JP2596528Y2 - モータの空気ベアリングによるロータ支持構造及び回転軸支持構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、モータのロータを回転
自在に支持するための構造、及び、ロータと一体の回転
軸を回転自在に支持するための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、磁気ディスク、光ディス
ク等のディスクの駆動に使用されるディスク駆動用モー
タには、ロータが転がり軸受（ボールベアリング）によ
って固定軸に回転自在に支持されている軸固定式のモー
タと、ロータと一体の回転軸が転がり軸受によってフレ
ームに回転自在に支持されている軸回転式のモータとが
ある。ロータには、ディスクが装着されるようになって
いる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところが、このような
ディスク駆動用モータは次の問題点を有している。 (1) 転がり軸受は部品同士が接触回転するため、長期間
使用していると摩耗が生じる。このため、ディスク駆動
用モータは長期間使用することができない。 (2) 転がり軸受は部品同士が接触回転するため、接触音
等の回転音を発する。このため、ロータ又は回転軸は回
転騒音を発する。 (3) 転がり軸受は部品同士が接触回転するため、振れ或
いは振動を生じ易い。特に、振れは、転がり軸受の部品
精度に左右されるため、ある一定の値以上の振れを少な
くすることはできない。このため、ロータ又は回転軸は
多少なりとも振れながら回転する。 (4) 転がり軸受は外部衝撃にもろく、外部衝撃を受ける
と部品は損傷を受ける。このため、ロータ又は回転軸は
外部衝撃を受けると回転騒音を発するようになったり、
振れが増加したりする。 (5) 転がり軸受は部品同士が接触するため、摩耗を緩和
する目的で潤滑剤が使用されている。ところが、潤滑剤
は外部に漏れ、飛散して、塵埃となる。このため、ディ
スク駆動用モータが装備されるディスク装置に、潤滑剤
が塵埃として入り込み、ディスク装置に悪影響を及ぼ
す。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案は、第１に、フレ
ームに設けられた固定軸にロータを空気ベアリングによ
って回転自在に支持する構造であって、前記空気ベアリ
ングは、前記固定軸と前記ロータとの何れか一方に装着
された筒体の両端に一対の鍔を具えた第１筒状体と、他
方に設けられ前記一対の鍔の間に入り込んでいる第２筒
状体と、前記第２筒状体に対向する前記鍔の対向面に該
対向面の中間部分から外周まで前記ロータの回転方向と
反対方向に傾けて形成された複数の第１溝と、前記第２
筒状体に対向する前記筒体の対向面に該筒体の中間部分
から端部まで前記ロータの回転方向と反対方向に傾けて
形成された複数の第２溝とを有する構造により、第２
に、ロータと一体の回転軸を空気ベアリングによってフ
レームに回転自在に支持する構造であって、前記空気ベ
アリングは、前記回転軸と前記フレームとの何れか一方
に装着された筒体の両端に一対の鍔を具えた第１筒状体
と、他方に設けられ前記一対の鍔の間に入り込んでいる
第２筒状体と、前記第２筒状体に対向する前記鍔の対向
面に該対向面の中間部分から外周まで前記ロータの回転
方向と反対方向に傾けて形成された複数の第１溝と、前
記第２筒状体に対向する前記筒体の対向面に該筒体の中
間部分から端部まで前記ロータの回転方向と反対方向に
傾けて形成された複数の第２溝とを有する構造により、
前記の課題を解決した。

【０００５】

【作用】第１の構造は、フレームに設けられた固定軸に
対してロータを回転自在に支持している。ロータは、回
転するとき、ロータに設けられた第１筒状体又は第２筒
状体と一体に回転する。このとき、ロータの回転によっ
てロータと固定軸の間に空気の流れが生じる。空気は溝
に流れ込み、その溝には空気が強制的に押し込まれる状
態になる。従って、ロータは、この空気に支持されて、
固定軸に接触することなく回転することができる。

【０００６】第２の構造は、ロータと一体の回転軸をフ
レームに回転自在に支持している。回転軸は、回転する
とき、回転軸に設けられた第１筒状体又は第２筒状体と
一体に回転する。このとき、回転軸の回転によって回転
軸とフレームの間に空気の流れが生じる。空気は溝に流
れ込み、その溝には空気が強制的に押し込まれる状態に
なる。従って、回転軸は、この空気に支持されて、フレ
ームに接触することなく回転することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本考案の実施例を図１乃至図５に基づ
いて説明する。図１乃至図４に示すディスク駆動用モー
タ１０は、ロータ１６がフレーム１１と一体の軸（固定
軸）１２に対して回転する軸固定式のモータである。

