-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Spindelmotor und ein Verfahren
zu dessen Herstellung und insbesondere einen Spindelmotor zum Stützen eines
Rotors unter Verwendung offener Kugellager und ein Verfahren zu
dessen Herstellung.
-
2. Beschreibung der verwandten
Technik
-
5 zeigt
ein Beispiel eines Spindelmotors 51 zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks
(im Folgenden als HDD bezeichnet, HDD – hard disk drive), insbesondere
eines Spindelmotors 51 mit fester Welle, wobei eine Welle 55 aufrecht
in der Mitte einer Basisplatte 54 vorgesehen ist und ein
Rotor 53 drehbar gestützt
wird, indem ein Paar Kugellager 52 zwischen der Welle 55 und
dem Rotor 53 angeordnet ist. Des Weiteren zeigt 6 einen
Spindelmotor 61 mit drehbarem Zapfen für ein HDD, wobei ein im Wesentlichen
zylindrischer, fester, mit einem Drehzapfen 65 eines Rotors 63 koaxialer
Schaft 66 aufrecht vorgesehen ist und der Rotor 63 so
ausgeführt
ist, dass er durch Anordnen eines Paars Kugellager 52 zwischen
dem festen Schaft 66 und dem Drehzapfen 65 des
Rotors 63 drehbar ist. Im Allgemeinen sind die für die Spindelmotoren 51 und 61 verwendeten
Kugellager 52 abgedichtete Kugellager 52, von
denen beide Seitenflächen
durch Schilde 56 abgedichtet sind, um zu verhindern, dass
Fett ausläuft
und dass Fremdstoffe eindringen, wie in den 5 und 6 gezeigt.
Des Weiteren sind die Schilde 56 in Nuten 52c,
die in beiden Seitenflächen
der Kugellager 52 (Außenringe 52a und
Innenringe 52b) ausgebildet sind, so angeordnet, dass sie
nicht aus den beiden Seitenflächen
der Kugellager 52 vorragen. Wie in den 5 und 6 gezeigt,
ist ein Paar Kugellager 52, die in den Spindelmotoren 51 und 61 vorgesehen sind,
in vorbestimmten Abständen
in Axialrichtung der Rotoren 53 und 63 durch Anordnung
von ringförmigen
Abstandsstücken 57 dazwischen,
angeordnet.
-
In
den letzten Jahren haben sich Preiswettbewerbe für Hardware verschärft, und
die oben beschriebenen Spindelmotoren für HDDs bilden da keine Ausnahme.
Bei den oben beschriebenen Kugellagern 51 und 61 müssen die
Nuten 52c auf beiden Seitenflächen der Außenringe 52a und der
Innenringe 52b maschinell bearbeitet werden, so dass sich nicht
nur die Kosten für
die Kugellager sondern auch die für die Spindelmotoren 51 und 61 dementsprechend
nicht erhöhen.
Dabei können
zum Beispiel offene Lager ohne Schilde 56 aufgrund ihrer
im Verhältnis
geringeren Kosten gewählt
werden, jedoch können
offene Lager ohne Schilde beim Montageprozess der Kugellager nicht
mit Fett gefüllt
werden, da die Fettmenge gesteuert werden und eine Verunreinigung
vor Montage in der Maschine verhindert werden muss. Des Weiteren
sind offene Lager schwer zu warten, da vor Zusammenbau der Maschine
Fremdstoffe in die Gleitflächen
der Lager eindringen können,
was bei Einsatz der Spindelmotoren 51 und 61 zu
mehreren Schwierigkeiten führt.
-
Die
US 5 453 973 offenbart ein
Verfahren zur Herstellung eines Spindelmotors, der einen von einem
Paar Kugellager, bei denen es sich um offene Kugellager handelt,
deren beide Seiten offen sind, gestützten Rotor umfasst, wobei
die Kugellager in einem Basisglied angeordnet sind, mit einem Lagermontageprozess,
in dem die offenen Kugellager in den Spindelmotor montiert werden,
indem die Kugellager in einer radialen Richtung zwischen einer Innenumfangsfläche eines
festen Schafts des Basisglieds und einem Drehzapfen des Rotors montiert werden,
wobei der Montageprozess in einem Reinraum durchgeführt wird.
