JPH11262214A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非回転同期成分の振れが小さく、起動トルク
が小さく、倒置状態でも使用でき、しかも耐衝撃性に優
れたスピンドルモータを提供する。 【解決手段】 ハウジングに対してラジアル動圧軸受と
スラスト軸受とを介して支持された回転体を、モータで
回転駆動するスピンドルモータにおいて、回転体上に設
けた、モータ磁石用のヨークの一部と、この部分に対向
するようにハウジングに取り付けた磁石との間に磁気吸
引力を発生させ、スラスト軸受に回転体の自重以上のア
キシアル荷重を付与してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報機器、音響・映像
機器用スピンドルモータ、特に磁気ディスク装置や光デ
ィスク装置等のディスク駆動装置に最適なスピンドルモ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置では高記録密度が進展
しており、そこに使用されるスピンドルモータには非回
転同期成分の振れが小さいことが求められている。図３
に示すように、従来のスピンドルモータ６１では、ハブ
を固定軸上で回転可能に支持するのに玉軸受が用いられ
てきた。即ち、ハウジング６３に固定軸７１が直立して
設けられ、ディスク（不図示）を搭載するハブ６９が、
直列的に配置された２個の玉軸受６４を介して回転自在
に軸７１に支持されている。ハウジング６３に設けたス
テータ９１と、ステータ９１に対向するようにハブ６９
の内径面に設けた磁石９７によりモータが構成され、こ
のモータによりハブ６９は回転駆動される。

【０００３】上述したように、スピンドルモータには非
回転同期成分の振れが小さいことが要求される。しか
し、玉軸受６４はハブ６９の軸７１からの脱落を防止す
る点では優れるが、玉通過振動や、軸受部品の形状誤差
に起因する振動を有しており、加工精度を向上させても
非回転同期成分の振れを所定以下の値にすることは困難
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このために、玉軸受の
代わりに非回転同期成分の振れが小さい動圧軸受をラジ
アル軸受、スラスト軸受の両方に使用した図４のような
構造のスピンドルモータ１０１が知られている。

【０００５】この例では、ハウジング１０３にスラスト
板１０５及びスリーブ１０７が設けられ、ハブ１０９に
固定された回転軸１１１の下端面とスラスト板１０５の
上面とでスラスト動圧軸受を構成してスラスト荷重を支
持している。また、ハウジング１０３のスラスト板１０
５の上方には、内径面に動圧発生用の溝１１７を有する
スリーブ１０７が設けられ、ハブ１０９に固定された回
転軸１１１の外周面とでラジアル動圧軸受を構成してい
る。一方、ハウジング１０３に設けたステータ１３１
と、ステータ１３１と対向するようにハブ１０９の内径
面に、ステータ１３１と軸方向にほぼ同一の位置となる
ように設けられた磁石１３７によりモータが構成され、
このモータによりハブ１０９は回転駆動される。

【０００６】しかしながら、このようにラジアル及びス
ラスト軸受を動圧軸受にすると、スピンドルの非回転同
期成分の振れは小さくなるが、倒置状態や外部から衝撃
が作用すると軸が抜ける欠点があった。この欠点を解決
するため、図４に示すように抜け止め１２１（回転軸上
端のフランジとハブに取り付けたストッパ）を設けてい
る。しかし、このような構造では抜け止め１２１の取付
けは困難であり、また、輸送時などに加えられる衝撃に
よる度重なる抜け止め１２１とスリーブ１０７との接触
により、摩耗粉が発生しやすいという問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、前記のような問題点に
着目し、非回転同期成分の振れが小さく、起動トルクが
小さく、倒置状態でも使用でき、しかも耐衝撃性に優れ
たスピンドルモータを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のディスク用スピンドルモータにおいては、
回転体をラジアル動圧軸受と回転軸の軸端に設けたスラ
スト軸受とで支持し、スピンドルモータのモータ磁石用
のヨークの一部と、この部分に対向する静止部材に取り
付けた磁石との間に磁気吸引力を発生させ、前記スラス
ト軸受に所定値以上のアキシアル荷重を付与している。

【０００９】

【作用】本発明によると、回転体をラジアル動圧軸受と
回転軸の軸端に設けたスラスト軸受とで支持しているた
め、非回転同期成分の振れが小さく、起動トルクが小さ
い。また、アキシアル方向に所定の吸引力を作用させて
いるので、使用姿勢に制約がない。さらに、回転体とハ
ウジングとの間に抜け止めを設けているため、吸引力以
上の大きな力が作用しても回転軸、ハブが抜けるような
ことはない。また、磁気吸引力を発生させるための吸引
部材は、モータ磁石用のヨークの一部を使用しているた
め、別途吸引用の磁性体を設ける必要がなく部品点数の
低減が図れるとともに組み立て工数も低減して低コスト
化が図れる。

