JP4110605B2 - モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータに関し、特にスピンドルモータの軸受構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばＣＤ−ＲＯＭを用いるディスクドライブにおいては、ＣＤ−ＲＯＭに記憶されているデータのアクセスのさらなる高速化が要求されている。
このような高速アクセス化を図るには、ＣＤ−ＲＯＭを例えば８０００ｒｐｍという高速で回転させるモータが必要であり、さらに高速アクセス時にデータをエラー無く安定して読み出すには、例えば１ｇｃｍという大きな偏心量を持つＣＤ−ＲＯＭを高精度かつ安定的に支持回転させると共に、この状態を長期間維持可能な信頼性を有するモータが必要となる。
【０００３】
図５は、例えばＣＤ−ＲＯＭを用いるディスクドライブに内蔵されている従来のモータの一例を示す断面側面図である。
このモータ３０は、スピンドルモータであリ、ロータ部３０ａとステータ部３０ｂを備えている。
ロータ部３０ａは、ロータ軸３１、ターンテーブル３２、ロータケース３３及びマグネット３４等で構成されている。
ステータ部３０ｂは、モータ基板３５、ハウジング３６、メタル含油軸受３７、スラスト受け３８、積層鉄芯３９及びコイル４０等で構成されている。
【０００４】
ターンテーブル３２は、ＣＤ−ＲＯＭを載置・固定可能な円盤形状に形成されており、中心部がロータ軸３１の先端部に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
ロータケース３３は、磁性を有する材料、例えば鉄等の金属で鉢状に形成されており、中心部がロータ軸３１に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
マグネット３４は、ロータケース３３の外周部の内周面側に沿って複数個並べて接着固定されている。
【０００５】
ハウジング３６は、内周部の一端に油溜り３６ａを有し、外周部に段付きフランジ部３６ｂを有する円筒形状に形成されており、段付きフランジ部３６ｂがモータ基板３５の取付穴部にカシメ固定されている。
メタル含油軸受３７は、粉末冶金により円筒形状に形成されて潤滑油が含浸されており、ハウジング３６の内周部に２個並んで例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。ここで、ターンテーブル３２側に配置されているメタル含油軸受３７を出力側メタル含油軸受３７と呼び、モータ基板３５側に配置されているメタル含油軸受３７を反出力側メタル含油軸受３７と呼ぶ。
【０００６】
スラスト受け３８は、円盤形状に形成されており、ハウジング３６の内周部の他端に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
積層鉄芯３９は、リング状であって板状の磁性材が複数枚積層されて形成されており、ハウジング３６の外周部に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
コイル４０は、積層鉄芯３９に例えば円周方向に等間隔をおいて複数個巻回されている。
【０００７】
そして、ロータ部３０ａとして構成されたロータ軸３１が、ステータ部３０ｂとして構成されたメタル含油軸受３７の内周部に挿入され、ロータ軸３１の一端が、スラスト受け３８に当接され、マグネット３４と積層鉄芯３９とが対向配置されている。
従って、積層鉄芯３９に巻回されているコイル４０に通電することにより回転磁界が発生するので、ロータ部３０ａはメタル含油軸受３７との間で摺動してステータ部３０ｂに対して回転する。
【０００８】
そして、このモータ３０を長期間使用していると、特にＣＤ−ＲＯＭの回転側である出力側メタル含油軸受３７に掛る負担が大きいことから、この出力側メタル含油軸受３７に含浸されている潤滑油は、外部への染み出し、酸化、蒸発等により失われ、メタル含油軸受３７としての機能が損なわれるので、ハウジング３６に設けられている油溜り３６ａに潤滑油を溜めておき、出力側メタル含油軸受３７に供給するようにしている。
