JP5311020B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

本発明は、流体動圧軸受を用いたスピンドルモータ及びこのスピンドルモータにより記録用ディスクを回転駆動するハードディスクドライブ（以下ＨＤＤ）等の情報記録再生装置において、ロータマグネットと磁気的に吸引し合うことにより、ロータ部をベース側に引き付けるように付勢する磁気吸引板が設けられたスピンドルモータに関する。

ＨＤＤ装置などに用いられるスピンドルモータは、情報の読み書きや呼び出しを行うため、高精度の回転が要求される。特に最近では、記録の高密度化の要求から、ラジアル方向とスラスト方向の位置決めに対して厳しい精度が必要とされており、この種のモータの軸受としては、高精度の回転要求により、ボールベアリングから潤滑オイルを用いた流体動圧軸受に置き換えが進んでいる。また、最近の傾向として、映像や音楽プレーヤーなどのモバイル用記録再生装置のように屋外で身につけた状態で使われるケースが増えてきており、それに伴い、製品の連続使用可能時間と直接関係してくるモータ消費電流低減や、広い使用温度範囲および低振動／低騒音化がこれまで以上に求められている。

そこで、特許文献１記載の発明では、図６(a)で示すように、コイル巻線４０が巻回されたステータコア４２を有するベース４４と、このベース４４に軸受部４６を介して回転自在に支持され、ステータコア４２に対向するロータマグネット４８を備えたロータ部５０を含むスピンドルモータにおいて、前記ベース４４に、ロータマグネット４８と軸方向にギャップを介して対向した磁気吸引板５２を備えている。

図６(b)は、図６(a)のステータコア４２と磁気吸引板５２の上面図を示す。ただし、コイル巻線４０は図示されていない。この図において、アルミ材料からなるベース４４には、９つの突極部４５を有するステータコア４２が嵌合され、さらにロータマグネット４８と軸方向に対向するベース４４の底面に、圧粉磁心からなる複数の磁気吸引片５２aを周方向に配置した磁気吸引板５２が設けられている。

上記磁気吸引板５２は、圧粉磁心材料で形成されかつ周方向に分割配置、あるいは一枚の環状磁気吸引板にスリットを設けることにより、温度変化による磁気吸引板の伸縮を抑えて、ベース４４と磁気吸引板５２との接着剤の破壊による磁気吸引板の浮きや剥がれを防止する。また、コギングトルクの影響を低減し、吸引力を確保した状態で、渦電流を小さくし、かつモータの消費電流を下げることができるようになっている。

また、特許文献２記載の発明では、図７に示すように、ベース５４に支持されたステータ５６に対向するように環状のロータマグネット５８を取り付けたロータ６０を軸受機構６１により回転自在に支持しており、この軸受機構には、ロータ６０をベース５４に対してラジアル方向に支持するラジアルすべり軸受部６２，６３及びスラスト方向の一方向のみを受けるスラストすべり軸受部６６が設けられる。

さらに、ベース５４上に、ロータマグネット５８に対向し、これとの間で磁気吸引力を発生するスラストヨーク７０を配置する。そして、スラストヨーク７０は、その一端をベース５４にかしめるのみであるため、ロータマグネット５８とスラストヨーク７０間で発生する励振力が、静止部材のベース５４に伝達されないので、必要なスラスト磁気吸引力を確保するとともに、スラストヨーク７０が取り付けられる静止部材の振動を抑制し、放射音を低減する。
特開２００８−１０９７９３号公報 特開２００５−１５５６８５号公報

上記従来例では、ベースに磁気吸引板を取り付けるために、磁気吸引板の分割やスリットを設ける加工があり、また、環状の磁気吸引板は、薄い材料のため、曲がりやすく加工上の歩留まりが悪い。さらに、磁気吸引板の固定に接着剤を用いる等のため、磁気吸引板が剥がれる危険もある。