【００１０】

【実施例】図１に第１実施例を示す。このスピンドルモ
ータ１は、ハウジング３、スラスト板５、スリーブ７、
ハブ９及び軸１１等を含む。

【００１１】ハウジング３の中央部には、円形のスラス
ト板５が設けられている。スラスト板５はその上面に動
圧発生用の溝１３を有し、ハブ９にその上端が固定され
た回転軸１１（軸径はφ１〜φ６）の下端面１５ととも
にスラスト動圧軸受を構成し、スラスト荷重を支持して
いる。スラスト板５は、プラスチックの射出成形で作っ
ており、動圧発生用の溝１３が成形により加工できるた
め、低コストである。

【００１２】さらに、スラスト板５の上方には、内径面
に動圧発生用の溝１７を有する円筒状のスリーブ７がそ
の外周面を保持部１９により保持されて設けられ、ハブ
９に固定された回転軸１１の外周面とでラジアル動圧軸
受を構成している。軸１１はステレンス鋼からなり、ス
リーブ７は銅系の材料にしてあるため、軸１１とスリー
ブ７との摺動性がよく、起動停止耐久性に優れている。
ラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受に供給する潤滑
剤としては、温度粘度特性にすぐれた、すなわち温度変
化に対して粘度変化の小さいフッ素油（高粘度指数のフ
ッ素油）を用いている。また、スラスト軸受とラジアル
軸受との間には空気抜き穴を設けておらず、軸端が密閉
状態となり潤滑剤の保持性に優れているため、長期間の
使用に対しても信頼性が向上する。以上のような構成と
することにより、非回転同期成分の振れが小さく、起動
トルクが小さいスピンドルモータを提供することができ
る。

【００１３】回転軸１１の下側端部の外周面には回転軸
１１と一体に、環状の抜け止め２１が、スラスト板５と
スリーブ７との間に位置するように圧入又は接着により
固着してある。これにより、ハブ９、ハウジング３等に
大きな力が作用しても、抜け止め２１がスリーブ７と当
接するため、軸１１及びハブ９が抜けるようなことはな
い。さらに、スリーブ７及びスラスト板５は、ハウジン
グ３に直接固着されているので、ハブ９、回転軸１１お
よび抜け止め２１とスリーブ７、スラスト板５が固着さ
れたハウジング３との組み立てが容易で、しかも信頼性
に優れる。抜け止め２１は軸１１と同一のステンレス鋼
としてあるため、銅系のスリーブ７との摺動性が良い。

【００１４】ここで、軸１１に設けた抜け止め２１の外
径面とこれに半径方向に対面する保持部１９の内径面と
の隙間２３を、軸受半径隙間（軸１１とスリーブ７との
間隔）より大きくし、０．５ｍｍ以下にしている。その
ため、回転軸１１が抜ける方向に外部衝撃が作用して
も、このすきま部分が油の絞りとして作用し、抜け止め
２１の上方の油が流出する抵抗となるので、軸１１が抜
ける方向に動くのを妨げる。その結果、数十ｍ秒程度以
下の短時間の衝撃であれば、軸１１はほとんど動くこと
はない。また、抜け止め２１の上面とスリーブ７下面と
の隙間２５は、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定
している。このため軸１１は、外部衝撃によって抜ける
方向に動いても、０．５ｍｍ以上動くことはない。

【００１５】スリーブ７の軸方向上端面に対応するハブ
９の内周面には、油補足用の周溝２７が設けられてい
る。この周溝２７により、軸１１の外周から回転により
潤滑剤が飛散しても、潤滑剤は、その表面張力によって
この周溝で補足されるため、ディスク面（不図示）にま
で潤滑剤が飛散することを防止できる。ハブ９の軸方向
上面には、不釣り合い修正用の周溝２９が設けてある。
この周溝により、スピンドルモータ上部の不釣り合いを
修正することができる。

【００１６】ハウジング３の保持部１９には、半径方向
外側にステータ３１が設けられ、ハブ９の円筒部３３の
内径面には、ステータ３１に半径方向に対向するように
ステータ３１と軸方向にほぼ同一の位置にヨーク３５を
介して磁石３７が設けられている。このステータ３１と
磁石３７によりモータが構成され、このモータによりハ
ブ９が回転駆動される。

