JP2008312301A - スピンドルモータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特殊な道具・機器や特殊な製造方法を用いることなく製造することができる軸受を備えており、それだけ、製造コストが上昇するのを抑えることができるスピンドルモータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ターンテーブル２と、回転子３と、固定子４とを有しており、外径の大きさの順に並んで連結された複数段の段差が形成された外壁部４１０と、出力軸が遊嵌される内径を有する内壁部４１４とを有する軸受４１と、段差を有し、底部側の内径が最も小さく、開口側に向けて徐々に大きくなるように形成された内壁部４２４、４２５を有しするハウジング４２とを有し、ハウジング４２の内径部４２４１に外壁部４１１が、内壁部４２５１に外壁部４１２が圧入されているスピンドルモータ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、出力軸を回転可能に支持する軸受を有するスピンドルモータ及びその製造方法に関するものである。

映像、音声等の情報の記録媒体としてレーザ光を照射することで情報を記録したり及び（又は）再生したりすることができる光ディスクが利用されている。前記光ディスクとして、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等が広く用いられている。これら光ディスクを記録媒体とする光ディスク装置は、前記光ディスクを回転させ前記光ディスクの記録面にレーザ光を照射することで、前記光ディスクに予め記録されている情報を読み出したり、記録可能な光ディスクに情報を記録したりする。前記光ディスクの回転にはスピンドルモータが用いられている。

図７は従来の光ディスク駆動機構の一例の縦断面図である。図７に示すように、光ディスク駆動機構Ｂは、光ディスクＤｓが載置されるターンテーブル９１と、ターンテーブル９１を駆動するスピンドルモータ９２とを有している。スピンドルモータ９２は、回転子９３と、固定子９４とを有している。

図７に示すように、回転子９３は、出力軸９５と、出力軸９５が圧入されたロータケース９６とを有している。ロータケース９６は、出力軸９５が圧入された貫通孔が形成される円板部９６１と、円板部９６１の縁部と一体的に接続し、円筒形状を有するバックヨーク９６２と、バックヨーク９６２の内面に貼り付けられたロータ磁石９６３とを備えている。ロータ磁石９６３は円周方向にわたりＮ極、Ｓ極とを交互に多極着磁して形成されている。

また、固定子９４は、出力軸９５を保持する軸受９７と、軸受９７が圧入されたハウジング９８と、ハウジング９８が圧入されたステータ９９とを有している。ステータ９９は、隣り合うもの同士が等中心角度をなすように放射状に配置された複数のスロット９９１と、スロット９９１に巻きつけられたコイル９９２とを備えている。なお、ハウジング９８はベースプレート９０に形成された貫通孔９０１にも圧入固定されており、ベースプレート９０には、コイル９９２に電力を供給する基板９０２も配置されている。コイル９９２は電流が流されることで、Ｎ極もしくはＳ極の磁界を発生するようになっている。

スピンドルモータ９２は、コイル９９２に所定のタイミングで電流を流すことで、ロータ磁石９６３がコイル９９２及びスロット９９１より発生する磁界に吸引及び反発されるときの力を利用して、回転子９３を回転させている。

ハウジング９８は、鉄板や鋼板などの金属板の深絞りにより形成されるものであり、有底円筒形状を有している。ハウジング９８には、軸受９７が圧入されている。軸受９７は金属を焼結にて形成されたものであり、両端部が出力軸９５を回転可能に支持できる内径を有しており、中間部は、出力軸９５の外径よりも大きな内径を有するように形成されている。これにより、出力軸９５と軸受９７との接触部を最小にすることができるとともに、出力軸９５が傾いたり、ぶれたりするのを抑制することができる（特開２００３−３１４５３３号公報、特開２００４−１３２４７８号公報等参照）。

従来の軸受は、予め金属を焼結して円筒形状部材を形成し、前記円筒形状部材を奥部が細く形成された凹孔形状の金型に押し込んで、先端部の形状を成型しなおして、円筒形状部材の内径を出力軸を回転可能に支持できる形状に成型することで形成されている。

