JP2010142011A - ディスク回転用モータ - Google Patents

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、低コスト化を厳しく要求され、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の軸方向上面部に遮蔽部材１６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１９を形成した被係合部２０を一体的に形成し、係合部１４と切欠部１９が周方向に位相が一致しても、係合部１４と切欠部１９の隙間を遮蔽部材１６の遮蔽片１５で塞いでロータ部６が容易に抜けない構造とした。
【選択図】図１

Description

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７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７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、軸受ホルダー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−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８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８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が軸受ホルダー１１２に固定されたロータ部吸引マグネット１１３のヨ−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９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９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の軸受ホルダー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からロータ部の
１１５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７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、軸受ホルダー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８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７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７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９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前記ロータフレームの係合部に対応する位置の少なくとも１箇所に遮蔽片を形成した略円環形状の遮蔽部材が設置され、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、および前記遮蔽部材の遮蔽片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、前記切欠部を含み軸に直行する平面への前記係合部および前記遮蔽片の射影が前記切欠部の範囲内に収まるように構成して、前記係合部と前記遮蔽片の周方向の位相を合わせた状態で前記切欠部を軸方向に通過可能に形成し、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遮蔽部材が位置するように構成し、前記ロータフレームの係合部と前記遮蔽部材の遮蔽片を周方向に位相をずらすことによって、前記係合部の射影が前記切欠部の範囲内に収まった状態における前記係合部の射影と前記切欠部との周方向の隙間を、前記遮蔽部材の遮蔽片で覆うこと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、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によるため、抜け止め構造に対するストレスはなく、信頼性の高いモータを構成できる。また、遮蔽部材は係合部が被係合部の切欠部の中に収まった場合に、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、比較的剛性の低い材料でも可能であるし、ばね性も必要とされないために、非常に安価な材料を使用した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）
図１は本発明の実施の形態に係るディスク回転用モータの構造断面図、図２（ａ）は本発明の実施の形態に係るディスク回転用モータのロータ部下側矢視図、図２（ｂ）は本発明の実施の形態に係るディスク回転用モータの遮蔽部材の平面図、図３は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２（ａ）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、図１に示すように軸受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、この係合部１４の軸方向上面部にはロータフレーム２の係合部１４に対応する位置に、係合部１４と略同形状の遮蔽片１５が設置されている。図２（ｂ）に示すように、遮蔽片１５は円環部１６ａにより連結されて遮蔽部材１６を形成している。そして遮蔽部材１６は、ディスク調芯部材３に形成された押圧ばね部１７によって円環部１６ａ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、さらにディスク調芯部材３に形成された支柱形状部１８によってロータフレームに対する回転移動を
防止されている。

また、図３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１９を形成した被係合部２０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の係合部１４、および遮蔽部材１６の遮蔽片１５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２０の外径寸法より小さく設定されている。

さらに、メタルハウジング８の切欠部１９は、ロータフレーム２の係合部１４および遮蔽部材１６の遮蔽片１５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。即ち、切欠部１９を含み軸に直行する平面へのロータフレーム２の係合部１４および遮蔽部材１６の遮蔽片１５の射影が、切欠部１９の範囲内に収まる様に形成されている。

図４（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施の形態に係る抜け止め係合過程の概略を示す斜視図である。また、図５（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図４（ａ）〜（ｆ）に示す状態の要部横断面図である。

図４（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、メタルハウジング８の切欠部１９を含み軸に直行する平面へのロータフレーム２の係合部１４の射影が、図５（ａ）に斜線で示す切欠部１９の範囲内に収まる様に周方向の位置を合わせて、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２０の軸方向下側に向かって貫通させることができる。この状態では、図５（ｂ）に示すように、切欠部１９と係合部１４の射影の間には周方向の隙間ｗが生じる。次に、図４（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２０を貫通した後、図５（ｃ）に示すようにメタルハウジング８の切欠部１９を含み軸に直行する平面への遮蔽部材１６の遮蔽片１５の射影が、図５（ａ）に斜線で示す切欠部１９の範囲内に収まる様に周方向の位置を合わせる。この状態で遮蔽片１５を軸方向に挿通させることによって、図４（ｃ）に示すように、遮蔽片１５を被係合部２０の軸方向下側に向かって貫通させることができる。

遮蔽部材１６の遮蔽片１５がメタルハウジング８の被係合部２０を貫通した後、図４（ｄ）、図５（ｄ）に示すように、メタルハウジング８の被係合部２０に形成された切欠部１９とロータフレーム２の係合部１４の射影の周方向の隙間ｗを覆う位置まで遮蔽部材１６を周方向に（図中矢印で示す）回転移動させる。その後、図４（ｅ）に示すように、ロータフレーム２にディスク調芯部材３を挿入固定する。図６（ａ）にロータフレーム２にディスク調芯部材３が挿入固定された状態の上側斜視図を示す。図６（ａ）にＰで示す要部の部分拡大図を図６（ｂ）に示す。遮蔽部材１６を周方向に回転移動させることにより、メタルハウジング８の被係合部２０に形成された切欠部１９とロータフレーム２の係合部１４の射影の周方向の隙間ｗの内、回転方向側の隙間ｗが、遮蔽片１５で覆われている。

