CN1215630C

CN1215630C - 电动机

Info

Publication number: CN1215630C
Application number: CNB021028044A
Authority: CN
Inventors: 五明正人
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: US6545379B2; CN1367568A; SG102652A1; US20020117909A1

Abstract

一种电动机，在挠性电路板(16)的挠性本体部(16b)设置向凸极(14a)之间呈悬臂状伸出的弹性凸片(16d)，且使其自由端弯折，利用此时的弹力将焊接区(16a)推压到基础框架(11)的表面保持，由此可避免挠性电路板(16)向电动机外部上跳，可稳定地保持。本发明可以用简单的结构预先将挠性电路板(16)的焊接区(16a)的锡焊部分极其稳定地保持在凸极部(14a)的切槽内。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及电动机，具有从与定子线圈的端末部电气连接的焊接区向电动机外方延伸的挠性电路板。

背景技术

一般在电动机中，是用基础框架支承轴构件和轴承构件，使之可作相对旋转，同时在固定于上述基础框架上的定子铁心的各凸极部卷绕定子线圈。该定子线圈的端末部譬如被拉出到设在譬如薄板状挠性电路板上的印刷线路的焊接区进行焊接，上述挠性电路板从焊接后的焊接区向半径方向外侧延伸，引出到电动机外部。

在图18所示的例子中，构成定子线圈1的端末部的供电用导线1a通过在基础框架2上形成的通孔3而拉出到电动机外部。在上述基础框架2的内表面(图18中上表面)贴着适宜的绝缘纸4，上述导线1a穿过在该绝缘纸4上形成的线圈通孔后插入上述通孔3内。另一方面，在上述基础框架2的外表面(图18中下表面)贴着传递信号用的挠性电路板(FPC)5，通过该挠性电路板5来覆盖上述通孔3外部(图18中下面)的开口部，在穿过设在该挠性电路板5上的线圈通孔后，上述供电用导线1a一旦被拉出到电动机的外部，拉出到其外部的供电用导线1a即被焊接于上述挠性电路板5的焊接区6，由此进行电气连接。

然而，采用上述一般电动机那种将导线1a焊接于挠性电路板5的焊接区6的结构，往往不能适应近年来电动机薄型化的要求。譬如，当电动机的轴向厚度设定为4mm以下时，如果要用0.5mm的隆起量来焊接线径为0.1mm的导线，则相对于电动机整体的厚度而言，该焊接区的焊锡堆积高度所占的比例相当大，定子线圈1的端末部与挠性电路板5之间的电气连接部分成为电动机薄型化的一大障碍。

在这种场合，考虑过将基础框架2局部切除，或形成开口部等，以吸收焊接区6的焊锡高度，但基础框架2往往很薄，为了保证刚性，常常不能采用上述方法。

而特开2000-209803号公报公开的电动机是使端子片部向凸极部之间的切槽内倾斜地从挠性电路板的本体部伸出，并将线圈端末部焊接于设在各端子片部的焊接区。然而，采用该公报记载的结构时，是使端子片部的两侧边缘部分别与相邻的两个凸极部卡合固定，利用该两侧边缘部的卡合固定作用将趋于向电动机外部弹性地上跳的端子片部保持在切槽内。结果，上述端子片部的保持状态变得非常不稳定，万一各端子片部的卡合固定状态被解除，整个焊接区就会沿轴向上跳而与其他部位接触，可能形成短路。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种电动机，可以以简单的结构将挠性电路板焊接区的锡焊部分稳定地保持在包含线圈的凸极部切槽位置，且即使实现薄型化也不会有损可靠性。

为了实现上述目的，本发明技术方案1的电动机在挠性电路板的挠性本体部形成向着凸极之间的部分呈悬臂状延伸的弹性凸片部，在该弹性凸片部向凸极部之间延伸的自由端部分配置焊接区，上述弹性凸片部上的自由端部分通过使所述焊接区位于固定部侧、同时使所述挠性本体部固定在固定部而形成弯折状态，并利用该弯折形成的弹力将该弹性凸片部的焊接区推压到所述固定部侧。从而，在挠性电路板的焊接区形成的焊接部分由于弹性凸片部的自由端部分的弯折弹力而被持续地向固定部侧推压，而且上述焊接区的焊接部分由于该推压方向的施力而被稳定地保持。

