JP2019122192A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ヨークの圧入により生じる変形を抑制又は防止すること。【解決手段】モータ１００は、中心軸ＣＡを中心に回転可能なロータ１と、ロータを駆動するステータ２２と、を備える。ロータは、ステータと径方向に対向するマグネット１３と、マグネットが固定される円筒形状のヨーク１２と、ヨークを保持するロータハブ１１と、を有する。ロータハブは、円筒形状のロータ基部１１１と、軸方向上面に環状の板部材が載置可能なフランジ部１１２と、フランジ部の軸方向下端部から軸方向上方に突出する突出部１１３と、を有する。突出部は、ヨークが固定される先端部１１３１と、フランジ部の軸方向下端部と先端部とを接続する接続部１１３２と、を有する。突出部が突出する方向と交わる方向における接続部の最小幅は、径方向における先端部の最大幅よりも小さい。先端部の径方向内端部の径方向位置は、マグネットの径方向内方側面よりも径方向外方にある。【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関する。

ディスク記録装置は、光ディスクなどの記録媒体を回転させるモータを備えている。たとえば、特許文献１では、ディスク載置部に載置される記録ディスクを回転させるスピンドルモータを教示している。このスピンドルモータのロータハブは、記録ディスクが載置されるディスク載置部と、マグネットを固定する環状のヨークが圧入される環状突起部と、を有する。ディスク載置部は、記録ディスクに当接するディスク受面と、ディスク受面の内周側に形成された非接触面と、を有する。環状突起部は、ディスク載置部の軸方向下方に設けられる。

ヨークを圧入する際、ディスク載置部が変形して、ディスク受面の平面度が低下することがある。平面度の低下は、たとえば、ロータハブの精密切削加工などにより矯正できるが、ヨークが設けられた状態でロータハブを加工すると、塵埃、及び加工時の細かな破片などのコンタミネーションが付着してしまう。このコンタミネーションに起因する問題を回避すべく、特許文献１では、環状突起部の外径を非接触面の外径よりも小さくすることにより、ヨークの圧入により生じるディスク載置部の変形を防止している。

特開２００７−７３１６４号公報

しかしながら、特許文献１は、上記構成以外でヨークの圧入により生じる変形を防止する方法を教示していない。従って、上記構成を有さないモータでは、他の構成によって、ヨークの圧入により生じる変形を抑制又は防止する必要がある。

本発明は、ヨークの圧入により生じる変形を抑制又は防止することを目的とする。

本発明の例示的なモータは、中心軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータを駆動するステータと、を備える。前記ロータは、前記ステータと径方向に対向するマグネットと、前記マグネットが固定される円筒形状のヨークと、前記ヨークを保持するロータハブと、を有する。前記ロータハブは、円筒形状のロータ基部と、軸方向一方側を向く面に環状の板部材が載置可能なフランジ部と、前記フランジ部の軸方向他方側における端部から軸方向他方側に突出する突出部と、を有する。前記フランジ部は、前記ロータ基部の径方向外方に設けられて周方向に延び、前記ステータよりも軸方向一方側に位置する。前記突出部は、前記ヨークが固定される先端部と、前記フランジ部の軸方向他方側における端部と前記先端部とを接続する接続部と、を有する。前記突出部が突出する方向と交わる方向における前記接続部の最小幅は、径方向における前記先端部の最大幅よりも小さい。前記先端部の径方向内方における端部の径方向位置は、前記マグネットの径方向内方における側面よりも径方向外方にある。

