(57)【要約】【課題】固定ヨークの半径方向の変形に対する剛性を上げ、回転音の静音化を達成する。【解決手段】円筒状のロータマグネットの回転軸方向に広がる円筒状空間を持って半径方向に対向した内ヨーク１１と外ヨーク１０１を一体的に構成するとともに、前記外ヨークと前記内ヨークのうちの少なくとも一方が前記回転軸方向に延在した複数の櫛歯状の櫛歯状延在部とする固定ヨーク１０と、前記ロータマグネットの駆動力発生手段とを有し、前記内ヨークと前記外ヨークで囲まれる円筒状空間１６に、前記内ヨークと前記外ヨークに対して半径方向に一定の空隙を持って対向するように前記円筒状のマグネットが配設される電磁回転機において、前記外ヨークと前記内ヨークのうちの前記櫛歯状延在部の端部１０１ａを、概略コの字状に折り曲げた構成にしている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のロータマグネットと、該ロータマグネットの回転軸方向に広がる円筒状空間を持って半径方向に対向した内ヨークと外ヨークを一体的に構成するとともに、前記外ヨークと前記内ヨークのうちの少なくとも一方が前記回転軸方向に延在した複数の櫛歯状の櫛歯状延在部となる固定ヨークと、前記ロータマグネットの駆動力発生手段とを有し、前記内ヨークと前記外ヨークで囲まれる円筒状空間に、前記内ヨークと前記外ヨークに対して半径方向に一定の空隙を持って対向するように前記円筒状のマグネットが配設される電磁回転機において、
前記外ヨークと前記内ヨークのうちの前記櫛歯状延在部の端部を、概略コの字状に折り曲げる、もしくは、反対側に折返して前記櫛歯状延在部背面に圧着することを特徴とする電磁回転機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンター（以下、ＬＢＰ）に使用されるポリゴンミラースキャナモータ（以下、スキャナモータ）やＤＶＤドライブ装置のスピンドルモータに最適な構成の電磁回転機に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年のＬＢＰは高速化と高精度化が要求される一方で、ＳＯＨＯ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｆｆｉｃｅ  ａｎｄ  Ｈｏｍｅ  Ｏｆｆｉｃｅ）向けとして、小型化や低価格化の要求も高まっている。レーザスキャナユニットの主要構成部品であるスキャナモータにも小型化が要求されているが、これは、発生トルクを落とさずに小型化にする、さらに低振動化にするという相反する特性を達成しなければならない。これらの要求を達成するために、軸方向にステータヨークが延びる形状のスピンドルモータ（ＰＬＡＭ：Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｌｉｎｅｄ  Ａｉｒ  ｇａｐ  Ｍｏｔｏｒ）が提案されている。例えば、特許文献１に開示の電磁回転機がその好適例である。
【０００３】
図６及び図７は、上記特許文献１に開示されているＰＬＡＭの構成例（一部変更している）である。図６は回転軸上から見た平面図であり、図中の右半分は、図７に示すロータマグネット６０、フランジ７０、回転軸８０、ポリゴンミラー１００を含む回転体を省略している。図７は回転軸に対して垂直な方向から見た構成図であり、図中の左半分は、回転軸を含む縦方向で切断した断面を、右半分は、図６に示す外ヨーク押え５０を省略した側面を、それぞれ示す図である。
【０００４】
従来のアキシャルギャップモータと異なるところは磁気回路の構成であり、該アキシャルギャップモータの、半径方向に延在した積層ステータコアの固定ヨークと該固定ヨークに倦回する捲き線コイルに代わって、軸方向に延在した固定ヨーク１０と駆動コイル２０を用いていることが特徴である。
【０００５】
図示するように、一対の内ヨーク１１と外ヨーク１２は回転軸方向に延びてエアーギャップ（円筒状空間）を形成している。その円筒状空間中に図示するように円筒形状のロータマグネット６０を配置して、該ロータマグネット６０の内周側（内ヨーク隙間１４）と外周側にそれぞれ２箇所を一対とした磁気ギャップ対１７（エアーギャップ対）を形成しており、複数の磁気ギャップ対が回転軸を中心に複数配設される。
【０００６】
図６及び図７を用いて、その基本構成を説明する。
【０００７】
