JP2005045876A

JP2005045876A - スピンドルモータ及びこれを用いた情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2005045876A
Application number: JP2003200803A
Authority: JP
Inventors: Harushige Osawa; 晴繁大澤
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】電磁気的な高調波励振力でロータや静止部材が加振されることがなく、ピュアトーンの発生のない静寂で安定な回転システムを得る。
【解決手段】ベース１０に対して流体動圧軸受で回転自在に支持されたハブ３１に、環状のモータ駆動用磁石３４を、ステータ１７に径方向に対向するよう装着し、モータ駆動用磁石３４の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成し、ステータ１７のスラスト方向の中央位置とモータ駆動用磁石３４のスラスト方向の中央位置とを略一致させ、かつモータ駆動用磁石３４とは別の磁石５０をベース１０側もしくはロータ３０側の少なくとも一方に配置して他方の強磁性体に対向させることでスラスト方向に安定した軸力を発生させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク等の記録用ディスクを回転駆動するために、これを保持する回転部材を静止部材に対し流体動圧軸受を用いて回転自在に支持するようにしたスピンドルモータ及びこれを用いた情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録用ディスクを用いたハードディスクドライブ装置等の情報記録再生装置では、これが搭載されるパーソナルコンピュータ等の機器の小型化・薄型化や、デジタルカメラ，オーディオ・ビデオ機器等への応用等使用される機器の多様化に伴い、その小型・薄型化，高容量化が要求されている。
【０００３】
一方、この種の情報記録再生装置では、記録用ディスクを回転駆動するＤＣブラシレスモータよりなるスピンドルモータの軸受として、少なくともラジアル軸受部に動圧軸受を用いたものが知られている。このモータは、記録用ディスクを搭載する回転体としてのロータに周方向に多極着滋された円環状のモータ駆動用磁石を、静止部材のステータに半径方向に対向するように装着し、このロータを流体動圧軸受を用いて静止部材に回転自在に支持している。
【０００４】
この流体動圧軸受は、ロータの回転中心に設けた円柱状のシャフトを静止部材に固定された中空円筒状のスリーブメタルに嵌め合わせ、その対向する周面のいずれかにヘリングボーン溝等の動圧発生溝を形成すると共に、両者の隙間にオイル等の潤滑流体を満たし、ロータの回転に伴って潤滑流体に発生する圧力でロータを支承する構造の軸受であり、機構の占める体積が小さくかつ耐衝撃性に優れ、加えて軸振れが小さくなる等の効果を有している。
【０００５】
さらに、ロータのスラスト方向の荷重に対しては、構造の簡易化，廉価及び小型・薄型化等を目的とし、単一面対向型のスラスト軸受を採用して軸線方向一方向の荷重を支承し、軸線方向他方向については磁気スラスト力を発生させる方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
より具体的には、シャフトの先端部を球面形状とし、これをスリーブの内底面に当接させてピボット軸受としてスラスト荷重を支持している。或いはシャフト先端部とスリーブ内底面とのいずれかにスパイラル溝等の動圧発生溝を形成し、ロータの回転に伴って潤滑流体に発生する圧力で浮上力を得ることによりスラスト荷重を支持している。
【０００７】
他方、ロータに装着されたモータ駆動用磁石の端面に軸方向に対向させてスラストヨークを配設し、この間に作用する磁気吸引力でスラスト方向の力を発生させ、衝撃力が加わっても飛び跳ねないようにして安定化を図っている。或いは、より大きなスラスト力を得るために、モータ駆動用磁石のスラスト方向の中央位置とステータのスラスト方向の中央位置とを軸方向にずらせる構造を採用している。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１２３２８３号公報
【発明が解決しようとする課題】
情報記録再生装置に用いられるＤＣブラシレスタイプのスピンドルモータでは、従前より軸受としてボールベアリングが用いられてきており、ボールベアリングの内外輪間をボールが転動することに起因する振動，騒音が静音化に影響を与えていたが、上述したように軸受として流体動圧軸受を採用することにより、このような機械的な振動はなく、ＮＲＲＯ（ｎｏｎ−ｒｅｐｅａｔａｂｌｅｒｕｎｏｕｔ），騒音ともボールベアリングを使用したものに比べ良好な性能を示している。
【０００９】
しかしながら、上述した流体動圧軸受を使用したスピンドルモータでは、ボールベアリング使用時にはあまり問題視されなかった電磁的に発生するスラスト方向励振力がボールベアリングによる振動が取り去られることにより顕在化するようになっている。
【００１０】
この電磁的な励振力は、周方向に多極着磁されたモータ駆動用磁石を装着したロータと、スイッチングにより通電電流の切換が行われる巻線を巻装したステータ間で発生する。モータ駆動用磁石の磁極がステータのティース部に対向するタイミングでは当該磁極に関連する磁束はティースに集中するが、この磁極がティース間のスロット部に対向するタイミングでは、磁極に関与する磁束は周方向や軸方向に逃げ、この磁束が静止部材側に作用することによりロータにスラスト力が発生し、励振力の発生源となる。ロータはステータの巻線電流のスイッチング周期に応じてその回転速度が変化し、ステータスロット部に対してはこの回転速度でモータ駆動用磁石の各磁極が対向して極変動を生じることになるため、ステータ部及び静止部材側でスイッチング周波数での高調波のスラスト励振力が発生することになり、これがロータ及びベースを加振してピュアトーンを発生する。
