ステータコイル部分
には気体の乱流を発生するような凹凸がなく、よってロ
ータマグネットとステータコイルとの間の気体は層流化
され、風損を低減することができる。
【００７９】この風損の低減がモータの定格入力電流を
減少させ、それによりモータの温度上昇をも抑えること
が可能になる。そして、これに伴い、回転速度変動率な
どのモータ特性や軸振れなどの軸受特性を向上させるこ
とが可能となり、ひいては精度の高いモータの提供が可
能となる。
【００８０】請求項２のアキシャルギャップ形モータに
よれば、ステータコイルのモールド成形物の加工及び組
み立てが容易になるので、コストの低減が可能となる利
点がある。
【００８１】請求項３のアキシャルギャップ形モータに
よれば、モールド成形物にあってロータマグネットに対
向する側の面に変形が発生することを極力防止すること
ができる。
【００８２】請求項４〜７のアキシャルギャップ形モー
タによれば、スラスト軸受手段に動圧気体軸受構造を採
用したことにより、滑り軸受構造を用いた場合に比べ
て、スラスト軸受の寿命を長くすることが可能となる。
【００８３】請求項８，９のアキシャルギャップ形モー
タによれば、スラスト軸受手段部分における回転部と固
定部との間を常時非接触状態とすることが可能となり、
さらなる長寿命化と、起動電流の低減化が可能となる。
また、沈み込み力発生手段が設けられていることによ
り、ロータ組立の回転時において、ロータ組立の軸方向
の移動が抑えられ、振動を低減することが可能となる。
【００８４】請求項１０のポリゴンミラー駆動用スキャ
ナモータによれば、高精度で、軸受寿命の長いアキシャ
ルギャップ形モータを用いたことにより、高精度で高性
能なスキャンニングを長期間にわたって行うことが可能
となる。また、油潤滑を用いないので、オイルミストの
発生がなく、ミラーの反射率を低下させるということも
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す要部の拡大縦断面図
【図２】全体の縦断面図
【図３】モールド成形物部分の斜視図
【図４】本発明の第２実施例を示すもので、モールド成
形物の製造工程を示す図
【図５】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図６】図３相当図
【図７】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図８】ロータマグネット部分の斜視図
【図９】本発明の第５実施例を示す図３相当図
【図１０】本発明の第６実施例を示す図８相当図
【図１１】本発明の第７実施例を示す図１相当図
【図１２】回転軸部分の拡大側面図
【図１３】従来構成を示す図２相当図
【符号の説明】
２０はステータ組立、２２はハウジング、２７は軸受
筒、３０は滑りスラスト受け部材（スラスト軸受手
段）、３１は配線基板、３３はステータコイル、３４は
モールド成形物、３５はモールド材、３６は回転軸、３
７はロータ組立、３８，３９は溝部、４０は動圧空気軸
受手段（動圧気体軸受手段）、４３はロータマグネッ
ト、４４は空隙、４５はポリゴンミラー、４８は回転ヨ
ーク、５４は銅箔、５５は銅箔コイル、５６はモールド
材、５７は円筒状モールド物、５９はステータコイル、
６０はモールド成形物、６１はスパイラル溝、６２は動
圧用スラスト受け部材、６３はスラスト軸受手段、６４
はスパイラル溝、６５は動圧用スラスト受け部材、６６
はスラスト軸受手段、６７，６８はスパイラル溝、６９
はステータ側磁気浮上用マグネット、７０は空隙、７１
はロータ側磁気浮上用マグネット、７２は磁気浮上型ス
ラスト軸受手段、７３は沈み込み力発生手段である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸受筒を有するハウジングと、このハウ
    ジングに設けられた配線基板と、この配線基板上に環状
    に配設された複数個のステータコイルとを備えたステー
    タ組立と、 前記軸受筒に回転自在に挿通支持された回転軸と、この
    回転軸に設けられ前記ステータコイルに対し軸方向の空
    隙を存して対向配置されたロータマグネットと、前記回
    転軸と一体に回転するように設けられ前記配線基板及び
    ステータコイルを介してロータマグネットに対して対向
    配置された磁気収束用の回転ヨークとを備えたロータ組
    立と、 前記回転軸の外周面と前記軸受筒の内周面との間に設け
    られた動圧気体軸受手段と、 前記ロータ組立のスラスト荷重を受けるスラスト軸受手
    段とを具備し、 前記複数個のステータコイルは非磁性材料性のモールド
    材により一括して環状にモールドされ、このモールド成
    形物にあって前記ロータマグネットに対向する面が平面
    状に形成されていることを特徴とするアキシャルギャッ
    プ形モータ。
  2. 【請求項２】 ステータコイルのモールド成形物は、絶
    縁性の接着剤を塗布した銅箔を巻回した複数個の銅箔コ
    イルを環状に配置してモールド材により円筒状にモール