特開２００３−３１４５３３号公報 特開２００４−１３２４７８号公報

しかしながら、従来のスピンドルモータに用いられる軸受は、上述したように、金属の焼結にて形成された部材に対して、さらに、凹孔を有する金型に前記部材を押し込む加工で製造するものであり、製造に多くの手間と時間が必要であり、それだけ、製品のコストが高くなる。

また、特殊な金型を用いて塑性加工を行うので、金型、加工装置等の製造器具も必要であり、製造するのに、特殊な環境や特殊な技術が必要である。

そこで本発明は、特殊な道具・機器や特殊な製造方法を用いることなく製造することができる軸受を備えており、それだけ、製造コストが上昇するのを抑えることができるスピンドルモータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、出力軸を備えた回転子と、前記出力軸が回転可能に支持された円筒形状の軸受部材と、前記軸受部材が内部に保持された有底円筒形状のハウジングとを備えた固定子とを有するスピンドルモータであって、前記軸受部材は、外径の大きさの順に並んで連結された少なくとも３段の段差が形成された外壁部と、前記出力軸が遊嵌される内径を有する内壁部とを有しており、前記ハウジングは、前記軸受部材の段差数と同じかそれよりも少ない段差を有し、底部側の内径が最も小さく、開口側に向けて徐々に大きくなるように形成された内壁部を有しており、前記ハウジングには最も底部側の内径部に前記軸受部材の最小の外径を有する外壁部が圧入されているとともに、最も開口側の内壁部に前記軸受部材の最大の外径を有する外壁部が圧入されており、前記圧入によって前記軸受部材の最大外径及び最小外径を有する外壁部に対応する内壁部が内側に変形され、前記出力軸を回転可能に支持していることを特徴とする。

この構成によると、少なくとも、前記軸受の両端部に形成された最小外径を有する外壁部と最大外径を有する外壁部と、ハウジングに圧入されるので、圧入によって軸受の両端部の内径もわずかに小さくなるように変形する。

これにより、少なくとも軸受の両端部が前記出力軸を摺動可能に支持することができるので、前記出力軸がずれたり、傾いたりすることなく支持することができるとともに、前記軸受と前記出力軸との摺接部を減らすことができるので、前記出力軸及び前記軸受の磨耗を抑制することが可能である。

磨耗を抑制することで、長期間駆動させても、信頼性が低下するのを抑制することができる。

上記構成において、前記軸受部材は前記最大の外径を有する外壁部と前記最小の外径を有する外壁部のみが前記ハウジングに圧入されるものであり、その他の外壁部は前記ハウジングの内壁と接触しないものであってもよい。

この構成によると、潤滑オイルを充填する場合に、前記出力軸と前記軸受の間に多くの潤滑オイルを配置することができ、前記潤滑オイルが切れて、焼きついたり、回転が鈍くなったりするのを抑制することができる。

上記構成において、前記軸受部材の外径が最大となる外壁部及び最小となる外壁部には、軸方向に延びる凹溝が複数個形成されているものであってもよい。

上記構成において、前記固定子は、前記ハウジングが圧入される貫通孔を有するステータコアを有しており、前記ステータコアが前記軸受部材の前記外壁部の外径が最大となる部分と前記ハウジングを挟んで対向して配置されているものであってもよい。

この構成によると、前記軸受を前記ハウジングに圧入するときに、前記ハウジングの開口側が広がるのを、前記ハウジングが前記ステータコアに圧入することで抑制すること出きる。

このことにより、前記軸受が前記出力軸を両端部で確実に摺動可能に支持することができる。また、前記軸受の両端部で確実に出力軸を摺動可能に支持するので、出力軸の位置精度を上げることが可能である。

スピンドルモータを製造する製造方法であって、前記ハウジングに前記軸受部材を圧入する圧入工程を有しており、前記圧入工程は、前記ハウジングの最も底部側の内径部に前記軸受部材の最小外径の外壁部を圧入するとともに、最も開口側の内壁部に前記軸受部材の最大の外径を有する外壁部を圧入するものであり、前記圧入工程は前記最大外径及び最小外径を有する外壁部に対応する内壁部の内径を縮小させ、前記軸受部材の内壁部の前記両端部を前記出力軸を回転可能に支持させる形状にできることを特徴とする。

