JPH08130851A - アキシャルギャップ形モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータ回転時の振動を抑え、ロータの軸方向
の動きを十分規制する。 【構成】 回転軸２８の外周部に形成されたヘリングボ
ーン溝３１と軸受筒２３とで動圧気体軸受からなるラジ
アル軸受３２を、回転ヨーク３０の両面に形成されたヘ
リングボーン溝３３とモータ台２１及びステータ台２２
とで動圧気体軸受からなるスラスト軸受３６ａ，３６ｂ
を構成する。而してロータ２６はステータ２５に対して
動圧気体軸受からなるラジアル軸受３２とスラスト軸受
３６ａ，３６ｂを介して回転可能に支持されているの
で、ロータ２６回転時に接触部分が生じず振動の発生を
抑えることができ、さらに、ラジアル軸受３２が動圧軸
受であるために生ずるロータ２６の軸方向の動きは、ス
ラスト軸受３６ａ，３６ｂにより十分規制することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に高速化に対応でき
るモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば磁気ディスク装置や光ディ
スク装置に搭載される小形精密モータの構成を図６に示
す。図６において、ステータ１は、ハウジング２の中央
部に筒部３を有すると共に、筒部３の外側にステータヨ
ーク４及びプリント配線基板５を介して複数個の電機子
コイル６を備えている。ロータ７はロータヨーク８の中
央部に回転軸９を有すると共に、この回転軸９の外側に
電機子コイル６と軸方向に対向する界磁用永久磁石１０
を備えていて、前記回転軸９は、上記筒部３内に並んで
配設された２個のころがり軸受からなるラジアル軸受１
１ａ，１１ｂに回転可能に支持されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来構成のものでは、２個のラジアル軸受１１ａ，１
１ｂは外輪と内輪との間に多数の球形の転動体を有する
ころがり軸受からなっており、ロータ７回転時に必ず接
触部分が生ずる構造であるため振動が発生しやすいとい
う事情がある。

【０００４】上記事情に鑑みてなされた本発明の目的
は、第一に、ロータ回転時の振動を抑えることができる
アキシャルギャップ形モータを提供することであるが、
この目的を達成するためにころがり軸受に代えて動圧軸
受を用いる場合、新たに、ロータ回転時にロータが軸方
向に動くという問題点が生じる。そこで、本発明の目的
は、第一にロータ回転時の振動を抑え、しかも第二の目
的としてロータの軸方向の動きを十分規制することがで
きるアキシャルギャップ形モータを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数個の電機
子コイルが平面状に並べられたステータに、前記電機子
コイルと軸方向に対向する界磁用永久磁石を備えたロー
タを回転可能に設けるものにおいて、前記永久磁石との
間に前記電機子コイルを挟むように前記ロータの回転軸
に設けられた回転体を有し、前記回転体の両面あるいは
その回転体の両面に対向する静止面に動圧発生溝を設け
て動圧軸受からなるスラスト軸受を構成すると共に、前
記回転軸あるいはこの回転軸を包囲する軸受筒部内面の
いずれかに動圧発生溝を設けて動圧軸受からなるラジア
ル軸受を構成することを特徴とするものである（請求項
１）。

【０００６】この場合、回転体は磁性体で構成されてい
ると良い（請求項２）。また、ステータは複数個の電機
子コイルを樹脂で一体化して形成され、その樹脂部の内
径側に軸受が一体に形成されている電機子コイル成形体
を有すると良い（請求項３）。そして、回転軸は回転体
の電機子コイルと反対側に延長され、回転軸あるいは軸
受筒部内面のいずれかに動圧発生溝を設けてなるラジア
ル軸受は、前記回転体の両側の２か所で構成されている
と良い（請求項４）。

【０００７】

【作用】請求項１記載の手段によれば、ロータの回転時
において、回転軸あるいはこの回転軸を包囲する軸受筒
部内面のいずれかに設けられた動圧発生溝により、回転
軸と軸受との間の空気に動圧が発生し、回転軸が軸受に
対して非接触状態で回転される。また、回転体の両面あ
るいはこの回転体の両面に対向する静止面に動圧発生溝
を設けて動圧軸受からなるスラスト軸受を構成するた
め、軸方向の動きが規制される。

