JP4746093B2 - スピンドルモータ及びスピンドルモータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スピンドルモータに関し、より詳しくは、回転子を支持するベアリングハウジングと上記ベアリングハウジングが固定されるベースプレートに関する。

スピンドルモータは、プロジェクション・テレビ、ホームシアター装備、コンピュータ用ドライブなど、精密回転装置を必要とする電子製品に広く使われている。これらのスピンドルモータは、小型で、高速回転可能で、精密制御が容易で、かつ消費電力が少ない点など、いろいろ長所により、今後その使用が増大する展望である。

従来のスピンドルモータの構造について説明すれば、次の通りである。

図１は、従来の薄型スピンドルモータの断面図である。

図１を参照すると、従来の薄型スピンドルモータ１０は、ベースプレート（Base Plate）１１、回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）１２、ベアリングハウジング（Bearing Housing）１３、ベアリング（Bearing）１４、コア（Core）１８、ワッシャ（Washer）１５、スラストプレート（Thrust Plate）１６、及びスラストストッパ（Thrust Stopper）１７を含む。ベアリング１４の内部には回転子が挿入されて回転動作が遂行されることは勿論である。

従来の薄型スピンドルモータ１０の組立過程を説明すれば、まず、ベアリングハウジング１３の内側にベアリング１４が圧入され、ベアリングハウジング１３の下側にはワッシャ１５、スラストプレート１６、及びスラストストッパ１７が組み立てられる。次に、組み立てられたベアリングハウジング１３がベースプレート１１に結合される。この際、スラストストッパ１７とベースプレート１１は、各々ベアリングハウジング１３の端部（ａ）（ｂ）がかしめされる過程により結合される。

また、回路基板１２がベースプレート１１面に固定された状態で、コア１８はベアリングハウジング１３に結合され、回路基板１２から電源の供給を受ける。

上記のような過程により固定子が組み立てられた後には、ベアリングハウジング１３の内部空間に回転子（図示せず）が挿入される。上記回転子は、シャフト、ローターヨーク、永久磁石などからなり、コア１８との磁界反撥力により回転することになる。

前述した構造を持つ従来の薄型スピンドルモータ１０において、ベアリングハウジング１３及びベースプレート１１は正確に垂直をなすことが望ましい。しかしながら、ベアリングハウジング１３が仮想の垂直線に対し、通常最小２〜３´から最大１０´以上に傾くようになって、この場合にスピンドルモータにより回転するディスクがドライブの内部に突き当てられる問題が生じうる。

上記の問題点を防止するために、ベアリングハウジング１３が最終的に組み立てられた後、組立ジグに上記ベアリングハウジング１３が挿入された状態で強制的な力を加えて、軸の垂直度を補正する工程を経るようにすることが一般的であり、このような工程は、ベースプレート１１面の３点を基準として、ベアリングハウジング１３に物理的な圧迫が加えられる。このような工程を“軸垂直度調整工程”という。

しかしながら、軸垂直度調整工程の進行中に無理な力が加えられる場合に、ベアリングハウジング１３、及びベアリング１４に変形が生じることがあり、垂直度が補正された後にも結合構造のスプリングバック形状により軸がまた傾くことがある。

また、スピンドルモータの全体生産工程の中で、上記軸垂直度調整工程は、面倒なだけでなく、正確度の保証が困難であるので、スピンドルモータの不良を引き起こす主な工程であって、生産性の低下の要因として作用する。

従来の更に他のスピンドルモータの構造であるハーフハイトスピンドルモータ（Half Height spindle motor）の構造を説明する。

図２は、従来のハーフハイトスピンドルモータの断面図である。

図２を参照すると、ハーフハイトスピンドルモータ２０は、ベアリングハウジング２１、ベースプレート２２、回路基板２３、スラストプレート２４、ベアリング２５、及びコア２６が含まれる。

詳細には、ベアリングハウジング２１は、スラストストッパ（図１の１７参照）を別途に具備しなくて、底面が一体型でスラストストッパを形成し、バーリング部（burring）（ｃ）が形成されたベースプレート２２に圧入される。

