JP2008275074A - 環状部材の圧入固定方法及びモータ - Google Patents

環状部材の圧入固定方法及びモータ Download PDF

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Abstract

【課題】環状部材が薄肉化しても併用接着剤がはみ出さず高強度で被圧入部材に圧入固定できる環状部材の圧入固定方法を提供する。
【解決手段】環状部材(10)は、被圧入部材(8)の熱膨張率よりも大きい熱膨張率の材料で形成され、被圧入部材は、圧入する穴の内周面(8d1)に、開口側から順に圧入部(ANB)及び環状部材の外周面(8d1)と間隙をもって対向する対向部(KTB)を有すると共に、対向部はそこで最小径なる頂部(TB)を有して圧入部からその頂部までの第1対向部(KT1)と、頂部に対して圧入部と反対側の第2対向部(KT2)とを備え、圧入固定工程は、第1対向部に加熱硬化型接着剤(17)を塗布する接着剤塗布工程と、環状部材をその外周面(10d)が第2対向部と対向するように穴に圧入する圧入工程と、接着剤を硬化させる加熱工程と、を有する。
【選択図】図3

Description

本発明は、環状部材の圧入固定方法及びモータに係り、特に、環状部材を孔に圧入固定する際に接着剤を併用して高強度を得るための技術に関する。
環状部材の外周面を孔の内周面に圧入固定する際に、固定強度を維持するために接着剤を併用することはよく知られている。
この併用は、環状部材が薄い場合には、相手部材との圧入深さが短くなるために、特に有効である。
例えば、環状部材がHDD(ハードディスクドライブ)などに用いられるモータの軸受部材である場合には、薄肉化に加えて外部からの衝撃に耐える固定強度が要求されるので、この方式が多用される。
その例として、特許文献1に、環状部材としての軸受部材であるスラストリングがハブフランジ部に圧入されるモータが記載されている。
一般的に、軸受部材として環状部材を薄肉化しつつ固定強度を高める方法としては、圧入しろを大きくする、あるいは溶接する、などの方法もある。
しかしながら、前者の場合には環状部材や被圧入部材が変形してモータの性能が低下し、後者の場合には、例えばYAGレーザなどを用いたスポット溶接時には、部材を融解するため温度が300℃近くまで上昇するため、嵌め合い部材の寸法変化や熱膨張により所定の位置へ正しく固着できない可能性があり、また、溶接時のスパッタなどが軸受部材に付着する可能性もある。
溶接においては、部材は昇温された後に急激に冷却される。そのため急激な冷却時の収縮により、部材が傾いて取り付いてしまう可能性がありスラストリング(軸受)の取り付けには不向きである。
さらには、溶接痕から発塵してモータやハードディスクに悪影響を及ぼす可能性が高くなるので、方法として好ましくない。
そのため、モータの軸受部材として環状部材を圧入固定する場合には、圧入は軽度(圧入しろが小さい)にして接着剤を併用する方法が行われている。
特開2006−183734号公報
上述したように、モータに対しては薄型化の要求が強く、それに伴って軸受を構成する環状部材も薄肉化される。
例えば、図13(a)に示すように、被圧入部材101の孔101aに環状部材102を圧入固定する場合に、被圧入部材101と直接接触している圧入方向ADに沿う長さAN(以下、圧入深さANとも称する)を長くすることが困難になり、所定の強度を得るためには接着剤103を併用することが必要である。
しかしながら、2つの部材101,102が直接接触する圧入深さANの範囲には、接着剤103が十分入り込めないため、接着剤103は、図13(a)に示すように、圧入部分の端部で両部材101,102に渡るように塗布される。
また、図13(b)に示されるような、両部材101,102の端面が揃うように圧入固定する場合には、接着剤103端面からはみ出て盛り上がってしまう。また、接着剤103の粘度が小さい場合には、硬化前に図中の矢印で示すように外側や内側に流れてしまう場合もある。
環状部材が軸受部材である場合、この接着剤103が他の部位に流れると、軸受のロック現象が引き起こされる可能性が高い。
そのため、接着剤がはみ出さず、また、他の部位に流れていかないようにすることは極めて重要である。
これは、特にモータの軸受部材に関して重要であるが、他の環状部材が薄肉である場合の圧入固定においても、併用した接着剤が外部にはみ出して盛り上がることなく、他の部位に流れていくことなく、高い強度で固定できることは、外観品位が向上することも相まって強く望まれるところである。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、環状部材が薄肉化しても、併用した接着剤がはみ出すことなく、他の部位に流れていくことなく、高い強度で被圧入部材に圧入固定ができる、環状部材の圧入固定方法を提供することにある。