【００１７】ヨーク３５は磁性部材からなり、環状でＬ
字形状の断面を有し、本体部３９に磁石３７が取り付け
られ、ハブ９の円筒部３３下面に沿って軸１１の半径方
向外側に張り出している。ハウジング３には、このヨー
ク３５の張り出し部４１に対向する部分に形成された環
状の凹所４３に吸引用磁石４５が設けてある。このよう
な構成としたことにより、ヨークの張り出し部４１とハ
ウジング３側の吸引用磁石４５との間の磁気吸引力によ
り、ハブ９とハウジング３との間には軸方向において、
回転軸１１からスラスト板５に向かって吸引力が作用す
る。本実施例においては、その吸引力を回転部（回転軸
１１及びハブ９）の自重以上３０Ｎ以下としている。な
お、吸引力の大きさは、回転部の自重の２倍以上１０Ｎ
以下がさらに好ましい。

【００１８】吸引用磁石４５は、一面（上面）をＮ極で
その他面（下面）をＳ極の単極に着磁してあるため、吸
引力が大きくなるとともに、吸引用の磁性体４１に発生
する渦電流を少なくする事ができ、モータ全体の損失を
少なくする事ができる。以上のような構成としたことに
より、回転軸１１の軸方向に所定の吸引力を作用させる
ことができるため、倒置状態でも使用でき、しかも耐衝
撃性に優れたスピンドルモータを提供することができ
る。

【００１９】また、吸引用磁石４５の軸方向外側にバッ
クヨーク４７を取り付けているため、取り付けない場合
に比べて、漏洩磁束がなくなるため吸引力は強くなる。

【００２０】吸引力を上記のように選定したのは以下の
理由による。 （１）吸引力が回転部の自重以下の場合は、倒置姿勢で
スピンドルモータ１を使用すると、回転体の自重よりも
吸引力が小さいので軸１１がスラスト軸受と接触しなく
なり、抜け止め２１とスリーブ７とが接触してしまうた
め、自重以上としている。 （２）吸引力が３０Ｎ以上の場合は、スラスト軸受にか
かるアキシアル荷重が大きくなるため、起動トルクが大
きくなり、起動停止時のスラスト軸受の摩耗が大きくな
るため、３０Ｎ以下としている。 （３）吸引力が回転部の自重の２倍以上の場合は、外部
からの多少の衝撃がかかっても、回転軸１１とスラスト
軸受との接触が保たれるため、自重の２倍以上としてい
る。 （４）吸引力が１０Ｎ以下の場合は、スラスト板５にか
かるアキシアル荷重が軽減され、スラスト板５の磨耗が
少なくなるため、スラスト板５にセラミックなどの高価
な材料を用いなくてもよく、コストを安くすることがで
きるため、１０Ｎ以下としている。

【００２１】以上の構成により、非回転同期成分の振れ
が小さく、起動トルクが小さく、倒置状態でも使用で
き、しかも耐衝撃性に優れたスピンドルモータを提供す
ることができる。

【００２２】さらに、磁気吸引力を発生させるための吸
引部材として、モータ磁石用のヨーク３５の一部を使用
しているため、別途吸引用の磁性体を設ける必要がなく
部品点数の低減がはかれるとともに組み立て工数も低減
するため低コスト化がはかることができる。

【００２３】上記実施例においては、以下の変形が可能
である。上記実施例においては、吸引用磁石４５の外側
にバックヨーク４７を取り付けているが、大きな吸引力
が必要でない場合は、バックヨーク４７を無くして磁石
４５だけにすると、吸引力は弱くなるが部品が１個減る
のでコストを安くすることができる。

【００２４】また、スラスト板５をプラスチックの射出
成形で作っているが、特にＰＰＳ（ポリフェニレンサル
ファイド樹脂）をベースに、炭素繊維とテフロンを添加
したプラスチックで射出成形で製作すると、摺動性、強
度、成形性にすぐれ、好ましい。また、アキシアル荷重
が大きい場合には、プラスチックのスラスト板５を補強
するための鋼板の押さえを付加してもよい。さらに、動
圧発生用の溝１７を省略してスラスト板５かあるいは軸
端１５の少なくとも一方を凸球面として点接触で支持す
る、いわゆるピボット支持軸受としてもよい。この時、
炭素繊維入りのプラスチック等のような導電性のあるプ
ラスチックを使用すると、回転体にたまった静電気をハ
ウジングに通電できるので、ＧＭＲヘッド等を壊すこと
はない。また、別途アースを設ける必要はなく低コスト
化が可能である。

【００２５】また、抜け止め２１はステンレス鋼製の回
転軸１１と一体としているが、 抜け止め２１を軸１１
と別体にする場合は、アルミ合金、ステンレス鋼、プラ
スチックなど、線膨張係数が軸と同一の材料の方が、温
度変化時に緩まないので好ましい。また、円盤状の抜け
止めを軸端面にねじ止めなどで取り付けてもよい。この
場合は、円盤状の抜け止めの下側端面がスラスト軸受に
なる。また抜け止めと軸は一体でも良い。