固定ヨーク１０は、回転軸８０を対称軸として円筒形状の第１の固定ヨークである内ヨーク１１と、回転軸に垂直なリング状底板部１３、内ヨーク１１の円筒面と平行で回転軸方向に延びる複数の櫛歯状の独立した対向面を持つ、第２の固定ヨークである外ヨーク１２から構成される。これらの図においては、独立した対向面の数は６個である。よって、駆動コイル２０の数も６個となり、図６に示すように外ヨーク１２に倦回されるように挿入されている。固定ヨーク１０は、絞り加工やＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  ｉｎ  Ｍｏｌｄ）等により一体加工が可能である。
【０００８】
図８（ａ），（ｂ）に固定ヨーク１０の構成例を示す図である。
【０００９】
円筒形状をした内ヨーク１１の底部外周からリング状底板部１３が同心円状に広がり、リング状底板部１３の外縁、等分された６箇所から外ヨーク１２が内ヨーク１１と対向するように立ちあがり、円筒状空間１６を形成する。前述したように、円筒状空間１６にはロータマグネット６０が配設され、外ヨーク１２のリング状底板部１３に近い方には駆動コイル２０が挿入される。
【００１０】
図８（ｂ）を見ると、内ヨーク１１とリング状底板部１３、外ヨーク１２は櫛歯形状のヨークを形成している事がよくわかる。すなわち、円筒状空間１６にロータマグネット６０が配設され、駆動コイル２０が励磁されてロータマグネット６０が回転を開始すると、該ロータマグネット６０と外ヨーク１２との磁気的な吸引反発力により、矢印１５で図示する方向に外ヨーク１２の変形が発生する。この外ヨーク１２の変形は駆動コイル２０の励磁タイミングに同期した回転音を発生する。
【００１１】
前記固定ヨーク１０は、軸受けスリーブ４１とともに回路基板３０（または基台）に固定される。５０は樹脂製の外ヨーク押えである。該外ヨーク押え５０の内周側には外ヨーク１２の形状に対応した溝（不図示）が形成されていて、ここに外ヨーク１２を挿入嵌合して押圧固定する。上記のように駆動コイル２０が外ヨーク１２に挿入されているため、外ヨーク押え５０は同時に駆動コイル２０も押圧固定する。図７においては、外ヨーク押え５０の外ヨーク１２への固定方法は圧入後接着である。外ヨーク押え５０は、図示する電磁回転機の外装になると共に、ロータマグネット６０との電磁相互作用による外ヨーク１２の振動を抑制する。
【００１２】
６個の駆動コイル２０は、それぞれ順番にＵ，Ｖ，Ｗ相の電気子として通電される。ロータマグネット６０の回転磁界は、通電されていない電気子からの起電力を検出することによりその回転位置が検出され、電気子への電流駆動回路（不図示）は、適切なタイミングにて各相のコイルの駆動電流を切り換える。かくして、ロータマグネット６０を含む回転体はスムーズに回転する。
【００１３】
次に、回転体の構成を説明する。
【００１４】
図６及び図７に示すように、回転軸８０に圧入または焼き嵌めされたフランジ７０に、ロータマグネット６０がモールド成型される。フランジ７０にアウトサート成形されたロータマグネット６０は半径方向に交互に複数着磁される。図６において、駆動コイル２０および外ヨーク１２の極数は６個であるため、ロータマグネット６０の着磁極数は８極である。ロータマグネット６０が図６及び図７に示す円筒状空間、内ヨーク１１と外ヨーク１２が作る空間に配設され、適切なタイミングで駆動コイル２０に通電されると、ロータマグネット６０の内周側と外周側の両側面でトルクが発生する。ここが、ラジアルギャップモータと比較してＰＬＡＭの発生トルクが大きくなる理由である。すなわち、ラジアルギャップモータでは、トルク発生場所はロータマグネットの内側かまたは外側の片周側１箇所であったが、図７に示すモータではトルク発生個所はロータマグネット６０の内周側と外周側の２箇所になる。
【００１５】
回転軸８０は、スラスト方向はスラスト軸受け９０で、ラジアル方向は流体軸受け（軸受けスリーブ４１の内径部）で、それぞれ回動自在に支持される。ポリゴンミラー１００はモータが完成した後、図７に示すようにフランジ７０の上に固定される。図示するように、動圧発生場所は、動圧発生上部４４と動圧発生下部４３の２箇所あり、回転体重心位置１０１は動圧発生上部４４より上側にある。
【００１６】
駆動コイル２０は、絶縁性の樹脂で成形されたボビン２１に１軸の捲き線機を用いて捲き線可能である。詳細な図示は省略しているが、線材２２は端子ピン２３に始端をからげた後、ボビンに倦回し終端は残りの端子ピン２３にからげて駆動コイル２０が完成する。駆動コイル２０は、前述したように外ヨーク１２に挿入配設される。端子ピン２３は回路基板３０（基台）に形成された回路パターンに半田付けされて駆動回路から駆動電流を供給可能となる。各コイルはそれぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相として、適切な駆動電流制御が行われる。図６の右側の平面図に示すように、固定ヨーク１０の内ヨーク１１と外ヨーク１２が作る磁気ギャップ１７はロータマグネット６０と駆動コイル２０で占められるから、駆動コイル２０の一層あたりの捲き数とロータマグネット６０の磁気ギャップ部の有効長を調整することにより、さまざまな起動トルクと駆動電流の関係を持つモータ設計が可能となる。また、ラジアルギャップモータと比較して、捲き線スペースを広く取れるので、捲き数を多くでき、省電力設計が可能である。
