JP2537872Y2

JP2537872Y2 - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP2537872Y2
Application number: JP9709988U
Authority: JP
Inventors: 典明菱田; 悦郎藤原
Original assignee: 日本電産株式会社
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1988-07-21
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2003-07-21
Also published as: JPH0217974U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案はスピンドルモータに関する。

〔従来の技術と考案が解決しようとする課題〕

第５図に示す様に、枢支軸ａと、該枢支軸ａに軸受b,
bを介して外嵌されるハブｃと、を備えたシャフト固定
タイプのスピンドルモータでは、一般に、ハブｃは加工
の容易性の面からアルミニウムから形成され、軸受ｂは
鉄鋼から形成されている。アルミニウムの熱膨張係数
は、23.5×10^-6/degであり、また鉄鋼（軸受ｂに使用さ
れるもの）の熱膨張係数は、10〜13×10^-6/degであり、
モータ自体の温度が大きく変化すると、ハブｃと軸受ｂ
との間に大きな熱膨張差が生じる。熱膨張係数が相違す
れば、温度変化に伴って、軸受ｂとハブｃとの間に間隙
が生じるようになる。第６図に示す様に、初期（常温）
において、枢支軸ａと同一軸心廻りに回転していたハブ
ｃが第７図Ｉに示す様に、回転軸Ｏ′が枢支軸ａの軸心
Ｏに対して傾斜した状態にて回転したり、また、第７図
IIに示す様に、回転軸Ｏ′が軸部材ａの軸心Ｏと平行に
ずれた状態にて回転したり、さらには、これらの複合さ
れた回転運動をする場合がある。

そこで、両者間の熱膨張差に起因する不都合を解消す
るために、軸受b,bの外輪とこのハブｃの内周面との間
に鉄系またはステンレス等からなる介装材ｄを介装して
いたが、この介装材ｄを介装しても、上記熱膨張差に起
因する不都合を十分に解消することができなかった。

一方、ブラケット等の静止部材に形成した円筒部の内
側に軸受を介してロータのシャフトを枢支するシャフト
回転タイプのスピンドルモータでは、一般に、静止部材
は加工の容易性の面からアルミニウムを主成分とする材
料により形成されている。従って、この場合も、アルミ
ニウムを主成分とする材料よりなる静止部材の円筒部と
鉄鋼から形成される軸受との間で、両者間の熱膨張差に
起因する不都合を生じ、安定した回転が得られない問題
がある。

本考案は、従来の技術の有するこのような問題点に留
意してなされたものであり、その目的とするところは、
ハブや静止部材の加工性を損なうことなく、つまりハブ
や静止部材をアルミニウムを主成分とした材料で形成す
ることを前提とした上で、温度変化があったとしても、
軸受とハブ又は静止部材との間にほとんど隙間を生じる
ことがなく、軸の振れ回り等の現象を生じないで安定し
て回転することができるスピンドルモータを提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上述の目的を達成するために、磁気ディスク
が装着されるアルミニウムを主成分とする材料により構
成されたハブと、アルミニウムを主成分とする材料によ
り構成された静止部材と、静止部材とハブとの間に介在
された軸受と、ハブに装着されたロータマグネットと、
静止部材に装着されたステータと、を具備するスピンド
ルモータに於いて、上記軸受が嵌合する上記ハブ又は静
止部材を、アルミニウムにケイ素とクロム又はマグネシ
ウムを含有させて熱膨張係数がアルミニウムの熱膨張係
数より小さくかつ上記軸受を構成する材料の熱膨張係数
に近い15〜17×10^-6/degであるアルミ合金材から形成し
たことを特徴とする〔作用〕軸受は通常、鉄鋼からなり、鉄の熱膨張係数は、10〜
13×10^-6/degであり、軸受が嵌合するハブ又は静止部材
のそれは、15〜17×10^-6/degである。従って、両者の熱
膨張係数の差は２〜７×10^-6/degとなり、温度変化に伴
う、軸受と、静止部材又はハブとの間には、ほとんど隙
間を生じることがなくなる。

