JPH11275806A

JPH11275806A - スピンドルモータ

Info

Publication number: JPH11275806A
Application number: JP10070332A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Tanaka; 克彦田中; Hideo Okano; 秀雄岡野; Ikunori Sakatani; 郁紀坂谷; Etsuo Maeda; 悦生前田; Kazuhiro Kamimura; 和宏上村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】使用する姿勢の制約が少なく、起動及び耐久
性に優れた、信頼性の高いスピンドルモータを提供する
ことである。【解決手段】スピンドルモータにおいて、回転部材は
複数の軸受を介して支持部材に支持され、複数の軸受は
半径方向負荷を支持する軸受を二つ以上備え、二つ以上
の半径方向負荷を支持する軸受は動圧みぞ付き軸受を一
つ以上備え、回転部材に固定したロータが支持部材に固
定したステータと半径方向において対向する。回転部材
と支持部材とのいずれか一方に固定した永久磁石が他方
の被吸引部材を軸方向に吸引し、永久磁石は軸方向にお
いて二つ以上の半径方向負荷を支持する軸受の軸方向両
端の間でかつ半径方向においてロータ及びステータより
内側に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報機器、音響・映像
機器用のスピンドルモータ、とくに磁気ディスク装置や
光ディスク装置に最適なスピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の磁気ディスク用スピンドル
モータの一例を示す。このモータはハウジング１００、
スリーブ（支持部材）１０２、回転軸１０４、ハブ（回
転部材）１０６及びロータ・ステータ１０８を含み、回
転部材１０６はラジアル流体軸受１１０及びスラスト流
体軸受１１２を介して支持部材１０２に支持されてい
る。モータ運搬時における回転軸１０４及びハブ１０６
の脱落を防止するため、支持部材１０２及び回転部材１
０６には夫々抜止部１１４及び１１６が形成されてい
る。しかし、このスピンドルモータには以下の不具合が
あった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】即ち、最近の磁気ディ
スク装置は高密度化しており、そのためにスピンドルモ
ータの軸受には非回転同期成分（ＮＲＲＯ）の振れが小
さいことが要求され、これを考慮して、流体軸受が採用
されている。しかしながら、図４に示す従来の流体軸受
は縦置き（図４に示す状態）でしか使用できない。本発
明は、前記問題点を解決して、使用姿勢の制約がなく、
しかも起動及び停止耐久性に優れた信頼性の高いスピン
ドルモータを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては回転部材は複数の軸受を介して支
持部材に支持され、前記複数の軸受は半径方向負荷を支
持する軸受を二つ以上備え、前記二つ以上の半径方向負
荷を支持する軸受は動圧みぞ付き軸受を一つ以上備え、
前記回転部材に固定したロータが支持部材に固定したス
テータと半径方向に対向し、前記回転部材と支持部材と
のいずれか一方に固定した永久磁石が他方の被吸引部材
を軸方向に吸引し、前記永久磁石は軸方向において二つ
以上の半径方向負荷を支持する軸受の軸方向両端の間で
かつ半径方向においてロータ及びステータより内側に位
置するようにした。

【０００５】

【作用】本発明によると、鉄片、永久磁石等の被吸引部
材は吸引用永久磁石によりスラスト動圧軸受に向かって
吸引される。また、吸引用磁石の着磁むらにより吸引力
にむらがあって永久磁石と被吸引部材との間にラジアル
（半径）方向の力が働いても、この力は軸方向両側のラ
ジアル動圧軸受に同じ方向に負荷される。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説
明する。図１に第１の実施例を示す。これは周対向スピ
ンドルモータに本発明が適用されたものである。皿状の
基台１０には中央部に円孔１２が形成されるとともに、
半径方向中間部には環状のくぼみ１４が形成されてい
る。円孔１２にはラジアル軸受部材たる円筒状の支持部
材２０の小径部２２が挿入され、大径部２４との間の段
部が基台１０の環状部１６の上面に着座している。支持
部材２０の内周面にはラジアル動圧軸受２６が形成さ
れ、また下端部には環状のくぼみ２８が形成されてい
る。基台１０の円孔１２の下面にはスラスト軸受部材３
０が取り付けられ、その上面にはスラスト動圧軸受３２
が形成されている。支持部材２０の中空部には回転軸４
０がわずかなラジアルすきまをもって挿入され、その下
端部には円環状の抜止部材４２が固定され、上端部には
傘状のハブ４６が固定されている。ハブ４６にはディス
ク４８が取り付けられ、押さえ板４９を介してボルト等
で取りつけられる。抜止部材４２と支持部材のくぼみ２
８との間には半径方向及び軸方向に所定のすきまγ及び
Ａが残されている。

