JP2001268839A

JP2001268839A - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP2001268839A
Application number: JP2000076079A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Matsumoto; 才明松本; Katsunori Sakuragi; 克則桜木; Takao Yoshitsugu; 孝雄吉嗣
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-28
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP3985420B2

Abstract

(57)【要約】【課題】動圧流体軸受機構を有するスピンドルモータ
において、騒音、鉄損、寸法、価格など問題のない新た
な抜け止め構造を提供することを目的とする。【解決手段】互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成
する、固定されたシャフト１１および回転するスリーブ
２２と、互いに軸方向に非接触に対向して抜け止め機構
を構成する、係合フランジ３１および係合フック４１と
を備え、係合フック４１は係合フランジ３１に当接して
弾性的に後退すべく弾性部４１ｃおよび導入斜面４１ｂ
を有し、係合フランジ３１をスリーブ２２の外周側に形
成し、係合フック４１を係合フランジ３１の外周側に固
定配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動圧流体軸受機構を
有するスピンドルモータに係り、詳しくはその抜け止め
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】動圧流体軸受機構を有するスピンドルモ
ータは、精密かつ高速な回転を要する機器で多用されて
いる。中でも特に高速回転の機器では流体を空気とする
のが一般的である。空気軸受では負荷能力を増大させる
ため軸受径を大きくする。軸は一般に鉄系金属で作るこ
とが多く重いから、回転側でなく固定側とする。このよ
うに動圧気体軸受機構では軸固定構造とすることが多
い。この流体軸受機構は特に精密にできており、軸受隙
間は微少であって塵埃等の侵入は禁物である。したがっ
てこのモータはクリーンルームで組立てられ、その後の
日常空間では容易に分解できないようにしておくことが
望まれる。

【０００３】このような要求に応えるための技術が特開
平１０−６９７１３号公報に公開されている。図４にそ
の構造を示す。軸固定型の動圧流体軸受において、ステ
ータとロータとの磁気吸引力によってロータの脱落を防
止したものである。固定シャフト９１と回転スリーブ９
２とでラジアル動圧軸受を構成し、マグネット９３とス
テータ９４とで磁気吸引力を発生させてロータ９５を保
持する。

【０００４】抜け止め構造としては、このほかにシャフ
トの端部に凹溝を設けてストッパを係合させるもの、ロ
ータの外周の一点で支持するものなどがあるが、動圧気
体軸受機構ではこの磁気吸引方式が好まれる。軸受内部
に係合部をもたないから摺動による異物に悩まされるこ
とがない、軸受構造が単純になり部品加工精度を確保し
やすい、組立工程では容易に脱着可能、全周で磁気吸引
すれば傾きモーメントが発生しないなどの利点があるか
らである。

【０００５】しかしながらこの磁気吸引方式は欠点をも
っている。まず、駆動磁界を発生すべく多極着磁された
マグネットを用いるとき、高い周波数の交番磁界によっ
て発生する振動騒音が避けられない。同時に鉄損も大き
くなる。特に突極を有するステータコアとそれに径方向
に対向するマグネットを用いた構造の場合、これらを互
いに軸方向にずらして磁気吸引力を生成したとき、振動
騒音は磁気吸引力に比例するといわれるほどの厄介な問
題となる。

【０００６】振動騒音・鉄損を増大させることなく磁気
吸引力を得るには回転方向には多極着磁しないマグネッ
トを用いればよい。だがこの方式ではマグネットで駆動
磁界を発生できないから別途に用意する必要があり、モ
ータ寸法が大きくなること、複雑になること、価格が高
くなることなどの欠点が生じてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように動圧流体軸
受機構を有するスピンドルモータにおいて使われている
磁気吸引方式の抜け止め機構は、騒音、鉄損、寸法、価
格などの点で問題があり、その改善を望まれていた。し
たがって本発明は、内部異物がない、加工精度が良好、
工程で脱着可能といった利点をもちながらここに挙げた
諸問題を発生しない新たな抜け止め構造を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のスピンドルモータは、互いに嵌合して動圧流
体軸受機構を構成する、固定されたシャフトおよび回転
するスリーブと、互いに軸方向に非接触に対向して抜け
止め機構を構成する、係合フランジおよび係合フックと
を備え、係合フックは係合フランジに当接して弾性的に
後退すべく弾性部および導入斜面を有し、係合フランジ
をスリーブの外周側に形成し、係合フックを係合フラン
ジの外周側に固定配置したものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ａ）互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成する、
固定されたシャフトおよび回転するスリーブと、ｂ）互
いに軸方向に非接触に対向して抜け止め機構を構成す
る、係合フランジおよび係合フックとを備え、ｃ）係合
フックは係合フランジに当接して弾性的に後退すべく弾
性部を有し、ｄ）係合フランジをスリーブの外周側に形
成し、係合フックを係合フランジの外周側に固定配置し
たスピンドルモータである。