-
KURZE DARSTELLUNG DER
ERFINDUNG
-
Somit
ist die vorliegende Erfindung angesichts der obigen Probleme ausgeführt worden,
und eine Aufgabe davon besteht in der Verringerung der Herstellungskosten.
Die Aufgabe wird durch die Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 3 gelöst.
-
Der
so hergestellte Spindelmotor ist kostengünstiger als ein Spindelmotor,
der Kugellager mit Schilden benutzt.
-
Gemäß den Ansprüchen 2 und
4 ist das Vorsehen eines Abstandsstücks zwischen einem Paar Kugellager
nicht erforderlich, so dass die Herstellungskosten des Spindelmotors
verringert werden können.
-
Gemäß den Ansprüchen 1 oder
3 können
die offenen Kugellager unter reiner Umgebung ohne Fremdstoffe usw.
am Spindelmotor montiert werden, und die Herstellungskosten des
Spindelmotors können
im Vergleich zu einem Kugellager mit Schilden verwendenden Spindelmotor
verringert werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Unter
Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen
werden weitere Eigenschaften offensichtlich:
-
1 ist
eine veranschaulichende Ansicht eines Spindelmotors gemäß einer
ersten Ausführungsform,
bei dem ein Paar offener Kugellager in einem Spindelmotor mit drehbarem
Zapfen angeordnet ist;
-
2 ist
eine veranschaulichende Ansicht eines Spindelmotors gemäß der ersten
Ausführungsform,
bei dem ein Paar offener Kugellager durch Zwischenanordnung von
Abstandsstücken
in einem Spindelmotor mit drehbarem Zapfen angeordnet ist;
-
3 ist
eine veranschaulichende Ansicht eines Spindelmotors gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
bei dem ein Paar offener Kugellager in einem Spindelmotor mit fester
Welle angeordnet ist;
-
4 ist
eine veranschaulichende Ansicht des Spindelmotors gemäß der zweiten
Ausführungsform,
bei dem ein Paar offener Kugellager durch Zwischenanordnung von
Abstandsstücken
in dem Spindelmotor mit fester Welle angeordnet ist;
-
5 ist
eine veranschaulichende Ansicht eines herkömmlichen Spindelmotors, bei
dem ein Paar Kugellager mit Schilden in einem Spindelmotor mit fester
Welle angeordnet ist;
-
6 ist
eine veranschaulichende Ansicht des herkömmlichen Spindelmotors, bei
dem ein Paar Kugellager mit Schilden in einem Spindelmotor mit fester
Welle angeordnet ist;
-
7 ist
eine veranschaulichende Ansicht eines Verfahrens zur Herstellung
des Spindelmotors gemäß der ersten
Ausführungsform;
und
-
8 ist
eine veranschaulichende Ansicht eines Spindelmotors gemäß der ersten
Ausführungsform,
bei dem ein Paar offener Kugellager in einem Spindelmotor mit drehbarem
Zapfen angeordnet ist, bei dem an Innenringen ausgebildete Verlängerungsteile
aneinander stoßen.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ein
Spindelmotor gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zu dessen Herstellung
werden unter Bezugnahme auf die 1 und 7 erläutert. Wie
in 1 gezeigt, wird ein Drehzapfen 5 eines
Rotors 3 durch Verwendung eines Paars offener Lager 2 gestützt, so
dass die Herstellungskosten eines Spindelmotors 1 im Vergleich
zu einem herkömmlichen
Spindelmotor 61 (siehe 6), der
Kugellager 52 mit Schilden verwendet, verringert werden
können.
