JP2009201270A - アウターロータタイプモータ - Google Patents

Abstract

【課題】取付板裏側への突き出し長さを減らしてモータの薄型化を図るだけでなく、軸受ホルダと取付板との接触面積を増やして安定した固定をすることにより直角度精度を確保する。
【解決手段】円筒部と、その底部に内方に伸びる内方向フランジ部により構成される軸受ホルダを、取付板凹所に圧入嵌合することにより固定し、かつ、内方向フランジ部は、中央にロータシャフト先端部が通ることのできる穴を有する。軸受ホルダの内部には、ロータシャフトを回転可能に支持する軸受と共に、軸受ホルダ底部に、ロータシャフトが抜け出るのを阻止するストッパワッシャを備え、かつ、ロータシャフトの先端部を支持するスラスト受板を、取付板凹所の底部に収容する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ取付面に対して高精度に垂直に取り付けて固定し、ロータシャフトを片持ち支持する軸受構成を有するアウターロータタイプモータに関する。

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、取付板に開けた孔或いは凹部に軸受ホルダを固定し、軸受ホルダ内の軸受によってロータシャフトを支持する構造になっている。

ディスク回転駆動装置等に用いられるモータは、近年、一層の小型化，高回転速度化が要請されているだけでなく、記録・再生時におけるディスク面の回転振れを高精度で抑制することが要請されている。そのために、モータ取付面に対して高精度に垂直に軸受装置を取り付けて固定し、ロータシャフトを片持ち支持する必要がある。

図９（Ａ）は、従来例のアウターロータモータを示す縦断面図であり、及び（Ｂ）はその軸受構成を単独で示す断面図である（特許文献１参照）。図示のように、取付板には、プレス加工などによって二段構造の底面部を有するホルダ固定凹部が形成される。このホルダ固定凹部に対して、軸受ホルダが直立状に固定される。この軸受ホルダは、両端が開口する無底の円筒状とされ、その内部には軸受が圧入状態で嵌合され、この軸受によりロータシャフトが回転自在に支持される。

図示の軸受ホルダは、筒状であることに加えて、その下方外周面のみでホルダ固定凹部に圧入して固定されるため（図中のホルダ嵌合部）、変形をしやすい構造となっている。このため、変形しやすい軸受ホルダ下方では、軸受ホルダ内部と軸受との間に隙間（図９（Ｂ））を設けて、軸受は、軸方向の中央部（図中の軸受圧入部）でのみ圧入支持する構成となっているが、しかし、依然として、軸受がその全長ではなく部分的に支持されるために変形し易い構成となっている。このため、軸受の内径を所定の寸法に精度良く仕上げるサイジング加工（軸受圧入後の軸受内径変形をサイジングバーで切削加工すること）が必要になるという問題が生じている。このサイジング加工は、図９（Ｂ）に示すように、両端開口した無底の筒状の軸受ホルダの内部に軸受を結合した状態で、サイジングバー（図示省略）を挿入して行われる。

また、ロータシャフトの軸方向の移動を規制するために、ロータシャフトに形成した環状溝内に嵌められたストッパワッシャが、取付板の二段構造底面部の段差部に載置される。このような軸受構成は、直角度精度を確保するためにはホルダ嵌合部の軸方向長さをある程度は長くせざるを得ないことに加えて、段差部に設けたストッパワッシャ搭載面からシャフト先端までに所定の長さが必要となるため、取付板裏側への突き出し長さが増えることになる。特に、狭いスペースに取り付ける必要のあるカーナビゲーション用ディスク回転駆動装置のように、薄型化が求められるモータに対しては不利な構成となっている。また、二段構成の取付板は、金型が複雑になり突き出し方向の寸法精度が確保しにくいという問題もある。

