JP2000324754A

JP2000324754A - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP2000324754A
Application number: JP13382999A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Saeki; 康雄佐伯
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置等の情報関連機器に使用さ
れるスピンドルモータにおいて、耐衝撃性を高め、小型
で、生産性が良く、信頼性の高いスピンドルモータを実
現することを目的とする。【解決手段】スリーブ７の開口端部の内周部にリング
状の溝７ａを設け、このリング状溝部７ａに止めリング
１０を配置し、止めリング１０とスラスト板９の間に弾
発部材１１を配置した。これにより落下衝撃による過大
な衝撃力にもスラスト板９が外れること無く、弾発部材
１１の弾発力によりスラスト板９は元の状態に復帰する
ので、小さなスペースで強固で、復元性の有る固定がで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主として磁気ディス
ク装置等の情報関連機器に用いられるスピンドルモータ
に係るもので、詳しくは、その軸受構造、特に、スラス
ト動圧流体軸受に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置は、小型・軽量
化、高容量化へ進む傾向にある。この磁気ディスク装置
に使用されるスピンドルモータも小型化、薄型化への対
応が避けられず、なおかつ耐衝撃性の向上、高精度化、
長寿命化が要望されるようになっている。従来のスピン
ドルモータに用いる軸受としては、小型ボール軸受が多
く採用されている。しかし、小型ボール軸受を使用する
と、十分な回転精度が得られず、高容量化の実現が難し
く、かつ、耐衝撃性能が極端に低下し、ボール軸受を劣
化させて騒音問題を発生させていた。この対策として、
最近は、潤滑流体を充満した動圧流体軸受を利用したス
ピンドルモータが開発されている。

【０００３】従来、動圧流体軸受を採用したスピンドル
モータとしては、特開平９−１７１１０号公報に記載さ
れたものが知られている。図７に従来のスピンドルモー
タの構造を示す。図７において、固定軸１の上端側近傍
には略リング状のフランジ部材８が固定され、このフラ
ンジ部材８はスリーブ１８の開口部に収納されている。
また、フランジ部材８に当接してスラスト板１９がスリ
ーブ１８に補強リング２０により固定されている。

【０００４】この構造は、補強リング２０によりスラス
ト板１９がスリーブ１８に強く固定されているので、機
械的な強度が十分に高い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、さらに小型化
・高信頼性を進める観点から見ると、十分な機械強度を
保つために、補強リングの厚みが増え、小型化に対する
問題点が生じる。

【０００６】また、従来から、小型化のために補強リン
グを廃止し、スラスト板を直接スリーブに圧入する方法
が用いられているが、圧入のみによる固定方法は簡便で
あるが、大きな保持力を得ようとすると圧入代が大きく
なり、スラスト動圧流体軸受を構成するフランジ部材近
傍のスリーブに過大なひずみが生じ、スリーブ内径の真
円度を悪化させ、軸受寿命を低下させるという信頼性上
の問題が生じた。

【０００７】一般に、静止時に要求される落下衝撃特性
は１００Ｇ〜５００Ｇと大きく、最近は、１０００Ｇを
越える要求も出ている。この衝撃力は、フランジ部材か
らスラスト板に直接加わるので、このスラスト板とスリ
ーブの固定が重要となっている。さらに、スラスト動圧
流体軸受を構成するスラスト板とフランジ部材のスラス
ト方向隙間は、数十μｍと非常に微少で高精度に管理さ
れている。したがって、落下衝撃等が加わり、スラスト
板が数μｍ変化しても、軸受特性や寿命に多大な悪影響
を及ぼす。このため、補強リングの厚みをさらに増や
し、十分な保持強度が必要となる。

【０００８】上記従来例のほかに、複数のビスを用いて
スラスト板をスリーブに締め付ける方法がある。これ
は、上記公報において従来例として挙げてあるが、複数
のビスを構成するスペースを必要とするのでやはり小型
化に不向きである。

【０００９】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、小型で生産性が良く、かつ、スラスト動
圧流体軸受部のスリーブの真円度を良好に保ちつつ、十
分なスラスト板の保持強度を得ることができ、これによ
って、軸受特性の優れた、信頼性の高いブラシレスモー
タを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のブラシレスモータは、スリーブの開口端部の内
周部にリング状の溝を設け、このリング状溝部に止めリ
ングを配置し、止めリングとスラスト板の間に弾発部材
を配置した。