【００１７】
以上をまとめると、特許文献１に示すＰＬＡＭは、軸方向にステータヨークが延びる形状であるため、軸受けの周りの空間を有効に利用でき、特にモータの半径方向の小型化が可能である。内ヨークと外ヨークが作る軸方向の細長いギャップ中にロータマグネットと駆動コイルを配設するため、前述したように、小型化をしても、一定の捲き線スペースを確保できるため、駆動電流を増やすことなく必要な発生トルクを得ることができる。さらに、ボビンに捲いたコイルを固定ヨークに配設する構成にしたので、１軸の安価な捲き線機にて組立できる。また、コイルの固定ヨークへの配設も簡単なので組立工数も削減できる。さらに、固定ヨークは鍛造やプレス加工で作れるため、大幅なコストダウンも可能となる。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００１−７８４１６号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例では、捲き線コイルの軸とロータマグネットの回転軸、さらにステータコアの延在方向と対称軸を平行に配置した構成（Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｌｉｎｅｄ  Ａｉｒｇａｐ  Ｍｏｔｏｒ：ＰＬＡＭ）により、モータの小径化とトルクアップが可能である。
【００２０】
一方で、前述したように外ヨーク１２の変形周波数が可聴域であったり、外ヨーク押さえ５０で押えているにもかかわらず変形量が大きかったりすると、外ヨーク１２の変形（図８（ｂ）の１５で示す方向の変形）による騒音は無視できなくなるといった問題を有している。
【００２１】
（発明の目的）
本発明の目的は、固定ヨークの半径方向の変形に対する剛性を上げ、回転音の静音化を達成することのできる電磁回転機を提供しようとするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、円筒状のロータマグネットと、該ロータマグネットの回転軸方向に広がる円筒状空間を持って半径方向に対向した内ヨークと外ヨークを一体的に構成するとともに、前記外ヨークと前記内ヨークのうちの少なくとも一方が前記回転軸方向に延在した複数の櫛歯状の櫛歯状延在部となる固定ヨークと、前記ロータマグネットの駆動力発生手段とを有し、前記内ヨークと前記外ヨークで囲まれる円筒状空間に、前記内ヨークと前記外ヨークに対して半径方向に一定の空隙を持って対向するように前記円筒状のマグネットが配設される電磁回転機において、前記外ヨークと前記内ヨークのうちの前記櫛歯状延在部の円周方向の端部を、前記半径方向の前記円筒状空間とは反対側に概略コの字状に折り曲げる、もしくは、前記半径方向の前記円筒状空間とは反対側に折返して前記櫛歯状延在部背面に圧着する電磁回転機とするものである。
【００２３】
上記構成の電磁回転機（ＰＬＡＭ）においては、外ヨークまたは内ヨーク、または内ヨークと外ヨークの双方を構成する回転軸方向に延在した複数の櫛歯状延在部の円周方向の端部を、概略コの字状に折り曲げるか、または、折返して櫛歯状延在部背面に圧着される構成として、固定ヨークの剛性を上げて変形し難い構成にしている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
（実施の第１の形態）
図１及び図２は本発明の実施の第１の形態に係る電磁回転機の構成を示す図であり、詳しくは、図１は電磁回転機を回転軸から見た平面図であり、右半分はヨークやコイルを含む平面を、左半分はヨークやコイル等を除去したときの平面を、それぞれ示している。また、図２（ａ）は固定ヨークの平面を、図２（ｂ）は固定ヨークの側面を、それぞれ示す図である。なお、従来の図６乃至図８と同じ部分は同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２６】
