JP3815892B2

JP3815892B2 - モータの軸受構造

Info

Publication number: JP3815892B2
Application number: JP26569798A
Authority: JP
Inventors: 義雄藤居; 陽介山田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: JP2000083341A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フロッピディスク等の記録ディスクの駆動に用いられるモータの軸受構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フロッピディスク等の記録ディスクの駆動に用いられる厚さ数ｍｍの薄型モータは、例えば図３に示すように構成されている。即ち、図３に示すように、シャーシ等の固定部材１の開口を閉塞した閉塞板２上にシャフト３が配設され、このシャフト３の上端部にはシャフト３と一体にロータハブ６が形成され、更にロータハブ６の外周部分には結合部材７を介して鉄等の磁性材料から成るロータヨーク８が嵌着されている。
【０００３】
このロータヨーク８は、中央部に透孔９を有するほぼ平板状の基部８ａと、基部８ａの周端部に下方に垂下して一体に形成された垂下部８ｂとにより構成され、基部８ａの透孔９に結合部材７が嵌着されており、この透孔９の周縁における基部８ａ上面にチャッキングマグネット１０が固着され、このチャッキングマグネット１０によりフロッピディスク中央部の金属部分１１が吸着されて固定されるようになっている。尚、１２はフロッピディスクのディスク本体部分を示す。
【０００４】
更に、図３に示すように、ロータヨーク８の垂下部８ｂの内側には介挿部材１４を介して駆動用メインマグネット１５が嵌入され、このメインマグネット１５に所定間隔をあけて対向するように、ステータ１６がロータヨーク８の下方に配設されている。このステータ１６はコア１６ａに巻線１６ｂが巻装されて形成されている。
【０００５】
また、シャフト３の下部外周にはリング状の含油軸受１８が外嵌され、閉塞板２上には円形皿状のベアリングホルダ１９が載置されて含油軸受１８の外側に配設されている。更に、このベアリングホルダ１９の中央には透孔２０及びこの透孔２０周縁のボス状部２１が形成され、含油軸受１８の外周面が透孔２０の内周面を摺動するように透孔２０に含油軸受１８が挿嵌されている。
【０００６】
そして、ベアリングホルダ１９の周縁上面には段部２２が形成され、この段部２２にステータ１６のコア１６ａの内周部分が嵌着されてステータ１６が支持されている。また、ベアリングホルダ１９のボス状部２１の外側にはボールベアリング２４の内輪２４ａが外嵌され、ベアリングホルダ１９によりボールベアリング２４が支持されている。一方、ボールベアリング２４の外輪２４ｂは結合部材７の内周壁７ａに嵌入されている。
【０００７】
このとき、シャフト３が回転すると、これに連動してロータハブ６、結合部材７、ロータヨーク８、含油軸受１８、更にはボールベアリング２４の外輪２４ｂが回転し、ボールベアリング２４の内輪２４ａは回転せずに停止しているため、ベアリングホルダ１９のボス状部２１の内周面を含油軸受１８の外周面が摺動するのである。
【０００８】
このモータは、図３から明らかなように、半径がシャフト３の軸線方向への厚みに対して２倍以上になっており、上記したようにボールベアリング２４を１個にすることで薄型化が図られると共に、１個のボールベアリング２４に加えて含油軸受１８を設けることで、ロータハブ６及びロータヨーク８から成るロータの振れ回りの低減が図られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の軸受構造では、含油軸受１８とボールベアリング２４との間にベアリングホルダ１９が介在しているため、ベアリングホルダ１９の特に含油軸受１８とボールベアリング２４とに接触するボス状部２１の内外周面の加工精度がよくない場合には、これがモータの回転振れの原因となってモータの回転特性の低下を招くおそれがあった。
【００１０】
また、ベアリングホルダ１９はある程度複雑な加工を施す必要があるために、あまり硬度の高い材料を使用することができず、その結果ベアリングホルダ１９のボス状部２１の内周面を摺動する含油軸受１８の長寿命化を図ることが困難であった。
