JP2008312301A - スピンドルモータ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】特殊な道具・機器や特殊な製造方法を用いることなく製造することができる軸受を備えており、それだけ、製造コストが上昇するのを抑えることができるスピンドルモータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ターンテーブル2と、回転子3と、固定子4とを有しており、外径の大きさの順に並んで連結された複数段の段差が形成された外壁部410と、出力軸が遊嵌される内径を有する内壁部414とを有する軸受41と、段差を有し、底部側の内径が最も小さく、開口側に向けて徐々に大きくなるように形成された内壁部424、425を有しするハウジング42とを有し、ハウジング42の内径部4241に外壁部411が、内壁部4251に外壁部412が圧入されているスピンドルモータ1。
【選択図】図1
【解決手段】ターンテーブル2と、回転子3と、固定子4とを有しており、外径の大きさの順に並んで連結された複数段の段差が形成された外壁部410と、出力軸が遊嵌される内径を有する内壁部414とを有する軸受41と、段差を有し、底部側の内径が最も小さく、開口側に向けて徐々に大きくなるように形成された内壁部424、425を有しするハウジング42とを有し、ハウジング42の内径部4241に外壁部411が、内壁部4251に外壁部412が圧入されているスピンドルモータ1。
【選択図】図1
Description
本発明は、出力軸を回転可能に支持する軸受を有するスピンドルモータ及びその製造方法に関するものである。
映像、音声等の情報の記録媒体としてレーザ光を照射することで情報を記録したり及び(又は)再生したりすることができる光ディスクが利用されている。前記光ディスクとして、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等が広く用いられている。これら光ディスクを記録媒体とする光ディスク装置は、前記光ディスクを回転させ前記光ディスクの記録面にレーザ光を照射することで、前記光ディスクに予め記録されている情報を読み出したり、記録可能な光ディスクに情報を記録したりする。前記光ディスクの回転にはスピンドルモータが用いられている。
図7は従来の光ディスク駆動機構の一例の縦断面図である。図7に示すように、光ディスク駆動機構Bは、光ディスクDsが載置されるターンテーブル91と、ターンテーブル91を駆動するスピンドルモータ92とを有している。スピンドルモータ92は、回転子93と、固定子94とを有している。
図7に示すように、回転子93は、出力軸95と、出力軸95が圧入されたロータケース96とを有している。ロータケース96は、出力軸95が圧入された貫通孔が形成される円板部961と、円板部961の縁部と一体的に接続し、円筒形状を有するバックヨーク962と、バックヨーク962の内面に貼り付けられたロータ磁石963とを備えている。ロータ磁石963は円周方向にわたりN極、S極とを交互に多極着磁して形成されている。
また、固定子94は、出力軸95を保持する軸受97と、軸受97が圧入されたハウジング98と、ハウジング98が圧入されたステータ99とを有している。ステータ99は、隣り合うもの同士が等中心角度をなすように放射状に配置された複数のスロット991と、スロット991に巻きつけられたコイル992とを備えている。なお、ハウジング98はベースプレート90に形成された貫通孔901にも圧入固定されており、ベースプレート90には、コイル992に電力を供給する基板902も配置されている。コイル992は電流が流されることで、N極もしくはS極の磁界を発生するようになっている。
スピンドルモータ92は、コイル992に所定のタイミングで電流を流すことで、ロータ磁石963がコイル992及びスロット991より発生する磁界に吸引及び反発されるときの力を利用して、回転子93を回転させている。
ハウジング98は、鉄板や鋼板などの金属板の深絞りにより形成されるものであり、有底円筒形状を有している。ハウジング98には、軸受97が圧入されている。軸受97は金属を焼結にて形成されたものであり、両端部が出力軸95を回転可能に支持できる内径を有しており、中間部は、出力軸95の外径よりも大きな内径を有するように形成されている。これにより、出力軸95と軸受97との接触部を最小にすることができるとともに、出力軸95が傾いたり、ぶれたりするのを抑制することができる(特開2003−314533号公報、特開2004−132478号公報等参照)。
