JPH07250453A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁性流体を備えたシール機構を設けるように
したものにおいて、回転軸の軸方向の長さ寸法を抑える
ことができ、また、組立てやすくする。 【構成】 軸受筒１５の上端部とこれと軸方向に対向す
るロータ２０におけるハブ２１との間に、シール機構２
７を設ける。シール機構２７は、ハブ２１の内面に設け
たマグネットリング２８と、軸受筒１５の上端部に設け
た磁性体リング２９と、これらの間に介在された磁性流
体３０とにより構成する。回転軸２２にはシール機構２
７を設けるための軸方向のスペースを特別に確保する必
要がないから、回転軸２２の軸方向の長さを抑えること
ができる。磁性体リング２９に磁性流体３０を保持させ
ておくことができるので、組立てがしやすい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受筒とロータとの間
に磁性流体を備えたシール機構を設けた構成のモータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば磁気ディスク装置や光ディ
スク装置など、情報記憶装置に搭載される小形精密スピ
ンドルモータにおいては、ロータの回転軸を支承する軸
受手段としてボールベアリングが用いられていた。しか
し、ボールベアリングを用いたものでは、ロータの回転
時に振動が発生しやすいという事情がある。

【０００３】一方、近年では、ボールベアリングに代え
て、動圧流体軸受を用いたものが開発されている。動圧
流体軸受は、ロータの回転軸の外周面または回転軸が挿
通される軸受筒の内周面にヘリングボーン状の溝を形成
すると共に、回転軸と軸受筒との間の隙間に軸受油を注
入し、ロータの回転時に軸受油に発生する動圧によって
回転軸を安定して回転させることができるため、回転時
の振動を抑えることができる利点がある。

【０００４】この種、動圧流体軸受を用いたモータの一
例を図６に示す（例えば実開平３−３１７１号参照）。
このものは、次のような構成となっている。モータ台１
には筒部１ａが一体に設けられ、この筒部１ａの外周部
には、ステータコア２ａ及びステータコイル２ｂを備え
たステータ２が固定状態に設けられ、また、筒部１ａの
内周部には軸受用スリーブ３が配設されている。

【０００５】ロータ４は、軸受用スリーブ３に回転自在
に挿通された回転軸４ａと、この回転軸４ａを嵌着しス
テータ２を覆うように設けられたハブ４ｂと、このハブ
４ｂの内周面にステータコア２ａと対向するように設け
られたロータマグネット４ｃとから構成されている。

【０００６】回転軸４ａの外周部にはヘリングボーン状
の溝５が上下２箇所に形成され、軸受用スリーブ３と回
転軸４ａとの間には軸受油（図示せず）が注入されてい
て、これらにより動圧流体軸受６を構成している。ま
た、筒部１ａ内の底部には、スラスト受け７が設けられ
ている。

【０００７】そして、筒部１ａ及び軸受用スリーブ３の
上端部と回転軸４ａとの間には、磁性流体８ａを用いた
シール機構９を設けている。このシール機構９は、筒部
１ａ及び軸受用スリーブ３の上端部に回転軸４ａを囲繞
するように配置されたリング状をなすマグネット８ｂ
と、このマグネット８ｂの上下両側に配置された磁性体
板８ｃと、これら磁性体板８ｃの先端部と磁性体製の回
転軸４ａとの間に介在された上記磁性流体８ａとから構
成されていて、霧状となった軸受油（オイルミスト）が
筒部１ａ内から外部へ飛散することを防止するようにし
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来構成のものでは、シール機構９を、筒部１ａ及び軸受
用スリーブ３の上端部と回転軸４ａとの間に設けるよう
にしているので、シール機構９としては動圧流体軸受６
よりも上方に設ける必要がある。このため、回転軸４ａ
にはシール機構９を設ける分の軸方向のスペースを確保
する必要があり、回転軸４ａとしてはその分軸方向の長
さが大きくなり、軸方向の小形化に不利となる欠点があ
る。

【０００９】また、組立て時において、磁性体板８ｃと
回転軸４ａとの間に磁性流体８ａを注入する際に、磁性
流体８ａを受ける部分がないために注入し難く、組み立
て難いという欠点もある。

【００１０】さらに、上記したような動圧流体軸受６を
用いたものの場合、ロータ４の軸方向の動きが規制され
ないため、ロータ４が軸方向に動くおそれがある。ロー
タ４の軸方向の動きが大きくなると、ディスクに読み書
きする磁気ヘッドを傷めてしまうおそれがある。

