JP2007082368A - 片持ち軸受構成の小型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】構成簡単で、取付け容易かつ低コストなロータ抜け止め構成を提供すると共に、モータの長寿命化及び直角度の確保を容易にする。
【解決手段】金属製の取付板に取り付けられると共に軸受が内部に備えられた軸受ホルダ、軸受ホルダの外周側において巻線を巻回した積層コアが配置されているステータ、中央でシャフトに固着されたロータケース、ロータケースに駆動マグネットを取り付けたロータとを備える。そして、ステータ側において、軸受ホルダの外周にリング部材を取付け、ロータ側において、ロータケース天井面からステータ側へ切り起こして、その先端に爪部を設け、爪部をリング部材の下方に位置させることにより、ロータの抜け止め構成を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータシャフトがステータ側から抜け出ないように構成した片持ち軸受構成の小型モータに関する。

従来、ロータ上に載置した光ディスクまたは光磁気ディスク等のディスク回転駆動装置等に用いられるモータとして、片持ち軸受構成を有するアウターロータタイプのブラシレスモータが用いられている。このようなモータは、軸受ホルダ内の軸受部によってロータシャフトを片持ち軸受支持する構造になっているために、ロータシャフトが軸受部から抜け出ることが無いようにロータ抜け止め構成が備えられている。

図１４は、このような従来技術の片持ち軸受構成の小型モータを示す断面図である（特許文献１参照）。ロータ中心に装着されたシャフトの基端は、スライダ板によってピボット支承され、かつこのスライダ板を受ける支え板は、鉄製基板に設けた透孔に固定される黄銅製のロータホルダの内側に取り付けられている。このロータホルダの内部には、中空軸受が係止されている。ロータ抜け止め構成として、シャフトには、ワッシャ（抜け止め部材）のための係止溝を設け、この係止溝に挿入したワッシャを、中空軸受下端面で支持することにより、シャフトが抜け出ることがないように構成している。

特に、薄型化したモータにおいては、中空軸受の長さが制限されると、長寿命及び直角度を確保するに際して不利となるために、中空軸受はできるだけ長くすることが求められている。しかし、図示の小型モータは、中空軸受の下方において、シャフトに係止溝を設けると共に、それに対応するワッシャを配置するスペースを確保するために、中空軸受の長さが制限されることになる。

図１５は、別の従来技術の片持ち軸受構成を有するアウターロータタイプのブラシレスモータの半断面図である。このモータのステータは、基板と、スリーブ部材と、ステータコイルが巻回されたステータコアと、金属薄板製の固定側抜け止め部材と、これらを同時に基板に固定するネジとからなる。

ロータは、シャフトと、シャフトの上部に外嵌固定された環状体と、この環状体に固定された略椀形状の強磁性材料製のロータフレームと、ロータフレームの内周面に固定されてステータコアと径方向に相対するロータマグネットとから構成される。

ロータの抜け止め構成は、ステータに固定した固定側抜け止め部材と、ロータに固定されたロータフレームの回転側抜け止め部とを係合させて構成される。図１５（Ｂ）に一部を拡大して示すように、全体的には環状のロータフレームには、等中心角毎の４箇所に、プレス加工により、断面略Ｌ字形状の回転側抜け止め部が形成される。一方、固定側抜け止め部材は、図１５（Ｃ）に詳細を示すように、環状平板部の外周部に断面略Ｊ字形状の上方突起部を等間隔に有してなる。各上方突起部の上端部の湾曲部分が、固定側抜け止め部を構成する。環状平板部には、３箇所にネジ挿通孔を有する。

ロータを組み立てた後、シャフトをスリーブ部材に挿入してスリーブ嵌合する過程において、回転側抜け止め部と固定側抜け止め部材が接触し、さらに押し込むと弾性変形により、両者は係合する。これによって、ロータの離脱が防がれる。