Wie in 1 gezeigt, sind des Weiteren ein Verlängerungsteil 8,
der durch Verlängern
einer Seite jedes Außenrings 6 in
einem Paar offener Kugellager 2 gebildet wird, und das
Paar offener Kugellager 2 in einem Spindelmotor 1 mit
drehbarem Zapfen durch Anlage der Verlängerungsteile 8 aneinander
angeordnet. Somit ist im Gegensatz zu einem herkömmlichen Spindelmotor 61 mit
drehbarem Zapfen kein zwischen einem Paar Kugellagern 52 angeordnetes
Abstandsstück 57 (siehe 6)
erforderlich, wodurch die Herstellungskosten des Spindelmotor 1 mit
drehbarem Zapfen verringert werden, während Montagearbeiten vereinfacht
werden. Des Weiteren können, wie 7 zeigt,
im Spindelmotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform
die offenen Lager 2 in dem Spindelmotor 1 mit
drehbarem Zapfen montiert werden, indem nacheinander ein Lagerwaschprozess 17,
ein Fettfüllprozess 18 und
ein Lagermontageprozess 19 in einem Zusammenbauschritt
des Spindelmotors 1 durchgeführt werden.
-
Nunmehr
wird die Konfiguration des Spindelmotors 1 ausführlich beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, kann der Spindelmotor 1 weitgehend
in ein Basisglied 4 und den Rotor 3 unterteilt
werden. Das Basisglied 4 ist mit einem im Wesentlichen
zylindrischen, festen Schaft 9 versehen, der sich koaxial
mit dem Rotor 3 (Drehzapfen 5) erstreckt und aufrecht vorgesehen
ist. Des Weiteren ist der Rotor 3 mit einer Nabe 10 versehen,
die am Seitenrand eines Scheibenteils 10a eine aufrechte
Seitenwand 10b besitzt, und der Drehzapfen 5 ist
integral mit der Nabe 10 ausgebildet. Der Spindelmotor 1 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist so ausgeführt, dass er den Rotor 3 drehbar
stützt,
indem ein Paar offener Kugellager 2 zwischen der Innenumfangsfläche 9a des
festen Schafts 9 des Basisglieds 4 und dem Drehzapfen 5 des
Rotors 3 angeordnet ist. Wie in 1 dargestellt,
weist jedes Paar offener Lager 2 den Verlängerungsteil 8 auf
einer Seite des Außenrings 6 auf,
und da ein Paar offener Kugellager 2 so angeordnet ist,
dass ihre Verlängerungsteile 8 aneinander
stoßen,
ist ein zwischen einem Paar Kugellager 52 angeordnetes
Abstandsstück 57 (siehe 6)
unnötig.
Demgemäß können die
Herstellungskosten des Spindelmotors 1 verringert und die Lagermontagearbeiten
vereinfacht werden.
-
Wie
in 1 gezeigt, ist des Weiteren ein Stator 11 mit
einem Statorpaket 11a und einer Spule 11b an der
Außenumfangsfläche 9b des
festen Schafts 9 am Basisglied 4 angeordnet und
befestigt. Ein Magnet 12 ist gegenüber dem Stator 11 angeordnet,
der an dem festen Schaft 9 des Basisglieds 4 an der
Innenumfangsfläche 10c der
Nabe 10 des Rotors 3 befestigt ist. Und an dem
festen Schaft 9 des Basisglieds 4 ist ein ringförmiges Schildglied 14 angeordnet
und mit der Fläche
eines im oberen Teil einer Innenumfangsfläche 9a ausgebildeten
Absatzteils 13 verklebt. In dem Spindelmotor 1 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in einem kleinen Zwischenraum zwischen
dem Innendurchmesserteil des Schildglieds 14 und dem Außendurchmesser
des Ansatzteils des Drehzapfens 5 und in einem kleinen
Zwischenraum zwischen dem Innendurchmesserteil des ringförmigen Vorsprungteils 10d der
Nabe 10 und der Außenumfangsfläche 9b des
festen Schafts 9 eine Labyrinthdichtungsstruktur ausgebildet.