【００１１】また、スリーブのスラスト板と対向する面
に凹溝を設け、この凹溝に弾性部材を配置した。また、
止めリングをＣ型止め輪にて形成した。

【００１２】また、スラスト板は圧入部材により前記ス
リーブに固定し、かつ、圧入部材とスラスト板の間に弾
発部材を配置した。

【００１３】また、スリーブの開口部内周部に段部を設
け、圧入部材を固定するスリーブ内周部で、前記段部近
傍にリング状の溝を設けた。

【００１４】さらに、圧入部材は、スリーブ先端部近傍
にて、かしめ固定した。

【００１５】これにより、小型で生産性が良く、かつ、
スラスト動圧流体軸受部のスリーブの真円度を良好に保
ちつつ、十分なスラスト板の保持強度を得ることがで
き、これによって長寿命で、信頼性の高いブラシレスモ
ータを実現することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、スリーブの開口端部の内周部にリング状の溝を設
け、このリング状溝部に止めリングを配置し、前記止め
リングと前記スラスト板の間に弾発部材を配置したもの
であり、本発明を構成上の特徴により表現したものであ
る。

【００１７】このように、スラスト板が止めリングによ
り固定されるので、圧入等によるスリーブのスラスト動
圧流体流体軸受部への歪みが生じること無く、長寿命の
ブラシレスモータを実現することができる。

【００１８】また、落下衝撃による過大なスラスト方向
の力にもスラスト板が外れること無く、弾発部材の弾発
力によりスラスト板は元の状態に復帰するので、小さな
スペースで強固で、復元性の有る固定ができるという作
用を有する。

【００１９】請求項２に記載の発明は、スリーブのスラ
スト板と対向する面に凹溝を設け、この凹溝に弾性部材
を配置したものである。

【００２０】これは、落下衝撃による過大な力がスラス
ト板に加わり、スラスト板が移動したときに、弾性部材
が弾性変形することにより、スラスト板とスリーブ底面
の間の潤滑流体が外部に流出することを防止するという
作用を有する。

【００２１】請求項３に記載の発明は、止めリングをＣ
型止め輪にて構成したものであり、スリーブの溝部への
挿入が容易であり、更に、軸受組立後の分解が可能であ
るという作用を有する。

【００２２】請求項４に記載の発明は、スラスト板を圧
入部材により前記スリーブに固定し、かつ、圧入部材と
スラスト板の間に弾発部材を配置したものであり、第２
の本発明を構成上の特徴により表現したものである。

【００２３】このように、圧入部材とスラスト板の間に
弾発部材を配置することにより、落下衝撃による過大な
力によりスラスト板と圧入部材がスラスト方向に移動し
ても、弾発部材の弾発力が働き、スラスト板は元の状態
に復帰するので、圧入部材の圧入代を小さくでき、圧入
によるスリーブのスラスト動圧流体軸受部への歪みを最
小限にすることができる。また、弾発部材によりスラス
ト板は元の状態に復帰するので、復元性の有る固定がで
きるという作用を有する。

【００２４】請求項５に記載の発明は、スリーブの開口
部内周に段部を設け、圧入部材を固定するスリーブ内周
部で、前記段部近傍にリング状の溝を設けたものであ
る。

【００２５】これは、圧入部材をスリーブに圧入する際
に発生する応力が、このリング状の溝で開放されるの
で、スラスト動圧流体軸受部への歪みを低減することが
できるという作用を有する。

【００２６】請求項６に記載の発明は、圧入部材をスリ
ーブに圧入後、スリーブ先端部近傍にて、かしめ固定し
たものであり、これにより圧入部材の圧入代を小さく
し、スラスト動圧流体軸受部から離れた部分でかしめ固
定を併用するので、スラスト板の保持力を増強するとと
もに、スラスト動圧流体軸受部への歪みを最小限にする
ことができるという作用を有する。