【０００８】請求項２記載の手段によれば、回転体が磁
性体で構成されているため、この回転体はステータヨー
クとしても機能して磁路を形成すると共に、該永久磁石
と一体に回転するので、回転体に生じる渦電流が抑制さ
れる。また、永久磁石と回転体との間には磁気吸引力が
作用するが、両者は共にロータに設けられているので、
その磁気吸引力がスラスト軸受にスラスト荷重として作
用することがない。

【０００９】請求項３記載の手段によれば、軸受がステ
ータと一体化しているため、部品点数を削減することが
でき、組立てが容易になる。請求項４記載の手段によれ
ば、ラジアル軸受は２か所で構成されているので、さら
に安定してロータを支持することができる。

【００１０】

【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実施例について図１
及び図２を参照して説明する。まず全体構成を示す図１
において、プラスチック製のモータ台２１の周縁部に
は、下側が開放した容器状をなすプラスチック製のステ
ータ台２２が前記モータ台２１を覆うように固着されて
いる。このステータ台２２には、中心部に位置して軸受
としての軸受筒２３が立設されていると共に、この軸受
筒２３の外側の上面に位置して複数個の電機子コイル２
４が環状に等間隔になるよう配列され、例えば接着によ
り取り付けられてステータ２５を構成している。

【００１１】ロータ２６はロータヨーク２７と、該ロー
タヨーク２７の中心部に嵌着され、軸受筒２３に回転自
在に挿通されている回転軸２８と、ロータヨーク２７の
内面に例えば接着により取り付けられ、前記電機子コイ
ル２４と軸方向に対向する環状の界磁用永久磁石２９と
から構成されている。

【００１２】上記回転軸のロータヨーク２７側と反対側
の端部には回転体として磁性体で構成される回転ヨーク
３０が取り付けられており、これはステータヨークとし
て機能する。該回転ヨーク３０はモータ台２１とステー
タ台２２との間に回転可能に配置されている。また、前
記ロータヨーク２７は磁性を有する例えばステンレスに
より製作されている。

【００１３】そして、回転軸２８の軸受筒２３と対向す
る外周部には動圧発生溝であるヘリングボーン溝３１が
設けられ、このヘリングボーン溝３１と軸受筒２３とで
動圧気体軸受からなるラジアル軸受３２が構成されてい
る。また、回転軸２８の下端部に取り付けられた回転ヨ
ーク３０の両面には、図２に示すように多数本の動圧発
生溝であるヘリングボーン溝３３が環状に設けられ、こ
のヘリングボーン溝３３と、該ヘリングボーン溝３３と
対向するモータ台２１の内面である静止面３４及びステ
ータ台２２の内面である静止面３５とで動圧気体軸受か
らなるスラスト軸受３６ａ，３６ｂが構成されている。
而してロータ２６はステータ２５に対してラジアル軸受
３２とスラスト軸受３６ａ，３６ｂを介して回転可能に
支持されている。

【００１４】上記構成の作用を説明する。電機子コイル
２４への通電に伴い、この電機子コイル２４に発生する
磁束と永久磁石２９による磁束とに基づいてロータ２６
が回転される。このロータ２６の回転時において、ロー
タ２６の回転軸２８の外周部に形成されたヘリングボー
ン溝３１と軸受筒２３との間の空気に動圧が発生し、回
転軸２８が軸受筒２３に対して非接触状態で回転され
る。

【００１５】また、ロータ２６と共に回転する回転ヨー
ク３０の両面には動圧発生溝であるヘリングボーン溝３
３が設けられており、ロータ２６の回転時にこの回転ヨ
ーク３０の両面に設けられたヘリングボーン溝３３と、
モータ台２１及びステータ台２２の両静止面３４，３５
との間の空気に動圧が発生し、回転ヨーク３０は両静止
面３４，３５に対して非接触状態で回転される。加え
て、モータ駆動時に回転ヨーク３０と永久磁石２９はこ
れらの間に電機子コイル２４を挟んで一体に回転しつ
つ、磁路を形成する。

【００１６】従って、本実施例によれば、次のような効
果を得ることができる。すなわち、ロータ２６は中央部
でラジアル軸受３２にて支持され底部でスラスト軸受３
６ａ，３６ｂにて支持されることになるから、中央部の
みで支持される場合に比べて安定し、さらに、これら軸
受３２，３６ａ，３６ｂは動圧気体軸受から構成されて
おり、回転軸２８と軸受筒２３及び回転ヨーク３０と静
止面３４，３５が非接触状態でロータが回転するので振
動の発生を極力防止することができる。従って、磁気デ
ィスクのトラック幅を狭くして記憶容量を大きくするこ
とができる。