本発明の例示的なモータによれば、ヨークの圧入により生じる変形を抑制又は防止することができる。

図１は、モータの構成例を示す断面図である。

以下に図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明する。

なお、本明細書では、モータ１００において、中心軸ＣＡと平行な方向を「軸方向」と呼ぶ。軸方向において、後述する静止部２のステータ２１から後述するロータ１のロータハブ１１に向かう方向を軸方向一方側として「軸方向上方」と呼び、ロータハブ１１からステータ２１に向かう方向を軸方向他方側として「軸方向下方」と呼ぶ。各々の構成要素において、軸方向上方における端部を「軸方向上端部」と呼び、軸方向下方における端部を「軸方向下端部」と呼ぶ。さらに、各々の構成要素のうち、軸方向上方の部分を「軸方向上部」と呼び、軸方向下方の部分を「軸方向下部」と呼ぶ。また、各々の構成要素の表面において、軸方向上方を向く面を「軸方向上面」と呼び、軸方向下方を向く面を「軸方向下面」と呼ぶ。

さらに、中心軸ＣＡに直交する方向を「径方向」と呼び、中心軸ＣＡを中心とするロータ１の回転方向を「周方向」と呼ぶ。径方向において、中心軸ＣＡに向かう方向を径方向一方側として「径方向内方」と呼び、中心軸ＣＡから離れる方向を径方向他方側として「径方向外方」と呼ぶ。各々の構成要素において、径方向内方における端部を「径方向内端部」と呼び、径方向外方における端部を「径方向外端部」と呼ぶ。また、各々の構成要素の側面において、径方向内方を向く側面を「径方向内側面」と呼び、径方向外方を向く側面を「径方向外側面」と呼ぶ。

なお、以上に説明した方向、端部、及び面などの呼称は、実際の機器に組み込まれた場合での位置関係及び方向などを示すものではない。

＜１．実施形態＞
＜１−１．モータの構成＞
本実施形態に係るモータ１００は、たとえばディスク記録装置に搭載され、記録用の環状の板部材２００を駆動して回転させる。環状の板部材２００は、たとえば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc；登録商標）などの光学ディスクである。図１は、モータ１００の構成例を示す断面図である。なお、図１は、中心軸ＣＡを含む平面でモータ１００を仮想的に切断した場合の断面構造を示している。

モータ１００は、アウターロータ型である。モータ１００は、ロータ１と、静止部２と、を備える。

＜１−１−１．ロータの構成＞
ロータ１は、上下方向に延びる中心軸ＣＡを中心にして、中心軸ＣＡ周りに回転可能である。図１に示すように、ロータ１は、シャフト１０と、ロータハブ１１と、ヨーク１２と、マグネット１３と、を有している。

シャフト１０は、中心軸ＣＡに沿って延びている。シャフト１０の軸方向下部は、後述する軸受機構２３の内部に収容されている。シャフト１０の軸方向上部は、軸受機構２３の軸方向上端部から軸方向上方に突出している。シャフト１０の軸方向上部には、ロータハブ１１が固定されている。シャフト１０は、モータ１００の回転軸である。シャフト１０は、上下方向に延びる中心軸ＣＡを中心として、中心軸ＣＡ回りに回転可能である。なお、この例示に限定されず、シャフト１０は、静止部２に固定されていてもよい。つまり、シャフト１０は、固定軸であってもよい。なお、シャフト１０が固定軸である場合、シャフト１０は、ロータハブ１１との間には、ベアリング（不図示）が設けられる。

ロータハブ１１は、シャフト１０の軸方向上端部に取り付けられている。ロータハブ１１は、ヨーク１２を保持する。ロータハブ１１は、ロータ基部１１１と、フランジ部１１２と、突出部１１３と、を有する。ロータ基部１１１は、中心軸ＣＡを中心とする円筒形状であり、シャフト１０に固定されている。フランジ部１１２は、ロータ基部１１１の径方向外端部に設けられて周方向に延び、静止部２の後述するステータ２１よりも軸方向上方に位置している。フランジ部１１２の軸方向上面１１２ａには、環状の板部材２００が載置可能である。突出部１１３は、フランジ部１１２の軸方向下端部から軸方向下方に突出している。なお、突出部１１３の構成は後に説明する。

