JP2002010603A - ディスク駆動用スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ディスクを多数枚装着できるような軸方
向寸法の比較的長いアウタロータ型のディスク駆動用ス
ピンドルモータにおいて、部品コスト及び組立コストを
低減し、また回転精度を上げる。 【解決手段】 ステータ２を、ロータ胴部３ｂ内の一対
の軸受４，５相互間ではなく、胴部３ｂの開口面３ｄ側
に配設し、ステータコイル端２ａ２を、軸受５を介する
ことなく胴部外方に導出可能とし、従来技術で必要とし
ていたシャフト１の加工やリード線の管状穴通し作業等
を不要とした。また、従来技術において回転精度の低
下、部品や組立コストの上昇の原因となっていた胴部３
ｂ及び軸受５相互間のブッシュをなくした。軸受間距離
を長くし、ステータ軸方向寸法を小さくするため、ロー
タ３に設けるマグネット３ａには、この種のモータで使
用される一般的なものよりも磁気エネルギ積の高いマグ
ネット材料を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク等の
ディスクが複数枚積層して装着（搭載）される、アウタ
ロータ型のディスク駆動用スピンドルモータの改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】アウタロータ型のディスク駆動用スピン
ドルモータは、構造上、ロータ外径が大きくなり、慣性
モーメントが大きいので回転むらが小さいことから、例
えばコンピュータの記憶媒体として使用される磁気ディ
スクの駆動用モータとして好適である。

【０００３】ところで従来、１．６インチハイトと呼ば
れる、総高さが４０．６ｍｍの磁気ディスク駆動装置に
おいて、磁気ディスクを１０枚程度積層して装着可能な
ディスク駆動用スピンドルモータがある。

【０００４】このような従来のディスク駆動用スピンド
ルモータを図４に示す。図示するように、アウタロータ
型のディスク駆動用スピンドルモータは、シャフト１に
支持固定された、コイル（ステータコイル）２ａを有す
るステータ２の外側に、そのステータ２に対向するマグ
ネット３ａを有するロータ（ハブ）３が位置する。そし
て、それらステータコイル２ａ及びマグネット３ａによ
る電磁気的な相互作用によりロータ３がステータ２の外
周を回転するものである。

【０００５】従来のこの種のディスク駆動用スピンドル
モータにおいては、ロータ３及びステータ２は次のよう
な支持構造をもって構成されている。まずロータ３は、
その外周軸方向に所望枚数、ここでは１０枚のディスク
(図示せず)を積層して装着可能に当該軸方向寸法が設定
されたほぼ円筒状の胴部３ｂを有して形成される。そし
てロータ３は、その胴部３ｂの図中上側の開口面３ｃに
位置する上軸受４及び下側の開口面３ｄに位置する下軸
受５を介してシャフト１に回転自在に支持される。

【０００６】この場合、上記下側開口面３ｄの開口端縁
及び下軸受５相互間にはほぼ環状のブッシュ６が装着さ
れている。したがってロータ３の下端部分はこのブッシ
ュ６を介して下軸受５に支持されているもので、シャフ
ト１とは軸受５のみならずブッシュ６をも介して支持さ
れた間接支持構造が採られている。

【０００７】またステータ２は、上下両軸受４，５相互
間に配設されている。このステータ２は、軸方向寸法Ｓ
２がマグネット３ａの軸方向寸法Ｍ２とほぼ同一に設定
されており、ロータ３の胴部３ｂ内方において、全軸方
向寸法Ｓ２の範囲に亘りシャフト１に支持固定されてい
る。

【０００８】なお図４において、１ａはシャフト１に明
けられた管状穴、２ａ１はステータコイル２ａのコイル
端に接続されたリード線で、このリード線２ａ１は上記
管状穴１ａに挿通されてロータ３（胴部３ｂ）の外方に
導出される。７はシャフト１を保持固定するフレーム
で、ブッシュ６を覆う位置にある。