技术方案2的电动机是在挠性电路板上的挠性本体部与弹性凸片部之间的连接部设置辅助上述弹性凸片部弯折的切口部，从而便于良好地进行弹性凸片部的弯折作业。

技术方案3的电动机是在固定有挠性本体部的固定部使用基础框架，技术方案4的电动机是在被焊接区推压的基础框架等固定部的表面安装绝缘构件，因此可提高电动机的电气可靠性。

技术方案5的电动机是在转子上安装转子磁铁，同时在上述基础框架上设置沿轴向吸引上述转子磁铁、以在推力方向限制转子位置的磁性吸引构件，通过用上述磁性吸引构件将上述挠性电路板的挠性本体部保持在基础框架侧，无须用特别的构件来固定挠性电路板，结果可以用较低的成本实现良好的固定。

技术方案6的电动机是在磁性吸引构件或基础框架上设置将挠性电路板的挠性本体部向电动机外部引出的引导槽，从而可在外转子型电动机上沿上述引导槽方便、正确地配置挠性电路板。

技术方案7的电动机是在定子铁心的固定构件或基础框架上设置将挠性电路板的挠性本体部向电动机外部引出的引导槽，从而可在内转子型电动机上沿上述引导槽方便、正确地配置挠性电路板。

技术方案8的电动机是将挠性电路板的挠性本体部上向电动机外部的导出部配置在磁头或驱动磁头的作动器在圆周方向的运动范围以外的范围内，由此可将挠性电路板与作动器电动机的可动范围完全互不干扰地分开配置，两者不会在轴向重叠，可相应地实现电动机的薄型化。

技术方案9的电动机是在基础框架一体地固定有平板，将前述焊接部推压到上述平板上。

附图说明

图1是适用本发明的硬盘驱动装置(HDD)中所用的电动机的纵剖视图。

图2是图1所示的电动机的俯视图。

图3是图1所示的电动机中所用的定子铁心的线圈组的俯视图。

图4是图3所示的定子铁心的线圈组纵剖视图。

图5是图1所示的电动机中所用的挠性电路板(FPC)的俯视图。

图6是图3及图4所示的定子铁心的线圈组与图5所示挠性电路板(FPC)组合状态的俯视图。

图7是图6所示的定子铁心的线圈组与挠性电路板(FPC)组合后安装于基础框架上的状态的模式说明图。

图8是将图1所示的电动机安装于硬盘驱动装置(HDD)内的俯视图。

图9是图8的硬盘驱动装置(HDD)的纵剖视图。

图10是本发明又一实施形态电动机的纵剖视图。

图11是图10所示的电动机的俯视图。

图12是本发明再一实施形态电动机的纵剖视图。

图13是本发明再一实施形态电动机的纵剖视图。

图14是本发明再一实施形态电动机的纵剖视图。

图15是本发明再一实施形态电动机的纵剖视图。

图16是图3及图4所示的定子铁心的线圈组与图5所示挠性电路板(FPC)又一组合状态的俯视图。

图17是图16所示的又一组合状态的纵剖视图。

图18是传统电动机一例的纵剖视图。

具体实施方式

以下结合附图说明将本发明的电动机用于硬盘驱动装置(HDD)的实施形态。

图1和图2所示的外转子型HDD用主轴电动机由作为固定构件的定子组10、及从图中上侧装入该定子组10后作为旋转构件的转子组20构成。其中定子组10具有用螺钉固定在图中未示的固定基座上的基础框架11。该基础框架11用铝系金属材料做成，以减轻重量，在该基础框架11的大致中央部分竖设着用不锈钢材料等做成的固定轴12，同时，在该固定轴12的半径方向外侧形成包围其外围的铁心支架13，构成与上述基础框架11形成一体的环状壁。

在设于上述铁心支架13的外周侧壁面的安装面上嵌装着由电磁钢板的叠层体构成的定子铁心14，如图3～图6所示，在上述定子铁心14上呈放射状延伸的多个凸极部14a上分别绕着定子线圈15，构成铁心线圈组。本实施形态的定子线圈15具有U相、V相、W相3相线圈，各相的端末部从由各公用线的端末部组成的共计6根引线部15a向外部引出。这6根引线部15a通过锡锡与上述挠性电路板(FPC)16的各焊接区16a电气连接。

