专利名称：主轴电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及安装在对CD-ROM、DVD、MD等信息记录盘片进行旋转驱动的盘片驱动装置等主体设备中的主轴电动机。尤其涉及主轴电动机上的电动机旋转轴的支承结构。
作为安装在盘片驱动装置等主体设备中的主轴电动机，有一种如图5所示的带电刷的小型直流电动机。该主轴电动机80具有电动机旋转轴20的输出端从电动机壳体85的上端面伸出的电动机主体80A、及用螺钉96安装在电动机壳体85上且覆盖电动机壳体85的上端面88的安装板90，该安装板90作为将电动机80A安装到主体设备的电动机承载部99上用的安装部。即，用螺钉等方法将安装板90安装到主体设备的电动机承载部99上，由此将电动机主体80A安装在电动机承载部99上。在日本发明专利公开1997-35455号公报中公开了将这种电动机主体80A安装到主体设备上的结构，无论主轴电动机是否带有电刷，在主体设备的领域都广泛地采用这种结构。
在这种电动机上，要求电动机旋转轴20相对电动机承载部99成直角。从而，过去首先要在电动机壳体85的上端面88(上盖板部分850)上垂直地开设轴承保持孔83，然后将径向轴承82嵌入该轴承保持孔83内，这样使电动机壳体85的上端面88与电动机旋转轴20之间的角度为直角。接着，将安装板90紧密地固定在电动机壳体85的上端面88上，由此使电动机旋转轴20与安装板90之间的角度为直角。
然而，装有主轴电动机80的主体设备要求该主体设备上的电动机旋转轴20的垂直度(轴垂直度)偏差在0±0.15°以内，甚至要求在0±0.10°以内，而采用传统的用保持在电动机壳体85的上端面88上的径向轴承82来支承电动机旋转轴20的结构就不可能得到如此高精度的直角。即，采用传统的电动机旋转轴20的支承结构时，是在电动机旋转轴20相对电动机壳体85的上端面88形成直角后，再将安装板90紧密地固定在电动机壳体85的上端面88上，以此在电动机旋转轴20与安装板90之间形成直角，故将电动机主体80A通过安装板90而安装在主体设备上时的垂直度误差是来自于电动机旋转轴20对电动机壳体85的上端面88的垂直度误差与安装板90对电动机壳体85的上端面88的平行度误差之和。尤其是，安装板90的规格是根据装载电动机主体80A的主体设备的种类变化的，故无论何种规格，都难以高精度地形成电动机旋转轴20的垂直度。
这类问题同样存在于将安装板90安装于电动机壳体85的侧壁部分86的结构。
再有，盘片驱动装置是在电动机旋转轴20的输出轴一侧(图中的上侧)直接安装载放盘片用的转台(未图示)，故电动机旋转轴20就成为盘片旋转轴。从而，装载在电动机承载部99上的盘片和电动机旋转轴20之间的位置关系也非常重要。因此，在图5所示的电动机旋转轴20的支承结构中，前述位置关系的精度始终是通过电动机旋转轴20与径向轴承82之间的位置关系精度、安装板90上的孔901的位置精度、以及在安装板90上形成的电动机承载部99的固定孔(未图示)的位置精度来保证的。因此，在电动机承载部99上安装电动机主体80A后，必须对传感装置与电动机旋转轴之间的位置关系进行微调。
另外，如果是装载作为盘片存储器的MD的盘片驱动装置，则更加要求扁平化和小型化，故也要求主轴电动机80实现扁平化。然而，采用图5所示的带电刷的小型直流电动机(主轴电动机80)时，在电动机旋转轴20的基端侧必须留有设置电刷支架61和电刷62等的空间，而且由于电枢34与电动机旋转轴20一体旋转，故必须在线圈38与电动机壳体85的上盖板部分850之间确保足够的间隙G。因此，带电刷的小型直流电动机(主轴电动机80)尤其难以实现扁平化。而且如果将电动机壳体85的上端面88(上盖板部分850)的厚度减薄，保持在该上端面88上的径向轴承82的保持强度就会降低，电动机旋转轴20会产生摆动等现象。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能提高电动机旋转轴垂直精度的主轴电动机。
本发明的目的还在于提供一种能实现主轴电动机薄型化的结构。
以下是对附图的简单说明。
图1是本发明主轴电动机的局部切除侧视图。
图2是本发明主轴电动机的主要部分放大剖视图。
图3(a)(b)分别是表示用定位夹具将安装板固定在电动机壳体上端面的状态的纵剖视图。
图4是用图3(b)所示的定位夹具将安装板固定在电动机壳体上端面的主轴电动机的内部结构模式说明图。
