(57)【要約】【課題】騒音の発生をより抑制することが可能なモータを提供する。【解決手段】モータ１は、回転軸１０と、ステータ２０と、ステータ２０に設けられるヨーク３０と、ヨーク３０に支持される磁石４０とを備えている。ヨーク３０は、回転軸方向においてステータ２０に対向する凹部３６と、ステータ２０を囲む環状の平板部３４とを備えている。凹部３６は、ステータ２０に向かって凹んでいる。凹部３６の外周部は、径方向において、ステータ２０の内周部とステータ２０の外周部との間にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
ステータと、
該ステータに設けられるヨークと、
該ヨークに支持される磁石と、を備え、
前記ヨークは、回転軸方向において前記ステータに対向する凹部と、前記ステータを囲む環状の平板部と、を備え、
前記凹部は、前記ステータに向かって凹んでおり、
前記凹部の外周部は、径方向において、前記ステータの内周部と前記ステータの外周部との間にある、モータ。
【請求項２】
径方向における前記凹部の長さは、回転軸方向における前記凹部の長さより大きい、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記ステータは、複数のプレートと、該複数のプレートを覆う樹脂部材と、該樹脂部材に巻かれたコイルと、を備え、
回転軸方向において、前記凹部の外周部は、前記コイルに対向している、請求項１又は２に記載のモータ。
【請求項４】
前記回転軸の一方の端部側において、前記回転軸は前記ヨークと連結しており、
前記回転軸の他方の端部側において、前記回転軸は軸受により支持されている、請求項１から３のいずれかに記載のモータ。
【請求項５】
前記凹部は、前記ステータの内周部を形成する筒部と、該筒部を囲む環状の傾斜面と、を備え、
径方向において、前記傾斜面の内周部は、前記軸受の外周部より内側にある、請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
径方向において、前記凹部の長さは、前記凹部の外周部から前記ヨークの外周部までの長さと同じ、又は前記凹部の外周部から前記ヨークの外周部までの長さよりも大きく形成されている、請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
【請求項７】
前記凹部は、前記平板部を第１平板部として、前記筒部と前記傾斜面との間に、環状の第２平板部を備え、
径方向において、前記筒部から前記傾斜面の外周部までの長さに対する、前記筒部から前記第２平板部の外周部までの長さの比は、約０．１８以上である、請求項５に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関し、特にアウターロータ型のモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
アウターロータ型のモータは、回転軸に取り付けられているカップ状のヨークの外周筒部の内周面にロータマグネットが取り付けられており、このロータマグネットが外周側からステータを取り囲んでいる。
【０００３】
モータの回転速度を増加させると、この回転に伴い振動が発生し、この振動が、軸受を介して、軸受を保持するベース部及びハウジングに伝わるため、モータ又はモータが搭載された装置から騒音が発生する原因となっている。
【０００４】
従来のアウターロータ型のモータにおいては、このような騒音の低減のために、ベース部に凹部が設けられているものがある。ベース部において、凹部以外の平坦部がベース部の中心から径方向に沿って連続する部位を有しないようにベース部を形成し、ベース部において振動の伝達を分散させることにより、ハウジングに伝達される振動を減衰させて騒音の低減を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８４７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のアウターロータ型のモータにおいては、ベース部を介してハウジングに伝達される振動の減衰は図られていたものの、モータの回転部材はその回転により依然として振動を発生させており、モータ又はモータを搭載した装置から騒音が発生している。このため、従来のアウターロータ型のモータにおいては、回転部材の振動により発生する騒音を抑制させることができる構成が求められていた。