従来の軸受は、予め金属を焼結して円筒形状部材を形成し、前記円筒形状部材を奥部が細く形成された凹孔形状の金型に押し込んで、先端部の形状を成型しなおして、円筒形状部材の内径を出力軸を回転可能に支持できる形状に成型することで形成されている。
しかしながら、従来のスピンドルモータに用いられる軸受は、上述したように、金属の焼結にて形成された部材に対して、さらに、凹孔を有する金型に前記部材を押し込む加工で製造するものであり、製造に多くの手間と時間が必要であり、それだけ、製品のコストが高くなる。
また、特殊な金型を用いて塑性加工を行うので、金型、加工装置等の製造器具も必要であり、製造するのに、特殊な環境や特殊な技術が必要である。
そこで本発明は、特殊な道具・機器や特殊な製造方法を用いることなく製造することができる軸受を備えており、それだけ、製造コストが上昇するのを抑えることができるスピンドルモータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、出力軸を備えた回転子と、前記出力軸が回転可能に支持された円筒形状の軸受部材と、前記軸受部材が内部に保持された有底円筒形状のハウジングとを備えた固定子とを有するスピンドルモータであって、前記軸受部材は、外径の大きさの順に並んで連結された少なくとも3段の段差が形成された外壁部と、前記出力軸が遊嵌される内径を有する内壁部とを有しており、前記ハウジングは、前記軸受部材の段差数と同じかそれよりも少ない段差を有し、底部側の内径が最も小さく、開口側に向けて徐々に大きくなるように形成された内壁部を有しており、前記ハウジングには最も底部側の内径部に前記軸受部材の最小の外径を有する外壁部が圧入されているとともに、最も開口側の内壁部に前記軸受部材の最大の外径を有する外壁部が圧入されており、前記圧入によって前記軸受部材の最大外径及び最小外径を有する外壁部に対応する内壁部が内側に変形され、前記出力軸を回転可能に支持していることを特徴とする。
この構成によると、少なくとも、前記軸受の両端部に形成された最小外径を有する外壁部と最大外径を有する外壁部と、ハウジングに圧入されるので、圧入によって軸受の両端部の内径もわずかに小さくなるように変形する。
これにより、少なくとも軸受の両端部が前記出力軸を摺動可能に支持することができるので、前記出力軸がずれたり、傾いたりすることなく支持することができるとともに、前記軸受と前記出力軸との摺接部を減らすことができるので、前記出力軸及び前記軸受の磨耗を抑制することが可能である。
磨耗を抑制することで、長期間駆動させても、信頼性が低下するのを抑制することができる。
上記構成において、前記軸受部材は前記最大の外径を有する外壁部と前記最小の外径を有する外壁部のみが前記ハウジングに圧入されるものであり、その他の外壁部は前記ハウジングの内壁と接触しないものであってもよい。
この構成によると、潤滑オイルを充填する場合に、前記出力軸と前記軸受の間に多くの潤滑オイルを配置することができ、前記潤滑オイルが切れて、焼きついたり、回転が鈍くなったりするのを抑制することができる。
上記構成において、前記軸受部材の外径が最大となる外壁部及び最小となる外壁部には、軸方向に延びる凹溝が複数個形成されているものであってもよい。
上記構成において、前記固定子は、前記ハウジングが圧入される貫通孔を有するステータコアを有しており、前記ステータコアが前記軸受部材の前記外壁部の外径が最大となる部分と前記ハウジングを挟んで対向して配置されているものであってもよい。
この構成によると、前記軸受を前記ハウジングに圧入するときに、前記ハウジングの開口側が広がるのを、前記ハウジングが前記ステータコアに圧入することで抑制すること出きる。
このことにより、前記軸受が前記出力軸を両端部で確実に摺動可能に支持することができる。また、前記軸受の両端部で確実に出力軸を摺動可能に支持するので、出力軸の位置精度を上げることが可能である。
