JP3057600B2 - ディスク駆動用モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク状の回転
体を回転駆動するモータの防塵シール構造に関するもの
で、例えば、ハードディスクやポリゴンミラー等のディ
スク状回転体を駆動するデイスク駆動用モータに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に、特公平４−２２２９７号公報記
載の従来のモータの防塵シール構造を示す。この防塵シ
ール構造は、下側ボールベアリング４０の下側シール４
１の一部をフレーム１２或いは、ワッシャー１８が直径
方向に向かって覆い、ラビリンスシール機構を構成し、
ここで発生するエアーフロー効果により、ベアリング内
部から発生するオイルミスト等のダストをほぼ遮断する
構成となっている。

【０００３】また、図５に従来の別のモータの構造を示
す。図５において、フレーム２０に固定された軸１０に
一対のボールベアリング４０，５０が嵌合され、ボール
ベアリング４０，５０によってハブ３０が回転自在に支
持されている。ハブ３０は、軸受４０を保持する円筒部
３０ａを有し、また、フレーム２０は、ステータコア７
０を保持する円筒部２０ａを有し、円筒部３０ａの外周
面と円筒部２０ａの内周面とが微小間隙をおいて対向し
てシール構造を形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４の
如く構成されたディスク駆動用モータにあっては、下側
ボールベアリング４０の下側シール４１とフレーム１２
或いは、ワッシャー１８との間に存在する微小間隙を通
って漏出する、ボールベアリング内部からのダストを完
全に遮断することができない。これは、下側シール４１
とフレーム１２或いは、ワッシャー１８との間に微小間
隙が存在するものの、そこに介在するものが空気である
が故に、極微細なダストが空気とともに漏出してしまう
からである。また、ボールベアリング４０に対してラビ
リンスシール機構を直接設ける一方、他の部分には防塵
シール機構を設けていないので、ひとたびボールベアリ
ング４０からダストが流出すると、すぐさまディスク等
の存在する外部空間にそのダストが漏出してしまい、そ
れがディスクや信号読み取り手段等に付着して不具合を
生じている。

【０００５】また、図５の如く構成されたディスク駆動
用モータにあっては、円筒部３０ａの外周面と円筒部２
０ａの内周面との間の微小間隙を極狭い間隙に形成しな
いと防塵効果が弱まるので、両者の周面を加工するにあ
たっては相当の寸法精度が要求され、生産効率の悪化お
よびコスト高の要因となっている。さらに、回転体であ
るハブ３０の円筒部３０ａの内径に比べ固定側のフレー
ム２０の円筒部２０ａの内径を約円筒部３０ａの幅分大
きくする必要があるため、モータの外径が大型化するば
かりか、ハブ３０の回転バランスに影響を与え、ボール
ベアリング４０，５０からノイズが発生したり、振動特
性が劣化したりすることがある。

【０００６】本発明は、上記実状に鑑み、ボールベアリ
ング内部から微小間隙を通って漏出するダストなどを従
来以上に遮断し、ディスク等への不具合を生じないディ
スク駆動用モータを提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】また、本発明は、シール機構を構成する部
分を効率良く製造するとともに、安価に形成し、しかも
モータ全体を小型化することを目的とする。

【０００８】また、本発明は、ロータの回転バランスを
向上させて、ノイズを低減し、振動特性を向上させるこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 かかる目的を達成する
ため、請求項１記載の発明では、軸と、該軸を支持する
フレームと、ディスクが搭載されるハブと、内輪が軸に
嵌められるとともに外輪がハブのベアリング収納孔に嵌
合固着してハブを回転自在に支持するボールベアリング
とを備えたディスク駆動用モータにおいて、フレーム
は、ボールベアリングの外輪の外周面に微小間隙をおい
て対向する突堤部と、ボールベアリングの内輪軸方向側
面に当接する突起部とを有し、ベアリング収納孔の内周
面の径よりフレームの突堤部の内周面の径を微小間隙分
だけ大きくすると共に突堤部の軸方向長さをボールベア
リングのボールの位置に届く長さ以上としている。