【００１０】このように、軸固定型軸受機構において、
抜け止め機構を係合フランジと係合フックにより構成し
ている。従来の磁気吸引方式とは異なる構造を採りなが
ら、内部異物がない、加工精度が良好、工程で脱着可能
といった利点を有する抜け止め機構を構成している。そ
して、騒音・振動・磁気的損失が発生しない、且つ構造
簡潔なモータを実現している。また係合フックは前記係
合フランジに当接して弾性的に後退する構造であるか
ら、スリーブを嵌合させるのみで係合がなされ、組立作
業性の良好なモータを実現できる。係合フランジと係合
フックはスリーブの外周側に形成しているから、スリー
ブ長さを損失せず、モータ高さを小さくできる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、ａ）互いに嵌合
して動圧流体軸受機構を構成する、固定されたシャフト
および回転するスリーブと、ｂ）互いに軸方向に非接触
に対向して抜け止め機構を構成する、係合フランジおよ
び係合フックと、ｃ）軸受機構の外周に配置され、ロー
タを回転駆動するステータコアとを備え、ｄ）係合フッ
クは係合フランジに当接して弾性的に後退すべく弾性部
および導入斜面を有し、ｅ）係合フランジをスリーブの
外周側に一体に形成し、係合フックを係合フランジの外
周側且つステータコアの内周側に固定配置したスピンド
ルモータである。

【００１２】このように、軸固定型軸受機構において、
ステータコアの内周側に間隙を設けて抜け止め機構を配
置している。コア内周側は半径が小さくモータ出力への
寄与が小さい部分であるから、モータ体積は抜け止め機
構の付加によって大きくなることがない。また抜け止め
機構の係合保持は軸受の直近でなされる。したがって軸
受にモーメント方向の荷重が加わることがなく、軸受の
ダメージはモーメント荷重が加わる一点支持構造の抜け
止め機構よりも低減できる。

【００１３】また係合フックは弾性部および導入斜面を
有する。導入斜面の存在により、シャフト、ロータを挿
入するときの荷重を低減でき、シャフト・ロータに傷な
どのダメージを与えない。さらに係合フランジをスリー
ブの外周側に一体に形成しているから、係合フランジは
強固にでき且つ容易に形成できる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、複数の係合フッ
クを係合フランジの周囲に略等分に配置した請求項１ま
たは２記載のスピンドルモータである。複数の係合フッ
クによって、係合フランジの周囲を均一に係合保持す
る。またその係合保持は軸受の直近でなされる。したが
って軸受にモーメント方向の荷重が加わることがなく、
軸受のダメージはモーメント荷重が加わる一点支持構造
の抜け止め機構よりも低減できる。さらにロータ外周に
力を加えないからロータに歪みが発生せず、アンバラン
スの狂いが生じることがない。

【００１５】請求項４に記載の発明は、縮径可能とすべ
く一部に溝を形成したリング状支持部を係合フックと一
体に形成し、前記支持部をステータコアの内周側に形成
した凹部に収容保持した請求項２記載のスピンドルモー
タである。リング状支持部をステータコアの内周側に形
成した凹部にスナップフィットできるから、モータを組
み立てるに際して係合フックを容易に装着でき、組立作
業性が向上する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、係合フックを樹
脂材料にて形成した請求項１または２のいずれかに記載
のスピンドルモータである。係合フックと係合フランジ
が当接接触することによる傷などのダメージを最小限に
抑えることができ、異物の発生を防ぐことができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施例に係るスピンドル
モータの構造断面図である。図２はそのストッパ（係合
フック）の斜視図である。図３は係合フックおよび係合
フランジの細部形状と組立分解性との関係を説明するた
めの模式図である。