〔実施例〕

以下、実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本考案に係るスピンドルモータの一実施例を
示し、このモータは、いわゆるシャフト固定タイプであ
り、ブラケット１に取付けられる静止部材Ｂである枢支
軸２と、該枢支軸２に軸受3,3を介して外嵌されるハブ
５と、枢支軸２に固着されるステータ６と、該ステータ
６の外径側に配設されるようにハブ５に固着されるロー
タマグネット７と、を備えると共に、ハブ５の両端の内
周面には、磁性流体シール8,8が付設されている。な
お、ハブ５には磁気ディスク（図示省略）が取付けられ
る。

即ち、ハブ５は静止部材Ｂである枢支軸２に軸受3,3
を介して回転自在に枢支される。

しかして、このハブ５とは、熱膨張係数が15〜17×10
^-6/degとされるアルミ合金材Ａからなる。ここで、アル
ミ合金材Ａとは、アルミニウムに、ケイ素と、クロム又
はマグネシウムを含有させたものであり、具体的には、
化学組織が重量％で、ケイ素が15〜25％、クロムが２〜
10％および残部が実質的にアルミニウムからなるアルミ
ニウム合金急冷凝固粉末の押出材又は鍛造材、又は、化
学組織が重量％で、ケイ素が17〜27％、マグネシウムが
２〜10％および残部が実質的にアルミニウムからなるア
ルミニウム合金急冷凝固粉末の押圧材又は鍛造材を形成
すれば、熱膨張係数が15〜17×10^-6/degとなる。

また、上述の合金材Ａの原材料としては、アルミニウ
ム合金溶湯を空気アトマイズ法や水アトマイズ法により
急冷凝固して得られたものを用いる。そして、このアル
ミニウム合金急冷凝固粉末は、多量の粉末を一体化すべ
く押出し加工に供される。なお、押出し加工方法として
は、アルミニウム合金粉末を冷間静水圧加圧（CIP）に
より等方向圧縮した後、圧縮材を封缶脱ガス処理をして
長時間の熱間静水圧加圧（HIP）により加圧焼結し、該
焼結材を押出す方法、およびアルミニウム合金粉末に真
空ホットプレスや冷間−軸圧縮を行い、圧縮材を押出す
方法等がある。また、この合金材Ａは、押出し加工のほ
か鍛造加工により押出加工時に同等の作用がなされ、所
定の合金組織を得ることができる。

ここに、ケイ素は、合金の膨張率を低下させると共
に、耐摩耗性を付与するために添加し、クロム又はマグ
ネシウムは、基地を固溶体硬化させ、基地の強化および
転位の阻止による膨張係数の低下を図るために添加され
る。アルミニウムに含有させるケイ素、マグネシウム
（又はクロム）の量が少ないと、所望の効果を得ること
ができず、またそれらの含有量が多いと、押出材として
製造が困難となると共に、強度や靱性を低下させるた
め、それらの含有量は、化学組織が上述した通りの重量
％であるのが望ましい。

そして、アルミニウムに含有されるケイ素及びマグネ
シウム（又はクロム）の重量％を上述した範囲にする
と、これらケイ素及びマグネシウム（又はクロム）を含
むアルミ合金材Ａの熱膨張係数は、15〜17×10^-6/degと
なり、一方軸受３（鉄鋼材）の熱膨張係数は10〜13×10
^-6/degであるので、その熱膨張係数の差は、２〜７×10
^-6/degとなる。

従来のモータでは、加工の容易性の面からハブ５はア
ルミニウム（熱膨張係数:23.5×10^-6/deg）から形成さ
れ、軸受３は鉄鋼（熱膨張係数:10〜13×10^-6/deg）か
ら形成されているので、両者の熱膨張係数の差は10.5〜
13.5×10^-6/degとなり、比較的大きい値となり、この熱
膨張差に起因して形状歪が生じる。

これに対して、本実施例では、ハブ５と軸受３の熱膨
張差は２〜７×10^-6/degであり、従来のものに比べて約
0.2〜0.5倍であり、このことに関連して、温度変化に伴
う形状歪も従来に比して大幅に小さくなる。

