JP3326394B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスピンドルモータに
係り、例えばフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁
気ディスク、デジタル・ビデオ・ディスク等円盤状ディ
スクを回転させるスピンドルモータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスピンドルモータ、例え
ば図５に示すように、図示しない電子回路を形成した磁
性体製ステータ板１に、例えばオイルレスメタルからな
る筒形の滑り軸受３をかしめ加工によって直接固定し、
硬球５ａを保持する保持器５ｂをスラスト受板５ｃ、５
ｄで挟んだスラスト球軸受５を、その滑り軸受３の外周
でステータ板１に載置し、このスラスト球軸受５を囲む
ように複数の駆動コイル７をステータ板１に平面的に固
定し、ロータ板９に保持したロータ軸１１をその滑り軸
受３に軸支させるとともにそのロータ板９をスラスト受
板５ｄに当接させ、駆動コイル７に面対向する駆動マグ
ネット１３をロータ板９に固定させた構成が知られてい
る。

【０００３】このスピンドルモータは、ラジアル方向に
対してロータ軸１１が滑り軸受３で支持され、スラスト
方向に対してロータ板９がスラスト球軸受５で支持され
た状態で回転し、そのロータ板９の背面側に例えばフロ
ッピーディスクを図示しない公知の保持手法で保持すれ
ば、これを回転させることができる。特に、このスピン
ドルモータは、スラスト球軸受５を用いるから軸方向の
薄型化を容易に達成できる利点がある。

【０００４】また、別の面対向形のスピンドルモータと
しては、図６に示すように、ステータ板１に筒形の軸受
ケーシング１９を固定し、この軸受ケーシング１９の中
空部１９ａ内に軸受としてボールベアリングからなるラ
ジアル球軸受２１をはめ込んでその外輪２１ａを軸受ケ
ーシング１９に当接支持させる一方、ロータ板９に保持
したロータ軸１１を内輪２１ｂに回転自在に軸支させる
とともにそのロータ板９を内輪２１ｂに当接させ、軸受
ケーシング１９のロータ軸１１に当接する当接部１９ｂ
でロータ軸１１と適当なクリアランスを持ってロータ軸
１１を支持する構成も知られている。符号２１ｃはラジ
アル球軸受２１の硬球である。

【０００５】このスピンドルモータでは、ロータ板９を
介してかかるアキシャル荷重を、機械的強度や寸法精度
が比較的良好なラジアル球軸受２１で支持することがで
きるため、スラスト球軸受５で支持する構成に比べ、回
転騒音が小さく、回転寿命が比較的長く、高速回転にも
適すると考えられている。なお、この構成は、同様の理
由から周対向型のスピンドルモータにも使用されてい
る。

【０００６】さらに、一般的な周対向型のスピンドルモ
ータとしては、図７に示すように、ステータ板２３に筒
形の軸受ケーシング２５を固定し、この軸受ケーシング
２５の中空部２５ａ内へ例えばオイルレスメタルからな
る滑り軸受２７をはめ込み、カップ状のロータ板２９の
中央部に保持したロータ軸３１を滑り軸受２７の支持孔
２７ａに挿入してロータ板２９を回転自在に軸支し、放
射状に延びる複数の突極歯３３ａを有する磁芯３３を軸
受ケーシング２５の外周に固定し、その突極歯３３ａに
駆動コイル３５を巻くとともに、ロータ板２９の側壁２
９ａ内側に各突極歯３３ａの先端と僅かな間隔をおいて
周対向するリング板状の駆動マグネット３７を固定した
構成がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そのような構成のスピ
ンドルモータにおいては、次のような解決すべき課題が
ある。すなわち、図５に示したスピンドルモータでは、
駆動マグネット１３を介してステータ板１とロータ板９
との間に吸引力が発生し、スラスト球軸受５において硬
球５ａがスラスト受板５ｃ、５ｄに強く当接するが、ス
ラスト受板５ｃ、５ｄには硬球５ａを面で受ける溝がな
いのが一般的であるから、スラスト荷重がスラスト受板
５ｃ、５ｄの各々一点に集中し、スラスト球軸受５の寿
命が短くなり易いうえ、硬球５ａの回転音が騒音となり
易く、高速回転には不向きである。

【０００８】しかも、スラスト球軸受５には硬球５ａの
回転軌道を正確に規制する手段を設け難いから、ロータ
板９に偏心荷重がある場合にその影響を受け易く、ロー
タ板９に偏心回転を生じる場合がある。

