JP2013246867A

JP2013246867A - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP2013246867A
Application number: JP2013112652A
Authority: JP
Inventors: Yon Jo Kim; ヨンジョキム
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-12-09
Also published as: CN103457402B; KR101326322B1; US20130320784A1; CN103457402A

Abstract

【課題】振動に関連するボールのサイズ及びヨークのサイズを最適化し、回転子及びターンテーブルの振動をより減少させ、ターンテーブルに固定された光ディスクのデータの読み出しエラーまたはデータの書き込みエラーを減少したスピンドルモータを提供する。
【解決手段】スピンドルモータ６００は、回転軸１００と、回転軸の周りに配置されたコア２１０に巻線されたコイル２２０を含む固定子２００と、回転軸に結合されたヨーク３１０、及びコアと向き合うようにヨークの内側面に配置されたマグネット３５０を含む回転子３００と、回転子に結合され、ボール４１０を収納する溝４２０が形成されたターンテーブル４００と、を含み、回転子及びターンテーブルの振動を低減させるために、ボールの直径Ｂｄに対するヨークの外側面の半径Ｙｒの比率Ｙｒ／Ｂｄは、４．６〜４．９である。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピンドルモータに関するものである。

一般的に、スピンドルモータは、データの書き込み、またはデータの読み出しを行う光ディスクを高速で回転させる役割を果たす。

従来、スピンドルモータは、固定子、固定子に対して高速で回転される回転軸、回転軸に結合され、ヨークとマグネットとを含む回転子、及び、回転軸に結合されたターンテーブルを含み、ターンテーブルには、回転子、回転軸、及びターンテーブルの形状による偏心を低減するＡＢＳ（ＡｕｔｏＢａｌａｎｃｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）が設けられる。

ＡＢＳは、ターンテーブルの下面にリング状の溝を形成し、溝内部にボールを配置することにより、ターンテーブルが高速回転するとき、ボールが、偏心が発生した反対の部分に配置されることによって、偏心を低減及び抑制して、回転子及びターンテーブルの振動を防止する。

本発明は、振動に関連するボールのサイズ及びヨークのサイズを最適化し、回転子及びターンテーブルの振動をより減少させ、ターンテーブルに固定された光ディスクのデータの読み出しエラーまたはデータの書き込みエラーを減少したスピンドルモータを提供する。

本発明は、ボールが挿入されるターンテーブルの溝の内側面の直径とヨークの外側面の直径を調節して、回転子及びターンテーブルの振動をより減少させ、ターンテーブルに固定された光ディスクのデータの読み出しエラーやデータの書き込みエラーを減少したスピンドルモータを提供する。

本発明が解決しようとする技術的課題は、上記で言及した技術的課題に限られず、言及されていないまた他の技術的課題は、以下の記載より、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明確に理解することができる。

一実施形態として、スピンドルモータは、回転軸と、前記回転軸の周りに配置されたコアに巻線されたコイルを含む固定子と、前記回転軸に結合されたヨーク、及び前記コアと向き合うように前記ヨークの内側面に配置されたマグネットを含む回転子と、前記回転子に結合され、ボールを収納する溝が形成されたターンテーブルと、を含み、前記回転子及び前記ターンテーブルの振動を低減させるために、前記ボールの直径Ｂｄに対する前記ヨークの外側面の半径Ｙｒの比率Ｙｒ／Ｂｄは、４．６〜４．９である。

一実施形態として、スピンドルモータは、回転軸と、前記回転軸の周りに配置されたコアに巻線されたコイルを含む固定子と、前記回転軸に結合されたヨーク、及び前記コアと向き合うように前記ヨークの内側面に配置されたマグネットを含む回転子と、前記回転子に結合され、ボールを収納する溝が形成されたターンテーブルと、を含み、前記ターンテーブルの偏心の減少による振動低減のために、前記溝の内側面のうち、遠心力によって前記ボールと接触される外側の内側面の半径は、前記ヨークの外側面の半径Ｙｒよりも小さく形成される。