【００１９】図１においてスピンドルモータは、ポリゴ
ンミラー５１を高速で回転駆動する駆動源として作られ
ている。その軸受は動圧流体軸受機構であり、ラジアル
軸受部は、固定された円筒状のシャフト１１と、その周
囲を囲み回転するスリーブ２２とで構成される。そして
そのいずれかに動圧発生溝が形成されている。スラスト
軸受部は、シャフトの端面に埋め込まれた硬質平面板１
２と、それに対向する樹脂球面板２３とで構成される。

【００２０】モータはステータ（固定部材の全て）とロ
ータ（回転部材の全て）に分けられるが、ステータは、
シャフト１１を中心に、それを支えるブラケット１３、
その結合のためのシャフト取り付けネジ１４、ブラケッ
トを機器へ取り付ける金属基板１５、ブラケットに固定
されロータ部を回転駆動するステータ組立などで構成さ
れている。ステータ組立はステータコア１６に巻線１７
を施したものであって、ステータコアの内周はブラケッ
ト１３で支持されている。

【００２１】一方ロータはロータフレーム２１を中心に
構成される。スリーブ２２はロータフレームの一部に形
成されシャフトを囲んで軸受を構成する円筒部をいう。
ロータフレームの端部には前述の樹脂球面板２３を保持
するスラストカバー２４がある。またロータフレームの
内側でステータ組立に対向する位置には多極着磁された
マグネット２５を固着している。そして、ロータフレー
ムの上部にはポリゴンミラー５１を搭載し、それにミラ
ー押え５２を載せ、ミラー固定ネジ５３で固定してあ
る。このように構成されたモータの巻線１７に外部から
給電し駆動すると、ロータは回転する。

【００２２】抜け止め機構はステータコアの内周側に係
合構造として構成されている。モータ全体との関わりは
図１を、ストッパ（係合フック）の形状は図２を、細部
は図３を参照していただきたい。機構のうち回転側は、
ロータフレーム２１のスリーブ２２外周面に係合フラン
ジ３１を一体形成している。係合フランジは図３のよう
に係合面３１ａと導入斜面３１ｂとを有し、全体として
円錐形状である。また係合フランジはラジアル荷重を支
持するラジアル軸受部の軸方向範囲内に形成してある。
他方の固定側は、係合フランジと軸方向に対向するカギ
状の固定部材であって、これを係合フックと称する。係
合フック４１は図２に示すように３個あり、係合フラン
ジ３１の周囲を等分に囲んでいる。そして３つの係合フ
ック４１はリング状支持部４２によって保持されてい
る。この部材を全体としてストッパ４０と称する。スト
ッパは樹脂にて形成されており、弾性変形可能である。
ストッパのリング状支持部材４２は、図１に示されるよ
うにブラケットに設けられた凹部に収容される。そのた
めに、リング状支持部はその円周の一部を切り欠いてあ
って縮径可能となっている。

【００２３】このモータを組み立てるときは、ステータ
とロータとを別々に組み立てておく。ステータでは上に
述べたストッパ４０をブラケット１３に嵌め込み、シャ
フト１１とスリーブ２２とをゆっくり嵌合していく。ス
リーブが挿入されると係合フランジ３１が係合フック４
１に当接し、係合フックは弾性的に後退してさらに侵入
し、軸受の嵌め合いと抜け止め機構の係合とが同時に完
了する。このように組み立てられたのちは、抜け止め機
構の働きによって、不用意に分解されることを防ぐこと
ができる。

【００２４】このように本実施例のモータは、軸固定型
軸受機構において、抜け止め機構を係合フランジ３１と
係合フック４１により構成している。抜け止めのために
従来の磁気スラスト力または吸引マグネットを使ってい
ない。したがって、磁気スラスト力を用いることによる
振動・騒音がない。また交番磁界による鉄損の発生もな
い。または、吸引マグネットを付加することによる、モ
ータ寸法の増大、複雑構造、高価格などの欠点がない。