【００１０】 さらに、請求項２記載の発明では、請求
項１記載のディスク駆動用モータにおいて、微小間隙に
流体を介在させている。

【００１１】 加えて、請求項３記載の発明では、請求
項２記載のディスク駆動用モータにおいて、流体を気体
とし、微小間隙を０．２ｍｍ以下としている。

【００１２】 また、請求項４記載の発明では、請求項
１記載のディスク駆動用モータにおいて、ベアリングの
外輪を磁性材とし、フレームを非磁性材とし、突堤部の
外周面側にマグネットを配置するとともに、微小間隙に
磁性流体を介在させている。

【００１３】 また、請求項５記載の発明では、軸と、
該軸と一体回転し、ディスクを搭載するハブと、内輪が
軸に嵌められるとともに外輪が固定フレームのベアリン
グ収納孔に嵌合固着して軸を回転自在に支持するボール
ベアリングとを備えたディスク駆動用モータにおいて、
ハブは、ベアリングの外輪の外周面に微小間隙において
対向する突堤部と、ボールベアリングの内輪軸方向側面
に当接する突起部とを有し、ベアリング収納孔の内周面
の径よりハブの突堤部の内周面の径を微小間隙分だけ大
きくすると共に突堤部の軸方向長さをボールベアリング
のボールの位置に届く長さ以上としている。

【００１４】このディスク駆動用モータは、ハブまたは
回転軸が回転すると、ボールベアリングが回動し、その
内部からオイルミスト等のダストが排出されてくる。こ
のダストは、ボールベアリングの外輪の外周面とフレー
ムまたはハブとの間に設置される微小間隙により、外部
に排出されるのが防止される。この排出防止は、微小間
隙に空気が介在しているときは、その微小間隙故の効果
およびエアーフロー効果によってなされ、グリースや磁
性流体等の流体のときは、その材料により微小間隙を塞
ぐことにより達成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のディスク駆動用モータの
実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明に係わるディスク駆動用モ
ータの第１の実施の形態を示し、図１（Ａ）はモータ全
体の断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＰ部拡大図であ
る。

【００１７】図１（Ａ）に示されるディスク駆動用モー
タは、軸１と、軸１の一端側を嵌合固定すると共にステ
−タ部Ｓを支持するフレーム２と、外周にディスクが搭
載されるハブ３と、ハブ３の外周側に固着された磁性材
からなるヨーク８と、ヨーク８の内周面に固着されステ
ータ部Ｓに所定の間隔をおいて対向する駆動マグネット
６と、ハブ３の中央部にあるベアリング収納孔３１に保
持された下側ボールベアリング４と、上側ボールベアリ
ング５とより構成されている。

【００１８】ハブ３、ヨーク８、駆動マグネット６とで
ロータ部Ｒが構成されている一方、ステータコア７とコ
イル９とでステ−タ部Ｓが構成され、コイル９に通電す
ることによりステータコア７と駆動マグネット６との間
に電磁作用が生じてロータ部Ｒが回転するようになって
いる。

【００１９】そして、下側ボールベアリング４の内輪４
ａに軸１が挿嵌されると共に、ハブ３のベアリング収納
孔３１に外輪４ｂが保持されている。この下側ボールベ
アリング４の図示下側には、フレーム２との間に第１の
空間２２が形成されている。また、フレ−ム２には、下
側ボールベアリング４の外輪４ｂの外周面の下方部を全
周にわたってかつ微小間隙ｄをもって覆う突堤部２３が
形成され、この突堤部２３の外側にはモータ外部空間に
通じる第２の空間２５が構成されている。すなわち、第
１の空間２２と第２の空間２５との境界部には、突堤部
２３が立設されていて、図１（Ｂ）のように、突堤部２
３の内周面２４と下側ボールベアリング４の外輪４ｂの
外周面との間には、微小間隙ｄが形成されている。そし
て、この微小間隙ｄを通って、第１の空間２２と第２の
空間２５は連通している。