图5是传统主轴电动机的局部切除侧视图。
以下结合
本发明的主轴电动机。
首先说明主轴电动机的整体结构。
图1和图2分别是本形态的主轴电动机的局部切除侧视图及其主要部分的放大剖视图。本形态的主轴电动机与图5所示的传统主轴电动机的结构基本相同，故凡是相同的部分均用相同符号表示。
如图1和图2所示，本形态的主轴电动机10是带电刷的小型直流电动机，装载在对MD等盘片进行旋转驱动的盘片驱动装置(主体设备，未图示)的电动机承载部99上。
该主轴电动机10由电动机旋转轴20的输出端侧从杯状的电动机壳体40的上端面44伸出的电动机主体30、及用焊接等方法固定在电动机壳体40上且覆盖电动机壳体40的上端面44的安装板50构成。该安装板50是电动机主体30安装在盘片驱动装置的电动机承载部99时的安装部。
在电动机壳体40的内部设有电枢34，该电枢34由用压入等方法固定在电动机旋转轴20的轴线方向大致中央部且与电动机旋转轴20一体旋转的铁心36(该铁心具有多个呈放射状伸出的凸极)、以及卷绕在各铁心36上的线圈38构成。另外，在杯状的电动机壳体40上，在其侧壁部分42的内周面43固定着4极磁化的环状永久磁铁32，各永久磁铁32在铁心36的外周面隔着规定间隙对置。
电动机旋转轴20的基端侧受与电刷支架61形成一体的推力轴承68支承，输出端侧可旋转地支承于径向轴承22内。在这些轴承中，推力轴承68(电刷支架61)保持在覆盖电动机壳体40的敞开端的端板41上。另外，在旋转轴20的下端侧部分构成整流子70，在该整流子70的附近设有电阻器(灭弧元件)71。保持在电刷支架61上的电刷62与整流子70抵接。
在电动机壳体40的上端面44(上盖板部分450)的中央部分，与传统的主轴电动机不同，不是保持径向轴承22，而是形成旋转轴引出孔48。从而电动机旋转轴20的输出端侧(图中上侧)通过旋转轴引出孔48而向上方伸出。
这里，旋转轴引出孔48作为将电动机旋转轴20的输出端侧引出的孔而做得相当大，在电动机轴线L方向与电动机壳体40内的线圈38绕线部分重叠的位置开口。即，旋转轴引出孔48在电动机壳体40的上端面44的大致中央以略大于线圈38的绕线部分外径尺寸d1的内径d2开口。从而，线圈38的上端部分隔着旋转轴引出孔48而直接与安装板50的下侧面相对。
以下说明径向轴承的保持结构在本形态中，径向轴承22通过压入等方法固定在安装板50的中央形成的轴承保持孔55中。该轴承保持孔55由在安装板50的中央部分通过内缘翻边加工向电动机壳体40内伸出形成的筒部58构成。径向轴承22由保持电动机旋转轴20的圆筒状圆筒部24和在圆筒部24的上端向侧面扩展的凸缘部23构成，圆筒部24通过电动机壳体40的旋转轴引出孔48而向下方延伸，其下半部位于电动机壳体40内。凸缘部23局部地覆盖在安装板50的上侧面52上。
以下说明电动机主体在主体设备上的安装结构。
在上述结构的主轴电动机10上，电动机主体30在盘片驱动装置上的安装是通过用螺钉等将安装板50固定在盘片驱动装置的电动机承载部99上来实现的，在将电动机主体30安装于电动机承载部99后，嵌入固定在电动机旋转轴20的上端部分的转台16就使载放在其上侧面(盘片载放面)的MD等盘片围绕电动机轴线L旋转。在转台16上，形成夹紧盘片用的磁铁17以及相对该磁铁17的轭铁18。
从而，为了使盘片作水平旋转，就要求电动机旋转轴20垂直于电动机承载部99。为此，本形态为了在安装板50上形成轴承保持孔55(圆筒部58)而进行内缘翻边加工时，要使轴承保持孔55(圆筒部58)的中心轴线垂直于安装板50。如果以安装板50为基准面垂直地形成轴承保持孔55，就可将径向轴承22垂直于安装板55进行固定，故容易得到安装板50与电动机旋转轴20之间的垂直度。
以下说明安装板50和电动机壳体40的装配工序。
结合图3(a)、(b)说明在上述结构的主轴电动机10的制造工序中将安装板50固定在电动机壳体40上端面44上的工序。图3(a)、(b)分别是表示用定位夹具将安装板50固定在电动机壳体40上端面44状态的纵剖视图。图4是说明用图3(b)所示的定位夹具将安装板固定在电动机壳体上端面的主轴电动机的内部结构模式图。