従来例と異なるところは、図８と図２との比較から明らかなように、固定ヨーク１０の構成要素である外ヨーク１０１の形状である。従来例では各櫛歯の外形状は円弧状（Ｒ面）であった外ヨーク１２に対して、図１及び図２においては、各櫛歯の円周方向の端面を概略コの字状（換言すれば、回転軸方向と直交する方向の断面が略コの字状）に折り曲げた外ヨーク折り曲げ部１０１ａを形成している。このように本実施の形態に係る外ヨーク１０１は概略コの字の形状になるため、半径方向の力に対して剛性が高くなる。前記外ヨーク折り曲げ部１０１ａに対応して、駆動コイル２０の内周側穴部は広がっている。
【００２７】
固定ヨーク１０を板金加工で作成する場合、外ヨーク折り曲げ部１０１ａを加工した後、曲げ加工して立ち上げて櫛歯延在部である外ヨーク１０１を構成する。内ヨーク１１は絞り加工にて形成する。
【００２８】
ここで、図３は、図６乃至図８に示す従来例である電磁回転機（ＰＬＡＮ）の回転時における騒音を測定した図であり、図３（ａ）の、縦軸は騒音レベル（ｄＢ）、横軸は周波数（Ｈｚ）である。
【００２９】
この図３からわかるように、２ｋＨｚ付近から１７ｋＨｚ付近にかけて、バックグラウンドに対して６ｄＢ〜１５ｄＢ程度大きい騒音が発生している。
【００３０】
一方、図４は本発明の実施の第１の形態に係る電磁回転機（ＰＬＡＮ）の回転時における騒音を測定した図であり、図４（ａ）の、縦軸は騒音レベル（ｄＢ）、横軸は周波数（Ｈｚ）である。
【００３１】
前述のように外ヨーク１０１に外ヨーク折り曲げ部１０１ａを形成することで、固定ヨーク１０の半径方向の変形に対する剛性を向上させることができるので、図４に示すように、６ｋＨｚから１２ｋＨｚまでの騒音は、バックグラウンドノイズと区別できない程度に抑えられることになる。
【００３２】
つまり、従来例では、図３（ａ）のＮｏ．１〜８（図３（ｂ）では四角で囲った１〜８の数字の部分）の周波数部分が、外ヨーク１２の半径方向の変形に起因する騒音として発生していたが、本実施の第１の形態では、図４（ａ）のＮｏ．１，２（図４（ｂ）では四角で囲った１，２の数字の部分）の周波数部分が、外ヨーク１０１の半径方向の変形に起因して発生する騒音となるのみであり、これ以外はバックグラウンドノイズと区別できない程度に抑えられ、静音化を達成することができる。
【００３３】
なお、外ヨーク１０１の回転軸方向に延在した部分全てを折り曲げ部としているが、例えば駆動コイルが捲回される部分を除いた部分のみを折り曲げ部としても良い。
【００３４】
（実施の第２の形態）
図５は本発明の実施の第２の形態に係る固定ヨークの構成要素である外ヨークの特徴的な部分のみを示す構成図である。その他は実施の第１の形態と同様であるので、その説明や図示は省略する。
【００３５】
図５に示すように、外ヨーク２０１の端部を折返して、ロータマグネット６０との対向面の背面側（中央部）に圧着して外ヨーク折り曲げ部２０１ａを形成している。このような構成にした場合、従来例で使用している固定ヨーク材の約半分の板厚材を使用すれば、外ヨーク２０１の剛性を落とさずに、又ロータマグネット６０の回転によって発生する渦電流損失を半減できる。
【００３６】
したがって、外ヨーク２０１の変形に起因する騒音に関しては、上記実施の第１の形態の場合と同等に騒音を抑えることが可能となるし、ロータマグネット６０の回転によって発生する渦電流損失に関しても有利なものとなる。
【００３７】
（変形例）
上記実施の各形態では、固定ヨークの構成要素である内ヨークは円筒形状をしているが、これに限定されるものではなく、外ヨークと同様に、櫛歯形状の櫛歯状延在部としていてもよく、この場合、内ヨークにおいても、上記実施の第１の形態もしくは実施の第２の形態で示したと同様の、内ヨーク折り曲げ部（櫛歯状延在部の一部でも良い）を形成して、固定ヨークの剛性を向上させることで、回転音を抑えることが可能となる。
【００３８】
また、外ヨークは円筒形状をし、内ヨークのみが櫛歯状延在部をしており、該内ヨークのみを、上記実施の第１の形態もしくは実施の第２の形態で示したのと同様の、内ヨーク折り曲げ部（櫛歯状延在部の一部でも良い）を形成して、固定ヨークの剛性を向上させることでも、上記実施の第１の形態もしくは実施の第２の形態と同様の効果を得ることができるものである。
【００３９】
以下に、本発明に係る電磁回転機の実施態様を列挙する。
【００４０】
（実施態様１）  円筒状のロータマグネットと、該ロータマグネットの回転軸方向に広がる円筒状空間を持って半径方向に対向した内ヨークと外ヨークを一体的に構成するとともに、前記外ヨークと前記内ヨークのうちの少なくとも一方が前記回転軸方向に延在した複数の櫛歯状の櫛歯状延在部とする固定ヨークと、前記ロータマグネットの駆動力発生手段とを有し、前記内ヨークと前記外ヨークで囲まれる円筒状空間に、前記内ヨークと前記外ヨークに対して半径方向に一定の空隙を持って対向するように前記円筒状のマグネットが配設される電磁回転機において、前記外ヨークと前記内ヨークのうちの前記回転軸方向に延在した前記櫛歯状延在部の端部を、概略コの字状に折り曲げる、もしくは、反対側に折返して前記櫛歯状延在部背面に圧着することを特徴とする電磁回転機。