【０００８】ディスク駆動用モータ１０は、ディスク装
置のベースＡに取付けられるフレーム１１を有してい
る。フレーム１１には、プリント基板１４が取付けら
れ、軸１２が圧入されている。軸１２には、電機子１３
が圧入されている。軸１２には、空気ベアリング１５に
よってカップ状のロータ１６が回転自在に支持される。

【０００９】ロータ１６の内周面には、円筒状の磁石１
７とヨーク１８とが重ね合わせて設けられている。ロー
タ１６の上部には、カバー１９が装着されている。ロー
タ１６の外周には、ディスク２０がスペーサ２１を介し
て４枚装着されている。ディスク２０とスペーサ２１は
キャップ２２とボルト２３，２３によってロータ１６に
固定されている。ロータ１６の内周面には、ガスケット
２４，２４が貼りつけられている。

【００１０】空気ベアリング１５は、上部スラスト受け
３１と、下部スラスト受け３２と、ベアリング軸（筒
体）３３とで構成された第１筒状体４０と、ベアリング
シリンダ（第２筒状体）３４とで構成されている。これ
らは、全て、セラミック製である。上部、下部スラスト
受け３１，３２は、リング状に形成され、ベアリング軸
３３とベアリングシリンダ３４は筒状に形成されてい
る。上部、下部スラスト受け３１，３２とベアリング軸
３３は軸の外周に、ベアリングシリンダ３４はロータ１
６の内周に、各々接着剤によって取付けられている。

【００１１】ベアリングシリンダ３４と上部スラスト受
け３１との間に隙間Ｓ１が、ベアリングシリンダ３４と
ベアリング軸３３との間には隙間Ｓ３が各々形成されて
いる。又、ロータ１６の回転中には、ベアリングシリン
ダ３４と下部スラスト受け３２との間に隙間Ｓ２が生じ
るようになっている。なお、各隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は
数ミクロン程度である。

【００１２】下部スラスト受け３２（図２参照）の上面
には、上面の中間部分から下部スラスト受け３２の外周
まで、ロータ１６の回転方向と反対方向に傾いた溝３５
（第１溝）が放射状に複数形成されている。この溝３５
の幅は、下部スラスト受け３２の中心から外側に向かっ
て末広がり状に形成されている。上部スラスト受け３１
（図３参照）の下面にも下部スラスト受け３２上の溝３
５と同様な形状の溝３６（第１溝）が形成されている。
但し、この溝３６は、上部スラスト受け３１を図１の上
方から透視して見たとき、図２に示す溝３５と同じ形状
になっている。すなわち、溝３５，３６は、ロータ１６
が右回転（ロータ１６を図１の上方から見たとき右回
転、図２、図３において矢印Ａ方向）したとき、空気を
受け入れる向きに形成されている。

【００１３】ベアリング軸３３の外周にも溝３７（第２
溝、図４参照）が形成されている。図４は、ベアリング
軸３３の外周を展開した図であり、図の上端がベアリン
グ軸３３の上端に相当する。溝３７は、ベアリング軸３
３の外周面の中間部分からベアリング軸３３の端部ま
で、ロータ１６の回転方向と反対方向に傾いて形成され
ている。すなわち、この溝３７も、ロータ１６が右回転
（ロータ１６を図１の上方から見たとき右回転、図４に
おいて矢印Ｂ方向）したとき、空気を受け入れる向きに
形成されている。なお、溝３５，３６，３７の深さは約
０．００６乃至０．０１ｍｍ、幅は約０．５乃至０．７
ｍｍである。

【００１４】次に、ディスク駆動用モータ１０の動作を
説明する。ロータ１６は、停止状態において、ベアリン
グシリンダ３４を介して下部スラスト受け３２に受けと
められて支持されている。電機子１３に電流が流れる
と、ロータ１６は電機子１３と磁石１７の磁気作用によ
って、回転を開始する。回転当初のロータ１６は、ベア
リングシリンダ３４を介して下部スラスト受け３２に支
持された状態で回転する。ベアリングシリンダ３４と下
部スラスト受け３２はセラミック製であるから、ロータ
１６は円滑に回転することができる。

【００１５】ロータ１６の回転速度が増すに従って、溝
３５，３６，３７によって、隙間Ｓ１、Ｓ３と、ベアリ
ングシリンダ３４と下部スラスト受け３２との間に空気
が強制的に押し込まれるようになり、動圧が発生する。
この動圧によって、ベアリングシリンダ３４は下部スラ
スト受け３２からロータ１６と一体に浮上って、非接触
状態になり、隙間Ｓ２が生じ、図１の状態になる。