【００１１】
静止部材側とモータ駆動用磁石との間のスラスト力に基づく励振力は、モータ駆動用磁石に対する静止部材側の距離が小さくなるほど大きくなる。加えて、モータ駆動用磁石のスラスト方向の中央位置とステータのスラスト方向の中央位置とを軸方向にずらせてスラスト力を得ている場合には、上述したスラスト方向の励振力に加えて、モータ駆動用磁石の磁極がステータのティースに対向するタイミングで、磁石とステータとの軸方向ずれに基づくスラスト力が作用することになり、加振が増幅される結果となる。
【００１２】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、電磁気的な高調波励振力でロータや静止部材が加振されることがなく、ピュアトーンの発生のない静寂なスピンドルモータを提供することであり、本発明の他の目的は、このようなスピンドルモータを搭載した情報記録再生装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のスピンドルモータ及び情報記録再生装置にあっては、スラスト方向に付与する力をモータ部分以外の場所で発生させるような専用磁気回路を装着して、この部分では一定のバイアス力が安定して付与できるようにすると共に、モータ部分では、周囲の磁気回路を軸方向両側で対称にすることによりスラスト方向の励振力が発生しないようにする。
【００１４】
すなわち、本発明のスピンドルモータは、静止部材に対して流体動圧軸受で回転自在に支持された回転部材のハブに、環状のモータ駆動用磁石を、静止部材のモータステータに径方向に対向するよう装着したものであって、モータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成し、ステータのスラスト方向の中央位置とモータ駆動用磁石のスラスト方向の中央位置とを略一致させ、かつモータ駆動用磁石とは別の磁石を静止部材側もしくは回転部材側の少なくとも一方に配置して他方の強磁性体に対向させることでスラスト方向に安定した軸力を発生させることを特徴としている。
【００１５】
上述したスピンドルモータにおいて、ハブの材質は種々の要因によって決定され、例えばハブに記録用ディスクを搭載する形態のスピンドルモータでは専らディスク材料に応じてハブ材質が選定される。このハブが磁性体である場合には、構造上の制約から軸線方向における磁性的非対称性が顕著になりやすいが、ハブに装着されるモータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成するためには、モータ駆動用磁石の軸方向両端面にそれぞれ少なくともその近傍に磁性体が存在しない空隙部を設けたり、モータ駆動用磁石の軸方向両端面にそれぞれ磁性ヨークを配置する構成は、磁性体ハブにおける磁気的な非対称性を解消するための有力な手段となる。勿論、ハブが非磁性体の場合であってもこの方法はモータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成する際に有利である。特に、ハブを磁性体で構成した場合には、モータ駆動用磁石の軸方向一端面にこの磁性体ハブの一部を当接させた上でモータ駆動用磁石の軸方向他端面に磁性ヨークを配置すること構成を採用することもできる。
【００１６】
スラスト方向の軸力を発生させる別の磁石は、ハブの外周部もしくはこれに対向する静止部材に配置することができ、ハブの内面部もしくはこれに対向する静止部材に配置してもよい。
【００１７】
流体動圧軸受としては、静止部材側のスリーブ及びこれに挿通される回転部材側の軸部を用いて構成されるラジアル軸受部と、スリーブの軸方向端面及びこれに対向するハブの一部を用いて構成されるスラスト軸受部とで構成することができ、ハブ及びスリーブをそれぞれ磁性体とし、スラスト軸受部における狭い間隙部分でスラスト方向の軸力を発生させる構成とすることができる。
【００１８】
あるいは、流体動圧軸受を、静止部材側の有底筒状スリーブ体とこれに挿通される回転部材側の軸部とを用いて構成すると共に、軸部の先端にこの軸部のスリーブ体からの抜けを阻止する抜け止め部材を有し、抜け止め部材を磁性体で構成すると共に、抜け止め部材に対向するスリーブ体の一部に別の磁石を配置してスラスト方向の軸力を発生させるようにしてもよい。
【００１９】
上述した別の磁石は周方向に異極が存在しない単極もしくは双極着磁を行って構成することができ、この別の磁石を静止部材側に配置すると共に、回転部材側との間で磁気的閉ループを構成できるように別の磁石における回転部材側との反対側またはその側面部にバックヨークを設置するのがよい。
【００２０】
また、本発明の情報記録再生装置は、上述した構成のスピンドルモータを用いた上で、そのハブに記録用ディスクを装着し、回転するディスクに対して情報の記録・再生を行う手段を備えて構成することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
＜Ａ＞第１の実施形態
図１は、情報記録再生装置としてのハードディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータの第１の実施形態の全体構成を示したものであり、情報記録再生装置のベース１０がスピンドルモータの静止部材となり、ベース一体型モータを構成している。なお、本発明は、これに代えて、モータブラケットを静止部材としてスピンドルモータを構成し、このブラケットを装置のベースに取り付ける形態のものであってよいのは勿論である。また、回転部材側に搭載される記録用ディスクや、このディスクに対して上方の記録・再生を行う磁気ヘッド、この磁気ヘッドを駆動する手段等は図示を省略している。
【００２３】