【０００９】
このような構成のモータ３０において、ＣＤ−ＲＯＭを高速で回転させると共に、高精度かつ安定的に支持回転させるには、ハウジング３６とメタル含油軸受３７で成る軸受組立体の性能が重要である。
この軸受組立体の性能は、メタル含油軸受３７の気孔率及びメタル含油軸受３７の内周部とロータ軸３１の外周部とのクリアランス量により決定される。即ち、メタル含油軸受３７に含浸されている潤滑油は、ロータ軸３１の回転で発生するポンプ作用により、メタル含油軸受３７を構成する粉末圧縮焼結体の隙間である気孔内から吸い出され、メタル含油軸受３７の内周部とロータ軸３１の外周部とのクリアランス内で油膜となって潤滑作用するからである。
従って、メタル含油軸受３７の内周部とロータ軸３１の外周部とのクリアランス量を例えば３μｍ程度に設定することが望ましい。
【００１０】
ところが、メタル含油軸受３７の外周部とハウジング３６の内周部との固着力を確保する必要があるため、メタル含油軸受３７の外周部とハウジング３６の内周部との圧入代は通常数十μｍに設定される。このため、単純にメタル含油軸受３７をハウジング３６の内周部に圧入すると、メタル含油軸受３７の内径が影響を大きく受けることになり、上記メタル含油軸受３７の内周部とロータ軸３１の外周部とのクリアランス量を安定維持することができなくなる。
そこで、メタル含油軸受３７をハウジング３６の内周部に圧入すると同時に、メタル含油軸受３７の内周部をリーマ等でサイジングし、上記メタル含油軸受３７の内周部とロータ軸３１の外周部とのクリアランス量を安定維持するようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来のモータ３０においては、２個のメタル含油軸受３７の内周部とロータ軸３１の外周部とのクリアランス量を安定維持するために、各メタル含油軸受３７は、ハウジング３６の内周部に圧入される前に、各メタル含油軸受３７の内周部がリーマ等でサイジングされる。
ところが、各メタル含油軸受３７は、金属粉末を圧縮成形して焼結した粉末冶金により形成されているため、各メタル含油軸受３７の外径にばらつきが生じ易い。そして、この外径ばらつきが生じると、各メタル含油軸受３７の外周部とハウジング３６の内周部との圧入代が変化してしまい、各メタル含油軸受３７の内周部とロータ軸３１の外周部とのクリアランス量を安定維持することが困難になると共に、そのクリアランス量の安定維持に掛るコストがアップしてしまうという問題があった。
【００１２】
さらに、２個のメタル含油軸受３７の内径の同軸度にもばらつきが生じ易いため、各メタル含油軸受３７の内周部とロータ軸３１の外周部との間での回転ロスが増加して油膜切れ等の不具合が発生する場合があるという問題があった。
また、ハウジング３６は、金属体の切削加工により形成されるが、油溜り３６ａや段付きフランジ部３６ｂを有する複雑な形状をしているため、切削加工に掛るコストがアップしてしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、簡単な構成により回転性能が高く、製造コストが低いモータを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にあっては、ハウジング内に固定された含油軸受を介して軸を回転させる構成のモータにおいて、前記ハウジングは、略ストレートの円筒形に形成されており、前記軸受の内周部の両端部に、前記軸と摺動する摺動部をそれぞれ設けると共に、前記各摺動部間に、前記軸と接触しない第１の逃げ部を設け、前記軸受の外周部における前記摺動部の一方に対応する部位に、前記ハウジングの内周部と接触しない第２の逃げ部を設けると共に、前記第２の逃げ部以外の部位に、前記ハウジングの内周部と圧接可能な第１の圧接部を設け、前記ハウジングの内周部における前記摺動部の他方に対応する部位に、前記軸受の第１の圧接部と接触しない第３の逃げ部を設けると共に、前記第３の逃げ部以外の部位に、前記軸受の第１の圧接部と圧接可能な第２の圧接部を設け、前記軸受の圧接部には、軸方向に伸びる溝が一つ以上設けられていることにより達成される。
