JP2003056554A - モータおよびディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体動圧軸受機構を有するモータにおいて、
回転性能を低下させることなく静止時にロータの遊動を
抑制する。 【解決手段】 流体動圧軸受機構を有するモータにおい
て、シャフトの端部のスラストプレート２１１の周囲に
可撓部材４１を配置する。可撓部材４１は一端がシャフ
ト２１が挿入されるスリーブ側に固定され、ロータの静
止時に他端がスラストプレート２１１の側面に接する。
スラストプレート２１１の側面には溝が形成されてお
り、シャフトが回転すると可撓部材４１の先端とスラス
トプレート２１１の側面との間に流体動圧が生じ、可撓
部材４１とスラストプレート２１１とが非接触状態とさ
れる。これにより、ロータの静止時には可撓部材４１が
スラストプレート２１１に当接してロータの遊動が抑制
され、ロータの回転時には可撓部材４１がスラストプレ
ート２１１から離れて円滑に回転が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体動圧軸受機構
を有する電動式のモータおよびこのモータを用いたディ
スク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体動圧軸受機構を利用した電動式のモ
ータでは、従来より、ロータ側の磁石の中心とステータ
側の電磁石の中心とを回転軸方向に関してほぼ一致させ
ることにより、コギングトルク等のモータ特性を向上さ
せていた。一方で、ボール軸受やピボット軸受を用いた
モータでは、軸受の予圧を保持するために電磁石の中心
に対してロータ側の磁石の中心をステータ側へとずらし
たり、強磁性体をステータ側に配置することにより、シ
ャフトにスラスト方向の力を常に作用させるようにした
ものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、流体動圧軸
受機構を有するモータの多くでは、シャフトの端部はス
ラスト荷重を受ける流体動圧機構となっており、このよ
うなモータではラジアル荷重を受ける流体動圧機構より
もスラスト荷重を受ける流体動圧機構において動圧を発
生させる部材間の隙間が大きく設定される。また、既述
のように流体動圧機構を有するモータではシャフトにス
ラスト方向の力がほぼ作用しない状態とされる。したが
って、モータの非回転時に衝撃や振動等の外乱が加わる
とロータがスラスト方向に遊動することとなる。

【０００４】以上のことから、スラスト荷重を受ける流
体動圧機構の設計や加工が不適切に行われると、モータ
の非回転時にロータの遊動に起因して製品のトラブルが
生じる可能性がある。例えば、不適切なモータがハード
ディスクに用いられると、ハードディスクの搬送時にヘ
ッドがディスクに接触するトラブルが生じる可能性があ
る。

【０００５】さらに、油を用いた流体動圧軸受機構を有
するモータにおいては、衝撃によりシャフトがスラスト
方向に急激に移動すると、スラスト荷重を受ける流体動
圧機構においてスクイズ効果による気泡が発生し、油が
シール部から流出したり、気泡を有したまま回転させる
ことによる焼き付き現象が発生する可能性も考えられ
る。

【０００６】一方で、ボール軸受やピボット軸受を用い
たモータと同様の手法によりシャフトにスラスト方向の
力を常に作用させ、非回転時にスラスト方向へのロータ
の遊動を防止するという手法が考えられる。しかしなが
ら、このような手法では回転時においてもシャフトに力
が作用するとともにシャフトの遊動を防止するにはスラ
スト方向の大きな力をロータに作用させる必要があるこ
とから、流体動圧軸受機構の機能が損なわれるおそれが
ある。すなわち、このような手法を採用した場合、回転
数を高くしないとスラスト方向に対する動圧効果が得ら
れなかったり、摩耗損傷が激しくなるおそれがある。場
合によっては回転自体が困難となってしまうことも考え
られる。