（１）静止部材の構成
ベース１０におけるモータ構成部分は、その中心部に設けられた基板部１１と、この基板部１１の外周部に位置する周壁部１２と、基板部１１の中心部に設けられた環状ボス部１３とを有して構成され、基板部１１，周壁部１２及び環状ボス部１３にて上方に開口された環状凹部１４が形成され、これにモータ磁気回路の一部が収容される。
【００２４】
環状ボス部１３には、その外周部寄りに上方へ突出した円筒支持壁１５が一体に設けられ、この外周にモータステータ１７が固定されている。モータステータ１７は複数枚のラミネーションを積層して構成され外周に複数個のティースを周方向に配列してなる環状ステータコア１７ａと、ステータコア１７ａの各ティースに巻回された多相（例えば３相）の巻線１７ｂとからなり、ステータコア１７ａの内周面を円筒支持壁１５の外周面に外嵌し圧入，接着等の手段を用いて固定されている。
【００２５】
ベース１０における環状ボス部１３の内側には、流体動圧軸受の一部を構成するスリーブ体２０が内嵌固定されている。このスリーブ体２０は、略円筒状のスリーブ２１と、このスリーブ２１の下端開口を閉塞するカウンタプレート２２よりなり、スリーブ２１の内周の貫通孔部には、このスリーブ２１のほぼ全長に渡って形成された軸受用円筒内周面２１ａと、スリーブ２１の下部に位置し円筒内周面２１ａより拡径された中径部内周面２１ｂと、スリーブ２１の最下端に位置し中径部内周面２１ｂよりさらに拡径された大径部内周面２１ｃとが連続して形成されており、大径部内周面２１ｃにカウンタプレート２２の外周部が嵌合され、圧入，かしめ等の手段を用いて、或いは接着剤を併用して固定されている。スリーブ２１の下半部は基板部１１における環状ボス部１３の内周面に嵌合され、圧入，接着，溶接等の既存の固定方法にて固定されている。また、スリーブ２１の上部外周面には、後述するテーパシール部の一方の周面を形成するテーパ面２３が上方に行くに従い外径が拡大するように形成されている。
【００２６】
（２）回転部材の構成
ベース１０に対して回転自在のロータ３０は、略逆カップ状のハブ３１及び該ハブ３１の回転中心位置に固定された軸部３２を有して構成されている。このハブ３１は鉄，ステンレス等の強磁性体よりなり、天板部を構成する円盤状部３１ａの外周部に円筒状部３１ｂを垂下形成すると共に、この円筒状部３１ｂの下端に鍔状部３１ｃを径方向外方に張り出して形成し、さらに円盤状部３１ａにおける径方向中央部分より下方に突出するよう環状突状部３１ｄを形成してなる。鍔状部３１ｃはその上端部を残して環状凹部１４に収容され、鍔状部３１ｃの外周面と周壁部１２の内周面間にラビリンスシールを構成する微小ギャップが形成されている。また、環状突状部３１ｄはスリーブ２１と円筒支持壁１５との間に挿入され、スリーブ２１の上部外周を囲む一方、円筒支持壁１５との間にラビリンスシールを構成するラビリンスギャップを形成するようになっている。
【００２７】
円盤状部３１ａの中央に透設された取付孔３１ｅには軸部３２の幾分小径となった上端部が圧入され、これによりハブ３１と軸部３２とが一体となっている。軸部３２は中空状をなし、その外周は軸受用円筒状外周面３２ａが形成され、その内周面には雌ねじ３２ａがほぼ全長に渡って形成されており、上述したスリーブ２１の内側に上方より挿通され、軸部３２の円筒状外周面３２ａとスリーブ２１の円筒状内周面２１ａとが僅かな隙間を介して径方向（ラジアル方向）に向かい合うようになっている。
【００２８】
スリーブ２１に挿通された軸部３２はその先端が円筒状内周面２１ａより下方に僅かに突出する長さに形成されている。軸部３２がスリーブ２１から抜け出ることを防止する抜け止め部材３３はスリーブ２１の雌ねじ３２ａに螺合する雄ねじ部３３ｄｅｇ；ｙび鍔部３３ｂを有しており、鍔部３３ｂが軸部３２の外径より大きく中径部内周面２１ｂの内径より小さい外径に形成されていることから、抜け止め部材３３の雄ねじ部３３ａをスリーブ２１の下方より軸部３２の雌ねじ３２ａに螺合し鍔部３３ｂが軸部３２の端面に当接する位置まで締着することにより、鍔部３３ｂがスリーブ２１の円筒状内周面２１ｄｅｇ；ｙび中径部内周面２１ｂ間の段部下面と中径部内周面２１ｂとカウンタプレート２２とで形成する凹所に収容された状態で、段部下面に若干の隙間を開けて軸方向に対向するようになる。
【００２９】
ハブ３１の円筒状部３１ｂの内周面には、半径方向に着磁され周方向に多極が配列された環状のモータ駆動用磁石３４がステータ１７を外周から囲むように取り付けられ、磁性体製のハブ３１がこの磁石３４のバックヨークを兼ねている。この磁石３４はそのスラスト方向の中央位置がステータ１７におけるスラスト方向の中央位置に略一致するようハブ３１に取り付けられており、加えて、この磁石３４がベース１０の基板部１１との間に有する空隙とほぼ同等の空隙を円盤状部３１ａとの間に形成するよう、磁石３４の円筒状部３１ｂにおける取付位置の設定或いはハブ３１の形状が工夫されている。これにより、モータ駆動用磁石３４の近辺の磁気回路構成が軸方向両端部で略対称に形成されている。
【００３０】
ハブ３１の鍔状部３１ｃには、中央孔を円筒状壁３１ｂに嵌装させた１枚もしくは複数枚の図外の円盤状記録用ディスク（ハードディスク）が載置され（複数枚の場合はディスク間にスペーサが介在される）、このディスクの中央部上面を押圧するクランプ部材（図示せず）を軸部３２の雌ねじ３２ｂに上方より螺合されるねじを用いてねじ止めすることにより、ディスクが鍔状部３１ｃとクランプ部材との間で挟持され、ハブ３１と一体となって回転できるようになる。
【００３１】
（３）軸受機構の構成
