JP5226487B2 - ディスク回転用モータ - Google Patents

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８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８において、ディスク回転用モータは、ロータ部１０１とステ−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−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９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９において、ディスク回転用モータはロータ部１０８とステ−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−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１０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１０においてディスク回転用モータは、ロータ部１１５とステ−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−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−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−タ部１１６から取り外すことができる。これにより、ステ−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８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９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８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８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１０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。また、輸送時等に、モータが下向き姿勢の状態で、ロータ部１１５に外部から回転力が加わった場合、意図しないにもかかわらず、ロータ部１１５がステ−タ部１１６から抜け出てしまう虞がある。

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、前記ロータフレームの軸方向上側に取り付けられてディスクを芯出し支持し樹脂材料で形成されたディスク調芯部材、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、及び前記ロータフレームの中央に固定されたシャフトを有するロータ部と、前記シャフトを支承する軸受、この軸受を保持するメタルハウジング、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、及び前記メタルハウジングを保持するブラケット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ており、前記凹部内には、前記係合部に対して軸方向上側に位置するように前記ディスク調芯部材と一体に形成され、径方向に弾性変形可能な複数の爪部が設けられており、前記メタルハウジングの軸方向上部には、前記係合部及び前記爪部が係合する被係合部が、前記メタルハウジングと一体的に、径方向外側に向かって形成されていることを特徴とする。
好ましくは、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し樹脂材料で形成された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−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、前記ディスク調芯部材の前記係合部に対応する位置には、径方向に弾性変形可能な複数の爪部が前記ディスク調芯部材と一体に形成され、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の範囲内に前記係合部が収まるように構成して、前記係合部が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−タ部に組込む前の状態では、前記係合部の軸方向の上側に前記爪部が位置し、前記ロータ部を前記ステ−タ部に組込む途中の状態では、前記被係合部の切欠部が挿入方向と逆側に通過可能となるように前記爪部が径方向外側に弾性変形し、前記ロータ部を前記ステ−タ部に組込んだ状態では、前記爪部は弾性力により前記ロータ部を前記ステ−タ部に組込む前の状態の径方向の位置に復帰し、前記係合部と前記切欠部との軸方向の間に前記爪部が位置するように構成して前記係合部が前記切欠部の射影の範囲に収まっ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、前記爪部で覆う構成にして、係合部が切欠部の射影の範囲に収まっても、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にするとともに、前記ディスク調芯部材及び前記ロータフレームの天面の前記爪部に対応する位置に貫通穴部を形成したものである。

本発明によれば、ロータ部とステ−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。

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斜視図、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ステ−タ部上側斜視図である。

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−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、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、この各係合部１４の軸方向上面部（即ち、ロータ部６のステ−タ部１２への挿入方向に対して係合部１４より後方）には、それぞれディスク調芯部材３に形成された爪部１５が配設されている。ロータフレーム２およびディスク調芯部材３の天面の爪部１５に対応する位置には、ディスク調芯部材３の外部からロータフレーム２の内部に連通する貫通穴部１８が形成されている。また、図３に示すように、ステ−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の係合部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ている。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切欠部１６の射影の範囲内にロータフレーム２の係合部１４が収まり、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。

次に、図４に本発明の実施の形態に係るディスク調芯部材３の下側斜視図を示す。図４に示すように、ディスク調芯部材３のロータフレーム２の係合部１４に対応する位置には、複数の爪部１５が形成されている。この爪部１５は、ディスク調芯部材３の軸方向上側の天面から軸方向下側に向けて突出形成された脚部１５ｂと、この脚部１５ｂの軸方向下側先端に係合部１４を覆うように形成された蓋部１５ａとから構成される。ディスク調芯部材３は樹脂材料で成型され、爪部１５の脚部１５ｂは径方向に弾性変形可能に形成されている。また、爪部１５の蓋部１５ａの周方向の幅は、メタルハウジング８の切欠部１６の周方向の幅よりやや大きく形成されている。

図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１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−タ部１２に挿入する際には、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範囲内に収まるように位置を合わせ、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、爪部１５の蓋部１５ａが被係合部１７に当接する。この時、爪部１５の蓋部１５ａには径方向外側に向かって押し広げる力が作用する。この力により、爪部１５の脚部１５ｂが径方向外側に弾性変形して、蓋部１５ａが切欠部１６を乗り越えてロータ部６が押し込まれる。