【００２０】下側ボールベアリング４の外輪４ｂは、そ
の外周面の上部がハブ３のベアリング収納孔３１に嵌合
固着されると共に、その上部端面はベアリング収納孔３
１よりも小径に形成された段部３２の端面に当接してい
る。そして、下側ボールベアリング４の外輪４ｂの下部
外周面はフレーム２の上記突堤部２３の内周面との間に
微小間隙ｄをおいて対向して、この微小間隙ｄがボール
ベアリングを含む第１の空間２２からモータ外部に通じ
る第２の空間２５の途中にあってラビリンスシール構造
としてのシール機構を形成している。

【００２１】したがって、図１（Ｂ）からも分かるよう
に、ハブ３のベアリング収納孔３１の内周面とフレーム
２の突堤部２３の内周面２４との寸法を比較すると、突
堤部２３の内周面２４の内径の方が微小間隙ｄの分だけ
ベアリング収納孔３１の内径より大きいことになる。

【００２２】ところで、当該実施の形態においては、こ
の微小間隙ｄに流体としての空気が介在しており、その
間隔が０．２ｍｍ以下に形成されている。場合によって
は、０．０２ｍｍ程度に極めて微小な間隙に形成される
こともある。この微細な寸法を確保するためには、周面
を切削加工する際にシビアに精度を管理する必要があ
る。

【００２３】従来例の図５に示したモータのように、フ
レーム２０の円筒部２０ａの内周面とハブ３０の円筒部
３０ａの外周面との微小な間隙でシール機構を構成した
場合、両方の周面を精度よく切削加工しなければならな
い。もし、何れかの寸法精度が悪く、一部でも間隙が広
いと、その箇所からダストが漏出してしまい所期の目的
が達成できなくなるし、逆にその間隔が狭すぎると、モ
ータへの僅かな衝撃により両部材が接触して大きな回転
ロスを生じることとなる。

【００２４】このような従来例に対して、この実施の形
態の場合、微小間隙ｄを形成する一方の部材は、ボール
ベアリング４の外輪４ｂの外周面であり、ボールベアリ
ング４の外周面はもともと極めて高精度に形成されてい
るので、追加工する必要がない。したがって、突堤部２
３の内周面２４のみを加工するだけで微小間隙ｄが形成
される。

【００２５】この実施の形態によれば、フレーム２に形
成された突堤部２３の内周面２４と下側ボールベアリン
グ４の外輪４ｂの外周面との間に微小間隙ｄを形成した
ことにより、ロータＲの回転に伴って、下側ボールベア
リング４の外輪４ｂが回転し、突堤部２３との間に形成
された微小間隙ｄにエアーフロー効果が生じる。即ち、
ロータＲの回転中は微小間隙ｄ内の気圧が高まり、第１
の空間２２と第２の空間２５とを遮断することになり、
下側ボールベアリング４の内部から発生するダストの漏
出が防止される。

【００２６】また、突堤部２３の内周面２４とベアリン
グ収納孔３１の内周面とが微小間隙ｄをもってほぼ同一
径に形成されているので、ステ−タに対するロ−タの回
転バランスを向上させて振動特性を改良し、もってボー
ルベアリング４，５から発生する回転ノイズの低減と外
径方向の省スペ−ス化による装置全体の小型化を図るこ
とができる。

【００２７】図２は、本発明のディスク駆動用モータの
第２の実施の形態を示した要部拡大図である。図２にお
いて、上記第１の実施の形態と同一の構成には、同一の
符号を付して、その説明は省略する。この図２におい
て、フレーム２に形成された突堤部２３の内周面２４と
下側ベアリング４の外輪４ｂの外周面との間には微小間
隙ｄがあり、この微小間隙ｄと空間２２とには液状の流
体１０が介在している。