スリーブ２１の円筒状内周面２１ａとこれに挿通された軸部３２の円筒状外周面３２ａとの間、及びハブ３１の円盤状部３１ａの内天井面（つまり下面）とスリーブ２１の上端面との間にはそれぞれ微小間隙が形成され、オイル等の潤滑流体４０が充填され保持されている。この潤滑流体４０は、スリーブ２１の中径部内周面２１ｂ，カウンタプレート２２及び抜け止め部材３３の鍔部３３ｂで囲まれた空間にも連続して充填されており、他方、潤滑流体４０の界面が、ハブ３１の環状突状壁３１ｄの内周面３１ｅとスリーブ２１の上部外周のテーパ面２３とで形成されたテーパシール部４１に位置している。このテーパシール部４１は、内周下方に向いて拡開するようなテーパ形状であり、回転動作時にテーパシール部４１の潤滑流体４０を遠心力により上記した微少間隙内に押し込むような力を付与し、潤滑流体４０の漏出を防止するような工夫がなされている。
【００３２】
スリーブ２１の円筒状内周面２１ａの上部・下部の潤滑流体保持部分にはそれぞれ、軸部３２の回転に伴い潤滑流体４０中に動圧を発生するヘリングボーン状の動圧発生溝が形成されている。この動圧発生溝は、モータ回転時に軸部３２を半径方向に保持する支持力を発生し、これにより１対のラジアル動圧軸受部４２，４３が構成されている。また、スリーブ２１の上端面にも、軸部３２を伴って回転するハブ３１の回転に伴って潤滑流体４０中に動圧を発生するポンプインスパイラル状の動圧発生溝が形成され、モータ回転時にハブ３１を軸線方向上方向に支持する（浮上する）力を発生するスラスト動圧軸受部４４が構成されている。
【００３３】
ここで、上記スリーブ２１には、下端が中径部内周面２１ｂの内部に開口し上端がスラスト微小間隙のうちスラスト動圧軸受部４４より内周部側に開口する連通孔４５が軸方向に貫通して形成され、潤滑流体４０が充填されている。この連通孔４５は二つのラジアル動圧軸受部４２，４３の両端部を連通する構成となっており、上述した動圧発生溝や軸受面の加工誤差等により所望のバランス状態が得られなくなった場合にこの圧力差に基づき連通孔４５を通じて潤滑流体４０が移動することにより圧力調整する。
【００３４】
（４）磁気バイアスの構成
ベース１０の基板部１１における外周部上面には、ハブ３１の鍔状部３１ｃに軸方向に対向するよう円環状のスラスト用磁石５０が環状ヨーク５１を介在させて設けられている。環状ヨーク５１は環状平板部５１ａとこの平板部５１ａの外周部より上方に立ち上がった立ち上げ筒部５１ｂとを有し、例えば円環状磁性板材をプレス成形することにより形成されており、平板部５１ａを基板部１１上面に，立ち上げ筒部５１ｂを周壁部１２の内周面にそれぞれ当接して接着剤等を用いて固定されている。また、スラスト用磁石５０は周方向に異極が存在しないよう軸方向に着磁された単極磁石であり、一方の磁極つまり下面をヨーク５１の平板部５１ａ上面に当接させかつ立ち上げ筒部５１ｂとの間に間隙を開けて取り付けられており、磁石５０の他方の磁極つまり上面が鍔状部３１ｃの下面に近接対向している。
【００３５】
このスラスト用磁石５０による磁束は、磁石５０の上面−磁性体製ハブ３１における鍔状部３１ｃの下面−鍔状部３１ｃ内部−環状ヨーク５１の立ち上げ筒部５１ｂ−環状ヨーク５１の平板部５１ａ−磁石５０の下面といった磁気ループを通り、磁石５１と鍔状部３１ｃ間に磁気吸引力が作用し、ハブ３１が軸線方向下方向に磁気吸引され、これがスラスト動圧軸受部４４で発生する浮上力と釣り合うことで、モータ回転時にハブ３１を軸線方向に保持する支持力が発生する。
【００３６】
ここで、径方向に着磁されたモータ駆動用磁石３４は磁性体の周壁部３１ｂの内周面に取り付けられているため、これより径方向外側には磁界が漏れることはなく、周壁部３１ｂより径方向外側に位置する鍔状部３１ｃに軸方向に近接対向してスラスト用磁石５０が設けられているため、スラスト用磁石５０の磁界とモータ駆動用磁石３４の磁界とが相互に干渉し合うことはない。
【００３７】
（５）第１の実施形態の作用・効果
上述した構成のスピンドルモータにおいて、ステータ１７の巻線１７ｂにスイッチング電流を供給して駆動を開始すると、ステータ１７による磁界とモータ駆動用磁石３４による磁界との電磁相互作用により磁石３４を介してハブ３１に回転力が作用し、スリーブ２１と軸部３２間における一対のラジアル動圧軸受部４２，４３がそれぞれ機能してラジアル支持力が得られると共、スリーブ２１とハブ３１間におけるスラスト動圧軸受部４４が機能してスラスト用磁石５０によるスラスト磁気吸引力と相俟ってスラスト支持力が得られ、ロータ３０が安定に回転することが可能となる。
【００３８】
このとき、ステータ１７とモータ駆動用磁石３４とのそれぞれのスラスト方向の中央位置が一致つまりそれぞれの磁気センターが一致しており、しかも、この磁石３４の近辺の磁気回路構成が軸方向両端部で磁気的に略対称に形成されているため、ステータ１７とモータ駆動用磁石３４との間にスラスト方向の力が作用することがないばかりでなく、磁石３４の磁極がステータ１７のスロット部に対向したタイミングであっても磁石３４の軸方向両端部の磁界がほぼ対称に保たれることからスラスト方向磁気励振力が全く作用せず、スイッチングによるスラスト力は皆無となる。この結果、ロータ３０及びベース１０が加振されることはなく、スイッチング周波数での高調波の励振力によるピュアトーンの発生はなく、静寂な回転状態が得られる。
【００３９】
さらに、スラスト方向の磁気吸引力をモータ駆動用磁石３４とは別に独立して設けたスラスト用磁石５０のみにより得るようにしているため、スラスト磁気吸引力がロータ３１の回転に関わらず常に安定して得られる。しかも、このスラスト用磁石５０は周方向に異極が存在しない単極構成となっているため、磁石５０に相対する磁性体の鍔状部３１ｃが回転しても渦電流を生じることはほどんどなく、渦電流損を小さく抑えることができる。
【００４０】
加えて、スラスト用磁石５０による磁気吸引力は断面Ｌ形のヨーク５１を用いて磁気的閉ループを確保した上で得るようにしているため、磁気ヒステリシス損を小さく抑えることができると共に、漏れ磁束を最小限に抑えることができ、しかも、この磁気回路をベース１０に形成した環状凹部１４内に設定し、周壁部１２の内周面に対し鍔状部３１ｃを近接させて環状凹部１４をほぼ閉塞しているため、モータ外部への磁気漏れがなく、ディスクに対する磁気的な書き込みや読み出しのエラーを生じることがない。