【００１１】
更に、含油軸受１８とボールベアリング２４との間にベアリングホルダ１９が介在するために、モータの半径方向への寸法を縮小することが困難であるという問題もあった。
【００１２】
この発明が解決しようとする課題は、モータの回転特性の向上及び含油軸受の長寿命化を図れるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、前記シャフトと前記ロータとが、１個のボールベアリングとリング状の含油軸受とによって固定部材に対して相対的に回転自在に支持され、前記含油軸受は、前記ボールベアリングの外輪の外周面または内輪の内周面のうち前記固定部材に固定されている側の面を摺動面として前記ロータ又は前記シャフトに保持されていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、含油軸受は、ボールベアリングの外輪の外周面または内輪の内周面のうち前記固定部材に固定されている側の面を摺動面としてロータまたはシャフトに保持されるため、従来のようにボールベアリングと含油軸受との間に、モータの回転振れを引き起こす要因となる別部材が介在することがなく、モータの回転特性の向上を図ることが可能になる。
【００１５】
また、加工精度が高くしかも硬度の高い材質により形成されるボールベアリングの外輪の外周面または内輪の内周面を含油軸受の摺動面とすることで、含油軸受の長寿命化を図ることが可能になる。
【００１６】
更に、ボールベアリングと含油軸受との間に別部材が介在しないことから、モータの半径方向への寸法を縮小することが可能になると共に、従来必要であったベアリングホルダ等の別部材の加工が不要となり、製造工数の削減が図れる。
【００１７】
また、本発明は、前記ボールベアリングは、前記内輪が前記シャフトに外嵌され前記外輪が前記固定部材に支持されると共に、前記含油軸受は、前記ロータと前記ボールベアリングの前記外輪との間に介在され前記外輪を摺動しつつ前記ロータに連動して回転することを特徴としている。
【００１８】
このようにすると、ボールベアリングの外輪の外周面を含油軸受が摺動し、ボールベアリングと含油軸受との間に別部材が介在することがなく、モータの回転特性の向上が図れる。
【００１９】
更に、本発明は、前記ボールベアリングは、前記外輪が前記ロータに内嵌され前記内輪が前記固定部材に支持されると共に、前記含油軸受は、前記シャフトと前記ボールベアリングの前記内輪との間に介在され前記内輪を摺動しつつ前記シャフトに連動して回転することを特徴としている。
【００２０】
こうすると、ボールベアリングの内輪の内周面を含油軸受が摺動し、ボールベアリングと含油軸受との間に別部材が介在することがなく、モータの回転特性の向上が図れる。
【００２１】
また、本発明は、前記ボールベアリングまたは前記含油軸受が、前記ロータの嵌入部に嵌入されていることを特徴としている。
【００２２】
こうすれば、ロータとボールベアリングまたは含油軸受との間にも別部材が介在することなく、ボールベアリングまたは含油軸受をロータによって支持できるため、モータの回転の安定化を図ることができると共に、モータの半径方向寸法の縮小化を図ることができる。
【００２３】
更に、本発明は、モータ半径が前記シャフトの軸線方向への厚みに対して２倍以上であることを特徴としている。
【００２４】
こうすると、揺れや振動等を防止でき、半径がシャフトの軸線方向への厚みの２倍以上の薄型で回転特性の優れたモータを提供することが可能になる。
【００２５】
また、本発明は、前記ロータは前記ステータの半径方向内方に位置することを特徴としている。
【００２６】
こうすることで、ロータ径を小さくすることができるため、１個のボールベアリング及び含油軸受でロータを支持する場合も回転を安定させることが可能になる。
【００２７】
更に、本発明は、前記固定部材に支持され前記ロータを前記シャフトの軸線方向に吸引する円弧状の予圧用マグネットを備えていることを特徴としている。
【００２８】
このようにすれば、予圧用マグネットによりロータを軸線方向に吸引できるため、ボールベアリングに十分な予圧をかけることができ、より安定したモータの回転を得ることが可能になると共に、予圧用マグネットを円弧状とすることによって、予圧用マグネットによりロータの特定範囲だけが半径方向に集中的に吸引されることとなるため、モータの回転中のうねり（振れ回り）を小さくし安定した回転を実現することができる。