【０００７】
本発明は、上述を課題の一例とするものであり、騒音の発生をより抑制することが可能なモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るモータは、回転軸と、ステータと、該ステータに設けられるヨークと、該ヨークに支持される磁石と、を備え、前記ヨークは、回転軸方向において前記ステータに対向する凹部と、前記ステータを囲む環状の平板部と、を備え、前記凹部は、前記ステータに向かって凹んでおり、前記凹部の外周部は、径方向において、前記ステータの内周部と前記ステータの外周部との間にある。
【０００９】
本発明の一態様に係るモータにおいて、径方向における前記凹部の長さは、回転軸方向における前記凹部の長さより大きい。
【００１０】
本発明の一態様に係るモータにおいて、前記ステータは、複数のプレートと、該複数のプレートを覆う樹脂部材と、該樹脂部材に巻かれたコイルと、を備え、回転軸方向において、前記凹部の外周部は、前記コイルに対向している。
【００１１】
本発明の一態様に係るモータにおいて、前記回転軸の一方の端部側において、前記回転軸は前記ヨークと連結しており、前記回転軸の他方の端部側において、前記回転軸は軸受により支持されている。
【００１２】
本発明の一態様に係るモータにおいて、前記凹部は、前記ステータの内周部を形成する筒部と、該筒部を囲む環状の傾斜面と、を備え、径方向において、前記傾斜面の内周部は、前記軸受の外周部より内側にある。
【００１３】
本発明の一態様に係るモータにおいて、径方向において、前記凹部の長さは、前記凹部の外周部から前記ヨークの外周部までの長さと同じ、又は前記凹部の外周部から前記ヨークの外周部までの長さよりも大きく形成されている。
【００１４】
本発明の一態様に係るモータにおいて、前記凹部は、前記平板部を第１平板部として、前記筒部と前記傾斜面との間に、環状の第２平板部を備え、径方向において、前記筒部から前記傾斜面の外周部までの長さに対する、前記筒部から前記第２平板部の外周部までの長さの比は、約０．１８以上である。
【００１５】
本発明に係るモータによれば、騒音の発生をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るアウターロータ型のモータの概略構成を示すための軸線に沿う断面における断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るアウターロータ型のモータにおけるヨークの概略構成を示すための軸線に沿う断面における断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るヨークの筒部から外周側接続部までの径方向における長さをｄ１及び筒部から外周筒部までの径方向における長さをｄ２と、振れモードの１次固有振動数との関係を示すための図であり、ｄ１／ｄ２を変化させた場合の振れモードの１次固有振動数の変化を表した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るヨークにおいて、固有振動数を変化させた場合の音圧の変化を表すための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係るアウターロータ型のモータ１の概略構成を示すための軸線ｘに沿う断面における断面図である。以下、説明の便宜上、図面において符号Ａ側を外側、符号Ｂ側を内側とする。後述するように、外側とは回転軸において回転部材（ヨーク）が取り付けられている側であり、内側とは回転軸において軸受が取り付けられている側である。また、軸線ｘに直交する方向（以下、径方向ともいう。）において、軸線ｘに向かう方向を内周側とし（図１の矢印ａの方向）、軸線ｘから遠ざかる方向を外周側とする（図１の矢印ｂの方向）。また、後述するように、モータ１の駆動によって発生するヨークの振動モードについて、ヨークを揺動させる方向の力に基づく振動モードを振れモードと呼び（図１のＶ１）、回転軸の長手方向の力に基づく振動モードをスラストモードと呼び（図１のＶ２）、回転軸を中心にヨークの径方向の力に基づく振動モードを円環モードと呼ぶ（図示せず）。なお、軸線方向及び回転軸の長手方向を回転軸方向として記載する場合がある。
【００１９】