【００１７】また、このスラスト軸受３６ａ，３６ｂに
よりラジアル軸受３２が動圧軸受であるために生ずるロ
ータ２６の軸方向の動きを十分規制できる。従って、磁
気ディスクが磁気ヘッドに衝突するおそれがない。さら
に、永久磁石２９と磁路を構成する回転ヨーク３０は永
久磁石２９との間に電機子コイル２４を挟んで一体に回
転するので、磁束の変化が生じないため渦電流の発生を
抑制でき、高速回転しても消費電力の少ない高効率のモ
ータとなる。また、永久磁石２９と回転ヨーク３０との
間には磁気吸引力が作用するが、両者に作用する磁気吸
引力は回転軸２８に受けられて相殺されるので、永久磁
石２９と回転ヨーク３０との間に作用する磁気吸引力が
スラスト軸受３６ａ，３６ｂに加わることがない。従っ
て、スラスト軸受３６ａ，３６ｂに作用するスラスト加
重をロータ２６重量相当分とすることができる。

【００１８】図３は本発明の第２実施例を示したもので
あり、第１実施例と異なり、本実施例ではステータ台２
２と一体に形成された軸受筒２３と回転軸２８との間及
び、回転ヨーク３０とモータ台２１及びステータ台２２
の間に軸受油（図示せず）が注入されて、動圧液体軸受
が構成されている。そして、モータ駆動時のこの軸受油
の外部への飛散を防止するために、軸受筒２３の上端部
と、これと軸方向に対向するロータヨーク２７の内面と
の間にシール機構３７が設けられている。このシール機
構３７は、回転軸２８を囲繞するような環状を成しロー
タヨーク２７の内面に接着固定されたマグネットリング
３８と、このマグネットリング３８と対向して軸受筒２
３の上端部に取付固定された断面略Ｕ字形をなす磁性体
リング３９と、これらマグネットリング３８と磁性体リ
ング３９との間に介在された磁性流体４０とから構成さ
れている。而してこの場合も、ロータ２６は中央部のラ
ジアル軸受３２と底部のスラスト軸受３６ａ，３６ｂを
介して回転可能に支持されている。このような第２実施
例においても、第１実施例と同様な作用効果を得ること
ができる。

【００１９】図４は本発明の第３実施例を示しており、
前述した第１実施例とは次の点が異なっている。すなわ
ち、ステータ４１は、ステータ台４２の上面に樹脂モー
ルドにより予め一体化された複数個の電機子コイル２４
を配して形成され、そのモールドコイルのモールド樹脂
４３の内周部分を軸受としての軸受筒４４とした電機子
コイル成形体として構成されていることである。なお、
上記モールドコイルは、銅箔を巻回して形成したコイル
を複数個環状に配列し、これを樹脂によりモールドして
円筒状に形成した後、その円筒状物を約定厚さにスライ
スして得たものである。

【００２０】このような構成においても、上記した第１
実施例と同様な作用効果を得ることができ、加えて、前
述の第１及び第２実施例ではステータ２５はステータ台
２２の上面に複数個の電機子コイル２４を環状に等間隔
となるよう配して、接着剤で接着して形成していたが、
本実施例のように複数個の電機子コイル２４が予め一体
成形されているものでは電機子コイル２４の配列が既に
成されているので、作業性が良く、また、モールドコイ
ル４３の樹脂の内周部分を軸受筒４４としたことにより
部品点数を削減することができる。

【００２１】図５は本発明の第４実施例を示したもので
あり、以下、前述の第３実施例と異なる点について説明
する。モータ台４５には中央部に軸受としての略円形の
凹部４６が設けられ、回転軸４７は回転ヨーク３０を貫
通して下端部分が前記凹部４６内に入り込むように構成
されている。回転軸４７の軸受筒３２と対向する外周面
及び凹部４６と対向する外周面にはヘリングボーン溝３
１，４８が設けられ、動圧軸受からなるラジアル軸受３
２，４９が構成されている。従って、この場合、回転軸
４７は回転ヨーク３０を挟んで２か所のラジアル軸受３
２，４９にて支持されているため、モータ駆動時に、ロ
ータ２６はさらに安定して支持される。