また、モータの軸受である場合に、それが薄肉化しても、併用した接着剤がはみ出すことなく、他の部位に流れていくことなく、高い強度で他の軸受部材に対して圧入固定ができる、モータを提供することにある。
上記の課題を解決するために、本願発明は次の1)〜6)の手段を有する。
1) 環状部材(10)を、被圧入部材(8)に開口した穴に圧入して固定する環状部材の圧入固定方法において、
前記環状部材(10)は、前記被圧入部材(8)の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料で形成され、
前記被圧入部材(8)は、その前記穴の内周面(8d1)に、前記開口した側から順に、前記環状部材(10)と直接接触する圧入部(ANB)及び前記環状部材(8)の外周面(8d1)と間隙をもって対向する対向部(KTB)を,有すると共に、該対向部(KTB)は、その対向部(KTB)で最小径となる頂部(TB)を有して前記圧入部(ANB)から前記頂部(TB)までの第1対向部(KT1)と、該頂部(TB)に対して前記圧入部(ANB)と反対側の第2対向部(KT2)とを備え、
前記第1の対向部(KT1)に加熱硬化型接着剤(17)を塗布する接着剤塗布工程と、
前記環状部材(10)を、該環状部材(10)の外周面(10d)が前記第2対向部(KT2)と対向するように前記穴に圧入する圧入工程と、
前記接着剤(17)を加熱して硬化させる加熱硬化工程と、を有することを特徴とする環状部材の圧入固定方法である。
2) 前記加熱硬化工程は、前記第1対向部(KT1)に塗布された前記接着剤(17)を前記第2対向部(KT2)まで広げて硬化させることを特徴とする1)に記載の環状部材の圧入固定方法である。
3) 環状部材(72)を、被圧入部材(71)に開口した穴(71a)に圧入して固定する環状部材の圧入固定方法において、
前記環状部材(72)は、前記被圧入部材(71)の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料で形成され、
前記被圧入部材(71)は、その前記穴の内周面(71b)に、前記開口した側から順に、前記環状部材(72)と直接接触する圧入部(ANB),前記環状部材(72)の外周面(72a)と第1の間隙(d2)で対向する第1対向部(KT1),及び該第1の間隙(d2)よりも狭い第2の間隙(d1)で対向する第2対向部(KT2)を,有しており、
前記第1の対向部(KT1)に加熱硬化型接着剤(73)を塗布する接着剤塗布工程と、
前記環状部材(72)を、該環状部材(72)の外周面(72a)が前記第2対向部(KT2)と対向するように前記穴(71a)に圧入する圧入工程と、
前記接着剤(73)を加熱して硬化させる加熱硬化工程と、を有することを特徴とする環状部材の圧入固定方法である。
4) 前記加熱硬化工程は、前記第1対向部(KT1)に塗布された前記接着剤(73)を前記第2対向部(KT2)まで広げて硬化させることを特徴とする3)に記載の環状部材の圧入固定方法である。
5) 周壁部(8d)を有するハブ(8),及び前記周壁部(8d)の内面(8d1)に圧入固定されたスラストリング(10)を有するロータ(R)と、
一端側にフランジ部(4a)を有するスリーブ(4),該スリーブ(4)の外周部に固定されたハウジング(3),及び該ハウジング(3)を固定したベース(2)を有するステータ(S)と、
前記ハブ(8)に固定されたシャフト(1)と、を備え、
前記シャフト(1)を前記スリーブ(4)で軸支すると共に、前記フランジ部(4a)と前記ハウジング(3)の端部(3a)とで前記スラストリング(10)を挟んだスラスト動圧軸受(SB1,SB2)が構成されて、前記ロータ(R)が前記ステータ(S)に対して回転自在に支持されたモータにおいて、
前記スラストリング(10)は、前記ハブ(8)の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料で形成されており、
前記スラストリング(10)の外周面(10d)と対向する前記周壁部(8d)の外周面(8d1)は、前記ハウジング(3)側から順に、前記スラストリング(10)と直接接触する圧入部(ANB)及び前記スラストリング(10)の外周面(10d)と間隙をもって対向する対向部(KTB)を,有すると共に、該対向部(KTB)は、その対向部(KTB)で最小径となる頂部(TB)を有して前記圧入部(ANB)から前記頂部(TB)までの第1対向部(KT1)と、該頂部(TB)に対して前記圧入部(ANB)と反対側の第2対向部(TK2)と、を備え、