図１０は、別の従来例を示すアウターロータモータを示す縦断面図である（特許文献２参照）。図示のように、カップ状の軸受ホルダが、取付板に設けたバーリング部に嵌合される。軸受ホルダの内周面には、軸受が配置されている。軸受により回転可能に支持されるロータシャフトの先端は、軸受ホルダ底部に配置されたスラスト受板に当接している。また、ストッパワッシャは、軸受ホルダ底部の段差部に載置される。

軸受ホルダは、その外周面とバーリング部の間の嵌合のみで固定されるために、取付板裏面への突き出し寸法を短く設定してモータ薄型化を図ることが一応可能な構成にはなっている。しかし、取付板に対する軸受ホルダの軸方向位置決めをするものが無いために、裏面突き出し寸法精度確保のために高精度の嵌合治具が必要になるという問題を生じる。また、バーリング部と軸受ホルダの接合面積が少ないので、直角度精度を確保するためには嵌合治具の精度に頼る必要がある。
特開２００７−２３６１１８号公報 特開２０００−１２５５０５号公報

本発明は、係る問題点を解決して、アウターロータタイプモータの片持ち軸受構成において、高精度な治具を必要とすること無く、取付板裏側への突き出し長さを減らしてモータの薄型化を図るだけでなく、軸受ホルダと取付板との接触面積を増やして安定した固定をすることにより直角度精度を確保することを目的としている。

また、本発明は、軸受ホルダの強度を確保して、嵌合時の変形を抑制することで軸受メタル内径サイジング加工を不要にすることを目的としている。

本発明のアウターロータタイプモータは、中央でロータシャフトに固着されたロータケースを有しているロータと、ステータとから成り、このステータは、ロータシャフトのための軸受と、この軸受を内側に取り付けた軸受ホルダを有して、この軸受ホルダを取付板に固定する。円筒部と、その底部に内方に伸びる内方向フランジ部により構成される軸受ホルダを、取付板凹所に圧入嵌合することにより固定し、かつ、内方向フランジ部は、中央にロータシャフト先端部が通ることのできる穴を有する。

また、軸受ホルダの内部には、ロータシャフトを回転可能に支持する軸受と共に、軸受ホルダ底部に、ロータシャフトが抜け出るのを阻止するストッパワッシャを備え、かつ、ロータシャフトの先端部を支持するスラスト受板を、取付板凹所の底部に収容する。軸受ホルダの取付板凹所への圧入嵌合は、軸受ホルダ底部外面を取付板凹所底面に突き当てつつ、軸受ホルダ円筒部下方の外周面を取付板凹所壁部に対して圧入嵌合することにより行う。

軸受ホルダは、円筒部及び内方向フランジ部と共に、円筒部の上側を径方向外側に折り曲げた形状の外方向フランジ部とを金属部材のプレス加工により一体に構成する。内方向フランジ部の中央の穴は、ロータシャフト先端部が通ることのできるロータシャフト先端部外径以上で、かつ、その1.25倍以下の穴径である。

本発明によれば、スラスト受板位置は取付板凹所深さ寸法で決まるため、軸受ホルダ嵌合によるバラツキは発生せず、精度確保のために高精度な治具は不要になる。このため、エアプレスなどの安価な治具にて軸受ホルダの底部を取付板に突き当てるだけで安定した直角度の確保が可能となっている。

本発明によれば、ロータ抜け止めストッパワッシャの搭載面を軸受ホルダ側に設けるため、取付板側の絞り加工によるストッパワッシャ搭載面は不要となり、取付板裏面への突き出し寸法は最小限で済むので、モータ薄型化を図ることができる。

また、本発明によれば、軸受ホルダ下端に、中央穴を有する底部をプレス加工により一体に形成することで、軸受ホルダを取付板に嵌合した際の軸受ホルダの変形を抑制し、安定したメタル内径を確保して、サイジング加工が不要となっている。さらに、軸受ホルダは、変形を抑制できる構成にしただけでなく、軸受ホルダと取付板との接触面積を増やして安定した固定を可能にしたので、真鍮部材のような高価な部材を切削加工により形成する必要は無く、プレス部材（鉄板）に置き換えてコスト低減を図ることができる。