また、スラストプレート２４、ベアリング２５は、ベアリングハウジング２１の上部を通じて内挿され、コア２６は回路基板２３に支持されなくて、接着部材によりベアリングハウジング２１に粘着されるか、あるいはベアリングハウジング２１の内部に圧入される。

しかしながら、コア２６が付加的な支持構造物なしで、ベアリングハウジング２１に接着または圧入されると、接着剤が凝固されるまで多くの時間がかかり、コア２６の内径とベアリングハウジング２１の外径に公差が生じる場合、圧入自体が不可能になるか、結合位置に異常が生じる問題がある。延いては、コア２６の内径が小さ過ぎるか、ベアリングハウジング２１の外径が大き過ぎると、大きい圧入量が作用するので、コア２６に変形が生じる問題点がある。

一方、図１に提示される薄型スピンドルモータ１０に、図２に提示されるハーフハイトスピンドルモータ２０のようなベアリング支持構造が提供されることが想定できる。

しかしながら、このような構造は、薄型スピンドルモータ１０に使われるベースプレート１１の厚みが相対的に薄く（約０．６ｍｍないし０．８ｍｍ）形成されているので、圧入による変形が生じる虞が高いので、実際に適用し難い。延いては、薄型スピンドルモータ１０のベースプレート１１にバーリング部（ｃ参照）を形成するには、ベースプレート１１の厚みが厚くならなければならないので、薄型で製作され難い問題点がある。

このような問題点により、ハーフハイトスピンドルモータのベアリング支持構造は薄型モータには不適である。

本発明は、前述した問題点を改善するために提案されたものであって、組立工程が遂行されながら軸垂直度を補正できるようにすることで、軸垂直度が向上するだけでなく、軸垂直度調整工程が基本的に要求されなくて、スピンドルモータの動作信頼性が向上するスピンドルモータ及びスピンドルモータの製造方法を提供することを目的とする。

また、ベアリングハウジング、ベースプレート、及びコアの相対的な位置が正確に組み立てることができ、組立作業が便利に遂行されるスピンドルモータ及びスピンドルモータの製造方法を提供することを目的とする。

また、スピンドルモータの固定子をなす各構成部が、熔接、接着、及び圧入などのような簡単な結合方式により、組立の便宜性が増大し、製造コストが低減されるスピンドルモータ及びスピンドルモータの製造方法を提案することを目的とする。

前述した目的を達成するための本発明によるスピンドルモータは、回転子と、上記回転子が内挿されるベアリングハウジングと、上記ベアリングハウジングを固定させるベースプレートと、少なくとも一部分は上記ベアリングハウジングの外面をガイドして直立され、上記ベースプレートに固定されるハウジングガイドと、上記ベースプレートの上面に置かれる回路基板と、上記回路基板から電源を供給されて、上記ベアリングハウジングの外面に結合される固定子と、を含む。

本発明の他の形態によるスピンドルモータの製作方法は、ベースプレートとハウジングガイドとが結合されて単一アセンブリをなすステップと、カップ形状のベアリングハウジングの開いた部分が組立ジグに支持された状態で、上記単一アセンブリを上記ベアリングハウジング側に移動させて、上記ベースプレートに上記ベアリングハウジングの第１部分が支持され、上記ハウジングガイドに上記ベアリングハウジングの第２部分が支持される動作によって軸垂直度が補正されるステップとが遂行される。

本発明によると、スピンドルモータが組み立てられた後に軸垂直度調整工程を別途に遂行する必要がないので、軸垂直度の変形の虞が少ないし、軸垂直度調整工程で生じたモータ構成部に欠陥が生じる現象を防止することができる。

また、軸垂直度が正確に具現できるだけでなく、過度な公差管理によらなくても、モータの各構成部が正確な位置に結合及び固定される長所がある。

また、簡単な製造工程によりながらも、不良品の発生を減少させることができ、生産工程を短縮して生産効率を増大させることができ、厚みを最小化し、安定した性能を維持し、かつ寿命が長くなる長所がある。