【０００９】上記軸受４，５は、図示するようにいずれ
もラジアル軸受である。上記マグネット３ａは、この種
のモータにおける代表例である、磁気エネルギ積で１６
０ｋＪ／ｍ3以下のマグネット材料が使用されており、
上下両軸受４，５相互間寸法の全長近くの軸方向寸法を
もって、ロータ３の胴部３ｂ内壁に固着されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、次のような問題点があった。まず、ステータ
２を上下両軸受４，５相互間に配設する構造であるた
め、ステータコイル２ａからのリード線２ａ１はシャフ
ト１の管状穴１ａを通してロータ３の外方に引き出さな
ければならない。このため、シャフト１の加工、リード
線２ａ１の管状穴通し等が必要となり、部品コスト、組
立作業コスト共に高いものとなった。ステータ２を上下
両軸受４，５相互間に配設する構造自体もステータ２の
組込みに手間がかかる原因となっていた。

【００１１】また、下軸受５及びロータ３相互間にブッ
シュ６を介在させるため、組立精度、延いては回転精度
を低下させ、精度を上げるためには手間がかかった。の
みならず、ブッシュ６は高価な精密部品であり、部品コ
スト、組立作業コストが共に高くなった。

【００１２】特に、シャフト１に管状穴１ａを有し、そ
の管状穴１ａにリード線２ａ１を通し、更にフレーム７
以外にブッシュ６を有するというような複雑なモータ構
造をもつことによっては、組立が非常に困難なものとな
り、組立作業コスト増大の大きな原因になっていた。

【００１３】なお、ステータ２を上下両軸受４，５相互
間ではなく、その外側（胴部下側開口面３ｄ側）に配設
することで、上下両軸受４，５相互間に配設した場合の
上述問題点を解消することも考えられる。以下、これに
ついて述べる。図４に示すモータにおいて、Ｌをシャフ
ト１の長さ（≒モータ全長）、Ｂ２を軸受４，５の相互
間寸法としたとき、Ｌ：Ｓ２＝１：０．３８、Ｌ：Ｂ２
＝１：０．６６であるとする。

【００１４】いま、シャフト長さＬをそのままにして、
すなわちモータを大型化させないことを条件に、ステー
タ２を軸受４，５相互間から外側に移設した場合のＬに
対するＳ２（ステータ軸方向寸法）及び軸受４，５の相
互間寸法（図示しないが、便宜上、Ｂ３と記す。）を求
める。すると、Ｌ：Ｓ２＝１：０．３８は変わらず、
Ｌ：Ｂ３＝１：０．２２となる。

【００１５】すなわち、ステータ軸方向寸法Ｓ２が余り
に大きいために、シャフト長さ（≒モータ全長）Ｌに対
する軸受４，５の相互間寸法Ｂ３の比率が０．２２と極
端に小さくなってしまう。このため、軸受４，５相互間
の中心、ディスク装着されたロータ３の重心が大きくな
り、軸受負荷の片寄が生じ、また回転精度や軸受寿命に
影響を及ぼす。ディスクは、基本的には軸受４，５の相
互間対応位置に装着されるのが望ましく、軸受４，５の
相互間寸法（比率）が小さくなるとディスクの装着可能
枚数も少なくなる。そこで、上記Ｌに対する軸受４，５
の相互間寸法Ｂの比率Ｌ：Ｂは大きいほうが望ましく、
一般的には下限値として０．５程度が要求される。

【００１６】しかし、上記のようにステータ２を軸受
４，５相互間から単に外側に移設する方法では、上記比
率が０．２２と極端に小さくなるため実際には採用され
ず、したがって、上述したような問題点は未だ解消でき
ないというのが現状であった。

