JPH0670464U - モータの空気ベアリングによるロータ支持構造及び回転軸支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスク駆動用モータの固定軸とロータとの
間の摩耗を少なくした支持構造を提供すること。 【構成】 ロータ１６の支持構造は、フレーム１１に設
けられた固定軸１２にロータ１６を空気ベアリング１５
によって回転自在に支持している。空気ベアリング１５
は、固定軸１２に装着された筒体３３の両端に一対の鍔
３１，３２を具えた第１筒状体４０と、ロータ１６に設
けられ一対の鍔３１，３２の間に入り込んでいる第２筒
状体３４と、第２筒状体３４に対向する鍔３１，３２の
対向面にこの面の中間部分から鍔３１，３２の外周まで
ロータ１６の回転方向と反対方向に傾けて形成された複
数の第１溝３５，３６と、第２筒状体３４に対向する筒
体３３の対向面に筒体３３の中間部分から筒体３３の端
部までロータ１６の回転方向と反対方向に傾けて形成さ
れた複数の第２溝３７とで構成されている。ロータ１６
は、空気ベアリング１５によって固定軸１２に非接触状
態で回転する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、モータのロータを回転自在に支持するための構造、及び、ロータと 一体の回転軸を回転自在に支持するための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えば、磁気ディスク、光ディスク等のディスクの駆動に使用されるデ ィスク駆動用モータには、ロータが転がり軸受（ボールベアリング）によって固 定軸に回転自在に支持されている軸固定式のモータと、ロータと一体の回転軸が 転がり軸受によってフレームに回転自在に支持されている軸回転式のモータとが ある。 ロータには、ディスクが装着されるようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このようなディスク駆動用モータは次の問題点を有している。 (1) 転がり軸受は部品同士が接触回転するため、長期間使用していると摩耗が 生じる。このため、ディスク駆動用モータは長期間使用することができない。 (2) 転がり軸受は部品同士が接触回転するため、接触音等の回転音を発する。 このため、ロータ又は回転軸は回転騒音を発する。 (3) 転がり軸受は部品同士が接触回転するため、振れ或いは振動を生じ易い。 特に、振れは、転がり軸受の部品精度に左右されるため、ある一定の値以上の振 れを少なくすることはできない。このため、ロータ又は回転軸は多少なりとも振 れながら回転する。 (4) 転がり軸受は外部衝撃にもろく、外部衝撃を受けると部品は損傷を受ける 。このため、ロータ又は回転軸は外部衝撃を受けると回転騒音を発するようにな ったり、振れが増加したりする。 (5) 転がり軸受は部品同士が接触するため、摩耗を緩和する目的で潤滑剤が使 用されている。ところが、潤滑剤は外部に漏れ、飛散して、塵埃となる。このた め、ディスク駆動用モータが装備されるディスク装置に、潤滑剤が塵埃として入 り込み、ディスク装置に悪影響を及ぼす。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、第１に、フレームに設けられた固定軸にロータを空気ベアリングに よって回転自在に支持する構造であって、前記空気ベアリングは、前記固定軸と 前記ロータとの何れか一方に装着された筒体の両端に一対の鍔を具えた第１筒状 体と、他方に設けられ前記一対の鍔の間に入り込んでいる第２筒状体と、前記第 ２筒状体に対向する前記鍔の対向面に該対向面の中間部分から外周まで前記ロー タの回転方向と反対方向に傾けて形成された複数の第１溝と、前記第２筒状体に 対向する前記筒体の対向面に該筒体の中間部分から端部まで前記ロータの回転方 向と反対方向に傾けて形成された複数の第２溝とを有する構造により、第２に、 ロータと一体の回転軸を空気ベアリングによってフレームに回転自在に支持する 構造であって、前記空気ベアリングは、前記回転軸と前記フレームとの何れか一 方に装着された筒体の両端に一対の鍔を具えた第１筒状体と、他方に設けられ前 記一対の鍔の間に入り込んでいる第２筒状体と、前記第２筒状体に対向する前記 鍔の対向面に該対向面の中間部分から外周まで前記ロータの回転方向と反対方向 に傾けて形成された複数の第１溝と、前記第２筒状体に対向する前記筒体の対向 面に該筒体の中間部分から端部まで前記ロータの回転方向と反対方向に傾けて形 成された複数の第２溝とを有する構造により、前記の課題を解決した。

【０００５】

【作用】

第１の構造は、フレームに設けられた固定軸に対してロータを回転自在に支持 している。 ロータは、回転するとき、ロータに設けられた第１筒状体又は第２筒状体と一 体に回転する。 このとき、ロータの回転によってロータと固定軸の間に空気の流れが生じる。 空気は溝に流れ込み、その溝には空気が強制的に押し込まれる状態になる。 従って、ロータは、この空気に支持されて、固定軸に接触することなく回転す ることができる。

