JP5940319B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、光ディスク、光磁気ディスク等を回転させるためのスピンドルモータをはじめ、各種電動装置の駆動源として用いることができるブラシレスモータに関する。

例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の光ディスク装置、光磁気ディスク装置では、ディスクを回転駆動させるスピンドルモータとしてブラシレスモータが用いられている。
このようなブラシレスモータとして、例えば特許文献１には図９に示す構成を有するものが開示されている。

図９のブラシレスモータでは、ロータ軸（シャフト）１０１の上部に圧入されたロータケース１０２の内側に、リング状のマグネット１０３が固定されて回転子が構成されている。
そして、ロータ軸１０１を回転自在に支持する含油メタル（含油焼結合金）１０５が、プリント基板１０７に一体化された筒状の軸受ホルダ１０４の内側に圧入され、軸受ホルダ１０４の下側開口部分には、耐摩耗性のスラスト板（樹脂板）１１０を配したエンドキャップ（底蓋）１０９が固定されている。また、ロータ軸１０１の下側部分には、回転子のスラスト方向の抜けを防止するための抜止め部材１０８が固定されている。
また、軸受ホルダ１０４の外周側には、鉄心に樹脂の絶縁体を介して銅線が巻層された電機子１０６が固定されている。

特開平８−２８９５２３号公報

軸受として安価な含油メタルを用いて構成されるブラシレスモータでは、含油メタルの潤滑油が軸受ホルダから漏れ出すのを防止することが重要である。
しかしながら、図９のブラシレスモータでは、エンドキャップ１０９と軸受ホルダ１０４の間にほんの少しでも隙間があると、この隙間から潤滑油が重力によって容易に漏れ出る形態となっているため、潤滑油が漏れ出す危険性がある。

軸受ホルダから潤滑油が漏れ出ると、ロータ軸と軸受との間に十分な潤滑油を保持できず、すべり軸受としての性能が低下してモータ駆動時の回転音が大きくなったり、モータの寿命が短くなる問題がある。また、漏れ出た潤滑油によってモータが内蔵されている機器の性能に悪影響を与える恐れがあり、例えばディスク駆動装置ではディスクへの記録再生にエラーが生じる恐れがある。

そこで本発明は、含油メタルの潤滑油の漏れを防止し、信頼性の高いブラシレスモータを提供することを目的としているものである。

上記の目的を達成すべく成された本発明のブラシレスモータの構成は、以下のとおりである。
即ち、本発明の請求項１は、筒状の軸受ホルダと、前記軸受ホルダの下側開口を閉塞するエンドキャップと、前記軸受ホルダの内側に嵌合されてロータ軸を回転自在に支持する含油メタルと、を具備するブラシレスモータにおいて、
前記軸受ホルダは、軸方向下方に開口する環状の溝部を有し、
前記エンドキャップは、底部と、軸方向上方に延出する環状の突部を有し、
前記溝部の内周面に前記突部が密着しており、
前記ロータ軸は、前記含油メタルの下方に位置する部分に凹部を有し、
前記軸受ホルダは、内側下部に段差部を有し、該段差部の上面にロータ抜止用ワッシャが配されており、前記段差部の下面に前記エンドキャップの前記底部の上面が当接されており、
前記凹部に、前記ロータ抜止用ワッシャの内径部が挿入されていることを特徴としている。

本発明の請求項２は、請求項１のブラシレスモータにおいて、前記軸受ホルダの前記段差部は環状に形成されており、前記軸受ホルダの前記段差部の内径は、前記ロータ軸の外径よりも大きいことを特徴としている。
本発明の請求項３は、請求項１又は２のブラシレスモータにおいて、前記軸受ホルダは、前記溝部の外周に突起部を有し、前記エンドキャップは、前記底部と前記突部の間に段差部を有し、前記突起部が前記エンドキャップの前記段差部の下面外周に密着されていることを特徴としている。
本発明の請求項４は、請求項３のブラシレスモータにおいて、前記エンドキャップの前記段差部は、前記底部の外縁から軸方向上方に立上がった環状の立上部と、該立上部の上端から外径側に延びた延出部からなり、前記突部は、前記延出部の外縁から軸方向上方に環状に延出していることを特徴としている。