Nunmehr wird im Folgenden anhand von 7 ein Verfahren
zur Herstellung des oben beschriebenen Spindelmotors 1,
insbesondere eines Verfahrens zur Montage der offenen Lager 2,
beschrieben.
-
(1) Lagerwaschprozess
-
Beim
Zusammenbau des Spindelmotors 1 werden beim Zusammenbau
der offenen Lager 2 Stahlkugeln 20 zwischen den
Außenringen 6 und
den Innenringen 7 angeordnet und dann mit einer vorgeschriebenen
Flüssigkeit
durch ein Ultraschallreinigungsverfahren usw. gewaschen, um überschüssiges Fett
oder an ihrer Fläche
verbleibende Fremdstoffe zu entfernen.
-
(2) Fettfüllprozess
-
Danach
werden die im Lagerwaschprozess 17 gewaschenen offenen
Lager 2 durch eine nicht gezeigte Fettfüllvorrichtung mit einem Fett
gefüllt, das
die vorgeschriebene Eigenschaft aufweist.
-
(3) Lagermontageprozess
-
Anschließend werden
die im Fettfüllprozess 18 mit
dem Fett gefüllten
offenen Lager 2 so gepresst, dass ein Paar offener Lager 2 an
der Innenumfangsfläche 9a des
festen Schafts 9 des Basisglieds 4 mit aneinander
stoßenden
Verlängerungsteilen 8 befestigt
wird. Nach der Befestigung des Schildglieds 14 am Absatzglied 13 des
festen Schafts 9 wird dann der Drehzapfen 5 des
Rotors 3 angebracht, vorbelastet und an den Innenringen 7 des Paars
offener Lager 2 befestigt, die durch den festen Schaft 9 festgelegt
werden, um den Spindelmotor 1 mit drehbarem Zapfen zu bilden.
-
Wie
oben beschrieben, werden bei dem Verfahren zur Herstellung des Spindelmotors 1 gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Lagerwaschprozess 17, der
Fettfüllprozess 18 und
der Lagermontageprozess 19 beim Zusammenbau des Spindelmotors 1 am
besten nacheinander in einem Reinraum durchgeführt, wobei ein Paar offener
Lager 2 unter geringer Verunreinigung an dem Spindelmotor 1 mit
drehbarem Zapfen montiert werden kann.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass zwischen einem Paar offener Lager 2 Abstandsstücke 57 angeordnet
werden können,
um einen drehbaren Spindelmotor 21 mit drehbarem Zapfen
mit offenen Universallagern, die keine Verlängerungsteile 8 in
den Außenringen 6 aufweisen,
zu bilden.
-
Nunmehr
wird der Spindelmotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf seine Funktion beschrieben.
Beim Spindelmotor 1 der vorliegenden Ausführungsform werden
der Lagerwaschprozess 17, der Fettfüllprozess 18 und der
Lagermontageprozess 19 beim Zusammenbau des Spindelmotors 1 nacheinander durchgeführt, wodurch
ein Paar offener Lager 2 unter geringer Verunreinigung
an dem Spindelmotor 1 mit drehbarem Zapfen montiert werden
kann. Deshalb kann der Spindelmotor 1 zu geringeren Kosten
im Vergleich zu einem herkömmlichen
Spindelmotor 61 mit drehbarem Zapfen (siehe 6),
der mit Kugellagern 52 mit Schilden versehen ist, bereitgestellt
werden.
-
Weiterhin
ist der Verlängerungsteil 8,
der durch Verlängern
einer Seite des Außenrings 6 gebildet
wird, in jedem eines Paars offener Lager 2 vorgesehen,
und ein Paar offener Lager 2 ist so im Spindelmotor 1 angeordnet,
dass die Verlängerungsteile 8 aneinander
stoßen.