【００１７】本発明は、上記従来技術の問題点を解消す
るためになされたもので、部品コスト及び組立作業コス
トを低減できると共に、組立精度，回転精度を上げるこ
とのできるディスク駆動用スピンドルモータを提供する
ことを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、シャフトに支持固定され
た、コイルを有するステータの外側に、当該ステータに
対向するマグネットを有するロータが位置するアウタロ
ータ型のディスク駆動用スピンドルモータにおいて、前
記ロータは、その外周軸方向に所望枚数のディスクを積
層して装着可能に当該軸方向寸法が設定されたほぼ円筒
状の胴部を有して形成され、その胴部の一方の開口面近
傍に位置決めされた第１軸受及び他方の開口面側の所定
位置に位置決めされた第２軸受を介して前記シャフトに
回転自在に支持され、前記ステータは、前記第２軸受の
位置よりも前記他方の開口面側に配設され、他方の開口
面の近傍部分で、前記シャフトを保持するフレームに固
定されることで当該フレームを介して前記シャフトに支
持され、かつ、その前記第２軸受側の端面位置が、前記
胴部外周の他方の開口面側の所定位置に設定された前記
ディスクの積層面位置と同等又はそれより前記他方の開
口面側に設定されると共に、その外径が、前記胴部の外
径より小さく設定され、前記マグネットは、前記シャフ
トの長さ（≒モータ全長）に対する前記第１，第２軸受
相互間寸法の比率を０．５以上に設定させ得る磁気エネ
ルギ積を有し、前記第１，第２軸受の外輪相互間にはス
ペーサが設けられることを特徴とする。

【００１９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、スペーサは、ロータの胴部内壁に突出
形成された顎部であることを特徴とする。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、第１，第２軸受の各外輪はスペーサと
一体形成され、第２軸受の内輪はシャフトと一体形成さ
れたことを特徴とする。

【００２１】請求項１に記載の発明では、ステータを、
ロータ胴部内の第１，第２軸受相互間ではなく、それら
相互間とは反対側、すなわち胴部の他方の開口面側に配
設している。したがって、ステータコイルのコイル端は
軸受を介することなく胴部の外方に導出できる。これに
より、シャフトの加工、リード線の管状穴通し等が不要
となり、部品コスト、組立作業コストが共に削減され
る。

【００２２】またこれによれば、ステータを第１，第２
軸受相互間に配設する従来技術に比べてステータの組込
みが容易になる。本発明では、ステータはシャフトを保
持するフレームに固定されることで当該フレームを介し
てシャフトに支持される構造であり、予めステータをフ
レームに固定しておけば、そのフレームとシャフトの結
合によりステータのシャフトへの支持がなされる。した
がって、これによってもステータの組込みを容易化す
る。

【００２３】更に、胴部開口面の開口端縁及び軸受相互
間にブッシュは存在せず、胴部は第１，第２軸受を介し
てシャフトに支持されている。したがって、組立精度の
低下、延いては回転精度の低下を回避し得、のみなら
ず、部品コスト、組立作業コストが共に低減される。な
お、スペーサは第１，第２軸受の位置決め固定に機能す
る。

【００２４】ステータの第２軸受側の端面位置を、ディ
スクの積層面位置よりも一方の開口面側に設定すると、
その分だけ第２軸受は第１軸受側にずらして位置設定し
なければならず、第１，第２軸受相互間隔は縮小する。
請求項１に記載の発明では、それとは逆に、ステータの
第２軸受側の端面位置を、ディスクの積層面位置よりも
同等か他方の開口面寄りに設定しているので、第１，第
２軸受相互間隔を拡大できる。これによれば、ロータ胴
部において安定な回転を得られ、より多くのディスクを
装着できる。逆に、装着する枚数が決まっていれば同じ
枚数のディスクを装着するのに必要なロータ胴部軸方向
寸法（シャフト長さ）を短縮でき、モータ外形につき、
軸方向の小型化が図れる。