一実施形態として、スピンドルモータは、回転軸と、前記回転軸の周りに配置されたコアに巻線されたコイルを含む固定子と、前記回転軸に結合されたヨーク、及び前記コアと向き合うように前記ヨークの内側面に配置されたマグネットを含む回転子と、前記回転子に結合され、ボールを収納するトレンチ形状の溝が形成されたターンテーブルと、前記溝の開口を塞ぐカバーと、を含み、前記回転子及び前記ターンテーブルの振動を低減させるために、前記ボールの直径Ｂｄに対する、前記回転軸の中心と前記ヨークの外側面との間の半径Ｙｒの比率Ｙｒ／Ｂｄは、４．６〜４．９であり、前記ターンテーブルの偏心の減少に伴う振動の低減のために、前記溝の内側面のうち、遠心力によって前記ボールと接触する外側の内側面の半径は、前記ヨークの外側面の半径Ｙｒよりも小さく形成される。

本発明によると、ターンテーブルの溝内に配置されて偏心を補償して振動を防止するボールの直径及びヨークのヨーク側面板の半径を最適化して、スピンドルモータの振動量を減少させ、光ディスクのデータ書き込みエラー及び光ディスクの読み出しエラーを防止する効果を有する。

本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの断面図である。図１のスピンドルモータのボールのサイズ及びヨークの外側面の半径の変化に伴う振動量を示すグラフである。図１の「Ａ」の部分拡大図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るスピンドルモータの断面図である。図２は、図１のスピンドルモータのボールの直径とヨークの外側面の半径との比率に伴う振動量を示すグラフである。

図１及び図２を参照すると、スピンドルモータ６００は、回転軸１００、固定子２００、回転子３００、及びターンテーブル４００を含む。これに加えて、スピンドルモータ６００は、軸受アセンブリー５４０、ベースプレート５５０、及び回路基板５６０を含む。

ベースプレート５５０は、例えば、金属プレートを含み、ベースプレート５５０は、後述する軸受アセンブリー５４０と結合されるバーリング部５１０を含んでもよい。

回路基板５６０は、ベースプレート５５０上に配置され、回路基板５６０は、外部から印加された駆動信号を、後述する固定子２００に印加する。

軸受アセンブリー５４０は、軸受ハウジング５２０と軸受５３０とを含む。

軸受ハウジング５２０は、例えば、上面が開口した円筒状に形成され、軸受ハウジング５２０は、金属板をプレス加工によって形成することができる。これとは異なり、軸受ハウジング５２０は、黄銅鋳物工程を用いて形成してもよい。

上面が開口した円筒状に形成された軸受ハウジング５２０は、側面板と底板とを含む。

軸受ハウジング５２０の側面板の上部は、側面板の外側に向かう方向に折り曲げられており、軸受ハウジング５２０において側面板の外側に折り曲げられた部分は、後述する固定子２００のコア２１０を押圧して固定する役割を果たす。

軸受５３０は、軸受ハウジング５２０の内部に収納され、軸受５３０は、回転軸孔が形成された円筒状に形成されている。本発明の一実施形態において、軸受５３０は、例えば、オイルが含浸されたオイル含浸焼結軸受を含むことができる。軸受５３０は、回転軸１００の回転中心となる。

固定子２００は、コア２１０とコイル２２０とを含み、固定子２００は、回転軸１００の周りに配置される。

コア２１０は、例えば、薄い厚さを有する複数枚の鉄片を積層して形成され、コア２１０の中心には、軸受ハウジング５２０の側面板と結合または圧入される貫通孔が形成される。

コイル２２０は、コア２１０から放射状に突出したコア部にそれぞれ巻線される。

コア２１０の上面は、軸受ハウジング５２０の側面板から折り曲げられた部分によって押圧され、これにより、コア２１０が軸受ハウジング５２０の側面板の上部から離脱することを防止することができる。

回転軸１００は、軸受ハウジング５２０に収納された軸受５３０の回転軸孔に回転可能に挿入される。

回転子３００は、ヨーク３１０とマグネット３５０とを含む。

ヨーク３１０は、下面が開口した筒状に形成され、ヨーク３１０は、金属板をプレス加工して形成することができる。具体的には、ヨーク３１０は、ヨークの上板３１２とヨーク側面板３１４とを含む。