スピンドルモータを製造する製造方法であって、前記ハウジングに前記軸受部材を圧入する圧入工程を有しており、前記圧入工程は、前記ハウジングの最も底部側の内径部に前記軸受部材の最小外径の外壁部を圧入するとともに、最も開口側の内壁部に前記軸受部材の最大の外径を有する外壁部を圧入するものであり、前記圧入工程は前記最大外径及び最小外径を有する外壁部に対応する内壁部の内径を縮小させ、前記軸受部材の内壁部の前記両端部を前記出力軸を回転可能に支持させる形状にできることを特徴とする。
上記構成において、前記圧入工程の前に、前記回転軸と同じ外径を有する擬似軸部材を前記軸受部材の内径に挿入する工程と、前記圧入工程の後に、前記擬似軸部材を抜き取る工程とを有しているものであってもよい。
このように圧入工程を実行することで、前記軸受の両端部の内径を前記出力軸の外径と同じとなるように形成することができる。また、前記軸受の外径が大きすぎたり、前記ハウジングの内径が小さすぎで、圧入時の前記軸受の内壁部の内径が小さくなりすぎた場合であっても、前記出力軸を傷つけない。これにより、部材のばらつきがある場合であっても、そのばらつきによって、使えなくなる部材を減らすことが可能である。
上記構成において、前記圧入工程の前工程として、前記ハウジングの外壁部にステータコア圧入するステータコア圧入工程を有しており、前記ステータコア圧入工程では前記ステータコアが前記軸受部材の最大外径を有する外壁部と前記ハウジングを挟んで対向するように圧入されるものであってもよい。
本発明によると、特殊な道具・機器や特殊な製造方法を用いることなく製造することができる軸受を備えており、それだけ、製造コストが上昇するのを抑えることができるスピンドルモータ及びその製造方法を提供することができる。
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は本発明にかかるスピンドルモータを備えた光ディスク駆動機構の一例の縦断面図である。図1に示す光ディスク駆動機構Aは、光ディスクDsが載置されるターンテーブル1と、ターンテーブル1を駆動するためのスピンドルモータ2とを有している。スピンドルモータ2は、回転子3と、固定子4とを有している。
ターンテーブル1は樹脂の一体成型にて形成された回転体であり円板形状を有する本体部11と、本体部11の中央より軸方向に突出し、光ディスクDsの中央に形成された円形状の孔を貫通するハブ部12と、本体部11及びハブ部12を貫通し中心軸に沿う方向に延設されるともに、出力軸31が圧入固定される貫通孔13と、ハブ部12と同じ方向に突出し本体部11の円周部を一周するように形成され、光ディスクDsを載置するためのディスク載置部14とを有している。
図1に示すように、回転子3は、出力軸31と、出力軸31が圧入されたロータケース32とを有している。ロータケース32は、中央に出力軸31が圧入された貫通孔320が形成された円板部321と、円板部321の縁部と一体的に接続し、円筒形状を有するバックヨーク322と、バックヨーク322の内面に貼り付けられたロータ磁石323とを備えている。ロータ磁石323は円周方向にわたりN極、S極とを交互に多極着磁して形成されている。ロータ磁石323はそれには限定されないがここでは12極の磁極を有している。
一方、固定子4は、出力軸31を保持する軸受41と、軸受41が圧入固定されたハウジング42と、ハウジング42が圧入されたステータ43とを有している。ステータ43は、隣り合うもの同士が等中心角度をなすように放射状に配置された複数(それには限定されないがここでは9個)のコアスロット431と、コアスロット431に巻きつけられたコイル432とを備えている。
本発明の要部である軸受とハウジングについてさらに詳しく説明する。図2は図1に示すスピンドルモータに用いられた軸受の斜視図であり、図3は図2に示す軸受の断面図であり、図4はハウジングの断面図である。
図2、図3に示すように、軸受41は、粉体状の金属を焼結して形成されるものであり、出力軸31を接触しつつ支持するもの、いわゆる、すべり軸受である。軸受41は3段の異なる外径の外壁部410を有する円筒形状で形成されるものである。軸受41の外壁部410は最大外径を有する第1外壁部411と、最小の外径を有する第2外壁部412と、中間の外径を有する第3外壁部413とを有している。図2、図3に示すように、軸受41の外壁部410は第1外壁部411、第3外壁部413、第2外壁部412の順に外径の大きさの順に並ぶように形成されている。