【００２９】
【発明実施の形態】
この発明の一実施形態について図１を参照して説明する。但し、本実施形態は、記録ディスクであるフロッピディスクの駆動に用いられる厚さ数ｍｍの薄型モータに適用した場合の例であり、図１はその一部の切断正面図である。
【００３０】
図１において、３１はシャーシ等の固定部材、３２及び３３は固定部材３１に取り付けられた支持部材であり、一方の支持部材３２の内周壁３２ａと半径方向に対向して他方の支持部材３３が配設されている。また、他方の支持部材３３は皿状を成し、その中央部分には透孔３４が透設されている。更に、３５は透孔３４に配設されたシャフト、３６はシャフト３５と支持部材３３の透孔３４の周面との間に介在された１個のボールベアリングであり、その内輪３６ａがシャフト３５に外嵌されると共に、外輪３６ｂが透孔３４に嵌入されて支持部材３３に固定支持されている。
【００３１】
また図１において、３８はシャフト３５の上端部にシャフト３５と一体に形成されたロータハブ、３９はその内周側がロータハブ３８の外周部分に嵌着されロータハブ３８と共にロータを構成する鉄等の磁性材料から成る円盤状のロータヨーク、４０はチャッキングマグネットであり、ロータヨーク３９の上面に埋設され、このチャッキングマグネット４０によりフロッピディスク中央部の金属部分４１が吸着されて固定されるようになっている。
【００３２】
更に図１において、４３は支持部材３３の上面内周側に形成された凹所、４４は円弧状の予圧用マグネットであり、例えばフェライト系のゴムマグネットから成り、予圧用マグネット４４とロータヨーク３９の下面との間の間隔が所定値になるように、支持部材３３の凹所４３に予圧用マグネット４４が配設されて接着剤などにより固定されている。この予圧用マグネット４４の磁力によって、磁性材から成るロータヨーク３９が吸引され、ロータハブ３８及びシャフト３５を介しボールベアリング３６に対して軸線方向に下向きに予圧がかけられている。
【００３３】
ここで、予圧用マグネット４４が円弧状を成していることから、予圧用マグネット４４によりロータハブ３９の特定範囲だけが半径方向に集中的に吸引されることとなり、その結果モータの回転中のうねり（振れ回り）が小さくなって安定した回転を実現することができる。
【００３４】
尚、モータの回転時におけるうねり（振れ回り）が最も小さくなるように、円弧状の予圧用マグネットの材質、磁力及び長さを選定するのが望ましく、上記したように予圧用マグネット４４をフェライト系のゴムマグネットにより形成した場合には、予圧用マグネット４４を全周の約１／４に相当する長さに設定することが好ましい。
【００３５】
また、予圧用マグネット４４をＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系（ネオジミウム系）のプラスチックマグネットにより形成してもよいのは勿論であり、この場合には予圧用マグネット４４を全周の約１／８若しくは約１／６に相当する長さに設定するとよい。
【００３６】
また図１において、４６はロータヨーク３９の外周部分に外嵌された駆動用メインマグネット、４７はステータであり、このステータ４７はコア４７ａに巻線４７ｂが巻装されて形成されており、メインマグネット４６に所定間隔をあけて対向するようにステータ４７が支持部材３２に支持されている。このとき、コア４７ａが支持部材３２の内周壁３２ａの内周部分に支持されると共に、固定部材３１に形成された切欠部４９にステータ４７の巻線４７ｂの下部が収容されている。
【００３７】
更に図１において、５１はリング状の含油軸受であり、ロータヨーク３９の下面内周寄りに下向きのボス状の嵌入部５２が一体形成され、この嵌入部５２に含油軸受５１が嵌入されており、シャフト３５の回転に連動してボールベアリング３６の内輪３６ａ、ロータハブ３８、ロータヨーク３９と共に含油軸受５１が回転し、これによって含油軸受５１はボールベアリング３６の外輪３６ｂを摺動するのである。
【００３８】
このように、ボールベアリング３６を１個にすることで薄型化が図られると共に、１個のボールベアリング３６に加えて含油軸受５１を設けることで、ロータハブ３８及びロータヨーク３９から成るロータの振れ回りの低減が図られている。このとき、従来のようにボールベアリング３６と含油軸受５１との間にベアリングホルダ等の別部材が介在することがなく、ボールベアリング３６の外輪３６ｂの外周面を含油軸受５１が摺動するため、ベアリングホルダ等に起因したモータの回転振れが防止される。