更具体地说，上述挠性电路板(FPC)16是在薄板状挠性本体部16b上形成包括焊接区16a在内的印刷线路16c，且具有对前述定子铁心14的外周部分呈半包围状态的平面圆弧部16A和从该圆弧部16A的外周边缘部的局部向半径方向、即电动机外部延伸的平面直线部16B。

其中，在上述圆弧部16A的内周边缘部，包括上述焊接区16a在内的6个弹性凸片16d向内侧中心方向呈悬臂状伸出。各弹性凸片16d配置成向前述定子铁心14的各凸极部14a之间的切槽内伸出的状态，在各弹性凸片16d上的内侧凸出部分、即自由端部分分别设置上述焊接区16a。前述定子铁心15的各引线部15a焊接于各焊接区16a。

从上述6个焊接区16a延伸的印刷线路16c被汇总成4根后延伸，这4根印刷线路16c被束成一捆后沿前述直线部16B向半径方向外侧伸出。这时，上述直线部沿着前述基础框架11上所设的凹槽(未图示)延伸，并在基础框架11的半径方向外侧部分穿过沿轴向形成的导出孔11a(见图1)后向电动机外部引出。在导出孔11a内充填着适当的粘接剂，以防止外部灰尘等进入电动机内部，保持清洁。

在将这种挠性电路板16组装到基础框架11上时，如图7所示，先通过在焊接区16a的锡焊将上述挠性电路板16与由前述定子铁心14和定子线圈15组成的铁心线圈组连成一体。

具体地说，为了将挠性电路板16与铁心线圈组连接，在将定子线圈15的各引线部15a与挠性电路板16的焊接区16a焊接时，要在夹具上将铁心线圈和挠性电路板16配置成将图17的状态反转的状态，即，挠性电路板16的焊接区16a要处于铁心线圈组上侧，将分别引出的各引线部15a从上侧焊接于挠性电路板16的焊接区16a。这时，在焊接区16a的下侧，最好预先设置防止焊接时电路板向下挠曲的支撑销，使焊接更可靠。

通过将与铁心线圈组连成一体后的挠性电路板16组装到基础框架11上，使挠性电路板16载放到粘贴在基础框架11内侧表面的绝缘纸19上。然后，将后述的环状磁性吸片18从铁心线圈组上方安装，使整个挠性电路板16从图1的上方沿轴向压入，由此使该挠性电路板16的挠性本体部16b隔着绝缘纸19而被推压到基础框架11上固定。

在这样将挠性电路板16的挠性本体部16b固定于基础框架11上后，设于上述各弹性凸片16d自由端的焊接区16a的锡焊部分也隔着绝缘纸19而被推压到基础框架11上。而且由于焊接区16a的锡焊部分位于基础框架11上，如图1所示，上述各弹性凸片16d的自由端部分就形成只有焊接区16a部分弯折的倾斜状态，各弹性凸片16d的弯折形成的弹力将焊接区16a的锡焊部分沿轴向(图1向下方向)有力地推压到基础框架11的表面并保持这种状态。

这时，在挠性电路板16的各弹性凸片16d根部与挠性本体部16b之间的连接部设置辅助各弹性凸片16d弯折的切口16e，可使上述弯折顺利实现。另外，各弹性凸片16d最好做成绕了线圈后可进入定子铁心14的凸极部14a之间的形状，这样有利于薄型化(安装后定子铁心14的凸极部14a的圆周方向端部容纳于上述各切口部16e内)。

再如图1和图2所示，在固定轴12沿轴向从基础框架11伸出的部位，插有旋转自如的轴承套筒21，作为构成转子组20的旋转轴承构件。为了便于加工小口径轴承孔，该轴承构件21由磷青铜等铜系合金材料做成，在该轴承套筒21的轴承孔的内周面上形成的动压面在半径方向与在固定轴12的外周面上形成的动压面互为相对。并且在两个动压面之间的微小轴承间隙内形成径向动压轴承部RB。该径向动压轴承部RB处的轴承套筒21上的动压面和固定轴12上的动压面隔着数μm的微小间隙而呈圆周状地互为相对，在由该微小间隙形成的轴承间隙空间内注入由润滑油或磁性流体组成的发生规定动压用的润滑流体，并利用毛细管力保持。