そして、図５（ｃ）に示すように爪部１５が被係合部１７の切欠部１６を乗り越えた後、爪部１５の蓋部１５ａは、脚部１５ｂ弾性力により元の位置に復帰する。そして、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との間に爪部１５の蓋部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を含み軸に直行する平面への被係合部１７の切欠部１６の射影の範囲内に係合部１４が収まっても、図６（ａ）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周方向の隙間を、係合部１４と切欠部１６の間に配設された爪部１５の蓋部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６（ａ）にＰで示す要部の平面拡大図である図６（ｂ）に符号ｗで示す。

爪部１５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が切欠部１６の射影の範囲内に収まっ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、少なくとも周方向隙間ｗの最小値が爪部１５の蓋部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。

また、本実施の形態においては、図７（ａ）から（ｃ）に示すように、係合部１４を含み軸に直行する平面への被係合部１７の切欠部１６の射影の範囲内に係合部１４が収まる状態に保ち、ロータフレーム２及びディスク調芯部材３の爪部１５に対応する位置に形成された貫通穴部１８を介して、モータ外部から治具１９を挿入して爪部１５を径方向外側に押し広げて、爪部１５の蓋部１５ａを切欠部１６の径方向外側に移動させることにより、容易にロータ部６をステ−タ部１２から取り外すことが出来る。
ロータ部とステ−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、樹脂製のディスク調芯部に一体成型された爪部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、爪部は抜け止めとしての剛性を必要とせず、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、特殊な材料を必要とせず、ディスク調芯部に容易に一体成型できるので、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。そして、ディスク調芯部材及びロータフレームの天面の爪部に対応する位置に形成した貫通穴部を介して、モータ外部から治具を挿入して爪部を径方向外側に押し広げることにより、容易にロータ部をステ−タ部から取り外すことが可能となる。

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ステ−タ部上側矢視図 本発明の実施の形態に係るディスク回転用モータのディスク調芯部材下側矢視図 （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 （ａ）本発明の実施の形態に係る係合部１４と被係合部１７の切欠部１６の周方向の位相が一致した状態の斜視図、（ｂ）（ａ）の要部拡大平面図 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）本発明の実施の形態に係る爪部１５が切欠部１６を通過する過程の概略図 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、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−タ部
１３ 凹部
１４、１０４、１１８ 係合部
１５ 爪部
１５ａ 蓋部
１５ｂ 脚部
１６ 切欠部
１７、１０７ 被係合部
１８ 貫通穴部
１９ 治具
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−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、前記ロータフレームの軸方向上側に取り付けられてディスクを芯出し支持し樹脂材料で形成されたディスク調芯部材、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、及び前記ロータフレームの中央に固定されたシャフトを有するロータ部と、
   前記シャフトを支承する軸受、この軸受を保持するメタルハウジング、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、及び前記メタルハウジングを保持するブラケット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ており、
   前記凹部内には、前記係合部に対して軸方向上側に位置するように前記ディスク調芯部材と一体に形成され、径方向に弾性変形可能な複数の爪部が設けられており、
   前記メタルハウジングの軸方向上部には、前記係合部及び前記爪部が係合する被係合部が、前記メタルハウジングと一体的に、径方向外側に向かって形成されていることを特徴とするディスク回転用モータ。
2. 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ており、
   前記被係合部には、前記ロータフレームの係合部と同数の切欠部が形成されており、
   前記係合部を含み軸に直交する平面への前記切欠部の射影の範囲内に前記係合部が収まるように構成されており、
   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ている、請求項１に記載のディスク回転用モータ。
3. 前記爪部は、前記係合部と前記切欠部との軸方向の隙間に位置し、
   前記爪部は、前記係合部が前記切欠部の射影の範囲に収まった状態において、前記切欠部の射影と前記係合部との周方向の隙間の一部又は全部を覆う、請求項２に記載のディスク回転用モータ。
4. 前記ロータ部の天面のうち前記爪部に対応する位置には、貫通穴部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のディスク回転用モータ。
5. 前記被係合部は、前記メタルハウジングの軸方向上側端面に形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のディスク回転用モータ。

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