JP2826878B2 - ベアリング構造体及びその構造体を備えたモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ベアリング構造体及びそのベアリング構造
体を備えたモータに関し、前記ベアリング構造体は装置
の薄型化に適するものであり、前記モータは光ディス
ク、ハードディスク、光磁気ディスクなどを回転駆動す
る薄型スピンドルモータ等として好適に応用することが
できるものである。

［従来の技術］ 第３図は、従来の光ディスク駆動用ブラシレススピン
ドルモータの模式的半断面図であって、光ディスク装置
に組み込まれた状態を示す。第３図において、１及び２
は玉軸受、３はシャフト、４はステータコア、５はステ
ータコイル、６はロータマグネット、７はディスククラ
ンプ部、８はブラケット、９は回路基板、10は磁気セン
サ、11は光ディスク装置におけるモータ固定部である。

従来、光ディスクなどの記憶媒体を回転駆動するため
のスピンドルモータ等においては、記憶媒体に関する読
み／書きエラー発生の原因となる振動或は騒音などを可
及的に抑制するために、例えば第３図に示されるよう
に、２組の玉軸受１及び２をシャフト３に沿って直列に
配置している。

また、光ディスク装置へのスピンドルモータの組み込
みは、光ディスク装置に設けられたモータ固定部11にス
ピンドルモータのブラケット８を固定することにより行
っている。

［発明が解決しようとする課題］ 近時においては、所謂ラップトップパソコン等におけ
る一層の薄型化に象徴されるように、あらゆる装置にお
いて薄型化がますます進行しており、各種コンピュータ
装置に内蔵され、或は外部記憶装置に設けられる記憶媒
体駆動用のスピンドルモータなどについても、より一層
の薄型化が求められている。

ところが、従来のように２組の玉軸受をシャフトに沿
って直列に配置するという手段では、２組の玉軸受の軸
方向長さの分についてはどうしても厚さを縮めることが
できず、薄型化する上での大きな障害となっていた。そ
れを克服しようとして、玉軸受の玉の径を小さくすると
いう方策が試みられたが、却って剛性の低下により振動
及び騒音が増大するという難点が発生した。

本発明は、従来技術における如上の問題点に鑑み行わ
れたものであって、その目的とするところは、回転軸線
のぶれを防止し、振動及び騒音の発生を抑制しつつ薄型
化を実現するという相反する課題を一挙に解決すること
ができるベアリング構造体及びモータを提供することに
ある。

［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のベアリング構
造体は、略回転軸線方向に開口する環状溝部を有する第
１部材と、その環状溝部に同心状に挿入された中輪部を
有する第２部材とを備えると共に、前記環状溝部及び前
記中輪部の各内周壁部にそれぞれ設けられた軌道溝によ
って構成される内側軌道内並びに前記環状溝部及び前記
中輪部の各外周壁部にそれぞれ設けられた軌道溝によっ
て構成される外側軌道内に、それぞれ多数の転動球体が
環状に配装され、前記内側軌道及び外側軌道内にそれぞ
れ配装された内外転動球体列の転動を介して第１部材と
第２部材との間で同軸的に相対回転が行われ得るように
している。

また、請求項２のベアリング構造体は、内側転動球体
列と外側転動球体列の両者の荷重方向線が何れも回転軸
線に斜交し、その両者の接触角が同じ向きであり、而も
その両者間の相互作用により、当該両者に対し回転軸線
方向成分が実質上同じ大きさの予圧が加わっているもの
としている。

更に請求項３のモータは、請求項１又は請求項２のベ
アリング構造体を備えてなり、そのベアリング構造体の
第１部材がロータ側を構成し、第２部材がステータ側に
固定され、第２部材に対し第１部材が回転し、その第１
部材の回転軸線がロータの回転軸線となっている。

［作用］ 請求項１のベアリング構造体においては、略回転軸線
方向に開口する環状溝部を有する第１部材とその環状溝
部に同心状に挿入された中輪部を有する第２部材とが、
内側軌道内に環状に配装された内側転動球体列と外側軌
道内に環状に配装された外側転動球体列とにより同軸的
な相対回転自在に支持されている。そのため、第２部材
に対する第１部材の回転軸線のぶれが、内側転動球体列
と外側転動球体列を介して環状溝部の内周壁側と外周壁
側の両側から規制されることとなる。同様に、第１部材
に対する第２部材の回転軸線のぶれは、内側転動球体列
と外側転動球体列を介して中輪部の内周壁側と外周壁側
の両側から規制されることとなる。

