JP2873208B2 - 磁気ベアリングを有する回転軸が回転するスピンドルモーター - Google Patents
磁気ベアリングを有する回転軸が回転するスピンドルモーターInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ(HDD) 等、磁気記録再生装置に使用するスピンド
ルモーターに関するものであって、より詳しくは、回転
軸部に適用される磁気ベアリングを有する回転軸が回転
するようにしたスピンドルモーターに関するものであ
る。
ライブ(HDD) 等、磁気記録再生装置に使用するスピンド
ルモーターに関するものであって、より詳しくは、回転
軸部に適用される磁気ベアリングを有する回転軸が回転
するようにしたスピンドルモーターに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、ハードディスクドライブ(HD
D) 、又は磁気記録再生装置に使用するスピンドルモー
ターは、図１に示したようなボールベアリング(Ball Be
aring)タイプが多く使用されている。最近は、図２のよ
うなオイル動圧流体ベアリング（又はエア動圧流体ベア
リング）も開発され使用されているが、これらのベアリ
ングは次のような短所がある。
D) 、又は磁気記録再生装置に使用するスピンドルモー
ターは、図１に示したようなボールベアリング(Ball Be
aring)タイプが多く使用されている。最近は、図２のよ
うなオイル動圧流体ベアリング（又はエア動圧流体ベア
リング）も開発され使用されているが、これらのベアリ
ングは次のような短所がある。
【０００３】即ち、図１に示したボールベアリング(a)
の場合、回転軸(b) の上下段に各々一つずつ、一対を使
用しており、第１に、ボールの精度により回転度合が異
なり、第２に、騒音及び振動が大きく、第３に、潤滑油
（グリース）の粒子が飛散してハードディスクを損傷す
るので、これを遮るためのシール(Seal)、又は密閉構造
が必要であり、第４に、高速回転に限界があるのみなら
ず、寿命が短く、第５に、衝撃に弱い。
の場合、回転軸(b) の上下段に各々一つずつ、一対を使
用しており、第１に、ボールの精度により回転度合が異
なり、第２に、騒音及び振動が大きく、第３に、潤滑油
（グリース）の粒子が飛散してハードディスクを損傷す
るので、これを遮るためのシール(Seal)、又は密閉構造
が必要であり、第４に、高速回転に限界があるのみなら
ず、寿命が短く、第５に、衝撃に弱い。
【０００４】又、図２に示した動圧ベアリング(c) は、
回転軸(b) とハブ(d) との間に空隙を維持したまま、内
部にグルーブ溝又は櫛歯状加工等をしてオイル又はエア
として動圧を発生させかつこれを維持させるものであっ
て、第１に、オイル防止構造が必要であり、第２に、起
動及び停止時、金属接触音が発生し、第３に、摩擦が大
きく、第４に、低速回転において不安定であり、第５
に、温度特性が不均一である。
回転軸(b) とハブ(d) との間に空隙を維持したまま、内
部にグルーブ溝又は櫛歯状加工等をしてオイル又はエア
として動圧を発生させかつこれを維持させるものであっ
て、第１に、オイル防止構造が必要であり、第２に、起
動及び停止時、金属接触音が発生し、第３に、摩擦が大
きく、第４に、低速回転において不安定であり、第５
に、温度特性が不均一である。
【０００５】そして、上記２種の従来ベアリングは、共
に製作し難く、価格が高い短所がある。
に製作し難く、価格が高い短所がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記のような従来の種々の問題を解決するために案出した
ものであって、本発明の目的は、回転軸とハブとの間に
磁性を有する永久磁石を介入させ互いに同じ極が有する
斥力と、異なる極が有する引力により、互いに摩擦無し
に回転する磁気ベアリングを有する回転軸が回転するよ
うにしたスピンドルモーターを提供することにある。
記のような従来の種々の問題を解決するために案出した
ものであって、本発明の目的は、回転軸とハブとの間に
磁性を有する永久磁石を介入させ互いに同じ極が有する
斥力と、異なる極が有する引力により、互いに摩擦無し
に回転する磁気ベアリングを有する回転軸が回転するよ
うにしたスピンドルモーターを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そして、このための特徴
的な構成は、内筒部の外側にステータを有するハウジン
グアセンブリと、その上で内周縁に回転子マグネットを
有するハブと、上記ハウジングアセンブリ及びハブを回
転軸に軸着して回転軸と共に回転可能なスピンドルモー
ターであって、上記回転軸に、上下に極が異なる各々の