【００１５】
上記構成によれば、軸を支持する軸受の摺動部と、軸受を固定するハウジングの圧接部がずれるように形成されているので、軸受の摺動部の径がハウジングからの圧力に影響されることはなく、軸を精度良く回転することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１７】
図１は、本発明のモータの実施形態を示す断面側面図である。
このモータ１０は、例えばＣＤ−ＲＯＭを用いるディスクドライブに内蔵されているスピンドルモータである。
このモータ１０は、ロータ部１０ａとステータ部１０ｂを備えている。
ロータ部１０ａは、ロータ軸１１、ターンテーブル１２、ロータケース１３及びマグネット１４等で構成されている。
ステータ部１０ｂは、モータ基板１５、ハウジング１６、メタル含油軸受１７、スラスト受け１８、積層鉄芯１９及びコイル２０等で構成されている。
【００１８】
ターンテーブル１２は、ＣＤ−ＲＯＭを載置・固定可能な円盤形状に形成されており、中心部がロータ軸１１の先端部に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
ロータケース１３は、磁性を有する材料、例えば鉄等の金属で鉢状に形成されており、中心部がロータ軸３１に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
マグネット１４は、ロータケース１３の外周部の内周面側に沿って複数個並べて接着固定されている。このマグネット１４は、例えばプラスチックマグネット等を用いることができ、Ｎ極とＳ極が交互に多極着磁されている。
【００１９】
ハウジング１６は、略ストレートの円筒形状に形成されており、例えばプレスによるバーリング等により形成されたモータ基板３５の立ち上げ部位３５ａに例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
メタル含油軸受１７は、粉末冶金により出力側メタル含油軸受と反出力側メタル含油軸受とが一体となった円筒形状に形成されて潤滑油が含浸されており、ハウジング１６の内周部に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
スラスト受け１８は、円盤形状に形成されており、ハウジング１６の内周部の一端に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
【００２０】
積層鉄芯１９は、リング状であって板状の磁性材が複数枚積層されて形成されており、ハウジング１６の外周部に例えば圧入によりはめ込まれて固定されている。
コイル２０は、積層鉄芯１９に例えば円周方向に等間隔をおいて複数個巻回されており、モータ基板１５に設けられている配線部分等を介して外部から通電可能に構成されている。
そして、ロータ部１０ａとして構成されたロータ軸１１が、ステータ部１０ｂとして構成されたメタル含油軸受１７の内周部に挿入され、ロータ軸１１の一端が、スラスト受け１８に当接され、マグネット１４と積層鉄芯１９とが対向配置されている。
【００２１】
このような構成において、その動作例を説明すると、外部からステータ部１０ｂの各コイル２０に対して、所定の通電パターンで給電することにより、これらのコイル２０に磁界が発生する。そして、それらの磁力線が積層鉄芯１９を通って、ロータ部１０ａのマグネット１４からロータケース１３を通る磁力線と相互に作用する。これによりロータ部１０ａは、ロータ軸１１を中心としてステータ部１０ｂに対して回転する。
【００２２】