Demgemäß wird das
zwischen einem Paar Kugellager 52 angeordnete Abstandsstück 57 (siehe 6) überflüssig, was
zu geringeren Herstellungskosten und vereinfachten Montagearbeiten
der Lager führt.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass die Verlängerungsteile 8 auch
durch Verlängern
einer Seite jedes Innenrings 7 statt Verlängern einer
Seite jedes Außenrings 6,
wie in 8 dargestellt, gebildet werden können.
-
Nunmehr
werden ein Spindelmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zu dessen Herstellung
unter Bezugnahme auf die 3 und 7 beschrieben.
Für die
gleichen Teile wie jene des oben beschriebenen Spindelmotors 1 und
dessen Herstellungsverfahren werden die gleichen Bezeichnungen und
Zahlen verwendet. Zunächst
wird die allgemeine Struktur eines Spindelmotors 31 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
beschrieben. Wie in 3 gezeigt, wird der Rotor 33 des
Spindelmotors 31 mit fester Welle durch ein Paar offener
Lager 2 gestützt,
wodurch die Herstellungskosten des Spindelmotors im Vergleich zu
einem herkömmlichen
Spindelmotor 51 mit fester Welle, der ein Paar Kugellager 52 mit
Schilden (siehe 5) verwendet, verringert werden.
Wie in 3 gezeigt, wird des Weiteren ein Verlängerungsteil 8,
der durch Verlängern
einer Seite jedes Außenrings 6 gebildet
wird, in einem Paar offener Lager 2 vorgesehen, und dann
wird das Paar offener Lager 2 in dem Spindelmotor 31 mit
fester Welle angeordnet, wobei die Verlängerungsteile 8 aneinander stoßen. Somit
wird ein zwischen einem Paar Kugellager 52 angeordnetes
Abstandsstück 57 (siehe 6) überflüssig, so
dass im Vergleich zu einem herkömmlichen
Spindelmotor 51 mit fester Welle (siehe 5) die
Herstellungskosten verringert und die Montagearbeiten vereinfacht
werden. Wie in 7 gezeigt, können des Weiteren in einem
Spindelmotor 31 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
die offenen Lager 2 auf dem Spindelmotor 31 mit
drehbarem Zapfen montiert werden, indem ähnlich wie bei dem oben beschriebenen
Spindelmotor 1 mit drehbarem Zapfen beim Zusammenbauvorgang
des Spindelmotors 31 ein Lagerwaschprozess 17,
ein Fettfüllprozess 18 und
ein Lagermontageprozess 19 nacheinander durchgeführt werden.
-
Nunmehr
wird die Konfiguration des Spindelmotors 31 gemäß der zweiten
Ausführungsform
ausführlich
beschrieben. Wie in 3 gezeigt, ist der Spindelmotor 31 weitgehend
in ein Basisglied 34 und in den Rotor 33 unterteilt.
Am Basisglied 34 ist eine Welle 35 zum Abstützen des
Rotors 33 aufrecht vorgesehen. Des Weiteren ist der Rotor 33 mit
einer Nabe 36 versehen, die am Seitenrand eines Scheibenteils 36a eine
aufrechte Seitenwand 36b aufweist. Der Scheibenteil 36a ist
mit einem zylindrischen Teil 37 versehen, der koaxial mit
der Drehwelle des Rotors 33 ist. Der Spindelmotor 31 gemäß der zweiten
Ausführungsform
ist zur drehbaren Abstützung
des Rotors 33 ausgeführt,
indem ein Paar offener Lager 2 zwischen der aufrecht am
Basisglied 34 vorgesehenen Welle 35 und der Innenumfangsfläche 37a des
zylindrischen Teils 37 des Rotors 33 angeordnet
wird. Wie in 3 dargestellt, weist jedes des Paars
offener Lager 2 in einer Seite des Außenrings 6 den Verlängerungsteil 8 auf,
und ein Paar offener Lager 2 ist so angeordnet, dass die
Verlängerungsteile 8 aneinander
stoßen.