【０００９】また、図６に示したスピンドルモータは、
ロータ板９をラジアル球軸受２１の内輪２１ｂで軸支す
るから、ロータ板９の外径に対して極めて小さい径でこ
れを支持した状態となり、ロータ軸１１の振れ精度があ
まり良好でなく、ロータ板９の安定した回転を確保し難
い場合がある。

【００１０】さらに、図７の周対向形のスピンドルモー
タでは、偏心荷重に対しての影響を受けずに円滑な回転
を確保するには、滑り軸受２７の支持孔２７ａとロータ
軸３１との間に適切かつ高精度のクリアランスが必要で
あるが、オイルレスメタル等からなる滑り軸受２７の支
持孔２７ａ形状を高精度かつ耐久性に優れた状態に加工
するには、コスト面での負担が大きくなってしまう。

【００１１】本発明はそのような従来の課題を解決する
ためになされたもので、比較的薄型で、ロータ側からの
偏心荷重の影響を受け難く、安定した高速回転と長い回
転寿命が得られるスピンドルモータの提供を目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明は、支持孔を有しステータ板に固定され
た滑り軸受と、この滑り軸受の外周にその支持孔と同芯
状かつ並列的に固定されラジアル方向に回転輪の形成さ
れたラジアル球軸受と、ロータ軸を有しこのロータ軸が
支持孔に挿入支持されて回転自在に軸支されたロータ板
であって、そのラジアル球軸受の回転輪に直接又は間接
的に当接されたロータ板とを具備している。

【００１３】そして本発明は、その滑り軸受の外周にこ
れから一体的に突出する当接部に当接するよう上記ラジ
アル球軸受をはめるような構成になっている。また本発
明は、そのラジアル球軸受を形成する内輪および外輪の
うち内輪が上記当接部に当接し、当該外輪が回転輪とし
て上記ロータ板を受けるよう形成することも可能であ
る。

【００１４】さらにまた、本発明は、上記滑り軸受の支
持孔におけるロータ軸との軸方向当接長を、上記ラジア
ル球軸受の軸方向長以上に設定すると良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１および図２は本発明に係るス
ピンドルモータを示す縦半断面図および要部縦断面図で
ある。

【００１６】図１および図２において、ステータ板３９
は、鋼板等の強磁性体材料から形成され、取付孔３９ａ
にはめるようにしてラジアル型の滑り軸受４１が固定さ
れており、例えば後述するロータ板４９に面する上側表
面に電子回路（図示省略）を有し、対向する下側表面を
図示しない電子機器に適当な固定手段で載置して固定さ
れる。

【００１７】滑り軸受４１は、例えば焼結含油メタル材
料から円筒状に成形加工されてなり、円柱状の支持孔４
１ａを有するとともに外周に一体的に突出するフランジ
４１ｂを有し、このフランジ４１ｂの片面（図中下面）
をステータ板３９に当接するようにしてこれに固定され
ている。

【００１８】滑り軸受４１としては、焼結含油メタル以
外に樹脂製含油材料よりなる軸受や、流体又はエアーに
よる動圧軸受その他公知のもので実施可能である。滑り
軸受４１には、図２のように、フランジ４１ｂの上側
（ステータ板との当接面に対向する面）付根周囲が段部
となって軸方向（図１中の上下方向）の厚みが厚くな
り、当接部４１ｃが形成されている。

【００１９】滑り軸受４１の支持孔４１ａと同芯状に形
成されたこの外周には、ラジアル球軸受４３がはめられ
ている。このラジアル球軸受４３は、同芯状に配置され
た外輪４３ａおよび内輪４３ｂと、これらの間に配置さ
れ外輪４３ａおよび内輪４３ｂに形成された回転溝（図
示せず）に部分的に面接触して回転する硬球４３ｃから
なり、軸方向長（厚み）がｌ（英小文字）となったボー
ルベアリング等のような従来公知の球軸受構成を有して
おり、フランジ４１ｂの当接部４１ｃに内輪４３ｂのみ
を当接させた状態で例えば圧入又は適当なクリアランス
で挿入されている。

【００２０】図１に戻って、ステータ板３９には、複数
の駆動コイル４５が滑り軸受４１やラジアル球軸受４３
を囲むように平面的に固定され、ステータ板３９の上述
した電子回路に接続されている。それらステータ板３
９、滑り軸受４１、ラジアル球軸受４３および駆動コイ
ル４５等によってモータのステータ部４７が形成されて
いる。