図１に示すように、モータ１は、軸線ｘ方向に延びた回転軸１０と、ステータ２０と、ステータ２０を囲むヨーク３０と、ヨーク３０に支持される磁石４０とを備えている。ヨーク３０は、回転軸方向においてステータ２０に対向する凹部３６と、凹部３６を凹部３６の外周側（ｂ方向）において囲む中空円盤状の環状の平板部３４とを備えている。凹部３６は、回転軸方向において、ステータ２０に向かって凹んでいる。凹部３６の外周部は、径方向において、ステータ２０の内周部とステータ２０の外周部との間にある。また、径方向における凹部３６の長さは、回転軸方向における凹部３６の長さより大きい。
【００２０】
具体的には、図１に示すように、本発明の実施の形態に係るモータ１において、回転軸１０は、軸線ｘ方向に延びた棒状部材であり、回転軸１０の長手方向が軸線ｘ方向になっている。ステータ２０は、軸線ｘ周りに環状の部材である。ヨーク３０は、ステータ２０に設けられている。このヨーク３０は、回転軸１０の一方の端部側としての外側（Ａ側）において回転軸１０に連結されており、ステータ２０を囲んでいるカップ状の部材で形成されている。ヨーク３０は、ステンレスや鉄等の磁性体で形成されている。磁石４０は、ヨーク３０に取り付けられている軸線ｘ周りに環状の部材である。また、モータ１は、回転軸１０の他方の端部側としての内側（Ｂ側）において回転軸１０を回転自在に支持している２個の軸受５０，６０を備えている。各軸受５０，６０において、内輪は回転軸１０を支持しており、外輪はハウジング７０に嵌合されている。
【００２１】
ステータ２０は、複数のプレート２１と、複数のプレートを覆う樹脂部材２２と、樹脂部材２２に巻かれたコイル２３とを備えている。複数のプレート２１は、電磁鋼板などの磁性体で形成されている。また複数のプレート２１はそれぞれ、磁極部を形成するティースを備えている。樹脂部材２２は、絶縁性を有しており、コイル２３とプレート２１とを電気的に絶縁している。ステータ２０は、ハウジング７０に固定されている。また、ステータ２０は、磁石４０の内周側（ａ方向側）にあり、この磁石４０に対して径方向において所定の間隙を有して配置されている。ステータ２０が有するコイル２３は、導線を樹脂部材に巻き回することで形成されている。コイル２３から引き出された導線（図示せず）が回路基板（図示せず）を介して外部電源に接続され、コイルに電流が供給される。導線は銅等の金属材料で形成されている。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態に係るアウターロータ型のモータ１におけるヨーク３０の概略構成を示すための軸線に沿う断面における断面図である。図１及び図２を参照して、ヨーク３０の構成について説明する。
【００２３】
ヨーク３０において、凹部３６は、ステータ２０の内周部を形成する筒部３１と、筒部３１を囲む環状の傾斜面３３と、筒部３１と傾斜面３３との間に環状の平板部３２（第２平板部）とを備えており、回転軸方向において、凹部３６の外周部は、コイル２３に対向してコイル２３の上にある。ここで、コイル２３の上にあるとは、軸線ｘ方向においてコイル２３に外側で対向することを意味し、軸線ｘ方向における内側からのコイル２３への照射による、外側のコイル２３の投影領域に凹部３６の外周部があることを意味している。また、径方向において、傾斜面３３の内周部は、軸受５０，６０の外周部より内側にある。
【００２４】
ヨーク３０の凹部３６において、筒部３１は、回転軸１０に対して圧入等によって固定されている。この筒部３１は軸線ｘ方向に延びる円筒状又は略円筒状の形状（外形）を備えている。平板部３２は、筒部３１の内側の端縁から外側に向かって径方向に延びた、円盤状の形状（外形）を備えている。傾斜面３３は、平板部３２の外周側（ｂ方向）の端縁から外側に向かって延びた、環状の形状（外形）を備えている。この傾斜面３３は、平板部３４（第１平板部）の内周側の端縁に向かって斜めに延びている。なお、回転軸方向において、傾斜面３３の外側の端縁は、平板部３４の内周側の端縁に対して内側（Ｂ側）にある。
【００２５】
ヨーク３０の環状の平板部３４は、傾斜面３３の外周側の端縁から外周側に向かって径方向に延びる円盤状の形状（外形）を備えている。また、ヨーク３０は、筒部３５を備え、筒部３５は環状の平板部３４の外周側の端縁から内側に向かって軸線ｘ方向に延びる円筒状又は略円筒状の形状（外形）を備えている。なお、上述した筒部３１は、ヨーク３０の内周筒部となっており、筒部３５はヨーク３０の外周筒部となっている。