以下、添付した図面を参照しつつ本発明に係るスピンドルモータ及びスピンドルモータの製作方法について詳細に説明する。

図３は、本発明に係るスピンドルモータの構造を示す断面図である。

図３によると、本発明に係るスピンドルモータは、ベースプレート１１０、回路基板１８０、ハウジングガイド１２０、ベアリングハウジング１３０、ベアリング１４０、ワッシャ１５０、スラストプレート１６０、及びコア１７０が含まれる。勿論、ベアリング１４０の内部には回転子１９０が更に提供されて、固定子としてコア１７０に巻かれたコイルとの間で発生する電磁気力により回転される。

以下、前述した各構成部品について詳細に説明する。

ベアリングハウジング１３０は、ディープドローイング（deep drawing：深絞り）加工を通じてカップ形状で提供される。そして、ベアリングハウジング１３０の底面は下側に盛り上がりに形成される凸端１３１が形成される。上記ディープドローイング加工方法は、板形態の材料を管形態に加工する技術であって、板材を当ててポンチで押さえて、板材を盛り上がっている三次元的な形状で加工する技術である。このような工程により製作されるベアリングハウジング１３０は、切削工程により製作されたものに比べると、加工工程などの効率がより良くなる。そして、上記カップ形状のベアリングハウジング１３０の下段部に形成される凸端１３１はスラストストッパとしての機能を遂行することになる。

ベアリングハウジング１３０の下部、そして、スラストプレート１６０は、ベアリング１４０を通過するロータ１９０の端部を支持し、ロータ１９０の回転時の摩擦を減少させる。ウォッシャー１５０はベアリングハウジング１３０に受納されたオイルの逆流を防止し、ベアリング１４０はロータ１９０の高速回転時の摩擦力を減少させる。

また、ベースプレート１１０は、その中心部にセンターホール１１４を具備し、ベアリングハウジング１３０の所定部分、より詳しくは、ベアリングハウジング１３０の凸部１３１がセンターホール１１４内に受納される。多数の挿入ホール１１２がセンターホール１１４の外側に形成され、ハウジングガイド１２０が挿入ホール１１２内に受納される。ベアリングハウジング１３０の下部に形成された凸部１３１は、センターホール１１４内に挿入され、上記ハウジングガイドに形成された挿入突起１２２は、挿入ホール１１２に挿入・連結する。３乃至６個の挿入ホール１１２が提供されることが望ましい。

一方、ハウジングガイド１２０は、ドーナッツ形状のプレートであって、ベアリングハウジング１３０を囲む。また、ベアリングハウジング１３０と接触するハウジングガイド１２０の内側端部は、折り曲げられてバー部（burred portion）１２４を形成する。バー部１２４は、バーリング工程（burring process）でない、他の方法を利用して提供されることもできるが、例えば、ハーフブランキング工程（half blanking process）がバー部１２４を提供するために使われることができる。

また、ハウジングガイド１２０は、ベースプレート１１０の挿入ホール１１２に対応する位置に形成される挿入突起１２２を含む。挿入突起１２２は、挿入ホール１１２内に挿入される。前述したように、３乃至６個の挿入突起１１２が提供されることが望ましい。ベースプレート１１０の挿入ホール１１２及びハウジングガイド１２０の挿入突起１２２は、圧入または圧入−熔接方式により所定の組立公差を維持したままに堅く結合される。

ハウジングガイド１２０がベースプレート１１０に固定された後、ベアリングハウジング１３０が結合される。ベアリングハウジング１３０の凸部１３１はベースプレート１１０のセンターホール１１４内に挿入され、ハウジングガイド１２０のバー部１２４はベアリングハウジング１３０の外面をガイドする形態で結合される。