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断面図である。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。この小型モータは、ステータ側として、取付板に取り付けられた軸受ホルダの外周に巻線を巻回した積層コアが配置されている。取付板の凹所に圧入嵌合された軸受ホルダは、全体的には円筒形状で底部の中央に穴を有する内方向フランジ部により構成し、かつ、軸受ホルダの内部には、ロータシャフトを支持するための含油軸受が備えられると共に、その底部にはストッパワッシャが載置される。ロータシャフトの先端部を支持するスラスト受板は、取付板凹所の底部に収容されている。本発明は、詳細は後述するこのような軸受構成に特徴を有している。

ロータ側は、中央でロータ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を有している。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。例示の小型モータは、ディスク回転駆動装置に応用した例を示しており、ターンテーブルとして機能するロータケース上面に、そこに設けたラバーを介して載置した光ディスク等を位置決めするボス部が、ロータシャフトの一端に固定されている。また、例示のブラシレスモータには、電子整流回路（図示せず）が設けられる。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る。

図２は、本発明の特徴とする軸受構成を取り出して示す拡大図である。軸受ホルダは、取付板に設けられた取付板凹所に対して圧入嵌合される。この軸受ホルダの底部は、中央に穴を有する内方向フランジ部により構成される。この内方向フランジ部の内部面を載置面として、ストッパワッシャが載置される。リング状に形成された、例えばポリスライダのような弾性板部材よりなるストッパワッシャは、ロータシャフトの先端側に形成された小径部の環状溝に嵌め込ことにより、ロータシャフト自体が抜け出るのを阻止することができる。軸受ホルダ内部のストッパワッシャの上方には、含油軸受（ラジアル軸受）が圧入されている。この軸受によりロータシャフトが回転自在にラジアル方向に支持される。ロータシャフトを先端側で支持するスラスト受板は、取付板凹所内側の底面中央に載置されている。

次に、軸受ホルダの取付板への圧入嵌合について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、軸受ホルダを取付板に取付け固定した状態で示す図である。図４（Ａ）は、取付板への軸受ホルダの嵌合前の状態を示す図であり、（Ｂ）は嵌合中の状態を示す図である。軸受ホルダは、円筒部と、強度を増すためにその上側を径方向外側に折り曲げた形状の外方向フランジ部と、円筒部下側の底部とを、金属部材（例えば、表面にメッキが施された亜鉛メッキ鋼板のような鉄部材）を一体にプレス加工することにより構成される。この底部は、円筒部下側を径方向内側に折り曲げた形状の内方向フランジ部により構成され、その中央には、シャフト先端部が通ることのできるシャフト外径以上の径を有する底部穴を備えている。このように、円筒部の上下から外方向フランジ部及び内方向フランジ部が張り出して、強度を確保した構成となっているので、高価な切削加工による真鍮部材を用いる必要もなく、プレス部材を用いても十分に変形を抑えることが可能になっている。また、取付板（例えば、亜鉛メッキ鋼板のような鉄部材製）には、軸受ホルダが嵌合する凹所が設けられる。この凹所は、軸受ホルダの下方外周面が圧入嵌合する形状となっている。

軸受ホルダの嵌合に際して、まず、図４（Ａ）に示すように、積層コアを外周側に固定した軸受ホルダの内部に嵌合治具を挿入する。次に、図４（Ｂ）に示すように、嵌合治具を下方の取付板の方に移動させて、嵌合治具と共に軸受ホルダを、取付板の凹所内に押し付ける。このように嵌合治具は、押し付けるだけの簡易な構成のものを用いることができる。なお、嵌合固着強度を増すために、補助的に接着剤を用いることができる。

