JP2010104137A

JP2010104137A - ディスク回転用モータ

Info

Publication number: JP2010104137A
Application number: JP2008272754A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nishikata; 俊之西方
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: JP5373362B2

Abstract

【課題】近年、ディスク駆動装置に用いられるディスク回転用モータは、小型化、薄型化、低コスト化が厳しく要求され、さらに数千時間におよぶ長寿命性能、および数万回といったディスクの繰り返し脱着に対する信頼性も要求されている。
【解決手段】ロータフレーム２の中央に軸受７を収納する凹部１３を形成し、その凹部１３の内径側にロータフレーム２から径方向内側に向かって複数の係合部１４を一体に突出して形成し、この係合部１４の軸方向上面部に弾性部材１５ａを設置し、メタルハウジング８に係合部１４と周方向に位相が一致した時に係合部１４が軸方向に通過可能な切欠部１６を形成した被係合部１７を一体的に形成し、係合部１４と切欠部１６が周方向に位相が一致しても、係合部１４と切欠部１６の隙間を弾性部材１５ａで隙間を塞いでロータ部６が容易に抜けない構造とした。
【選択図】図１

Description

ディスク回転用モータ
本発明は主として、ＣＤ、ＤＶＤといった光メディアに楽曲や映像の情報を記録したり、その記録情報を再生したりするディスク駆動装置に関するものであり、詳しくはディスク回転用ブラシレスモータの構造に関するものである。

ＣＤやＤＶＤといった光メディアに楽曲や映像の情報を記録したり、その記録情報を再生したりするディスク駆動装置は、近年、小型、薄型化への要求が厳しくなっている。これに伴い、軸受長さを確保するため、ロータ部中央に凹部を設け、その中に軸受部を収納するとともに、ロータ部の抜け防止機構を構成させる構造が提案されてきた。（例えば特許文献１参照）
図６に上記特許文献１に開示された従来の技術によるディスク回転用モータの断面図を示す。

図６において、ディスク回転用モータはロータ部１０１とステータ部１０２によって構成され、ロータ部１０１のターンテーブル部１０３の内側開口部には切削加工等によって係合部１０４が形成され、軸受ホルダ１０５に固定された抜け止め部材１０６に形成された被係合部１０７と軸方向に係合することによってロータ抜け防止機構が構成されている。

また、上記従来技術とは別に、ロータ部を吸引するマグネットのヨークを利用してロータ抜け防止機構を構成する構造も提案されている。（例えば特許文献２参照）
図７に上記特許文献２に開示された従来の技術によるディスク回転用モータの断面図を示す。

図７において、ディスク回転用モータはロータ部１０８とステータ部１０９によって構成されている。ロータ部１０８のターンテーブル部１１０には抜け止め部材１１１が溶接により固定され、この抜け止め部材１１１が軸受ホルダ１１２に固定されたロータ部吸引マグネット１１３のヨーク１１４外周部と軸方向に係合することによってロータ抜け防止機構が構成されている。

また、ディスク駆動装置は低コスト化への要求も非常に厳しくなっているが、プレス加工によって係合部をロータ部のターンテーブル部に一体に形成された構造も提案されている。（例えば、特許文献３参照）
図８に上記特許文献３に開示された従来技術によるディスク回転用モータの断面図を示す。

図８においてディスク回転用モータは、ロータ部１１５とステータ部１１６によって構成されている。ロータ部１１５のターンテーブル部１１７にはロータ抜け防止の係合部１１８が一体に形成されている。ステータ部１１６の軸受ホルダであるメタルハウジング１１９には螺旋構造１２０が形成されている。ロータ部１１５をステータ部１１６に組み付ける時には、ターンテーブル部１１７を回転させて係合部１１８を螺旋構造１２０に螺号しながら挿入する。係合部１１８が螺旋構造１２０から通過した後は、係合部１１８と螺旋構造１２０が軸方向に係合するロータ抜け防止機構が構成される。そして、係合部１１８を螺旋構造１２０に螺号しながら挿入時とは逆方向にターンテーブル部１１７を回転させることにより、螺旋構造１２０から係合部１１８を通過させてロータ部１１５をステー
タ部１１６から取り外すことができる。これにより、ステータ部１１６からロータ部１１５の挿抜が容易なロータ抜け防止機構が構成できるものである。

そして、ディスク駆動用モータの構造をさらに簡素化するため、ターンテーブル部１１７の係合部１１８を塑性変形によって折り曲げ、メタルハウジング１１９の被係合部と係合する構造も提案されている。（例えば、特許文献４参照）
特開２００２−１７６７４２号公報特開２００５−３５４７５７号公報特開２００６−３２５３３３号公報特開２００８−１２３５７５号公報