ヨークの上板３１２は、薄い厚さを有する円板状に形成され、ヨークの上板３１２の中央部には、ヨークバーリング部３１６が形成される。ヨークバーリング部３１６は、回転軸１００の外周面に結合または圧入され、回転軸１００にヨークバーリング部３１６が結合されることによって、ヨークの上板３１２は、回転軸１００と共に回転される。

ヨークの側面板３１４は、ヨークの上板３１２の縁から下部に向かう方向に延び、ヨークの側面板３１４は、固定子２００のコア２１０の端部と向き合うように配置される。

マグネット３５０は、ヨークの側面板３１４の内側面に配置され、マグネット３５０は、コア２１０の端部と向き合うように配置される。マグネット３５０とコイル２２０の作用によって発生した引力や斥力により、ヨーク３１０と回転軸１００は、共に回転される。

回転軸１００に結合されたターンテーブル４００は、光ディスクをサポートする役割を果たす。

ターンテーブル４００は、回転軸１００に結合または圧入され、ターンテーブル４００は、ヨーク３１０のヨークの上板３１２上に配置される。

ターンテーブル４００においてヨーク３１０のヨークの上板３１２と向き合う下面には、平面視において、丸形のトレンチ形状を有する溝４２０が形成され、溝４２０内には、少なくとも一つ、好ましくは、複数のボール４１０が収納される。

一方、ターンテーブル４００の下面からボール４１０が離脱することを防止するために、ターンテーブル４００の下面には、溝４２０の開口を塞ぐカバー４３０が配置され、カバー４３０においてボール４１０と接触する内側面には、フェルト４３５が配置される。

センターコーン４５０は回転軸１００に挿入され、センターコーン４５０は、回転軸１００に対してアップダウンする。センターコーン４５０は、ターンテーブル４００に支持された光ディスクの内周面を固定し、また光ディスクの中心と回転軸のセンサーを整列する役割を果たす。

回転軸１００に沿ってアップダウンするセンターコーン４５０の下面とターンテーブル４００との間には、センターコーン４５０を弾力的にサポートするコイルバネのような弾性部材４５５が介在され、センターコーン４５０は、弾性部材４５５を用いて回転軸１００に沿ってアップダウンする。

光ディスクの内周面はセンターコーン４５０に挿入され、光ディスクはターンテーブル４００上に配置される。

本発明の一実施形態において、ターンテーブル４００の下面に形成された溝４２０に配置したボール４１０及び回転子３００のヨーク３１０は、スピンドルモータ６００の振動に大きな影響を及ぼす。

特に、ターンテーブル４００の溝４２０に挿入されたボール４１０の直径Ｂｄとヨーク３１０のヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒは、スピンドルモータ６００の振動に大きな影響を及ぼす。

つまり、ターンテーブル４００の溝４２０に挿入されたボール４１０の直径Ｂｄとヨーク側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとの比率によって、スピンドルモータ６００では大きな振動が発生する可能性があり、スピンドルモータ６００で発生した振動によって光ディスクのデータ読み出しエラーまたはデータ書き込みエラーが発生されうる。

表１において、Ｙｒは、ヨークの側面板３１４の外側面の半径であり、Ｂｄは、ターンテーブル４００の溝４２０に挿入されたボール４１０の直径である。

比較例１において、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍであり、ボール４１０の直径Ｂｄが約２．０ｍｍである場合、ＹｒをＢｄで除した比率（ｒａｔｉｏ）は約５．６３である。

比較例２において、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍであり、ボール４１０の直径Ｂｄが約２．５ｍｍである場合、ＹｒをＢｄで除した比率は、約４．５０である。

一方、比較例１及び比較例２と対比される本発明の実施形態において、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍであり、ボール４１０の直径Ｂｄが約２．３８１ｍｍである場合、ＹｒをＢｄで除した比率は、約４．７２である。

図２を参照すると、比較例１のように、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍであり、ボール４１０の直径Ｂｄが約２．０ｍｍであるスピンドルモータの振動量を測定したとき、振動量（Ｇ，ｇｒａｖｉｔｙ）は、「Ａ」であった。

また、比較例２のように、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍであり、ボール４１０の直径Ｂｄが約２．５ｍｍであるスピンドルモータの振動量を測定したとき、振動量Ｇは「Ｂ」（Ｂ＜Ａ）であった。