本発明のブラシレスモータでは、軸受ホルダに軸方向下方に開口する環状の溝部を設けると共に、エンドキャップに軸方向上方に延出する環状の突部を設け、前記溝部に前記突部を圧入することによって軸受ホルダの下側開口を閉塞している。このため、軸受ホルダとエンドキャップの嵌合部分は、全周に亘って軸方向に凸の迷路形状となり、含油メタルの潤滑油が軸受ホルダの下方から漏れるのを効果的に防止することができる。

本発明の第１の実施形態例に係るブラシレスモータＭ１の側面図であり、部分的に断面で示している。 図１のブラシレスモータＭ１における軸受ホルダの縦断面図である。 図１のブラシレスモータＭ１におけるエンドキャップの縦断面図である。 図１のブラシレスモータＭ１において、軸受ホルダの突起部をエンドキャップの段差部の下面外周にカシメ加工した状態を示す側面図であり、部分的に断面で示している。 本発明の第２の実施形態例に係るブラシレスモータＭ２の側面図であり、部分的に断面で示している。 図５のブラシレスモータＭ２における軸受ホルダの縦断面図である。 図５のブラシレスモータＭ２におけるエンドキャップの縦断面図である。 図５のブラシレスモータＭ２において、軸受ホルダの突起部をエンドキャップの段差部の下面外周にカシメ加工した状態を示す側面図であり、部分的に断面で示している。 従来例のブラシレスモータを示す断面図である。

以下、本発明のブラシレスモータの実施形態例を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態例）
図１は、本発明の第１の実施形態例に係るブラシレスモータＭ１を示している。
本例のブラシレスモータＭ１は、光ディスク、光磁気ディスク等を回転させるためのスピンドルモータとして用いることができるものであり、主に、ステータ部Ｓとロータ部Ｒとで構成されている。

ステータ部Ｓは、ロータ部Ｒを回転自在に支持する軸受部と、この軸受部の周囲に配された電機子を有する。

軸受部は、軸受ホルダ１２、含油メタル１３、エンドキャップ１４、スラスト板１５及びロータ抜止用ワッシャ１６で構成されている。
軸受ホルダ１２は、図２に示すように無底の筒状に形成されており、例えば切削加工された真鍮製の部材で構成することができる。
この軸受ホルダ１２は、含油メタル１３が装着される円筒部１２ａと、円筒部１２ａの下側から外方に突き出たフランジ部１２ｂと、フランジ部１２ｂの下方に突き出たベース取付部１２ｃと、軸方向下方に開口する環状の溝部１２ｄと、溝部１２ｄの外周に位置する突起部１２ｅと、溝部１２ｄの内周側に位置する環状壁１２ｆを有する。
なお、突起部１２ｅは環状壁１２ｆよりも軸方向下方に所定量突き出ている。

軸受ホルダ１２は、表面に印刷回路を形成したいわゆる鉄基板、あるいは印刷配線板に鉄板を重ねて取り付けたベース１１の開口部に、ベース取付部１２ｃを圧入して固定されている。
なお、ベース１１上には、後述の駆動用磁石２３と対向するようにホール素子（不図示）が設けられており、このホール素子によってロータ部Ｒの回転を検出することができるようになっている。

含油メタル１３は、筒状の焼結メタルに潤滑油を含浸させたもので、軸受ホルダ１２の円筒部１２ａの内側に固定されている。

エンドキャップ１４は、図３に示すように金属プレス加工で一体に成形された部材であり、平板状の底部１４ａ、段差部１４ｂ及び突部１４ｃを有する。
段差部１４ｂは、底部１４ａの外縁から軸方向上方に立上がった環状の立上部１４ｂ１と、立上部１４ｂ１の上端から外径側に延びた延出部１４ｂ２からなる。
突部１４ｃは、延出部１４ｂ２の外縁から軸方向上方に環状に延出しているものである。
このエンドキャップ１４は、軸受ホルダ１２の溝部１２ｄに突部１４ｃが圧入され、軸受ホルダ１２の下側開口を閉塞している。