【０００６】 第２の構造は、ロータと一体の回転軸をフレームに回転自在に支持している。 回転軸は、回転するとき、回転軸に設けられた第１筒状体又は第２筒状体と一 体に回転する。 このとき、回転軸の回転によって回転軸とフレームの間に空気の流れが生じる 。空気は溝に流れ込み、その溝には空気が強制的に押し込まれる状態になる。 従って、回転軸は、この空気に支持されて、フレームに接触することなく回転 することができる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１乃至図５に基づいて説明する。 図１乃至図４に示すディスク駆動用モータ１０は、ロータ１６がフレーム１１ と一体の軸（固定軸）１２に対して回転する軸固定式のモータである。

【０００８】 ディスク駆動用モータ１０は、ディスク装置のベースＡに取付けられるフレー ム１１を有している。フレーム１１には、プリント基板１４が取付けられ、軸１ ２が圧入されている。軸１２には、電機子１３が圧入されている。 軸１２には、空気ベアリング１５によってカップ状のロータ１６が回転自在に 支持される。

【０００９】 ロータ１６の内周面には、円筒状の磁石１７とヨーク１８とが重ね合わせて設 けられている。ロータ１６の上部には、カバー１９が装着されている。ロータ１ ６の外周には、ディスク２０がスペーサ２１を介して４枚装着されている。 ディスク２０とスペーサ２１はキャップ２２とボルト２３，２３によってロー タ１６に固定されている。ロータ１６の内周面には、ガスケット２４，２４が貼 りつけられている。

【００１０】 空気ベアリング１５は、上部スラスト受け３１と、下部スラスト受け３２と、 ベアリング軸（筒体）３３とで構成された第１筒状体４０と、ベアリングシリン ダ（第２筒状体）３４とで構成されている。これらは、全て、セラミック製であ る。 上部、下部スラスト受け３１，３２は、リング状に形成され、ベアリング軸３ ３とベアリングシリンダ３４は筒状に形成されている。 上部、下部スラスト受け３１，３２とベアリング軸３３は軸の外周に、ベアリ ングシリンダ３４はロータ１６の内周に、各々接着剤によって取付けられている 。

【００１１】 ベアリングシリンダ３４と上部スラスト受け３１との間に隙間Ｓ１が、ベアリ ングシリンダ３４とベアリング軸３３との間には隙間Ｓ３が各々形成されている 。又、ロータ１６の回転中には、ベアリングシリンダ３４と下部スラスト受け３ ２との間に隙間Ｓ２が生じるようになっている。なお、各隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ は数ミクロン程度である。

【００１２】 下部スラスト受け３２（図２参照）の上面には、上面の中間部分から下部スラ スト受け３２の外周まで、ロータ１６の回転方向と反対方向に傾いた溝３５（第 １溝）が放射状に複数形成されている。この溝３５の幅は、下部スラスト受け３ ２の中心から外側に向かって末広がり状に形成されている。 上部スラスト受け３１（図３参照）の下面にも下部スラスト受け３２上の溝３ ５と同様な形状の溝３６（第１溝）が形成されている。但し、この溝３６は、上 部スラスト受け３１を図１の上方から透視して見たとき、図２に示す溝３５と同 じ形状になっている。 すなわち、溝３５，３６は、ロータ１６が右回転（ロータ１６を図１の上方か ら見たとき右回転、図２、図３において矢印Ａ方向）したとき、空気を受け入れ る向きに形成されている。

【００１３】 ベアリング軸３３の外周にも溝３７（第２溝、図４参照）が形成されている。 図４は、ベアリング軸３３の外周を展開した図であり、図の上端がベアリング 軸３３の上端に相当する。 溝３７は、ベアリング軸３３の外周面の中間部分からベアリング軸３３の端部 まで、ロータ１６の回転方向と反対方向に傾いて形成されている。すなわち、こ の溝３７も、ロータ１６が右回転（ロータ１６を図１の上方から見たとき右回転 、図４において矢印Ｂ方向）したとき、空気を受け入れる向きに形成されている 。 なお、溝３５，３６，３７の深さは約０．００６乃至０．０１ｍｍ、幅は約０ ．５乃至０．７ｍｍである。

【００１４】 次に、ディスク駆動用モータ１０の動作を説明する。 ロータ１６は、停止状態において、ベアリングシリンダ３４を介して下部スラ スト受け３２に受けとめられて支持されている。 電機子１３に電流が流れると、ロータ１６は電機子１３と磁石１７の磁気作用 によって、回転を開始する。 回転当初のロータ１６は、ベアリングシリンダ３４を介して下部スラスト受け ３２に支持された状態で回転する。ベアリングシリンダ３４と下部スラスト受け ３２はセラミック製であるから、ロータ１６は円滑に回転することができる。