【００２８】この流体１０はある程度の粘度を有してい
て、気化しにくく、有害ガスを発生させるものでなけれ
ば、特に種類は問わない。図２では、流体１０が第１の
空間２２にも及んでいるが、微小間隙ｄ内のみに介在さ
せても勿論よい。

【００２９】このように、微小間隙ｄ内に液状の流体１
０を介在させることにより、第１の空間２２と第２の空
間２５との間における気体の流動を完全に遮断すること
ができ、もって、ボールベアリング４，５から発生する
ダストの漏出を確実に防止することができる。

【００３０】なお、微小間隙ｄ内に液状の流体１０を介
在させた場合、その間隙ｄは０．２ｍｍ以上としてもよ
い。なぜならば、その間隙ｄが狭すぎると、流動抵抗が
大きくなってしまい、ロータ部の回転に支障をきたして
しまうからである。

【００３１】特に、図示しないが、第２の実施の形態の
流体１０の材質をフッ素系のグリースで構成してもよ
い。そうすると、その流体１０の材料特性によって、流
体１０の揮発を抑制することができる。したがって、ベ
アリング収納孔３１に通じる第１の空間２２と外部に構
成された第２の空間２５との間の遮蔽精度および遮蔽寿
命を向上させることができる。

【００３２】また特に、図示しないが、第２の実施の形
態の流体１０の材質を上下のボールベアリング４，５に
潤滑剤として用いているグリースと同一の材質に構成し
てもよい。そうすることにより、たとえ流体１０が下側
ボールベアリング４内に侵入したとしても、グリースの
材質の差による潤滑特性の低下を生じることがない。

【００３３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のディスク
駆動用モータの第３の実施に形態を示した要部拡大図で
あり、（Ａ）はその縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）における
Ｘ−Ｘ´部分の横断面図である。なお、図３において、
上記第１の実施形態と同一の構成には、同一の符号を付
して、その説明は省略する。

【００３４】この第３の実施の形態では、フレーム２は
アルミニウム等の非磁性材で形成されている。このフレ
ーム２に形成された突堤部２３の外周に円環状のマグネ
ット１１を配置するとともに、ステンレス等の強磁性体
にて形成された下側ボールベアリング４の外輪４ｂの外
周面と突堤部２３の内周面との間に微小間隙ｄを構成
し、その微小間隙ｄに磁性流体１０´を介在させてい
る。かかる構成にしたことにより、マグネット１１と下
側ボールベアリング４の外輪４ｂとで図３（Ｂ）に示す
ような磁気回路が形成され、微小間隙ｄ内に常に磁性流
体１０´が介在することになり、第１の空間２２と第２
の空間２５との間の遮蔽精度を一層向上させることがで
きる。なお、図３（Ｂ）において、点線はマグネット１
１から発する磁束を模式的に示したものである。

【００３５】今まで述べた各実施の形態はいわゆる軸固
定タイプのモータであるが、軸回転タイプのモータにも
本発明を適用することができる。この場合、軸は回転軸
となり、図１のフレームがハブに相当し、このハブが回
転軸と一体回転する。そして、このハブに突提部を設け
ることになる。すなわち、ボールベアリングの内輪が回
転し、外輪が固定状態となり、この固定状態の外輪の外
周面と微小間隙をもって回転する突提部が対向する構造
となる。また、ボールベアリングを２つ設けるのではな
く、１個のものにも本発明を適用できる。

【００３６】

【発明の効果】 以上説明したように、請求項１および
５記載の本発明のディスク駆動用モータにあっては、フ
レームまたはハブに形成された突堤部の内周面とボール
ベアリングの外輪の外周面との間に形成された微小間隙
によって、ベアリング内部に通じる第１の空間とモータ
外部空間に通じる第２の空間とを分離し、ボールベアリ
ング内部から発生するダストの漏出を防止することがで
きる。また、本発明によれば、突堤部の内周面とベアリ
ング収納孔の内周面とを微小間隙をもってほぼ同一径に
形成したので、ステータに対するロータの回転バランス
を向上させて振動特性を改良し、回転ノイズの低下と外
径方向の省スペース化により装置全体の小型化を図るこ
とができる。