【００４１】
＜他の実施形態＞
本発明の他の実施形態につき図２以下の図面を参照して説明する。なお、これらの図面において、図１で説明したものと同一もしくは相当するものについては同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
図２は、本発明の第２の実施形態を示したものであり、ロータ３０にスラスト磁気吸引力を与えるための環状スラスト用磁石６０を周方向に異極が存在しないよう軸線方向に着磁した単極構成とし、このスラスト用磁石６０をベース１２の基板部１１における外周部上面に、磁性体製ハブ３１の鍔状部３１ｃに対し軸方向に僅かな隙間を介して対向するようにして取り付けたことを特徴とするものである。
【００４３】
この実施形態によれば、第１の実施形態のものに比べ磁気閉ループの構成が多少異なることになるが、第１の実施形態のものとほぼ同等のスラスト力が得られると共に、渦電流損も小さく抑えることができ、この磁石６０をベース１０に形成した環状凹部１４内に設定し、周壁部１２の内周面に対し鍔状部３１ｃを近接させて環状凹部１４をほぼ閉塞しているため、モータ外部への磁気漏れの心配もなく、加えて、ヨークを使用しないことから部品点数の削減効果が得られる。
【００４４】
この場合、ベース１０が磁性体材料で構成されている場合には、ベース１０の基板部１１及び周壁部１２がこの磁石６０のヨークとして機能し、磁石６０の上面−磁性体製ハブ３１における鍔状部３１ｃの下面−鍔状部３１ｃ内部−周壁部１２−基板部１１−磁石６０の下面といった磁気ループが形成され、より安定した磁気スラスト力が得られる。
【００４５】
図３は、本発明の第３の実施形態を示したものであり、ロータ３０にスラスト磁気吸引力を与えるための環状スラスト用磁石７０を、周方向に異極が存在しないよう軸線方向に着磁した双極を径方向に配置し、このスラスト用磁石７０をベース１２の基板部１１における外周部上面に、磁性体製ハブ３１の鍔状部３１ｃに対し軸方向に僅かな隙間を介して対向するようにして取り付けたことを特徴とするものである。
【００４６】
この実施形態の場合、スラスト磁石７０の内外周部の双極がそれぞれ鍔状部３１ｃに近接対向するため、磁気閉ループの形成が容易であり、別途ヨークを用いる必要もなく、安定した磁気スラスト力を得ることができる。勿論、既述した実施形態の場合と同様、渦電流損や磁気ヒステリシス損を小さく抑えることができる。
【００４７】
図４は、本発明の第４の実施形態を示したものであり、既述の実施形態と異なる点は、スラスト磁気吸引力を発生するための磁気回路をロータ３０の回転中心部に配置した点である。すなわち、ロータ３０の軸部３２の先端に螺着される抜け止め部材３３を強磁性体材料で構成する一方、スリーブ２１の下端開口を閉塞するカウンタプレート８０に軸線方向に着磁した円盤状スラスト用磁石８１を組み込むようにし、スラスト用磁石８１の磁力により抜け止め部材３３の鍔部３３ｂを磁気吸引し、軸部３２を介してハブ３１に磁気スラスト力を得るようにしたものである。この場合、カウンタプレート８０をスラスト用磁石８１を樹脂等でモールドした構成とすることができる。
【００４８】
第４の実施形態にあっては、磁気スラスト力を得るための磁気回路部を、軸受部構成部品である抜け止め部材３３及び（磁石８１内蔵）カウンタプレート８０で構成しているため、部品数の増大を招く心配がなく、加えて、この磁気回路部を回転中心部に配置しているため、磁気回路の設置半径が小さくなり、磁気スラストを得るための構造・メカニズムに起因する渦電流損や磁気ヒステリシス損等の損失を小さく抑えることが可能となる。特にこの場合、モータの傾きに対する負のモーメント剛性の発生を小さく抑えることができ、より安定な回転システムとすることができる。
【００４９】
なお、図４の実施形態の場合、ハブ３１を非磁性体で構成することができる。この場合、モータ駆動用磁石３４を円環状のバックヨークを介して非磁性体製ハブ３１に取り付けるようにすればよい。
【００５０】
図５は、本発明の第５の実施形態を示したものであり、ロータ３０に対しスラスト方向の軸力を発生させるための磁石を磁性体製ハブ３１の内周部寄りに配置したものである。すなわち、ベース１０の環状ボス部１３における支持壁１５にはステータ１７が固定されているが、このステータ１７を利用し、ステータコア１７ａの環状内周部（バックコア部）の上面に、周方向に異極が存在しなく軸線方向に着磁された単極の円環状スラスト用磁石９０を円環板状ヨーク９１を介して配置している。
【００５１】
スラスト用磁石９０の上面の磁極面はハブ３１の円盤状部３１ａの内天井面に近接対向し、また、磁石９０の下面の磁極面はヨーク９１に当接し、このヨーク９１の内周部が磁石９０より内方に突き出たかたちとなってその内周面がハブ３１の環状突状部３１ｄに近接対向している。
【００５２】
スラスト用磁石９０による磁束は、磁石９０の上面−磁性体製ハブ３１における円盤状部３１ａの下面−円盤状部３１ａ内部−環状突部３１ｄ内部−環状突部３１ｄの外周面−ヨーク９１−磁石９０の下面といった磁気ループを通り、磁石９０と円盤状部３１ａ間に磁気吸引力が作用し、ハブ３１が軸線方向下方向に磁気吸引され、これがスラスト動圧軸受部４４で発生する浮上力と釣り合うことで、モータ回転時にハブ３１を軸線方向に保持する支持力が発生する。
【００５３】
図６に示す本発明の第６の実施形態においても、ロータ３０に対しスラスト方向の軸力を発生させるための磁石を磁性体製ハブ３１の内周部寄りに配置しているが、この場合は、ベース１０の環状ボス部１３の上面における支持壁１５の内周側を利用し、周方向に異極が存在しなく軸線方向に着磁された単極の円環状スラスト用磁石１００を断面Ｌ形の環状ヨーク１０１を介して環状ボス部１３の上面に配置している。