【００２７】

【実施例】以下本発明のスピンドルモータの実施例につ
いて、図面を参照して説明する。

【００２８】（実施例１）図１と図２は本発明の第１の
実施例におけるスピンドルモータの断面図である。図に
おいて、１は固定軸である。２は磁気ディスクを装着す
るためのハブであり、磁気ディスクを装着する外周面を
有し、内周面には円筒状のロータフレーム３を介してロ
ータマグネット４が取り付けられている。５は下ケース
であり、中央に固定軸１が固定され、その外周部には巻
線を有するステータコア６がロータマグネット４に対向
する位置に取り付けられている。７はスリーブであり、
スリーブ７の内部には動圧発生溝が設けられており、潤
滑流体を介してラジアル動圧流体軸受として固定軸１に
回転自在に支持され、ハブ２の内周面に固定される。固
定軸１の上端部近傍には両面に動圧発生溝をもつフラン
ジ部材８が固定されている。９はスラスト板であり、ス
リーブ７上方の開口部に、フランジ部材８に対向して配
置されている。スラスト板９の上方で、スリーブ７の開
口部の内周部にはリング状の溝７ａが形成され、この溝
７ａに、止めリング１０が挿入されている。スラスト板
９と止めリング１０の間には、弾発部材１１が配置さ
れ、スラスト板９を固定している。また、スラスト板９
を配置するスリーブ７の底面には凹溝７ｂが形成され、
この凹溝７ｂに弾性部材１２を挿入し、潤滑流体の封止
を行っている。本実施例では、弾性部材１２として、ゴ
ム系のＯリングで構成している。また、固定軸１とフラ
ンジ部材８は別部材にて構成しているが、衝撃性を高め
るため、一体構造としても良い。

【００２９】次に、本発明の主要部分である動圧流体軸
受組立の構造を、組立手順とともに説明する。まず、ス
リーブ７に潤滑流体を注油後、固定軸１に挿入する。こ
の後、フランジ部材８上面に潤滑流体を再度注油する。
次に、スリーブ７の上端開口部からスラスト板９を挿入
し、さらに、弾発部材１１を配置し、最後に、止めリン
グ１０をスリーブの溝７ａに固定し、軸受組立が完成す
る。

【００３０】以上のように構成されたスピンドルモータ
について、その動作を説明する。ステータ巻線に電流が
通電されると、ステータコア６に磁界が発生し、ステー
タコア６に対向したロータマグネット４との間に回転ト
ルクが発生し、ロータマグネット４とともにハブ２、ス
リーブ７、スラスト板９が回転を始める。この時、ラジ
アル動圧流体軸受は潤滑流体をかき集めポンピング作用
により圧力を発生し、また、フランジ部材８の下側動圧
発生溝と上側動圧発生溝も潤滑流体をかき集め、これら
の発生圧力によりスリーブ７とスラスト板９の回転体
は、固定軸１及びフランジ部材８と完全非接触状態とな
る。

【００３１】さらに、回転中のスラスト動圧流体軸受に
おける主要寸法として、フランジ部材８の上面とスラス
ト板９の下面との隙間は約１０μｍで、フランジ部材８
の下面とスリーブ７の対向底面との隙間は約１５μｍと
してあり、回転中のスラスト振動に対して、回転体はこ
の隙間の範囲でのみ移動することになり、スラスト剛性
を十分に満足した構成となっている。

【００３２】一般に、回転中の耐振動に対して、静止時
の落下衝撃時に加わる衝撃力は数十倍から数百倍大きい
値となる。例えば、回転中は数Ｇ〜数十Ｇに対して、静
止時に要求される落下衝撃性は１００Ｇ〜５００Ｇと大
きく、最近は、１０００Ｇを越える要求も出ている。本
実施例では、止めリング１０が、スリーブの内周部の溝
部７ｂに入って、スラスト板９を保持するので、落下衝
撃力がスラスト板９に加わってもスラスト板９が外れる
ことはない。そして、動作時の振動に対しては、止めリ
ング１０とスラスト板９の間の弾発部材１１の弾発力に
より、スラスト板９はスリーブ７に安定して保持され、
スラスト動圧流体軸受の各隙間が設定値通りに確保で
き、軸受特性の優れた、信頼性の高いブラシレスモータ
を実現することができる。