【００２１】ロータ板４９は、鋼板等の磁性体材料から
偏平なカップ状に形成され、その回転中央部にはロータ
軸５１を貫通保持しており、駆動コイル４５と面対向す
るリング板状の駆動マグネット５３をロータ軸５１を囲
むように有している。ロータ板４９は、図２左半分に図
示したように、ラジアル球軸受４３の外輪４３ａに相当
する領域より内側に、軸方向外側へ膨出する膨出部４９
ａが屈曲形成されており、ロータ軸５１を滑り軸受４１
の支持孔４１ａに挿入するとともに、駆動マグネット５
３の内周において内面をラジアル球軸受４３の外輪４３
ａに当接させ、滑り軸受４１と軸方向で当接長Ｌで摺り
当接するように軸支されている。

【００２２】そのため、ロータ板４９は、ラジアル球軸
受４３の内輪４３ｂとの間に空隙が生じるようになって
おり、駆動マグネット５３が駆動コイル４５と僅かな間
隔で面対向するようにして回転自在に支持されるととも
に、駆動マグネット５３の磁力を介してステータ板３９
とロータ板４９間に吸引力が生じ、内輪４３ｂが滑り軸
受４１に当接して固定輪となり外輪４３ａが回転輪とな
るとともに、ロータ板４９を介してラジアル球軸受４３
に与圧が加わるようになっている。なお、滑り軸受４１
とロータ軸５１の当接長Ｌの方がラジアル球軸受４３の
軸方向長ｌより大きく（長く）設定されている。

【００２３】これらロータ板４９、ロータ軸５１および
駆動マグネット５３等によってモータのロータ部５５が
形成され、ブラシレス型のスピンドルモータが構成され
ている。

【００２４】このようなスピンドルモータは、複数の駆
動コイル４５を切換え通電してロータ板４９が回転し、
ロータ板４９の背面側に保持した例えばフロッピーディ
スク（図示せず）を回転させることができる。

【００２５】このような本発明のスピンドルモータは、
支持孔４１ａおよび外周に一体的に突出する当接部４１
ｃを有するラジアル型の滑り軸受４１をステータ板３９
に固定し、この滑り軸受４１の外周に支持孔４１ａと同
芯状にラジアル球軸受４３をはめ、ラジアル球軸受４３
の内輪４３ｂを当接部４１ｃに当接させてこれを固定輪
とするとともに外輪４３ａを回転輪とし、ロータ板４９
にロータ軸５１を保持させるとともに駆動コイル４５と
面対向する駆動マグネット５３を設け、そのロータ軸５
１を滑り軸受４１の支持孔４１ａに挿入する一方、ロー
タ板４９の内面をラジアル球軸受４３の外輪４３ａのみ
に当接させたから、滑り軸受４１でロータ軸５１を軸支
し、滑り軸受４１の外周に並列的に配置したラジアル球
軸受４３でスラスト方向からロータ板４９を受けること
になる。

【００２６】そのため、薄形構成を維持しつつ、滑り軸
受４１の軸長を長くすることが可能となり、ロータ軸５
１の振れ振動の発生を抑えて安定した軸支が可能となる
し、ボールベアリング等のラジアル球軸受４３が機械的
強度および寸法精度において良好であるから、ロータ板
４９からのスラスト荷重をラジアル球軸受４３で安定し
て受けることが可能となり、スラスト荷重が滑り軸受４
１とロータ軸５１間の軸支に影響を与えず、高荷重、高
速回転の使用が可能で長寿命となる。

【００２７】また、ラジアル球軸受４３の硬球４３ｃに
よる騒音は小さく、低騒音動作を確保できる。特に、ラ
ジアル球軸受４３の内輪４３ｂ内側に滑り軸受４１を配
置するとともに、滑り軸受４１とロータ軸５１との軸方
向当接長Ｌをラジアル球軸受４３の軸方向長（厚み）ｌ
以上に選定したから、ロータ軸５１の軸振れを小さく抑
えることか可能であるし、ロータ軸５１を細くしても安
定する。

【００２８】また、ラジアル球軸受４３の内側に滑り軸
受４１が並列的に配置されるので、モータの薄型化とと
もに小径化も可能である。

【００２９】上述した構成では、滑り軸受４１外周の同
芯状に配置されたラジアル球軸受４３の外輪４３ａでロ
ータ板４９を支持するため、偏心したスラスト荷重がロ
ータ板４９に生じてもロータ板４９が偏心せずに安定し
て回転するから、駆動マグネット５３の磁力アンバラン
スやフロッピーディスクの偏芯荷重による影響を受け難
く、回転が極めて安定する。

【００３０】さらに、滑り軸受４１の外周にラジアル球
軸受４３をはめてその内輪４３ｂを当接部４１ｃに当接
させるだけで、内輪４３ｂを固定輪とするとともに外輪
４３ａを回転輪として構成可能となり、組立てが極めて
簡単である。なお、滑り軸受４１とロータ軸５１との軸
方向当接長Ｌとラジアル球軸受４３の軸方向長（厚み）
ｌとの関係は、モータ構成に対応させてｌ≦Ｌとすれば
良い。