【００５４】
環状ヨーク１０１は環状平板部１０１ａとこの平板部１０１ａの内周部より上方に立ち上がった立ち上げ筒部１０１ｂとを有し、例えば円環状磁性板材をプレス成形することにより形成されており、立ち上げ筒部１０１ｂの上面はハブ３１の環状突状部３１ｄの下部内面に内周側から近接対向するように傾斜状に形成されている。
【００５５】
スラスト用磁石１００はその下面の磁極をヨーク１０１の平板部１０１ａの上面に当接させかつ立ち上げ筒部１０１ｂとの間に間隙を開けて取り付けられており、磁石１００の上面の磁極はハブ３１の環状突状部３１ｄの下面に近接対向している。従って、スラスト用磁石１００による磁束は、磁石１００の上面−磁性体製ハブ３１における環状突部３１ｄの下面−環状突状部３１ｄ内部−ヨーク１０１の立ち上げ筒部１０１ｂ−ヨーク１０１の平板部１０１ａ−磁石１００の下面といった磁気ループを通り、磁石１００と環状突部３１ｄ間に磁気吸引力が作用する。
【００５６】
図７は、本発明の第７の実施形態を示したものであり、第６の実施形態と同様に環状ボス部１３の上面を利用してスラスト用磁石１１０を配置すると共に、この磁石１１０による磁束の磁路をスラスト動圧軸受部を利用して形成したものである。
【００５７】
スラスト用磁石１１０は周方向に異極が存在しなく軸線方向に着磁された単極の環状磁石として構成され、これが平板環状のヨーク１１１を介して環状ボス部１３の周壁部１５より内周側の上面に取り付けられ、磁石１１０の上面の磁極は磁性体製ハブ３１の環状突状部３１ｄの下面に近接対向している。ヨーク１１１の内周部はスリーブ２１の外周面に近接対向している。また、スリーブ２１は磁性体により構成されている。
【００５８】
従って、スラスト用磁石１１０による磁束は、磁石１１０の上面−磁性体製ハブ３１における環状突部３１ｄの下面−環状突状部３１ｄ内部−ハブ３１の円盤状部３１ａの内部−スラスト動圧軸受部４４−磁性体製スリーブ２１の内部−スリーブ２１の外周面−ヨーク１１１−磁石１１０の下面といった磁気ループを通り、磁石１１０と環状突部３１ｄ間及びスラスト動圧軸受部４４を構成する円盤状部３１ｄとスリーブ２１間に磁気吸引力が作用する。
【００５９】
特にこの第７の実施形態の場合のように、スラスト動圧軸受部４４を通してスラスト方向の力を得る場合には、非常に狭い（数十μｍ）のギャップを介して力を得るので、より効率的な磁気回路構成となり、スラスト用磁石１１０としては非常に小型の磁石を用いることが可能となり、コンパクトで安価なスピンドルモータとなる。
【００６０】
また、上述した第５〜第７の実施形態のように、スラスト用磁石を設置半径の小さい磁性体製ハブ３１の内周部に設けた場合には、渦電流損や磁気ヒステリシス損等の小さい構造とすることができ、傾きに対しても負のモーメント剛性の発生を小さくでき、より安定な回路システムを構築できることになる。
【００６１】
次に、図８に示す本発明の第８の実施形態について説明する。この実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、磁性体製ハブ３１の円筒状部３１ｂにおける内周面に装着されたモータ駆動用磁石３４の軸方向両端面にそれぞれ環状の磁性ヨーク１２１，１２２を配置した点である。ハブ３１に装着されたモータ駆動用磁石３４は、そのスラスト方向中央位置がステータ１７のスラスト方向中央位置に略一致するように装着されており、加えて、この磁石３４の軸方向両端面にヨーク１２１，１２２を配置することで、モータ駆動用磁石３４の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成される。
【００６２】
このような構成にすることにより、モータ駆動用磁石３４の各磁極がステータ１７のティース間のスロット部に対向した場合であっても、磁石３４の周辺の磁束が軸方向両端部でアンバランスを生じることがなく、スイッチングによるスラスト励振力の発生を抑えることができる。なお、図８では、上側のヨーク１２１がハブ３１の円盤状部３１ａと円筒状部３１ｂとの角部下面に当接する構造になっており、こうすることにより磁石３４を軸方向に位置決めでき、組立がより簡単になるが、上記角部と上側のヨーク１２１との間に空隙が形成される構成であってもよい。
【００６３】
図９に示す本発明の第９の実施形態は、第８の実施形態における上側の環状磁性ヨークを磁性体製ハブ３１で代用するようにしたものである。すなわち、ハブ３１の円筒状部３１ｂの内周側上部には、下側の環状ヨーク１２２の径方向幅と同等の厚みの厚肉部３１ｆが環状に形成され、モータ駆動用磁石３４の上端面がこの厚肉部３１ｆの下面に当接する位置で、磁石３４のスラスト方向中央位置がステータ１７のスラスト方向中央位置に略一致するようになっている。
【００６４】
従って、この実施形態のものにあっても、第８の実施形態の場合と同様、モータ駆動用磁石３４の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成することができ、特にこの実施形態の場合は１個のみのヨーク１２２でよく、部品数が削減できる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれら実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【００６６】
例えば、上述した実施形態では何れも、スラスト用磁石を静止部材側に装着した場合を示したが、これに限らず回転部材側に装着してもよく、また、スラスト用磁石に対向する部分（強磁性体）を一様な平面構造としたが、周状につながるフリンジ形状にして渦電流損失の増加を防止するようにしてもよい。
【００６７】