しかし、このような固定側抜け止め部材の形状は複雑である。また、金型を作って専用部品として製作する必要が生じ、モータの低コスト化に不利である。
特許第３２６１０７４号公報 特開平１０−２１０６９９号公報

本発明は、係る問題点を解決して、構成簡単で、取付け容易かつ低コストなロータ抜け止め構成を提供することを目的としている。

また、本発明は、薄型化モータに抜け止め機能を備えつつ、モータの長寿命化及び直角度の確保を容易にしたモータ構成とすることを目的としている。

本発明の片持ち軸受構成の小型モータは、金属製の取付板に取り付けられると共に軸受が内部に備えられた軸受ホルダ、及び該軸受ホルダの外周側において巻線を巻回した積層コアが配置されているステータと、中央でシャフトに固着されたロータケースを有し、かつ該ロータケースに駆動マグネットを取り付けたロータとを備える。そして、本発明は、ステータ側において、前記軸受ホルダの外周にリング部材を取付け、ロータ側において、ロータケース天井面からステータ側へ切り起こして、この切り起こし先端に爪部を設け、リング部材の弾性変形を利用して、爪部をリング部材の下方に位置させることにより、ロータの抜け止め構成を形成する。

また、本発明は、金属製の取付板をバーリング加工することにより取付板と一体形成の円筒部を設け、軸受ホルダには上端において径方向外側に張り出したフランジ部を備えて、軸受ホルダを円筒部内側に固定すると共に、円筒部上端と軸受ホルダに設けたフランジ部との間に挟み込むようにしてリング部材を取り付け、かつ巻線を巻回した積層コアは円筒部外周に固定される。

また、本発明は、金属製の軸受ホルダの外周において切削加工することにより形成した円周溝内に、リング部材を挿入して取り付け、かつ巻線を巻回した積層コアは軸受ホルダ外周に固定することができる。

積層コアを、円筒部外径に一致する内径のコアと該内径よりも大きな内径を有するコアとを積層することにより構成し、この内径を大きくすることにより形成された空間に、リング部材の外周部及び爪部を配置する。リング部材には、径方向に切断する１カ所の切り込み、或いはリング内径部に等間隔に複数の部分的な切り込みを備えて、リング部材取付用溝内に径方向外側から或いは軸方向外側から取り付け可能にする。爪部は、円周上等間隔に３個〜６個を、軸受ホルダの外径より径方向外側位置でロータケース天井面から切り起こすことができる。また、爪部は、リング部材を下方より支えることができるように略水平にした支持面を有し、かつ、爪部先端を径方向内側方向に向けるように、切り起こし方向を径方向外側から内側の方向に、或いは径方向内側から外側への方向にすることができる。

本発明によれば、ロータからの切り起こしにより形成した爪部とリング部材で、構成簡単で低コストな抜け止め構成を提供することが可能となる。リング部材は、単純な形状であって低コストで製作可能である。また、リング部材の取付けも簡単に行うことができる。さらに、薄型化モータに抜け止め機能を備えつつ、モータの長寿命化及び直角度の確保を容易にしたモータ構成とすることが可能となる。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を具体化する小型モータを示す図であり、（Ａ）は断面で示す正面図、（Ｂ）は断面で示す斜視図である。例示の小型モータは、片持ち軸受構成を有するアウターロータタイプのブラシレススピンドルモータに属するものである。この小型モータのステータ側には、金属製の取付板に取り付けられると共に軸受が内部に備えられた軸受ホルダ、及び該軸受ホルダの外周側において巻線を巻回した積層コアが配置されている。図示の例において、この巻線を巻回した積層コアの固定は、取付板に一体形成された円筒部の外周に対して行われる。軸受ホルダの中には中空円筒形状の含油軸受が備えられると共に、その中央底部には、中空の含油軸受に挿入されるシャフトの先端部を支持するスラスト受けを収容している。