図２において、比較例１及び比較例２のスピンドルモータは、比較的高い振動量ＧであるＡ、Ｂを有し、比較例１及び比較例２の振動量では、光ディスクからデータを読み出したり、光ディスクにデータを書き込んだりする際に、読み出しエラーまたは書き込みエラーが発生する可能性がある。

一方、比較例１及び比較例２と対応する本発明の実施形態に係るスピンドルモータのように、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍであり、ボール４１０の直径Ｂｄが約２．３８１ｍｍであるスピンドルモータの振動量を測定したとき、振動量Ｇは、図２に示すように、「Ｃ」であり、振動量「Ｃ」は、振動量Ａまたは振動量Ｂよりも小さい。

図２のグラフを参照すると、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが変更されていない状態で、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとボール４１０の直径Ｂｄとの比率が、約５．６３（比較例１）から、前記比率が約４．７２（本発明の実施形態）に連続的に減少するに従って振動量も共に連続的に低くなり、前記比率が約４．７２であるとき、振動量は最も低い。

一方、比率が約４．７２（本発明の実施形態）から、より減少され、前記比率が約４．５０（比較例２）に到達するまで、振動量は逆に連続的に増加し、約４．５０（比較例２）での振動量は、前記比率が約５．６３（比較例１）に類似して、大きな振動量を有する。

つまり、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが変更されていない状態で、ボール４１０の直径であるＢｄが変更される場合、単にボール４１０の直径の差に起因して振動量の差が発生され、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとボール４１０の直径Ｂｄとの比率が約４．７２±０．１であるとき、振動量は相対的に低い。

特に、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍに固定された状態で、ボール４１０のサイズが約２．３８１ｍｍであり、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとボール４１０の直径Ｂｄとの比率が約４．７２であるとき、振動量が最も低かった。

ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとボール４１０の直径Ｂｄとの比率が約４．６よりも低い場合、図２のグラフに示すように、振動量が急激に増加し、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとボール４１０の直径Ｂｄとの比率が約４．９より高い場合もまた、図２のグラフに示すように、振動量が急激に増加するため、本発明の一実施形態においては、回転子３００及びターンテーブル４００の振動を低減させ、ディスク書き込みエラーやディスク読み出しエラーを防止するためには、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとボール４１０の直径Ｂｄとの比率が約４．６〜約４．９になるようにすることが好ましい。

また、回転子３００及びターンテーブル４００の振動を最小化するためには、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとボール４１０の直径Ｂｄとの比率が、約４．７２であることが最も好ましい。

また、本発明の一実施形態において、回転子３００及びターンテーブル４００の振動を低減させ、ディスク書き込みエラーやディスク読み出しエラーを防止するためには、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとボール４１０の直径Ｂｄとの比率が約４．６〜約４．９になるようにするために、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍに固定される場合、ボール４１０の直径Ｂｄは、約２．３０ｍｍ〜約２．４０ｍｍであることが好ましい。

特に、ヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒが約１１．２５ｍｍに固定された状態で、ボール４１０の最適直径Ｂｄが約２．３８１である場合、スピンドルモータ６００の振動量を最も小さくすることができ、よって、光ディスクのデータ書き込みエラーやデータの読み出しエラーを防止することができる。

図３は、図１の「Ａ」の部分拡大図である。

図１及び図３を参照すると、スピンドルモータ６００の振動量をより減少させるために、ターンテーブル４００の溝４２０の内側面のうち、ボール４１０が遠心力によって接触される外側の内側面４２１の半径であるＴｒは、ヨーク３１０のヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒよりも小さく形成され、これによって、溝４２０の外側の内側面４２１の半径Ｔｒとヨーク側面板３１４の外側面の半径Ｙｒとの間には、偏差Ｄが形成される。

このように、本発明の一実施形態において、ターンテーブル４００の溝４２０の内側面のうち、ボール４１０が遠心力によって接触される外側の内側面４２１の半径Ｔｒを、ヨーク３１０のヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒよりも小さく形成する場合、溝４２０の内側面のうち、外側の内側面４２１の円周の長さをより減少し、溝４２０の形状に起因する偏心を低減または抑制することができ、スピンドルモータ６００の振動をより低減させることができる。