前記第1の対向部(KT1)から前記第2対向部(KT2)にわたって加熱硬化型接着剤(17)で固定されていることを特徴とするモータ(50)である。
6) 周壁部(8d)を有するハブ(8),及び前記周壁部(8d)の内面(8d1)に圧入固定されたスラストリング(10)を有するロータ(R)と、
一端側にフランジ部(4a)を有するスリーブ(4),該スリーブ(4)の外周部に固定されたハウジング(3),及び該ハウジング(3)を固定したベース(2)を有するステータ(S)と、
前記ハブ(10)に固定されたシャフト(1)と、を備え、
前記シャフト(1)を前記スリーブ(4)で軸支すると共に、前記フランジ部(4a)と前記ハウジング(3)の端部(3a)とで前記スラストリング(10)を挟んだスラスト動圧軸受(SB1,SB2)が構成されて、前記ロータ(R)が前記ステータ(S)に対して回転自在に支持されたモータにおいて、
前記スラストリング(10)は、前記ハブ(8)の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料で形成されており、
前記スラストリング(10)の外周面(10d)と対向する前記周壁部(8d)の外周面(8d1)は、前記ハウジング(3)側から順に、前記スラストリング(10)と直接接触する圧入部(ANB),前記スラストリング(10)の外周面(10d)と第1の間隙(d2)で対向する第1対向部(KT1),及び該第1の間隙(d2)よりも狭い第2の間隙(d1)で対向する第2対向部(KT2)を,有し、
前記第1の対向部(KT1)から前記第2対向部(KT2)にわたって加熱硬化型接着剤(17)で固定されていることを特徴とするモータ(50)である。
本発明によれば、環状部材の圧入固定方法において、環状部材が薄肉化しても、併用した接着剤がはみ出すことなく、他の部位に流れていくことなく、高い強度で圧入固定ができる、という効果を奏する。
また、環状部材がモータの軸受部材である場合に、それが薄肉化しても、併用した接着剤がはみ出すことなく、他の部位に流れていくことなく、高い強度で他の軸受部材に圧入固定ができる、という効果を奏する。
という効果を奏する。
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図1〜図13を用いて説明する。
実施例のモータ50は、HDDに搭載されてハードディスクを駆動するためのモータである。
このモータ50は、半断面を図1に示すように、ロータRと、ステータSとロータRに固定されたシャフト1とを有し、このシャフト1がラジアル及びスラスト動圧軸受RB1,RB2,SB1,SB2に支持されて、ロータRがステータSに対して回転自在に支持されるよう構成されている。
具体的に説明すると、ステータSは、周囲に立ち上げ部2aを有する貫通孔2bが形成されたモータベース2と、その貫通孔2b内に固定された筒状のハウジング3と、このハウジング3の内周部に固定され一端側に外方に延出するフランジ部4aを有するスリーブ4と、モータベース2における立ち上げ部2aの外周部2cに固定されコイル5が捲回されたコア6と、コイル5のリード5aが接続された配線パターンを有するFPC(フレキシブルプリント配線板)7と、を有している。
一方、ロータRは、貫通孔8aを有する平丸板状の基部8b,その周囲に設けられた周壁部8c,周壁部8cよりも内径側に周壁部8cと対向するように設けられた内周壁部8d,及び周壁部8cの先端から外方向に延出するフランジ部8eを有するハブ8と、周壁部8cの内面に固定されたリング状のマグネット9と、内周壁部8dの内周部に固定された環状部材であるスラストリング10と、を有している。
ハブ8の貫通孔8aには、シャフト1が圧入固定され、このシャフト1はスリーブ4の貫通孔4bに挿通されている。
シャフト1と貫通孔4bの内周面4b1との間には、潤滑剤12が充填されている。
さらに、スラストリング10の近傍の拡大図である図2も参照して説明すると、シャフト1はスリーブ4に挿通されており、スリーブ4のフランジ部4aは、その一端面4a1(図2の上側の面)がハブ8の内面8fと対向し、フランジ部4aの他端面4a2がスラストリング10の一端面(図2の上側の面)10aと対向している。
また、その一端面10aは、ハブ8の内面8fの一部が図2の下方側に突出して形成された段部8gに当接して、スラストリング10の軸CL方向の位置が規定されている。
図1に戻り、スリーブ4の内周面4bには、軸CL方向に離隔して一対の動圧溝11が形成され、この一対のラジアル動圧溝11とこれに対向するシャフト1の外周面1aと潤滑剤12とでラジアル動圧軸受部RB1,RB2が構成されている。
一方、シャフト1の端面1bとスリーブ4の端面4cとを覆うように、シールプレート13が、ハウジング3の端部3dに取り付けられている。