ベアリングハウジング１３０がハウジングガイド１２０に所定の組立公差を持って圧入される際、上記ベアリングハウジング内に受納されたベアリング１４０は収縮されて上記シャフトの回転が妨害を受ける。したがって、バー部１２４の内径はベアリングハウジング１３０の外径より多少大きいものが望ましい。ベアリングハウジング１３０とハウジングガイド１２０との間の結合強度を増加させるために、バー部１２４とベアリングハウジング１３０との間の接触面に接着剤が提供され、これによって、ハウジングガイド１２０がベアリングハウジング１３０に堅く結合される。

また、ＰＣＢ１８０はベースプレート１１０の上に装着され、コア１７０はＰＣＢ１８０の上に装着される。コイルがコア１７０に巻き取られてパワーを提供される。

一方、コア１７０が安着する際、コア１７０は回路基板１８０の上側に突出した支持物（図示せず）により固定され、ベアリングハウジング１３０の外面に結合されるが、この際、ハウジングガイド１２０のバーリング部１２４の上側端部はコア１７０の接触端を上側に支持することによって、コア１７０の安着位置がガイドされるようにする。言い換えると、バーリング部１２４の上段部によりコア１７０が支持されることによって、コア１７０の安着位置は、ハウジングガイド１２０により正確に設定されるようにすることができ、コア１７０の重さもある程度ハウジングガイド１２０により支持されることができる。

以下、本発明に係るスピンドルモータの製作方法について詳細に説明する。

図４は、本発明に係るスピンドルモータの製作方法を説明する流れ図である。

図４を参照すると、まず、ベースプレート１１０の挿入ホール１１２にハウジングガイド１２０の挿入突起１２２が挿入される（Ｓ１００）。この際、挿入突起１２２は、挿入ホール１１２に圧入されるか、挿入された後、熔接されて固定される。このように、ベースプレート１１０及びハウジングガイド１２０の結合過程は、図５に図示される側断面図により明確に分かるはずである。また、ベースプレート１１０及びハウジングガイド１２０の結合過程とは別途に、ベアリングハウジング１３０にはスラストプレート１６０、ワッシャ１５０、及びベアリング１４０が挿入／固定される（Ｓ１０５）。図４では、説明の便宜のために、ベースプレート１１０及びハウジングガイド１２０が結合された後（Ｓ１００）、ベアリングハウジング１３０に多数の部品が設置されるステップ（Ｓ１０５）が遂行されると説明されているが、これは一つの実施形態に過ぎないし、ステップ（Ｓ１００）及び（Ｓ１０５）はいずれかのステップが先後に立つこと、または、両者が個別的に遂行されること、両方とも本発明の思想に含まれる。

次に、ベアリングハウジング１３０がひっくり返った状態で、組立ジグの上に形成されたシャフトガイド（図示せず）にベアリングハウジング１３０の位置が支持されるようにする（Ｓ１１０）。そして、ベアリングハウジング１３０がシャフトガイドに支持されると、ハウジングガイド１２０のバーリング部１２４の内側とバーリング部１２４と接触するベアリングハウジング１３０の側面に接着部材を塗布する（Ｓ１１５）。勿論、上記の両面に全て接着剤を塗らず、いずれかの一面に接着剤が塗布されるようにすることもできる。

次に、ハウジングガイド１２０が結合されたベースプレート１１０がやはり、ひっくり返った状態で上方へベアリングハウジング１３０に結合される（Ｓ１２０）。この際、ベアリングハウジング１３０の底面側ブロック端１３１は、ベースプレート１１０の中心ホール１１４に挿入され、ベアリングハウジング１３０の側面は、バーリング部１２４に接着される。