軸部永久磁石を各々挿着し、上記ハウジングアセンブリ
の内筒部の内周面に、上下に極が異なる各々のハウジン
グ部永久磁石を付設して、上記永久磁石の斥力及び引力
により回転軸が浮上したまま、非接触で回転できるよう
にしたスピンドルモーターにおいて、上記回転軸の軸部
永久磁石を上下Ｎ、Ｓに配列した時、その外側のハウジ
ング部の永久磁石も上下Ｎ、Ｓに同様に配列して、相互
内外側の永久磁石の斥力が大きく作用するようにすると
ともに、上記上側ハウジング部永久磁石の磁性中心を上
側の軸部永久磁石の磁性中心より高くし、下側ハウジン
グ部永久磁石の磁性中心を下側の軸部永久磁石の磁性中
心より低くして、各々の斥力が回転軸の中段に向かって
作用する、磁気ベアリングを有する回転軸が回転するス
ピンドルモーターにある。
的な構成は、内筒部の外側にステータを有するハウジン
グアセンブリと、その上で内周縁に回転子マグネットを
有するハブと、上記ハウジングアセンブリ及びハブを回
転軸に軸着して回転軸と共に回転可能なスピンドルモー
ターであって、上記回転軸に、上下に極が異なる各々の
軸部永久磁石を各々挿着し、上記ハウジングアセンブリ
の内筒部の内周面に、上下に極が異なる各々のハウジン
グ部永久磁石を付設して、上記永久磁石の斥力及び引力
により回転軸が浮上したまま、非接触で回転できるよう
にしたスピンドルモーターにおいて、上記回転軸の軸部
永久磁石を上下Ｎ、Ｓに配列した時、その外側のハウジ
ング部の永久磁石も上下Ｎ、Ｓに同様に配列して、相互
内外側の永久磁石の斥力が大きく作用するようにすると
ともに、上記上側ハウジング部永久磁石の磁性中心を上
側の軸部永久磁石の磁性中心より高くし、下側ハウジン
グ部永久磁石の磁性中心を下側の軸部永久磁石の磁性中
心より低くして、各々の斥力が回転軸の中段に向かって
作用する、磁気ベアリングを有する回転軸が回転するス
ピンドルモーターにある。
【０００８】
【発明の実施の形態】図３は、本発明によるスピンドル
モーターを示す断面図であって、内筒部(11)の外側にス
テータ(12)を有するハウジングアセンブリ(1) と、その
上で内周縁に回転子マグネット(21)を有するハブ(2)
と、これを連結している回転軸(3) が備えられている。
モーターを示す断面図であって、内筒部(11)の外側にス
テータ(12)を有するハウジングアセンブリ(1) と、その
上で内周縁に回転子マグネット(21)を有するハブ(2)
と、これを連結している回転軸(3) が備えられている。
【０００９】上記回転軸(3) の中段には、上下一対の軸
部永久磁石(4a),(4b) を結合するが、この永久磁石は円
筒形であって、軸を嵌め合わせて結合したものであり、
上下極の配列が例えば、上半部がＮ極、下半部がＳ極で
互いに異なる。
部永久磁石(4a),(4b) を結合するが、この永久磁石は円
筒形であって、軸を嵌め合わせて結合したものであり、
上下極の配列が例えば、上半部がＮ極、下半部がＳ極で
互いに異なる。
【００１０】そして、内筒部(11)の内周面にも上下一対
のハウジング部永久磁石(5a)、(5b)を設けているが、こ
れらも、やはり円筒形であって、上下の極は上記回転軸
(3)の軸部永久磁石のように上方がＮ極、下方がＳ極で
配列されたものである。
のハウジング部永久磁石(5a)、(5b)を設けているが、こ
れらも、やはり円筒形であって、上下の極は上記回転軸
(3)の軸部永久磁石のように上方がＮ極、下方がＳ極で
配列されたものである。
【００１１】従って、本発明の回転軸(3) とハブ(2) は
図３に詳細に示されているように、上半部のＮ極とＮ極
が有する水平方向の斥力、そしてＳ極とＳ極が有する水
平方向の斥力により、互いに非接触で回転できるもので
あり、又、図４に示されたように、上記軸部上側の永久
磁石(4a)はその磁気中心(A) がハウジング部上側の永久
磁石(5a)が有する磁気中心(B) より低い位置にあるた
め、下方に斥力及び引力を受け、軸部下側の永久磁石(4
b)はその磁気中心(C) がハウジング部下側の永久磁石(5
b)が有する磁気中心(D) より高い位置にあるため、上方
に斥力及び引力を受ける。
図３に詳細に示されているように、上半部のＮ極とＮ極
が有する水平方向の斥力、そしてＳ極とＳ極が有する水
平方向の斥力により、互いに非接触で回転できるもので
あり、又、図４に示されたように、上記軸部上側の永久
磁石(4a)はその磁気中心(A) がハウジング部上側の永久
磁石(5a)が有する磁気中心(B) より低い位置にあるた
め、下方に斥力及び引力を受け、軸部下側の永久磁石(4
b)はその磁気中心(C) がハウジング部下側の永久磁石(5
b)が有する磁気中心(D) より高い位置にあるため、上方
に斥力及び引力を受ける。
