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JPH03256546A - スピンドルモータ - Google Patents

スピンドルモータ

Info

Publication number
JPH03256546A
JPH03256546A JP2054579A JP5457990A JPH03256546A JP H03256546 A JPH03256546 A JP H03256546A JP 2054579 A JP2054579 A JP 2054579A JP 5457990 A JP5457990 A JP 5457990A JP H03256546 A JPH03256546 A JP H03256546A
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JP
Japan
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electromagnet
thrust
spindle motor
bearing
thrust bearing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2054579A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Kataoka
匡史 片岡
Yuji Shirao
白尾　祐司
Daisuke Konno
紺野　大介
Yoshio Sato
良雄 佐藤
Yoichi Kanemitsu
金光　陽一
Hideo Tsuboi
壺井　日出男
Shiyunichi Aiyoshizawa
相吉沢　俊一
Kazushi Kasahara
一志 笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP2054579A priority Critical patent/JPH03256546A/ja
Priority to US07/665,213 priority patent/US5223758A/en
Priority to EP91103312A priority patent/EP0445733A1/en
Publication of JPH03256546A publication Critical patent/JPH03256546A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
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    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
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    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/02—Sliding-contact bearings
    • F16C25/04—Sliding-contact bearings self-adjusting
    • F16C25/045—Sliding-contact bearings self-adjusting with magnetic means to preload the bearing
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    • H02K5/165—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＯＡ機器の各部の駆動用等に用いられるスピン
ドルモータに関し、特に高剛性で長寿命のスピンドルモ
ータに関するものである。
〔従来技術〕
近年、ハードディスク装置の高容量化及び低消費電力化
に伴い、その駆動用スピンドルモータに対してもそれに
適した高性能のものが要望されている。例えば高剛性で
且つ寿命の長いものが要望されている。
従来この種のスピンドルモータの軸受はボールベアリン
グを用いた軸受が一般的であった。しかしながら、ボー
ルベアリングは基本的にグリース潤滑を必要とすること
、回転時の軸振動が比較的大きいこと等から回転精度の
向上や長寿命化の点で難点があり、これらの難点を解決
するためボールベアリングに代えて動圧流体軸受の適用
が提案きれている。
第５図は本出願前に本出願人が特許出願した（特願平１
−１７９６４７号）動圧軸受を使用したスピンドルモー
タの断面図である。図示するように、このスピンドルモ
ータはモータ固定部１とモータ回転部６とからなる構造
である。
モータ固定部１は中央に支持軸３を立設した取付台２に
スラスト軸受バット４を固定し、該支持軸３に同心円状
で且つ円環状のラジアル軸受８を固定し、その下部に駆
動用モータ５のステータ１１を固定した構造であり、モ
ータ回転部６はシリンダ状の部材の内部に前記ラジアル
軸受８に対向するラジアル軸スリーブ７と前記ステータ
１１に対向する駆動用モータ５のロータ１０を固定し、