【０００７】２つのラジアル動圧軸受２６と１つのスラ
スト動圧軸受３２が支持部材２０と回転軸４０との間に
設けられている。基台１０の環状部１６の上面には２つ
の円環状の永久磁石５０がＳ極を上面にＮ極を下面にし
てかつ半径方向に対向して固定され、ハブ４６の下面の
これに対向する部分には永久磁石５２が夫々取り付けら
れ、両者は高さ方向にわずかなすきまＢを残して対向し
ている。磁石５２により磁石５０即ちハブ４６は基台１
０に向かって吸引される。また、基台２０のくぼみ１４
にはモータ駆動用のステータ５６が、ハブ４６のこれに
対向する部分にはロータ５４が夫々取り付けられてい
る。このスピンドルモータの基本的な作動原理は公知で
あるので、ここでは詳述しない。

【０００８】次に両磁石５０及び５２について詳述す
る。吸引用永久磁石５２、被吸引部材の永久磁石５０お
よび駆動用磁石５４、５６は半径方向においてラジアル
軸受２６の外側で、しかも軸方向において上下２個のラ
ジアル軸受２６間のほぼ中央部近傍に配置されている。
よって、磁石５０、５２の着磁むらによる吸引力にむら
があってハブ４６にラジアル方向の力が働いても、この
力は軸方向両側のラジアル動圧軸受２６に同じ方向に負
荷される。その結果、モーメント負荷が軽減されてラジ
アル動圧軸受２６には大きな負荷がかかりにくくなり、
モータの起動及び停止時における回転軸４０と支持部材
２０の内周面との接触による摩耗を低減できる。

【０００９】とくに磁気ディスク装置ではヘッドの追従
性からディスク外周部でのアキシアル方向の振れを小さ
く抑える必要があるので、上記のようにハブ４６即ち回
転軸４０を基台１０即ちスラスト軸受３２に向かって軸
方向に吸引する吸引用及び被吸引用永久磁石５２、５０
を二つのラジアル動圧軸受２６の半径方向外側で、しか
もそのほぼ中央部近傍に配置した。その結果、モータが
図１の状態から少々傾いて使用されても、ハブ４６は基
台２０に対して所定の位置関係で回転し、使用姿勢に制
約がない。なお、磁石５０及び５２による吸引力は、回
転部材４６の自重（搭載するディスクを含む）以上で３
０Ｎ以下が望ましく、より好ましくは回転部材４６の自
重の２倍以上で１０Ｎ以下が好ましい。回転部材４６の
自重の２倍よりも小さいと吸引力が弱すぎて倒置姿勢で
はわずかな外部衝撃によっても回転部材４６が軸方向に
動きやすく、逆に３０Ｎより大きいと吸引力が強すぎて
スラスト動圧軸受３２が起動及び停止時の接触により損
傷しやすくなるためである。なお、１０Ｎ以下にする
と、起動・停止時のスラスト動圧軸受３２の損傷がほと
んどない。

【００１０】次に、回転軸４０の軸端（下端）に取り付
けた抜止部材４２について詳述する。この抜止部材４２
はモータの輸送時に回転軸４０が抜けるのを防ぐととも
に、動作時にハブ４６に働くより大きな外部衝撃に耐え
るように作用する。抜止部材４２と支持部材２０との軸
方向のすきまＡの大きさは、輸送時に吸引用磁石５０、
５２同士が接触するのを防ぐためのすきまＢの大きさよ
りも小さくするため０．５ｍｍ以下が好ましく、かつデ
ィスク面と対向する磁気ヘッドの遊び量を考慮すると
０．２ｍｍ以下が好ましい。また、環状の抜止部材４２
の外径面と支持部材２０との半径方向すきまγの大きさ
は、ラジアル動圧軸受２６の半径方向すきまＲの大きさ
よりも大きく、かつ０．５ｍｍより小さくしておくのが
好ましい。すきまγがすきまＲより小さいと、起動及び
停止時に抜止部材４２が支持部材２０と接触する恐れが
あり、０．５ｍｍよりも大きいと外部衝撃が加わった
際、抜止部材４２と支持部材２０との間の油膜ダンパ効
果がほとんどなくなるためである。半径方向すきまγは
実用的には、抜止部材４２の外周面と支持部材２０の同
軸度の確保および加工精度から０．０３ｍｍ以下にする
のは難しいので、好ましくは０．０３ｍｍを越え、しか
もダンパ効果が比較的大きい０．２ｍｍ以下に設定する
ことが好ましい。

【００１１】さらに、抜止部材４２を潤滑剤中に設けた
ので、仮にこれが回転中に支持部材２０に接触しても、
軸受の外部に磨耗分が飛散せず、異物の飛散を極度にき
らう磁気ディスク装置の信頼性を大幅に高められる。ま
た、抜止部材４２と支持部材２０との間の半径方向すき
まγの大きさを０．０３ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とすれ
ば、油膜ダンパとしての機能が付加されるので、吸引用
磁石５０、５２による軸方向の吸引力を６Ｎ以下と低く
設定でき、両磁石５０、５２の設置のためのスペースお
よびコスト面からも有利である。なお、抜止部材４２の
少なくとも一方の端面に動圧発生用の溝を設けて回転軸
４０の回転中の負荷容量やダンパ効果を高めるようにし
てもよい。また、スラスト軸受３２をピボット軸受とし
ても良い。