【０００７】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、流体動圧軸受機構を有するモータにおいて、回転性
能を低下させることなく、静止時にロータの遊動を抑制
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電動式のモータであって、所定の中心軸の周囲に配
置される磁石が取り付けられた第１の部材と、前記磁石
に対向して配置され、前記中心軸周りの回転力を発生す
る電磁石が設けられた第２の部材と、前記中心軸を中心
に前記第１の部材を前記第２の部材に対して相対的に回
転可能に支持する流体動圧軸受機構と、前記流体動圧軸
受機構内にて流体を介在させつつ互いに対向する第１の
面および第２の面の間に配置された可撓部材とを備え、
前記可撓部材の一端が前記第１の面側に取り付けられ、
静止状態において前記可撓部材の他端が前記第２の面に
当接し、前記第１の部材が前記第２の部材に対して回転
すると、前記第１の面に対する前記第２の面の相対的移
動に起因する流体動圧により前記他端が前記第２の面と
非接触状態とされる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のモータであって、前記第２の面が前記流体動圧軸受機
構のシャフト上の面であり、前記第１の面が前記シャフ
トが挿入されるスリーブ側の面である。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のモータであって、前記第２の面を有する部位において
前記シャフトの軸径が他の部位より大きい。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のモータであって、前記シャフトの端部にスラスト荷重
を受ける流体動圧機構の一部であるスラストプレートが
設けられ、前記第２の面が前記スラストプレートの側面
である。

【００１２】請求項５に記載の発明は、情報を記録でき
る円板状の記録媒体が装着されるディスク装置であっ
て、前記記録媒体を収容するハウジングと、前記ハウジ
ング内部に固定されて前記記録媒体を回転させる請求項
１ないし４のいずれかに記載のモータと、前記記録媒体
に対する情報の書き込みまたは読み出しを行うアクセス
手段とを備える。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る電動式のモータ１が取り付けられた一般的なディ
スク装置７０の内部構成を示す図である。ディスク装置
７０の内部はハウジング７１により塵や埃が極度に少な
いクリーンな空間とされる。ハウジング７１は、円板状
の記録媒体である複数のディスク板７２、ディスク板７
２への情報の書き込みおよび（／または）読み出しを行
うアクセス部７３、および、ディスク板７２を回転させ
るモータ１を収容する。

【００１４】アクセス部７３は、ディスク板７２に近接
して情報の書き込みおよび読み書きを磁気的に行うヘッ
ド７３１、ヘッド７３１を支持するアーム７３２、およ
び、アーム７３２を移動させることによりヘッド７３１
とディスク板７２との相対的位置を変更するヘッド移動
機構７３３を有する。このような構成により、ヘッド７
３１は回転するディスク板７２に近接した状態でディス
ク板７２の所要の位置にアクセスし、情報の書き込みお
よび読み出しを行う。

【００１５】図２は第１の実施の形態に係るモータ１の
構成を示す縦断面図である。モータ１は中心軸１１Ｊを
中心に回転するロータ１１と取り付け側のステータ１２
とから構成され、ロータ１１は油を用いた流体動圧軸受
機構２によりステータ１２に対して回転可能に支持され
る。なお、以下の説明では必要に応じて、図２の上下方
向を参照しながら説明を行う。

【００１６】ロータ１１は、ロータ本体１１１、中心軸
１１Ｊの位置にてロータ本体１１１に取り付けられたシ
ャフト２１、および、ロータ本体１１１の外周の内側に
取り付けられた円環状の磁石３１を有する。円環状の磁
石３１には周方向に多極着磁が施されている。ステータ
１２は、ブラケット１２１、ブラケット１２１の中央に
取り付けれた中空のホルダ１２２、ホルダ１２２の周囲
に配置された複数の電磁石３２を有する。さらに、ステ
ータ１２では、シャフト２１が挿入されるスリーブ２
２、および、シャフト２１の下方端部に対向するカウン
タプレート２３がホルダ１２２内に配置される。

【００１７】シャフト２１の下方端部はスリーブ２２の
下面とカウンタプレート２３の上面との間に挟まれる円
盤状のスラストプレート２１１となっており、スラスト
プレート２１１の上下面にはスパイラル溝が形成され
る。スラストプレート２１１の周囲には油が充填されて
おり、シャフト２１が回転すると、スラストプレート２
１１の上下面に流体動圧効果が生じ、上下面は非接触状
態とされる。すなわち、スラストプレート２１１の上下
面、スリーブ２２の下面およびカウンタプレート２３の
上面により、中心軸１１Ｊの方向を向くスラスト荷重を
受ける流体動圧機構が構成される。