上記構成において、前記圧入工程の前に、前記回転軸と同じ外径を有する擬似軸部材を前記軸受部材の内径に挿入する工程と、前記圧入工程の後に、前記擬似軸部材を抜き取る工程とを有しているものであってもよい。

このように圧入工程を実行することで、前記軸受の両端部の内径を前記出力軸の外径と同じとなるように形成することができる。また、前記軸受の外径が大きすぎたり、前記ハウジングの内径が小さすぎで、圧入時の前記軸受の内壁部の内径が小さくなりすぎた場合であっても、前記出力軸を傷つけない。これにより、部材のばらつきがある場合であっても、そのばらつきによって、使えなくなる部材を減らすことが可能である。

上記構成において、前記圧入工程の前工程として、前記ハウジングの外壁部にステータコア圧入するステータコア圧入工程を有しており、前記ステータコア圧入工程では前記ステータコアが前記軸受部材の最大外径を有する外壁部と前記ハウジングを挟んで対向するように圧入されるものであってもよい。

本発明によると、特殊な道具・機器や特殊な製造方法を用いることなく製造することができる軸受を備えており、それだけ、製造コストが上昇するのを抑えることができるスピンドルモータ及びその製造方法を提供することができる。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明にかかるスピンドルモータを備えた光ディスク駆動機構の一例の縦断面図である。図１に示す光ディスク駆動機構Ａは、光ディスクＤｓが載置されるターンテーブル１と、ターンテーブル１を駆動するためのスピンドルモータ２とを有している。スピンドルモータ２は、回転子３と、固定子４とを有している。

ターンテーブル１は樹脂の一体成型にて形成された回転体であり円板形状を有する本体部１１と、本体部１１の中央より軸方向に突出し、光ディスクＤｓの中央に形成された円形状の孔を貫通するハブ部１２と、本体部１１及びハブ部１２を貫通し中心軸に沿う方向に延設されるともに、出力軸３１が圧入固定される貫通孔１３と、ハブ部１２と同じ方向に突出し本体部１１の円周部を一周するように形成され、光ディスクＤｓを載置するためのディスク載置部１４とを有している。

図１に示すように、回転子３は、出力軸３１と、出力軸３１が圧入されたロータケース３２とを有している。ロータケース３２は、中央に出力軸３１が圧入された貫通孔３２０が形成された円板部３２１と、円板部３２１の縁部と一体的に接続し、円筒形状を有するバックヨーク３２２と、バックヨーク３２２の内面に貼り付けられたロータ磁石３２３とを備えている。ロータ磁石３２３は円周方向にわたりＮ極、Ｓ極とを交互に多極着磁して形成されている。ロータ磁石３２３はそれには限定されないがここでは１２極の磁極を有している。

一方、固定子４は、出力軸３１を保持する軸受４１と、軸受４１が圧入固定されたハウジング４２と、ハウジング４２が圧入されたステータ４３とを有している。ステータ４３は、隣り合うもの同士が等中心角度をなすように放射状に配置された複数（それには限定されないがここでは９個）のコアスロット４３１と、コアスロット４３１に巻きつけられたコイル４３２とを備えている。

本発明の要部である軸受とハウジングについてさらに詳しく説明する。図２は図１に示すスピンドルモータに用いられた軸受の斜視図であり、図３は図２に示す軸受の断面図であり、図４はハウジングの断面図である。

図２、図３に示すように、軸受４１は、粉体状の金属を焼結して形成されるものであり、出力軸３１を接触しつつ支持するもの、いわゆる、すべり軸受である。軸受４１は３段の異なる外径の外壁部４１０を有する円筒形状で形成されるものである。軸受４１の外壁部４１０は最大外径を有する第１外壁部４１１と、最小の外径を有する第２外壁部４１２と、中間の外径を有する第３外壁部４１３とを有している。図２、図３に示すように、軸受４１の外壁部４１０は第１外壁部４１１、第３外壁部４１３、第２外壁部４１２の順に外径の大きさの順に並ぶように形成されている。