【００２６】上記実施例においては、軸１１に設けた抜
け止めの外径面とこれに対面する保持部との内径面の隙
間を軸受半径隙間（軸１１とスリーブ７との間隔）より
大きく０．５ｍｍ以下にしているが、油の粘度が低い場
合は、隙間Ｒは０．２ｍｍ以下にした方が油の絞り効果
が大きくなるので好ましい。

【００２７】また、抜け止め２１の上面とスリーブ７下
面との隙間を０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定し
ているが、磁気ディスクのヘッドの損傷を防止するため
には、軸方向の隙間ｈは０．１ｍｍ以下が好ましい。ま
た、抜け止め２１の軸方向上面に動圧発生用の溝を加工
し、スリーブ７との間にスラスト軸受を構成する事もで
きる。この場合は、非常に大きな衝撃によって軸１１が
動いた場合でも、抜け止め２１上方の動圧発生溝でこの
抜け力を支持することができるため、抜け止め２１とス
リーブ７が接触することはない。

【００２８】上記実施例においては、スラスト軸受とラ
ジアル軸受との間に空気抜き穴を設けていないが、必要
によっては空気孔を設けても良い。軸１１が固定され、
スリーブ７が回転する構造でもよい。モータは、ステー
タ３１と磁石３７が半径方向に対向する周対向モータで
なく、軸方向に対向する平面対向モータでもよい。

【００２９】スラスト軸受は、上記実施例においてはス
ラスト板に動圧発生用の溝を設けて形成しているが、軸
端に動圧発生用の溝を設けてもよい。スラスト板５の固
定はねじ止めの代わりに、スリーブ７にかしめた後、潤
滑剤のもれを防ぐために接着してもよい。

【００３０】上記実施例においては、潤滑剤としてフッ
素油（高粘度指数のフッ素油）を用いているが、摺動性
と潤滑剤の保持性を改良するために、末端にカルボン酸
を有するパーフルオロアルキルポルエーテルを添加した
フッ素油が好ましい。なお、使用条件によっては潤滑剤
として温度粘度特性にすぐれたフッ素油でなくてもよ
く、炭化水素油などの合成油や鉱油であってもよい。あ
るいは必要により導電性潤滑剤を用いてもよい。上記実
施例においては、ハブ９の軸方向上面には、不釣り合い
修正用の周溝２９を設けているが、スピンドルの不釣り
合いは、モータ磁石下側の空間で修正することができ、
上面の不釣り合い修正用の周溝と併せて、２面修正を行
うことができる。

【００３１】また、ヨークの張り出し部４１と吸引用磁
石４５との間の磁気吸引力により、ハブ９とハウジング
３との間に軸方向において吸引力を作用させているた
め、抜け止め２１をなくすことも可能である。

【００３２】図２に第２の実施例を示す。この例では、
モータ磁石のヨーク３５は、環状でＬ字形状の断面を有
し、ハブ９の本体部４９の下面に沿って半径方向内側に
折り曲げられている。ハウジング３の保持部１９には、
このヨーク３５の折り曲げ部５１に軸方向に対向するよ
うに、吸引用磁石５３が設けてあり、ヨーク３５と、吸
引用磁石５３との間の磁気吸引でスラスト軸受に軸方向
の吸引力を与えている。その他の構成・効果は、第１実
施例と同一である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によると、非回転同期成分の振れ
が小さく、起動トルクが小さい。また、使用姿勢に制約
がなく、耐衝撃性に優れるとともに、部品点数が少なく
組立工数が少ないスピンドルモータを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す図である。

【図２】本発明の第２実施例の構成を示す図である。

【図３】従来例の構成を示す図である。

【図４】従来例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ スピンドルモータ ３ ハウジング ５ スラスト板 ７ スリーブ ９ ハブ １１ 軸 １３ 溝 １７ 溝 ２１ 抜け止め ３１ ステータ ３５ ヨーク ３７ 磁石 ４５ 磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 勝海 長野県駒ヶ根市上穂栄町13−20 (72)発明者 関 睦明 長野県駒ヶ根市上穂栄町13−20

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに対してラジアル動圧軸受と
   スラスト軸受とを介して支持された回転体を、モータで
   回転駆動するスピンドルモータにおいて、前記回転体上
   に設けた、前記モータ磁石用のヨークの一部と、この部
   分に対向するように前記ハウジングに取り付けた磁石と
   の間に磁気吸引力を発生させ、 前記スラスト軸受に前記回転体の自重以上のアキシアル
   荷重を付与したことを特徴とするスピンドルモータ。