このように、ベアリングハウジング１３０がハウジングガイド１２０に結合される過程は、図６を参照されたい。

次に、ベアリングハウジング１３０とハウジングガイド１２０の側面側の接触面に塗布されている接着剤が硬化する前に、ベースプレート１１０の水平面を基準としてベアリングハウジング１３０の垂直度を測定し、これによって、ベアリングハウジング１３０の傾きを正確に調整する（Ｓ１２５）。このように、ベアリングハウジング１３０がハウジングガイド１２０に安着する過程と共に、ベアリングハウジング１３０の垂直度が正確に調節される過程が遂行されるため、作業者の便宜がより増進する長所がある。そして、今後、追加に垂直度を調整する過程を必要としないので、ベアリング１４０のような部品に損傷を与える問題点が発生しない長所がある。特に、ベアリングハウジング１３０が組立ジグに安着した状態で、ハウジングガイド１２０が固定されているベースプレート１１０がベアリングハウジング１３０に固定されながら垂直度が正確に調節、安着するため、組立の便宜性と共に、正確な垂直度が得られる長所を得ることができる。延いては、ベアリングハウジング１３０がひっくり返った状態で、ベースプレート１１０がその上方に結合されるため、ベースプレート１１０の水平面を基準とした垂直度の補正作業がより便利になる長所が得られる。

次に、コア１７０が回路基板１８０に備えられた支持物に固定されるが、ハウジングガイド１２０のバーリング部１２４の端部にコア１７０の下側端部が安着し、コア１７０の内面はベアリングハウジング１３０の外面と結合される（Ｓ１３０）。そして、コア１７０の内面及びベアリングハウジング１３０の外面との間は接着剤により更に堅く結合できるはずである。このように、ハウジングガイド１２０のバーリング部１２４にコア１７０の安着位置が正確に設定されることができ、バーリング部１２４によりコア１７０の位置がある程度支持できるため、コア１７０の安着が便利で、正確で、かつ信頼性良く遂行されることができる。

このようにして、本発明によるスピンドルモータの固定子が完成されると、固定子は組立ジグの上で分離され、回転子１９０がベアリングハウジング１３０のベアリング１４０の内部に挿入される（Ｓ１３５）。

一方、回路基板１８０がベースプレート１１０と結合される工程は、その順序が必須的に決まったものではないが、ハウジングガイド１２０が結合される前にベースプレート１１０と先に固定されることが望ましい。

（実施形態）
本発明の思想は、ベアリングハウジングを支持する別途の構造物であって、ハウジングガイドが更に提供されて、上記ハウジングガイドによりベアリングハウジングが支持され、ハウジングガイドにコアが支持され、回転子の垂直度を正確で、かつ便利に合せることができることを一つの特徴とする。このような背景下で、本発明は多数の他の実施様態を持つことができる。

まず、上記ベアリングハウジングとハウジングガイドの接触面は接着固定され、上記コアと上記ベアリングハウジングの接触面は接着固定になる方式が適用されているが、これに制限されず、熔接等の方式により固定されることも、圧入等の方式により固定されることもできる。しかしながら、機器の精度向上と垂直度の補正が便利に遂行されるには、接着方式により固定する方が望ましい。

また、上記ハウジングガイドとベースプレートの結合部と、上記ベアリングハウジングとベースプレートの結合部は、圧入及び／または熔接の方法により結合されると説明されているが、これに限るのではなく、接着のような、その他の方法により固定されることもできる。但し、圧入及び／または熔接により結合されることが、硬い結合のために望ましい。

本発明によるスピンドルモータ及びスピンドルモータの製造方法によると、モータの組立が完了した後に、軸垂直度調整工程を別途に遂行する必要がないので、製品に用いられる場合、軸垂直度がまた変形されるか、軸垂直度調整工程の遂行中にモータ構成部に欠陥が生じる現象を防止することができる。

また、軸垂直度が正確に具現され、軸垂直度が便利に調節できる長所がある。延いては、不良品の発生を減少させることができ、生産工程を短縮して生産効率を増大させることができ、厚みを最小化しながらも安定した性能を維持し、かつ寿命が長くなる長所がある。

従来の薄型スピンドルモータの断面図である。 従来のハーフハイトスピンドルモータの断面図である。 本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの製作方法を説明する流れ図である。 本発明の一実施形態に係るスピンドルモータのハウジングガイド及びベースプレートが結合される状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るスピンドルモータのベースプレート及びベアリングハウジングが結合される状態を示す断面図である。