【００２５】ステータに対向するマグネットは、その磁
気エネルギ積が大きいほど、ステータの軸方向寸法Ｓを
小さく設定でき、シャフトの長さ（≒モータ全長）Ｌに
対する前記第１，第２軸受相互間寸法Ｂの比率Ｌ：Ｂを
大きく設定できる。その結果、軸受間距離を大きくで
き、ロータを安定に回転させ、剛性を高め、かつ回転精
度を上げることができる。請求項１に記載の発明では、
上記マグネットに、従来技術における値１６０ｋＪ／ｍ
3を超える磁気エネルギ積を有したものが用いられてお
り、ステータの磁気特性等、他の条件を同じくして上記
比率Ｌ：Ｂを求めた場合に、一般に要求される値＝０．
５以上が実現できる。

【００２６】上記構成によれば、ステータの、他方の開
口面側への配設が容易に実現できる。のみならず、上述
第１，第２軸受相互間隔の拡大と相俟って、同じ枚数の
ディスクを装着するのに必要なロータ胴部軸方向寸法を
更に短縮できる。

【００２７】以上のように請求項１に記載の発明では、
モータ外形につき、軸方向及びその軸方向と交差する方
向の両寸法を短縮できる。すなわち、モータ外形状全体
の小型化が図れるもので、その際、装着できるディスク
枚数を減少させることも、また、ロータの軸心に対する
ぶれを生じさせることもない。

【００２８】請求項２に記載の発明では、ロータの胴部
内壁に顎部を突出形成し、これを請求項１の発明におけ
るスペーサとしており、部品点数が削減され、構造が簡
易化される。

【００２９】請求項３に記載の発明では、第１，第２軸
受、スペーサ及びシャフトが一体構成されることにな
り、更なる部品点数の削減と構造の簡易化が実現され、
また、回転精度が向上し、かつ、環境温度変化によるモ
ータ精度の影響を受けにくくし得る。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１は、本発明によるディスク駆動
用スピンドルモータの一実施形態を示す縦断面図であ
る。

【００３１】図示するように、シャフト１に支持固定さ
れた、コイル（ステータコイル）２ａを有するステータ
２の外側に、そのステータ２に対向するマグネット３ａ
を有するロータ（ハブ）３が位置する。そして、それら
ステータコイル２ａ及びマグネット３ａによる電磁気的
な相互作用によりロータ３がステータ２の外周を回転す
る点については、従来技術と変わらない。

【００３２】またロータ３が、その外周軸方向に所望枚
数、ここでは１０枚のディスク(図示せず)を積層して装
着可能に当該軸方向寸法が設定されたほぼ円筒状の胴部
３ｂを有して形成されている点についても従来技術と変
わらない。

【００３３】なおここでは、胴部３ｂの内部は段付き形
状に、すなわち図示するように、ステータ２及びマグネ
ット３ａが位置する部分はそれ以外の部分と同軸的では
あるがそれより径大に形成されている。

【００３４】以下、本発明のディスク駆動用スピンドル
モータにおいて特有の構成を説明する。まずロータ３
は、その胴部３ｂの図中上側の開口面（以下、上側開口
面と記す。）３ｃ近傍に位置決めされた上軸受４及び図
中下側の開口面（以下、下側開口面と記す。）３ｄ側の
所定位置に位置決めされた下軸受５を介してシャフト１
に回転自在に支持される。この場合、ロータ３は軸受
４，５のみを介してシャフト１に支持された直接支持構
造が採られており、ブッシュ６（図４参照)等の介在物
は存在しない。

【００３５】またステータ２は、下軸受５の位置よりも
下側開口面３ｄ側（下軸受５及び下側開口面３ｄ相互
間）部分、図示例では胴部３ｂの径大部分に配設され、
下側開口面３ｄの近傍部分でフレーム７を介してシャフ
ト１に支持されている。

【００３６】このステータ２は、軸方向寸法Ｓ１がマグ
ネット３ａの軸方向寸法Ｍ１とほぼ同一に設定されてお
り、ロータ３の胴部３ｂ内方において、全軸方向寸法Ｓ
１の範囲に亘りフレーム７を介してシャフト１に支持固
定されている。