図2に示すように、スラストリング10における、一端面10aのフランジ部4aと対向する範囲,及び他端面10bには、それぞれスラスト動圧溝14a,14bが形成されている。
スラスト動圧溝14aと、これに対向するフランジ部4aの他端面4a2と、両者の間に充填された潤滑剤12と、により、スラスト動圧軸受部SB1が構成され、スラスト動圧溝14bと、これに対向するハウジング3の一端面3aと、両者の間に充填された潤滑剤12と、により、スラスト動圧軸受部SB2が構成されている。
潤滑剤12は、シールプレート13とシャフト1の端面1bとの間、を最奥とし、シャフト1の外周面1aとスリーブ4の内周面4b1との間(もちろんラジアル動圧軸受部RB1,RB2を含む)、スリーブ4の一端面4a1とハブ8の内面8fとの間、スラスト動圧軸受部SB1,スラストリング10の内周面10cとこれに対向するスリーブ4の対向面4dとの間、スラスト動圧軸受部SB2を経て、液面12aが位置して外部に開放されるテーパシール部TSに至る経路で充填されている。
テーパシール部TSは、スラスト動圧軸受部SB2から離れるほど小径となるように形成されたハウジング3の外周面3bと、スラスト動圧軸受部SB2から離れるほど、小径となるように、かつ、ハウジング3の外周面3bとの間隔が広がるように形成された内周壁部8dの内周面8d1とで構成されている。
このテーパシール部TSにより、ロータRの回転に伴い、潤滑剤12を奥側に向かわせるような遠心力が発生するので、潤滑剤12の外部への漏出が防止される。
以上の構成により、このモータ50は、コイル5に外部から通電されることで回転駆動されるが、その際に、ラジアル動圧軸受部RB1,RB2及びスラスト動圧軸受部SB1,SB2において潤滑剤12に動圧が発生して、ロータRは、ステータSに対して浮上した状態で回転する。
また、このモータ50において、ハードディスク(図示せず)は、ハブ8のフランジ部8e上に載置され、さらに図示しないクランパで固定される。
ところで、スラストリング10は、ハブ8の内周壁部8dにおけるその内周面8d1に固定されるが、実施例のモータ50においては、この固定は圧入と接着剤との併用により行われる。以下、この圧入固定の方法、及び構造について詳述する。
上述したように、スラストリング10にはスラスト動圧溝14a,14bが形成されると共に、組み立て後において、これらに対向する相手側の面との間隙は、周知のように極めて小さいものとなっている。
従って、動圧軸受としての性能を十分に発揮させるために、スラストリング10の変形は可能な限り避けなければならず、そのため、ハブ8への圧入も、その圧入しろをかなり小さくして行なっている。例えば、スラストリング10の外径φ6.6mmに対して圧入しろは約5μmである
また、図3に示すように、実施例のモータ50は、ハブ8の内周壁部8dの内周面8d1において、スラストリング10と直接接触している圧入部ANBと、この圧入部ANBより奥側(図3の上方側)に形成されスラストリング10の外周面10dとわずかな隙間で対向する近接対向部KTBと、が設けられている。
この近接対向部KTBは、軸CL方向の中央部に、最も小径となる頂部TBを有して内側にわずかに突出するように形成されている。
具体的な数値例としては、スラストリング10の外周面10dと頂部TBとの距離をd1とし、外周面10dと近接対向部KTBの最も軸CLから遠い麓となる部位KTB1,KTB2との距離をd2とすると、
d1=60μm
d2=70μm
である。この例に対しては、図3は理解容易のために誇張されている。
圧入部ANBとテーパシール部とは傾斜面KMで連結されている。
ここで、近接対向部KTBを、頂部TBを境として、圧入部ANBに近い側の第1対向部KT1と、遠い側の第2対向部KT2とに名称を分けると、少なくとも第1対向部KT1から頂部TBを越えて第2対向部KT2の途中、または全部にわたり、接着剤17が硬化して充填されている。
ここで、環状部材であるスラストリング10と被圧入部材であるハブ8とは、は、それぞれの材料の熱膨張係数について、スラストリング10の方がハブ8より大きくなるように、材料選定がされている。
具体的例として、以下の組み合わせがある。
スラストリング:SUS303(熱膨張係数:17.2×10-6 /℃)
ハブ:SUS430(熱膨張係数:10.6×10-6 /℃)
このように熱膨張係数を、内側となるスラストリング10の方が大きくなるように設定することで、スラストリング10のハブ2への圧入固定において、高い接着強度を安定して得ることができる。
これについて、モータの組み立て工程に沿って以下に説明する。
<軸受ユニットの組み立て>
軸受ユニットの組み立てについて、図4及び図5を用いて説明する。
まず、図4において、スリーブ4の端面4c側から外周部にスラストリング10を装着する。