【００１８】シャフト２１の軸周りの外側面とスリーブ
２２の内側面との間にも油が充填されており、シャフト
２１の外側面にはヘリングボーン溝が形成されている。
したがって、シャフト２１が回転すると、シャフト２１
の外側面とスリーブ２２の内側面との間に流体動圧効果
が生じ、シャフト２１の外側面とスリーブ２２の内側面
とは非接触状態とされる。すなわち、シャフト２１の外
側面とスリーブ２２の内側面とによりラジアル荷重を受
ける流体動圧機構が構成される。

【００１９】以上のように、モータ１の流体動圧軸受機
構２は、シャフト２１、スリーブ２２およびカウンタプ
レート２３により、ラジアル荷重およびスラスト荷重を
受ける流体動圧機構が組み合わされたものとなってい
る。なお、スリーブ２２およびホルダ１２２には流体動
圧軸受機構２の油中に生じた気泡を除去するための通気
口２２ａが形成される。

【００２０】多極着磁された円環状の磁石３１および複
数の電磁石３２は互いに対向して中心軸１１Ｊの周囲に
配置され、複数の電磁石３２に与えられる電流を制御す
ることにより、磁石３１と複数の電磁石３２との間に中
心軸１１Ｊ周りの回転力が発生する。これによりステー
タ１２に対してロータ１１が回転する。このとき、シャ
フト２１とスリーブ２２との間、および、シャフト２１
とカウンタプレート２３との間に流体動圧が発生し、シ
ャフト２１が非接触状態にて円滑に回転する。

【００２１】モータ１では、スラストプレート２１１の
側面を覆うようにリング状のクランプ部材４がさらに設
けられる。図３はクランプ部材４近傍の様子を拡大して
示す図であり、図４はクランプ部材４およびスラストプ
レート２１１を示す底面図である。

【００２２】図４に示すようにクランプ部材４は、ティ
ルティングパッド状の複数の可撓部材４１を放射状に有
する。可撓部材４１は、ホルダ１２２に挿入されるリン
グ部４２からスラストプレート２１１に向かって伸びて
おり、可撓部材４１の一端はリング部４２に固定され、
ロータ１１の静止時には可撓部材４１の他端がスラスト
プレート２１１の側面に接する。なお、クランプ部材４
の作成に際しては、図３に示すようにリング部４２の中
央領域に切り込みを入れ、中央領域をリング内へとプレ
スにて湾曲させることにより可撓部材４１が設けられ
る。

【００２３】図３に示すようにスラストプレート２１１
の側面にはヘリングボーン溝が形成されており、図３お
よび図４中に矢印２１Ｒにて示す方向へシャフト２１が
回転する。したがって、シャフト２１が回転すると、ス
ラストプレート２１１とホルダ１２２との間に介在する
油により可撓部材４１の先端とスラストプレート２１１
の側面との間に流体動圧が生じ、シャフト２１と可撓部
材４１とが非接触状態とされる。

【００２４】すなわち、モータ１では、ロータ１１がス
テータ１２に対して静止している状態において、可撓部
材４１の先端がスラストプレート２１１の側面に当接し
てシャフト２１のスラスト方向への遊動（すなわち、ロ
ータ１１のスラスト方向への遊動）が抑制される。その
結果、モータ１を用いた図１に示すディスク装置７０が
振動等の外乱を受けたとしてもヘッド７３１がディスク
板７２に接触してしまうことを確実に防止することがで
きる。ロータ１１がステータ１２に対して回転を開始す
ると、可撓部材４１の先端がスラストプレート２１１に
対して非接触状態とされ、回転性能が損なわれることな
くロータ１１が滑らかに回転する。

【００２５】なお、シャフト２１の軸径はスラストプレ
ート２１１の部位にて他の部位よりも大きくなっている
ことから、スラストプレート２１１の側面に可撓部材４
１を当接させることにより、シャフト２１の回転遊動の
抑制を効果的に行うことができる。そして、回転遊動の
抑制によりシャフト２１と可撓部材４１との当接状態を
安定して維持することができ、シャフト２１のスラスト
方向の遊動も適切に抑制することが実現される。

【００２６】図５は、第２の実施の形態に係るモータの
スラストプレート２１１と可撓部材４１ａとを示す底面
図であり、第１の実施の形態における図４に対応する図
である。他の構成は第１の実施の形態と同様である。第
２の実施の形態に係るモータでは、可撓部材４１ａは螺
旋状の薄板となっており、一端がホルダ１２２の内側面
に溶接または圧接により取り付けられ、ロータ１１の静
止時に他端がスラストプレート２１１の側面に当接す
る。