【００３７】またこのステータ２は、その下軸受５側の
端面位置が、胴部３ｂ外周の下側開口面３ｄ側の所定位
置に設定された前記ディスクの積層面位置と同等又はそ
れより下側開口面３ｄ側に、ここでは同等に設定される
と共に、その外径が、胴部３ｂの外径より小さく設定さ
れる。

【００３８】なお、通常、胴部３ｂ外周の下側開口面３
ｄ側の所定位置には、側方に延出する鍔部３ｂ１がシャ
フト１，胴部３ｂと同軸的に形成されており、その上面
３ｂ２が前記ディスクの積層面とされている。

【００３９】上記フレーム７はシャフト１を保持する部
材であり、ステータコイル２ａのコイル端２ａ２はこの
フレーム７に明けられた貫通穴７ａを介してロータ３
（胴部３ｂ）の外方に導出される。

【００４０】上記軸受４，５は、図示するようにいずれ
もラジアル軸受であるが、両軸受４，５の外輪相互間に
はスペーサ８が設けられ、両軸受４，５を固定しそれら
の相互間距離を保持させている。スペーサ８は、ここで
は円筒形に形成され、胴部３ｂの内壁に嵌め込まれてい
る。なお、スペーサ８が両軸受４，５の外輪相互間に配
設できるのは、マグネット３ａ及びステータ２が両軸受
４，５相互間に存在しないことによる。

【００４１】ここで、下軸受５の位置よりも、胴部３ｂ
の下側開口面３ｄ側へのステータ２の配設を実現するに
は、マグネット３ａ及びステータ２の各軸方向寸法Ｍ
１，Ｓ１を小さくすることが主要な条件とされる。

【００４２】この条件を満たすためには、マグネット３
ａに、従来技術で使用されている、磁気エネルギ積で１
６０ｋＪ／ｍ3以下のマグネット材料ではなく、その値
を超えるマグネット材料を使用することが極めて有効で
ある。マグネット３ａは、その磁気エネルギ積が大きい
ほど、ステータ２の軸方向寸法Ｓを小さく設定すること
ができる。これによれば、マグネット３ａの軸方向寸法
Ｍ１＜Ｍ２，ステータ２の軸方向寸法Ｓ１＜Ｓ２（Ｍ
２，Ｓ２につき図４参照）の設定が可能である。

【００４３】そして、ステータ２の軸方向寸法Ｓ１を小
さく設定できることによれば、シャフト長さ（≒モータ
全長）Ｌに対する軸受４，５相互間寸法Ｂの比率Ｌ：Ｂ
を大きくさせ得る。図１に例示するモータにおいて、Ｂ
１を軸受４，５の相互間寸法とし、ステータ２の磁気特
性等、他の条件を同じくしたとき、例えばＬ：Ｓ１＝
１：０．１３、Ｌ：Ｂ１＝１：０．５２となる。すなわ
ち、比率Ｌ：Ｂ１につき、一般に要求される値＝０．５
以上が実現でき、したがって、ステータ２の、下軸受５
の位置よりも胴部下側開口面３ｄ側への配設が容易に実
現できることになる。

【００４４】なお上述実施形態では、スペーサ８を胴部
３ｂとは別体に形成したが、これを胴部３ｂと一体に形
成してもよい。図２はその一例を示す図で、ここでは胴
部３ｂの内壁にスペーサ８と同形状の顎部３ｂ３を突出
形成し、これを上記スペーサ８として機能させたもので
ある。これによれば、部品点数を削減でき、構造を簡易
化できる。