請求項２のベアリング構造体においては、内側転動球
体列と外側転動球体列の両者の荷重方向線が何れも回転
軸線に斜交するので、その両者の相互作用によりそれら
に加わる予圧は回転軸線方向の成分を有する。そして内
側転動球体列と外側転動球体列の接触角が同じ向きであ
るから、その予圧の反作用として外側転動球体列が第１
部材に及ぼす力の回転軸線方向成分と内側転動球体列が
第１部材に及ぼす力の回転軸線方向成分とは、大きさが
同じで向きが逆である。また外側転動球体列が第２部材
に及ぼす力の回転軸線方向成分と内側転動球体列が第２
部材に及ぼす力の回転軸線方向成分も大きさが同じで向
きが逆である。

従って、それぞれ環状に配装された内側及び外側の転
動球体列と第１部材と第２部材との４者間で釣り合いが
保たれ、内側及び外側の転動球体列は、それらの相互作
用により自ら加わる予圧によって、各転動球体の軌道横
断面内の位置変動が防止されつつ内側或は外側軌道内を
安定的に転動する。そしてその作用として、第１部材と
第２部材との間の同軸的相対回転における回転軸線のぶ
れが一層防止され、振動及び騒音が更に低減される。

請求項３のモータは、請求項１又は請求項２記載のベ
アリング構造体の第１部材がロータ側を構成し、その第
１部材の環状溝部における略回転軸線方向の開口を通じ
て第２部材がステータ側に固定されるものであるから、
ロータ及び請求項１又は請求項２のベアリング構造体を
含む側とステータ側とを、第２部材において容易に分離
することができる。

［実施例］ 第１図及び第２図は、それぞれ本発明のベアリング構
造体を備えたモータの実施例についての模式的半断面図
であって、何れも光ディスク装置における回路基板部に
直接組み込まれた光ディスク駆動用のアキシャルギャッ
プ形ブラシレススピンドルモータを示す。

第１図において、Ａは第１部材である。第１部材Ａ
は、ロータ側の大部分を構成する環状溝部A1、ディスク
クランプ部A2及びロータマグネット保持部A3からなって
おり、これらは一体的に形成されている。この一体化に
よって部品点数及び工数の低減が実現される。

Ｂはロータマグネットであって、ロータマグネット保
持部A3に環状に配設されている。

環状溝部A1は、第１図における下方、すなわち回転軸
線方向に開口している。この実施例においては環状溝部
A1における溝の横断面形状は略方形状であるが、勿論こ
れに限るものではない。

Ｃは第２部材であって、中輪部C1と支持部C2から成っ
ている。中輪部C1は環状溝部A1に同心状に挿入されてい
る。支持部C2は、ステータ側のブラケットＤに固定され
ている。このブラケットＤは光ディスク装置の構成部材
である。この実施例においては第２部材Ｃの横断面形状
はほぼ縦長長方形状をなしているが、勿論これ以外の任
意形状を採用し得る。

ＥはブラケットＤ上に設けられた回路基板である。こ
の回路基板Ｅは、光ディスク装置自体の回路基板であ
り、ステータコイルＦが直接設けられている。そしてス
テータコイルＦは、回転軸線方向の空隙を隔有してロー
タマグネットＢと相対している。

G1、G2、G3及びG4は、回転軸線と同心状の軌道溝であ
る。軌道溝G1、G2、G3及びG4の横断面形状は何れも同じ
曲率半径の円弧状である。

環状溝部A1及び中輪部C1の各内周壁部にそれぞれ設け
られた軌道溝G1及びG2によって内側軌道H1が構成され、
環状溝部A1及び中輪部C1の各外周壁部にそれぞれ設けら
れた軌道溝G3及びG4によって外側軌道H2が構成される。
内側軌道H1及び外側軌道H2において、何れも外周側の軌
道溝G2、G4の方が内周側の軌道溝G1、G2に対しロータ側
（第１図における上方）にずれているが、勿論これは逆
であっても差し支えない。