【００２５】また係合フック４１は前記係合フランジ３
１に当接して弾性的に後退するようにしたから、スリー
ブを嵌合させるのみで係合がなされて組立容易である。
係合フランジと係合フックはスリーブの外周側に形成し
ているから、シャフト先端に抜け止め溝を形成するなど
軸受機構と直列に抜け止め機構を構成する場合に比べ、
スリーブ長さを損失しない。したがってモータ高さを小
さくできる。

【００２６】さらに、ラジアル軸受部の軸方向範囲内に
係合フランジを形成したから、抜け止め機構の非対称性
によりラジアル荷重が発生したとしても、荷重はラジア
ル軸受の支持範囲内にあるため、軸受に大きなモーメン
ト荷重が加わらない。したがって軸受のダメージを低減
することができる。

【００２７】また本実施例のモータは、ステータコア１
６の内周を保持するブラケット１３の内周に係合フック
４１を配置している。すなわち、ステータコアの内周側
に設けた間隙に抜け止め機構を配置している。コア内周
側は半径が小さくモータ出力への寄与が小さい部分であ
るから、この部分に抜け止め機構を設けることによって
モータ体積が大きく増大することはない。また抜け止め
機構の係合は軸受の直近でなされる。したがって軸受に
モーメント方向の荷重が加わることがなく、軸受のダメ
ージはモーメント荷重が加わる一点支持構造の抜け止め
機構よりも低減できる。従来のロータ外周に抜け止め機
構を構成したものと比べても、ロータ外周での歪みが発
生しないため、アンバランスの狂いをなくすことができ
る。

【００２８】また係合フック４１は弾性部４１ｃおよび
導入斜面４１ｂを有する。この導入斜面の存在により、
シャフト、ロータを挿入するときの荷重を低減できる。
したがってシャフト・ロータに傷などのダメージを与え
ない。さらに係合フランジ３１をスリーブ２２の外周側
に一体に形成したから、係合フランジは強固にでき且つ
容易に形成できる。

【００２９】また本実施例のモータは、３個の係合フッ
クを係合フランジの周囲に１２０°等分に配置してい
る。このようにすると、係合フランジの全周を均一な力
で支持でき、不均一によってモーメント方向の荷重が発
生することを防止できる。したがって軸受に対するダメ
ージを低減できる。

【００３０】また本実施例のモータは、ストッパ４０の
リング状支持部４２を縮径可能とすべく、一部に切り欠
き（溝）を設けている。そしてそのリング状支持部をス
テータコアの内周側に形成した凹部に収容保持してい
る。このように係合フックを組立容易な構成としたか
ら、生産性のよいモータとすることができる。また本実
施例のモータは、係合フックを樹脂材料にて形成してい
る。接触時も傷などのダメージを最小限に押さえること
で、異物の発生を防止できる。

【００３１】ここで、図３を用い、係合フックおよび係
合フランジの細部形状について説明する。本実施例のモ
ータの抜け止め機構は、組立容易のみならず分解可能に
作られている。それに関係するパラメータは、係合フッ
クでは弾性部の長さ、弾性力（たわみ剛性）、導入斜面
の角度、係合面の角度などである。係合フランジでは導
入斜面の角度、係合面の角度などである。

【００３２】図において係合フック４１および係合フラ
ンジ３１は、挿入係合するとき、それぞれの導入斜面４
１ｂ、３１ｂが当接する。そして挿入に必要な力は両者
の位置関係により変化するが、多くの場合、傾斜の緩や
かな方の傾斜角で決まる。本実施例では、係合フックの
導入傾斜角θｈｉよりも係合フランジの導入傾斜角θｆ
ｉが小さいので、係合フランジ側で決まる。係合フック
が弾性的に後退する力は係合フックの弾性部の基点４１
ｄからみた角度で論ずるのが合理的であるが、簡便に軸
心Ｚとの角度で表現すると、係合フックまたは係合フラ
ンジの軸心に対する導入傾斜角θｈｉ、θｆｉを４５°
以下とするのがよい。そのとき良好に挿入係合が行なわ
れ、シャフト・ロータに傷などのダメージを与えない。