【００１５】 ロータ１６の回転速度が増すに従って、溝３５，３６，３７によって、隙間Ｓ １、Ｓ３と、ベアリングシリンダ３４と下部スラスト受け３２との間に空気が強 制的に押し込まれるようになり、動圧が発生する。 この動圧によって、ベアリングシリンダ３４は下部スラスト受け３２からロー タ１６と一体に浮上って、非接触状態になり、隙間Ｓ２が生じ、図１の状態にな る。

【００１６】 モータ１０が回転を開始してから、ロータ１６が非接触状態に保持されるまで の時間は、溝３５，３６，３７の形状や寸法によって左右されるが、モータ１０ が定格回転数に達する時間よりも短く、定格回転数に達した時点では、各隙間Ｓ １、Ｓ２、Ｓ３は各々均一になる。 定格回転数に達した後のロータ１６は、上部、下部スラスト受け３１，３２と ベアリング軸３３とに、接触することなく回転を継続する。すなわち、ロータ１ ６は、軸１２に対して接触することなく回転する。 すなわち、ロータ１６の回転中に、空気は溝３５，３６，３７に常時流れ込み 、溝には空気が常時押し込まれる状態になる。この結果、ロータ１６は、空気に 支持されて、軸１２に接触することなく回転することができる。

【００１７】 なお、上部、下部スラスト受け３１，３２とベアリング軸３３は軸１２に取付 けられ、ベアリングシリンダ３４はロータ１６に取付けられているが、取付け関 係を逆にして、上部、下部スラスト受け３１，３２とベアリング軸３３をロータ １６に取付け、ベアリングシリンダ３４を軸１２に取付けてもよい。 この場合においても、各溝は空気を受け入れる向きに形成されていることは、 勿論である。

【００１８】 図５に示すディスク駆動用モータ１１０は、ロータ１１６と一体の軸（回転軸 ）１１２がフレーム１１１に対して回転する軸回転式のモータである。 なお、このディスク駆動用モータ１１０は、図１乃至図４に示したディスク駆 動用モータ１０と異なって軸１１２が回転するようになっているため、空気ベア リング１１５が軸１１２とフレーム１１１との間に設けられている。 従って、空気ベアリング１１５が設けられた周辺の構造以外の部分と空気ベア リング１１５自体の構造は、図１乃至図４に示す構造と略々同一であるので、同 一部分には、図１乃至図４の符号の先頭に１を付して示し、その構造の説明は省 略することとする。

【００１９】 空気ベアリング１１５の第１筒状体１４０は軸１１２に接着剤によって取付け られている。ベアリングシリンダ（第２筒状体）１３４はフレーム１１１に突設 された筒状の支持筒１５０の内周に接着剤によって取付けられている。 第１筒状体１４０とベアリングシリンダ１３４との間には、隙間Ｓ１，Ｓ２， Ｓ３が設けられている。

【００２０】 フレーム１１１への、軸１１２と空気ベアリング１１５とロータ１１６との組 込みは、次の順序によって行なわれる。 先ず、予め、軸１１２に下部スラスト受け１３２とベアリング軸１３３を取付 け、電機子１１３が圧入された支持筒１５０の内周にベアリングシリンダ１３４ を取付ける。 次に、軸１１２をベアリングシリンダ１３４内に挿入し、ベアリング軸１３３ をベアリングシリンダ１３４に対向させる。 最後に、上部スラスト受け１３１とロータ１１６とを順に軸１１２に挿入し、 接着剤で軸１１２に固定する。このとき、ロータ１１６には、予め、磁石１１７ とヨーク１１８が取付けられている。 これによって、組込みが完了する。

【００２１】 ロータ１１６は、電機子１１３に電流が流れると、電機子１１３と磁石１１７ の磁気作用によって、軸１１２、第１筒状体１４０と一体に回転を開始する。 第１筒状体１４０が回転を開始すると、空気は、溝１３５，１３６，１３７に 常時流れこみ、溝１３５，１３６，１３７には空気が常時押し込まれる状態にな る。この結果、軸１１２は、空気に支持されて、フレーム１１１に接触すること なく回転することができる。

【００２２】 なお、上部、下部スラスト受け１３１，１３２とベアリング軸１３３は軸１１ ２に取付けられ、ベアリングシリンダ１３４はフレーム１１１に取付けられてい るが、取付け関係を逆にして、上部、下部スラスト受け１３１，１３２とベアリ ング軸１３３をフレーム１１１に取付け、ベアリングシリンダ１３４を軸１１２ に取付けてもよい。 この場合においても、各溝は空気を受け入れる向きに形成されていることは、 勿論である。