【００１２】それ故に、これらの軸部永久磁石(4a)、(4
b)とハウジング部永久磁石(5a)、(5b)は互いに均衡が取
れた状態で浮上して安定されており、回転する時も、こ
のような力は変わらないものであり、この時、永久磁石
の磁力を強くすると、強性も強く調節できるものであ
る。
b)とハウジング部永久磁石(5a)、(5b)は互いに均衡が取
れた状態で浮上して安定されており、回転する時も、こ
のような力は変わらないものであり、この時、永久磁石
の磁力を強くすると、強性も強く調節できるものであ
る。
【００１３】一方、本発明は図５乃至図１０に示された
ように他の実施形態でも実施することができる。
ように他の実施形態でも実施することができる。
【００１４】即ち、図５は上下側永久磁石の境界部分に
円周溝(5c)を形成して、ここに相対する永久磁石との隙
間を大きくしたものである。
円周溝(5c)を形成して、ここに相対する永久磁石との隙
間を大きくしたものである。
【００１５】このようにすると、その上下部の磁力が有
する力はコリオリ効果により両方のフラックスが強くな
るので、磁力の有効部分が有する斥力をより強くするこ
とができる。
する力はコリオリ効果により両方のフラックスが強くな
るので、磁力の有効部分が有する斥力をより強くするこ
とができる。
【００１６】又、図６は、本発明のハウジング部永久磁
石(5a)、(5b)の内側に非磁性体の金属板材(6) を付設し
たものであって、その内側の中心にある軸部永久磁石(4
a)、(4b)に対して磁力の程度を管理できるようにするも
のである。
石(5a)、(5b)の内側に非磁性体の金属板材(6) を付設し
たものであって、その内側の中心にある軸部永久磁石(4
a)、(4b)に対して磁力の程度を管理できるようにするも
のである。
【００１７】又、図７は、図６のように永久磁石(5a)、
(5b)の内側に非磁性体の金属板材(6) を付設するが、そ
の金属板材(6) の中段部で図５のように円周溝(6a)を形
成したことにより、磁力の程度を管理しながらコリオリ
の効果があるようにしたものである。
(5b)の内側に非磁性体の金属板材(6) を付設するが、そ
の金属板材(6) の中段部で図５のように円周溝(6a)を形
成したことにより、磁力の程度を管理しながらコリオリ
の効果があるようにしたものである。
【００１８】又、図８は回転軸(3) の周りに軸部永久磁
石を嵌め込むのではなく、軸部永久磁石(4a)、(4b)を円
柱形にして、これにより回転軸(3) の中段部を構成した
ものであって、回転軸の周りに軸部永久磁石を嵌め込む
より、直径が小さくなるので、縮小指向的な設計に従う
ことができるようになる。
石を嵌め込むのではなく、軸部永久磁石(4a)、(4b)を円
柱形にして、これにより回転軸(3) の中段部を構成した
ものであって、回転軸の周りに軸部永久磁石を嵌め込む
より、直径が小さくなるので、縮小指向的な設計に従う
ことができるようになる。
【００１９】又、図９はハウジング部永久磁石(5a)、(5
b)をハウジングの内筒部に嵌め込んで固定するのではな
く、上記ハウジングの内筒部を省略し、上記ハウジング
部永久磁石(5a)、(5b)が内筒部の役割をするように構成
したものであるが、ステータ(12)を直接ハウジング部の
永久磁石(5a)、(5b)の外周縁に付設すると、それだけ、
直径を小さくすることができるので、やはり、縮小指向
的な設計に従うことができるようになる。
b)をハウジングの内筒部に嵌め込んで固定するのではな
く、上記ハウジングの内筒部を省略し、上記ハウジング
部永久磁石(5a)、(5b)が内筒部の役割をするように構成
したものであるが、ステータ(12)を直接ハウジング部の
永久磁石(5a)、(5b)の外周縁に付設すると、それだけ、
直径を小さくすることができるので、やはり、縮小指向
的な設計に従うことができるようになる。
【００２０】さらに、図１０は、ハブ(2) の内底面に鉄
(Fe)材の磁力遮断板材(7) を付設したものであって、上
記軸部永久磁石(4a)、(4b)及びハウジング部永久磁石(5
a)、(5b)から出る磁力がハードディスクドライブの他の
部分に影響を及ばないように配慮したものである。
(Fe)材の磁力遮断板材(7) を付設したものであって、上
記軸部永久磁石(4a)、(4b)及びハウジング部永久磁石(5
a)、(5b)から出る磁力がハードディスクドライブの他の
部分に影響を及ばないように配慮したものである。
【００２１】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明は従
来の一般的なベアリングの代わりに軸部の永久磁石(4
a)、(4b)と、ハウジング部の永久磁石(5a)、(5b)とでベ
