JP3406198B2 - スピンドルモータ及びスピンドルモータを採用した回転体装置 - Google Patents
スピンドルモータ及びスピンドルモータを採用した回転体装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、気体ラジアル軸
受を備え気体スラスト軸受は不要なスピンドル装置、及
びスピンドルが気体ラジアル軸受のギャップ寸法の範囲
で片側に微小寸法偏芯して回転して軸の振れ回り（ホワ
ール）を防止でき安定した回転を確保できるスピンドル
装置、及び前記スピンドル装置にモータを備えたスピン
ドルモータ、及び前記スピンドルモータを採用した回転
体装置に関する。
受を備え気体スラスト軸受は不要なスピンドル装置、及
びスピンドルが気体ラジアル軸受のギャップ寸法の範囲
で片側に微小寸法偏芯して回転して軸の振れ回り（ホワ
ール）を防止でき安定した回転を確保できるスピンドル
装置、及び前記スピンドル装置にモータを備えたスピン
ドルモータ、及び前記スピンドルモータを採用した回転
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、気体動圧軸受式スピンドルモータ
を採用したレーザースキャナーやハードディスク駆動装
置のテスト装置等において、スピンドルモータのスピン
ドルが固定軸に対して振れ回り（ホワール）を生じるこ
とにより非繰り返し回転振れ（ＮＲＲＯ）が生ずること
が知られている。他方、スピンドル支持部材のスピンド
ルの支持中心に対してスピンドルの回転中心を微小寸法
偏芯させると、気体ラジアル軸受のラジアル軸受固定部
材とラジアル軸受可動部材との間の偏芯側に最小ギャッ
プが生じかつそこに動圧が有効に発生し、偏芯の確保と
動圧の発生によってスピンドルが固定軸に対して振れ回
り（ホワール）を回避でき非繰り返し回転振れ（ＮＲＲ
Ｏ）が減少することが研究レベルにおいて知られてい
る。
を採用したレーザースキャナーやハードディスク駆動装
置のテスト装置等において、スピンドルモータのスピン
ドルが固定軸に対して振れ回り（ホワール）を生じるこ
とにより非繰り返し回転振れ（ＮＲＲＯ）が生ずること
が知られている。他方、スピンドル支持部材のスピンド
ルの支持中心に対してスピンドルの回転中心を微小寸法
偏芯させると、気体ラジアル軸受のラジアル軸受固定部
材とラジアル軸受可動部材との間の偏芯側に最小ギャッ
プが生じかつそこに動圧が有効に発生し、偏芯の確保と
動圧の発生によってスピンドルが固定軸に対して振れ回
り（ホワール）を回避でき非繰り返し回転振れ（ＮＲＲ
Ｏ）が減少することが研究レベルにおいて知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気体ラ
ジアル軸受は、ラジアル軸受固定部材とラジアル軸受可
動部材のいずれか一方に動圧発生溝を形成して空気の粘
性を利用して空気を動圧発生溝内に誘導し昇圧すること
によりラジアル軸受固定部材でラジアル軸受可動部材を
非接触で支持するものであり、このため、ラジアル軸受
可動部材をラジアル軸受固定部材に対して微小寸法偏芯
させる方法・手段は未だ提案されていない。
ジアル軸受は、ラジアル軸受固定部材とラジアル軸受可
動部材のいずれか一方に動圧発生溝を形成して空気の粘
性を利用して空気を動圧発生溝内に誘導し昇圧すること
によりラジアル軸受固定部材でラジアル軸受可動部材を
非接触で支持するものであり、このため、ラジアル軸受
可動部材をラジアル軸受固定部材に対して微小寸法偏芯
させる方法・手段は未だ提案されていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願発明は、気体ラジア