Demgemäß wird ein
zwischen einem Paar Kugellager 52 angeordnetes Abstandsstück 57 (siehe 5) überflüssig, so
dass die Herstellungskosten für
den Spindelmotor 31 verringert und die Lagermontagearbeiten
vereinfacht werden.
-
Wie
in 3 gezeigt, ist weiterhin am Basisglied 34 eine
ringförmige
Wand 38 koaxial mit der Welle 35 aufrecht vorgesehen,
und ein aus einem Statorpaket 11a und einer Spule 11b bestehender Stator 11 ist
an der Außenumfangsfläche 38a der ringförmigen Wand 38 angeordnet
und befestigt. An der Innenumfangsfläche 36c der Nabe 36 des
Rotors 33 ist ein Magnet 12 gegenüber dem
Stator 11 vorgesehen, der an der ringförmigen Wand 38 des
Basisglieds 34 befestigt ist. Wie in 3 gezeigt,
ist des Weiteren ein Plattenbefestigungsloch 39 mit einem Durchmesser,
der größer als
der Innendurchmesser des zylindrischen Teils 37 ist, daneben
an dem in der Nabe 36 vorgesehen zylindrischen Teil 37 ausgebildet.
Eine im Wesentlichen scheibenförmige
Platte 40 mit einem Loch 40a, durch das sich die
Welle 35 in einem sehr kleinen Zwischenraum erstreckt,
ist am Plattenbefestigungsloch 39 angeordnet, damit verklebt
und daran befestigt.
-
Bei
einem Verfahren zur Herstellung des Spindelmotors 31 gemäß der zweiten
Ausführungsform
kann ein Paar offener Lager 2 an dem Spindelmotor 31 mit
fester Welle auf gleiche Weise wie beim oben beschriebenen Spindelmotor 1 mit
drehbarem Zapfen montiert werden, indem der Lagerwaschprozess 17,
der Fettfüllprozess 18 und
der Lagermontageprozess 19 beim Zusammenbau des Spindelmotors 31 nacheinander
durchgeführt
werden.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass zwischen einem Paar offener Lager 2 ein
Abstandsstück 57 angeordnet
werden kann, wie in 4 gezeigt, um einen Spindelmotor 41 mit
fester Welle mit offenen Universallagern 22, die keine
Verlängerungsteile 8 in den
Außenringen 6 aufweisen,
zu bilden.
-
Nunmehr
wird der Spindelmotor 31 gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf seine Funktion beschrieben. Beim
Spindelmotor 31 der vorliegenden Ausführungsform werden ein Lagerwaschprozess 17,
ein Fettfüllprozess 18 und
ein Lagermontageprozess 19 beim Zusammenbau des Spindelmotors 31 nacheinander
durchgeführt.
Dadurch kann ein Paar offener Lager 2 unter geringer Verunreinigung
an dem Spindelmotor 31 mit fester Welle montiert werden,
wodurch die Herstellungskosten des Spindelmotors 31 im
Vergleich zu dem herkömmlichen
Spindelmotor 51 mit fester Welle (siehe 5),
der mit Kugellagern 52 mit Schilden versehen ist, verringert
werden.
-
Weiterhin
ist der Verlängerungsteil 8,
der durch Verlängern
einer Seite des Außenrings 6 gebildet
wird, in jedem eines Paars offener Lager 2 vorgesehen,
und ein Paar offener Lager 2 ist so im Spindelmotor 31 angeordnet,
dass die Verlängerungsteile 8 aneinander
stoßen.
Demgemäß wird das
zwischen einem Paar Kugellager 52 angeordnete Abstandsstück 57 (siehe 5) überflüssig, wodurch
die Herstellungskosten verringert und die Montagearbeiten der Lager
vereinfacht werden.