図２、図３に示すように、第１外壁部４１１及び第３外壁部４１３には、軸方向に延びる凹溝４１ｕが複数個（ここでは５個）形成されている。凹溝４１ｕは等中心角度間隔で配置されている。また、軸受４１の内壁部４１４は、外壁部の外径の大きさにかかわらず、同一の内径を有している。内壁部４１４の内径は、出力軸３１の外径よりも大きく形成されている。

また、図４に示すように、ハウジング４２は、鉄板などの金属板の深絞りにより形成されるものであり、有底円筒形状を有している。ハウジング４２は、底部４２１と、一方の端部に底部４２１が連結されている円筒部４２２と、円筒部４２２の底部４２１と反対側の端部に連結されたフランジ部４２３とを有している。円筒部４２２は、第１円筒部４２４と、第１円筒部４２４と連結し内径及び外径ともに第１円筒部４２４よりも小さい第２円筒部４２５とを有している。

図４に示すように、第１円筒部４２４はフランジ部４２３と、第２円筒部４２５は底部４２１とそれぞれ連結されている。また、図１に示すように、ハウジング４２の内部には、軸受４１が固定されており、ハウジング４２の外部にはステータ４３が取り付けられている。

また、ハウジング４２はベースプレート４０に形成された貫通孔４０１に挿入固定されており、ベースプレート４０には、ステータ４３のコイル４３２に電力を供給する基板４０２も配置されている。

本発明にかかるスピンドルモータの組立の手順を図面を参照して説明する。図５（Ａ）〜（Ｂ）はハウジングに軸受を圧入固定させる手順を示す図である。図５（Ａ）に示すように、ハウジング４２のフランジ部４２３側より、軸受４１を挿入する。このとき、軸受４１は、第２外壁部４１２が形成されている側から挿入される。

ハウジング４２の第１円筒部４２４の内壁部４２４１の内径は、軸受４１の第１外壁部４１１の外径よりもわずかに小さく形成されている。また、第１円筒部４２４の内壁部４２４１の内径は、第３外壁部４１３の外径よりも大きく形成されている。また、第２円筒部４２５の内壁部４２５１の内径は、第２外壁部４１２の外径よりもわずかに小さく形成されている。また、第２円筒部４２５の内壁部４２５１は第３外壁部４１３よりも小さく形成されている。

また、ハウジング４２の第１円筒部４２４の軸方向長さは第１外壁部４１１の軸方向長さと第３外壁部４１３の軸方向長さの和よりも長く形成されている。また、第２円筒部４２５の軸方向長さは第２外壁部４１２の軸方向長さよりも長く形成されている。

ハウジング４２に軸受４１を圧入するときに、第１外壁部４１１が第１円筒部４２４の内壁部４２４１にて径方向内側に押され、第２外壁部４１２が第２円筒部４２５の内壁部４２５１にて径方向内側に押されている。この状態で、軸受４１をハウジング４２の内部に押し込むことで、軸受４１の内壁部４１４の第１外壁部４１１及び第２外壁部４１２と対応する場所、すなわち、図中で内壁部４１４の第１端部４１４１と第２端部４１４２とが径方向に押されて内径が小さくなる（図５（Ｂ）参照）。

このとき、第３外壁部４１３は第１円筒部４２４の内壁部４２４１とは接触していないので、第３外壁部４１３と対応する内壁部４１４の中間部４１４３の内径は変化しない。また、第３外壁部４１３は第２円筒部４２５の内壁部４２５１の内壁よりも大きな外径を有しているので、第３外壁部４１３が第１円筒部４２４の最奥部（換言すると、第１円筒部４２４と第２円筒部４２５との段差）に到達して圧入は終了する。

軸受４１の第１外壁部４１１及び第２外壁部４１２に凹溝４１ｕが形成されていることで、軸受４１をハウジング４２に圧入するときに内部にたまる空気、潤滑オイルを適度に抜くことができ、圧入時に潤滑オイルが噴出するのを抑制することができる。