【００２３】 又、ロータ支持構造及び回転軸支持構造は、ディスク駆動用モータに限らず、 他のモータにも組込むことができることは勿論である。

【００２４】

【考案の効果】

請求項１のロータ支持構造は、上記のような空気ベアリングによってロータを 支持しているため、次の効果を奏する。 (1) ロータは回転を開始してから、短時間で軸に対して非接触状態になるため 、空気ベアリングに摩耗が殆ど生じることが無い。このため、ディスク駆動用モ ータを長期間使用することができる。 (2) ロータは軸に対して非接触状態で回転するため、ロータの回転騒音を低く することができる。 (3) ロータは軸に対して非接触状態で回転するため、空気ベアリングの部品の 寸法精度に左右されることなく、ロータは殆ど振れることなく回転することがで きる。 (4) 空気ベアリングは、転がり軸受と異なって、外部衝撃を受けて損傷を受け る部品が少ない。このため、外部衝撃によって生じる、ロータの回転騒音や、振 れを軽減することができる。 (5) 潤滑剤を使用しないため、潤滑剤の飛散による塵埃の発生を防止すること ができる。 請求項２の回転軸支持構造は、上記のような空気ベアリングによってロータと 一体の回転軸を支持しているため、次の効果を奏する。 (1) 回転軸は回転を開始してから、短時間でフレームに対して非接触状態にな るため、空気ベアリングに摩耗が殆ど生じることが無い。このため、ディスク駆 動用モータを長期間使用することができる。 (2) 回転軸はフレームに対して非接触状態で回転するため、回転軸とロータの 回転騒音を低くすることができる。 (3) 回転軸はフレームに対して非接触状態で回転するため、空気ベアリングの 部品の寸法精度に左右されることなく、回転軸とロータは殆ど振れることなく回 転することができる。 (4) 空気ベアリングは、転がり軸受と異なって、外部衝撃を受けて損傷を受け る部品が少ない。このため、外部衝撃によって生じる、回転軸とロータの回転騒 音や、振れを軽減することができる。 (5) 潤滑剤を使用しないため、潤滑剤の飛散による塵埃の発生を防止すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のロータ支持構造を具えた回転中のディ
スク駆動用モータの正面図であり、軸に沿った断面図で
ある。

【図２】下部スラスト受けの平面図である。

【図３】上部スラスト受けの平面図である。

【図４】ベアリング軸の外周を展開した図である。

【図５】本考案の回転軸支持構造を具えた回転中のディ
スク駆動用モータの正面図であり、軸に沿った断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，１１０ ディスク駆動用モータ（モータ） １１，１１１ フレーム １２ 軸（固定軸） １５，１１５ 空気ベアリング １６，１１６ ロータ ３１，１３１ 上部スラスト受け（鍔） ３２，１３２ 下部スラスト受け（鍔） ３３，１３３ ベアリング軸（筒体） ３４，１３４ ベアリングシリンダ（第２筒状体） ３５，３６，１３５，１３６ 溝（第１溝） ３７，１３７ 溝（第２溝） ４０，１４０ 第１筒状体 １１２ 軸（回転軸）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームに設けられた固定軸にロータを
   空気ベアリングによって回転自在に支持する構造であっ
   て、前記空気ベアリングは、前記固定軸と前記ロータと
   の何れか一方に装着された筒体の両端に一対の鍔を具え
   た第１筒状体と、他方に設けられ前記一対の鍔の間に入
   り込んでいる第２筒状体と、前記第２筒状体に対向する
   前記鍔の対向面に該対向面の中間部分から外周まで前記
   ロータの回転方向と反対方向に傾けて形成された複数の
   第１溝と、前記第２筒状体に対向する前記筒体の対向面
   に該筒体の中間部分から端部まで前記ロータの回転方向
   と反対方向に傾けて形成された複数の第２溝とを有する
   ことを特徴とする、モータの空気ベアリングによるロー
   タ支持構造。
2. 【請求項２】 ロータと一体の回転軸を空気ベアリング
   によってフレームに回転自在に支持する構造であって、
   前記空気ベアリングは、前記回転軸と前記フレームとの
   何れか一方に装着された筒体の両端に一対の鍔を具えた
   第１筒状体と、他方に設けられ前記一対の鍔の間に入り
   込んでいる第２筒状体と、前記第２筒状体に対向する前
   記鍔の対向面に該対向面の中間部分から外周まで前記ロ
   ータの回転方向と反対方向に傾けて形成された複数の第
   １溝と、前記第２筒状体に対向する前記筒体の対向面に
   該筒体の中間部分から端部まで前記ロータの回転方向と
   反対方向に傾けて形成された複数の第２溝とを有するこ
   とを特徴とする、モータの空気ベアリングによる回転軸
   支持構造。