JP4400510B2

JP4400510B2 - ディスク駆動装置

Info

Publication number: JP4400510B2
Application number: JP2005146258A
Authority: JP
Inventors: 俊之西方; 浩二久山; 弘志池野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2025-05-19
Also published as: US20060271945A1; CN1866371A; JP2006325333A; US7474023B2; CN1866371B

Description

本発明は主として、ＣＤ、ＤＶＤといった光ディスクなどのディスクを回転駆動させるディスク駆動装置に関するものであり、詳しくはロータ部の抜け防止機構に関するものである。

従来、薄型化、小型化を要求されるディスク駆動装置にあって、ロータの抜け防止機構は図１３、１４及び１５のような構造を採用していた。

すなわち、図１３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は下面に突出して設けた係合部１０４を有し、ステータ部１０２はメタルハウジング１０５に配設された被係合部１０６が、ロータ部に設けられた係合部１０４と軸方向に係合可能に設けられた構成となっている。

前記ロータ部１０１の係合部１０４は、ロータ部１０１を挿入する際、メタルハウジング部１０５に配設された被係合部１０６に接触し、径方向の力を受けることによって弾性変形して、係合部１０４は被係合部１０６の下方に達することで、ロータ部１０１に軸方向上側に力が加わっても、係合部１０４が被係合部１０６に当たり、ロータ部１０１の抜けは防止される。

この方法には様々な提案がなされており、ターンテーブル部１０３に樹脂製、もしくはばね性を有した金属製の抜け止め部材が一体的に固設され、メタルハウジング部と係合する構造のものや、合成樹脂製ターンテーブル部１０３に弾性を有する金属円板が固定され、その円板に一体成形されたアーム状部に形成された係合爪とメタルハウジング部が係合する構造のものなどがある。（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）
また、図１４に示すディスク回転用モータは、ロータ部１０７とステータ部１０８によって構成され、ロータ部１０７のターンテーブル部１０９は別部材にて構成される螺旋溝を有した抜け防止部材１１０が固設され、ステータ部１０８は、ステータコア１１１に設けたホルダー１１２、もしくはメタルハウジング１１３に、前記抜け防止部材１１０と噛み合う螺旋溝が形成された構成となっている。

前記ロータ部１０７を挿入する際、ロータ部１０７を回転させながら、前記抜け止め部材１１０の螺旋溝を前記ホルダー１１２、またはメタルハウジング１１３の螺旋溝にねじ込むことによって組立てが完了する。（例えば、特許文献３参照）
また、図１５に示すディスク回転用モータは、ロータ部１１４とステータ部１１５によって構成され、抜け止めワッシャ１１６がシャフト１１７に固設されており、シャフト１１７と共にロータ部１１４に一体化されている。ロータ部１１４が抜ける方向に力が加わるときには、ワッシャ１１６と軸受１１８があたり、ロータ部１１４の抜けが防止される。

この方法には、ロータとステータの抜脱を可能とするため、弾性変形可能な特異形状に形成されたワッシャも提案されている。（例えば、特許文献４参照）
特開平９−２４７８８６号公報（第３頁、図２、図３）特開平１０−２３７０２号公報（第４頁、図１）特開平８−５１７４０号公報（第６頁、図３）特開２００３−１８７８８号公報（第５頁、図１）

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、薄型化を要求され、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。

また近年では環境保護も重要な課題となっており、資源の有効活用、または環境に対するより良い廃棄方法も要求されており、モータは容易に修理、再使用、また、解体、分別が可能であることが望ましい。

しかしながら、図１３に示す抜け防止機構では、係合部１０４、または被係合部１０６は弾性変形可能である材質、または形状を設定する必要があり、これは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、この構造はロータ部１０１とステータ部１０２の抜脱が不可能であり、仮に可能であるとしても、係合部１０４、または被係合部１０６は過大な弾性変形によって、破損、または塑性変形は免れることはできず、限られたスペースの中で抜け止め構造を構成しなければならないため厳しい部品精度が要求される小型、薄型のディスク回転用モータでは再使用は不可能である。