ル軸受を備え気体スラスト軸受は不要なスピンドル装置
を提供することにある。本願発明は、気体ラジアル軸受
を備え気体スラスト軸受は不要でありスピンドルが気体
ラジアル軸受のギャップ寸法の範囲で片側に微小寸法偏
芯して回転して軸の振れ回り（ホワール）を防止でき安
定した回転を確保できるスピンドル装置を提供すること
にある。本願発明は、前記スピンドル装置にモータを備
えたスピンドルモータを提供することにある。本願発明
は、前記スピンドルモータを採用した回転体装置を提供
することにある。
ル軸受を備え気体スラスト軸受は不要なスピンドル装置
を提供することにある。本願発明は、気体ラジアル軸受
を備え気体スラスト軸受は不要でありスピンドルが気体
ラジアル軸受のギャップ寸法の範囲で片側に微小寸法偏
芯して回転して軸の振れ回り（ホワール）を防止でき安
定した回転を確保できるスピンドル装置を提供すること
にある。本願発明は、前記スピンドル装置にモータを備
えたスピンドルモータを提供することにある。本願発明
は、前記スピンドルモータを採用した回転体装置を提供
することにある。
【０００５】本願第一の発明は、スピンドルが気体ラジ
アル軸受を介してスピンドル支持部材に支持されたスピ
ンドル装置において、Ｎ極とＳ極が両端面に分極された
三つのリング磁石の中、二つのリング磁石がスピンドル
またはスピンドル支持部材のいずれか一方に間隔をあけ
て取り付られているとともに、残り一つのリング磁石が
前記二つのリング磁石の中間に位置されてスピンドルま
たはスピンドル支持部材のいずれか他方に取り付られ、
スピンドルに取り付られたリング磁石とスピンドル支持
部材に取り付られたリング磁石の反発により、スピンド
ルが浮く構成であることを特徴とするスピンドル装置を
提供するものである。本願第二の発明は、スピンドル支
持部材に取り付られているリング磁石がスピンドル支持
部材に取り付られているラジアル軸受固定部材に対して
微小寸法偏芯していることを特徴とするスピンドル装置
を提供するものである。本願第三の発明は、前記第一ま
たは第二の発明のスピンドル装置にモータが備えられて
いることを特徴とするスピンドルモータを提供するもの
である。本願第四の発明は、スピンドルの中心にスピン
ドルに取り付られているラジアル軸受可動部材の回転中
心が一致していることを特徴とするスピンドルモータを
提供するものである。本願第五の発明は、前記第三また
は第四の発明のスピンドルモータのスピンドルに磁気デ
ィスクあるいは光ディスク等の被回転体が取り付けられ
ていることを特徴とするスピンドルモータを採用した回
転体装置を提供するものである。
アル軸受を介してスピンドル支持部材に支持されたスピ
ンドル装置において、Ｎ極とＳ極が両端面に分極された
三つのリング磁石の中、二つのリング磁石がスピンドル
またはスピンドル支持部材のいずれか一方に間隔をあけ
て取り付られているとともに、残り一つのリング磁石が
前記二つのリング磁石の中間に位置されてスピンドルま
たはスピンドル支持部材のいずれか他方に取り付られ、
スピンドルに取り付られたリング磁石とスピンドル支持
部材に取り付られたリング磁石の反発により、スピンド
ルが浮く構成であることを特徴とするスピンドル装置を
提供するものである。本願第二の発明は、スピンドル支
持部材に取り付られているリング磁石がスピンドル支持
部材に取り付られているラジアル軸受固定部材に対して
微小寸法偏芯していることを特徴とするスピンドル装置
を提供するものである。本願第三の発明は、前記第一ま
たは第二の発明のスピンドル装置にモータが備えられて
いることを特徴とするスピンドルモータを提供するもの
である。本願第四の発明は、スピンドルの中心にスピン