更に下端部に前記スラスト軸受バット４に対向するスラ
スト軸受カラー９を固定した構造である。
ラジアル軸スリーブ７とラジアル軸受８は対向した第６
図に示すようなヘリングボーン溝動圧ラジアル軸受を構
成し、ラジアル軸受８のラジアル軸スリーブ７との対向
面にはへリングポーン状の溝０１等の動圧を発生される
動圧発生溝が形成されている。
スラスト軸受バット４とスラスト軸受カラー９は対向し
、スパイラル溝動圧スラスト軸受１２を構成し、スラス
ト軸受バット４のスラスト軸受カラー９との対向面には
第７図に示すスパイラル溝０２等の動圧力を発生させる
動圧発生溝が形成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来構成のスピンドルモータにおいては、動圧流体
軸受、とりわけ動圧スラスト軸受では起動時の接触抵抗
が大きいため大きな起動トルクを必要とし、多くの場合
過大なモータ性能が要求される。逆に回転数が高くなる
と動圧軸受の流体層の厚さが大きくなり、回転剛性が低
くなる。これは、回転軸に対してロータが傾き、動圧面
が片当りして駆動トルクの増大を招き、更には軸が振れ
回り良好な運転状態が得られないという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので上記問題点を
除去し、動圧スラスト軸受の起動トルクを小さくし、ま
た高速回転時の回転安定性を高め、ひいては高剛性で長
寿命のスピンドルモータを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため本発明は、第１図に示すような
スピンドルモータ固定部１と回転部６を有し、駆動用モ
ータのステータ１１が固定部１に固定されると共にロー
タ１０が回転部６に固定され、更に回転部６がスラスト
軸受１２及びラジアル軸受８を介して固定部１に回転自
在に支持され、且つ少なくとも前記スラスト軸受１２が
スパイラルグループ軸受であるスピンドルモータを下記
のような構成とした。
スピンドルモータ固定部１に設けた電磁石４２と該電磁
石４２に対向してスピンドルモータ回転と 部６に設けられた永久磁石４３等を備え、電磁石４２に
供給する電流を制御し該電磁石４２と永永久磁石４３と
の間に作用する反発力及び／又は吸引力を制御し、スラ
スト軸受１２に加わるスラスト荷重を調節するスラスト
荷重調節装置を設けた。
また、電磁石４２に供給する電流を駆動用モータ５の電
流に応じて制御することを特徴とする。
また、電磁石４２に供給する電流値を駆動用モータ５の
起動電流値によって制御する。
また、駆動用モータの起動後、回転速度が所定の値にな
ったとき前記スラスト荷重調節装置の電磁石の極性を反
転させ前記スラスト軸受に加わる力を増加きせる。
〔作用〕
スピンドルモータを上記のように構成することにより、
永久磁石４３と！磁石４２の間に吸引力及び／又は反発
力が作用し、駆動用モータ５の起動時には電磁石４２の
極性をスラスト荷重を軽減する方向にすることにより、
起動時のスラスト荷重が低減する。
また、ｔＥＪＥを増減許せればスラスト荷重を調整でき
るので、流体動圧スラスト軸受１２の固体接触を防止し
、且つ回転の安定性を保持できる適正な流体層厚さを与
えることができる。
モータ回転部６が高速回転になると流体動圧が大きくな
り、流体層厚さが過大になって、回転安定性が低くなる
が、電磁石４２の極性を起動時と逆にすれば、スラスト
荷重が大きくなり、流体層厚さが回転の安定性を保持で
きる適正な値になる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係るスピンドルモータの構造を示す断
面図である。本実施例のスピンドルモータは、モータ固
定部１とモータ回転部６からなる所謂アウタロータ型の
モータであり、固定部１の支持軸３が回転せず、外側の
シリンダ状の回転部６が回転するようになっている。な
お、同図において、第５図と同一符号を付した部分は同
−又は相当する部分を示す。
円環状スラスト軸受１２番　　　　　　　　　スパイラ
ルグループ軸受であり、第７図に示すようになっている
。ラジアル軸受８はへリングボーン軸受であり、モータ
回転部６の内面と円環状ラジアル軸受８で第６図に示す
ようなラジアル軸受を構成する。
なお、前述のように通常は動圧を発生するヘリングボー
ン状の溝はラジアル軸受８の表面に形成され、同じく動
圧を発生するスパイラル溝はスラスト軸受バット４に形
成されるが、これらの動圧発生溝はそれぞれ逆に、モー
タ回転部６の円環状ラジアル軸受８と対向する内面にヘ
リングボーン状の溝を形成し、円環状ラジアル軸受８の
外周面を平滑としてもよく、またスラスト軸受カラー９
のスラスト軸受バット４との対向面にスパイラル溝を形
成し、スラスト軸受バット４の面を平滑にしてもよい。
駆動用モータ５の上部にはスラスト方向の荷重を調整す
るスラスト荷重調節装置４１が設けている。荷重調節装
置４１は支持軸３に固定された電磁石４２と、これに対
向してモータ回転部６の内面に固定きれた永久磁石４３
から構成きれる。第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの
荷重調節装置４１の拡大図である。