これに対し、図１４に示す抜け止め機構は、ロータ部１０７とステータ部１０８の抜脱が容易であるという利点を持つが、抜け防止部材１１０に螺旋溝を形成するという構成上、軸方向に一定の長さを必要とし、小型化、薄型化が要求されているディスク回転用モータにとっては不向きである。

また、螺旋溝は高精度を必要とするため、金属材料の切削加工部材、もしくは樹脂成形部品であることが必要となり、コスト面で有利とはいえない。

図１５に示す抜け止め機構は、ロータ部１１４とステータ部１１５の抜脱も可能で、シャフト１１７に固設されるワッシャ１１６のみで構成可能なため比較的安価であるが、軸受下側に構成されるため、小型化、薄型化の要求に対し、軸受長さの確保が困難であり、長寿命性といった信頼性に対し不向きな構造となっている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ロータ部とステータ部の抜脱が容易に可能であり、高信頼性で、部品点数も少なく安価であり、さらに小型化、薄型化を可能とするロータ抜け防止機構を設けたディスク回転用モータを実現することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、ロータ部のターンテーブル部には複数の係合部が一体に形成され、前記ステータ部のメタルハウジングには一体に形成された第１の被係合部と回転可能に支持された第２の被係合部とを備え、前記両被係合部にはお互いの周方向位相を合わせることによって前記複数の係合部が軸方向に通過可能な複数の切欠き部が形成されており、前記両被係合部の周方向位相をずらすことによってお互いの切欠き部を遮蔽し合い、前記複数の係合部を軸方向に通過不可能にすることでロータの抜けを防止する構成としたロータ抜け防止構造としたものである。

本発明によれば、被係合部を２層構造とすることで、小型化、薄型化が可能な構造である上に、抜脱が容易であり、モータの再使用、解体も可能となる。

また、プレス加工で形成可能であるため、部材も比較的安価であることに加え、部品点数も削減でき、組立性も改善される。

さらに、部材の弾性変形を必要としない構造であるため、高い剛性を確保でき、信頼性面でも有効である。

以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１に係るディスク回転用モータの構造断面図であり、図２は本発明の実施例１に係るディスク回転用モータのステータ部の斜視図である。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とロータフレーム２と前記ターンテーブル部１と共にディスクを支持するディスク調芯部材３と前記ロータフレーム２に取り付けられたロータマグネット４と前記ロータフレーム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、前記シャフト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と前記ロータマグネットと対向して配置され巻線９が施されたステータコア１０と前記メタルハウジング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。

前記ターンテーブル部１は、ロータ抜け防止に機能する、複数個のL字形状の係合部１３がプレス加工によって一体的に形成されている。

図２に示すように、前記メタルハウジング８には前記ターンテーブル部１の係合部１３と軸方向に係合可能な、被係合部１４が一体的に形成されており、前記被係合部１４には、開口部１５と導入部１６を複数箇所形成することによって螺旋構造が形成されている。

図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、係合部１３と被係合部１４の組込み時嵌合状態説明図を示し、図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、係合部１３と被係合部１４の抜脱時状態説明図を示す。

ロータ部６をステータ部１２に組み合わせる際、図３（ａ）に示すように、ロータ部６の係合部１３の位置を開口部１５に合わせ、図３（ｂ）に示すように、導入部１６の上面に沿わせ、時計回りに螺旋的に噛み合わせ、挿入することによって、図３（ｃ）に示すように、前記係合部１３は被係合部１４の下側に達し、ロータ部６とステータ部１２は嵌合される。

ここで、ロータ部６は軸方向の磁気吸引力によって、下方向に磁気スラスト力が発生しているため、ロータ部６の係合部１３は導入部１６よりも下側に位置するので、ロータ部６が反時計方向に回転しても、ロータ部６が抜けることはない。