また、別の形態では、接着剤の代わりに、かしめ加工等の二次的作業が加わり、さらに、磁気吸引板は、一般的に板材のプレス加工で作るため、素材の利用率が低く、歩留まりが２０％程度となり、さらに、モータ組立作業も複雑であり手間が掛ることから、製造コストも増大する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、磁気吸引板をベースプレートに取り付ける作業を容易にして組立工程を簡易化し、かつ磁気吸引板の材料歩留まりを改善して製造コストを抑えたスピンドルモータを提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明は、ベースプレートに設けられた軸受部と、コイル巻線が巻回されたステータコアを有して、前記ベースプレートに固定されるステータ部と、前記軸受部に相対回転可能自在に支持される軸体と、前記軸体に固定され、かつ前記ステータコアと半径方向に対向するロータマグネットを有するロータ部とを含み、前記ベースプレートに取り付けられ、前記ロータマグネットと軸方向に対向配置されて磁気吸引力を生じさせる磁気吸引板を備えるスピンドルモータであって、前記磁気吸引板は、切断部を有する環状部材からなることを特徴としている。

上記構成によれば、本発明は、磁気吸引板を、帯板、条、線状の素材を用い、所定長さに切断して、これを湾曲させて環状に形成できるので、薄い板材をプレス加工で環状に打ち抜く場合などと比較して、材料の歩留まりを大幅に向上させることができる。

また、磁気吸引板に切断部があるために、磁気吸引板である環状部材を縮径または拡径させることによって、容易にベースプレートに装着することができる。

さらに、磁気吸引板は、その外側または内側への拡縮動作に対して反発復帰するスプリング作用を有することを特徴とする。
これにより、磁気吸引板はスナップリングのように作用し、磁気吸引板を拡径または縮径させてベースプレートに取り付けると、元の形状に反発復帰しようとする弾発力によって、磁気吸引板の内周縁または外周縁がベースプレートの壁面に押し付けられ、確実に磁気吸引板をベースプレートに固定することができる。

さらに、前記磁気吸引板は、その外周縁またはその内周縁をベースプレートに形成される半径方向凹部の壁面に押し付けられるように係合することができる。
これにより、上記同様、磁気吸引板の弾発力よってその内周縁または外周縁が自然に半径方向凹部に係合し、磁気吸引板は確実にベースプレートに固定される。さらに、磁気吸引板の内周縁または外周縁が半径方向凹部の壁面を押し付けるように弾発力が働く構成にすることで、弾発力の作用のみで磁気吸引板をベースプレートに形成される半径方向凹部の壁面に固定することもでき、接着の手間が省けるので、磁気吸引板のベースプレートへの装着がより一層容易になるとともに製造コストが低減される。

また、半径方向凹部は、ベースプレートの底面とベースプレートに形成される半径方向内向き又は半径方向外向きの突起部との間に形成することができる。
これにより、簡単に半径方向凹部を設けることができる。突起部は一つの環状突起であってもよいし、円周方向に沿って配置された複数の突起からなる構成であっても構わない。突起部が一つの環状突起からなる場合は、磁気吸引板の内周縁または外周縁の全体にベースプレート底面と突起部との間に形成された凹部が係合することによって、磁気吸引板を押え付けて確実に磁気吸引板を固定することができる。

また、他の構成によれば、磁気吸引板は、切断部の端面間に間隙を有するように構成することができる。
この結果、磁気吸引板を縮径させることにより、その外形寸法が小さくなり、容易にベースプレートに形成される凹部に磁気吸引板の外周縁を係合することができる。

さらに、他の構成によれば、磁気吸引板は、切断部の端面が重なり合うように構成することが可能である。
この結果、磁気吸引板を拡径させることにより、その外形寸法が大きくなり、容易にベースプレートに形成される凹部に磁気吸引板の内周縁を係合することができる。

また、磁気吸引板は、端面が径方向に対して斜めに切断されるように構成することが可能である。端面を斜めに切断することにより、磁石の切り替わり部分が切断部を通りすぎる時に起こる振動を抑えることができる。

また、磁気吸引板は、ロータマグネットと対向するベースプレートの一面に接着固定することができる。これにより、磁気吸引板をベースプレートに一層強固に固定でき、磁気吸引板の振動をさらに抑えることができる。

本発明は、磁気吸引板が切断部を有して径方向に拡縮自在の環状部材で構成されているため、ベースプレートに突起部を設けることができ、この突起部とベースプレート底面との間に形成される凹部に磁気吸引板を係合させて、ベースプレートに磁気吸引板を押え付けるので、磁気吸引板の浮き上がりを防止できる。