図2、図3に示すように、第1外壁部411及び第3外壁部413には、軸方向に延びる凹溝41uが複数個(ここでは5個)形成されている。凹溝41uは等中心角度間隔で配置されている。また、軸受41の内壁部414は、外壁部の外径の大きさにかかわらず、同一の内径を有している。内壁部414の内径は、出力軸31の外径よりも大きく形成されている。
また、図4に示すように、ハウジング42は、鉄板などの金属板の深絞りにより形成されるものであり、有底円筒形状を有している。ハウジング42は、底部421と、一方の端部に底部421が連結されている円筒部422と、円筒部422の底部421と反対側の端部に連結されたフランジ部423とを有している。円筒部422は、第1円筒部424と、第1円筒部424と連結し内径及び外径ともに第1円筒部424よりも小さい第2円筒部425とを有している。
図4に示すように、第1円筒部424はフランジ部423と、第2円筒部425は底部421とそれぞれ連結されている。また、図1に示すように、ハウジング42の内部には、軸受41が固定されており、ハウジング42の外部にはステータ43が取り付けられている。
また、ハウジング42はベースプレート40に形成された貫通孔401に挿入固定されており、ベースプレート40には、ステータ43のコイル432に電力を供給する基板402も配置されている。
本発明にかかるスピンドルモータの組立の手順を図面を参照して説明する。図5(A)〜(B)はハウジングに軸受を圧入固定させる手順を示す図である。図5(A)に示すように、ハウジング42のフランジ部423側より、軸受41を挿入する。このとき、軸受41は、第2外壁部412が形成されている側から挿入される。
ハウジング42の第1円筒部424の内壁部4241の内径は、軸受41の第1外壁部411の外径よりもわずかに小さく形成されている。また、第1円筒部424の内壁部4241の内径は、第3外壁部413の外径よりも大きく形成されている。また、第2円筒部425の内壁部4251の内径は、第2外壁部412の外径よりもわずかに小さく形成されている。また、第2円筒部425の内壁部4251は第3外壁部413よりも小さく形成されている。
また、ハウジング42の第1円筒部424の軸方向長さは第1外壁部411の軸方向長さと第3外壁部413の軸方向長さの和よりも長く形成されている。また、第2円筒部425の軸方向長さは第2外壁部412の軸方向長さよりも長く形成されている。
ハウジング42に軸受41を圧入するときに、第1外壁部411が第1円筒部424の内壁部4241にて径方向内側に押され、第2外壁部412が第2円筒部425の内壁部4251にて径方向内側に押されている。この状態で、軸受41をハウジング42の内部に押し込むことで、軸受41の内壁部414の第1外壁部411及び第2外壁部412と対応する場所、すなわち、図中で内壁部414の第1端部4141と第2端部4142とが径方向に押されて内径が小さくなる(図5(B)参照)。
このとき、第3外壁部413は第1円筒部424の内壁部4241とは接触していないので、第3外壁部413と対応する内壁部414の中間部4143の内径は変化しない。また、第3外壁部413は第2円筒部425の内壁部4251の内壁よりも大きな外径を有しているので、第3外壁部413が第1円筒部424の最奥部(換言すると、第1円筒部424と第2円筒部425との段差)に到達して圧入は終了する。
軸受41の第1外壁部411及び第2外壁部412に凹溝41uが形成されていることで、軸受41をハウジング42に圧入するときに内部にたまる空気、潤滑オイルを適度に抜くことができ、圧入時に潤滑オイルが噴出するのを抑制することができる。
なお、圧入前の軸受41の内壁部414は、出力軸31を挿入して、軸方向に摺動或いは円周方向に回動させてみて、引っかかりなく動作させることができ、出力軸31が動作中に内壁部414と接触しない内径を有している。そして、軸受41がハウジング42に圧入されて、内径が小さくなった内壁部414の第1端部4141及び第2端部4142が、出力軸31の中心軸が常に軸受41の中心軸に対して一定の位置を保つことができ、且つ、回動可能に支持することができる内径を有している。
この、内壁部414の第1端部4141及び第2端部4142の内径は、第1外壁部411の外径と第1円筒部424の内壁部4241の内径との差、第2外壁部412の外径と第2円筒部425の内壁部4251の内径との差を調整することで調整することが可能である。