また、ロータ側は、中央でシャフトに固着されたロータケースと、これに取り付けられた駆動マグネットとからなっている。この駆動マグネットは、ステータ側の積層コアに対して径方向の外側から空隙を介して臨むように、円筒状を有している。例示のブラシレスモータには、電子整流回路（図示せず）を設けることもできる。電子整流回路は、ホール素子（図示せず）などを用いてロータの回転角度位置を検知して、その検知信号に基づき、複数の巻線のそれぞれに流す電流を制御するものであるが、それ自体は周知であり、また、本発明とは直接の関係がないことであるので、これ以上の説明は省略する。さらに、例示のモータは、ＣＤチェンジャー等のディスク回転駆動装置に応用した例を示しており、ロータケース上端には、光ディスク等が載置され、さらにその上からマグネットを用いたクランパーにより固定される。特に、マグネットクランパーを取り外す際に、ロータの抜け止め機能が要求される。

本発明は、このような小型モータに備えられるロータ抜け止め構成を、ロータ側の爪部とステータ側のリング部材とから構成しているが、その詳細な説明をする前に、このような小型モータの製造について順を追って説明する。

図２は、円筒部を設けた取付板を例示する図である。金属製取付板をバーリング加工することにより、取付板と一体形成の円筒部を設ける。このように、円筒部をバーリング加工することにより円筒部高さを高くして、取付板と一体形成したために、円筒部の取付板に対する直角度精度が良くなる。なお、図示省略しているが、実際には、この取付板に対して円筒部が設けられた後に、巻線を巻回した積層コアが固定される。

図３は、軸受ホルダを例示する斜視図である。軸受ホルダは、金属製板よりプレス加工により製造できる。軸受ホルダは、その中に含油軸受を備えると共に、その中央底部には、シャフトの先端部を支持するスラスト受けを収容できるように、全体的には有底円筒形状に構成している。そして、軸受ホルダは、円周状上端部において径方向外側に張り出したフランジ部を有している。この軸受ホルダは、図２に示した取付板の円筒部内側に固定されることになる。

図４は、樹脂或いはバネ性を有する金属製等のリング部材を例示する図である。図５は、リング部材を取り付けた状態で示す図である。但し、巻線を巻回した積層コアの図示を省略している。含油軸受及びスラスト受けを内部に収容した軸受ホルダを、取付板に設けた円筒部内に圧入固定するに際して、円筒部上端と軸受ホルダに設けたフランジ部との間に、リング部材を挟み込む。これによって、円筒部内に軸受ホルダを圧入するのと同時にリング部材が取り付けられる。

図６は、完成したステータを例示する図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）はその中央部を拡大して断面で示す斜視図である。図示したように、円筒部の外周に巻線を巻回した積層コアが配置されているが、この積層コアの配置は、リング部材を取り付ける前、即ち、軸受ホルダを取付板の円筒部に圧入する前に行われる。特に、図６（Ｂ）に明瞭に示されているように、リング部材は軸受ホルダのフランジ部と円筒部上端の間に挟まれている。

また、例示の積層コアは、４枚のコアを積層した段付きの積層コアとして例示している。この積層コアの内の下２枚のコアの内径は、円筒部外径に一致させて円筒部に固定させているのに対して、上２枚のコアの内径はさらに大きくすると共に、その固定は下側のコアに対して行われる。この内径を大きくすることにより形成された空間にリング部材の外周部、及び後述するロータの爪部を配置することにより、モータをより薄型化することが可能となる。

図７は、リング部材の別の例を示す図である。（Ａ）はリングの１カ所で径方向に切断する切り込みを有するものを、また、（Ｂ）及び（Ｃ）は、リング内径部で、等間隔に複数の部分的な切り込みを入れたものを例示している。（Ｂ）は、４個の切り込みを、（Ｃ）は６個の切り込みを有する。このような切り込みを有するリング部材を用いることにより、円筒部内に軸受ホルダを圧入固定した後から、円筒部上端と軸受ホルダのフランジ部との間に形成される取付用の円周溝内に、軸方向から取り付けることが可能であり、さらに（Ａ）に示すように切断する切り込みを有するリング部材は、径方向外側から取り付けることもできる。