【００２７】これにより、第１の実施の形態と同様に、
ロータ１１の静止時にロータ１１のスラスト方向への遊
動が抑制され、ロータ１１の回転時に可撓部材４１ａと
スラストプレート２１１とが流体動圧効果により非接触
状態となって回転性能が損なわれることなくロータ１１
が回転する。

【００２８】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はなく様々な変形が可能である。

【００２９】上記実施の形態に係るモータは、流体動圧
軸受機構を有する電動式のモータであって、スラスト方
向へのロータの遊動を抑制する必要があるものであれ
ば、任意の用途に利用可能である。なお、シャフトが機
械的に拘束されることにより振動等の外乱によるロータ
の回転遊動も抑制される。

【００３０】また、流体動圧軸受機構２における溝の形
成箇所は適宜変更されてよい。例えば、シャフト２１の
外側面ではなくスリーブ２２の内側面に溝が形成されて
もよく、スラストプレート２１１に溝を形成するのでは
なく、カウンタプレート２３の上面に溝が形成されても
よい。

【００３１】上記実施の形態では、シャフト２１がスリ
ーブ２２内で回転するが、シャフトが固定され、スリー
ブが回転してもよい。また、ステータに磁石が設けら
れ、ロータに電磁石が設けられてもよい。すなわち、流
体動圧軸受機構は、軸受機構を構成する一方の軸受要素
が他方の軸受要素に対して相対的に回転することによ
り、中心軸を中心にステータがロータを相対的に回転可
能に支持するものであればよい。

【００３２】また、シャフトに可撓部材の一端が取り付
けられ、静止時に他端がスリーブに当接してもよい、す
なわち、流体動圧軸受機構内にて流体を挟んで互いに対
向する２つの面の間に可撓部材が配置され、可撓部材の
一端が一方の面に取り付けられ、ロータの静止時に他端
が他方の面に当接するようにされるのであるならば、可
撓部材は任意に配置されてよい。これにより、静止時の
ロータの遊動の抑制が実現され、ロータの回転時に一方
の面と他方の面との相対的移動に起因する流体動圧によ
り可撓部材の他端が非接触状態とされてロータの円滑な
回転が実現される。

【００３３】なお、可撓部材の取付の容易さという観点
からは可撓部材がシャフトが挿入されるスリーブ側に取
り付けられることが好ましい。

【００３４】可撓部材の形状も、上記実施の形態のよう
に帯状に限定されるものではなく、他の形状であっても
よい。例えば、流体動圧効果を容易に得るために可撓部
材の先端が太くなっていてもよい。さらに、ロータ１１
の静止時の接触拘束力を高めるために摩擦係数の大きな
ゴム材で可撓部材が形成されてもよく、接触箇所の表面
相度が大きく（粗く）されてもよい。

【００３５】可撓部材は流体動圧軸受機構内に他の手法
により取り付けられてもよい。例えば、可撓部材を挟み
込むスリットが設けられてもよい。

【００３６】さらに、可撓部材はシャフト２１とスリー
ブ２２との間において流体動圧軸受として機能しない部
位であれば、任意の部位に設けられてよい。ただし、通
常、スラストプレート２１１の側面以外の面には流体動
圧を発生させるための溝を形成することが好ましいこと
から、スラストプレート２１１の側面側に可撓部材が配
置されることが好ましい。

【００３７】上記実施の形態では、スラストプレート２
１１の側面に流体動圧を発生させるための溝が形成され
ているが、スラストプレート２１１の側面に溝を形成せ
ずに図６（ａ）および（ｂ）に例示するように可撓部材
４１側に溝が形成されてもよい。図６（ａ）は可撓部材
４１の先端にヘリングボーン溝４１１が形成された様子
を示しており、図６（ｂ）は可撓部材４１の先端に流体
動圧発生用の凸部４１２が形成された様子を示してい
る。

【００３８】上記実施の形態に係るモータ１では円環状
の多極着磁された磁石３１が用いられるが、磁石３１は
もちろん複数の磁石により構成されてもよい。逆に、電
磁石３２は複数の電磁石と捉えられる形態に限定される
ものではなく、複数の磁極を発生することができる１つ
の電磁石であってもよい。