このように、軸受41の内壁部414は両端部(第1端部4141、第2端部4142)が出力軸31を回動可能に支持することができる内径であり、中間部4143が出力軸31よりも大きな内径を有しているので、出力軸31と、軸受41の内壁部414とが接触する部分(面積)を小さくすることができるので、それだけ、軸受41及び出力軸31が磨耗するのを抑制することができる。
また、図5(B)に破線で示しているように、軸受41をハウジング42に圧入するときに、軸受41が回転可能に支持する軸31と同じ外径を有する擬似軸部材310を内壁部414に挿入した状態で圧入し、圧入が終了したときに擬似軸部材310を取り除くようにしてもよい。このように、擬似軸部材310を用いることで、圧入によって小さくなる内壁部4141と4142との中心がずれるのを抑制することができ、圧入時の誤差により、軸の取り付けが曲がってしまうのを抑制することが可能である。
スピンドルモータの組立手順の他の例を図面を参照して説明する。図6は本発明にかかるスピンドルモータの組立手順を示す図である。ハウジング42に軸受41を圧入する場合、第2外壁部412を第2円筒部425に圧入するときに、軸受41が中心に向けて縮小するように変形するが、ハウジング42も広がるように変形する。特に、底部421より遠い第1円筒部424の変形量が多い。
この場合、ハウジング42に軸受41を圧入するときの、第1外壁部411がハウジング42の第1円筒部424の内壁部4241より受ける力が小さくなり、内径414の第1端部4141の内径が縮小する量が小さくなる。これにより、内壁部414の第1端部4141が出力軸31を摺動可能に支持できなくなる場合がある。
このハウジング42が膨らむことで軸受41の第1内壁部4141の内径が大きくなるのを抑制するために、ハウジング42の第1円筒部424の外壁部4242にステータ43を外嵌させればよい(図6参照)。これにより、ハウジング42に軸受41を圧入するときに、ハウジング42の第1円筒部424が広がるのを防ぐことができ、軸受41の内壁部414の第1端部4141の内径を出力軸31を回転可能に支持できる内径とすることが可能である。
図6に示す組立手順では、軸受41をハウジング42に圧入する前に、ハウジング42の外径にステータ43を外嵌させるものを示しているが、軸受41をハウジング42に圧入した後にステータ43に形成された貫通孔430にハウジング42を圧入するものであってもよい。この場合も、軸受41を圧入する前に取り付ける場合と同様の効果を得ることが可能である。
上述した各実施例において、軸受が3段で、ハウジングが2段のものを例に説明しているが、それに限定されるものではなく、少なくとも、軸受は3段の外壁が形成されており、ハウジングに最大外径の外壁部と最小外径の外壁部が圧入されるものを広く採用することができる。軸受に対してハウジングの段数は同じか少なくなるように形成されているものであればよい。最大外径の外壁部と最小外径の外壁部のみが圧入されるように、軸受及びハウジングが形成されていることが好ましい。
以上、発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
本発明の光ヘッドは、DVD、CD、BD等を利用した光ディスク装置に備えられた光ディスク駆動機構において適用することができる。
A 光ディスク駆動機構
1 ターンテーブル
11 本体部
12 ハブ部
13 貫通孔
14 ディスク載置部
2 スピンドルモータ
3 回転子
31 出力軸
32 ロータケース
321 円板部
322 バックヨーク
323 ロータ磁石
4 固定子
41 軸受
42 ハウジング
43 ステータ
431 コアスロット
432 コイル
44 凹部
1 ターンテーブル
11 本体部
12 ハブ部
13 貫通孔
14 ディスク載置部
2 スピンドルモータ
3 回転子
31 出力軸
32 ロータケース
321 円板部
322 バックヨーク
323 ロータ磁石
4 固定子
41 軸受
42 ハウジング
43 ステータ
431 コアスロット
432 コイル
44 凹部
Claims (7)
- 出力軸を備えた回転子と、
前記出力軸が回転可能に支持された円筒形状の軸受部材と、前記軸受部材が内部に保持された有底円筒形状のハウジングとを備えた固定子とを有するスピンドルモータであって、
前記軸受部材は、外径の大きさの順に並んで連結された少なくとも3段の段差が形成された外壁部と、前記出力軸が遊嵌される内径を有する内壁部とを有しており、