軸受ホルダが嵌合する取付板凹所は、鉄部材製の取付板をプレス加工により凹ませて、略平坦状の円形の凹所底部とその周りから立ち上がる凹所壁部とから構成して、軸受ホルダ円筒部の下方外周面が圧入嵌合する形状となっている。なお、スラスト受板の載置を容易にするように、凹所底部の中央部をわずかに凹ませても良い。軸受ホルダの嵌合時に、軸受ホルダの底部外面は、取付板凹所底面に突き当てられる。このように、軸受ホルダは、底部外面を取付板凹所底面に突き当てつつ、円筒部下方の外周面を取付板凹所壁部に対して圧入嵌合されるために、嵌合治具にて押す部位と突き当て面を極めて接近させることができることから安定した嵌合となり、高精度の直角度の確保が可能となっている。

また、ストッパワッシャ搭載面を取付板側に設ける必要の無い構成となっているので、取付板にも安定した突き当て面を設ける事が可能となる。軸受ホルダの底部に内方向フランジ部を設けることで、強度を確保し嵌合時の変形を抑制することができることに加えて、軸受ホルダの嵌合部近くには軸受ではなく、ストッパワッシャが位置する構造であるため、嵌合部の変形が軸受には及ばない構造となっている。このため、軸受メタル内径サイジング加工が不要となり、かつ、軸受ホルダ嵌合部の裏面突き出し寸法（即ち、取付板凹所高さ寸法）精度が金型で出しやすい。

図５は、各部寸法関係を説明する図である。軸受ホルダ底部の内部面を載置面として、ストッパワッシャが載置される。即ち、ストッパワッシャは、軸受ホルダ内部に配置されている。なお、図５においては、図示省略しているが、ストッパワッシャの挿入の前に、スラスト受板が挿入される（図６参照）。ストッパワッシャ挿入後、軸受は、その上端側を、外方向フランジ部の上端側と一致する位置まで圧入される。ロータシャフト先端部外径は、ロータシャフト本体部の外径に等しいか、それよりも小さくされる。軸受内径は、ロータシャフト本体部の外径よりもわずかに大きくされる。ストッパワッシャ内径は、ロータシャフト先端部外径よりも小さく、かつ、それが入り込む環状溝の外径よりもわずかに大きくなっている。

図６（Ａ）は、内方向フランジ部の穴径が適正寸法である場合のロータシャフトへのストッパワッシャの取付を説明する図であり、（Ｂ）は、底部の穴径が大き過ぎる場合を説明する図である。軸受ホルダが取付板凹所に圧入嵌合された後、スラスト受板が取付板凹所内に載置され、続いて、ストッパワッシャ及び軸受が軸受ホルダ内に配置された後、ロータシャフトが挿入される。図６（Ａ）に示すように、ストッパワッシャは、弾性を有しているために、所定値以上の強い力を加えれば、ロータシャフト先端部をストッパワッシャ穴へ軸方向に挿入することも、引き抜くことも可能である。

但し、図６（Ｂ）に示すように、底部の穴径がシャフト先端部外径に対比して大きすぎるときは、軸受ホルダ底部にてストッパワッシャを支えつつ、それを確実にシャフト環状溝に嵌めることができない。底部の穴径がシャフト先端部外径の1.25倍以上だと、ワッシャの弾性変形量が大きすぎてシャフトを最下点に挿入しても、シャフト環状溝にストッパワッシャが嵌らなかった。底部の穴径はシャフト先端部外径よりも大きく、且つその1.25倍以下の穴径である事が必要である。

図７（Ａ）は、軸受内径を大きくした場合を説明する図であり、（Ｂ）はストッパワッシャ内径を小さくした場合を説明する図である。図７（Ａ）は、図２或いは図６に例示したようなシャフトと対比して、ロータシャフト本体部の外径を大きく、それ故軸受内径を大きくした場合を示している。また、図７（Ｂ）は、図２或いは図６に例示したようなロータシャフトと対比して、シャフト先端部外径とシャフト環状溝部外径を小さく、それ故ストッパワッシャ内径を小さくした場合を示している。このように各部品の寸法は種々変更可能であり、変更しても、ロータシャフトを挿入し、かつその抜け止めを適正に図ることができる。