Claims (21)

1. ロータと、
   前記ロータを回転可能に支持するベアリングハウジングと、
   前記ベアリングハウジングの外面をガイド及び固定する垂直部を持つハウジングガイドと、
   前記ハウジングガイドを固定するためのベースプレートと、
   前記ベース基板の上に装着される印刷回路基板と、
   コア及びコイルを具備し、前記ベアリングハウジングの外面に結合されて前記印刷回路基板からパワーの供給を受けるステータと、
   を含むことを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記ハウジングガイドの垂直部はハーフブランキング工程により形成されるバー部であることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
3. 前記ステータのコアは、前記ハウジングガイドの垂直部に上段部と接触することを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
4. 前記ハウジングガイドは、前記ベースプレートに挿入される挿入部を具備し、これにより前記ハウジングガイドが前記ベースプレートに固定されることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
5. 前記ハウジングガイドは、下方に延びる多数個の突起を具備し、前記ベースプレートは前記突起が挿入される多数個のホールを具備することを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
6. 前記ハウジングガイドは、前記ベースプレートに挿入される挿入部を具備し、熔接により前記ベースプレートに固定されることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
7. 前記ハウジングガイドの挿入部は、前記ベースプレートに圧入されることを特徴とする請求項６記載のスピンドルモータ。
8. 前記ハウジングガイド及び前記ベアリングハウジングの外面は、接着剤により相互粘着されることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
9. 前記ベアリングハウジングはカップ形状を持ち、スラストストッパとして機能する密閉された底面を具備することを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
10. 前記ベアリングハウジングは、ディープドローイング工程により製造されることを特徴とする請求項９記載のスピンドルモータ。
11. 前記ベアリングハウジングは前記ベアリングハウジングの下部に突出されている凸部を具備し、前記ベースプレートは前記凸部が挿入されるホールを具備することによって、前記凸部が前記ベースプレートに固定されることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
12. 前記凸部は、前記ホールに圧入されることを特徴とする請求項１１記載のスピンドルモータ。
13. 前記凸部は、前記ホールに熔接されることを特徴とする請求項１１記載のスピンドルモータ。
14. 前記コア及びベアリングハウジングは、相互固着されることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
15. ベースプレートをハウジングガイドに結合させて単一組立体を提供するステップと、
    ベアリングハウジングの第１部分を前記ベースプレートに支持し、前記ベアリングハウジングの第２部分を前記ハウジングガイドに支持して、軸直立性が較正できるように、カップ形状を持つ前記ベアリングハウジングの開放部が組立ジグに支持される状態で、前記単一組立体を前記ベアリングハウジングに向けて移動させるステップと、
    を具備することを特徴とするスピンドルモータ製造方法。
16. 前記第１部分は、圧入及び／または熔接により支持されることを特徴とする請求項１５記載のスピンドルモータ製造方法。
17. 前記ハウジングガイドは、前記ベアリングハウジングの外面に沿って垂直延長する延長部を具備し、前記延長部により前記ベアリングハウジングの第２部分が支持されることを特徴とする請求項１５記載のスピンドルモータ製造方法。
18. 前記第２部分と前記第２部分に対応する前記ベアリングハウジングの部分との間に形成される接触面の上に接着剤をコーティングするステップを更に具備することを特徴とする請求項１５記載のスピンドルモータ製造方法。
19. 前記軸直立性較正は、前記接着剤がコーティングされた状態で遂行されることを特徴とする請求項１８記載のスピンドルモータ製造方法。
20. 前記軸直立性較正は、前記ベースプレートの水平面を基準にして遂行されることを特徴とする請求項１５記載のスピンドルモータ製造方法。
21. 前記軸直立性を較正した後、コアを前記ハウジングガイドの端部の上に装着するステップを更に含むことを特徴とする請求項１５記載のスピンドルモータ製造方法。

Images