前記ハウジングは、前記軸受部材の段差数と同じかそれよりも少ない段差を有し、底部側の内径が最も小さく、開口側に向けて徐々に大きくなるように形成された内壁部を有しており、
前記ハウジングには最も底部側の内径部に前記軸受部材の最小の外径を有する外壁部が圧入されているとともに、最も開口側の内壁部に前記軸受部材の最大の外径を有する外壁部が圧入されており、
前記圧入によって前記軸受部材の最大外径及び最小外径を有する外壁部に対応する内壁部が内側に変形され、前記出力軸を回転可能に支持していることを特徴とするスピンドルモータ。 - 前記軸受部材は前記最大の外径を有する外壁部と前記最小の外径を有する外壁部のみが前記ハウジングに圧入されるものであり、その他の外壁部は前記ハウジングの内壁と接触しないことを特徴とする請求項1に記載のスピンドルモータ。
- 前記軸受部材の外径が最大となる外壁部及び最小となる外壁部には、軸方向に延びる凹溝が複数個形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスピンドルモータ。
- 前記固定子は、前記ハウジングが圧入される貫通孔を有するステータコアを有しており、
前記ステータコアが前記軸受部材の前記外壁部の外径が最大となる部分と前記ハウジングを挟んで対向して配置されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のスピンドルモータ。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のスピンドルモータを製造する製造方法であって、
前記ハウジングに前記軸受部材を圧入する圧入工程を有しており、
前記圧入工程は、前記ハウジングの最も底部側の内径部に前記軸受部材の最小外径の外壁部を圧入するとともに、最も開口側の内壁部に前記軸受部材の最大の外径を有する外壁部を圧入するものであり、
前記圧入工程は前記最大外径及び最小外径を有する外壁部に対応する内壁部の内径を縮小させ、前記軸受部材の内壁部の前記両端部を前記出力軸を回転可能に支持させる形状にできることを特徴とするスピンドルモータの製造方法。 - 前記圧入工程の前に、前記回転軸と同じ外径を有する擬似軸部材を前記軸受部材の内径に挿入する工程と、前記圧入工程の後に、前記擬似軸部材を抜き取る工程とを有していることを特徴とする請求項5に記載のスピンドルモータの製造方法。
- 前記圧入工程の前工程として、
前記ハウジングの外壁部にステータコア圧入するステータコア圧入工程を有しており、
前記ステータコア圧入工程では前記ステータコアが前記軸受部材の最大外径を有する外壁部と前記ハウジングを挟んで対向するように圧入されることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のスピンドルモータの製造方法。
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---|---|---|---|
JP2007155879A JP2008312301A (ja) | 2007-06-13 | 2007-06-13 | スピンドルモータ及びその製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013526672A (ja) * | 2010-05-14 | 2013-06-24 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 排気ガスターボチャージャ |
JP2018519474A (ja) * | 2015-07-09 | 2018-07-19 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングContinental Automotive GmbH | ブローオフバルブ |
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2007
- 2007-06-13 JP JP2007155879A patent/JP2008312301A/ja active Pending
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