より具体的には、ロータ基部１１１は、筒部１１１１と、嵌合部１１１２と、を有する。筒部１１１１は、中心軸ＣＡを中心とする筒状である。筒部１１１１には、シャフト１０が軸方向に挿通されている。特に、筒部１１１１の軸方向下部には、シャフト１０及び軸受機構２３が挿通されている。筒部１１１１の軸方向上部は、シャフト１０の軸方向上部に取り付けられている。嵌合部１１１２は、筒部１１１１の軸方向下部において径方向外端部に設けられ、周方向に延びている。嵌合部１１１２の径方向外側面には、フランジ部１１２が設けられる。言い換えると、フランジ部１１２は、嵌合部１１１２の径方向外側面から径方向外方に突出している。

環状の板部材２００がフランジ部１１２の軸方向上面１１２ａに載置される際、嵌合部１１１２の軸方向上端部が、環状の板部材２００の径方向内端部に嵌る。より具体的には、フランジ部１１２よりも軸方向上方において、環状の板部材２００の径方向内側面が、嵌合部１１１２の径方向外側面に接する。

嵌合部１１１２の軸方向上面には、軸方向下方に凹むクランプ孔１１１２ａが設けられている。環状の板部材２００がフランジ部１１２の軸方向上面１１２ａに載置される際、クランプ部材（不図示）がフランジ部１１２の軸方向上面１１２ａとの間に環状の板部材２００を狭持する。この際、クランプ孔１１１２ａには、クランプ部材の一部が嵌合される。

ヨーク１２は、中心軸ＣＡを中心とする円筒形状であり、本実施形態では中心軸ＣＡに沿って軸方向に延びている。ヨーク１２は、フランジ部１１２よりも軸方向下方において、突出部１１３の径方向外方に配置され、突出部１１３に取り付けられている。より具体的には、ヨーク１２の軸方向上端部が、フランジ部１１２よりも軸方向下方において、突出部１１３の先端における径方向外側面に固定されている。ヨーク１２は、少なくとも圧入により固定されている。なお、ヨーク１２は、圧入に加えて、他の方法を用いて固定されてもよい。たとえば、圧入されたヨーク１２が、さらに接着剤を用いて突出部１１３の先端における径方向外側面に固定されてもよい。

マグネット１３は、互いに異なり且つ周方向において交互に並ぶ磁極を有し、静止部２のステータ２１よりも径方向外方に配置されている。マグネット１３は、ステータ２１と径方向に対向している。マグネット１３は、ヨーク１２に固定されている。

＜１−１−２．静止部の構成＞
静止部２は、ロータ１を回転可能に支持する。図１に示すように、静止部２は、ステータ２１と、ブラケット２２と、軸受機構２３と、を有している。

ステータ２１は、モータ１００を駆動する際に、ロータ１を駆動して回転させる。ステータ２１は、ロータ１のマグネット１３よりも径方向内方に配置されている。ステータ２１は、径方向内方においてブラケット２２に固定され、径方向外方においてマグネット１３と径方向に間隙を有して対向している。

図１に示すように、ステータ２１は、ステータコア２１１と、インシュレータ２１２と、コイル部２１３と、を有する。ステータコア２１１は、たとえば電磁鋼板が複数積層された積層鋼板からなる鉄心部材である。ステータコア２１１は、中心軸ＣＡを中心とする環状であってもよい。或いは、ステータコア２１１を構成する複数の分割コア（不図示）が中心軸を中心として周方向に繋がっていてもよい。ステータコア２１１の径方向内端部は、ブラケット２２に固定されている。ステータコア２１１の径方向外端部は、ロータ１のマグネット１３と径方向に間隙を有して対向している。インシュレータ２２は、たとえば樹脂材料を用いた絶縁部材であり、ステータコア２１の少なくとも一部を覆っている。コイル部２３は、インシュレータ２２を介してステータコア２１に巻き付けられた導線からなる。