如图3(a)所示，为了将安装板50在电动机壳体40的上端面44上定位，使用定位夹具100，该夹具100具有外径尺寸与电动机壳体40的内径尺寸大致相同的大直径轴部101和以与轴承保持孔55的内径尺寸大致相同的外径尺寸从该大直径轴部101的上端面垂直延伸的小直径轴部102。采用这种定位夹具100时，将定位夹具100从电动机壳体40下侧的开口处沿箭头方向插入其内部的中途，待小直径部102从电动机壳体40的上端面44伸出后，将安装板50覆盖于电动机壳体40的上端面44上，使该小直径轴部102嵌入轴承保持孔55，这样就可按定位夹具100的形状将电动机壳体40与安装板50之间定位。然后，将电动机壳体40与安装板50进行焊接固定。
这里所用的定位夹具100如果采用图3(a)所示的小直径轴部102在大直径轴部101的上端面中心位置伸出的结构，则可以以安装板50的轴承保持孔55位于电动机壳体40上端面中心位置的形式将电动机壳体40与安装板50进行固定。从而，如图1及图2所示，当在安装板50的轴承保持孔55中固定了径向轴承22后，一旦使与电枢34形成一体的电动机旋转轴20通过轴承保持孔55，就可将电动机旋转轴20设置在电动机壳体40的中心位置。在此状态下，固定在电动机壳体40的侧盖板部分42的内周面43上的永久磁铁32和固定在电动机旋转轴20上的铁心36外周面之间的对向距离在圆周方向是一定的。
而如果使用图3(b)所示的小直径轴部102在偏离大直径轴部101上端面中心位置的位置上伸出的定位夹具100，则可以安装板50的轴承保持孔55位于偏离电动机壳体40上端面44中心位置的位置状态将电动机壳体40与安装板50进行固定。从而，如图1和图2所示，在将径向轴承22固定在安装板50的轴承保持孔55之后，一旦使与电枢34形成一体的电动机旋转轴20通过轴承保持孔55，就可如图4所示，将电动机旋转轴20设置在偏离电动机壳体40中心位置的位置上。在这种状态下，在电动机壳体40的侧盖板部分42的内周面43上4极磁化的永久磁铁32和固定在电动机旋转轴20上的铁心36的外周面之间的对向距离在圆周方向不相同。譬如，在面对图4的右侧位置上，在驱动磁铁32a(S极)和驱动磁铁32b(N极)的分极点上，与铁心36的外周面之间的对向距离为k1。而在与该位置对称的位置上，在驱动磁铁32d(S极)和驱动磁铁32c(N极)的分极点上，与铁心36的外周面之间的对向距离为k2(k2＞k1)。从而，与偏离电动机壳体40中心位置的偏置量相当的磁力不平衡作用就会在旋转轴20上施加侧压力，这种侧压力使包含电枢34在内的旋转轴始终偏向一定方向。因此，旋转轴20是以被推向一方的状态在径向轴承22的内周面中旋转的，故不会发生轴摆动或振动等。
如上所述，在本形态的主轴电动机10中，是将支承电动机旋转轴20的输出端侧的径向轴承22保持在相对主体设备的安装板50上，故与将支承电动机旋转轴20的输出端侧的径向轴承22保持在电动机壳体40上端面44上的结构不同，可以直接得到安装板50与电动机旋转轴20的垂直角度。从而，电动机壳体40上端面44与电动机旋转轴20之间的垂直度偏差不会影响主体设备上的电动机旋转轴20的垂直度。因此，当通过电动机安装板50而将电动机主体30安装到主体设备的电动机承载部99上时，电动机旋转轴20对该电动机承载部99的垂直度偏差可以控制在0±0.15°以内，甚至0±0.10°以内。从而，可以提供适用于DVD等盘片高密度化的主轴电动机10。
另外，如图2所示，电动机壳体40的上端面44与电动机旋转轴20的支承无直接关系，故在相当于该上端面44的上盖板部分450，在电动机轴线L方向与电枢34的线圈38绕线部分重叠的位置上可形成开口较大的旋转轴引出孔48。即，电动机壳体40的上盖板部分450只需留有能将安装板50定位及固定的部分即可，故可形成较大的旋转轴引出孔48。从而，电枢34的线圈38的上端部分可以进入电动机壳体40的旋转轴引出孔48的内侧，可以在电动机轴线L的方向压缩电枢34与电动机壳体40之间的距离。因此，在主轴电动机10上可以大幅度地压缩从电动机壳体40的下端到安装板50的上端面为止的尺寸h。这样，尽管是设有铁心36和永久磁铁32的小型高转矩主轴电动机10，却可以实现譬如壳体外径小于14mm、高度小于9mm的电动机薄型化，故适合安装于MD盘片驱动装置等特别要求薄型化的主体设备。
尤其是，在带电刷的主轴电动机10中，由于电枢34与电动机旋转轴20一体旋转，故在电枢34的线圈38与电动机壳体40的相当于上端面44的上盖板部分450之间、以及电枢34的线圈38的下方位置上必须确保充分的间隙A、B。使用传统结构时，就很难实现电动机的薄型化，而若如本形态那样，将旋转轴引出孔48做成较大的孔，则电枢34的线圈38就能在旋转轴引出孔48内旋转。即，由于只要做到电枢34的线圈38不与安装板50的下侧面接触即可，故相当于电动机壳体40的上盖板部分450之厚度m的尺寸可用来作为设置电枢34时的空间。因此，本发明能有效地实现带电刷的主轴电动机10的薄型化。