また、磁気吸引板は、切断部を有する環状部材として形成されるので、帯材、条材、線材等の材料を用いて製造することから素材の無駄がなくなり、材料の歩留まりが向上し、製造コストを低減できる。

また、磁気吸引板は、一枚構成であり、スリット等による曲がりや強度不足がなくなり、耐久性及び信頼性を高め、さらには、バネ特性を備えて、ベースプレートへの強固な固定を維持し、組立工程を簡易化できる。

以下、本発明に係るスピンドルモータ１の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の実施形態によるスピンドルモータの断面図と、ベースプレート２に設けたそれぞれの突起部（３ａ、３ｂ）およびベースプレート２の底面２ａと突起部（３ａ、３ｂ）との間にそれぞれ形成される半径方向凹部（２ｄ、２ｅ）の詳細拡大図を示している。

図１は、本発明の第１実施形態のスピンドルモータ１を示し、ベースプレート２内の外壁部２ｇの内周面に、半径方向内向きの環状の突起部３ａを形成し、ベースプレート底面２ａとこの突起部３ａとの間に形成される凹部２ｄに、切断部４aを有する磁気吸引板４（図３,４を参照）の外周縁４bを係合させる構造である。

本実施形態のスピンドルモータ１の内部構造は、上記従来例で示した一般的なモータ構造と同等であり、ベースプレート２に設けられた軸受部８と、コイル巻線５が巻回された複数の突極部とこの突極部を連結するリング部からなるステータコア６を有してベースプレート２の円筒内壁部２ｆに固定されるステータ部７と、軸受部８に相対回転可能に支持される回転軸（軸体）１４と、回転軸１４に固定され、前記ステータコア６と半径方向に対向するロータマグネット９を有するロータ部１０とを含んでいる。
また、磁気吸引板４が、前記ベースプレート２内の底面２aに取り付けられ、ロータマグネット９と軸方向に対向配置されて磁気吸引力を生じさせる構造となっている。

ベースプレート２の円筒内壁部２ｆの内周面には、中空円筒状に形成された固定軸受部材としての軸受スリーブ１２が圧入され、ベースプレート２と一体化されている。軸受スリーブ１２は、銅合金等で形成され、表面はニッケル等でメッキされている。なお、軸受スリーブ１２は、鉄系や銅系の焼結金属で形成することもできる。また、ステンレス鋼で形成することもできる。

円筒内壁部２ｆの外周面には、電磁鋼板の積層体からなるステータコア６が装着され、このステータコア６の半径方向外側に放射状に突出する複数個の突極部が配置され、ここにコイル巻線５がそれぞれ巻回されている。

そして、軸受スリーブ１２の中心孔には、ロータ部１０を固定した回転軸１４が回転自在に挿入される。また、軸受スリーブ１２の上端部には、安定して均一な潤滑油の液面を形成するためのカップ状シール部材１１がはめ込められている。このような構成による軸受部８において、軸受スリーブ１２の内周面１２ａは、回転軸１４の外周面１４aに対して微小隙間を介して半径方向に対向するように配置されており、その微小隙間部分に潤滑流体が連続的に充填されている。

さらに、軸受スリーブ１２の内周面１２ａまたは回転軸１４の外周面１４ａのいずれか一方には、例えば、ヘリングボーン形状やスパイラル形状等からなる一対のラジアル動圧発生溝１６が、軸方向に離間して形成されており、ラジアル動圧軸受部１５が構成されている。スピンドルモータが回転すると、ラジアル動圧発生溝１６のポンピング作用により、潤滑流体が加圧されて動圧を生じ、その潤滑流体の動圧によって、回転軸１４とともにロータ１０が軸受スリーブ１２に対してラジアル方向に非接触状態で軸支持される。

ロータ部１０の内周壁面には、環状のロータマグネット９が取り付けられ、ステータコア６の各突極部の外周側面に対して近接配置されている。ロータマグネット９の下端面、即ち、ベースプレート２に対応する側の端面の真下位置には、鉄系材料等の帯状の磁性部材を切断して曲げて形成された磁気吸引板４がベースプレート２内の底面２ａに取り付けられる。