なお、圧入前の軸受４１の内壁部４１４は、出力軸３１を挿入して、軸方向に摺動或いは円周方向に回動させてみて、引っかかりなく動作させることができ、出力軸３１が動作中に内壁部４１４と接触しない内径を有している。そして、軸受４１がハウジング４２に圧入されて、内径が小さくなった内壁部４１４の第１端部４１４１及び第２端部４１４２が、出力軸３１の中心軸が常に軸受４１の中心軸に対して一定の位置を保つことができ、且つ、回動可能に支持することができる内径を有している。

この、内壁部４１４の第１端部４１４１及び第２端部４１４２の内径は、第１外壁部４１１の外径と第１円筒部４２４の内壁部４２４１の内径との差、第２外壁部４１２の外径と第２円筒部４２５の内壁部４２５１の内径との差を調整することで調整することが可能である。

このように、軸受４１の内壁部４１４は両端部（第１端部４１４１、第２端部４１４２）が出力軸３１を回動可能に支持することができる内径であり、中間部４１４３が出力軸３１よりも大きな内径を有しているので、出力軸３１と、軸受４１の内壁部４１４とが接触する部分（面積）を小さくすることができるので、それだけ、軸受４１及び出力軸３１が磨耗するのを抑制することができる。

また、図５（Ｂ）に破線で示しているように、軸受４１をハウジング４２に圧入するときに、軸受４１が回転可能に支持する軸３１と同じ外径を有する擬似軸部材３１０を内壁部４１４に挿入した状態で圧入し、圧入が終了したときに擬似軸部材３１０を取り除くようにしてもよい。このように、擬似軸部材３１０を用いることで、圧入によって小さくなる内壁部４１４１と４１４２との中心がずれるのを抑制することができ、圧入時の誤差により、軸の取り付けが曲がってしまうのを抑制することが可能である。

スピンドルモータの組立手順の他の例を図面を参照して説明する。図６は本発明にかかるスピンドルモータの組立手順を示す図である。ハウジング４２に軸受４１を圧入する場合、第２外壁部４１２を第２円筒部４２５に圧入するときに、軸受４１が中心に向けて縮小するように変形するが、ハウジング４２も広がるように変形する。特に、底部４２１より遠い第１円筒部４２４の変形量が多い。

この場合、ハウジング４２に軸受４１を圧入するときの、第１外壁部４１１がハウジング４２の第１円筒部４２４の内壁部４２４１より受ける力が小さくなり、内径４１４の第１端部４１４１の内径が縮小する量が小さくなる。これにより、内壁部４１４の第１端部４１４１が出力軸３１を摺動可能に支持できなくなる場合がある。

このハウジング４２が膨らむことで軸受４１の第１内壁部４１４１の内径が大きくなるのを抑制するために、ハウジング４２の第１円筒部４２４の外壁部４２４２にステータ４３を外嵌させればよい（図６参照）。これにより、ハウジング４２に軸受４１を圧入するときに、ハウジング４２の第１円筒部４２４が広がるのを防ぐことができ、軸受４１の内壁部４１４の第１端部４１４１の内径を出力軸３１を回転可能に支持できる内径とすることが可能である。

図６に示す組立手順では、軸受４１をハウジング４２に圧入する前に、ハウジング４２の外径にステータ４３を外嵌させるものを示しているが、軸受４１をハウジング４２に圧入した後にステータ４３に形成された貫通孔４３０にハウジング４２を圧入するものであってもよい。この場合も、軸受４１を圧入する前に取り付ける場合と同様の効果を得ることが可能である。

上述した各実施例において、軸受が３段で、ハウジングが２段のものを例に説明しているが、それに限定されるものではなく、少なくとも、軸受は３段の外壁が形成されており、ハウジングに最大外径の外壁部と最小外径の外壁部が圧入されるものを広く採用することができる。軸受に対してハウジングの段数は同じか少なくなるように形成されているものであればよい。最大外径の外壁部と最小外径の外壁部のみが圧入されるように、軸受及びハウジングが形成されていることが好ましい。