【００３３】一方係合フックと係合フランジとの係合を
解除して分解する場合は、それぞれの係合面４１ａ、３
１ａが当接する。そして係合解除に必要な力は基本的
に、傾斜の緩やかな方の傾斜角で決まる。本実施例で
は、係合フランジの係合傾斜角θｆよりも係合フックの
係合傾斜角θｈが小さいので、係合フック側で決まる。
係合フックが後退する力はこの場合も係合フックの弾性
部の基点４１ｄからみた角度で論ずるのが合理的である
が、簡便に軸心Ｚとの角度で表現すると、係合フックま
たは係合フランジの軸心に対する係合傾斜角θｈ、θｆ
を７０〜８５°とするのがよい。この範囲としたとき、
耐衝撃荷重９８０ｍ／ｓ２（１００Ｇ）と良好な分解性
とを両立させることができた。

【００３４】また分解困難な非可逆的構造とするには、
係合フック（および係合フランジ）において、弾性部の
基点から見て係合面は、内径側までの距離Ｍが外径側ま
での距離Ｎと等しいか大となるようにすればよい。その
ようにしたとき、係合面に生じる力の分力が係合フック
を後退させる方向に向かない。したがって破壊に至る力
を加えない限り分解できない。

【００３５】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨
の範囲で様々に応用展開が可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来構造における、振動、騒音、負荷損失、大型化、複雑
化などの欠点を克服しながら、内部異物がない、加工精
度が良好、工程で脱着可能といった利点を有する新たな
抜け止め構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスピンドルモータの構
造断面図

【図２】本発明の一実施例に係るスピンドルモータのス
トッパ（係合フック）の斜視図

【図３】本発明の一実施例に係るスピンドルモータの係
合フックおよび係合フランジの細部形状と組立分解性と
の関係を説明する模式図

【図４】従来の一実施例に係るスピンドルモータの構造
断面図

【符号の説明】

１１シャフト１３ブラケット１６ステータコア２１ロータフレーム２２スリーブ２５マグネット３１係合フランジ３１ａ係合面３１ｂ導入斜面４０ストッパ４１係合フック４１ａ係合面４１ｂ導入斜面４１ｃ弾性部４２リング状支持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉嗣孝雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H019 AA06 CC04 DD01 EE14 FF03 5H605 AA04 AA05 AA07 BB05 BB19 CC03 EA06 EA09 EB06 EB38 FF06 GG04 5H607 AA12 BB01 BB09 BB14 BB17 GG12 5H621 BB07 GA01 JK01 JK08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成
する、固定されたシャフトおよび回転するスリーブと、
互いに軸方向に非接触に対向して抜け止め機構を構成す
る、係合フランジおよび係合フックとを備え、前記係合
フックは前記係合フランジに当接して弾性的に後退すべ
く弾性部を有し、前記係合フランジを前記スリーブの外
周側に形成し、前記係合フックを前記係合フランジの外
周側に固定配置したスピンドルモータ。
【請求項２】互いに嵌合して動圧流体軸受機構を構成
する、固定されたシャフトおよび回転するスリーブと、
互いに軸方向に非接触に対向して抜け止め機構を構成す
る、係合フランジおよび係合フックと、前記軸受機構の
外周に配置され、ロータを回転駆動するステータコアと
を備え、前記係合フックは前記係合フランジに当接して
弾性的に後退すべく弾性部および導入斜面を有し、前記
係合フランジを前記スリーブの外周側に一体に形成し、
前記係合フックを前記係合フランジの外周側且つ前記ス
テータコアの内周側に固定配置したスピンドルモータ。
【請求項３】複数の係合フックを係合フランジの周囲
に略等分に配置した請求項１または２記載のスピンドル
モータ。
【請求項４】縮径可能とすべく一部に溝を形成したリ
ング状支持部を係合フックと一体に形成し、前記支持部
をステータコアの内周側に形成した凹部に収容保持した
請求項２記載のスピンドルモータ。
【請求項５】係合フックは樹脂材料にて形成した請求
項１または２記載のスピンドルモータ。