第２図（ａ）の荷重調節装置４１においては、電磁石４
２はその中心を永久磁石４３の中心に対して距離ｄだけ
スラスト軸受１２側に寄せて配置している。同図は電磁
石４２の極性が永久磁石４３の極性と同極になるように
コイル４２ａに通電した状態を示している。
また、第２図（ｂ）の荷重調節装置４１においては、電
磁石４２と永久磁石４３は軸方向に対向して配置されて
いる。同図は電磁石４２の極性が永久磁石４３の極性と
逆極になるようにコイル４２ａに通電した状態を示して
いる。
第２図（ａ）、（ｂ）のいずれの荷重調節装置４１も、
電磁石４２のコイル４２ａに通電しないときには、永久
磁石４３の吸引力により、電磁石４２のコア４２ｂが吸
引されるから、相対的にモータ回転部６が下方に押し下
げられ、スラスト軸受１２に圧接力Ｆｃが働く。即ち、
スラスト軸受カラー９をスラスト軸受バット４に圧接力
Ｆｃで押し付ける。電磁石４２のコイル４２ａに通電す
ると電磁石４２と永久磁石４３は互いに反発しスラスト
軸受１２の接触荷重を軽減する方向の力Ｆｏが働く。従
って電磁石４２のコイル４２ａに通電する電流の値を調
整すれば、スラスト軸受１２に加わる荷重を適切な値に
調節することができる。
また、コイル４２ａの通電を停止するか又はその電流の
方向を変え電磁石４２の極性を逆にすると、電磁石４２
と永久磁石４３の間には吸引力が働くので、スラスト軸
受１２に加わる荷重を増加することができる。従って、
スピンドルモータの回転数が上昇するにつれて、スラス
ト軸受１２の動圧を発生する流体層の厚さが大きくなり
過ぎ回転が不安定になる場合、電磁石４２のコイル４２
ａに流ず電流の制御（極性反転も含む）により、回転が
不安定になることを防止することができる。
上記構成の荷重調節装置４１の制御方法を第３図及び第
４図を用いて説明する。なお、第３図は本スピンドルモ
ータの制御装置の構成を示すブロック図であり、第４図
は制御タイミングを示す図である。
第３図において、スピンドルモータの駆動用モータ５に
は、モータコントローラ５２を通して駆動を流が供給き
れている。この電流は電流計５３で検出きれその出力が
電磁石制御部５４に供給さる。ｔ＠万石制御５４は電流
計５３で検出される電流値に基ついて、電磁石４２に供
給する電流を制御する。なお、５１は工源である。
スピンドルモータの駆動用モータ５に流れるＴ流ｌは、
第４図に示すように、起動時は大きく、起動後はノＪ＼
きくなる。この電流■を前述のように、電流計５３で検
出し、その出力を電磁石制御部５４へ入力する。電磁石
制御部５４は、モータを流が所定の電流値Ｅ以上であっ
たら、電磁石４２に電流を供給し、電流値Ｅ以下であっ
たらその通電を停止するようになっている。従って、駆
動用モータ５が起動し、その電流値Ｉが電流値Ｅを越え
ている期間Ｃは電磁石４２に電流を供給し、電流値Ｉが
電流値Ｅ以下となった場合その通電を停止する。
電磁石制御部５４が上記のような制御を行なうことによ
り、第２図（ａ）に示す構造の荷重調節装置４１の場合
は、電磁石４２に電流を供給している期間Ｃでは、電磁
石４２と永久磁石４３が同極になるように通電するから
、電磁石４２と永久磁石４３との間の吸引力が増し、ス
ラスト軸受１２に加わるスラスト荷重を低減する力Ｆｏ
を与え、駆動用モータ５の起動時及び低速回転時の起動
トルクを低減する。駆動用モータ５の回転数が増し、モ
ータ電流■が減少し前記電流値Ｅ以下になると電磁石４
２の通電は停止され、永久磁石４３の吸引力による荷重
とモータ回転部６等の重量による大きいスラスト荷重が
作用する。
また、第２図（ｂ）に示す構造の荷重調節装置４１の場
合は、電磁石４２に電流を供給している期間Ｃでは、電
磁石４２と永久磁石４３が逆極になるように通電するか
ら、電磁石４２と永久磁石４３の反発力が発生し、スラ
スト軸受１２に加わるスラスト荷重を低減する力ＦＯを
与え、駆動用モータ５の起動時及び低速回転時の起動ト
ルクを低減する。駆動用モータ５の回転数が増し、モー
タ電流Ｉが減少し前記電流値Ｅ以下になると電磁石４２
の通電は停止きれるから、永久磁石４３の間の反発力は
なくなり、スラスト軸受１２に加わるスラスト荷重が増
加する。
なお、上記電磁石制御部５４では、モータ電流が所定の
値を越えた否かにより、電磁石４２に通電又は停止をし
ているが、モータ電流のカーブの勾配の変化により電磁
石４２に供給する電流を人切りする方法がある。また、
駆動用モータ５の回転数を他の回転センサ等により検出
し、回転数が所定の値を越えたか否かで電磁石４２に供
給する電流を入切りする方法もある。
また、スパイラルグループ動圧軸受では、軸受の負荷能
力を大きくし、予荷重を大きくすることによって非常に
高い回転剛性を発揮させることができる。即ち、駆動用
モータ５の起動後、電磁石４２への通電を止めるか又は
！磁石４２の極性を起動時とは逆にして動圧軸受の荷重
を増加することによって回転剛性を高めることができる
。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば下記のような優れた
効果が得られる。
（１）スラスト荷重調節装置により、スパイラルグルー
プ動圧軸受の起動トルクを軽減することができる。従っ
て、スピンドルモータの駆動用モータの容量を起動トル