ドルに取り付られているラジアル軸受可動部材の回転中
心が一致していることを特徴とするスピンドルモータを
提供するものである。本願第五の発明は、前記第三また
は第四の発明のスピンドルモータのスピンドルに磁気デ
ィスクあるいは光ディスク等の被回転体が取り付けられ
ていることを特徴とするスピンドルモータを採用した回
転体装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本願第三の発明のスピンド
ルモータの第一の実施の形態を示しているとともに、本
願第一及び第二の発明のスピンドル装置の第一の実施の
形態を示している。このスピンドルモータＳＭ1 は、下
端に鍔部１ａを有する概略円筒状のスピンドル支持部材
１Ａに、下端に鍔部２ａを有しかつ上面が閉じている概
略キャップ形状に形成されたスピンドル２Ａが被さって
おり、さらにスピンドル２Ａの上面部２ｂの中央に設け
られた回転軸３が前記スピンドル支持部材１Ａの内部に
垂下しており、さらに、スピンドル支持部材１Ａの内面
下部にステータ４が嵌着されかつステータ４のスロット
にモータコイル５Ａが設けられている一方、ステータ４
の磁極歯に対応するように、回転軸３の下端にモータ用
永久磁石６Ａが設けられモータ要素が備えられており、
さらに、スピンドル支持部材１Ａの内面中部にセラミッ
ク、その他の高耐摩耗材料からなるラジアル軸受固定部
材７Ａが嵌着されている一方、これに対応するように、
回転軸３の中部にセラミック、その他の高耐摩耗材料か
らなるラジアル軸受可動部材８Ａが設けられ、ラジアル
軸受固定部材７Ａの内周面とラジアル軸受可動部材８Ａ
の外周面のいずれか一方に図示しない動圧発生溝が刻設
され、もって気体ラジアル軸受が備えられており、さら
に、スピンドル支持部材１Ａの内面上部にＮ極とＳ極が
両端面に分極されたリング磁石９Ａ1 、９Ａ2 が間隔を
あけて嵌着されている一方、リング磁石９Ａ1 、９Ａ2
の間に対応するように、回転軸３の上部にリング磁石１
０Ａが嵌着され、リング磁石９Ａ1 または９Ａ2 のＮ極
とリング磁石１０ＡのＮ極が対向して磁力が反発し合っ
ているとともにリング磁石９Ａ1 または９Ａ2 のＳ極と
リング磁石１０ＡのＳ極が対向して磁力が反発し合って
いて、もってスピンドル２Ａがスピンドル支持部材１Ａ
に対して浮くようになっており、そうして、スピンドル
支持部材１Ａの内空間の下端が蓋板１１で閉じられてい
る。
ルモータの第一の実施の形態を示しているとともに、本
願第一及び第二の発明のスピンドル装置の第一の実施の
形態を示している。このスピンドルモータＳＭ1 は、下
端に鍔部１ａを有する概略円筒状のスピンドル支持部材
１Ａに、下端に鍔部２ａを有しかつ上面が閉じている概
略キャップ形状に形成されたスピンドル２Ａが被さって
おり、さらにスピンドル２Ａの上面部２ｂの中央に設け
られた回転軸３が前記スピンドル支持部材１Ａの内部に
垂下しており、さらに、スピンドル支持部材１Ａの内面
下部にステータ４が嵌着されかつステータ４のスロット
にモータコイル５Ａが設けられている一方、ステータ４
の磁極歯に対応するように、回転軸３の下端にモータ用
永久磁石６Ａが設けられモータ要素が備えられており、
さらに、スピンドル支持部材１Ａの内面中部にセラミッ
ク、その他の高耐摩耗材料からなるラジアル軸受固定部
材７Ａが嵌着されている一方、これに対応するように、
回転軸３の中部にセラミック、その他の高耐摩耗材料か
らなるラジアル軸受可動部材８Ａが設けられ、ラジアル
軸受固定部材７Ａの内周面とラジアル軸受可動部材８Ａ
の外周面のいずれか一方に図示しない動圧発生溝が刻設
され、もって気体ラジアル軸受が備えられており、さら