【００２６】
環状の平板部３４は、外側に面する外側面３４ａを備えている。凹部３６の筒部３１は、外側の端である外側端３１ａを備えている。外側端３１ａは凹部３６内にあり、外側面３４ａよりも軸線ｘ方向において内側にある。外側端３１ａは、軸線ｘ方向において、外側面３４ａと面一であってもよいし、外側面３４ａよりも外側に位置していてもよい。
【００２７】
平板部３２は、筒部３１に接続する環状の部分である内周部３２ａと、内周部３２ａに外周側で接続されている外周部３２ｂとを有している。外周部３２ｂは、内周部３２ａよりも軸線ｘ方向において凹部３６の内部側（外側）に突出しており、内周部３２ａと外周部３２ｂとの間に環状の段部３２ｃが形成されている。平板部３２は、段部３２ｃを有しておらず、面一状の平板部として形成されていてもよい。
【００２８】
傾斜面３３は、軸線ｘ方向において外側に向かうに連れて拡径するように形成されており、例えば円錐筒状の形状を有している。ヨーク３０は、傾斜面３３と環状の平板部３４との接続部分である外周側接続部３６ａと、傾斜面３３と平板部３２との接続部分である内周側接続部３６ｂと、筒部３１と平板部３２との接続部分である内筒接続部３６ｃとを有している。
【００２９】
環状の平板部３４は、筒部３１、平板部３２、及び傾斜面３３の厚さよりも厚く形成されており、筒部３５は環状の平板部３４の厚さと同じ又は略同じ厚さを有している。環状の平板部３４は、筒部３１、平板部３２、及び傾斜面３３の厚さと同じ又は略同じ厚さで形成されていてもよい。
【００３０】
ヨーク３０が回転軸１０に取り付けられた状態で、軸線ｘ方向において、凹部３６はステータ２０に対向して配置されている。具体的には、凹部３６において、傾斜面３３の外周側の一部分がステータ２０の一部を軸線ｘ方向において外側から覆うように形成されている。凹部３６の外周側の部分（外周部）としての外周側接続部３６ａは、平板部３４の内周側の部分（内周部）に接続されている。また、外周側接続部３６ａは、径方向において、ステータ２０の内周側の部分である内周部２０ａとステータ２０の外周側の部分である外周部２０ｂとの間に位置している。
【００３１】
また、凹部３６において、筒部３１（内周筒部）の回転軸に面する内周面３１ｂから外周部（外周側接続部３６ａ）までの径方向における長さ（ｄ１）が、凹部３６の外周部（外周側接続部３６ａ）から筒部３５（具体的には、内周面３５ａ）までの径方向における長さ（ｄ２−ｄ１）と同じとなるか又はこの長さ（ｄ２−ｄ１）よりも大きくなるように形成されている。長さｄ１は、長さ（ｄ２−ｄ１）よりも小さくなっていてもよい。例えば、ｄ１／（ｄ２−ｄ１）は、０．２５以上となっている。好ましくは、ｄ１／ｄ２は、略０．４以上略０．６以下となっている。なお、長さｄ２は、筒部（内周筒部）３１の内周面３１ｂから筒部（外周筒部）３５の内周面３５ａまでの径方向における長さであり、内周面３５ａは、磁石４０の外周面に面する面である。
【００３２】
また、ヨーク３０が回転軸１０に取り付けられた状態で、径方向において、傾斜面３３の内周部としての内周側接続部３６ｂは、軸受５０及び軸受６０の外周側の部分（外周部５０ａ，６０ａ）よりも内周側に位置している。具体的には、凹部３６は、長さｄ１に対する、筒部３１の内周面３１ｂから内周側接続部３６ｂまでの径方向における長さ（ｄ０）の比が、約０．１８以上になるように形成されている。
【００３３】
上述の構成を有するモータ１において、外部電源から回路基板を介して供給された電流が導線を介してコイル２３に供給されると、プレート２１において磁束流が発生し、この磁束流と磁石４０において発生される磁束流との相互作用によって回転軸１０が回転し、ヨーク３０が回転する。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態に係るヨーク３０において、ｄ１／ｄ２を変化させた場合の振れモードの１次固有振動数の変化を表している。図３に示す関係においては、ｄ２の値を固定してｄ１の値をパラメータにしてｄ１／ｄ２の値を変化させている。図３に示すように、ｄ１／ｄ２の値を増加させると、つまりヨーク３０の径方向の長さｄ２に対して凹部３６の径方向の長さｄ１を大きくすると、ヨーク３０の振れモードにおける１次固有振動数を高域側にシフトできることが分かる。ｄ１／ｄ２は、ヨーク３０に振れモード（図１のＶ１参照）を生じさせる力に対するヨーク３０の剛性のパラメータであり、外周側接続部３６ａを中心とした慣性モーメントのパラメータとなっている。つまり、ヨーク３０において、ｄ１／ｄ２を増加させると、外周側接続部３６ａを中心とした慣性モーメントが低下し、外周側接続部３６ａにおける歪み又は振動を低減させることができる。