在轴承套管21或固定轴12的两个动压面的任何一方，譬如沿轴向分成2块凹设环状的径向动压发生槽，该槽具有未图示的人字形等，旋转时，利用两个径向动压发生槽的泵作用对上述润滑流体加压，以产生动压，并利用该润滑流体的动压使后述的转子轮毂23与固定轴12一起一边沿径向上浮一边被轴支承。

另外，在固定轴12的图示上端部分，嵌装着环状的防脱落构件17，利用该防脱落构件17在轴向的固定作用将轴承套筒21在轴向固定，防止因冲击或振动引起脱落。

另一方面，在形成于上述轴承套筒21的图示上端侧的大口径开口部分装有推力板22，构成推力轴承。而且在该推力轴承22的内面侧(图1中下面侧)形成与在固定轴12的伸出侧前端面(图1中上端面)上形成的凸起12a作点接触的所谓枢轴轴承。

在轴承套筒21的外周面装有同样构成转子组20的转子轮毂23。该转子轮毂23用铝系金属或铁系合金等做成大致杯状构件，以便装载未图示的磁盘等记录媒体盘，设于该转子轮毂23中心部分的接合孔23a通过压入或烧嵌等方法与轴承套筒21的外周面接合成一体。该转子轮毂23在支承记录媒体盘的载放部23b具有固定用螺钉孔23c，同时在从上述载放部23b向半径方向外侧伸出设置的外周凸缘部23d的内周壁面上用粘接剂固定着环状的转子磁铁24。该转子磁铁24呈环状，接近前述定子铁心14的各凸极14a的外周侧端面并与之相对。

在转子磁铁24沿轴向相对的基础框架11的内侧表面(图1中上侧表面)安装用硅钢片或坡莫合金等圆环状磁性材料做成的磁性吸片18。该磁性吸片18是利用在与转子磁铁24之间产生的磁性吸力将整个转子组20吸到基础框架11上的构件，由于磁性吸片18和转子磁铁24之间的吸引作用，构成上述枢轴轴承的固定轴12的凸起12a和推力板22就经常被保持在接触状态，结果是整个转子组在推力方向的位置受到限制，即使电动机上下颠倒使用，也不会有任何问题。在该磁性吸引构件18上，可以设置对前述挠性电路板16进行引导的凹槽。

具有这种结构的电动机譬如图8和图9所示那样装入硬盘驱动器(HDD)后使用。即，装有盘片D的电动机M放入密封盒40内后安装，设在作动器41上的一对磁头臂(万向支架)42的前端部分的各磁头43对盘片D的正反两面进行扫描。

这时，磁头43及磁头臂42在图8所示的平面大致为扇形的扫描范围HA内适当移动，而前述挠性电路板16的向电动机外部的导出孔11a(见图1)在圆周方向的位置则设定在磁头43及磁头臂42的大致扇形扫描范围HA以外的圆周方向范围内。这样一来，就不必增加装置在高度方向的尺寸。

本实施形态如图1所示，在挠性电路板16的焊接区16a形成的锡焊部分始终因弹性凸片16d的自由端部分的弯折弹力而被推压到基础框架11的表面，由于该推压力，焊接区16a的锡焊部分不会如传统技术那样向电动机外部上跳，可稳定地保持。

另外，在本实施形态中，在挠性电路板16上的挠性本体部16b与弹性凸片16d之间的连接部设有辅助弹性凸片16d弯折的切口部16e，故便于弹性凸片16d的弯折。

这时，本实施形态是在被焊接区16a推压的基础框架11的表面贴有绝缘纸19，因此可确保电动机的电气可靠性。

本实施形态还在基础框架11上设置沿轴向吸引转子磁铁24以限制转子组20在推力方向的位置的磁性吸引构件18，由此可将挠性电路板16的挠性本体部16b保持在基础框架11上，因此在固定挠性电路板16时无须特别的固定构件，结果，能以较低成本实现良好的固定。