アリング機能を遂行するようにしたため、回転時は勿
論、停止時にも接触が無いものであり、従って、騒音及
び振動が無いのみならず、低速及び高速で回転が均一な
長所があり、温度変化による特性変化が少なく、非同期
回転振幅が非常に小さく、特に永久磁石の材質を金属、
プラスチック、ゴム等多様に選択でき、又その強度及び
隙間、長さ等を適当に変更してモーターの特性に合わせ
て設計することが容易であるので、広く使用され得るも
のである。
来の一般的なベアリングの代わりに軸部の永久磁石(4
a)、(4b)と、ハウジング部の永久磁石(5a)、(5b)とでベ
アリング機能を遂行するようにしたため、回転時は勿
論、停止時にも接触が無いものであり、従って、騒音及
び振動が無いのみならず、低速及び高速で回転が均一な
長所があり、温度変化による特性変化が少なく、非同期
回転振幅が非常に小さく、特に永久磁石の材質を金属、
プラスチック、ゴム等多様に選択でき、又その強度及び
隙間、長さ等を適当に変更してモーターの特性に合わせ
て設計することが容易であるので、広く使用され得るも
のである。
【００２２】なお、本件発明の思想は上記実施形態によ
って具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、
種々変形できることはいうまでもない。
って具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、
種々変形できることはいうまでもない。
【図１】 従来のボールベアリングを有するスピンドル
モーターの断面図。
モーターの断面図。
【図２】 従来の動圧ベアリングを有するスピンドルモ
ーターの断面図。
ーターの断面図。
【図３】 本発明によるスピンドルモーターの断面図。
【図４】 本発明の要部構成図。
【図５】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図６】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図７】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図８】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図９】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図１０】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
１：ハウジングアセンブリ ２：ハブ ３：回転軸 ４ａ、４ｂ：軸部永久磁石 ５ａ、５ｂ：ハウジング永久磁石 ５ｃ：円周溝 ６：金属板材
Claims (7)
- 【請求項１】内筒部の外側にステータを有するハウジン
グアセンブリと、その上で内周縁に回転子マグネットを
有するハブと、上記ハウジングアセンブリ及びハブを回
転軸に軸着して回転軸と共に回転可能なスピンドルモー
ターであって、 上記回転軸に、上下に極が異なる各々の軸部永久磁石を
各々挿着し、 上記ハウジングアセンブリの内筒部の内周面に、上下に
極が異なる各々のハウジング部永久磁石を付設して、 上記永久磁石の斥力及び引力により回転軸が浮上したま
ま、非接触で回転できるようにしたスピンドルモーター
において、 上記回転軸の軸部永久磁石を上下Ｎ、Ｓに配列した時、
その外側のハウジング部の永久磁石も上下Ｎ、Ｓに同様
に配列して、相互内外側の永久磁石の斥力が大きく作用
するようにするとともに、 上記上側ハウジング部永久磁石の磁性中心を上側の軸部
永久磁石の磁性中心より高くし、下側ハウジング部永久
磁石の磁性中心を下側の軸部永久磁石の磁性中心より低
くして、各々の斥力が回転軸の中段に向かって作用する
ようにしたことを特徴とする磁気ベアリングを有する回
転軸が回転するスピンドルモーター。 - 【請求項２】上記ハウジング部永久磁石の上接部から内
側面へ円周溝を形成して、その上下部分の磁力が、コリ
オリ効果によりさらに有効になるようにしたことを特徴
とする請求項１記載のスピンドルモーター。 - 【請求項３】上記ハウジング部永久磁石の内周面に薄い
非磁性金属板材を接合して、磁力の度合を管理するよう
にしたことを特徴とする請求項１記載のスピンドルモー
ター。 - 【請求項４】上記非磁性金属板材の中段高さに円周溝を
形成して、その外側上下部分の磁力が、コリオリ効果に
よりさらに有効になるようにしたことを特徴とする請求
項３記載のスピンドルモーター。 - 【請求項５】上記軸部永久磁石を円柱形にして上記回転
軸の中段部を構成するようにしたことを特徴とする請求
項１記載のスピンドルモーター。 - 【請求項６】上記ハウジング部永久磁石の外周面にハウ