【００２２】なお、この場合ステータ４１は、図５に示
したモールドコイルのモールド樹脂４３の内周部分を軸
受筒４４としているものの代わりに、前述のステータ台
２２の中心部に軸受筒２３が立設されているものでも良
い。

【００２３】なお、上記した各実施例では、回転軸２
８，４７の外周面に設けられるヘリングボーン溝３１，
４８は、対向する軸受筒２３，４４の内周面及びモータ
台４５の凹部４６の内周面に設けても良く、また、回転
ヨーク３０の両面に設けられるヘリングボーン溝３３は
回転ヨーク３０の両面と対向するステータ台２２，４２
の静止面３５及びモータ台２１，４５の静止面３４に設
けても良い。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。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載のアキシャルギャップ形モ
ータによれば、回転軸あるいはこの回転軸を包囲する軸
受筒のいずれかに動圧発生溝を設けて動圧軸受からなる
ラジアル軸受を構成するため、ロータの回転時に回転軸
と軸受筒が接触することがないので振動の発生を抑える
ことができる。

【００２５】また、回転体の両面あるいはこの回転体の
両面に対向する静止面に動圧発生溝を設けて動圧軸受か
らなるスラスト軸受を構成するため、ロータの軸方向の
動きを規制することができる。

【００２６】請求項２記載のアキシャルギャップ形モー
タによれば、回転体が磁性体で構成されているためステ
ータヨークとしても機能して磁路を構成すると共に、回
転体が永久磁石との間に電機子コイルを挟んでロータの
回転軸に設けられていることにより永久磁石と回転体が
一体に回転し、回転体に生じる渦電流を抑制できるの
で、高速回転しても消費電力の少ない高効率のモータと
なる。また、永久磁石の回転体との間に作用する磁気吸
引力を、ロータ内で相殺できるのでスラスト荷重をロー
タ側の重量相当分とすることができる。

【００２７】請求項３記載のアキシャルギャップ形モー
タによれば、複数個の電機子コイルが樹脂で一体化して
形成されているので、ステータに前記電機子コイルを配
置する際の作業性が良く、また、軸受筒がステータと一
体化しているため、部品点数を削減でき、組立てが容易
になる。

【００２８】請求項４記載のアキシャルギャップ形モー
タによれば、ラジアル方向の動圧軸受は２か所で構成さ
れているので、さらに安定してロータを支持することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断正面図

【図２】回転ヨークの平面図

【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図４】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図５】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図６】従来構成を示す図１相当図

【符号の説明】

２４は電機子コイル、２５，４１はステータ、２６はロ
ータ、２８，４７は回転軸、２９は界磁用永久磁石、３
０は回転ヨーク（回転体）、３２，４９はラジアル軸
受、３４，３５は静止面、３６ａ，３６ｂはスラスト軸
受を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の電機子コイルが平面状に並べら
   れたステータに、前記電機子コイルと軸方向に対向する
   界磁用永久磁石を備えたロータを回転可能に設けるもの
   において、 前記永久磁石との間に前記電機子コイルを挟むように前
   記ロータの回転軸に設けられた回転体を有し、前記回転
   体の両面あるいはその回転体の両面に対向する静止面に
   動圧発生溝を設けて動圧軸受からなるスラスト軸受を構
   成すると共に、前記回転軸あるいはこの回転軸を包囲す
   る軸受筒部内面のいずれかに動圧発生溝を設けて動圧軸
   受からなるラジアル軸受を構成することを特徴とするア
   キシャルギャップ形モータ。
2. 【請求項２】 前記回転体は、磁性体で構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のアキシャルギャップ形
   モータ。
3. 【請求項３】 ステータは複数個の電機子コイルを樹脂
   で一体化して形成され、その樹脂部の内径側に軸受が一
   体に形成されている電機子コイル成形体を有することを
   特徴とする請求項１または２記載のアキシャルギャップ
   形モータ。
4. 【請求項４】 回転軸は回転体の電機子コイルと反対側
   に延長され、回転軸あるいは軸受筒部内面のいずれかに
   動圧発生溝を設けてなるラジアル軸受は前記回転体の両
   側の２か所で構成されていることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載のアキシャルギャップ形モー
   タ。