また、ロータ部６が軸方向上側に引っ張られても、軸方向から見て導入部１６と開口部１５との間に形成される隙間の幅を、係合部１３の幅より小さく構成しているので、ロータ部６が抜けることはない。

さらに、回転中にロータ部６に軸方向上側に引っ張り力が加わっても、通常ディスク回転用モータは時計方向にのみ回転し、図３に示すように、導入部１６の下方への傾斜は時計方向に向かわせているので、ロータ部６が抜けることはない。

すなわち、通常使用時は、振動や衝撃などの外乱によってもロータ部６は抜けることはないが、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ロータ部６を持ち上げ、係合部１３を導入部１６の上側に沿って、そのまま反時計方向に回転させることにより、意図的に抜くことは容易に可能である。

また、図１に示すように、前記メタルハウジング８の被係合部１４、及び前記ターンテーブル部１の係合部１３はプレス加工にて一体的に成形可能であるため、部材も比較的安価であることに加え、部品点数も削減可能であり、組立性も容易となる。

また、前記係合部１３、および前記被係合部１４は、図１及び図２に示すように、軸方向には、メタルハウジング８の部材の板厚に、螺旋的に係合部１３を噛み合わせるための導入部１６を加えた空間のみで構成可能であることに加え、径方向にはメタルハウジング８の外径と巻線９が施されたステータコア１０の内径の空間に構成可能であるため、ディスク回転用モータの小型化、薄型化が可能となる。

さらに、軸受７よりも外側の領域で構成されるため、軸受７の長さを確保することが可能となり、小型化、薄型化における長寿命性といった信頼性に優位な構造となる。

加えて、前記係合部１３、および前記被係合部１４は、螺旋的に噛み合わせ、挿入することで係合されるために、部材の弾性変形を必要としない構造であるので、高い剛性を確保でき、数万回といったディスクの繰り返し脱着に対しても高い耐久性を有することができ、信頼性の高いディスク駆動装置を提供できる。

（実施例２）
図５は本発明の実施例２に係るディスク回転用モータの構造断面図である。

上記の実施例１と異なるのは、ターンテーブル部２１の係合部２２と軸方向に係合可能な、メタルハウジング２３に形成されている被係合部２４が、別部材（以下、遮蔽リングと記す）との嵌め合いによる２層の構造となっている点である。

前記メタルハウジング２３の被係合部２４、および別部材の遮蔽リング２５には複数箇所の切欠き部が形成され、なおかつ、前記遮蔽リング２５は可動式となっている。

図６（ａ）〜（ｅ）は前記係合部２２と前記被係合部２４の組込み時嵌合状態説明図である。

まず、ロータ部をステータ部に組み合わせる際、図６（ａ）に示すように、メタルハウジング２３の被係合部２４の切欠き部２６と、前記遮蔽リング２５の切欠き部２７とは、周方向の位置を合わせておく。

そして、図６（ｂ）に示すように、ターンテーブル部２１の係合部２２の周方向位置を、前記切欠き部２６、２７の周方向位置と同じにし、図６（ｃ）に示すように、前記係合部２２を前記切欠き部２６に通過させ、前記係合部２２が前記被係合部２４より下側に来たところで、図６（ｄ）に示すように、周方向に回転可能に構成された前記遮蔽リング２５を前記係合部２２により、時計方向に回転させ、図６（ｅ）に示すように、各々の前記切欠き部２７の周方向位置が、各々の前記切欠き部２６の間に位置するようにする。

そうすることで、前記被係合部２４の切欠き部２６は遮蔽され、軸方向へのロータ部の抜けは防止される。

ここで、前記遮蔽リング２５は、周方向に回転可能ではあるが、意図的な付与荷重以外、すなわち、振動や衝撃等で移動しない程度に固定されている。

具体的には、図７に示すように、前記遮蔽リング２５は、ステータコアに固設されているインシュレータ２８の内径部に嵌合されており、その内径部には、複数箇所のリブ形状２９が形成され、これによって、前記遮蔽リング２５は、一定量以上の付与荷重で周方向に回転可能で、かつ適度な締結強度によって固定されている状態を実現できる。