【００３３】また、落下衝撃による過大な力がスラスト
板９に加わり、スラスト板９がスラスト方向に数十μｍ
移動しても、スリーブ７とスラスト板９と間の凹溝７ｂ
に挿入した弾性部材１２が弾性変形するので、スラスト
板９とスリーブ底面との間の潤滑流体が外部に流出する
ことを防止することができる。

【００３４】また、軸受部材は高精度部品であり、スラ
スト板９を圧入等で固定すると、分解再利用が困難とな
っていた。そこで、止めリング１０をＣ型止め輪にて構
成することにより、スリーブの溝部７ａへの挿入が容易
であるとともに、軸受組立後の分解・再利用が容易に可
能となる。

【００３５】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について、図３と図４を参照しながら説明する。なお、
以下の実施例の説明において、図１に示した第１実施例
と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説
明を省略し、相違点のみ説明する。

【００３６】図３において、本実施例のスリーブ１３に
は、圧入部材１４を固定する内周部１３ａとスラスト板
１５を配置する内周部１３ｂに段差１３ｃを設けてあ
る。スラスト板１５は、圧入部材１４によりスリーブ１
３に固定されており、かつ、圧入部材１４とスラスト板
１５の間には、弾発部材１６が配置されている。また、
圧入部材１４を固定するスリーブ内周部１３ａには、前
記段部近傍にリング状の溝１３ｄを設けている。

【００３７】次に、本発明の主要部分である動圧流体軸
受組立の構造を、組立手順とともに説明する。まず、ス
リーブ１３に潤滑流体を注油後、固定軸１に挿入する。
この後、フランジ部材８上面に潤滑流体を再度注油す
る。次に、スリーブ１３の上端開口部からスラスト板１
５を挿入し、さらに、弾発部材１６を配置し、最後に、
圧入部材１４をスリーブ１３に圧入固定し、軸受組立が
完成する。この時、弾発部材１６は、圧入部材１４の凹
部１４ａに固定し、圧入部材１４とともに、スリーブ１
３に固定しても、作業性が良好でよい。

【００３８】以上のように構成されたスピンドルモータ
の落下衝撃特性について説明する。落下衝撃がモータに
加わると、固定側のフランジ部材８からスラスト板１５
を介して圧入部材１４へ衝撃力が加わる。圧入部材１４
は、スリーブ１３に圧入固定されているので外れること
はないが、数μｍから数十μｍスラスト方向に移動する
場合がある。

【００３９】図５は、負荷として３．５インチのディス
クが５枚搭載されたモータにおいて、スラスト方向の衝
撃力が加わった場合の衝撃力と圧入部材１４のスラスト
方向移動量の関係を示したものである。ここで、衝撃力
３００Ｇまでは、圧入部材１４にほとんど変化無く良好
である。衝撃力が３００Ｇから１０００Ｇ加わると、圧
入部材１４は数十μｍ変化する。先に説明したようにス
ラスト動圧流体軸受の各部の隙間は約１０μｍで管理さ
れているので、スラスト板１５が変化したままになる
と、スラスト剛性が不足し、軸受特性に重大な悪影響を
及ぼす。しかし、本実施例では、この衝撃力が無くなる
と、圧入部材１４とスラスト板１５の間の弾発部材１６
の弾発力により、スラスト板１５はスリーブ底面の初期
位置に戻り、安定した軸受特性を確保することができ
る。

【００４０】以上のように本実施例によれば、落下衝撃
による過大な力によりスラスト板１５と圧入部材１４が
スラスト方向に移動しても、弾発部材１６の弾発力によ
りスラスト板１５は元の状態に復帰するので、圧入部材
１４の圧入代を小さくでき、圧入によるスリーブ１３の
スラスト動圧流体軸受部への歪みを最小限にすることが
できる。

【００４１】また、圧入部材１４を固定するスリーブ内
周部で、スラスト板１５を配置する段部近傍に溝１３ｄ
を設けることにより、圧入部材１４をスリーブ１３に圧
入する際に発生する応力が、このリング状の溝１３ｄで
開放されるので、スラスト動圧流体軸受部への歪みを低
減することができる。