次に、エポキシ系接着剤15をスリーブ4の端面4c近くの外周面に、周状に塗布し、ハウジング3を装着する。ハウジング3の内径とスリーブ4の外径との隙間は、極めて小さく設定されているので、これにより、ハウジング3の内周面3cのほぼ全面にエポキシ系接着剤15がのばされる。
ハウジング3の端部3dに、シールプレート13を載置し、両者の境界部分にエポキシ系接着剤16を塗布する(図5参照)。そして、この状態で加熱し、エポキシ系接着剤を硬化させる。
以上により、軸受ユニットJUは組み立てられる。
<ロータの組み立て>
次にロータRの組み立てについて説明する。
まず、軸受ユニットの組み立てとは別工程で、図6に示すように、ハブ8の貫通孔8aにシャフト1を圧入し、図7に示すハブ−シャフト組立体HSTとする。この圧入の際には、エポキシ系接着剤を併用してもよい。
このハブ−シャフト組立体HSTに対して軸受ユニットJUを取り付ける。この取り付け工程は、常温下で行われる。
具体的には、図8(a)及び図8(b)に示すように、予めハブ8の内周面8d1における、第1対向部KT1の圧入部ANB側に、接着剤17を一周にわたり塗布しておく。
接着剤17はエポキシ系の加熱硬化型を用いることができ、例えば、Epoxy Technology社製の光学接着剤353ND(粘度:5000cPs)である。
この粘度においては、接着剤17は、圧入部ANBよりも内側に盛り上がって塗布される。
その後、シャフト1にハブ−シャフト組立体HSTのスリーブ4を挿着する。
さらに挿着を進め、スラストリング10の一端面10a(スラストリング10における挿着方向の先頭面)がハブ8の段部8gに当接するまで、スラストリング10の外周面10dをスリーブ4の圧入部ANBに圧入する(図9参照)。
この圧入に伴い、あらかじめ塗布された接着剤17は、圧入部ANBよりも内側に盛り上がった部分が削がれて頂部TBに向けて伸延され、第1対向部KT1とスリーブ4との間の間隙にほぼ充填される。その際、接着剤17の一部が頂部TBを乗り越えても支障はない。
圧入完了時点での接着剤17の状態を図10に示す。
この図10において、接着剤17は、第1対向部KT1に充填されており、一部が頂部TBを越え第2対向部KT2側に侵入している場合もある。
次に、接着剤17を硬化させるために、加熱して高温下放置を行う。
この加熱硬化工程は、上述した接着剤353ND、90℃で1時間以上である。
上述したように、スラストリング10及びハブ4は、熱膨張係数がスラストリング10の方が大きくなるように材料選定されている。
従って、スラストリング10の外周面10dとハブ8の近接対向部KTBとの間隙は、高温放置状態では常温時よりも狭くなっている。
そのため、頂部TBとその近傍における毛細管現象も加わり、第1対向部KT1の接着剤17は、頂部TBを越えて第2対向部KT2側に移動し、接着剤17の充填範囲、すなわち、スラストリング10及びハブ8との接触範囲が増加する。
この接触範囲が増加した状態で接着剤17は硬化するので、接着面積が増加してスラストリング10とハブ8との固定強度が向上する。
特に、実施例においては、頂部TBを設けたことにより、常温下での接着剤17の塗布においてその接着剤17を第1対向部KT1側に溜めておき、圧入後の加熱硬化工程で充填範囲が広がるようにしてある。
これにより、塗布された接着剤17が圧入に伴って近接対向部KTB外にはみ出してしまうことを防止でき、このはみ出しがないことから塗布量を必要最小限にすることができる。
従って、接着剤17のはみだしに伴う軸受の不具合発生を防止すると共に、接着剤が無駄に消費されるのを防止することができる。
この接着面積の増加について、図11を用いて模式的に説明する。この図は、加熱硬化工程前の常温下及びその工程途中の昇温下の接着剤17充填部分を示した図であり、図中の符号は、相当する実施例の部材と同じ符号を便宜的に付与している。
図11(a)は、頂部TBのない近接対向部KTBとスラストプレート10との間隙に所定量の接着剤17が塗布された状態を示している。
接着剤17がスラストリング10及びハブ8に接触している接触範囲の軸CL方向長さはL17aである。
また、近接対向部KTBとスラストリング10の外周面10dとの距離はdm1aである。
図11(b)は、昇温下での状態を示している。
上述したように、熱膨張係数の差により、距離dm1aが縮まり、距離dm1bとなっている。これにより、図11(a)で網掛けで示す範囲V1の接着剤17はクロスハッチングで示す範囲V2に移行し、接着剤17の接触範囲はL17bに拡大する。
一方、図11(c)は、頂部TBが設けられた実施例の模式図である。
この場合、接着剤17がスラストリング10及びハブに接触している接触範囲の軸CL方向長さはL17aである。