従って、振動や衝撃等で前記遮蔽リング２５が周方向に回転することもないので、前記被係合部２４の切欠き部２６の遮蔽が解除されることもなく、軸方向へのロータ部の抜けは確実に防止される。

また、近年、ディスク駆動装置は振動低減、騒音低減が重要な課題となっており、振動、騒音を増幅することは避けなければならないが、前記遮蔽リング２５が加振源となって、ディスク駆動装置の振動増大、または騒音増大を招く恐れもない。

なお、ロータ抜脱は下記によって実現される。

図８（ａ）に示すように、ロータ部を軸方向上側に移動させ、前記係合部２２を軽荷重で前記遮蔽リング２５に接触させた状態で、時計方向もしくは反時計方向に一定量回転させて、図８（ｂ）に示すように、前記係合部２２と前記遮蔽リング２５の切欠き部２７の周方向位置を一致させる。なお、両者の周方向位置が一致しているかどうかは、ロータ部が組み込まれた状態では目視不可能であるが、一致することによって、ロータ部の軸方向位置が前記遮蔽リング２５の厚み分高くなるので確認可能である。

次に、前記係合部２２に軸方向上側に軽荷重を付与させたまま、ロータ部を時計方向もしくは反時計方向に回転させ、図８（ｃ）に示すように、前記係合部２２と前記被係合部２４の切欠き部２６の周方向位置を一致させれば、前記係合部２２は前記切欠き部２６を通過可能となり、ロータ部の抜脱が可能となる。

従って、上記実施例２の構造とすることで、実施例１と同様の効果を得ることが可能である。

（実施例３）
図９は本発明の実施例３に係るディスク駆動装置の、被係合部の主要部分のみを示した、斜視図を示す。

上記の実施例２と異なるのは、遮蔽リング３１の軽固定を、コイルばね３２によってメタルハウジングの被係合部３３の下面に押圧することで実現したものであり、これによって、実施例２と同様の効果を得ることができる。

（実施例４）
図１０は本発明の実施例４に係るディスク駆動装置の、被係合部の主要部分のみを示した、斜視図を示す。

上記の実施例２と異なるのは、インシュレータ４１に、軸方向に付勢可能なように弾性ばね部４２を一体的に形成することによって、遮蔽リング４３の軽固定を、メタルハウジングの被係合部４４の下面に押圧することで実現したものであり、これによって、実施例２と同様の効果を得ることができる。

（実施例５）
図１１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例５に係る係合部と被係合部の組み込み時嵌合状態説明図を、図１２（ａ）、（ｂ）は抜脱時状態説明図を示す。

前記の実施例２〜４と異なるのは、遮蔽リング５１が弾性変形可能な材料、たとえば、樹脂や、ばね性を有した金属によって成形され、ロータ部組み込み時には、遮蔽リング５１の弾性変形を利用して組込むことによって、メタルハウジング５２の被係合部５３の切欠き部５４の遮蔽をより容易に、また確実にすることで、組立作業性を改善したものである。

ロータ部をステータ部に組込み際には、まず、図１１（ａ）に示すように、ターンテーブル部の係合部５５の周方向位置を前記被係合部５３の切欠き部５４の周方向位置に合わせて、図１１（ｂ）に示すように、前記係合部５５で、前記遮蔽リング５１の弾性ばね部５６を押圧し弾性変形させ、さらに、ステータ部に対して、ロータ部を時計方向に回転させることによって、図１１（ｃ）に示すように、前記係合部５５が、前記被係合部５３の下方に達することが可能となり、前記被係合部５３と前記遮蔽リング５１により、軸方向へのロータ部の抜けは防止される。

また、ロータ部抜脱時は、実施例２の場合と同様に、図１２（ａ）に示すように、前記遮蔽リング５１に形成された弾性ばね部５６の先端部５７に反時計方向の荷重を付与することによって、前記遮蔽リング５１を反時計方向に回転させ、図１２（ｂ）に示すように、前記切欠き部５４と、前記遮蔽リング５１に設けられた切欠き部５８の位置をあわせることによって、ロータ部抜脱を可能とする。