【００３９】
従って、上記した実施形態によれば、ボールベアリング３６の外輪３６ｂの外周面を含油軸受５１の摺動面とするため、モータの回転特性の向上を図ることが可能になり、安定したモータ回転によってフロッピディスク等の書き込みエラーや読み出しエラーを防止することが可能になる。例えば、ボールベアリングの一般的なラジアル隙間はＣ₃で５〜１０μｍであるが、ボールベアリングの精度自体が高くその外輪振れ量が最大でも１μｍであることから、図１に示すような構成によると、ロータアッセンブリのラジアル振れ量を１〜２μｍ程度に収めることができる。
【００４０】
しかも、ボールベアリング３６と含油軸受５１との間に別部材が介在しないことから、モータの半径方向への寸法を縮小することが可能になると共に、従来必要であったベアリングホルダ等の別部材の加工が不要となり、モータ全体の製造工数を削減することができる。
【００４１】
また、加工精度が高くしかも硬度の高い材質により形成されるボールベアリング３６の外輪３６ｂを含油軸受５１の摺動面とするため、従来構造に比べて含油軸受５１の長寿命化を図ることが可能になる。
【００４２】
更に、ロータヨーク３９と含油軸受５１との間にも別部材が介在することなく含油軸受５１をロータヨーク３９によって固定支持できるため、モータの回転の安定化を図ることができると共に、モータの半径方向寸法をいっそう縮小することが可能になる。
【００４３】
また、予圧用マグネット４４を設け、この予圧用マグネット４４の磁力によりロータヨーク３９を軸線方向に吸引することで、ロータハブ３８及びシャフト３５を介しボールベアリング３６に対して軸線方向に下向きに予圧をかけることができるため、厚さ数ｍｍの薄型モータであっても、ボールベアリング３６に十分な予圧をかけることが可能になり、より安定したモータの回転を得ることができる。
【００４４】
なお、図２はこの発明の他の実施形態の一部の切断正面図であり、図２において、上記した図１に示すものと相違するのは、含油軸受５５の軸方向の厚みに対する半径方向への幅を、図１に示す含油軸受５１の場合よりも大きくしたことであり、その他モータの基本的な構成は図１と同じである。この場合も、図１に示すものと同等の効果を得ることが可能である。
【００４５】
更に、上記した実施形態では、含油軸受５１をロータヨーク３９に形成した嵌入部５２に嵌入した場合について説明したが、このような嵌入部はロータハブ３８に形成されていてもよく、要するにロータを構成する部材であって、含油軸受５１がボールベアリング３６の外輪３６ｂの外周面を摺動するように支持できる構成であればよい。
【００４６】
また、図１、図２では、予圧用マグネット４４をボールベアリング３６の外輪３６ｂのすぐ外側に配設した場合について説明しているが、予圧用マグネット４４の配置場所はこれに限るものではなく、例えば外輪３６ｂから離れた位置に配設してもよい。
【００４７】
更に、上記した実施形態では、フロッピディスクを記録ディスクとした場合の例を示したが、フロッピディスク以外の記録ディスクを駆動するモータにも本発明を適用できるのはいうまでもない。
【００４８】
また、この発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、含油軸受は、ボールベアリングの外輪の外周面または内輪の内周面のうち固定部材に固定されている側の面を摺動面としてロータまたはシャフトに保持されるよう構成されているため、従来のようにボールベアリングと含油軸受との間に、モータの回転振れを引き起こす要因となる別部材が介在することがなく、揺れや振動等を防止してモータの回転特性の向上を図ることが可能になり、フロッピディスク等の記録ディスクの書き込みエラーや読み出しエラーを防止することができて信頼性の向上を図ることができる。
【００５０】
また、加工精度が高くしかも硬度の高い材質により形成されるボールベアリングの外輪または内輪のうち固定部材に固定される側の面を含油軸受の摺動面とすることで、含油軸受の長寿命化、延いてはモータの長寿命化を図ることが可能になる。
【００５１】