【００３１】上述した構成は、図２の左半分に示すよう
に、ロータ板４９に膨出部４９ａを形成して内輪４３ｂ
との間に空隙が生じるように構成したが、同図右半分に
図示したように、ロータ板４９にあって外輪４３ａと重
なる領域にブッシュ等のリング体５７を介在させてロー
タ板４９を外輪４３ａに当接させれば、ロータ板４９を
膨出するように屈曲形成する必要はない。なお、図２中
の符号５９はリング体５７が外輪４３ａに当るようにロ
ータ板４９に形成された位置決め部である。

【００３２】さらに、本発明は、図３に示すように、ロ
ータ板６１の回転中心領域に例えばフロッピーディスク
を載置するチャッキングハブ６３を固定し、一方の頭部
６５ａを大径にした段付きロータ軸６５をチャッキング
ハブ６３の外側から挿入してその頭部６５ａで係合する
ように保持させ、そのロータ軸６５を滑り軸受４１の支
持孔４１ａに挿入し、そのチャッキングハブ６３の内側
にてラジアル球軸受４３の外輪４３ａのみに当接させる
一方、内輪４３ｂとの間に空隙が生じるように構成する
ことも可能である。

【００３３】このように、本発明では、ロータ板６１を
間接的にラジアル球軸受４３の外輪４３ａに当接させる
構成で実施可能であり、滑り軸受４１の当接部４１ｃと
の当接側（図中下側）とは反対側（図中上側）におい
て、ロータ板６１を直接的又は間接的にラジアル球軸受
４３の外輪４３ａに当接させる構成にすれば良い。

【００３４】なお、滑り軸受４１の外周に突設するフラ
ンジ４１ｂも、図３に示すように、別個に形成すること
が可能であり、円筒状の滑り軸受４１の外周に当接部６
７ａ付きのフランジ６７をはめ込み、滑り軸受４１の外
周にラジアル球軸受４３をはめるとともに当接部６７ａ
に当接する構成も可能である。

【００３５】ところで、上述したスピンドルモータは、
一例であって面対向形に限らず周対向型の構成において
実施可能である。この構成を、例えば図１に示した構成
の主要部であるステータ板３９、滑り軸受４１、ラジア
ル球軸受４３およびロータ軸５１を用いて示すと、図４
のようになる。

【００３６】すなわち、滑り軸受４１のフランジ４１ｂ
が大径に形成され、放射状に延びる複数の突極歯６９ａ
を有する磁芯６９が、ラジアル球軸受４３の外周にこれ
と間隔を置くようにしてフランジ４１ｂに重ねられ、ね
じ７１によってフランジ４１ｂに固定されている。

【００３７】その突極歯６９ａには複数の駆動コイル７
３が分割して巻かれ、ステータ板３９に形成された図示
しない電子回路に接続されている。ロータ板４９と同様
な磁性体材料からカップ状に形成されたロータ板７５
は、その回転中央部にロータ軸５１を貫通保持してお
り、その側壁７５ａ内側にリング板状の駆動マグネット
７７を保持している。

【００３８】ロータ板７５は、ロータ軸５１を滑り軸受
４１の支持孔４１ａに挿入し、ラジアル球軸受４３の外
輪４３ａに当接するとともに、側壁７５ａ内側の駆動マ
グネット７７が各突極歯６９ａの先端と僅かな間隔をお
いて周対向するように回転自在に軸支されている。

【００３９】しかも、ロータ板７５が軸支された状態
で、磁芯６９の磁気センターＰ１と駆動マグネット７７
の磁気センターＰ２とが軸方向に僅かな距離Ｓだけずれ
るようにロータ板７５が軸支されている。なお、磁気セ
ンターＰ１、Ｐ２は回転平面に沿った仮想的なものであ
る。