【００４５】また、軸受４，５、スペーサ８及びシャフ
ト１を一体形成すれば、更なる部品点数の削減と構造の
簡易化が図れる。図３はその一例を示す図で、ここでは
軸受４，５の各外輪をスペーサ８と一体形成し、かつ軸
受５の内輪をシャフト１と一体形成している。なお図
２，図３において、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、ステータ
の、第２軸受（下軸受）の位置よりも胴部の他方の開口
面側への配設が実現できるので次のような効果がある。
すなわち、ステータコイルのコイル端は軸受を介するこ
となく胴部の外方に導出でき、シャフトの加工、リード
線の管状穴通し等が不要となって部品コスト、組立作業
コストが削減できる。また、ステータを両軸受間に配設
する従来技術に比べてステータの組込みも容易になる。
本発明では、ステータはシャフトを保持するフレームに
固定されることで当該フレームを介してシャフトに支持
されるので、予めステータをフレームに固定しておけ
ば、フレームとシャフトの結合によりステータのシャフ
トへの支持がなされる。したがって、これによってもス
テータの組込みを容易化できる。

【００４７】更にロータ胴部は、ブッシュを介さずシャ
フトに支持されるので、ブッシュを必要とした従来技術
に比べて組立精度、回転精度が上がり、組立作業コスト
を低減できるという効果もある。ブッシュを必要としな
いことによっては、このブッシュが高価な精密部品であ
ることから、部品コストを低減できるという効果もあ
る。

【００４８】また、装着できるディスク枚数を減少させ
ることや、ロータの軸心に対するぶれを生じさせること
もなく、モータ外形状全体の小型化が図れるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるディスク駆動用スピンドルモータ
の一実施形態を示す縦断面図である。

【図２】同じく他の実施形態を示す縦断面図である。

【図３】図２とは異なる他の実施形態を示す縦断面図で
ある。

【図４】従来のディスク駆動用スピンドルモータを示す
縦断面図である。

【符号の説明】

１ シャフト ２ ステータ ２ａ ステータコイル ３ ロータ ３ａ マグネット ３ｂ 胴部 ３ｂ３ 顎部 ３ｃ 上側の開口面（一方の開口面） ３ｄ 下側の開口面（他方の開口面） ４ 上軸受（第１軸受） ５ 下軸受（第２軸受） ７ フレーム ８ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D109 BB03 BB13 BB16 BB21 5H605 AA04 AA08 BB05 BB14 BB19 CC01 CC04 CC05 DD05 EA13 EA14 EB03 EB10 EB16 GG04 5H621 BB07 GA01 GA04 GB08 JK01 JK19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトに支持固定された、コイルを有
   するステータの外側に、当該ステータに対向するマグネ
   ットを有するロータが位置するアウタロータ型のディス
   ク駆動用スピンドルモータにおいて、 前記ロータは、その外周軸方向に所望枚数のディスクを
   積層して装着可能に当該軸方向寸法が設定されたほぼ円
   筒状の胴部を有して形成され、その胴部の一方の開口面
   近傍に位置決めされた第１軸受及び他方の開口面側の所
   定位置に位置決めされた第２軸受を介して前記シャフト
   に回転自在に支持され、 前記ステータは、前記第２軸受の位置よりも前記他方の
   開口面側に配設され、他方の開口面の近傍部分で、前記
   シャフトを保持するフレームに固定されることで当該フ
   レームを介して前記シャフトに支持され、かつ、その前
   記第２軸受側の端面位置が、前記胴部外周の他方の開口
   面側の所定位置に設定された前記ディスクの積層面位置
   と同等又はそれより前記他方の開口面側に設定されると
   共に、その外径が、前記胴部の外径より小さく設定さ
   れ、 前記マグネットは、前記シャフトの長さに対する前記第
   １，第２軸受相互間寸法の比率を０．５以上に設定させ
   得る磁気エネルギ積を有し、 前記第１，第２軸受の外輪相互間にはスペーサが設けら
   れることを特徴とするディスク駆動用スピンドルモー
   タ。
2. 【請求項２】 スペーサは、ロータの胴部内壁に突出形
   成された顎部であることを特徴とする請求項１に記載の
   ディスク駆動用スピンドルモータ。
3. 【請求項３】 第１，第２軸受の各外輪はスペーサと一
   体形成され、第２軸受の内輪はシャフトと一体形成され
   たことを特徴とする請求項１に記載のディスク駆動用ス
   ピンドルモータ。