図８（Ａ）は、取付板裏面に突き出す寸法について、本発明を、図９に示した従来例そのものと比較して説明する図、及び（Ｂ）は、この従来例の取付板形状を工夫した例と比較して説明する図である。（Ａ）（Ｂ）いずれの図においても、中心線より左側に本発明に基づき構成した軸受構成（図２参照）を、かつ中心線より左側には図９を参照して説明した従来例の軸受構成を示している。この図８（Ａ）に示した従来例の軸受構成は、直角度精度を確保するためにはホルダ嵌合部の軸方向長さをある程度は長くせざるを得ないため、取付板裏側への突き出し寸法Ｂは、本発明による突き出し寸法Ａよりも大きくなる。仮に、取付板形状を工夫することにより、突き出し寸法と嵌合長さを確保しようとするならば、図８（Ｂ）に示すように、取付板形状が複雑な形状にならざるを得ない。このため、金型が複雑になり、突き出し寸法精度は悪化することになる。

本発明を具体化する小型モータを示す断面図である。 図１に示した軸受構成を取り出して示す拡大図である。 軸受ホルダを取付板に取付固定した状態で示す図である。 （Ａ）は、取付板への軸受ホルダの嵌合前の状態を示す図であり、（Ｂ）は嵌合中の状態を示す図である。 各部寸法関係を説明する図である。 （Ａ）は、内方向フランジ部の穴径が適正寸法である場合のロータシャフトへのストッパワッシャの取付を説明する図であり、（Ｂ）は、穴径が大き過ぎる場合を説明する図である。 （Ａ）は、軸受内径を大きくした場合を説明する図であり、（Ｂ）はストッパワッシャ内径を小さくした場合を説明する図である。 （Ａ）は、取付板裏面に突き出す寸法について、本発明を、図９に示した従来例そのものと比較して説明する図、及び（Ｂ）は、この従来例の取付板形状を工夫した例と比較して説明する図である。 （Ａ）は、従来例のアウターロータモータを示す縦断面図であり、及び（Ｂ）はその軸受構成を単独で示す断面図である。 別の従来例を示すアウターロータモータを示す縦断面図である。

Claims (5)

1. 中央でロータシャフトに固着されたロータケースを有しているロータと、ステータとから成り、このステータは、前記ロータシャフトのための軸受と、この軸受を内側に取り付けた軸受ホルダを有して、この軸受ホルダを取付板に固定したアウターロータタイプモータにおいて、
   円筒部と、その底部に内方に伸びる内方向フランジ部により構成される軸受ホルダを、取付板凹所に嵌合することにより固定し、かつ、
   前記内方向フランジ部は、中央にロータシャフト先端部が通ることのできる穴を有することから成るアウターロータタイプモータ。
2. 前記軸受ホルダの内部には、ロータシャフトを回転可能に支持する軸受と共に、軸受ホルダ底部に、ロータシャフトが抜け出るのを阻止するストッパワッシャを備え、かつ、ロータシャフトの先端部を支持するスラスト受板を、前記取付板凹所の底部に収容した請求項１に記載のアウターロータタイプモータ。
3. 前記軸受ホルダの取付板凹所への嵌合は、軸受ホルダ底部外面を取付板凹所底面に突き当てつつ、軸受ホルダ円筒部下方の外周面を取付板凹所壁部に対して嵌合することにより行う請求項２に記載のアウターロータタイプモータ。
4. 前記軸受ホルダは、前記円筒部及び前記内方向フランジ部と共に、円筒部の上側を径方向外側に折り曲げた形状の外方向フランジ部とを金属部材のプレス加工により一体に構成した請求項３に記載のアウターロータタイプモータ。
5. 前記内方向フランジ部の中央の穴は、ロータシャフト先端部が通ることのできるロータシャフト先端部外径以上で、かつ、その1.25倍以下の穴径である請求項４に記載のアウターロータタイプモータ。

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