また、近接対向部KTBは、第1対向部KT1及び頂部TBを含む第2対向部TK2の2つの領域を有している。
第1対向部KT1とスラストリング10の外周面10dとの距離はdm1aである。
頂部TBと第2対向部とは、理解容易のため、軸CLに対して同一径として示してあり、外周面10dとの間隙はdm2である。
また、理想形態として、第1対向部KT1と外周面10dとの間隙に接着剤17がほぼ充填されているものとする。
図11(d)は、図11(c)の昇温下での状態を示している。
この場合も同様に、熱膨張係数の差により、距離dm1aが縮まり、距離dm1bとなっている。これにより、図11(d)において網掛けで示す範囲V1の接着剤17はクロスハッチングで示す範囲V3に移行し、接着剤17の接触範囲はL17dに拡大する。
ここで、この接着剤が移行する部分には、外周面10dにより接近した頂部TB及び第2対向部KTが設けられているので、範囲V1の接着剤17が移行するとその接触範囲はL17bよりも長いL17dとなる。
このL17dは、V1=L17a×(dm1a−dm1b)であることから、
L17d=V1/dm2b と表される。
従って、頂部TBを設け、第1対向部KT1において昇温により狭くなった間隙分の接着剤17を、この頂部TBと外周面10dとの間隙に移行させることで、接着範囲を広くすることができる。
具体的数値で一例を説明すると、
・スラストリングの外径:6.595mm
・第1対向部KT1の内径:6.655mm
・dm1a=60μm,dm2a=15μm,L17a=0.2mm とし、
スラストリング:SUS303(熱膨張係数:17.2×10-6 /℃)
ハブ:SUS430(熱膨張係数:10.6×10-6 /℃)
とした場合、常温の20℃から硬化過程の90℃に70℃昇温することで、
スラストリングの外周面10dの半径は、
(6.595/2)×17.2×10-6×70=0.0040mm 増加して、
3.302mmとなる。
第1対向部KT1の内径は、
(6.655/2)×10.6×10-6×70=0.0027mm 増加して、
3.330mmとなる。
従って、両者の間隙は、0.0040−0.0027=0.0013mm 減少して、58.7μm(=dm1b)となる。
ここで、L17aが0.2mmであるから、
頂部TB及び第2対向部KT2がない場合は、
0.2×0.0013/(3.330−3.302)=0.0093mm
接着剤の軸方向接触範囲が拡大する。
一方、頂部TB及び第2対向部KT2を設け、昇温時に外周面10dとの距離dm2bが0.015mmに設定されていたとすると、接着剤17の軸CL方向接触範囲は、
ΔL=0.2×0.0013/0.015=0.0173mm 拡大する。
従って、頂部TB及び第2対向部KT2を設けた場合の軸CL方向接触範囲は、設けていない場合に比べて、
(0.2+0.0173)/(0.2+0.0093)=1.038 倍
すなわち、3.8%拡大することがわかる。
さらに、微少間隙において下記(式1)で示される毛細管現象により、接着剤17の接触範囲をより広げることができる。すなわち、
Δh=2σ・COSθ/ρg(r0−r1) ・・・(式1)
ただし、Δh:液面の変化量,σ:表面張力係数,θ:接触角,ρ:接着剤密度,r0:頂部または第2対向部KT2径,r1:外周面10d径 である。
この式からわかるように、r0−r1で示される、図11cにおける距離dm2bが小さいほど、液面が上昇する量が多いので、軸CL方向の接着範囲をより拡大して強度を向上させることができる。
具体的な数値例で説明すると、上述したように、スラストリング:SUS303(熱膨張係数:17.2×10-6 /℃),ハブ:SUS430(熱膨張係数:10.6×10-6 /℃)で約φ6.6mmの嵌めあい部品であって、例えば90℃において、嵌め合い部品間の隙間が5μmから3μmに減少したとすると、式(1)から、
Figure 2008275074
となる。
すなわち、90℃における表面張力による接着剤界面の上昇距離は、接着剤充填時(常温下)における表面張力による界面の上昇距離の1.5倍に増加する。
加熱硬化型エポキシ系接着剤は、硬化後にある程度の弾性を通常有するので、加熱硬化工程で硬化した後、常温に降温しても、接着面積が増加した状態でスラストリング10やハブ8にストレスを負荷することなく高い強度での接着力が発揮される。
上述した実施例の圧入固定方法は、圧入部材であるスラストリング10と被圧入部材であるハブ8との圧入固定において、接着剤の加熱硬化工程における昇温に伴い、接着剤の接触面積を、接着剤充填部分の内周面形状と毛細管現象とを利用して増加させるものであり、用いる接着剤の硬化温度条件や、用いるスラストリング10やハブ8の材質に応じて、第1対向部KT1,第2対向部KT2,及び距離d1,d2などは適宜設定することができる。