近年、ディスク駆動装置に用いられるディスク回転用モータは、小型化、薄型化、低コスト化が厳しく要求され、さらに数千時間におよぶ長寿命性能、および数万回といったディスクの繰り返し脱着に対する信頼性も要求されている。

図６に示す抜け防止機構は、ロータ部中央の凹部内に軸受、および抜け止め構造を構成することによって、小型、薄型化しやすいという利点を持つ。しかしながら、被係合部１０７が形成された弾性部材からなる抜け止め部材１０６は、軸受ホルダ１０５に圧入または接着等により固定されているため、数万回というディスク繰り返し脱着に対しての耐久性を考えると好ましくない。また、弾性変形可能な材質および形状を設定する必要があり、材料費も一般の鋼板に比べると高価になる。

そして、図７に示す抜け防止機構では、抜け止め部材１１１はターンテーブル部１１０に溶接により固定されている。防止機構の係合部を弾性変形させて係合させる際、抜け止め部材１１１をターンテーブル部１１０から剥離する方向にモ−メントが発生するため、図６に示す抜け防止機構と同様に、数万回というディスク繰り返し脱着に対しての耐久性を考えると好ましくない。

また、図６に示す抜け止め構造同様、弾性変形可能な材質および形状を設定する必要があり、材料費も一般の鋼板に比べると高価になる。

これに対し、図８に示す抜け止め機構は、抜け止めの係合部１１８はターンテーブル部１１７に、被係合部はメタルハウジング１１９にそれぞれプレス加工によって一体に成形されているため、コスト面で有利になることに加え、一体であるため剛性も高く、耐久性にも優れている。しかしながら、抜け止め構造がターンテーブル部１１７よりも軸方向下側で構成されるため、薄型化の際の軸受長さ確保という点では不利となる。

上記課題を解決するために本発明は、ディスクを搭載するターンテーブル部が一体に形成されたロータフレームとディスクを芯出し支持するディスク調芯部材と、ロータフレームに取り付けられたロータマグネットと、ロータフレームの中央に固定されたシャフトとを有するロータ部と、シャフトを支承する軸受とこの軸受を保持するメタルハウジングとロータマグネットと対向して配置され巻線が施されたコアとメタルハウジングを保持するブラケットとを備えるステータ部とからなるディスク回転用モータにおいて、ロータフレームの中央に軸受を収納する凹部を形成し、その凹部の内周側にロータフレームから径方向内側に向かって複数の係合部を一体に突出して形成し、この係合部の軸方向上面部に略円環形状の弾性部材をロータフレームに固定し、さらに、メタルハウジングの軸方向上側端面に径方向外側に向かって一体に被係合部を形成し、係合部に内接する円の直径寸法は
被係合部の外形寸法より小さく設定し、被係合部には係合部と同数の切欠部を形成し、係合部を含み軸に直行する平面への切欠部の射影と係合部の周方向の位相が一致した時に係合部が切欠部を軸方向に通過可能に構成し、ロータ部をステータ部に組込んだ状態では、弾性部材が係合部と切欠部との軸方向の間に位置するように構成して、係合部と切欠部の射影の周方向の位相が一致しても、係合部と切欠部の射影の隙間を弾性部材で塞いでロータ部が容易に抜けない構造とした。

本発明によれば、ロータ部とステータ部にそれぞれ形成された抜け止めの係合部、被係合部は、ロータフレームのターンテーブル部、およびメタルハウジングにプレス加工によって一体に成形されているため、コスト面で有利になることに加え、一体であるため剛性も高く、耐久性にも優れている。また、ロータフレーム中央の凹形状内に抜け止め構造を構成するため薄型化に有利であることに加え、ロータ部の組込は係合部と被係合部の切欠部との周方向の位相合わせと弾性部材の弾性変形によるため、抜け止め構造に対するストレスも小さく、信頼性の高いモータを構成できる。また、弾性部材は抜け止めとしての剛性を必要とせず、係合部と被係合部の切欠部との周方向の位相が一致した場合に、両者の周方向隙間を埋めるだけの機能があればよいため、特殊な材料を必要としないので、非常に安価に抜け止め構造を構成することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るディスク回転用モータの構造断面図、図２は本発明の実施の形態１に係るディスク回転用モータのロータ部下側矢視図、図３は本発明の実施の形態１に係るディスク回転用モータの弾性部材上側矢視図、図４は発明の実施の形態に係るディスク回転用モータのステータ部上側矢視図である。

