JP4400510B2 - ディスク駆動装置 - Google Patents

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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 (1)

  1. 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。
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