エンドキャップ１４の底部１４ａの上には、耐摩耗性のスラスト板（樹脂板）１５が配されており、段差部１４ｂの延出部１４ｂ２の上には、リング状のロータ抜止用ワッシャ１６が配されている。

電機子は、ステータコア１７、コアカバー１８及びコイル１９で構成されている。
ステータコア１７は、複数の突極が形成された板状コアの積層体からなり、軸受ホルダ１２のフランジ部１２ｂに載置された状態で円筒部１２ｂの外周に固定されている。
ステータコア１７の表面には、絶縁性樹脂からなるコアカバー１８が配され、このコアカバー１８を介してコイル１９が巻かれている。

ロータ部Ｒは、ロータ軸２１と、ロータ軸２１と一体に回転するロータケース２２と、ロータケース２１に固定された駆動用マグネット２３を有する。
ロータ軸２１は、含油メタル１３により回転自在に支持され、下端はスラスト板１５により支持されている。
ロータ軸２１の含油メタル１３の下方に位置する部分には、環状の凹部２１ａが形成されており、この凹部２１ａにロータ抜止用ワッシャ１６の内径部が挿入されている。

ロータケース２２は、磁性を有する板材でキャップ状に形成されており、ロータ軸２１と同軸で円筒状に形成された円筒部２２ａと、内径側が若干低い上面部２２ｂを有している。
ロータ軸２１は、ロータケース２２の上面部２２ｂの中心に設けられているバーリング部２２ｃに圧入により固定されている。

ロータケース２２の円筒部２２ａの内側には、ステータコア１７の突極と径方向で対向する円筒状の駆動用マグネット２３が取り付けられている。この駆動用マグネット２３は円周方向にＮＳ交互に複数極着磁されている。
ロータケース２２の上面部２２ｂは、ディスクが着脱自在に配されてロータ軸２１と一体に回転するターンテーブルとなっている。
そして、上面部２２ｂの内径側にはディスクガイド２４が配され、上面部２２ｂの外径側には摩擦シート２５が配されている。

ディスクガイド２４は、ディスクをロータ軸２１と同心状に案内するための部材であり、硬質樹脂で形成されている。
また、ディスクガイド２４の凹部には、円環状のクランプ用マグネット２６が配されている。
クランプ用マグネット２６は、不図示のクランパをターンテーブル側に吸引することによって、クランパとロータケース２２の上面部２２ｂとの間にディスクを把持するための部材である。

以上のように本例のブラシレスモータＭ１では、軸方向下方に開口する環状の溝部１２ｄが軸受ホルダ１２に設けられており、エンドキャップ１４には軸方向上方に延出する環状の突部１４ｃが設けられている。そして、溝部１２ｄに突部１４ｃを圧入することによって、軸受ホルダ１２の下側開口をエンドキャップ１４で閉塞している。
これにより、溝部１２ｄと突部１４ｃの嵌合部分は、全周に亘って軸方向に凸の迷路形状となり、含油メタル１３の潤滑油が軸受ホルダ１２の下方から漏れるのを効果的に防止することができる。

また、本例のブラシレスモータＭ１では、軸受ホルダ１２の溝部１２ｄの外周に所定の高さを有する突起部１２ｅが設けられており、溝部１２ｄにエンドキャップ１４の突部１４ｃを圧入した状態において、突起部１２ｅがエンドキャップ１４の延出部１４ｂ２の下面よりも下方に突き出ている（図１参照）。
そして、図３に示すように、突起部１２ｅを段差部１４ｂ（延出部１４ｂ２）の下面外周にカシメ加工すれば、軸受ホルダ１２にエンドキャップ１４をより一層強固に組み付けることができる。
このため、例えばロータ軸２１から作用するスラスト荷重によってエンドキャップ１４が軸受ホルダ１２から離脱するのをより一層確実に防止することができ、結果として潤滑油漏れをより一層確実に防止することができる。

なお、軸受ホルダ１２の溝部１２ｄにエンドキャップ１４の突部１４ｃを圧入した状態において、図１に示すように環状壁１２ｆの下面に延出部１４ｂ２の上面を当接させたり、もしくは、溝部１２ｄの底部に突部１４ｃの先端部を当接させることにより、突起部１２ｅのカシメ加工時にエンドキャップ１４が位置ずれすることがなく、高精度な組み付けを行うことができる。