【００１６】モータ１０が回転を開始してから、ロータ
１６が非接触状態に保持されるまでの時間は、溝３５，
３６，３７の形状や寸法によって左右されるが、モータ
１０が定格回転数に達する時間よりも短く、定格回転数
に達した時点では、各隙間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は各々均一
になる。定格回転数に達した後のロータ１６は、上部、
下部スラスト受け３１，３２とベアリング軸３３とに、
接触することなく回転を継続する。すなわち、ロータ１
６は、軸１２に対して接触することなく回転する。すな
わち、ロータ１６の回転中に、空気は溝３５，３６，３
７に常時流れ込み、溝には空気が常時押し込まれる状態
になる。この結果、ロータ１６は、空気に支持されて、
軸１２に接触することなく回転することができる。

【００１７】なお、上部、下部スラスト受け３１，３２
とベアリング軸３３は軸１２に取付けられ、ベアリング
シリンダ３４はロータ１６に取付けられているが、取付
け関係を逆にして、上部、下部スラスト受け３１，３２
とベアリング軸３３をロータ１６に取付け、ベアリング
シリンダ３４を軸１２に取付けてもよい。この場合にお
いても、各溝は空気を受け入れる向きに形成されている
ことは、勿論である。

【００１８】図５に示すディスク駆動用モータ１１０
は、ロータ１１６と一体の軸（回転軸）１１２がフレー
ム１１１に対して回転する軸回転式のモータである。な
お、このディスク駆動用モータ１１０は、図１乃至図４
に示したディスク駆動用モータ１０と異なって軸１１２
が回転するようになっているため、空気ベアリング１１
５が軸１１２とフレーム１１１との間に設けられてい
る。従って、空気ベアリング１１５が設けられた周辺の
構造以外の部分と空気ベアリング１１５自体の構造は、
図１乃至図４に示す構造と略々同一であるので、同一部
分には、図１乃至図４の符号の先頭に１を付して示し、
その構造の説明は省略することとする。

【００１９】空気ベアリング１１５の第１筒状体１４０
は軸１１２に接着剤によって取付けられている。ベアリ
ングシリンダ（第２筒状体）１３４はフレーム１１１に
突設された筒状の支持筒１５０の内周に接着剤によって
取付けられている。第１筒状体１４０とベアリングシリ
ンダ１３４との間には、隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が設けら
れている。

【００２０】フレーム１１１への、軸１１２と空気ベア
リング１１５とロータ１１６との組込みは、次の順序に
よって行なわれる。先ず、予め、軸１１２に下部スラス
ト受け１３２とベアリング軸１３３を取付け、電機子１
１３が圧入された支持筒１５０の内周にベアリングシリ
ンダ１３４を取付ける。次に、軸１１２をベアリングシ
リンダ１３４内に挿入し、ベアリング軸１３３をベアリ
ングシリンダ１３４に対向させる。最後に、上部スラス
ト受け１３１とロータ１１６とを順に軸１１２に挿入
し、接着剤で軸１１２に固定する。このとき、ロータ１
１６には、予め、磁石１１７とヨーク１１８が取付けら
れている。これによって、組込みが完了する。

【００２１】ロータ１１６は、電機子１１３に電流が流
れると、電機子１１３と磁石１１７の磁気作用によっ
て、軸１１２、第１筒状体１４０と一体に回転を開始す
る。第１筒状体１４０が回転を開始すると、空気は、溝
１３５，１３６，１３７に常時流れこみ、溝１３５，１
３６，１３７には空気が常時押し込まれる状態になる。
この結果、軸１１２は、空気に支持されて、フレーム１
１１に接触することなく回転することができる。

【００２２】なお、上部、下部スラスト受け１３１，１
３２とベアリング軸１３３は軸１１２に取付けられ、ベ
アリングシリンダ１３４はフレーム１１１に取付けられ
ているが、取付け関係を逆にして、上部、下部スラスト
受け１３１，１３２とベアリング軸１３３をフレーム１
１１に取付け、ベアリングシリンダ１３４を軸１１２に
取付けてもよい。この場合においても、各溝は空気を受
け入れる向きに形成されていることは、勿論である。