さらに、スラスト用磁石を用いてスラスト方向の軸力を得る場合に、このスラスト用磁石と強磁性体とは軸線方向に対向させる以外に、周方向に配置させてもよい。その場合には、周方向に対向する一方の側に周方向にフリンジを設け、他方の側の磁気的な中心位置をそのフリンジ位置よりも軸方向にずらせることにより所望の軸力を得ることができる。
【００６８】
本発明が対象とするスピンドルモータは、上述したようなステータ１７に対しその外周側にモータ駆動用磁石３４が対向するアウターロータタイプに限らず、ステータの内周側にモータ駆動用磁石が対向するインナーロータタイプのスピンドルモータにも適用可能である。
【００６９】
また、本発明の情報記録再生装置は、ハードディスクドライブ装置に限定されるものではなく、記録用ディスクを回転して情報の記録・再生を行う他の装置、例えばＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＷ等にも適用可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のスピンドルモータ及びこれを用いた情報記録再生装置によれば、以下に記載の効果を奏する。
【００７１】
請求項１記載のスピンドルモータにあっては、モータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成が軸方向両端部で磁気的に略対称に形成されており、しかも、ステータとモータ駆動用磁石とのそれぞれのスラスト方向の中央位置が一致つまりそれぞれの磁気センターが一致しているため、ステータとモータ駆動用磁石との間にスラスト方向の力が作用することがないばかりでなく、モータ駆動用磁石の磁極がステータのスロット部に対向したタイミングであってもスラスト方向磁気励振力が全く作用せず、スイッチングによるスラスト力は皆無となり、この結果、回転部材及び静止部材が加振されることはなく、スイッチング周波数での高調波の励振力によるピュアトーンの発生はなく、静寂な回転状態が得られるものである。
【００７２】
加えて、スラスト方向の軸力をモータ駆動用磁石とは別に独立して設けたスラスト用磁石のみにより得るようにしているため、スラスト磁気吸引力がロータの回転に関わらず常に安定して得られ、上述した励振力の抑制と相俟って、ピュアトーンの発生のない静寂で安定した回転性能を有するスピンドルモータを得ることができるものである。
【００７３】
請求項２記載のスピンドルモータにあっては、請求項１における磁性体製のハブの一部に対向するよう別の磁石を静止部材側に配置する構成としたので、磁性体製ハブを直接磁気吸引して軸力を発生させることができる。
【００７４】
請求項３記載のスピンドルモータにあっては、請求項１又は２において、モータ駆動用磁石の軸方向両端面にそれぞれ磁性体が存在しない空隙部を設ける構成としているので、簡単な構成でモータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成することができる。
【００７５】
請求項４記載のスピンドルモータにあっては、請求項１又は２において、モータ駆動用磁石の軸方向両端面にそれぞれ磁性ヨークを配置しているので、特にモータの軸方向寸法に制約がありこの部分に十分な空隙を設けることが困難な場合であっても、モータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成することが可能になる。
【００７６】
請求項５記載のスピンドルモータにあっては、請求項１におけるハブを磁性体製とする一方、このハブの一部を利用してモータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成することができるので、磁石両端にヨークを配置する場合に比べ部品数を削減でき、構造が簡単になる。
【００７７】
請求項６記載のスピンドルモータにあっては、請求項１〜５における別の磁石をハブの外周部もしくはこれに対向する静止部材に配置したので、軸力をハブの全周で得ることができ、安定したスラスト力を得ることができる。
【００７８】
請求項７記載のスピンドルモータにあっては、請求項１〜５における別の磁石をハブの内周部もしくはこれに対向する静止部材に配置したので、設置半径が小さくなり、渦電流損やヒステリシス損等を小さく抑えることができる。
【００７９】
請求項８記載のスピンドルモータにあっては、請求項７において、ハブ及びスリーブをそれぞれ磁性体で構成し、スリーブ端面とハブとで構成するスラスト軸受部を介してスラスト方向の軸力を発生させるようにしたので、狭いギャップを介して力を得ることができ、別の磁石による磁力を小さくすることが可能となり、非常に小さな磁石とすることができ、コンパクトで安価なスピンドルモータを提供することができる。
【００８０】
請求項９記載のスピンドルモータにあっては、請求項１〜５において、流体動圧軸受を構成するスリーブ体と軸部とを用い、軸部のスリーブ体からの抜けを阻止する抜け止め部材を磁性体としてこれに対向するスリーブ体に別の磁石を配置するようにしたので、回転部材の回転中心部分でスラスト方向の軸力を得る構成とすることができ、渦電流損や磁気ヒステリシス損等、構造・メカニズムに起因するロスを最小限に抑えることができる上、傾きに関する負のモーメント剛性の発生を小さく抑えることができ、安定な回転システムを得ることができる。
【００８１】
請求項１０記載のスピンドルモータにあっては、請求項１〜９における別の磁石を周方向に異極が存在しない単極もしくは双極着磁を行って構成したため、渦電流損の発生を抑えることができ、加えて、別の磁石による磁気吸引力をバックヨークを用いて磁気的閉ループを確保した上で得るようにしているため、磁気ヒステリシス損を小さく抑えることができると共に、漏れ磁束を最小限に抑えることができ、モータ外部への磁気漏れがなく、ディスクに対する磁気的な書き込みや読み出しのエラーを生じることがない。
【００８２】