図１に示すように、ブラケット２２は、板部２２１と、内周壁部２２２と、外周壁部２２３と、を有する。板部２２１は、中心軸ＣＡが通る中央部分に開口を有する板状であり、ロータ１、ステータ２１、及び軸受機構２３よりも軸方向下方に位置している。内周壁部２２２は、板部２２１の径方向内端部から軸方向上方に突出し、周方向に延びる。内周壁部２２２の内部には、シャフト１０と軸受機構２３とが挿通されている。内周壁部２２２の径方向外側面には、ステータ２１が固定され、本実施形態ではステータコア２１１が固定されている。外周壁部２２３は、板部２２１の径方向外端部から軸方向上方に突出し、周方向に延びる。板部２２１、内周壁部２２２、及び外周壁部２２３に囲まれた空間には、マグネット１３が固定されたヨーク１２と、ステータ２１と、が収容されている。

軸受機構２３は、潤滑油などの作動流体による流体動圧を利用して、シャフト１０を回転可能に支持している。図１に示すように、軸受機構２３は、ベアリングホルダ２３１と、スリーブベアリング２３２と、スラストプレート２３３と、キャップ２３４と、を有している。

ベアリングホルダ２３１は、中心軸ＣＡを中心として軸方向に延びる筒状であり、ブラケット２２の内周壁部２２２の内部に挿通されて固定されている。ベアリングホルダ２３１の内部には、シャフト１０の軸方向下部、ベアリングホルダ２３１、スリーブベアリング２３２、スラストプレート２３３、及びキャップ２３４が配置されている。ベアリングホルダ２１１の軸方向上端部は、径方向に作動流体を介してシャフト１０と対向している。スリーブベアリング２３２は、軸方向に延びる筒状である。ベアリングホルダ２３１及びスリーブベアリング２３２には、シャフト１０が挿通されている。スラストプレート２３３は、軸方向と垂直に広がる板状である。スラストプレート２３３は、シャフト１０よりも軸方向下方に設けられ、軸方向に作動流体を介してシャフト１０の軸方向下端部と対向している。これにより、シャフト１０がスラストプレート２３３よりも軸方向下方に移動することを防止できる。キャップ２３４は、ベアリングホルダ２３１の軸方向下端部に嵌め込まれ、該軸方向下端部を覆って閉じている。

ベアリングホルダ２３１の内部には、たとえば潤滑油などの作動流体が充填されている。より具体的には、作動流体は、シャフト１０の軸方向下端部、ベアリングホルダ２３１、スリーブベアリング２３２、スラストプレート２３３、及びキャップ２３４それぞれの間隙に充填されている。ベアリングホルダ２３１は、作動流体及びベアリング２３２を介してシャフト１０を回転可能に支持している。また、作動流体の潤滑作用により、シャフト１０は、ベアリングホルダ２３１の軸方向上端部、スリーブベアリング２３２、及びスラストプレート２３３と滑らかに摺動することができる。

＜１−２．突出部の構成＞
次に、突出部１１３の構成を説明する。図１に示すように、突出部１１３は、先端部１１３１と、接続部１１３２と、を有する。先端部１１３１には、ヨーク１２が固定されている。接続部１１３２は、フランジ部１１２の軸方向下端部と先端部１１３１とを接続している。言い換えると、接続部１１３２の一方端は、先端部１１３１に接続されている。接続部１１３２の他方端は、フランジ部１１２の軸方向下端部に接続されている。

突出部１１３が突出する方向と交わる方向における接続部１１３２の最小幅は、径方向における先端部１１３１の最大幅よりも小さくなっている。つまり、突出部１１３は、突出部１１３が突出する方向と交わる方向において、接続部１１３２で括れている。この構成によれば、突出部１１３のうちの接続部１１３２が弾性変形し易くなっている。そのため、ヨーク１２が突出部１１３に圧入される際、ヨーク１２の圧入によりロータハブ１１に作用する応力は、突出部１１３の接続部１１３２の弾性変形により緩和される。より具体的には、ロータハブ１１が突出部１１３を有していない場合、たとえばロータハブ１１をヨーク１２に嵌め込む際、上記の応力により、ロータハブ１１が変形して、フランジ部１１２の軸方向上面１１２ａの法線方向が径方向に傾くことがある。このようなフランジ部１１２の変形は、たとえば光学ディスクなどの環状の板部材２００がフランジ部１１２の軸方向上面１１２ａに載置される際に問題となる。一方、本構成によれば、ロータハブ１１にヨーク１２を保持させる際に、ロータ基部１１１の変形と上述のようなフランジ部１１２の変形とを抑制でき、それに伴う問題の発生とを抑制又は防止できる。