【００１２】図２に第２の実施例を示す。この実施例２
は、実施例１とは吸引用磁石の構成が異なる。ハブの下
面には被吸引部材の磁性体である鉄片７２が取り付けら
れ、対向する基台１０の環状部１６の上面には永久磁石
７０が取り付けられ、永久磁石７０と鉄片７２の間の磁
気吸引力でハブ４６を基台１０に向かって吸引してい
る。なお、永久磁石７０には磁性体からなるヨーク７５
を設けて漏洩磁束を抑制するとともに吸引力を強めてい
る。ヨーク７５は断面がＬ形状で、内径側が軸方向に伸
びた突起部７５ａを有している。磁束は磁石７０の上面
から鉄片７２を通り、突起部７５ａの端面からヨーク７
５に入って磁石の下面に戻る（又はこの逆の順路とな
る）。そのため、突起部７５ａの上側端面に磁束が集中
するが、突起部７５ａをヨーク７５の内径側に設けてい
るため、磁束集中部分の中心線からの半径が小さくな
り、もし、磁束に不均一があった場合でも発生するモー
メント荷重を低減することができ、軸受にかかるラジア
ル荷重を小さくすることができる。その他の構成は第１
の実施例と重複するので省略する。

【００１３】図３は第３の実施例を示し、ここでは回転
部材４６はラジアル動圧みぞ付き軸受２６と、ラジアル
負荷及びスラスト負荷を支持する玉軸受６０とによって
支持され、支持部材２０に吸引用永久磁石７０が、回転
部材４６に被吸引部材の磁性体である鉄片７２が夫々設
けられている。回転軸の下端には玉軸受６０が取り付け
られ、吸引用永久磁石７０と鉄片７２の吸引力でこの玉
軸受６０に予圧を与えている。支持部材２０に設けた永
久磁石７０と対向するアルミ合金のハブ４６に被吸引用
の鉄片７２を固着し、永久磁石７０には磁性体からなる
ヨーク７４を設けて漏洩磁束を抑制して吸引力を強めて
いる。ヨーク７４は外径側が軸方向に伸びた形状となっ
ている。このように外径側を伸びた形状にすると、磁石
が磁性体で囲まれるため、漏洩磁束をほぼ零にすること
ができる。第２実施例及び第３実施例のように、一方を
鉄片７２とすると、両方を磁石にする場合に比べて低コ
ストである。

【００１４】また、第１〜第３実施例においてハブ４６
そのものをたとえばフェライト系ステンレス鋼のような
磁性体の被吸引部材とすることもできる。この場合は、
磁石５０又は鉄片７２は不要である。なお、支持部材に
代えて回転部材に磁石を設けて、支持部材に設けられて
いるステータのコア部分を被吸引部材として吸引するよ
うにしてもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明によると、
鉄片、永久磁石等の被吸引部材は吸引用永久磁石により
スラスト動圧軸受に向かって吸引されているため、使用
姿勢の制約がない。また、大きな吸引力を必要とする吸
引用永久磁石は軸方向において二つ以上の半径方向負荷
を支持する軸受の軸方向両端の間で、かつ、半径方向に
おいて駆動用磁石（ロータ及びステータ）の内側でかつ
ラジアル動圧軸受の外側に設けられているため、吸引用
磁石の吸引力にむらがあって永久磁石と被吸引部材との
間にラジアル方向の力が働いても、この力は軸方向両側
のラジアル動圧軸受に同じ方向に負荷され、モーメント
負荷が軽減されてラジアル軸受に大きなラジアル負荷が
かかりにくく、起動及び停止時の接触による摩擦が抑制
され起動耐久性の向上がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す正面断面図であ
る。

【図２】同じく第２の実施例を示す正面断面図である。

【図３】同じく第３の実施例を示す正面断面図である。

【図４】従来例の一つを示す正面断面図である。

【符号の説明】

２０支持部材２６ラジアル動圧軸受３２スラスト動圧軸受４２抜止部材４６回転部材５０被吸引用永久磁石５２吸引用永久磁石５４、５６駆動用磁石（ロータ及びステータ）７２被吸引用切片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田悦生神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者上村和宏神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転部材は複数の軸受を介して支持部材
に支持され、前記複数の軸受は半径方向負荷を支持する
軸受を二つ以上備え、前記二つ以上の半径方向負荷を支
持する軸受は動圧みぞ付き軸受を一つ以上備え、前記回
転部材に固定したロータが支持部材に固定したステータ
と半径方向において対向し、前記回転部材と支持部材と
のいずれか一方に固定した永久磁石が他方の被吸引部材
を軸方向に吸引し、前記永久磁石は軸方向において二つ
以上の半径方向負荷を支持する軸受の軸方向両端の間で
かつ半径方向においてロータ及びステータより内側に位
置することを特徴とするスピンドルモータ。