内側軌道H1内及び外側軌道H2内には、それぞれ多数の
転動球体I1‥‥I1、I2‥‥I2が通常の玉軸受と同様に保
持器（図示を略す。）を用いて環状に配装されている。

各転動球体I1‥‥I1、I2‥‥I2は実質上同一寸法であ
って、その半径は軌道溝G1乃至G4の曲率半径よりもやや
小さい。

内側転動球体I1‥‥I1列と外側転動球体I2‥‥I2列の
接触角は同じ向きであり、その両者の荷重方向線は、何
れも回転軸線に対しロータ側（第１図における上方）に
向かって斜めに交差している。而も、環状溝部A1、中輪
部C1および各軌道溝G1乃至G4の寸法及び位置並びに転動
球体I1‥‥I1、I2‥‥I2の寸法などから、内側転動球体
I1‥‥I1列と外側転動球体I2‥‥I2列の両者の相互作用
により、当該両者に対し回転軸線方向成分が実質上同じ
大きさの予圧が加わっている。

Ｊは潤滑剤の飛散等を防止するためのシール装置であ
る。シール装置としては、磁性流体を利用したものやラ
ビルンスシール等を適宜採用し得る。

Ｋは第１部材に対し固設されたクランプ用マグネッ
ト、Ｌはその補助ヨークである。またＭは光ディスク、
Ｎはクランプ用磁性体部である。

通電によりステータコイルＦに回転磁界が構成され、
ロータマグネットＢとの間に作用する磁気的吸引反発力
によって第１部材Ａが駆動力を受けると、ステータ側に
固定された第２部材Ｃに対し、内側転動球体I1‥‥I1列
及び外側転動球体I2‥‥I2列の転動を介して第１部材Ａ
が同軸的に回転する。この第１部材Ａの回転軸線がこの
モータにおけるロータの回転軸線となっている。

その際、第１部材Ａの回転軸線のぶれは環状溝部A1の
内周壁側と外周壁側の両側から規制される。また、内側
転動球体I1‥‥I1列及び外側転動球体I2‥‥I2列と第１
部材Ａと第２部材Ｃの４者間で釣り合いが保たれ、内側
転動球体I1‥‥I1列及び外側転動球体I2‥‥I2列は、そ
れらの相互作用により自ら加わる予圧によって、各転動
球体I1‥‥I1、I2‥‥I2の軌道横断面内の位置変動が防
止されつつ内側及び外側軌道H1及びH2内を安定的に転動
する。

尚、内側軌道H1と外側軌道H2を回転軸線方向にずらす
ことにより更に回転の高安定化を図ることもできる。ま
た、環状溝部A1及び中輪部C1の横断面の幅を広くするこ
とにより内側軌道H1に対し外側軌道H2の半径をより大き
くすることも可能である。更に、転動球体I1‥‥I1、I2
‥‥I2の径を大きくして剛性を高めることもできる。ま
た、内側軌道H1と外側軌道H2に配装される転動球体I1‥
‥I1、I2‥‥I2の径は、同一である必要はない。

第２図は、別の実施例に関するものである。

この実施例においては、第２部材Ｃ及び第１部材Ａの
環状溝部A1のロータマグネットＢ及びステータコイルＦ
の外側に設けて第１部材Ａと第２部材Ｃとの間での同軸
的相対回転を支持する内側及び外側の転動球体I1‥‥I
1、I2‥‥I2の各軌道半径を大きくしており、これによ
って回転精度の向上を図ることができるものである。

この実施例においては、第２部材Ｃの支持部C2を不連
続環状に構成して第２部材Ｃの内外における回路基板Ｅ
の連続性を確保している。

以上の実施例におけるモータはアキシャルギャッパ形
であるが、ラジアルギャップ形とすることも可能であ
る。また、第２部材がロータ側を構成するモータも可能
である。

［発明の効果］ 請求項１のベアリング構造体では、環状溝部を有する
第１部材とその環状溝部に同心状に挿入された中輪部を
有する第２部材とが、内側転動球体列と外側転動球体列
とにより同軸的相対回転自在に支持されるという新規構
成により、第２部材に対する第１部材の回転軸線のぶれ
が環状溝部の内周壁側と外周壁側の両側から規制され、
同様に、第１部材に対する第２部材の回転軸線のぶれは
中輪部の内周壁側と外周壁側の両側から規制される。