本实施形态还在基础框架11或磁性吸引构件18上设置将挠性电路板16的挠性本体部16b向电动机外部导出的引导槽，故挠性电路板16很容易沿着引导槽正确地配置在外转子型电动机上。

本实施形态还将挠性电路板16的挠性本体部16b设在磁头43或作动器43在圆周方向的运动范围HA以外的范围内，因此挠性电路板16和作动器的运动范围完全互不干扰，两者在轴向不重叠，故可相应地使电动机薄型化。

图10和图11所示的实施形态中凡与上述实施形态相同的构件用相同符号表示，该实施形态的基础框架31的底面是非圆形的异形平面形状，挠性电路板16不是如上述实施形态那样呈阶梯状延伸(见图1)，而是安装成直线状后向电动机外部导出。

图12所示的实施形态中凡与上述实施形态中相同的构件均用相同符号表示，该实施形态是将本发明用于轴旋转型电动机，在基础框架51的大致中央部分设置轴承/铁心支架52，同时在该轴承/铁心支架52内固定轴承套筒53作为固定轴承构件。而且用该轴承套筒53形成旋转自如地支承对转子轮毂23进行保持的旋转轴54的结构。本实施形态具有与上述实施形态相同的作用和效果。

图12所示实施形态的径向轴承部RB使用动压轴承，推力轴承SB使用枢轴轴承，而图13所示实施形态的推力轴承SB也使用动压轴承。该实施形态也具有与上述实施形态相同的作用和效果。

图14所示的实施形态是将本发明用于轴旋转/内转子型电动机，在基础框架61的外侧壁面上固定定子铁心62，同时在转子轮毂63的外周部分安装转子磁铁64。另外，在与该转子磁铁64沿轴向相对的基础框架61的局部安装着磁性吸片65。而且挠性电路板16穿过定子铁心62的固定部分后向外部导出。

图15所示的实施形态是在图14的实施形态中，将挠性电路板16的挠性本体部16b用板66固定成与基础框架61为一体的状态，且挠性电路板16的焊接区16a隔着绝缘纸67而被推压到上述板66上。在这种结构中，由于焊接区16a位于板66上，因此在用板66将挠性电路板16的挠性本体部16b安装到基础框架61上后，弹性凸片16d因焊接区16a的存在而被下推，下推的量相等于焊接区16a的厚度，因此弹性凸片16d向下侧弯折，而焊接区16a则始终被推压到板66上。

本实施形态也能得到与上述各实施形态相同的作用和效果，但本发明不限于上述各实施形态，可在不脱离其宗旨的范围内作各种变形。

譬如上述各实施形态是在将挠性电路板16安装到基础框架11上时，如图7所示，使挠性电路板16与铁心线圈组形成一体，而且通过将与铁心线圈组形成一体的挠性电路板16安装到基础框架11上，而将挠性电路板16载放到该基础框架11上，但也可在以基础框架11上依次放置绝缘纸19、挠性电路板16，铁心线圈组和磁性吸片，这时，如图16所示，利用挠性电路板16的弹性凸片部16d的弹力使之向上侧弯折后，将焊接区16a的锡焊部分向上侧与定子线圈15的引线部进行焊接，如果解除了这种弯折状态，弹性凸片16d就会由于自身的弹力而如图17那样被推压到基础框架11上。

在这种场合，弹性凸片16d的大小最好是弯折时不会受到定子线圈14的凸极部14a干扰，另外，设于根部与挠性本体部16b之间的连接部、辅助弹性凸片16d的弯折的切口16e的大小及形状应做成不会受定子铁心14的凸极部14a的圆周方向端部干扰，能顺利弯折。

另外，上述各实施形态是将本发明用于硬盘驱动装置，但本发明不受此限，还同样适用于其他各种装置中所用的盘片装置，并且适用于其他各种电动机。

如上所述，技术方案1的电动机是在挠性电路板的挠性本体部配置向凸板部之间呈悬臂状延伸的弹性凸片部，且使其自由端弯折，利用此时的弹力将焊接区推压到固定部进行保持，由此将挠性电路板稳定地保持，因此可以简单的结构将上述挠性电路板的焊接区的锡焊部分极稳定地保持在凸极部的切槽内，即使实现了电动机的薄型化，也能保持很高的可靠性。