具体的には、第２図に示すように、例えば、軸受３の
外径寸法φ_２を22mmとした場合に、温度変化に伴う軸受
３の外周面９とハブ５の内周面10との隙間寸法の変化を
表Ｉに示した。なお、第２図において、φ_１とは膨張前
（初期値）のハブ５の内径寸法を示し、φ_１′とは、膨
張後のハブ５の内径寸法を示し、表ＩにおいてＧとは、
熱膨張後のバフ５の内径寸法φ_１′と熱膨張前のハブ５
の内径寸法φ_１との差である。

このように、実施例のモータでは、温度が変化しても
形状歪は極めて僅かなものであり、実質上、軸受３とハ
ブ５との間に間隙を生じない。

このため、ハブ５の回転振れや振れ回り等が防止さ
れ、また、熱膨張に起因した形状歪を吸収する緩衝材と
しての円筒スペース等を介装する必要がない。

ところで、熱膨張後のハブ５の内寸法φ_１′と熱膨張
前のハブ５の内径寸法φ_１との差を考慮して、軸受３
を、ハブ５に圧入、焼バメ等により、マイナスの隙間を
形成しておけば、温度変化が生じてもハブ５と軸受３と
の間に隙間が一層生じることがない。つまり、従来例に
おいて述べた第７図Ｉ又IIの様な、いわゆる「フレ回り
現象」が生じることなく、常に、ハブ５は、枢支軸２の
軸心と同一軸心上を回転することになる。

次に、第３図は他の実施例を示し、この場合のスピン
ドルモータは、いわゆるシャフト回転タイプであり、静
止部材Ｂである円筒部11を有するブラケット１と、円筒
部11に軸受3,3を介して回転自在に枢支される枢支軸２
（つまり、回転軸）と、該枢支軸２の一端に取付けられ
るハブ５と、を備えている。つまり、ハブ５は静止部材
Ｂに軸受3,3を介して回転自在に枢支される。また、円
筒部11には、ステータ６が固着され、さらに、該ステー
タ６の外径側にはハブ５に固着されたロータマグネット
７が配設されており、ハブ５がロータホルダを兼ねたア
ウタロー型モータである。

即ち、この場合、静止部材Ｂである円筒部11が上述の
アルミ合金材Ａからなる。

従って、この場合も、第Ｉ図に示す実施例と同様に、
軸受３が装着される円筒部11が上記アルミ合金材Ａから
形成されているので、軸受３と円筒部11との形状歪は極
めて僅かなものであり、実質上、軸受３と、静止部材Ｂ
である円筒部11との間に間隙が生じない。

さらに、熱膨張前後の変化分を考慮して、軸受３を円
筒部11に圧入、焼バメ等により、マイナスの隙間を形成
しておけば、温度変化が生じても軸受３の外周面９と円
筒部11の内周面12との間には全く隙間が生じない。

また、第４図のモータは第１図に示すスピンドルモー
タと同様、枢支軸２が固定されてハブ５が回転するもの
であり、ハブ５が上述のアルミ合金材Ａからなる。そし
て、この場合、ブラケット１側の軸受３とハブ５との間
には円筒スペーサ13が介在されている。なお、この円筒
スペーサ13としては、軸受３の内外輪と同様、鉄鋼材か
らなる。

ところで、第１図、第３図、第４図に示すスピンドル
モータにおいて、ハブ５（又は円筒部11）を熱膨張係数
が17×10^-6/degを越えるものを使用すれば、軸受３（熱
膨張係数:10〜13×10^-6/deg）との熱膨張係数の差が大
となり（例えば、ハブ５として普通純度のアルミニウム
を使用すれば、該アルミニウムの熱膨張係数は23.5×10
^-6/degであり、熱膨張係数の差が10.5〜13.5×10^-6/deg
となる）、熱膨張による形状歪が大きくなる。

従って、この場合、温度変化があれば、軸受３とハブ
５等との間に形状歪が生じ、この形状歪により、これら
の間に間隙が生じてハブの振れ回りやハブ５が傾斜状態
で回転するという不都合が発生する。