【００４２】さらに、図６は他の実施例であり、ここで
は、圧入部材１４をスリーブ１７に圧入後、スリーブ先
端部近傍１７ａにて、かしめ固定したものである。これ
により、圧入部材１４の圧入代を小さくし、スラスト動
圧流体軸受部から離れた部分でかしめ固定を併用するの
で、スラスト板１５の保持力を増強するとともに、スラ
スト動圧流体軸受部への歪みを最小限にすることができ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るブラシ
レスモータにおいては、小型で、生産性が良く、かつ、
スラスト動圧流体軸受部の真円度を良好に保ちつつ、十
分なスラスト板の保持強度を得ることができるので、軸
受特性の優れた、信頼性の高いブラシレスモータを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１によるスピンドルモータを示
す構造断面図

【図２】本発明の実施例１におけるスピンドルモータの
詳細説明のための構造断面図

【図３】本発明の実施例２によるスピンドルモータを示
す構造断面図

【図４】本発明の実施例２におけるスピンドルモータの
詳細説明のための構造断面図

【図５】本発明の実施例２における衝撃力と圧入部材の
スラスト方向移動量の関係図

【図６】本発明の実施例３によるスピンドルモータを示
す構造断面図

【図７】従来のスピンドルモータの構造断面図

【符号の説明】

１固定軸２ハブ３ロータフレーム４ロータマグネット５下ケース６ステータコア７、１３、１７、１８スリーブ８フランジ部材９、１５、１９スラスト板１０止めリング１１、１６弾発部材１２弾性部材１４圧入部材２０補強リング７ａスリーブの内周部のリング状の溝７ｂスリーブの底面の凹溝１３ａ、１３ｂスリーブの内周部１３ｃスリーブの段差部１３ｄスリーブのリング状の溝１４ａ圧入部材の凹部１７ａスリーブ先端部近傍のかしめ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J011 AA03 BA02 BA09 CA02 DA02 5D036 AA14 AA18 CC04 CC29 CC46 5H605 BB05 BB19 CC01 CC04 DD03 DD05 DD32 EA09 EB03 EB21 GG01 5H607 AA00 BB09 BB14 BB17 BB25 CC01 CC05 DD01 DD02 DD05 DD08 DD14 DD16 FF12 GG01 GG03 GG12 GG15 GG25 GG28 JJ02 JJ06 JJ08 JJ10 KK08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下ケースに固定された固定軸と、前記固
定軸の上端部近傍に設けられたフランジ部材と、前記固
定軸の略中央部に回転自在に嵌合しラジアル動圧流体軸
受を構成するスリーブと、前記フランジ部材と面対向し
前記スリーブの開口部に配置されてスラスト動圧流体軸
受を構成するスラスト板と、前記スリーブの回転力を発
生させるロータマグネットと、前記ロータマグネットに
対向して設けられ巻線を施されたステータコアとを有
し、前記スリーブの開口端部の内周部にリング状の溝を
設け、このリング状溝部に止めリングを配置し、前記止
めリングと前記スラスト板の間に弾発部材を配置したス
ピンドルモータ。
【請求項２】スリーブは、前記スラスト板を配置する
底面に凹溝を設け、この凹溝に弾性部材を挿入した請求
項１記載のスピンドルモータ。
【請求項３】止めリングは、Ｃ型止め輪にて構成した
請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項４】下ケースに固定された固定軸と、前記固
定軸の上端部近傍に設けられたフランジ部材と、前記固
定軸の略中央部に回転自在に嵌合しラジアル動圧流体軸
受を構成するスリーブと、前記フランジ部材と面対向し
前記スリーブの開口部に配置されてスラスト動圧流体軸
受を構成するスラスト板と、前記スリーブの回転力を発
生させるロータマグネットと、前記ロータマグネットに
対向して設けられ巻線を施されたステータコアとを有
し、前記スラスト板は圧入部材により前記スリーブに固
定され、かつ、圧入部材とスラスト板の間に弾発部材を
配置したスピンドルモータ。
【請求項５】スリーブの開口部内周に段部を設け、圧
入部材を固定するスリーブ内周部には、前記段部近傍に
リング状の溝を設けた請求項４記載のスピンドルモー
タ。
【請求項６】圧入部材は、スリーブ先端部近傍にて、
かしめ固定した請求項４記載のスピンドルモータ。