【００１１】そこで、本発明の目的は、磁性流体を備え
たシール機構を設けるようにしたものにおいて、回転軸
の軸方向の長さ寸法を抑えることができて、軸方向の小
形化に有利になし得、また、組立てが容易にでき、さら
にはロータの軸方向の動きを極力小さくできるモータを
提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸受筒を有す
るモータ台と、前記軸受筒の外周部に設けられたステー
タコアを備えたステータと、前記軸受筒に挿通され軸受
手段を介して回転自在に支承される回転軸、及び内周面
が前記ステータコアの外周面と対向するロータマグネッ
トを備え、前記軸受筒及びステータを覆うように配置さ
れたロータと、前記軸受筒の先端部及びこれと軸方向に
対向するロータの内面のうちの一方側に設けられ、前記
回転軸を囲繞する環状をなすマグネットリングと、前記
軸受筒の先端部及びこれと軸方向に対向するロータの内
面のうち前記マグネットリングが設けられた側とは反対
側に設けられ、マグネットリングの先端部と所定の隙間
を存して対向する本体壁及びマグネットリングの外側に
磁気回路形成用の外周壁を有する環状をなす磁性体製の
磁性体リングと、前記マグネットリングと磁性体リング
との間に介在された磁性流体と、を具備する構成とした
ところに特徴を有する（請求項１）。

【００１３】この場合、マグネットリングは、Ｎ極とＳ
極とが回転軸の軸方向に並ぶように着磁することが好ま
しい（請求項２）。また、マグネットリングの先端部と
磁性体リングの本体壁との間の隙間寸法を、マグネット
リングと磁性体リングとの間の他の部分の隙間の寸法よ
り小さく設定することが好ましい（請求項３）。

【００１４】軸受手段は動圧流体軸受により構成するこ
とが好ましい（請求項４）。この場合には、ロータマグ
ネットの軸方向の長さ寸法と、ステータコアの軸方向の
厚さ寸法とを同一に設定すると良い（請求項５）。

【００１５】磁性体リングは、マグネットリングの内側
に位置して外周壁と対向する内周壁を有した断面凹状を
なす構成とすることが好ましい（請求項６）。

【００１６】

【作用】請求項１の手段によれば、マグネットリング
と、磁性体リングと、磁性流体とによりシール機構を構
成し、このシール機構を、軸受筒の先端部とこれと軸方
向に対向するロータの内面との間に設ける構成としてい
るから、ロータの回転軸にはシール機構を設けるための
軸方向のスペースを特別に確保する必要がない。このた
め、従来に比べて、回転軸の軸方向の長さを抑えること
ができる。また、組立て時において、磁性流体を磁性体
リングに保持させておくことができるから、磁性流体の
注入が容易にでき、ひいては組立てが容易にできる。

【００１７】請求項３の手段によれば、マグネットリン
グの先端部と磁性体リングの本体壁との間の隙間寸法を
他の部分の隙間寸法よりも小さく設定することにより、
それらマグネットリングの先端部と磁性体リングの本体
壁との間に磁性流体が集中するようになり、シール性を
向上できる。

【００１８】請求項５の手段によれば、回転軸の軸受手
段として動圧流体軸受を用いたものでありながら、ロー
タマグネットの軸方向の長さ寸法と、ステータコアの軸
方向の厚さ寸法とを同一に設定することにより、ロータ
の回転時に、ロータにこれがステータコアに対して軸方
向にずれる方向の力が作用したとしても、ロータマグネ
ットの磁気吸引力によりそのずれを矯正する方向の力が
作用し、結果的にロータが軸方向へ動くということを防
止できる。

【００１９】請求項６の手段によれば、磁性体リングは
凹状をなしているから、磁性流体を一層確実に保持する
ことができ、組立ても一層容易にできる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明をハードディスクドライブ装置
のスピンドルモータに適用した第１実施例につき、図１
ないし図４を参照して説明する。まず、全体構成を示す
図１において、モータ台１１には円形の凹部１２が形成
され、この凹部１２の中央部に上方へ延びる筒部１３が
一体に設けられている。筒部１３の内側には、軸受用ス
リーブ１４が固定状態に挿入されている。これら筒部１
３と軸受用スリーブ１４により、軸受筒１５を構成して
いる。

【００２１】モータ台１１の底部には、軸受筒１５の下
面開口部を下方から閉塞するように、スラスト受け１６
がシール用のＯリング１６ａを介して固定状態に設けら
れている。このスラスト受け１６の上面には、図示はし
ないがスパイラル溝が形成されている。