頂部TBについては、実施例のように断面で点(周方向に線)となるものに限らず、断面で線(周方向に面)となるように形成してももちろんよい。
図12に、この例を示す。各部材や接着剤の種類は実施例で説明したものである。
この図12は、被圧入部材71の貫通孔71aに、圧入部材である環状部材72を、接着剤73を併用してAD方向から圧入固定した状態を断面で示している。
貫通孔71aの内周面71bにおける、環状部材72の外周面72aと対向する範囲には、貫通孔71aの開口部側から、環状部材82と直接接触して圧入される圧入部ANB,環状部材72の外周面72aに対して、距離d2を隔てた内周面を有して対向する第1対向部KT1,外周面72aに対して、距離d2よりも短い距離d1を隔てた対向面を有して対向する第2対向部KT2,第2対向部KT2から深さd3でえぐられた凹部KT3とが形成されている。
実施例で説明したように、環状部材72の圧入前に、第1対向部KT1の圧入部ANB側に接着剤73を必要最小限塗布しておき、環状部材72の圧入後に昇温して接着剤を硬化させる。
上述したように、熱膨張係数の違いから両部材の隙間が減少すると共に減少して狭くなった間隙により毛細管現象が発揮されて、第1対向部KT1にたまっていた接着剤73は、第2対向部KT2にも広がって充填され、その状態で硬化する。
従って、図13に示すように、第1対向部KT1から第2対向部KT3にわたり、広い範囲が接着範囲となって固定強度がより向上し、また、凹部KT3により接着剤73が外部に流れ出るのが防止されている。
実施例で説明したような、直径φ6.6mmの部材を圧入しろ5μmで被圧入部材へ圧入するのみでは、10kgf程度の固定強度しか得ることができないが、接着剤を併用し、例えば約0.4mg以上塗布することで、市場要求強度の目安である固定強度50kgf以上を確保することができる。
実施例の圧入固定構造によれば、同じ量の接着剤を用いても、さらに約4%強度を向上させることができる。
また、圧入作業によって接着剤が所定の塗布範囲からはみ出しにくく、他の部位に悪影響が及ぶのを防止することができる。
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
本発明の環状部材の圧入固定方法における実施例が適用されたモータを説明するための半断面図である。 図1のモータを説明するための要部拡大図である。 図1のモータを詳しく説明するための要部拡大図である。 本発明のモータの実施例におけるその組み立て工程を説明するための第1の図である。 本発明のモータの実施例におけるその組み立て工程を説明するための第2の図である。 本発明のモータの実施例におけるその組み立て工程を説明するための第3の図である。 本発明のモータの実施例におけるその組み立て工程を説明するための第4の図である。 本発明のモータの実施例におけるその組み立て工程を説明するための第5の図である。 本発明のモータの実施例におけるその組み立て工程を説明するための第6の図である。 本発明のモータの実施例におけるその組み立て工程を説明するための第7の図である。 本発明の環状部材の固定方法の実施例を説明するための模式図である。 本発明の環状部材の固定方法の実施例を説明するための断面図である。 従来の環状部材の固定方法を説明するための図である。
符号の説明
1 シャフト
1a 外周面
1b 端面
2 モータベース
3 ハウジング
3a 一端面
3b 外周面
3c 内周面
3d 端部
4 スリーブ
4a フランジ部
4a1 一端面
4a2 他端面
4b 貫通孔
4b1 内周面
4c 端面
4d 対向面
5 コイル
6 コア
7 FPC
8 ハブ
8a 貫通孔
8b 基部
8c 周壁部
8d 内周壁部
8d1 内周面
8e フランジ部
8f 内面
8g 段部
9 マグネット
10 スラストリング
10a 一端面
10b 他端面
10c 内周面
10d 外周面
11 ラジアル動圧溝
12 潤滑剤
12a 液面
13 シールプレート
14a,14b スラスト動圧溝
15,16 エポキシ系接着剤
17 接着剤
50 モータ
ANB 圧入部
CL 軸
d1, 隙間
HST ハブ−シャフト組立体
JU 軸受ユニット
KM 傾斜面
KTB 近接対向部
R ロータ
RB1,RB2 ラジアル動圧軸受部
S ステータ
SB1,SB2 スラスト動圧軸受部
TB 頂部
TS テーパシール部

Claims (6)

  1. 環状部材を、被圧入部材に開口した穴に圧入して固定する環状部材の圧入固定方法において、
    前記環状部材は、前記被圧入部材の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料で形成され、