一方、回転軸１４の下端側の先端部分にはフランジ部１９が設けられ、このフランジ部１９の下端面と微小隙間を介して対向するように円盤状のカウンタープレート１７が焼きばめや圧入あるいは接着や溶接などによって固定され、軸受スリーブ１２の下端側開口部１２bを閉塞する。フランジ部１９の下端面またはフランジ部の下端面と対向するカウンタープレート１７の上面のいずれか一方には、ヘリングボーン形状やスパイラル形状等のスラスト動圧発生溝１８が形成され、スラスト動圧軸受部が構成されている。このスラスト動圧発生溝１８のポンピング作用によって潤滑流体が加圧されてスラスト方向に動圧を生じ、その潤滑流体の動圧により、回転軸１４及びロータから構成されるロータ部１０が、スラスト方向に浮上し、磁気吸引板４とロータマグネット９によって反対方向に作用する磁気吸引力と釣り合って、非接触状態で安定的に軸支持される。

次に、本発明に係る特徴部分である、ベースプレート２の底面２ａと外壁部２ｇの内周面２ｂに設けた内向きの突起部３ａとの間に形成される凹部２ｄ、または底面２ａと底面２ａ上の突出部２ｃに設けた外向きの突起部３ｂとの間に形成される凹部２ｅと磁気吸引板４との係合関係について説明する。

上述したように、図１に示す環状の突起部３aは、ベースプレート２の外壁部２ｇの内周面２ｂから半径方向内向きに突出した形状であり、この突起部３ａとベースプレート２の底面２ａとの間に形成される半径方向凹部２ｄに、切断部４ａを有する磁気吸引板４の外周縁４bを係合させる構造となっている。また、図２に示す環状突起部３ｂは、ベースプレート２の底面２ａ上の突出部２ｃの外周面２ｈに設けた半径方向外向きに突出した形状であり、この突起部３ｂとベースプレートの底面２ａとの間に形成される半径方向凹部２ｅに、切断部４aを有する磁気吸引板４の内周縁４cを係合させる構造となっている。

本実施形態では、半径方向凹部２ｄ及び２ｅは、ベースプレートの底面２ａとベースプレートの軸方向壁面上に形成される半径方向内向きまたは半径方向外向きの突起部３ａ及び３ｂとの間に形成される構成としたので、突起部３a、３ｂの加工は、アルミダイキャストで作られたベースプレート底部の外壁部２ｇの内周面２ｂまたは突出部２ｃの外周面２ｈを旋削することによって行うことができ、半径方向凹部２ｄまたは２ｅを容易に形成することができる。

図１に示す環状の突起部３aは、ベースプレート底面２ａの外壁部２ｇの内周面２ｂから半径方向内向きに突出した形状であり、図２に示す環状突起部３ｂは、ベースプレート底面２ａ上の突出部２ｃの外周面２ｈから半径方向外向きに突出した形状となっている。なお、本実施形態では、突起部３（３ａ、３ｂ）は、それぞれ環状とし、ベースプレート２の内周面２ｂまたは突出部２ｃの外周面２ｈの全周に設けられているが、これを円弧状にし、円周上に等間隔または任意間隔で複数個配置することもできる。

一方の磁気吸引板４は、帯材、条材、または線材の磁性材料を所定長さに切断し、これを湾曲させて、スプリング性を持たせた環状部材として成形されている。図３及び図４には、本発明に基づく４種類の磁気吸引板４の形態が示されている。

図３(a)に示す磁気吸引板４の環状部材は、切断部４aの端面間に間隙を有し、各端面が、環状部材の略径方向に切断されている。図３(b)に示す磁気吸引板４の環状部材は、切断部４aの端面間に間隙を有し、各端面が、環状部材の径方向に対して斜めに切断されている。

このような環状部材は、共に環状形状を縮径させて、内向き環状突起部３aとベースプレート２の底面２ａとの間に形成される凹部２ｄにはめ込み、ベースプレート２の内周面２ｂに弾発力を作用させて、係合させることができる。図５(a)で、図３(a)に示す環状部材を用いた時の凹部と磁気吸引板４との係合関係、即ち、突起部３とベースプレート２の底面２ａとの間に形成される凹部２ｄに磁気吸引板４の外周縁４ｂがかみ合っている状態を示している。