クを考慮して大きくする必要がない。
（２）スラスト荷重調節装置により、駆動トルクを軽減
するので、起動トルクを気にせずに負荷能力の大きなス
ラスト軸受を使用することができ、更にスラスト荷重調
節装置により、動圧スラスト軸受に大きな予荷重を与え
軸受剛性を大きくできので安定した運転ができる。
（３）起動時に、スラスト軸受の固体接触を避けること
ができるので、軸受の寿命が長くなる。
（４）スラスト荷重調節装置により、動圧スラスト軸受
を押し付けることができるので、スピンドルモータを横
姿勢で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るスピンドルモータノ構造を示す断
面図、第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ荷重調節装置の
構造を示す図、第３図は本発明に係るスピンドルモータ
の制御装置の構成を示すブロック図、第４図は制御タイ
ミングを示す図、第５図は従来のスピンドルモータの構
造を示す断面図、第６図はラジアル軸受部材に形成され
た動圧発生溝の例を示す図、第７図はスラスト軸受部材
に形成された動圧発生溝の例を示す図である。 図中、１・・・・モータ固定部、２・・・・取付台、３
・・・・支持軸、４・・・・スラスト軸受バット、５・
・・駆動用モータ、６・・・・モータ回転部、７・・・
・ラジアル軸スリーブ、８・・・・ラジアル軸受、９・
・・・スラスト軸受カラー　１０・・・・ロータ、１１
・・・・ステータ、１２・・・・スラスト軸受、４１・
・・・荷重調節装置、４２・・・・電磁石、４３・・・
・永久磁石、５１・・・・電源、５２・・・・モータコ
ントローラ、５３・・・・電流計。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）スピンドルモータ固定部と回転部を有し、駆動用
    モータのステータが前記固定部に固定されると共にロー
    タが前記回転部に固定され、更に前記回転部がスラスト
    軸受及びラジアル軸受を介して固定部に回転自在に支持
    され、且つ少なくとも前記スラスト軸受がスパイラルグ
    ループ軸受であるスピンドルモータにおいて、 前記スピンドルモータ固定部に設けた電磁石と該電磁石
    に対向して前記スピンドルモータ回転部に設けられた永
    久磁石等を備え、該電磁石に供給する電流を制御し該電
    磁石と永久磁石の間に作用する反発力及び／又は吸引力
    を制御し、前記スラスト軸受に加わるスラスト荷重を調
    節するスラスト荷重調節装置を設けたことを特徴とする
    スピンドルモータ。
  2. （２）前記スラスト荷重調節装置の電磁石に供給する電
    流を前記駆動用モータの電流に応じて制御することを特
    徴とする請求項（１）記載のスピンドルモータ。
  3. （３）前記スラスト荷重調節装置の電磁石に供給する電
    流値を駆動用モータの起動電流値によって制御すること
    を特徴とする特徴とする請求項（１）又は（２）記載の
    スピンドルモータ。
  4. （４）前記駆動用モータの起動後、回転速度が所定の値
    になったとき前記スラスト荷重調節装置の電磁石の極性
    を反転させ前記スラスト軸受に加わる力を増加すること
    を特徴とする請求項（１）記載のスピンドルモータ。
JP2054579A 1990-03-05 1990-03-05 スピンドルモータ Pending JPH03256546A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2054579A JPH03256546A (ja) 1990-03-05 1990-03-05 スピンドルモータ
US07/665,213 US5223758A (en) 1990-03-05 1991-03-05 Spindle motor
EP91103312A EP0445733A1 (en) 1990-03-05 1991-03-05 Spindle motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2054579A JPH03256546A (ja) 1990-03-05 1990-03-05 スピンドルモータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03256546A true JPH03256546A (ja) 1991-11-15

Family

ID=12974611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2054579A Pending JPH03256546A (ja) 1990-03-05 1990-03-05 スピンドルモータ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5223758A (ja)
EP (1) EP0445733A1 (ja)
JP (1) JPH03256546A (ja)

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