【００４１】
（実施態様２）  円筒状のロータマグネットと、該ロータマグネットの回転軸方向に広がる円筒状空間を持って半径方向に対向した内ヨークと外ヨークを一体的に構成するとともに、前記外ヨークは前記回転軸方向に延在した複数の櫛歯状の櫛歯状延在部とする固定ヨークと、前記ロータマグネットの駆動力発生手段とを有し、前記内ヨークと前記外ヨークで囲まれる円筒状空間に、前記内ヨークと前記外ヨークに対して半径方向に一定の空隙を持って対向するように前記円筒状のマグネットが配設される電磁回転機において、前記櫛歯状延在部の円周方向の端部を、前記半径方向の前記円筒状空間とは反対側に概略コの字状に折り曲げる、もしくは、前記半径方向の前記円筒状空間とは反対側に折返して前記櫛歯状延在部背面に圧着することを特徴とする電磁回転機。
【００４２】
（実施態様３）  円筒状のロータマグネットと、該ロータマグネットの回転軸方向に広がる円筒状空間を持って半径方向に対向した内ヨークと外ヨークを一体的に構成するとともに、前記内ヨークは前記回転軸方向に延在した複数の櫛歯状の櫛歯状延在部とする固定ヨークと、前記ロータマグネットの駆動力発生手段とを有し、前記内ヨークと前記外ヨークで囲まれる円筒状空間に、前記内ヨークと前記外ヨークに対して半径方向に一定の空隙を持って対向するように前記円筒状のマグネットが配設される電磁回転機において、前記櫛歯状延在部の円周方向の端部を、前記半径方向の前記円筒状空間とは反対側に概略コの字状に折り曲げる、もしくは、前記半径方向の前記円筒状空間とは反対側に折返して前記櫛歯状延在部背面に圧着することを特徴とする電磁回転機。
【００４３】
（実施態様４）  円筒状のロータマグネットと、該ロータマグネットの回転軸方向に広がる円筒状空間を持って半径方向に対向した内ヨークと外ヨークを一体的に構成するとともに、前記外ヨークと前記内ヨークの双方は前記回転軸方向に延在した複数の櫛歯状の櫛歯状延在部とする固定ヨークと、前記ロータマグネットの駆動力発生手段とを有し、前記内ヨークと前記外ヨークで囲まれる円筒状空間に、前記内ヨークと前記外ヨークに対して半径方向に一定の空隙を持って対向するように前記円筒状のマグネットが配設される電磁回転機において、前記櫛歯状延在部の円周方向の端部を、前記半径方向の前記円筒状空間とは反対側に概略コの字状に折り曲げる、もしくは、前記半径方向の前記円筒状空間とは反対側に折返して前記櫛歯状延在部背面に圧着することを特徴とする電磁回転機。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固定ヨークの半径方向の変形に対する剛性を上げ、回転音の静音化を達成することができる電磁回転機を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る電磁回転機を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の第１の形態に係る電磁回転機に具備される固定ヨークを示す構成図である。
【図３】従来例で示す電磁回転機を用いて測定した回転時の騒音の状態を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の第１の形態に係る電磁回転機を用いて測定した回転時の騒音の状態を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の第２の形態に係る固定ヨークの構成要素である外ヨークの特徴的な部分のみを示す構成図である。
【図６】従来のＰＬＡＭタイプのポリゴンミラースキャナモータである電磁回転機を示す平面図である。
【図７】図６の電磁回転機を示す構成図である。
【図８】図６の電磁回転機に具備される固定ヨークを示す構成図である。
【符号の説明】
１０      固定ヨーク
１１      内ヨーク
２０      駆動コイル
３０      回路基板
４０      軸受けスリーブ
５０      外ヨーク押え
６０      ロータマグネット
７０      フランジ
１０１    外ヨーク
１０１ａ  外ヨーク折り曲げ部
２０１    外ヨーク
２０１ａ  外ヨーク折り曲げ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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