に、スピンドル支持部材１Ａの内面上部にＮ極とＳ極が
両端面に分極されたリング磁石９Ａ1 、９Ａ2 が間隔を
あけて嵌着されている一方、リング磁石９Ａ1 、９Ａ2
の間に対応するように、回転軸３の上部にリング磁石１
０Ａが嵌着され、リング磁石９Ａ1 または９Ａ2 のＮ極
とリング磁石１０ＡのＮ極が対向して磁力が反発し合っ
ているとともにリング磁石９Ａ1 または９Ａ2 のＳ極と
リング磁石１０ＡのＳ極が対向して磁力が反発し合って
いて、もってスピンドル２Ａがスピンドル支持部材１Ａ
に対して浮くようになっており、そうして、スピンドル
支持部材１Ａの内空間の下端が蓋板１１で閉じられてい
る。
【０００７】このスピンドルモータＳＭ1 は、上記のよ
うにスピンドル支持部材１Ａに取り付けられたリング磁
石９Ａ1 、９Ａ2 の磁力と、回転軸３に取り付けられた
リング磁石１０Ａの磁力が反発し合ってスピンドル２Ａ
がスピンドル支持部材１Ａに対して浮いて安定するの
で、気体スラスト軸受は設けられていない。リング磁石
１０Ａの外径がリング磁石９Ａ1 の内径よりも大きくリ
ング磁石９Ａ1 の上にリング磁石１０Ａがオーバーラッ
プしているのは、磁石同士の反発力を大きくしてスピン
ドル２Ａの浮上力を確保するためである。また、リング
磁石９Ａ2 の内径がリング磁石１０Ａの外径よりも僅か
に大きくなっているのは、モータ用永久磁石６Ａとラジ
アル軸受可動部材８Ａとリング磁石１０Ａを組み付けた
スピンドル２Ａを、ステータ４とモータコイル５Ａとリ
ング磁石９Ａ1 、９Ａ2 とラジアル軸受固定部材７Ａを
組み付けたスピンドル支持部材１Ａに組付けられるよう
にするためである。
うにスピンドル支持部材１Ａに取り付けられたリング磁
石９Ａ1 、９Ａ2 の磁力と、回転軸３に取り付けられた
リング磁石１０Ａの磁力が反発し合ってスピンドル２Ａ
がスピンドル支持部材１Ａに対して浮いて安定するの
で、気体スラスト軸受は設けられていない。リング磁石
１０Ａの外径がリング磁石９Ａ1 の内径よりも大きくリ
ング磁石９Ａ1 の上にリング磁石１０Ａがオーバーラッ
プしているのは、磁石同士の反発力を大きくしてスピン
ドル２Ａの浮上力を確保するためである。また、リング
磁石９Ａ2 の内径がリング磁石１０Ａの外径よりも僅か
に大きくなっているのは、モータ用永久磁石６Ａとラジ
アル軸受可動部材８Ａとリング磁石１０Ａを組み付けた
スピンドル２Ａを、ステータ４とモータコイル５Ａとリ
ング磁石９Ａ1 、９Ａ2 とラジアル軸受固定部材７Ａを
組み付けたスピンドル支持部材１Ａに組付けられるよう
にするためである。
【０００８】このスピンドルモータＳＭ1 は、スピンド
ル２Ａと完全に同芯の回転軸３に対し、モータ用永久磁
石６Ａとラジアル軸受可動部材８Ａとリング磁石１０Ａ
が完全に同芯に設けられている。また、スピンドル支持
部材１Ａの円筒部の外径に対し、ラジアル軸受固定部材
７Ａが完全に同芯状態に組付けられている。他方、スピ
ンドル支持部材１Ａの円筒部の外径に対し、ラジアル軸
受固定部材７Ａが同芯状態に、またステータ４とリング
磁石９Ａ1 、９Ａ2 が偏芯して設けられている。リング
磁石９Ａ1 と９Ａ2 は互いに同芯状態に設けられてい
る。リング磁石９Ａ1 と９Ａ2 が偏芯して設けられてい
る構成とは、リング磁石９Ａ 1 と９Ａ2 の内径が外径に
対して偏心しているか、スピンドル支持部材１Ａのリン
グ磁石９Ａ1 と９Ａ2 が被嵌している箇所の孔径がスピ
ンドル支持部材１Ａの円筒部の外径の中心線に対して５
０〜１００ミクロンｍｍ偏心しているかのどちらでも良
い。リング磁石９Ａ1 と９Ａ2 が偏芯して設けられてい
ると、組付けられた状態では、モータ停止時とモータ回
転時のいかんにかかわらず、リング磁石１０Ａの磁力と