    ドし、その円筒状モールド物を所定の厚さに切断したも
    のを用いたことを特徴とする請求項１記載のアキシャル
    ギャップ形モータ。
  3. 【請求項３】 モールド材は、配線基板と同一の材質、
    または配線基板と熱膨脹係数が同等のもの、若しくは耐
    熱性に優れた材料を用いたことを特徴とする請求項１ま
    たは２記載のアキシャルギャップ形モータ。
  4. 【請求項４】 モールド成形物にあってロータマグネッ
    トに対向する側の面上に、表面に動圧気体軸受用のスパ
    イラル溝を有する動圧用スラスト受け部材を設け、この
    動圧用スラスト受け部材とロータマグネットとにより動
    圧気体軸受からなるスラスト軸受手段を構成したことを
    特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアキシ
    ャルギャップ形モータ。
  5. 【請求項５】 ロータマグネットにあってステータコイ
    ルのモールド成形物に対向する側の面上に、表面に動圧
    気体軸受用のスパイラル溝を有する動圧用スラスト受け
    部材を設け、この動圧用スラスト受け部材とモールド成
    形物とにより動圧気体軸受からなるスラスト軸受手段を
    構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
    に記載のアキシャルギャップ形モータ。
  6. 【請求項６】 モールド成形物にあってロータマグネッ
    トに対向する側の面に動圧気体軸受用のスパイラル溝を
    形成し、このモールド成形物とロータマグネットとによ
    り動圧気体軸受からなるスラスト軸受手段を構成したこ
    とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のア
    キシャルギャップ形モータ。
  7. 【請求項７】 ロータマグネットにあってステータコイ
    ルのモールド成形物に対向する側の面に動圧気体軸受用
    のスパイラル溝を形成し、このロータマグネットとモー
    ルド成形物とにより動圧気体軸受からなるスラスト軸受
    手段を構成したことを特徴とする請求項１ないし３のい
    ずれかに記載のアキシャルギャップ形モータ。
  8. 【請求項８】 ステータ組立に設けられた環状をなすス
    テータ側磁気浮上用マグネットと、ロータ組立にそのス
    テータ側磁気浮上用マグネットの内周側または外周側に
    所定の空隙を存して対向するように設けられた環状をな
    すロータ側磁気浮上用マグネットとを備え、これらステ
    ータ側磁気浮上用マグネットとロータ側磁気浮上用マグ
    ネットの磁気反発力によりロータ組立を浮上させる磁気
    浮上型スラスト軸受手段と、 動圧気体軸受手段は回転軸の外周面に形成されたヘリン
    グボーン状の溝部を有し、この溝部の軸方向の長さ寸法
    を軸方向の一方側のものが他方側のものよりも長く形成
    することにより構成され、ロータ組立の回転時にロータ
    組立をステータ組立側へ沈み込ませる力を発生する沈み
    込み力発生手段とを具備したことを特徴とする請求項４
    ないし７のいずれかに記載のアキシャルギャップ形モー
    タ。
  9. 【請求項９】 ステータ組立に設けられた環状をなすス
    テータ側磁気浮上用マグネットと、ロータ組立にそのス
    テータ側磁気浮上用マグネットの内周側または外周側に
    所定の空隙を存して対向するように設けられた環状をな
    すロータ側磁気浮上用マグネットとを備え、これらステ
    ータ側磁気浮上用マグネットとロータ側磁気浮上用マグ
    ネットの磁気反発力によりロータ組立を浮上させる磁気
    浮上型スラスト軸受手段と、 前記磁気収束用の回転ヨークのロータマグネットと対向
    する側の面に動圧気体軸受用のスパイラル溝を備え、ロ
    ータ組立の回転時にロータ組立をステータ組立側へ沈み
    込ませる力を発生する沈み込み力発生手段とを具備した
    ことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の
    アキシャルギャップ形モータ。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
    アキシャルギャップ形モータにおいて、回転軸の一端部
    に該回転軸と一体回転するポリゴンミラーを備えたこと
    を特徴とするポリゴンミラー駆動用スキャナモータ。
JP6166819A 1994-07-19 1994-07-19 アキシャルギャップ形モータ及びポリゴンミラー駆動用スキャナモータ Pending JPH0833268A (ja)

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Cited By (5)

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