また、ターンテーブル４００の溝４２０の内側面のうち、ボール４１０が遠心力によって接触される外側の内側面４２１の半径Ｔｒを、ヨーク３１０のヨークの側面板３１４の外側面の半径Ｙｒよりも小さく形成する場合、ターンテーブル４００の揺れを防止し、ターンテーブル４００の振動量をより減少させることができる。

以上で、詳細に説明した通り、ターンテーブルの溝内に配置されて偏心を補償して振動を防止するボールの直径及びヨークのヨーク側面板の半径を最適化して、スピンドルモータの振動量を減少させ、光ディスクのデータ書き込みエラー及び光ディスクの読み出しエラーを防止する効果を有する。

以上、本発明について、実施形態及び添付図面に基づいて詳細に説明した。しかしながら、上記の実施形態及び図面により本発明の範囲が限定されず、本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲に記載された内容によってのみ制限される。

１００回転軸
２００固定子
３００回転子
４００ターンテーブル
５４０軸受アセンブリー
５５０ベースプレート
５６０回路基板
６００スピンドルモータ

Claims

回転軸と、
前記回転軸の周りに配置されたコアに巻線されたコイルを含む固定子と、
前記回転軸に結合されたヨーク、及び前記コアと向き合うように前記ヨークの内側面に配置されたマグネットを含む回転子と、
前記回転子に結合され、ボールを収納する溝が形成されたターンテーブルと、を含み、
前記回転子及び前記ターンテーブルの振動を低減させるために、前記ボールの直径Ｂｄに対する、前記回転軸の中心と前記ヨークの外側面との間の半径Ｙｒの比率Ｙｒ／Ｂｄは、４．６〜４．９であることを特徴とするスピンドルモータ。
前記ボールの直径Ｂｄに対する、前記ヨークの前記外側面の半径Ｙｒの比率Ｙｒ／Ｂｄは、４．７２であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
前記ボールの直径Ｂｄは、２．３０ｍｍ〜２．４０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
前記ボールの直径Ｂｄは、２．３８１ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載のスピンドルモータ。
回転軸と、
前記回転軸の周りに配置されたコアに巻線されたコイルを含む固定子と、
前記回転軸に結合されたヨーク、及び前記コアと向き合うように前記ヨークの内側面に配置されたマグネットを含む回転子と、
前記回転子に結合され、ボールを収納する溝が形成されたターンテーブルと、を含み、
前記ターンテーブルの偏心の減少による振動低減のために、前記溝の内側面のうち、遠心力によって前記ボールと接触する外側の内側面の半径は、前記ヨークの外側面の半径Ｙｒよりも小さく形成されたことを特徴とするスピンドルモータ。
前記回転子及び前記ターンテーブルの振動を低減させるために、前記ボールの直径Ｂｄに対する、前記ヨークの外側面の半径Ｙｒの比率Ｙｒ／Ｂｄは、４．６〜４．９であ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。
前記ボールの直径Ｂｄに対する前記ヨークの外側面の半径Ｙｒの比率Ｙｒ／Ｂｄは、４．７２であることを特徴とする請求項６に記載のスピンドルモータ。
前記ボールの直径Ｂｄは、２．３０ｍｍ〜２．４０ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載のスピンドルモータ。
前記ボールの直径Ｂｄは、２．３８１ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載のスピンドルモータ。
回転軸と、
前記回転軸の周りに配置されたコアに巻線されたコイルを含む固定子と、
前記回転軸に結合されたヨーク、及び前記コアと向き合うように前記ヨークの内側面に配置されたマグネットを含む回転子と、
前記回転子に結合され、ボールを収納するトレンチ形状の溝が形成されたターンテーブルと、
前記溝の開口を塞ぐカバーと、を含み、
前記回転子及び前記ターンテーブルの振動を低減させるために、前記ボールの直径Ｂｄに対する、前記回転軸の中心と前記ヨークの外側面との間の半径Ｙｒの比率Ｙｒ／Ｂｄは、４．６〜４．９であり、
前記ターンテーブルの偏心の減少による振動低減のために、前記溝の内側面のうち、遠心力によって前記ボールと接触する外側の内側面の半径は、前記ヨークの外側面の半径Ｙｒよりも小さく形成されたことを特徴とするスピンドルモータ。