次に、特徴部分であるハウジング１６及びメタル含油軸受１７について図２及び図３を参照してさらに詳細に説明する。
ハウジング１６の内周部は、一端部に、スラスト受け１８をはめ込むための段差部１６ａが形成され、さらにメタル含油軸受１７を挿入し易いように、メタル含油軸受１７の最大外径より大径で所定長さｄの逃げ部（第３の逃げ部）１６ｂが形成されている。そして、逃げ部１６ｂから他端部にかけて、メタル含油軸受１７を固定可能なように、メタル含油軸受１７の最大外径より若干小さい径の圧接部（第２の圧接部）１６ｃが形成されている。
【００２３】
ハウジング１６の外周部は、一端部、即ち上記段差部１６ａ側に、モータ基板３５の立ち上げ部位３５ａに挿入し易いように、テーパ部１６ｄが形成され、またテーパ部１６ｄから他端部にかけて、立ち上げ部位３５ａに固定可能なように、立ち上げ部位３５ａの内径より若干大きい径の圧接部１６ｅが形成されている。
このような形状のハウジング１６は、従来のハウジング３６よりも簡単な形状であるため、例えばベンチレース加工により形成される。
【００２４】
メタル含油軸受１７の内周部は、両端部に、ロータ軸１１と摺動可能なように、ロータ軸１１の径より若干小さい径で所定長さＤ１、Ｄ２の摺動部１７ａ、１７ｂが形成され、また摺動部１７ａ、１７ｂの間に、ロータ軸１１とは接触しないように、ロータ軸１１の径より大径の逃げ部（第１の逃げ部）１７ｃが形成されている。
【００２５】
メタル含油軸受１７の外周部は、一端部に、ハウジング１６に挿入し易いように、ハウジング１６の最小内径より小径で所定長さＤ３の逃げ部（第２の逃げ部）１７ｄが形成され、また逃げ部１７ｄから他端部にかけて、ハウジング１６に固定可能なように、ハウジング１６の最小内径より若干大きい径の圧接部（第１の圧接部）１７ｅが形成されている。さらに、この圧接部１７ｅには、軸方向に延びる溝１７ｅａが、円周方向に等間隔で４個所設けられている。
このような形状のメタル含油軸受１７は、例えば銅及び鉄の粉末を圧縮成形して焼結した粉末冶金により形成され、さらに潤滑油が真空状態で含浸される。
【００２６】
以上のことをまとめると、ハウジング１６の逃げ部１６ｂの径はメタル含油軸受１７の圧接部１７ｅの径より大きくなるように、また、この逃げ部１６ｂの長さｄはメタル含油軸受１７の摺動部１７ａの長さＤ１より長くなるように形成されている。ハウジング１６の圧接部１６ｃの径はメタル含油軸受１７の圧接部１７ｅの径より小さくなるように形成されている。
また、メタル含油軸受１７の逃げ部１７ｄの径はハウジング１６の圧接部１６ｃの径より小さくなるように、また、この逃げ部１７ｄの長さＤ３はメタル含油軸受１７の摺動部１７ａの長さＤ１と同等以上に長くなるように形成されている。
【００２７】
このような構成のメタル含油軸受１７をハウジング１６に圧入する場合は、先ず、ハウジング１６の逃げ部１６ｂが形成されている側の端面と、メタル含油軸受１７の逃げ部１７ｄが形成されている側の端面とを対向させる。ここで、メタル含油軸受１７の摺動部１７ａ、１７ｂをリーマ等によりサイジングする。
次に、メタル含油軸受１７をハウジング１６に挿入し、メタル含油軸受１７の逃げ部１７ｃと摺動部１７ｂの境界線が、ハウジング１６の圧接部１６ｃと逃げ部１６ｂの境界線と略一致するまで圧入し、図４に示す組立体を完成する。
【００２８】
ここで、メタル含油軸受１７の逃げ部１７ｄの長さＤ３は、摺動部１７ａの長さＤ１と同等以上に形成されており、さらにハウジング１６の逃げ部１６ｂの長さｄはメタル含油軸受１７の摺動部１７ｂの長さＤ２より長くなるように形成されているので、メタル含油軸受１７のハウジング１６への圧入の際や圧入の後の圧力、さらにはハウジング１６のモータ基板３５への圧入の際や圧入の後の圧力は、メタル含油軸受１７の圧接部１７ｅのうち逃げ部１７ｃの形成範囲とハウジング１６の圧接部１６ｃとの間に掛ることになる。
従って、メタル含油軸受１７の摺動部１７ａ、１７ｂは、圧入の際や圧入の後の圧力の影響を受けずに高精度を維持することができる。