【００４０】すなわち、駆動マグネット７７の磁気セン
ターＰ２が磁芯６９の磁気センターＰ１よりもステータ
板１から離れる軸方向に距離Ｓだけずれており、ロータ
板７５が軸支されたとき、両磁気センターＰ１、Ｐ２が
一致するような力が作用してロータ板７５がステータ板
３９側へ引き寄せられ、ラジアル球軸受４３の外輪４３
ａと内輪４３ｂの間に予圧が働き、円滑な回転が確保さ
れる。このような周対向型のスピンドルモータも、上述
した軸受構成を有することから、面対向形のスピンドル
モータにおける効果と同様の効果が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、支持孔を
有する滑り軸受をステータ板に固定し、この滑り軸受の
外周にはラジアル方向に回転輪の形成されたラジアル球
軸受をその支持孔と同芯状かつ並列的に固定し、ロータ
軸を支持孔に挿入支持して回転自在に軸支されたロータ
板をそのラジアル球軸受の回転輪に直接又は間接的に当
接させて構成したから、比較的薄型かつ小型で、ロータ
側からの偏心荷重の影響を受け難く、安定した高速回転
と長い回転寿命が得られる。また、その滑り軸受の外周
から一体的に突出成形された当接部に当接するよう上記
ラジアル球軸受をはめる構成なので、滑り軸受の外周に
ラジアル球軸受をはめるだけで当接部に当接するよう配
置できるから、組立てが簡単である。さらに、そのラジ
アル球軸受の内輪を上記当接部に当接させ、当該外輪が
回転輪として上記ロータ板を受けるように形成する構成
では、滑り軸受からより離れた外側で上記ロータ板をラ
ジアル球軸受で受けることになり、ロータ側からの偏心
荷重の影響を一層受け難くなり、より安定した高速回転
を達成できる。さらにまた、上記滑り軸受とロータ軸と
の軸方向当接長をラジアル球軸受の軸方向長以上に設定
すれば、滑り軸受によるロータ軸をより一層安定して軸
支可能となり、ロータ軸の振動を小さく抑えて一層安定
した回転を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスピンドルモータの実施の形態を
示す縦半断面図である。

【図２】図１のスピンドルモータの要部を示す要部縦断
面図である。

【図３】本発明に係るスピンドルモータの他の実施の形
態を示す要部縦断面図である。

【図４】本発明に係るスピンドルモータの他の実施の形
態を示す縦半断面図である。

【図５】従来のスピンドルモータを示す縦半断面図であ
る。

【図６】従来のスピンドルモータの他の構成を示す要部
縦断面図である。

【図７】従来のスピンドルモータのさらに他の構成を示
す縦半断面図である。

【符号の説明】

１、２３、３９ ステータ板 ３、２７、４１ 滑り軸受 ５ スラスト球軸受 ５ａ、２１ｃ、４３ｃ 硬球 ５ｂ 保持器 ５ｃ、５ｄ スラスト受板 ７、３５、４５、７３ 駆動コイル ９、２９、４９、６１、７５ ロータ板 １１、３１、５１、６５ ロータ軸 １３、３７、５３、７７ 駆動マグネット １５、４７ ステータ部 １７、５５ ロータ部 １９、２５ 軸受ケーシング １９ａ、２５ａ 中空部 １９ｂ 当接部 ２１、４３ ラジアル球軸受 ２１ａ、４３ａ 外輪 ２１ｂ、４３ｂ 内輪 ２７ａ、４１ａ 支持孔 ２９ａ、７５ａ 側壁 ３３、６９ 磁芯 ３３ａ、６９ａ 突極歯 ３９ａ 取付孔 ４１ｂ、６７ フランジ ４１ｃ、６７ａ 当接部 ４９ａ 膨出部 ５７ リング体 ５９ 位置決め部 ６３ チャッキングハブ ６５ａ ロータ軸の頭部 ７１ ねじ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−252713（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−275782（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−47726（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−65847（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 21/22 H02K 5/173 H02K 29/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持孔を有しステータ板に固定された滑
   り軸受と、 この滑り軸受の外周に前記支持孔と同芯状かつ並列状に
   固定され、ラジアル方向に回転輪の形成されたラジアル
   球軸受と、 ロータ軸を有しこのロータ軸が前記支持孔に挿入支持さ
   れて回転自在に軸支されたロータ板であって、前記ラジ
   アル球軸受の回転輪に直接又は間接的に当接されたロー
   タ板とを具備し、 前記滑り軸受は、その外周から一体的に突出され、前記
   ラジアル球軸受の固定側の輪のみを当接する形状に成形
   した当接部を持ち、前記ラジアル球軸受はそのような前
   記当接部に当接するようにはめられたことを特徴とする
   スピンドルモータ。
2. 【請求項２】 前記ラジアル球軸受は、これを形成する
   内輪および外輪のうち前記内輪が前記当接部に当接し、
   当該外輪が前記回転輪として前記ロータ板を受けるよう
   形成されてなる請求項１記載のスピンドルモータ。
3. 【請求項３】 前記滑り軸受の支持孔における前記ロー
   タ軸との軸方向当接長が、前記ラジアル球軸受の軸方向
   長以上に設定されてなる請求項１又は２に記載のスピン
   ドルモータ。