さらに、本例のブラシレスモータＭ１では、エンドキャップ１４に段差部１４ｂが設けられており、この段差部１４ｂ（延出部１４ｂ２）の上面にロータ抜止用ワッシャ１６を配している。そして、このロータ抜止用ワッシャ１６の内径部をロータ軸２１の凹部２１ａに挿入しているため、スピンドルモータとしての使用時にロータ軸２１が軸受ホルダ１２から抜け出るのを防止することができる。

（第２の実施形態例）
図５は、本発明の第２の実施形態例に係るブラシレスモータＭ２を示している。
なお、本例のブラシレスモータＭ２もスピンドルモータとして用いることができるものである。
図５において、図１中の部材と同一の部材には同一の符号を付しており、これらの部材については説明を省略する。

本例のブラシレスモータＭ２は、軸受ホルダとエンドキャップの形状が図１のブラシレスモータＭ１と異なる。

本例の軸受ホルダ３２は、図６に示すように無底の筒状に形成されており、例えば切削加工された真鍮製の部材で構成することができる。
この軸受ホルダ３２は、含油メタル１３が装着される円筒部３２ａと、円筒部３２ａの下側から外方に突き出たフランジ部３２ｂと、フランジ部３２ｂの下方に突き出たベース取付部３２ｃと、軸方向下方に開口する環状の溝部３２ｄと、溝部３２ｄの外周に位置する突起部３２ｅと、溝部３２ｄの内周側に位置する段差部３２ｆを有する。
なお、突起部３２ｅは段差部３２ｆよりも軸方向下方に所定量突き出ている。また、段差部３２ｆは環状に形成されており、段差部３２ｆの内径は、円筒部３２ａの内径よりも小さく、ロータ軸２１の外径よりも大きい。

本例のエンドキャップ３４は、図７に示すように金属プレス加工で一体に成形された部材であり、平板状の底部３４ａと、底部３４ａの外縁から軸方向上方に環状に延出する突部３４ｃを有する。
このエンドキャップ３４は、軸受ホルダ３２の溝部３２ｄに突部３４ｃが圧入され、軸受ホルダ１２の下側開口を閉塞している。

軸受ホルダ３２の段差部３２ｆの上には、リング状のロータ抜止用ワッシャ１６が配されており、エンドキャップ３４の底部３４ａの上には、耐摩耗性のスラスト板（樹脂板）１５が配されている。

以上のように本例のブラシレスモータＭ２においても、軸方向下方に開口する環状の溝部３２ｄが軸受ホルダ３２に設けられており、エンドキャップ３４には軸方向上方に延出する環状の突部３４ｃが設けられている。そして、溝部３２ｄに突部３４ｃを圧入することによって、軸受ホルダ３２の下側開口をエンドキャップ３４で閉塞している。
これにより、溝部３２ｄと突部３４ｃの嵌合部分は、全周に亘って軸方向に凸の迷路形状となり、含油メタル１３の潤滑油が軸受ホルダ３２の下方から漏れるのを効果的に防止することができる。

また、本例のブラシレスモータＭ２においても、軸受ホルダ３２の溝部３２ｄの外周に所定の高さを有する突起部３２ｅが設けられており、溝部３２ｄにエンドキャップ３４の突部３４ｃを圧入した状態において、突起部３２ｅがエンドキャップ３４の底部３４ａよりも下方に突き出ている（図５参照）。
そして、図８に示すように、突起部３２ｅを底部３４ａの下面外周にカシメ加工すれば、軸受ホルダ３２にエンドキャップ３４をより一層強固に組み付けることができる。
このため、ロータ軸２１から作用するスラスト荷重によってエンドキャップ３４が軸受ホルダ３２から離脱するのをより一層確実に防止することができ、結果として潤滑油漏れをより一層確実に防止することができる。