【００２９】
また、１個のメタル含油軸受１７をハウジング１６に圧入するのみであるので、従来のように２個のメタル含油軸受３７のときに存在した外径ばらつきによる各メタル含油軸受３７の外周部とハウジング３６の内周部との圧入代の変化は生じず、メタル含油軸受１７の摺動部１７ａ、１７ｂとロータ軸１１の外周部とのクリアランス量を容易に安定維持して回転精度を高めることができる。
さらに、１個のメタル含油軸受１７の摺動部１７ａ、１７ｂをリーマ等によりサイジングすればよいので、摺動部１７ａ、１７ｂの内径の同軸度は原理的にゼロになり、メタル含油軸受１７の摺動部１７ａ、１７ｂとロータ軸１１の外周部との間では回転ロスやそれに伴う油膜切れ等の不具合が発生せず、回転性能を高めることができる。
【００３０】
また、ハウジング１６は、例えばベンチレース加工により容易に形成できるので、加工コストを低減させることができる。
さらに、ハウジング１６の圧接部１６ｃとメタル含油軸受１７の逃げ部１７ｄとの間隙、ハウジング１６の圧接部１６ｃとメタル含油軸受１７の溝１７ｅａとの隙間、ハウジング１６の逃げ部１６ｂとメタル含油軸受１７の圧接部１７ｅとの隙間は、油溜りとして活用できるので、超寿命化を図ることができる。
【００３１】
尚、上述した実施形態では、メタル含油軸受について説明したが、これに限らず他の種類の含油軸受けについても同様に適用可能である。また、ＣＤ−ＲＯＭのようなディスクをドライブするためのモータに限らず、他の種類のディスクあるいはディスク以外の回転対象物を回転するモータについても同様に適用可能である。さらに、モータ（電動機）のみならず、発電機についても同様の構成により対応可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成により、回転性能を高くすることができると共に、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータの実施形態を示す断面側面図。
【図２】図１のモータのハウジングの詳細例を示す断面側面図。
【図３】図１のモータのメタル含油軸受の詳細例を示す断面側面図及び平面図。
【図４】図２のハウジングと図３のメタル含油軸受の組立例を示す断面側面図。
【図５】 従来のモータの一例を示す断面側面図。
【符号の説明】
１０・・・モータ、１１・・・ロータ軸、１２・・・ターンテーブル、１３・・・ロータケース、１４・・・マグネット、１５・・・モータ基板、１６・・・ハウジング、１６ａ・・・段差部、１６ｂ・・・逃げ部、１６ｃ・・・圧接部、１６ｄ・・・テーパ部、１６ｅ・・・圧接部、１７・・・メタル含油軸受、１７ａ・・・摺動部、１７ｂ・・・摺動部、１７ｃ・・・逃げ部、１７ｄ・・・逃げ部、１７ｅ・・・圧接部、１８・・・スラスト受け、１９・・・積層鉄芯、２０・・・コイル

Claims (2)

1. ハウジング内に固定された含油軸受を介して軸を回転させる構成のモータにおいて、
   前記ハウジングは、略ストレートの円筒形に形成されており、
   前記軸受の内周部の両端部に、前記軸と摺動する摺動部をそれぞれ設けると共に、前記各摺動部間に、前記軸と接触しない第１の逃げ部を設け、
   前記軸受の外周部における前記摺動部の一方に対応する部位に、前記ハウジングの内周部と接触しない第２の逃げ部を設けると共に、前記第２の逃げ部以外の部位に、前記ハウジングの内周部と圧接可能な第１の圧接部を設け、
   前記ハウジングの内周部における前記摺動部の他方に対応する部位に、前記軸受の第１の圧接部と接触しない第３の逃げ部を設けると共に、前記第３の逃げ部以外の部位に、前記軸受の第１の圧接部と圧接可能な第２の圧接部を設け、
   前記軸受の圧接部には、軸方向に伸びる溝が一つ以上設けられている
   ことを特徴とするモータ。
2. 前記ハウジングが、その外周部における前記第３の逃げ部に対応する部位で固定されている請求項４に記載のモータ。

Images