図８は、ロータを例示する図であり、（Ａ）は断面図を、（Ｂ）は斜視図をそれぞれ示している。ロータは、中央でシャフトに固着されたロータケースと、ロータケースの外周面に取り付けられた円筒状の駆動マグネットとからなっている。そして、ロータケース天井面からステータ側へ切り起こし、先端に爪部を設ける。このロータが、ステータに組み立てられた時には、爪部がステータのリング部材の下方に来ることで（フッキング状態）、ロータの抜け止めとなる。

図９は、爪部を設けた切り起こし部を形成したロータケースの上面から見た平面図である。（Ａ）は切り起こし部が５個の例を、（Ｂ）は６個の例を示している。爪部は、少なくとも１個あれば、抜け止め機能を果たすことができるが、数を多くすることで、より抜け止め作用を強化させることができる。望ましくは円周上等間隔に３個〜６個備える。ロータケースから切り起こす径方向位置は、シャフトとロータケースとの圧入力を確保することと軸受からオイルが飛散しないようにするため、ロータケースの中心付近から切り起こさずに、軸受ホルダの外径より外側で切り起こすことが望ましい。

図１０は、ロータケースより切り起こしにより形成される爪部のみを取り出して拡大して示す図である。爪部は、ステータのリング部材を下方より支えることができるように略水平にした支持面を有するものであれば、種々の形状にすることができる。爪部先端は、径方向内側方向（中心方向）に向けられるものであれば、切り起こし方向は、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、径方向外側から内側の方向にしても、或いは（Ｄ）に示すように、径方向内側から外側への方向にすることも可能である。

図１１は、図１に示した抜け止め構成部分を拡大して示す図である。抜け止め構成は、ロータ側の爪部と、ステータ側のリング部材とから構成されて、ロータケースと一体の爪部が上方に移動して抜け出ようとした際には、爪部の上方に位置するリング部材の外周部によって、移動を阻止することにより抜け止め機能を達成している。なお、リング部材は、その取付位置に完全に固定する必要は無く、取付用の円周溝内でわずかに移動できる余裕があっても、抜け止め機能には影響しない。ステータに対してロータを組み立てる際、ロータケースを押し込むことにより、リング部材の弾性変形を利用して、図１１に示した位置に配置される。それ故に、ロータのステータからの取り外しは、所定値以上の力を引き離すように加えることにより行うことができる。

図１２は、抜け止め構成の別の例を示す図である。この例のロータ抜け止め構成は、図１０（Ｄ）に示すような径方向内側から外側に切り起こすことにより形成した爪部と、ステータのリング部材を係合させることにより構成している。

図１３は、黄銅製の軸受ホルダにリング部材を取り付けた別の例のロータ抜け止め構成を備える小型モータを例示する図であり、（Ａ）は断面で示す正面図、（Ｂ）はロータ抜け止め構成部分を拡大して示す断面図である。黄銅等の金属を切削加工することにより形成される切削加工軸受ホルダ自体は、図１４を参照して説明したように従来より公知である。図示の軸受ホルダは、切削加工するに際して、リング部材を挿入するための円周溝を形成したものである。円周溝の軸方向位置は、ロータケースからの切り起こし先端の爪部位置に対応させて、軸受ホルダの比較的上部に設ける。この円周溝には、切削加工後に、図７に例示したような切り込みを有するリング部材が挿入される。このような軸受ホルダが、取付板に設けた透孔に固定される。また、巻線を巻回した積層コアは軸受ホルダ外周に固定されている。この軸受ホルダ以外の構成は、図１を参照して前述した小型モータと同じであるので、これ以上の説明は省略する。