その結果、このベアリング構造体は、全体として薄型
でありながら回転軸線のぶれがよく防止され、振動及び
騒音の低減も実現することができるという効果を有す
る。

請求項２のベアリング構造体では、それぞれ環状に配
装された内側及び外側の転動球体列と第１部材と第２部
材の４者間で釣り合いが保たれ、内側及び外側の転動球
体列は、それらの相互作用により自ら加わる予圧によっ
て、各転動球体の軌道横断面内の位置変動が防止されつ
つ外側或は内側軌道内を安定的に転動する。

その結果、第１部材と第２部材との間の同軸的相対回
転における回転軸線のぶれの防止効果が一層高まり、振
動及び騒音が更に低減され、より高精度の回転と長寿命
化の実現が可能となる。

請求項３のモータでは、請求項１又は請求項２のベア
リング構造体の発明の効果を奏する。すなわち、薄型化
と回転軸線のぶれの防止と振動及び騒音の低減化の実現
が可能である。またこのモータは、ロータ及び請求項１
又は請求項２のベアリング構造体を含む側とステータ側
とが、第２部材において容易に分離され得るので、ロー
タ及び請求項１又は２のベアリング構造体を含む側をス
テータ側から分離して製造し、第２部材をステータ側に
固定することによりモータの組み立てを容易に行うこと
ができる。それゆえ、モータを組み込むべき各種装置の
回路基板上にそのままステータ及びモータ駆動回路等を
設け、その回路基板部に、直接第２部材を固定すること
によりモータを装置に組み込むことができ、モータの取
り付け構造及び取り付け工程を簡略化、部品点数の削
減、及び、就中モータを組み込んだ装置全体の薄型化に
大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明のベアリング構造
体を備えたモータの実施例についての模式的半断面図で
ある。第３図は従来のブラシレススピンドルモータを示
す模式的半断面図である。 図面中、Ａは第１部材、A1は環状溝部、A2はディスクク
ランプ部、A3はロータマグネット保持部、Ｂはロータマ
グネット、Ｃは第２部材、C1は中輪部、C2は支持部、Ｄ
はブラケット、Ｅは回路基板、Ｆはステータコイル、G1
乃至G4は軌道溝、H1は内側軌道、H2は外側軌道、I1‥‥
I1及びI2‥‥I2は転動球体、Ｊはシール装置、Ｋはクラ
ンプ用マグネット、Ｌは補助ヨーク、Ｍは光ディスク、
Ｎはクランプ用磁性体部である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略回転軸線方向に開口する環状溝部を有す
   る第１部材と、その環状溝部に同心状に挿入された中輪
   部を有する第２部材とを備えると共に、前記環状溝部及
   び前記中輪部の各内周壁部にそれぞれ設けられた軌道溝
   によって構成される内側軌道内並びに前記環状溝部及び
   前記中輪部の各外周壁部にそれぞれ設けられた軌道溝に
   よって構成される外側軌道内に、それぞれ多数の転動球
   体が環状に配装され、前記内側軌道及び外側軌道内にそ
   れぞれ配装された内外転動球体列の転動を介して第１部
   材と第２部材との間で同軸的に相対回転が行われ得るよ
   うにしたことを特徴とするベアリング構造体。
2. 【請求項２】内側転動球体列と外側転動球体列の両者の
   荷重方向線が何れも回転軸線に斜交し、その両者の接触
   角が同じ向きであり、而もその両者の相互作用により、
   当該両者に対し回転軸線方向成分が実質上同じ大きさの
   予圧が加わっている請求項１記載のベアリング構造体。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２記載のベアリング構
   造体を備えてなり、そのベアリング構造体の第１部材が
   ロータ側を構成し、第２部材がステータ側に固定され、
   第２部材に対し第１部材が回転し、その第１部材の回転
   軸線がロータの回転軸線であるモータ。