【００２２】上記軸受筒１５の外周部にはステータ１７
が設けられている。このステータ１７は、筒部１３の外
周部に嵌着された環状をなすステータコア１８と、この
ステターコア１８に巻装されたステータコイル１９とか
ら構成されている。ステータコア１８は、けい素鋼板を
多数枚積層して構成されたものである。

【００２３】ロータ２０は、下面側が開放した容器状を
なし上記軸受筒１５及びステータ１７を覆うように配置
されたハブ２１と、このハブ２１の中心部に嵌着され、
軸受筒１５に回転自在に挿通されると共に下端部がスラ
スト受け１６にて受けられた回転軸２２と、ハブ２１の
内周面に例えば接着により設けられ、ステータコア１８
の外周面と所定の間隔を存して対向するロータマグネッ
ト２３とから構成されている。

【００２４】上記ハブ２１は磁性を有する例えばステン
レスにより製作されていて、外周部には、磁気ディスク
（図示せず）が取り付けられるように、段部２４が形成
されている。上記回転軸２２の外周部には、ヘリングボ
ーン状の溝２５が上下の２箇所に形成され、また、軸受
筒１５と回転軸２２との間には軸受油（図示せず）が注
入されており、これらヘリングボーン状の溝２５と軸受
油とにより軸受手段としての動圧流体軸受２６を構成し
ている。この場合、ロータマグネット２３の軸方向の長
さ寸法Ａと、ステータコア１８の軸方向の厚さ寸法Ｂと
は、同一となるように設定している（Ａ＝Ｂ）。

【００２５】さて、軸受筒１５の先端部である上端部
と、これと軸方向に対向するハブ２１の内面との間に
は、図２に示すようなシール機構２７を設けている。こ
のシール機構２７は、回転軸２２を囲繞するような環状
をなしハブ２１の内面に接着固定されたマグネットリン
グ２８と、このマグネットリング２８と対応して軸受筒
１５の上端部に取付固定された磁性体製の磁性体リング
２９と、これらマグネットリング２８と磁性体リング２
９との間に介在された磁性流体３０とから構成されてい
る。

【００２６】マグネットリング２８は、Ｎ極とＳ極とが
軸方向（上下方向）に並ぶように着磁されている。磁性
体リング２９は、マグネットリング２８の先端部である
下端部と所定の隙間３１を存して対向する本体壁２９ａ
と、マグネットリング２８の外側に位置された外周壁２
９ｂと、マグネットリング２８の内側に位置された内周
壁２９ｃとを有した、断面が凹状をなすように構成され
ている。したがって、磁性体リング２９には凹状の溝３
２が形成された形態となっていて、ここに磁性流体３０
が収容された状態となっている。

【００２７】この場合、外周壁２９ｂの上端とハブ２１
の下面との間の隙間寸法と、内周壁２９ｃの上端とハブ
２１の下面との間の隙間寸法とは同じ程度となるように
設定されている。

【００２８】しかして、マグネットリング２８の下端部
が磁性体リング２９の溝３２内に挿入配置されており、
マグネットリング２８、磁性体リング２９、並びにハブ
２１により、図２に示すような磁気回路が形成されてい
る。

【００２９】この場合、マグネットリング２８の下端部
と本体壁２９ａとの間の隙間３１の寸法Ｃは、マグネッ
トリング２８と磁性体リング２９との間の他の部分の隙
間の寸法、例えばマグネットリング２８の外周面と磁性
体リング２９における外周壁２９ｂの内周面との間の隙
間の寸法Ｄよりも小さくなるように設定されている（Ｃ
＜Ｄ）。これにより、マグネットリング２８の下端部と
本体壁２９ａとの間に磁気集中が生じ、ここに磁性流体
３０が集中して介在されている。

【００３０】上記構成の作用を説明する。ステータコイ
ル１９への通電に伴い、このステータコイル１９に発生
する磁束とロータマグネット２３による磁束とに基づい
てロータ２０が回転される。この場合、ロータ２０にお
けるハブ２１に段部２４を利用して磁気ディスク（図示
せず）が取り付けられ、この状態でロータ２０が回転さ
れることになる。

【００３１】このロータ２０の回転時において、回転軸
２２の外周部に形成された溝２５とこれの回りの軸受油
とにより動圧が発生し、回転軸２２が軸受筒１５に対し
て非接触状態で回転されることになる。このため、ロー
タ２０は振動を発生することなく、安定して回転され
る。