また、図４（ｅ）に示すように、ディスク調芯部材３には、遮蔽部材１６の遮蔽片１５に対応する位置に、ロータフレーム２の天面に向けて支柱形状部１８が突出して形成されており、ロータフレーム２にディスク調芯部材３を挿入固定する際に、図５（ｅ）に示すように、支柱形状部１８を遮蔽部材１６の遮蔽片１５の周方向の端面に当接させることによって、遮蔽部材１６の遮蔽片１５のロータフレーム２に対する回転移動を抑制し、上記隙間ｗを覆う状態が確実に維持できるように構成されている。さらに、ディスク調芯部材３には、図４（ｅ）に示すように、遮蔽部材１６の円環部１６ａに対応する位置に弾性を
有する押圧ばね部１７が形成されており、この押圧ばね部１７により遮蔽部材１６を円環部１６ａの位置でロータフレーム２の外側天面に軸方向に圧接固定することによって、軸方向のがたつきを抑制するように構成されている。そして、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、ロータフレーム２の係合部１４に、軸方向上側に突出して凸部２１を形成し、図５（ｄ）に示すように、この凸部２１に遮蔽部材１６の遮蔽片１５の周方向の端面を当接させることにより、ディスク調芯部材３を挿入するまでの作業工程において、遮蔽部材１６の周方向ずれを抑制し、上記隙間ｗを覆う状態を確実に維持することができる。

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２０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。仮に被係合部２０の切欠部１９を含み軸に直行する平面への係合部１４の射影が、切欠部１９の範囲内に収まる状態となっても、係合部１４の射影と切欠部１９との隙間を、係合部１４と切欠部１９の間に配設された遮蔽部材１６の遮蔽片１５が塞ぐので、ロータ部６が容易には抜けない構造となる。

本実施の形態においては、遮蔽部材１６の遮蔽片１５は、ロータフレーム２の係合部１４と同数形成されているが、それよりも少数であっても機能を果たすことは可能である。

また、遮蔽部材１６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、図４（ｄ）に示す、ロータフレーム２の係合部１４の射影が切欠部１９の範囲内に収まる状態における切欠部１９と係合部１４の射影の周方向隙間ｗは可能な限り狭い方が良いが、少なくとも遮蔽部材１６の板厚よりも小さい方が望ましい。

なお、遮蔽部材１６については、金属製薄肉板でも可能であるし、樹脂成形部材等であってもロータフレーム２の係合部１４とメタルハウジング８の被係合部２０の切欠部１９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に係るディスク回転用モータの構造断面図 （ａ）本発明の実施の形態に係るディスク回転用モータのロータ部下側斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態に係るディスク回転用モータの遮蔽部材の平面図 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斜視図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）本発明の実施の形態に係る抜け止め係合過程概略を示す斜視図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）本発明の実施の形態に係る抜け止め係合過程概略を示す要部横断面図 （ａ）本発明の実施の形態に係るロータフレーム２にディスク調芯部材３が挿入固定された状態の上側斜視図、（ｂ）要部拡大図 第１の従来のディスク回転用モータを示す構造断面図 第２の従来のディスク回転用モータを示す構造断面図 第３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、１１９ 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 遮蔽片
１６ 遮蔽部材
１６ａ 円環部
１７ 押圧ばね部
１８ 支柱形状部
１９ 切欠部
２０、１０７ 被係合部
２１ 凸部
１０５、１１２ 軸受ホルダー
１０６、１１１ 抜け止め部材
１１３ 吸引マグネット
１１４ ヨ−ク
１２０ 螺旋構造

Claims (5)

1. 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略円環形状の遮蔽部材が設置され、この遮蔽部材は、前記ロータフレームの係合部に対応する位置の少なくとも１箇所に形成した遮蔽片を円環形状の円環部で連結して形成されており、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、および前記遮蔽部材の遮蔽片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、前記切欠部を含み軸に直行する平面への前記係合部および前記遮蔽片の射影が前記切欠部の範囲内に収まるように構成して、前記係合部と前記遮蔽片の周方向の位相を合わせた状態で前記切欠部を軸方向に通過可能に形成し、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遮蔽部材が位置するように構成し、前記ロータフレームの係合部と前記遮蔽部材の遮蔽片を周方向に位相をずらすことによって、前記係合部の射影が前記切欠部の範囲内に収まった状態における前記係合部の射影と前記切欠部との周方向の隙間を、前記遮蔽部材の遮蔽片で覆うことを特徴とするディスク回転用モータ。
2. 係合部の射影が切欠部の範囲内に収まった状態における切欠部と係合部の射影の周方向の隙間が、少なくとも遮蔽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。
3. ディスク調芯部材の遮蔽片に対応する位置に、ロータフレームの天面に向けて支柱形状部を突出して形成し、この支柱形状部を遮蔽片の周方向の端面に当接させ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。
4. ディスク調芯部材の遮蔽部材の円環部に対応する位置に形成された押圧ばね部によって、遮蔽部材がロータフレームの外側天面に軸方向に圧接固定されている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。
5. ロータフレームの係合部に軸方向上側に突き出して凸部を形成し、この凸部に遮蔽部材の遮蔽片の周方向の端面を当接させ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。

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