また、図４(a)に示す磁気吸引板４の環状部材は、切断部４aの端面が重なり合い、各端面が、環状部材の略径方向に切断されている。図４(b)に示す磁気吸引板４の環状部材は、切断部４aの端面が重なり合い、各端面が径方向に対して斜めに切断されている。
このような環状部材は、共に、環状形状を拡径させて、外向き環状突起部３ｂとベースプレート２の底面２ａとの間に形成される凹部２ｅにはめ込み、ベースプレート２の突出部２ｃの外周面２ｈに弾発力を作用させて、係合させることができる。図５(b)で、図４(a)に示す環状部材を用いた時の凹部２ｅと磁気吸引板４との係合関係、即ち、突起部３ｂとベースプレート２の底面２ａとの間に形成される凹部２ｅに磁気吸引板４の内周縁４ｃがかみ合っている状態を示している。

また、図３(b)及び図４(b)のように、磁気吸引板４の切断部４aを径方向に対して斜めに切断した場合、この切欠き部分を磁石の極の切り替わり部分が通り過ぎるときに起こる振動を抑える効果を奏することができる。

以上説明したように、本発明では、ベースプレート底部とベースプレート外壁部の内周面またはベースプレート底面とベースプレート突出部の外周面に設けた突起部との間に形成される凹部に、環状に成形した切断部を有する磁気吸引板を係合させて取り付けるので、スナップリングの取り付け感覚で、磁気吸引板をベースプレートに固定することができる。この結果、スピンドルモータ内への磁気吸引板の取付けが容易でかつ、かしめ加工を必要とせずに、ベースプレートに対して確実な固定ができる。また、磁気吸引板を接着剤でベースプレート底面に固着してもよい。その場合、ベースプレートの壁面に対して弾発力を作用させることは必ずしも必要ではないが、弾発力を作用させながら接着すれば、接着剤が固化する前に磁気吸引板がずれることもなく、より確実に固定することができる。
また、磁気吸引板を帯材、条材、線材等から製作でき、材料の歩留まりを向上させ、また、薄板による曲がりをなくし、スリット等を形成する必要もないので、素材の強度を維持することができる。

本発明に係る第１実施形態のスピンドルモータの断面図である。 本発明に係る第２実施形態のスピンドルモータの断面図である。 本発明の第１実施形態に用いる２つの例(a)(b)を示す磁気吸引板の組立前と組立後の外形状を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に用いる２つの例(a)(b)を示す磁気吸引板の組立前と組立後の外形状を示す平面図である。 本発明の第１、第２実施形態の２つの例(a)(b)において使用される凹部と磁気吸引板との係合関係を示す概略図である。 従来例のスピンドルモータの断面図及びその内部構造を示す概略平面図である。 他の従来例のスピンドルモータを示す断面図である。

符号の説明

１ スピンドルモータ
２ ベースプレート
３ 突起部
４ 磁気吸引板
５ コイル巻線
６ ステータコア
７ ステータ部
９ ロータマグネット
１０ ロータ部
１４ 回転軸

Claims (6)

1. ベースプレートに設けられた軸受部と、コイル巻線が巻回されたステータコアを有して、前記ベースプレートに固定されるステータ部と、
   前記軸受部に相対回転可能に支持される軸体と、前記軸体に固定され、かつステータコアと半径方向に対向するロータマグネットを有するロータ部とを含み、
   前記ベースプレートに取り付けられ、前記ロータマグネットと軸方向に対向配置されて磁気吸引力を生じさせる磁気吸引板を備えるスピンドルモータであって、
   前記磁気吸引板は、切断部を有する環状部材からなり、
   前記環状部材の内側または外側への拡縮動作に対して反発復帰するスプリング作用を有して、その外周縁またはその内周縁が前記ベースプレートに形成される半径方向凹部の壁面に押し付けられるように係合することを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記半径方向凹部は、前記ベースプレートの底面と前記ベースプレートに形成される半径方向内向きまたは半径方向外向きの突起部との間に形成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。
3. 前記磁気吸引板は、前記切断部の端面間に間隙を有することを特徴とする請求項１または２記載のスピンドルモータ。
4. 前記磁気吸引板は、前記切断部の端面が重なり合っていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスピンドルモータ。
5. 前記磁気吸引板は、前記端面が径方向に対して斜めに切断されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスピンドルモータ。
6. 前記磁気吸引板は、前記ロータマグネットと対向する前記ベースプレートの一面に接着固定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のスピンドルモータ。

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