【００３９】また、上記実施の形態では油を用いた流体
動圧軸受機構２を有するモータについて説明を行った
が、空気、磁性流体等の油以外の流体を用いた流体動圧
軸受機構であっても本発明を適用することができる。

【００４０】さらに、図１に示すディスク装置７０では
モータ１にディスク板７２が固定されるが、ディスク板
７２はモータ１と着脱可能であってもよい。ディスク板
７２への情報の書き込みまたは読み出しもヘッド７３１
を用いた磁気的手法に限定されるものではない。例え
ば、光、または、光および磁気を用いた手法であっても
よい。

【００４１】

【発明の効果】請求項１ないし４の発明では、回転性能
を低下させることなく、静止時に第１の部材と第２の部
材との相対的遊動を抑制することができる。

【００４２】また、請求項２の発明では、可撓部材を容
易に取り付けることができ、請求項３および４の発明で
は、第１の部材と第２の部材との相対的遊動をより適切
に抑制することができる。

【００４３】請求項５の発明では、請求項１ないし４に
係るモータを用いたディスク装置とすることにより、振
動等を受けた際に記録媒体とアクセス手段とが接触して
しまうことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスク装置の一般的内部構成を示す図であ
る。

【図２】第１の実施の形態に係るモータの縦断面図であ
る。

【図３】クランプ部材近傍の様子を拡大して示す図であ
る。

【図４】クランプ部材およびスラストプレートを示す底
面図である。

【図５】第２の実施の形態における可撓部材およびスラ
ストプレートを示す底面図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）は、可撓部材の先端を示す
図である。

【符号の説明】

１ モータ ２ 流体動圧軸受機構 １１ ロータ １１Ｊ 中心軸 １２ ステータ ２１ シャフト ２２ スリーブ ３１ 磁石 ３２ 電磁石 ４１，４１ａ 可撓部材 ７０ ディスク装置 ７２ ディスク板 ７３ アクセス部 ２１１ スラストプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA11 BA04 CA02 JA02 KA02 KA03 LA05 MA12 5D109 BA01 BA14 BA16 BA17 BB12 BB18 BB21 BB22 5H607 BB01 BB07 BB09 BB17 BB25 CC01 CC03 DD16 EE15 EE17 GG03 GG12 GG15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動式のモータであって、 所定の中心軸の周囲に配置される磁石が取り付けられた
   第１の部材と、 前記磁石に対向して配置され、前記中心軸周りの回転力
   を発生する電磁石が設けられた第２の部材と、 前記中心軸を中心に前記第１の部材を前記第２の部材に
   対して相対的に回転可能に支持する流体動圧軸受機構
   と、 前記流体動圧軸受機構内にて流体を介在させつつ互いに
   対向する第１の面および第２の面の間に配置された可撓
   部材と、を備え、 前記可撓部材の一端が前記第１の面側に取り付けられ、
   静止状態において前記可撓部材の他端が前記第２の面に
   当接し、 前記第１の部材が前記第２の部材に対して回転すると、
   前記第１の面に対する前記第２の面の相対的移動に起因
   する流体動圧により前記他端が前記第２の面と非接触状
   態とされることを特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のモータであって、 前記第２の面が前記流体動圧軸受機構のシャフト上の面
   であり、前記第１の面が前記シャフトが挿入されるスリ
   ーブ側の面であることを特徴とするモータ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のモータであって、 前記第２の面を有する部位において前記シャフトの軸径
   が他の部位より大きいことを特徴とするモータ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のモータであって、 前記シャフトの端部にスラスト荷重を受ける流体動圧機
   構の一部であるスラストプレートが設けられ、前記第２
   の面が前記スラストプレートの側面であることを特徴と
   するモータ。
5. 【請求項５】 情報を記録できる円板状の記録媒体が装
   着されるディスク装置であって、 前記記録媒体を収容するハウジングと、 前記ハウジング内部に固定されて前記記録媒体を回転さ
   せる請求項１ないし４のいずれかに記載のモータと、 前記記録媒体に対する情報の書き込みまたは読み出しを
   行うアクセス手段と、を備えることを特徴とするディス
   ク装置。