【００３２】ところで、上記したような動圧流体軸受２
６を用いたものの場合、ロータ２０の軸方向の動きが規
制されないため、ロータ２０が軸方向に動くおそれがあ
る。例えば、図４に示す従来構成のように、ロータマグ
ネット４ｃの軸方向の長さ寸法Ｅが、ステータコア２ａ
の軸方向の厚さ寸法Ｆよりも大きい場合（Ｅ＞Ｆ）、ス
テータコイル２ｂ（図６参照）に通電しない無通電状態
（ａ）では、ロータマグネット４ｃの吸引力でステータ
コア２ａに対する位置が決まる。そして、ステータコイ
ル２ｂに通電した通電状態（ｂ）では、ステータコイル
の起磁力の発生により磁束の平衡状態が変わり、ステー
タコア２ａに対するロータマグネット４ｃひいてはロー
タ４の位置が軸方向に移動することになる。

【００３３】これに対して、本実施例のように、ロータ
マグネット２３の軸方向の長さ寸法Ａと、ステータコア
１８の軸方向の厚さ寸法Ｂとを同一となるように設定し
た場合（Ａ＝Ｂ）、図３に示すように、ステータコイル
１９へ通電した通電状態で、ロータ２０にこれがステー
タコア１８に対して軸方向にずれる方向の力が作用した
としても、ロータマグネット２３の磁気吸引力によりそ
のずれを強制する方向の力が作用し（（ｃ）参照）、結
果的にロータ２０が軸方向へ動くということを防止でき
る。

【００３４】一方、軸受筒１５内に軸受油が注入されて
いるため、その油が蒸発して外部へ漏れ出るおそれがあ
る。この点に対しては、シール機構２７により防止でき
る。すなわち、ロータ２０におけるハブ２１の内面に設
けられたマグネットリング２８と、軸受筒１５の上端部
に設けられた磁性体リング２９と、これらの間に介在さ
れた磁性流体３０とによって、軸受筒１５の内側から外
側への油の飛散を確実に防止できる。

【００３５】上記した第１実施例によれば、次のような
効果を得ることができる。すなわち、シール機構２７
を、マグネットリング２８と、磁性体リング２９と、磁
性流体３０とにより構成し、このシール機構２７を、軸
受筒１５の上端部とこれと軸方向に対向するロータ２０
におけるハブ２１の内面との間に設ける構成としている
から、ロータ２０の回転軸２２にはシール機構２７を設
けるための軸方向のスペースを特別に確保する必要がな
い。このため、従来に比べて、回転軸２２の軸方向の長
さを抑えることができ、ひいては軸方向の小形化をする
場合に有利になし得る。

【００３６】また、組立て時において、磁性流体３０を
断面が凹状をなす磁性体リング２９の溝３２に保持させ
ておくことができるから、磁性流体３０の注入が容易に
でき、ひいては組立てが容易にできる利点がある。

【００３７】さらに、マグネットリング２８の下端部と
磁性体リング２９の本体壁２９ａとの間の隙間寸法Ｃを
他の部分の隙間寸法よりも小さく設定することにより、
それらマグネットリング２８の下端部と磁性体リング２
９の本体壁２９ａとの間に磁性流体３０が集中するよう
になり、シール性を向上できる。

【００３８】また、回転軸２２の軸受手段として動圧流
体軸受２６を用いたものであるから、ロータ２０の回転
時における振動の発生を抑えて、安定して回転させるこ
とができる。そして、このような動圧流体軸受２６を用
いたものでありながら、ロータマグネット２３の軸方向
の長さ寸法Ａと、ステータコア１８の軸方向の厚さ寸法
Ｂとを同一に設定することにより、ロータ２０の回転時
に、ロータ２０にこれがステータコア１８に対して軸方
向にずれる方向の力が作用したとしても、ロータマグネ
ット２３の磁気吸引力によりそのずれを矯正する方向の
力が作用し、結果的にロータ２０が軸方向へ動くという
ことを防止できる。

【００３９】図４は本発明の第２実施例を示したもので
あり、上記した第１実施例とは次の点が異なっている。
すなわち、モータ台１１において、これに一体に設けら
れた筒部により軸受筒３３を構成し、この軸受筒３３と
回転軸２２との間に、軸受手段としてボールベアリング
３４を上下２箇所に設けている。そして、シール機構２
７は、第１実施例と同様に、軸受筒３３の上端部と、こ
れと軸方向に対向するロータ２０のハブ２１の内面との
間に設けている。

【００４０】本発明は、上記した各実施例にのみ限定さ
れるものではなく、次のように変形または拡張できる。
シール機構２７において、マグネットリング２８を軸受
筒１５側に取り付け、磁性体リング２９をロータ２０の
ハブ２１側に取り付ける構成としても良い。また、モー
タの用途としては、ハードディスクドライブ装置のスピ
ンドルモータに限られない。