なお、軸受ホルダ３２の溝部３２ｄにエンドキャップ３４の突部３４ｃを圧入した状態において、図５に示すように段差部３２ｆの下面に底部３４ａの上面を当接させたり、もしくは、溝部３２ｄの底部に突部３４ｃの先端部を当接させることにより、突起部３２ｅのカシメ加工時にエンドキャップ３４が位置ずれすることがなく、高精度な組み付けを行うことができる。

さらに、本例のブラシレスモータＭ２では、軸受ホルダ３２の内側下部に段差部３２ｆが設けられており、この段差部３２ｆの上面にロータ抜止用ワッシャ１６を配している。そして、このロータ抜止用ワッシャ１６の内径部をロータ軸２１の凹部２１ａに挿入しているため、ロータ軸２１が軸受ホルダ３２から抜け出るのを防止することができる。

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明はこれらの実施形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態例を適宜に変形可能である。
例えば、ロータの抜止構造に関しては、ロータ軸２１の凹部２１ａとロータ抜止用ワッシャ１６との組み合わせに限らず、従来から知られている抜止構造を適用してもよい。
また、先の実施形態例ではエンドキャップを金属製のものとしたが、例えばＰＰＳ樹脂など耐熱性や寸法安定性等に優れる樹脂製のものを用いた場合には、スラスト板１５を省略することができる。

１１ ベース
１２、３２ 軸受ホルダ
１２ａ、３２ａ 円筒部
１２ｂ、３２ｂ フランジ部
１２ｃ、３２ｃ ベース取付部
１２ｄ、３２ｄ 溝部
１２ｅ、３２ｅ 突起部
１２ｆ 環状壁
１３ 含油メタル
１４、３４ エンドキャップ
１４ａ、３４ａ 底部
１４ｂ 段差部
１４ｂ１ 立上部
１４ｂ２ 延出部
１４ｃ、３４ｃ 突部
１５ スラスト板
１６ ロータ抜止用ワッシャ
１７ ステータコア
１８ コアカバー
１９ コイル
２１ ロータ軸
２１ａ 凹部
２２ ロータケース
２２ａ 円筒部
２２ｂ 上面部
２２ｃ バーリング部
２３ 駆動用マグネット
２４ ディスクガイド
２５ 摩擦シート
２６ クランプ用マグネット
３２ｆ 段差部
１０１ ロータ軸（シャフト）
１０２ ロータケース
１０３ マグネット
１０４ 軸受ホルダ
１０５ 含油メタル（含油焼結合金）
１０６ 電機子
１０７ プリント基板
１０８ 抜け止め部材
１０９ エンドキャップ（底蓋）
１１０ スラスト板（樹脂板）
Ｍ１、Ｍ２ スピンドルモータ
Ｒ ロータ部
Ｓ ステータ部

Claims (4)

1. 筒状の軸受ホルダと、前記軸受ホルダの下側開口を閉塞するエンドキャップと、前記軸受ホルダの内側に嵌合されてロータ軸を回転自在に支持する含油メタルと、を具備するブラシレスモータにおいて、
   前記軸受ホルダは、軸方向下方に開口する環状の溝部を有し、
   前記エンドキャップは、底部と、軸方向上方に延出する環状の突部を有し、
   前記溝部の内周面に前記突部が密着しており、
   前記ロータ軸は、前記含油メタルの下方に位置する部分に凹部を有し、
   前記軸受ホルダは、内側下部に段差部を有し、該段差部の上面にロータ抜止用ワッシャが配されており、前記段差部の下面に前記エンドキャップの前記底部の上面が当接されており、
   前記凹部に、前記ロータ抜止用ワッシャの内径部が挿入されていることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記軸受ホルダの前記段差部は環状に形成されており、前記軸受ホルダの前記段差部の内径は、前記ロータ軸の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記軸受ホルダは、前記溝部の外周に突起部を有し、
   前記エンドキャップは、前記底部と前記突部の間に段差部を有し、
   前記突起部が前記エンドキャップの前記段差部の下面外周に密着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記エンドキャップの前記段差部は、前記底部の外縁から軸方向上方に立上がった環状の立上部と、該立上部の上端から外径側に延びた延出部からなり、
   前記突部は、前記延出部の外縁から軸方向上方に環状に延出していることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータ。

Images