【００３７】 さらに、請求項２記載の発明では、微小
間隙内に流体を介在させることにより、ベアリング内部
から微小間隙を通って漏出するダストなどを完全に遮断
し、ディスク駆動用モータに不具合が生じるのを防止し
ている。

【００３８】 また請求項３記載の発明では、流体を気
体とし、微小間隙を０．２ｍｍ以下としているので、微
小間隙の効果が高まると共にエアーフロー効果も働き、
ダストの漏出を一層防止することができる。

【００３９】 さらに、請求項４記載の発明では、フレ
ームを非磁性材とし、ボールベアリングの外輪を磁性材
にして、突堤部の外周にマグネットを配置し、ボールベ
アリングの外輪の外周面と突堤部の内周面との微小間隙
内に磁性流体を介在させることによって、ボールベアリ
ング内部の第１の空間とモータ外部に通じる第２の空間
との分離をより一層確実にし、ボールベアリングから発
生するダストの漏出を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスク駆動用モータの第１の実施の
形態を示し、（Ａ）は要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）にお
けるＰ部分の拡大図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示した部分拡大説
明図である。

【図３】本発明のディスク駆動用モータの第３の実施の
形態の要部を示し、（Ａ）はその縦断面図、（Ｂ）は
（Ａ）におけるＸ−Ｘ´部分の横断面図である。

【図４】従来のディスク駆動用モータを示した要部断面
図である。

【図５】従来の他のディスク駆動用モータを示した断面
図である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ フレーム ３ ハブ ４ 下側ボールベアリング ５ 上側ボールベアリング １０ 流体 ２３ 突提部 ３１ ベアリング内納孔 ｄ 微小間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 19/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸と、該軸を支持するフレームと、ディ
   スクが搭載されるハブと、内輪が上記軸に嵌められると
   ともに外輪が上記ハブのベアリング収納孔に嵌合固着し
   て上記ハブを回転自在に支持するボールベアリングとを
   備えたディスク駆動用モータにおいて、 上記フレームは、上記ボールベアリングの外輪の外周面
   に微小間隙をおいて対向する突堤部と、上記ボールベア
   リングの内輪軸方向側面に当接する突起部とを有し、上
   記ベアリング収納孔の内周面の径より上記フレームの突
   堤部の内周面の径を上記微小間隙分だけ大きくすると共
   に上記突堤部の軸方向長さを上記ボールベアリングのボ
   ールの位置に届く長さ以上としたことを特徴とするディ
   スク駆動用モータ。
2. 【請求項２】 上記微小間隙に流体が介在していること
   を特徴とする請求項１項記載のディスク駆動用モータ。
3. 【請求項３】 上記流体が気体であるときの上記微小間
   隙は０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２項
   記載のディスク駆動用モータ。
4. 【請求項４】 上記ベアリングの外輪は磁性材からなる
   一方、上記フレームは非磁性材からなり、上記突堤部の
   外周面側にマグネットが配置されるとともに、上記微小
   間隙に磁性流体が介在していることを特徴とする請求項
   ２記載のディスク駆動用モータ。
5. 【請求項５】 軸と、該軸と一体回転しディスクを搭載
   するハブと、内輪が上記軸に嵌められるとともに外輪が
   固定フレームのベアリング収納孔に嵌合固着して上記軸
   を回転自在に支持するボールベアリングとを備えたディ
   スク駆動用モータにおいて、 上記ハブは、上記ベアリングの外輪の外周面に微小間隙
   において対向する突堤部と、上記ボールベアリングの内
   輪軸方向側面に当接する突起部とを有し、上記ベアリン
   グ収納孔の内周面の径より上記ハブの突堤部の内周面の
   径を上記微小間隙分だけ大きくすると共に上記突堤部の
   軸方向長さを上記ボールベアリングのボールの位置に届
   く長さ以上としたことを特徴とする ディスク駆動用モー
   タ。