図１においてディスク回転用モータは、ディスクを搭載するターンテーブル部１が一体に形成されたロータフレーム２と、ディスクを芯出し支持するディスク調芯部材３と、ロータフレーム２に取り付けられたロータマグネット４と、ロータフレーム２の中央に固定されたシャフト５とを有するロータ部６と、シャフト５を支承する軸受７と、この軸受７を保持するメタルハウジング８と、ロータマグネット４と対向して配置され巻線９が施されたコア１０と、メタルハウジング８を保持するブラケット１１とを備えるステータ部１２とにより構成される。

ロータ部６は図１、図２に示すように、ロータフレーム２の内側開口部の中央部に凹部１３が形成されている。そして、凹部１３には、軸受７および軸受７を保持するメタルハウジング８を収納している。また、凹部１３内には、ロータ抜け防止の係合部として機能する複数箇所の係合部１４が、ロータフレーム２から一体に径方向内側に突出して形成されている。また、この各係合部１４の軸方向上面部（即ち、ロータ部６のステータ部１２への挿入方向に対して係合部１４より後方）には、それぞれ弾性部材１５ａが設置され、ディスク調芯部材３によってその外周部をロータフレーム２の外側天面に軸方向に圧接固定されている。

本実施の形態においては、図３に示すように、弾性部材１５ａは複数箇所の係合部１４それぞれに対応する位置に係合部１４を覆うように配設されている。そして、各弾性部材１５ａの内周部は、円環状部１５ｂで連結され、弾性部材連結体１５を構成することにより、取り扱いを容易にしている。弾性部材連結体１５は樹脂製シートで形成され、その円環状部１５ｂは、ロータフレーム２の凹部１３の内周部に挿入可能な外形寸法で形成され
ている。また、円環状部１５ｂには弾性変形をより容易にするために、複数の切欠き、もしくはスリット１５ｃが形成されている。弾性部材連結体１５は、ロータフレーム２の凹部１３に内側から挿入して、各係合部１４の位置から各弾性部材１５ａを凹部１３の径方向外側に引き出して、各係合部１４を覆う様に配設される。

また、図４に示すように、ステータ部１２のメタルハウジング８の軸方向上側端面には、ロータフレーム２の係合部１４と同数の切欠部１６を形成した被係合部１７が径方向外側に向かって一体的に形成されている。

そしてロータフレーム２係合部１４に内接する円の直径寸法は、メタルハウジング８の被係合部１７の外形寸法より小さく設定され、また、メタルハウジング８の切欠部１６は、ロータフレーム２の係合部１４を含み軸に直行する平面への射影の周方向の位相を合わせた時に、ロータフレーム２の係合部１４が軸方向に挿通可能な大きさ及び形状に形成されている。

図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態に係る抜け止め係合過程概略図である。
図５（ａ）に示すように、ロータ部６をステータ部１２に挿入する際には、ロータフレーム２の係合部１４と、メタルハウジング８の被係合部１７に形成された切欠部１６の係合部１４を含み軸に直行する平面への射影の周方向の位相を合わせ、この切欠部１６の位置で係合部１４を軸方向に挿通させることによって、係合部１４を被係合部１７の軸方向下側に向かって貫通させることができる。図５（ｂ）に示すように、ロータフレーム２の係合部１４がメタルハウジング８の被係合部１７を貫通した後、弾性部材１５ａが被係合部１７に当接する。弾性部材１５ａは外周部のみを圧接固定されているため、内周部は容易に弾性変形可能であるので、挿入方向と反対側に大きく変形して被係合部１７の直径よりも弾性部材１５ａの内径が大きくなり、被係合部１７を乗り越えて押し込むことができる。

そして、図５（ｃ）に示すように弾性部材１５ａが被係合部１７を貫通した後、弾性部材１５ａの内径は弾性力により元の大きさに復帰して、ロータフレーム２の係合部１４とメタルハウジング８の被係合部１７との間に弾性部材１５ａが位置する状態でロータ部６の挿入が完了する。

以上の状態で、ロータ部６を軸方向上側に移動させた場合、ロータフレーム２の係合部１４とメタルハウジング８の被係合部１７が係合してロータ部６の移動を規制するので、抜け防止機構として機能する。仮に係合部１４と被係合部１７の切欠部１６の係合部１４を含み軸に直行する平面への射影の周方向の位相が一致しても、図５（ｄ）に示すように係合部１４と切欠部１６の係合部１４を含み軸に直行する平面への射影との隙間を、係合部１４と切欠部１６の間に配設された弾性部材１５ａが塞ぐので、ロータ部６が容易には抜けない構造となる。上記係合部１４と切欠部１６の周方向の隙間は、図５（ｄ）にＰで示す要部の平面拡大図である図５（ｅ）に符号ｗで示す。