本発明を具体化する小型モータを示す図であり、（Ａ）は断面で示す正面図、（Ｂ）は断面で示す斜視図である。 円筒部を設けた取付板を例示する図である。 軸受ホルダを例示する斜視図である。 樹脂或いは金属バネ材質製等のリング部材を例示する図である。 リング部材を取り付けた状態で示す図である。 完成したステータを例示する図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）はその中央部を拡大して断面で示す斜視図である。 リング部材の別の例を示す図である。 ロータを例示する図であり、（Ａ）は断面図を、（Ｂ）は斜視図をそれぞれ示している。 爪部を設けた切り起こし部を形成したロータケースの上面から見た平面図であり、（Ａ）は切り起こし部が５個の例を、（Ｂ）は６個の例を示している。 ロータケースより切り起こしにより形成される爪部のみを取り出して拡大して示す図である。 図１に示した抜け止め構成部分を拡大して示す図である。 抜け止め構成の別の例を示す図である。 黄銅製の軸受ホルダにリング部材を取り付けた別の例のロータ抜け止め構成を備える小型モータを例示する図である。 従来技術のモータを示す断面図である。 別の従来技術の片持ち軸受構成を有するアウターロータタイプのブラシレスモータの半断面図である。

Claims (7)

1. 金属製の取付板に取り付けられると共に軸受が内部に備えられた軸受ホルダ、及び該軸受ホルダの外周側において巻線を巻回した積層コアが配置されているステータと、中央でシャフトに固着されたロータケースを有し、かつ該ロータケースに駆動マグネットを取り付けたロータとを備える片持ち軸受構成の小型モータにおいて、
   ステータ側において、前記軸受ホルダの外周側にリング部材を取付け、
   ロータ側において、ロータケース天井面からステータ側へ切り起こして、この切り起こし先端に爪部を設け、
   前記リング部材の弾性変形を利用して、前記爪部を前記リング部材の下方に位置させることにより、ロータの抜け止め構成を形成した片持ち軸受構成の小型モータ。
2. 前記金属製の取付板をバーリング加工することにより取付板と一体形成の円筒部を設け、前記軸受ホルダには上端において径方向外側に張り出したフランジ部を備えて、前記軸受ホルダを前記円筒部内側に固定すると共に、前記円筒部上端と前記軸受ホルダに設けた前記フランジ部との間に挟み込むようにしてリング部材を取り付け、かつ前記巻線を巻回した積層コアを前記円筒部外周に固定した請求項１に記載の片持ち軸受構成の小型モータ。
3. 金属製の軸受ホルダの外周において切削加工することにより形成した円周溝内に前記リング部材を挿入して取り付け、かつ前記巻線を巻回した積層コアを前記軸受ホルダ外周に固定した請求項１に記載の片持ち軸受構成の小型モータ。
4. 前記積層コアを、前記円筒部外径に一致する内径のコアと該内径よりも大きな内径を有するコアとを積層することにより構成し、この内径を大きくすることにより形成された空間に、前記リング部材の外周部及び前記爪部を配置した請求項１に記載の片持ち軸受構成の小型モータ。
5. 前記リング部材には、径方向に切断する１カ所の切り込み、或いはリング内径部に等間隔に複数の部分的な切り込みを備えて、リング部材取付用溝内に径方向外側から或いは軸方向外側から取り付け可能にした請求項１に記載の片持ち軸受構成の小型モータ。
6. 前記爪部は、円周上等間隔に３個〜６個を、前記軸受ホルダの外径より径方向外側位置でロータケース天井面から切り起こした請求項１に記載の片持ち軸受構成の小型モータ。
7. 前記爪部は、前記リング部材を下方より支えることができるように略水平にした支持面を有し、かつ、爪部先端を径方向内側方向に向けるように、切り起こし方向を径方向外側から内側の方向に、或いは径方向内側から外側への方向にした請求項１に記載の片持ち軸受構成の小型モータ。
   

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