さらに、先端部１１３１の径方向内端部の径方向位置は、マグネット１３の径方向内側面よりも径方向外方にある。この構成によれば、突出部１１３の径方向内端部がステータ２１に当たり難い。従って、モータ１００内部におけるステータ２１の収容空間を確保できる。

先端部１１３１の軸方向下端部の軸方向位置は、本実施形態では、ステータ２１の軸方向上端部よりも軸方向上方に位置している。この構成によれば、マグネット１３の軸方向長さを比較的長くすることができる。これにより、磁気性能が高いマグネット１３を使わなくても済むので、モータ１００のコストを低減できる。

但し、本実施形態の例示に限定されず、先端部１１３１の軸方向下端部の軸方向位置は、ステータ２１の軸方向上端部よりも軸方向下方に位置していてもよい。この構成によれば、突出部１１３の軸方向長さを比較的長くすることができる。そのため、ロータハブ１１にヨーク１２を保持させる際の応力を突出部１１３の弾性変形によってより緩和し易くなる。従って、環状の板部材２００が載置可能なフランジ部１１２の変形をより抑制することができる。或いは、先端部１１３１の軸方向下端部の軸方向位置は、ステータ２１の軸方向上端部の軸方向位置と同じであってもよい。

周方向から見て、フランジ部１１２と突出部１１３との間には、図１に示すように、凹部１ａが設けられる。凹部１は、径方向内方に凹み、周方向に延びている。言い換えると、ロータ１は、凹部１ａをさらに有している。凹部１ａは、ロータハブ１１の径方向外端部から、ヨーク１２の径方向内端部よりも径方向内方に凹んでいる。凹部１ａは、フランジ部１１２の軸方向下方に設けられ、径方向から見て接続部１１３２と重なっている。フランジ部１１２の軸方向下方においてロータハブ１１の径方向外端部に凹部１ａを設けることにより、ロータハブ１１の径方向寸法を大きくしなくても、突出部１１３の接続部１１３２を設けることができる。

ヨーク１２よりも径方向内方において、フランジ部と突出部１１３との間には、凹部１ａによって軸方向に間隙が設けられている。また、ヨーク１２の軸方向上端部は、軸方向に間隙を有してフランジ部１１２の軸方向下面と対向している。従って、フランジ部１１２の軸方向下方において、突出部１１３が変形可能な空間を確保できる。よって、たとえばロータハブ１１にヨーク１２を保持させる際、ヨーク１２の圧入によりロータハブ１１に作用する応力を緩和するためのヨーク１２の変形がし易くなっている。

凹部１ａは、周方向から見て図１に示すように、フランジ部１１２の軸方向下面及び突出部１１３の傾斜面１１３ａで構成される。傾斜面１１３ａは、径方向外方に向かうにつれて軸方向下方に向かう面であり、突出部１１３の径方向外側面の一部である。つまり、突出部１１３の径方向外側面は、傾斜面１１３ａを含んでいなくてもよいが、好ましくは、径方向外方に向かうにつれて軸方向下方に向かう傾斜面１１３ａを含んでいる。但し、この例示は、突出部１１３の径方向外側面が傾斜面１１３ａを含まない構成を排除しない。傾斜面１１３ａは、凹部１ａに面している。