【００４１】

【発明の効果】請求項１のモータによれば、マグネット
リングと、磁性体リングと、磁性流体とによりシール機
構を構成し、このシール機構を、軸受筒の先端部とこれ
と軸方向に対向するロータの内面との間に設ける構成と
しているから、ロータの回転軸にはシール機構を設ける
ための軸方向のスペースを特別に確保する必要がない。
このため、従来に比べて、回転軸の軸方向の長さを抑え
ることができ、ひいては軸方向の小形化に有利になし得
る。また、組立て時において、磁性流体を磁性体リング
に保持させておくことができるから、磁性流体の注入が
容易にでき、ひいては組立てが容易にできる。

【００４２】請求項３のモータによれば、マグネットリ
ングの先端部と磁性体リングの本体壁との間の隙間寸法
を他の部分の隙間寸法よりも小さく設定することによ
り、それらマグネットリングの先端部と磁性体リングの
本体壁との間に磁性流体が集中するようになり、シール
性を向上できる。

【００４３】請求項５のモータによれば、回転軸の軸受
手段として動圧流体軸受を用いたものでありながら、ロ
ータマグネットの軸方向の長さ寸法と、ステータコアの
軸方向の厚さ寸法とを同一に設定することにより、ロー
タの回転時に、ロータにこれがステータコアに対して軸
方向にずれる方向の力が作用したとしても、ロータマグ
ネットの磁気吸引力によりそのずれを矯正する方向の力
が作用し、結果的にロータが軸方向へ動くということを
防止できる。

【００４４】請求項６のモータによれば、磁性体リング
は凹状をなしているから、磁性流体を一層確実に保持す
ることができ、組立ても一層容易にできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体の縦断正面図

【図２】要部の拡大縦断正面図

【図３】第１実施例における作用説明図

【図４】従来例における作用説明図

【図５】本発明の第２実施例を示す、一部の縦断正面図

【図６】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１はモータ台、１５は軸受筒、１７はステータ、１８
はステータコア、２０はロータ、２１はハブ、２２は回
転軸、２３はロータマグネット、２６は動圧流体軸受
（軸受手段）、２７はシール機構、２８はマグネットリ
ング、２９は磁性体リング、２９ａは本体壁、２９ｂは
外周壁、２９ｃは内周壁、３０は磁性流体、３１は隙
間、３３は軸受筒、３４はボールベアリング（軸受手
段）である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受筒を有するモータ台と、 前記軸受筒の外周部に設けられたステータコアを備えた
   ステータと、 前記軸受筒に挿通され軸受手段を介して回転自在に支承
   される回転軸、及び内周面が前記ステータコアの外周面
   と対向するロータマグネットを備え、前記軸受筒及びス
   テータを覆うように配置されたロータと、 前記軸受筒の先端部及びこれと軸方向に対向するロータ
   の内面のうちの一方側に設けられ、前記回転軸を囲繞す
   る環状をなすマグネットリングと、 前記軸受筒の先端部及びこれと軸方向に対向するロータ
   の内面のうち前記マグネットリングが設けられた側とは
   反対側に設けられ、マグネットリングの先端部と所定の
   隙間を存して対向する本体壁及びマグネットリングの外
   側に磁気回路形成用の外周壁を有する環状をなす磁性体
   製の磁性体リングと、 前記マグネットリングと磁性体リングとの間に介在され
   た磁性流体と、を具備してなるモータ。
2. 【請求項２】 マグネットリングは、Ｎ極とＳ極とが回
   転軸の軸方向に並ぶように着磁されていることを特徴と
   する請求項１記載のモータ。
3. 【請求項３】 マグネットリングの先端部と磁性体リン
   グの本体壁との間の隙間寸法は、マグネットリングと磁
   性体リングとの間の他の部分の隙間の寸法より小さく設
   定されていることを特徴とする請求項２記載のモータ。
4. 【請求項４】 軸受手段は、動圧流体軸受により構成さ
   れていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   に記載のモータ。
5. 【請求項５】 ロータマグネットの軸方向の長さ寸法
   と、ステータコアの軸方向の厚さ寸法とを同一に設定し
   たことを特徴とする請求項４記載のモータ。
6. 【請求項６】 磁性体リングは、マグネットリングの内
   側に位置して外周壁と対向する内周壁を有した断面凹状
   をなす構成であることを特徴とする請求項１ないし５の
   いずれかに記載のモータ。