この時、前記遮蔽リング５１の軽固定には、前記実施例２、３及び４のいずれの方式も採用可能であることは言うまでもない。

実施例５によれば、前述のとおり、モータの組み立て性が改善されるとともに、前記被係合部５３の切欠き部５４の遮蔽もより確実、安全で信頼性も向上する。

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、環境対応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。

本発明の実施例１に係るディスク回転用モータの構造断面図同ディスク回転用モータのステータ部の斜視図（ａ）は同係合部と被係合部の組み込み時嵌合前の状態を示す斜視図、（ｂ）は同係合部と被係合部の組み込み嵌合時の状態を示す斜視図、（ｃ）は同係合部と被係合部の組み込み時嵌合後の状態を示す斜視図（ａ）は同係合部と被係合部の抜脱時の状態を示す上面図、（ｂ）は同係合部と被係合部の抜脱時の状態を示す上面図本発明の実施例２に係るディスク回転用モータの構造断面図（ａ）は同被係合部と遮蔽リングを示す斜視図、（ｂ）は同係合部と被係合部の組み込み時嵌合前の状態を示す斜視図、（ｃ）は同係合部と被係合部の組み込み嵌合時の状態を示す斜視図、（ｄ）は同係合部により遮蔽リングを回転させている状態を示す斜視図、（ｅ）は同係合部と被係合部の組み込み時嵌合後の状態を示す斜視図同インシュレータと遮蔽リングの嵌合状態を示す斜視図（ａ）は同係合部と被係合部の抜脱時の状態を示す斜視図、（ｂ）は同係合部と被係合部の抜脱時の状態を示す斜視図、（ｃ）は同係合部と被係合部の抜脱時の状態を示す斜視図本発明の実施例３に係るディスク回転用モータのインシュレータと遮蔽リングの嵌合状態を示す斜視図本発明の実施例４に係るディスク回転用モータのインシュレータと遮蔽リングの嵌合状態を示す斜視図（ａ）は本発明の実施例５に係る係合部と被係合部の組み込み時嵌合前の状態を示す斜視図、（ｂ）は同係合部と被係合部の組み込み嵌合時の状態を示す斜視図、（ｃ）は同係合部と被係合部の組み込み時嵌合後の状態を示す斜視図（ａ）は同係合部と被係合部の抜脱時の状態を示す斜視図、（ｂ）は同係合部と被係合部の抜脱時の状態を示す斜視図従来のディスク回転用モータを示す構造断面図従来の他のディスク回転用モータを示す構造断面図従来の他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、２１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ロータ部
７軸受
８、２３、５２メタルハウジング
９巻線
１０ステータコア
１１ブラケット
１２ステータ部
１３、２２、５５係合部
１４、２４、３３、４４、５３被係合部
１５開口部
１６導入部
２５、３１、４３、５１遮蔽リング
２６、２７、５４、５８切欠き部
２８、４１インシュレータ
２９リブ形状
３２コイルばね
４２、５６弾性ばね部
５７先端部

Claims

ディスクを搭載するターンテーブル部とロータフレーム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備えたロータ部と、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巻線が施されたステータ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たステータ部とからなる、ディスク駆動装置において、前記ロータ部のターンテーブル部には複数の係合部が一体に形成され、前記ステータ部のメタルハウジングには一体に形成された第１の被係合部と回転可能に支持された第２の被係合部とを備え、前記両被係合部にはお互いの周方向位相を合わせることによって前記複数の係合部が軸方向に通過可能な複数の切欠き部が形成されており、前記両被係合部の周方向位相をずらすことによってお互いの切欠き部を遮蔽し合い、前記複数の係合部を軸方向に通過不可能にすることでロータの抜けを防止する構成としたロータ抜け防止機構を搭載したことを特徴とするディスク駆動装置。