請求項１１記載の情報記録再生装置にあっては、請求項１〜１０記載のスピンドルモータを用いて構成するため、スイッチング周波数での高調波励振力，ピュアトーンを生じない静寂な状態で記録用ディスクを回転させることができ、情報の記録・再生をエラーを生じることなく安定な状態で実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すスピンドルモータの断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示すスピンドルモータの半断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示すスピンドルモータの半断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示すスピンドルモータの半断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示すスピンドルモータの半断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態を示すスピンドルモータの半断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態を示すスピンドルモータの半断面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態を示すスピンドルモータの半断面図である。
【図９】本発明の第９の実施形態を示すスピンドルモータの半断面図である。
【符号の説明】
１０ベース
１７ステータ
２０スリーブ体
２１スリーブ
２２，８０カウンタプレート
３０ロータ
３１ハブ
３２軸部
３３抜け止め部材
３４モータ駆動用磁石
４２，４３ラジアル軸受部
４４スラスト軸受部
５０，６０，７０，８１，９０，１００，１１０スラスト用磁石（別の磁石）
５１、９１，１０１，１１１ヨーク
１２１，１２２磁性ヨーク

Claims

静止部材に対して流体動圧軸受で回転自在に支持された回転部材のハブに、環状のモータ駆動用磁石を、静止部材のモータステータに径方向に対向するよう装着してなるスピンドルモータにおいて、
前記モータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成を軸方向両端部で磁気的に略対称に形成し、前記ステータのスラスト方向の中央位置と前記モータ駆動用磁石のスラスト方向の中央位置とを略一致させ、かつ前記モータ駆動用磁石とは別の磁石を静止部材側もしくは回転部材側の少なくとも一方に配置して他方の強磁性体と対向させることでスラスト方向に安定した軸力を発生させることを特徴としたスピンドルモータ。
前記ハブは磁性体で構成され、前記別の磁石が静止部材側に配置され、当該別の磁石に対向する強磁性体が前記磁性体ハブの一部であることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
モータ駆動用磁石の軸方向両端面にはそれぞれ少なくともその近傍には磁性体が存在しない空隙部が設けられることで、前記モータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成が軸方向両端部で磁気的に略対称に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスピンドルモータ。
モータ駆動用磁石の軸方向両端面にそれぞれ磁性ヨークを配置することで、前記モータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成が軸方向両端部で磁気的に略対称に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスピンドルモータ。
モータ駆動用磁石の軸方向一端面には前記磁性体ハブの一部が当接しており、モータ駆動用磁石の軸方向他端面に磁性ヨークを配置することで、前記モータ駆動用磁石の近辺の磁気回路構成が軸方向両端部で磁気的に略対称に形成されていることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
スラスト方向の軸力を発生させる前記別の磁石は、前記ハブの外周部もしくはこれに対向する前記静止部材に配置したことを特徴とする請求項１〜５記載のスピンドルモータ。
スラスト方向の軸力を発生させる前記別の磁石は、前記ハブの内面部もしくはこれに対向する前記静止部材に配置したことを特徴とする請求項１〜５記載のスピンドルモータ。
前記流体動圧軸受は、静止部材側のスリーブとこれに挿通される回転部材側の軸部とを用いて構成されるラジアル軸受部と、前記スリーブの軸方向端面とこれに対向する前記ハブの一部とを用いて構成されるスラスト軸受部とを有し、前記ハブ及びスリーブはそれぞれ磁性体により構成され、前記スラスト軸受部における狭い間隙部分でスラスト方向の軸力を発生させることを特徴とする請求項７記載のスピンドルモータ。
前記流体動圧軸受は、静止部材側の有底筒状スリーブ体とこれに挿通される回転部材側の軸部とを用いて構成されると共に、前記軸部の先端に該軸部の前記スリーブ体からの抜けを阻止する抜け止め部材を有し、該抜け止め部材を磁性体で構成すると共に、該抜け止め部材に対向する前記スリーブ体の一部に前記別の磁石を配置してスラスト方向の軸力を発生させることを特徴とする請求項１〜５記載のスピンドルモータ。
前記別の磁石は周方向に異極が存在しない単極もしくは双極着磁を行って構成され、該別の磁石が前記静止部材側に配置されると共に、回転部材側との間で磁気的閉ループを構成できるように前記別の磁石における回転部材側との反対側またはその側面部にバックヨークを設置したことを特徴とする請求項１〜９記載のスピンドルモータ。
請求項１〜１０記載のスピンドルモータのハブに記録用ディスクを装着し、回転する前記ディスクに対して情報の記録・再生を行う手段を備えたことを特徴とする情報記録再生装置。