【００３５】
また、図４は、本発明の実施の形態に係るヨーク３０において、ｄ１／ｄ２をパラメータとしてヨーク３０の振れモードにおける１次固有振動数を変化させた場合の音圧の変化を表している。図４に示すように、ｄ１／ｄ２をパラメータとして、ヨーク３０の振れモードにおける１次固有振動数を高域側にシフトさせると、ヨーク３０から発せられる音の圧力（以下、音圧ともいう。）を低下できることが分かる。
【００３６】
このように、本発明の実施の形態に係るモータ１においては、凹部３６の外周側接続部３６ａが径方向において、ステータ２０の内周部２０ａと外周部２０ｂとの間にあり、ｄ１／ｄ２の値を増加させることができる。このため、ヨーク３０の振れモードにおける１次固有振動数を高域側にシフトさせることができ、ヨーク３０から発せられる音圧を低下させることができ、ヨーク３０が振れモードにおける１次固有振動数で回転することに伴い生じる音を人の可聴域から外し、人に聞こえにくくすることができる。
【００３７】
さらに、ｄ１／ｄ２の値を増加させることにより、ヨーク３０の他の振動モードにおける固有振動数も高域側にシフトさせることができることが分かった。他の振動モードとは、例えば、振れモードにおける２次固有振動数、スラストモードにおける１次固有振動数、円環モードにおける２次固有振動数などである。このため、本発明の実施の形態に係るモータ１においては、ヨーク３０が他の振動モードの固有振動数で回転する場合であっても、ヨーク３０から生じる音を聞こえにくくすることができる。
【００３８】
また、本発明の実施の形態に係るモータ１においては、ｄ０の値を極力小さく設定し、径方向において、傾斜面３３の内周側接続部３６ｂが軸受５０，６０の外周部５０ａ，６０ａよりも内周側にある。このため、ヨーク３０に振れモード（図１のＶ１参照）を生じさせる力に対する平板部３２の剛性を高く設定することが可能となり、平板部３２の振動（振幅）を低下させることができる。よって、ヨーク３０から発せられる音圧を低下させることができ、ヨーク３０が振れモードにおける１次固有振動数で回転することに伴い生じる音を聞こえにくくすることができる。
【００３９】
このように、本発明の実施の形態に係るモータ１によれば、騒音の発生をより抑制することができる。
【００４０】
また、本発明の実施の形態に係るモータ１においては、外周側接続部３６ａが軸線ｘ方向においてステータ２０のコイル２３の上（外側）に位置している。これにより、ｄ１／ｄ２の値を増加させつつ、ステータ２０をヨーク３０内に配置することができる。
【００４１】
また、本発明の実施の形態に係るモータ１においては、ヨーク３０が平板部３２において段部３２ｃを有する。このため、回転軸方向における、平板部３２の剛性を高めることができる。
【００４２】
また、本発明の実施の形態に係るモータ１においては、環状の平板部３４が筒部３１、平板部３２、及び傾斜面３３の厚さよりも厚く形成されている。このため、平板部３４の剛性を高めることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係るモータ１に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
【符号の説明】
【００４４】
１…モータ、１０…回転軸、２０…ステータ、２０ａ…内周部、２０ｂ…外周部、２１…プレート、２２…樹脂部材、２３…コイル、３０…ヨーク、３１…筒部（内周筒部）、３１ａ…外側端、３１ｂ…内周面、３２…平板部（第２平板部）、３２ａ…内周部、３２ｂ…外周部、３２ｃ…段部、３３…傾斜面、３４…平板部（第１平板部）、３４ａ…外側面、３５…筒部（外周筒部）、３５ａ…内周面、３６…凹部、３６ａ…外周側接続部、３６ｂ…内周側接続部、３６ｃ…内筒接続部、４０…磁石、５０，６０…軸受、７０…ハウジング、Ａ…外側、Ｂ…内側、ａ…内周側、ｂ…外周側、ｘ…軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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