これに対して、ハブ５等の熱膨張係数を15〜17×10^-6
/degの範囲として、軸受３の熱膨張係数の10〜13×10^-6
/degに近づければ、温度変化による両者の形状歪が生じ
ないスピンドルモータを得ることができる。（即ち、熱
膨張係数を低下させると共に耐摩耗性を付与することが
できるケイ素や、基地を固溶体硬化させると共に基地の
強化及び転位の阻止による熱膨張係数の低下をはかるマ
グネシウム等を、アルミニウムに含有させて、ハブ５や
静止部材Ｂを形成することができる。）しかしながら、熱膨張係数を更に鉄鋼の値に近づける
ために、ケイ素及びマグネシウム（又はクロム）の含有
量を多くすると、押出材として製造が困難となると共
に、強度や靱性を低下せしめ、部品の製作が困難とな
り、製造コストも上昇する。

この結果、急冷凝固粉末による押出材または鍛造材と
して、製造、加工上種々の問題が生じ、生産面の上で好
ましいとは言えない。

しかして、本考案では、軸受３である鉄の熱膨張係数
（10〜13×10^-6/deg）ち対応して、軸受３が嵌合するハ
ブ５又は静止部材Ｂの熱膨張係数を、ケイ素、クロム又
はマグネシウムを配合し、熱膨張係数を15〜17×10^-6/d
egのアルミ合金材としている。

これは、アルミ合金材が押出材又は鍛造材として、で
きるだけ製造及び加工が容易な範囲で、しかも強度、靱
性等の諸特性を確保しつつ、熱膨張係数を上記鉄の熱膨
張係数である10〜13×10^-6/degに近づけて、実質上熱膨
張差による形状歪を生じさせない程度に設定したことに
よるものである。

なお、本考案は上述の実施例に限定されず、本考案の
要旨を逸脱しない範囲で設計変更自由であり、例えば、
第３図において、ブラケット１のフランジ部14と円筒部
11とを別部材から形成し、該円筒部11のみをアルミ合金
材Ａとするも自由である。

〔考案の効果〕

本考案は上述の如く構成されるので、次に記載する効
果を奏する。

温度変化により、軸受３と、ハブ５等との間には、そ
の熱膨張差により形状歪が生じるが、この形状歪は極め
て僅かなものであり、実質上、軸受３とハブ５等との間
に間隙を生じない。

このため、ハブ５の回転振れや振れ回り等が防止さ
れ、また熱膨張に起因した形状歪を吸収する緩衝材とし
ての円筒スペース等を介装する必要がなくなり、全体の
部品点数が減少すると共に、嵌め合い部の加工工数が減
少して生産能率が向上する。（なお、円筒スペーサを介
装する必要がないので、円筒スペーサの焼バメ、圧入、
接着等による応力不均一に起因する変形による回転精度
の悪化現象がない利点もある。）他方、アルミ合金材Ａは、軸受３の熱膨張係数に近づ
けるために、ケイ素、クロム又はマグネシウムを含有し
ているので、押出材又は鍛造材として製造容易で、しか
も強度、靱性を損なわない。

従って、アルミ合金材Ａの本来の加工容易性と相俟っ
て、極めて生産性に優れたハブ５又はブラケット１の円
筒部11（静止部材Ｂ）が得られ、しかも、回転振れのな
い、回転精度の高いスピンドルモータが得られることに
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は熱膨
張前後の軸受とハブとの関係を示す拡大断面図、第３図
は他の実施例を示す断面図、第４図はさらに別の実施例
を示す断面図である。第５図は従来例を示す断面図、第
６図と第７図はその回転状態を示す簡略断面図である。３……軸受、５……ハブ、Ａ……アルミ合金材、Ｂ……
静止部材。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】磁気ディスクが装着されるアルミニウムを
主成分とする材料により構成されたハブ５と、アルミニ
ウムを主成分とする材料により構成された静止部材Ｂ
と、該静止部材Ｂと該ハブ５との間に介在された軸受３
と、該ハブ５に装着されたロータマグネット７と、該静
止部材Ｂに装着されたステータ６と、を具備するスピン
ドルモータに於いて、上記軸受３が嵌合する上記ハブ５
又は静止部材Ｂを、アルミニウムにケイ素とクロム又は
マグネシウムを含有させて熱膨張係数がアルミニウムの
熱膨張係数より小さくかつ該軸受を構成する材料の熱膨
張係数に近い15〜17×10^-6/degであるアルミ合金材Ａか
ら形成したことを特徴とするスピンドルモータ。