弾性部材１５ａのストレス低減や破損防止、またロータ部６の抜け強度の確保を考えた場合、係合部１４と切欠部１６の射影の周方向の位相が一致した状態におけるロータフレーム２の係合部１４と切欠部１６射影の周方向隙間ｗは可能な限り狭い方が良いが、少なくとも周方向隙間ｗの最小値が弾性部材１５ａの板厚よりも小さい方が望ましい。本実施の形態においては、周方向隙間ｗは、径方向外側に向かって拡大する形状に構成されているので、係合部１４の内側先端の側面と、切欠部１６の径方向端面最奥部との間で形成される値が最小値となる。

なお、弾性部材１５ａについては、薄肉板の金属製ばね材でも可能であるし、その他の
弾性を有し、ロータフレーム２の係合部１４とメタルハウジング８の被係合部１７の切欠部１６の周方向隙間ｗを塞ぐことができる材料、および形状であれば代用は可能である。

光メディア用スピンドルモータ等、小型化、薄型化に加え、高信頼性や低コストが求められるモバイル機器用ブラシレスモータに有用である。

本発明の実施の形態１に係るディスク回転用モータの構造断面図本発明の実施の形態１に係るディスク回転用モータのロータ部下側矢視図本発明の実施の形態１に係るディスク回転用モータの弾性部材上側矢視図本発明の実施の形態に係るディスク回転用モータのステータ部上側矢視図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）本発明の実施の形態１に係る抜け止め係合過程概略図、（ｄ）本発明の実施の形態１に係る係合部と被係合部の切欠部の周方向の位相が一致した状態の斜視図、（ｅ）（ｄ）の要部拡大平面図従来のディスク回転用モータを示す構造断面図他の従来のディスク回転用モータを示す構造断面図別の従来のディスク回転用モータを示す構造断面図

符号の説明

１、１０３、１１０、１１７ターンテーブル部
２ロータフレーム
３ディスク調芯部材
４ロータマグネット
５シャフト
６、１０１、１０８、１１５ロータ部
７軸受
８メタルハウジング
９巻線
１０コア
１１ブラケット
１２、１０２、１０９、１１６ステータ部
１３凹部
１４、１０４、１１８係合部
１５弾性部材連結体
１５ａ弾性部材
１５ｂ円環状部
１５ｃスリット
１６切欠部
１７、１０７被係合部
１０５、１１２軸受ホルダ
１０６、１１１抜け止め部材
１１３吸引マグネット
１１４ヨーク
１１９メタルハウジング
１２０螺旋構造
ｗ隙間

Claims

ディスクを搭載するターンテーブル部が一体に形成されたロータフレームとディスクを芯出し支持するディスク調芯部材と前記ロータフレームに取り付けられたロータマグネットと前記ロータフレームの中央に固定されたシャフトとを有するロータ部と、前記シャフトを支承する軸受とこの軸受を保持するメタルハウジングと前記ロータマグネットと対向して配置され巻線が施されたコアと前記メタルハウジングを保持するブラケットとを備えるステータ部とからなるディスク回転用モータにおいて、前記ロータフレームの内側開口部の中央に前記軸受を収納する凹部が形成され、この凹部内には複数箇所の係合部が前記ロータフレームから一体に径方向内側に突出して形成され、この係合部の軸方向上面部には弾性部材が前記ロータフレームに固定され、さらに、前記メタルハウジングの軸方向上側端面には、前記ロータフレームの係合部と同数の切欠部を形成した被係合部が径方向外側に向かって一体的に形成され、前記ロータフレームの係合部に内接する円の直径寸法は前記メタルハウジングの被係合部の外形寸法より小さく設定され、前記係合部を含み軸に直行する平面への前記切欠部の射影と前記係合部の周方向の位相が一致した時に前記係合部が前記切欠部を軸方向に通過可能に形成され、前記ロータ部を前記ステータ部に組込んだ状態では、前記係合部と前記切欠部との軸方向の間に前記弾性部材が位置するように構成し、前記係合部と前記切欠部の射影の周方向の位相が一致した状態における前記係合部と前記切欠部の射影の周方向の隙間を前記弾性部材で覆うことを特徴とするディスク回転用モータ。
係合部と切欠部の射影の周方向の位相が一致した状態における係合部と切欠部の射影の周方向の隙間の最小値が、少なくとも弾性部材の板厚よりも小さく設定されたことを特徴とする請求項１に記載のディスク回転用モータ。