以上、発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本発明の光ヘッドは、ＤＶＤ、ＣＤ、ＢＤ等を利用した光ディスク装置に備えられた光ディスク駆動機構において適用することができる。

本発明にかかる光ディスク駆動機構の一例の縦断面図である。 図１に示すスピンドルモータに用いられた軸受の斜視図である。 図２に示す軸受の断面図である。 ハウジングの断面図である。 ハウジングに軸受を圧入固定させる手順を示す図である。 本発明にかかるスピンドルモータの組立手順を示す図である。 従来の光ディスク駆動機構の一例の縦断面図である。

符号の説明

Ａ 光ディスク駆動機構
１ ターンテーブル
１１ 本体部
１２ ハブ部
１３ 貫通孔
１４ ディスク載置部
２ スピンドルモータ
３ 回転子
３１ 出力軸
３２ ロータケース
３２１ 円板部
３２２ バックヨーク
３２３ ロータ磁石
４ 固定子
４１ 軸受
４２ ハウジング
４３ ステータ
４３１ コアスロット
４３２ コイル
４４ 凹部

Claims (7)

1. 出力軸を備えた回転子と、
   前記出力軸が回転可能に支持された円筒形状の軸受部材と、前記軸受部材が内部に保持された有底円筒形状のハウジングとを備えた固定子とを有するスピンドルモータであって、
   前記軸受部材は、外径の大きさの順に並んで連結された少なくとも３段の段差が形成された外壁部と、前記出力軸が遊嵌される内径を有する内壁部とを有しており、
   前記ハウジングは、前記軸受部材の段差数と同じかそれよりも少ない段差を有し、底部側の内径が最も小さく、開口側に向けて徐々に大きくなるように形成された内壁部を有しており、
   前記ハウジングには最も底部側の内径部に前記軸受部材の最小の外径を有する外壁部が圧入されているとともに、最も開口側の内壁部に前記軸受部材の最大の外径を有する外壁部が圧入されており、
   前記圧入によって前記軸受部材の最大外径及び最小外径を有する外壁部に対応する内壁部が内側に変形され、前記出力軸を回転可能に支持していることを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記軸受部材は前記最大の外径を有する外壁部と前記最小の外径を有する外壁部のみが前記ハウジングに圧入されるものであり、その他の外壁部は前記ハウジングの内壁と接触しないことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記軸受部材の外径が最大となる外壁部及び最小となる外壁部には、軸方向に延びる凹溝が複数個形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスピンドルモータ。
4. 前記固定子は、前記ハウジングが圧入される貫通孔を有するステータコアを有しており、
   前記ステータコアが前記軸受部材の前記外壁部の外径が最大となる部分と前記ハウジングを挟んで対向して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスピンドルモータ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のスピンドルモータを製造する製造方法であって、
   前記ハウジングに前記軸受部材を圧入する圧入工程を有しており、
   前記圧入工程は、前記ハウジングの最も底部側の内径部に前記軸受部材の最小外径の外壁部を圧入するとともに、最も開口側の内壁部に前記軸受部材の最大の外径を有する外壁部を圧入するものであり、
   前記圧入工程は前記最大外径及び最小外径を有する外壁部に対応する内壁部の内径を縮小させ、前記軸受部材の内壁部の前記両端部を前記出力軸を回転可能に支持させる形状にできることを特徴とするスピンドルモータの製造方法。
6. 前記圧入工程の前に、前記回転軸と同じ外径を有する擬似軸部材を前記軸受部材の内径に挿入する工程と、前記圧入工程の後に、前記擬似軸部材を抜き取る工程とを有していることを特徴とする請求項５に記載のスピンドルモータの製造方法。
7. 前記圧入工程の前工程として、
   前記ハウジングの外壁部にステータコア圧入するステータコア圧入工程を有しており、
   前記ステータコア圧入工程では前記ステータコアが前記軸受部材の最大外径を有する外壁部と前記ハウジングを挟んで対向するように圧入されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のスピンドルモータの製造方法。

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