【００２３】又、ロータ支持構造及び回転軸支持構造
は、ディスク駆動用モータに限らず、他のモータにも組
込むことができることは勿論である。

【００２４】

【考案の効果】請求項１のロータ支持構造は、上記のよ
うな空気ベアリングによってロータを支持しているた
め、次の効果を奏する。 (1) ロータは回転を開始してから、短時間で軸に対して
非接触状態になるため、空気ベアリングに摩耗が殆ど生
じることが無い。このため、ディスク駆動用モータを長
期間使用することができる。 (2) ロータは軸に対して非接触状態で回転するため、ロ
ータの回転騒音を低くすることができる。 (3) ロータは軸に対して非接触状態で回転するため、空
気ベアリングの部品の寸法精度に左右されることなく、
ロータは殆ど振れることなく回転することができる。 (4) 空気ベアリングは、転がり軸受と異なって、外部衝
撃を受けて損傷を受ける部品が少ない。このため、外部
衝撃によって生じる、ロータの回転騒音や、振れを軽減
することができる。 (5) 潤滑剤を使用しないため、潤滑剤の飛散による塵埃
の発生を防止することができる。請求項２の回転軸支持
構造は、上記のような空気ベアリングによってロータと
一体の回転軸を支持しているため、次の効果を奏する。 (1) 回転軸は回転を開始してから、短時間でフレームに
対して非接触状態になるため、空気ベアリングに摩耗が
殆ど生じることが無い。このため、ディスク駆動用モー
タを長期間使用することができる。 (2) 回転軸はフレームに対して非接触状態で回転するた
め、回転軸とロータの回転騒音を低くすることができ
る。 (3) 回転軸はフレームに対して非接触状態で回転するた
め、空気ベアリングの部品の寸法精度に左右されること
なく、回転軸とロータは殆ど振れることなく回転するこ
とができる。 (4) 空気ベアリングは、転がり軸受と異なって、外部衝
撃を受けて損傷を受ける部品が少ない。このため、外部
衝撃によって生じる、回転軸とロータの回転騒音や、振
れを軽減することができる。 (5) 潤滑剤を使用しないため、潤滑剤の飛散による塵埃
の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のロータ支持構造を具えた回転中のディ
スク駆動用モータの正面図であり、軸に沿った断面図で
ある。

【図２】下部スラスト受けの平面図である。

【図３】上部スラスト受けの平面図である。

【図４】ベアリング軸の外周を展開した図である。

【図５】本考案の回転軸支持構造を具えた回転中のディ
スク駆動用モータの正面図であり、軸に沿った断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，１１０ ディスク駆動用モータ（モータ） １１，１１１ フレーム １２ 軸（固定軸） １５，１１５ 空気ベアリング １６，１１６ ロータ ３１，１３１ 上部スラスト受け（鍔） ３２，１３２ 下部スラスト受け（鍔） ３３，１３３ ベアリング軸（筒体） ３４，１３４ ベアリングシリンダ（第２筒状体） ３５，３６，１３５，１３６ 溝（第１溝） ３７，１３７ 溝（第２溝） ４０，１４０ 第１筒状体 １１２ 軸（回転軸）

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームに設けられた固定軸にロータを
   空気ベアリングによって回転自在に支持する構造であっ
   て、前記空気ベアリングは、前記固定軸と前記ロータと
   の何れか一方に装着された筒体の両端に一対の鍔を具え
   た第１筒状体と、他方に設けられ前記一対の鍔の間に入
   り込んでいる第２筒状体と、前記第２筒状体に対向する
   前記鍔の対向面に該対向面の中間部分から外周まで前記
   ロータの回転方向と反対方向に傾けて形成された複数の
   第１溝と、前記第２筒状体に対向する前記筒体の対向面
   に該筒体の中間部分から端部まで前記ロータの回転方向
   と反対方向に傾けて形成された複数の第２溝とを有する
   ことを特徴とする、モータの空気ベアリングによるロー
   タ支持構造。
2. 【請求項２】 ロータと一体の回転軸を空気ベアリング
   によってフレームに回転自在に支持する構造であって、
   前記空気ベアリングは、前記回転軸と前記フレームとの
   何れか一方に装着された筒体の両端に一対の鍔を具えた
   第１筒状体と、他方に設けられ前記一対の鍔の間に入り
   込んでいる第２筒状体と、前記第２筒状体に対向する前
   記鍔の対向面に該対向面の中間部分から外周まで前記ロ
   ータの回転方向と反対方向に傾けて形成された複数の第
   １溝と、前記第２筒状体に対向する前記筒体の対向面に
   該筒体の中間部分から端部まで前記ロータの回転方向と
   反対方向に傾けて形成された複数の第２溝とを有するこ
   とを特徴とする、モータの空気ベアリングによる回転軸
   支持構造。