この構成によれば、凹部１ａに面する傾斜面１１３ａにより、接続部１１３２をより薄くすることができ、傾斜面１１３ａとフランジ部１１２との間に、接続部１１３２が軸方向に変位可能な空間を設けることができる。より具体的に説明すると、たとえば、仮に突出部１１３が、凹部１ａに面する傾斜面１１３を含まず、径方向に延びてフランジ部１１２と軸方向に対向する軸方向上面を含む場合、少なくとも軸方向を含む方向における接続部１１３２の幅がより広くなる。そのため、接続部１１３２が軸方向に曲がり難くなる。さらに、フランジ部１１２と上記の軸方向上面との間に間隙を確保し難くなるため、突出部１１３が軸方向に変位し難くなる。一方、本実施形態の上記構成では、突出部１１３が径方向に延びる軸方向上面を含む上記仮の構成と比べて、接続部１１３２が軸方向に曲がり易く、且つ、突出部１１３が軸方向に変位し易くなる。従って、ヨーク１２の圧入によりロータハブ１１に作用する応力を接続部１１３２の弾性変形によってより緩和し易くなる。

＜２．その他＞
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。

本発明は、マグネットを固定するヨークを備えるモータに有用である。

１００・・・モータ、２００・・・環状の板部材、１・・・ロータ、１ａ・・・凹部、１０・・・シャフト、１１・・・ロータハブ、１１１・・・ロータ基部、１１１１・・・筒部、１１１２・・・嵌合部、１１１２ａ・・・・クランプ孔、１１２・・・フランジ部、１１２ａ・・・軸方向上面、１１２ｂ・・・軸方向下面、１１３・・・突出部、１１３ａ・・・傾斜面、１１３１・・・先端部、１１３２・・・接続部、１２・・・ヨーク、１３・・・マグネット、２・・・静止部、２１・・・ステータ、２１２・・・ステータコア、２１２・・・コイル部、２２・・・ブラケット、２２１・・・板部、２２２・・・内周壁部、２２３・・・外周壁部、２３・・・軸受機構、２３１・・・ベアリングホルダ、２３２・・・スリーブベアリング、２３３・・・スラストプレート、２３４・・・キャップ、ＣＡ・・・中心軸

Claims (5)

1. 中心軸を中心に回転可能なロータと、
   前記ロータを駆動するステータと、
   を備え、
   前記ロータは、
   前記ステータと径方向に対向するマグネットと、
   前記マグネットが固定される円筒形状のヨークと、
   前記ヨークを保持するロータハブと、
   を有し、
   前記ロータハブは、
   円筒形状のロータ基部と、
   軸方向一方側を向く面に環状の板部材が載置可能なフランジ部と、
   前記フランジ部の軸方向他方側における端部から軸方向他方側に突出する突出部と、
   を有し、
   前記フランジ部は、前記ロータ基部の径方向外方に設けられて周方向に延び、前記ステータよりも軸方向一方側に位置し、
   前記突出部は、
   前記ヨークが固定される先端部と、
   前記フランジ部の軸方向他方側における端部と前記先端部とを接続する接続部と、
   を有し、
   前記突出部が突出する方向と交わる方向における前記接続部の最小幅は、径方向における前記先端部の最大幅よりも小さく、
   前記先端部の径方向内方における端部の径方向位置は、前記マグネットの径方向内方における側面よりも径方向外方にある、モータ。
2. 前記先端部の軸方向他方側における端部の軸方向位置は、前記ステータの軸方向一方側における端部よりも軸方向他方側に位置する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記先端部の軸方向他方側における端部の軸方向位置は、前記ステータの軸方向一方側における端部よりも軸方向一方側に位置する、請求項１に記載のモータ。
4. 前記ロータは、前記ロータハブの径方向外方における端部から、前記ヨークの径方向内方における端部よりも径方向内方に凹む凹部を有し、
   前記凹部は、前記フランジ部の軸方向下方に設けられ、径方向から見て前記接続部と重なる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のモータ。
5. 前記突出部の径方向外方における側面は、径方向外方に向かうにつれて軸方向他方側に向かう傾斜面を含み、
   前記傾斜面は、前記凹部に面する、請求項４に記載のモータ。

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