还有，由于径向轴承22保持在相对主体设备的安装板50上，故只要在安装板50上形成轴承保持孔55(圆筒部58)时，预先设定好轴承保持孔(圆筒部58)中心轴线与安装板50之间的垂直度，就可将径向轴承22垂直地固定在安装板50上。因此，很容易得到安装板50与电动机旋转轴20之间的垂直度。
另外，在本形态的主轴电动机10上，径向支承电动机旋转轴20的轴承采用的只是保持在安装板50的轴承保持孔55中的径向轴承22，即悬臂结构。从而，只要用保持在安装板50的轴承保持孔55中的径向轴承22就可限定电动机旋转轴20的姿势，故能可靠地得到安装板50与电动机旋转轴20之间的垂直度。
还有，在为了将安装板50和电动机壳体40固定而采用螺钉紧固结构时，要在电动机壳体40上形成螺纹孔，而形成该螺纹孔时产生的切屑一旦进入电动机壳体40内，就可能产生噪音或旋转不良。而本形态在固定安装板50和电动机壳体40时是利用点焊或等离子焊接等焊接技术，故不会因切屑而产生噪音或旋转不良。
另外，上述形态是将本发明用于带电刷的主轴电动机10的例子，当然也可将本发明用于无电刷的主轴电动机。
另外，上述形态是在电动机壳体40的上端面44的大致中央，在电动机轴线L方向与电枢34的线圈38的绕线部分重叠的位置形成大开口旋转轴引出孔48，当然也可以通过压力加工将相当于电动机壳体40上端面44的上盖板部分450做得较薄，以在电动机壳体40内确保空间，实现主轴电动机的薄型化。在这种场合，由于相当于电动机壳体40上端面44的上盖板部分450不承担支承电动机旋转轴20的任务，故不会降低对电动机旋转轴20进行保持所需的强度。
权利要求
1.一种主轴电动机，其特征在于，具有电动机壳体、电动机旋转轴的输出端侧从电动机壳体的上端面伸出的电动机主体、以覆盖所述电动机壳体上端面的状态安装在所述电动机壳体上且作为所述电动机主体装载到主体设备上时用的安装部的安装板、旋转自如地支承所述电动机旋转轴的径向轴承、在所述安装板上形成的轴承保持孔，所述电动机旋转轴的输出端侧通过在所述电动机壳体的上端面形成的旋转轴引出孔而从所述电动机壳体的上端面伸出，所述轴承保持孔做成其轴承保持孔中心轴线垂直于所述安装板，所述径向轴承保持在所述轴承保持孔中。
2.根据权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，所述电枢具有与所述电动机旋转轴一体旋转的多个凸极和卷绕在该凸极上的线圈，所述电动机壳体的所述旋转轴引出孔是比所述线圈最外周的部位更大的孔。
3.根据权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，所述轴承保持孔由通过在所述安装板的中央部分进行内缘翻边加工而向所述电动机壳体内伸出形成的筒部构成。
4.根据权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，在径向支承所述电动机旋转轴的轴承只是保持在所述安装板的所述轴承保持孔中的所述径向轴承。
5.根据权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，以所述安装板的轴承保持孔位于所述电动机壳体上端面中心位置的状态固定所述电动机壳体和所述安装板。
6.根据权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，以所述安装板的轴承保持孔位于偏离所述电动机壳体上端面中心位置的位置状态固定所述电动机壳体和所述安装板。
全文摘要
一种主轴电动机,是在带电刷的主轴电动机上,电动机旋转轴的输出端侧通过在电动机的上端面开口的旋转轴引出孔而伸出,同时支承该电动机旋转轴的输出端侧的径向轴承保持在固定于电动机壳体上端面的安装板上。本发明可提高电动机旋转轴的轴垂直精度,且可实现主轴电动机的薄型化。
文档编号H02K7/14GK1243352SQ9910898
公开日2000年2月2日 申请日期1999年6月28日 优先权日1998年6月30日
发明者片桐昌幸, 武井宏光 申请人:株式会社三协精机制作所