ジングの内筒部無しに、その外側にステータを直接固定
したことを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ
ー。 - 【請求項７】上記ハブの内底面に磁力が外部に漏出する
ことを遮断するため、磁力遮断板材を付設したことを特
徴とする請求項１記載のスピンドルモーター。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960018433A KR100224533B1 (ko) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 회전축이 함께 회전하는 스핀들 모터의 자기 베어링 |
| KR1996-18433 | 1996-05-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09322473A JPH09322473A (ja) | 1997-12-12 |
| JP2873208B2 true JP2873208B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=19460028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8206927A Expired - Fee Related JP2873208B2 (ja) | 1996-05-29 | 1996-08-06 | 磁気ベアリングを有する回転軸が回転するスピンドルモーター |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873208B2 (ja) |
| KR (1) | KR100224533B1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010064335A (ko) * | 1999-12-29 | 2001-07-09 | 송재인 | 광 디스크 구동용 모터 |
| KR100324636B1 (ko) * | 2000-02-24 | 2002-02-27 | 김민박,라이문트하이넨 | 차량용 모터의 자기 부상형 아마추어 샤프트 |
| KR20020006283A (ko) * | 2000-07-12 | 2002-01-19 | 이형도 | 진동모터 |
| KR20020045669A (ko) * | 2000-12-09 | 2002-06-20 | 이형도 | 스핀들 모터 |
| JP4923238B2 (ja) * | 2005-08-25 | 2012-04-25 | 国立大学法人富山大学 | 磁気反発支持回転機 |
| JP2016178801A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 株式会社Ihi | スイッチトリラクタンス回転機、及び回転装置 |
| CN112034342B (zh) * | 2020-09-07 | 2023-06-23 | 江阴富茂电机技术有限公司 | 一种永磁同步电机磁极位置检测装置及检测方法 |
| KR102627855B1 (ko) | 2021-03-16 | 2024-01-23 | 가천대학교 산학협력단 | 백요크리스 자기 베어링 일체형 모터 |
| CN115342158B (zh) * | 2022-08-01 | 2023-04-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种出力可调节的磁浮重力补偿器及工作方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2949316B2 (ja) * | 1993-02-05 | 1999-09-13 | 光洋精工株式会社 | スピンドルモータ |
-
1996
- 1996-05-29 KR KR1019960018433A patent/KR100224533B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-08-06 JP JP8206927A patent/JP2873208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09322473A (ja) | 1997-12-12 |
| KR100224533B1 (ko) | 1999-11-01 |
| KR970077899A (ko) | 1997-12-12 |
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