    前記被圧入部材は、その前記穴の内周面に、前記開口した側から順に、前記環状部材と直接接触する圧入部及び前記環状部材の外周面と間隙をもって対向する対向部を,有すると共に、該対向部は、その対向部で最小径となる頂部を有して前記圧入部から前記頂部までの第1対向部と、該頂部に対して前記圧入部と反対側の第2対向部とを備え、
    前記第1対向部に加熱硬化型接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
    前記環状部材を、該環状部材の外周面が前記第2対向部と対向するように前記穴に圧入する圧入工程と、
    前記接着剤を加熱して硬化させる加熱硬化工程と、を有することを特徴とする環状部材の圧入固定方法。
  2. 前記加熱硬化工程は、前記第1対向部に塗布された前記接着剤を前記第2対向部まで広げて硬化させることを特徴とする請求項1記載の環状部材の圧入固定方法。
  3. 環状部材を、被圧入部材に開口した穴に圧入して固定する環状部材の圧入固定方法において、
    前記環状部材は、前記被圧入部材の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料で形成され、
    前記被圧入部材は、その前記穴の内周面に、前記開口した側から順に、前記環状部材と直接接触する圧入部,前記環状部材の外周面と第1の間隙で対向する第1対向部,及び該第1の間隙よりも狭い第2の間隙で対向する第2対向部を,有しており、
    前記第1の対向部に加熱硬化型接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
    前記環状部材を、該環状部材の外周面が前記第2対向部と対向するように前記穴に圧入する圧入工程と、
    前記接着剤を加熱して硬化させる加熱硬化工程と、を有することを特徴とする環状部材の圧入固定方法。
  4. 前記加熱硬化工程は、前記第1対向部に塗布された前記接着剤を前記第2対向部まで広げて硬化させることを特徴とする請求項3記載の環状部材の圧入固定方法。
  5. 周壁部を有するハブ,及び前記周壁部の内面に圧入固定されたスラストリングを有するロータと、
    一端側にフランジ部を有するスリーブ,該スリーブの外周部に固定されたハウジング,及び該ハウジングを固定したベースを有するステータと、
    前記ハブに固定されたシャフトと、を備え、
    前記シャフトを前記スリーブで軸支すると共に、前記フランジ部と前記ハウジングの端部とで前記スラストリングを挟んだスラスト動圧軸受が構成されて、前記ロータが前記ステータに対して回転自在に支持されたモータにおいて、
    前記スラストリングは、前記ハブの熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料で形成されており、
    前記スラストリングの外周面と対向する前記周壁部の外周面は、前記ハウジング側から順に、前記スラストリングと直接接触する圧入部及び前記スラストリングの外周面と間隙をもって対向する対向部を,有すると共に、該対向部は、その対向部で最小径となる頂部を有して前記圧入部から前記頂部までの第1対向部と、該頂部に対して前記圧入部と反対側の第2対向部とを備え、
    前記第1の対向部から前記第2対向部にわたって加熱硬化型接着剤で固定されていることを特徴とするモータ。
  6. 周壁部を有するハブ,及び前記周壁部の内面に圧入固定されたスラストリングを有するロータと、
    一端側にフランジ部を有するスリーブ,該スリーブの外周部に固定されたハウジング,及び該ハウジングを固定したベースを有するステータと、
    前記ハブに固定されたシャフトと、を備え、
    前記シャフトを前記スリーブで軸支すると共に、前記フランジ部と前記ハウジングの端部とで前記スラストリングを挟んだスラスト動圧軸受が構成されて、前記ロータが前記ステータに対して回転自在に支持されたモータにおいて、
    前記スラストリングは、前記ハブの熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料で形成されており、
    前記スラストリングの外周面と対向する前記周壁部の外周面は、前記ハウジング側から順に、前記スラストリングと直接接触する圧入部,前記スラストリングの外周面と第1の間隙で対向する第1対向部,及び該第1の間隙よりも狭い第2の間隙で対向する第2対向部を,有し、
    前記第1の対向部から前記第2対向部にわたって加熱硬化型接着剤で固定されていることを特徴とするモータ。
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