技术方案2的电动机在挠性电路板的挠性本体部与弹性凸片部间的连接部设置辅助弹性凸片部弯折的切口部，使弹性凸片部的弯折作业容易顺利进行，因此除了具有以上效果外，可提高电动机的生产效率。

技术方案3的电动机将固定挠性本体部的固定部作为基础框架，因此无须特别的零件即可将挠性电路板的焊接区的锡焊部分稳定地保持。

技术方案4的电动机在被焊接区推压的基础框架安装绝缘构件，以提高电动机的电气可靠性，进一步保证了以上效果的实现。

技术方案5的电动机利用沿轴向吸引转子磁铁、以在推力方向限制转子位置的磁性吸引构件，将挠性电路板的挠性本体部保持在基础框架上，在固定挠性电路板时无须特别的固定构件，可以较低成本得到良好的固定状态，从而可简化电动机结构。

技术方案6的电动机是在磁性吸引构件或基础框架上设置将挠性电路板的挠性本体部向电动机外部导出的引导槽，能沿引导槽容易且正确地配置挠性电路板，故除了上述效果外，还能提高电动机生产效率。

技术方案7的电动机是在定子铁心的固定构件或基础框架上设置设置将挠性电路板的挠性本体部向电动机外部导出的引导槽，能沿引导槽容易且正确地配置挠性电路板，故除了上述效果外，还能提高电动机生产效率。

技术方案8的电动机是将挠性电路板的挠性本体部的向电动机外部导出的导出部配置在磁头或驱动磁头的作动器在圆周方向的运动范围以外的范围内，使挠性电路板与作动器电动机的可动范围完全互不干扰，更容易实现电动机的薄型化。

技术方案9的电动机是在基础框架上固定有与该基础框架形成一体的平板，并将焊接区推压到上述平板上，因此用平板也能稳定地保持挠性电路板的焊接区的锡焊部分。

Claims

1.一种电动机，具有：

支承轴构件和轴承构件而使其可相对旋转的基础框架；

经过轴构件及轴承构件中旋转的构件而旋转自如地支承于所述基础框架上的转子；

固定在所述基础框架上、在沿半径方向伸出的凸极部上卷绕定子线圈的定子铁心；

设有挠性本体部的薄板状挠性电路板，该挠性本体部具有通过锡焊而与所述定子线圈的端末部电气连接的焊接区，且从所述焊接区向电动机外部伸出，

其特征在于，在所述挠性电路板的挠性本体部形成向着凸极部之间呈悬臂状延伸的弹性凸片部，

在该弹性凸片部向凸极部之间延伸的自由端部分配置所述焊接区，

所述弹性凸片部上的自由端部分通过使所述焊接区位于固定部侧、同时使所述挠性本体部固定在固定部而形成弯折状态，并利用该弯折形成的弹力将该弹性凸片部的焊接区推压到所述固定部保持。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述挠性电路板上的挠性本体部与弹性凸片部之间的连接部设置辅助所述弹性凸片部弯折的切口部。

3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，固定有所述挠性本体部的固定部是所述基础框架。

4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，在被所述焊接区推压的固定部的表面安装绝缘构件。

5.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述转子上安装转子磁铁，

同时在所述基础框架上设置沿轴向吸引所述转子磁铁、以在推力方向限制转子位置的磁性吸引构件，

通过所述磁性吸引构件将所述挠性电路板的挠性本体部保持在基础框架上。

6.根据权利要求5所述的电动机，其特征在于，在所述磁性吸引构件或基础框架上设置将挠性电路板的挠性本体部向电动机外部导出的引导部。

7.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述定子铁心的固定构件或基础框架上设置将挠性电路板的挠性本体部向电动机外部导出的引导部。

8.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，将所述挠性电路板的挠性本体部上向电动机外部的导出部配置在磁头或驱动磁头的作动器在圆周方向的运动范围以外的范围内。

9.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，在基础框架上一体地固定有平板，前述焊接部被推压到所述平板上。