更に、ボールベアリングと含油軸受との間に別部材が介在しないことから、モータの半径方向への寸法を縮小することが可能になると共に、従来必要であったベアリングホルダ等の別部材の加工が不要となり、モータ全体の製造工数を削減することができる。
【００５２】
また、請求項２に記載の発明によれば、ボールベアリングの外輪の外周面を含油軸受が摺動するため、ボールベアリングと含油軸受との間に別部材が介在することがなく、モータの回転特性の向上を図ることができる。
【００５３】
また、請求項３に記載の発明によれば、ボールベアリングの内輪の内周面を含油軸受が摺動するため、ボールベアリングと含油軸受との間に別部材が介在することがなく、モータの回転特性の向上を図ることができる。
【００５４】
また、請求項４に記載の発明によれば、ロータとボールベアリングまたは含油軸受との間にも別部材が介在することなく、ボールベアリングまたは含油軸受をロータによって支持できるため、モータの回転の安定化を図ることができると共に、モータの半径方向寸法の縮小化を図ることができる。
【００５５】
また、請求項５に記載の発明によれば、揺れや振動等を防止でき、半径がシャフトの軸線方向への厚みの２倍以上の薄型で回転特性の優れたモータを提供することが可能になる。
【００５６】
また、請求項６に記載の発明によれば、ロータ径を小さくすることができるため、１個のボールベアリング及び含油軸受でロータを支持する場合も回転を安定させることが可能になる。
【００５７】
また、請求項７に記載の発明によれば、予圧用マグネットによりロータを軸線方向に吸引できるため、ボールベアリングに十分な予圧をかけることができ、より安定したモータの回転を得ることが可能になると共に、予圧用マグネットを円弧状とすることによって、予圧用マグネットによりロータの特定範囲だけが半径方向に集中的に吸引されることとなるため、モータの回転中のうねり（振れ回り）を小さくし安定した回転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の一部の切断正面図である。
【図２】この発明の他の実施形態の一部の切断正面図である。
【図３】従来例の一部の切断正面図である。
【符号の説明】
３１固定部材
３５シャフト
３６ボールベアリング
３６ａ内輪
３６ｂ外輪
３８ロータハブ
３９ロータヨーク
４７ステータ
５１、５５含油軸受
５２嵌入部

Claims

シャフトと、前記シャフトに取り付けられて前記シャフトに連動して回転するロータと、固定部材に固定して設けられたステータとにより構成されるモータの軸受構造について、
前記シャフトと前記ロータとが、１個のボールベアリングとリング状の含油軸受とによって前記固定部材に対して相対的に回転自在に支持され、
前記含油軸受は、前記ボールベアリングの外輪の外周面または内輪の内周面のうち前記固定部材に固定されている側の面を摺動面として前記ロータ又は前記シャフトに保持されていることを特徴とするモータの軸受構造。
前記ボールベアリングは、前記内輪が前記シャフトに外嵌され前記外輪が前記固定部材に支持されると共に、前記含油軸受は、前記ロータと前記ボールベアリングの前記外輪との間に介在され前記外輪を摺動しつつ前記ロータに連動して回転することを特徴とする請求項１に記載のモータの軸受構造。
前記ボールベアリングは、前記外輪が前記ロータに内嵌され前記内輪が前記固定部材に支持されると共に、前記含油軸受は、前記シャフトと前記ボールベアリングの前記内輪との間に介在され前記内輪を摺動しつつ前記シャフトに連動して回転することを特徴とする請求項１に記載のモータの軸受構造。
前記ロータには軸線方向に突出するボス状の嵌入部が一体的に形成されるとともに、前記ボールベアリングまたは前記含油軸受が前記嵌入部に嵌入されていることを特徴とする請求項１に記載のモータの軸受構造。
モータ半径が前記シャフトの軸線方向への厚みに対して２倍以上であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のモータ軸受構造。
前記ロータは前記ステータの半径方向内方に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のモータの軸受構造。
前記固定部材に支持され前記ロータを前記シャフトの軸線方向に吸引する円弧状の予圧用マグネットを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のモータの軸受構造。