リング磁石９Ａ1 と９Ａ2 の磁力が反発して自動調芯作
用力を生起し、この自動調芯作用力が固定側のリング磁
石９Ａ1 と９Ａ2 の偏芯方向にスピンドル２Ａを偏心す
る。
ル２Ａと完全に同芯の回転軸３に対し、モータ用永久磁
石６Ａとラジアル軸受可動部材８Ａとリング磁石１０Ａ
が完全に同芯に設けられている。また、スピンドル支持
部材１Ａの円筒部の外径に対し、ラジアル軸受固定部材
７Ａが完全に同芯状態に組付けられている。他方、スピ
ンドル支持部材１Ａの円筒部の外径に対し、ラジアル軸
受固定部材７Ａが同芯状態に、またステータ４とリング
磁石９Ａ1 、９Ａ2 が偏芯して設けられている。リング
磁石９Ａ1 と９Ａ2 は互いに同芯状態に設けられてい
る。リング磁石９Ａ1 と９Ａ2 が偏芯して設けられてい
る構成とは、リング磁石９Ａ 1 と９Ａ2 の内径が外径に
対して偏心しているか、スピンドル支持部材１Ａのリン
グ磁石９Ａ1 と９Ａ2 が被嵌している箇所の孔径がスピ
ンドル支持部材１Ａの円筒部の外径の中心線に対して５
０〜１００ミクロンｍｍ偏心しているかのどちらでも良
い。リング磁石９Ａ1 と９Ａ2 が偏芯して設けられてい
ると、組付けられた状態では、モータ停止時とモータ回
転時のいかんにかかわらず、リング磁石１０Ａの磁力と
リング磁石９Ａ1 と９Ａ2 の磁力が反発して自動調芯作
用力を生起し、この自動調芯作用力が固定側のリング磁
石９Ａ1 と９Ａ2 の偏芯方向にスピンドル２Ａを偏心す
る。
【０００９】図２（ａ）に誇張して示すように、モータ
停止時には、ラジアル軸受固定部材７Ａ（円は内径を示
す）の中心ａに対して、ステータ４（円は外径を示す）
の中心ｂとラジアル軸受可動部材８Ａ（円は外径を示
す）の中心ｃとリング磁石９Ａ 1 、９Ａ2 （円は内径を
示す）の中心ｄが片側に一軸線上に偏心している。中心
ａ，ｂ，ｃ，ｄの位置関係を参照して説明する。ラジア
ル軸受固定部材７Ａの中心ａに対してリング磁石９
Ａ1 、９Ａ2 の中心ｄが５０〜１００ミクロンｍｍと最
も大きく偏心している。この偏芯量は、リング磁石９Ａ
1 、９Ａ2 の磁力とリング磁石１０Ａの磁力が反発し合
ってスピンドル２Ａをスピンドル支持部材１Ａに対して
浮かせて固定側のリング磁石９Ａ1 、９Ａの中心ｄに可
動側のリング磁石１０Ａの中心を合わせようとする自動
調芯作用力を生起し、スピンドル２Ａがリング磁石９Ａ
1 、９Ａの偏芯方向に偏心する。従って、モータ停止時
には、ラジアル軸受可動部材８Ａがラジアル軸受固定部
材７Ａに対して偏芯移動してラジアル軸受可動部材８Ａ
の外径がラジアル軸受固定部材７Ａの内径に片側で接し
てラジアル軸受可動部材８Ａの中心ｃがラジアル軸受固
定部材７Ａの中心ａに対して微小寸法、例えば約５〜１
０ミクロンｍｍずれる。
停止時には、ラジアル軸受固定部材７Ａ（円は内径を示
す）の中心ａに対して、ステータ４（円は外径を示す）
の中心ｂとラジアル軸受可動部材８Ａ（円は外径を示
す）の中心ｃとリング磁石９Ａ 1 、９Ａ2 （円は内径を
示す）の中心ｄが片側に一軸線上に偏心している。中心
ａ，ｂ，ｃ，ｄの位置関係を参照して説明する。ラジア
ル軸受固定部材７Ａの中心ａに対してリング磁石９
Ａ1 、９Ａ2 の中心ｄが５０〜１００ミクロンｍｍと最
も大きく偏心している。この偏芯量は、リング磁石９Ａ
1 、９Ａ2 の磁力とリング磁石１０Ａの磁力が反発し合
ってスピンドル２Ａをスピンドル支持部材１Ａに対して
浮かせて固定側のリング磁石９Ａ1 、９Ａの中心ｄに可
動側のリング磁石１０Ａの中心を合わせようとする自動
調芯作用力を生起し、スピンドル２Ａがリング磁石９Ａ
1 、９Ａの偏芯方向に偏心する。従って、モータ停止時
には、ラジアル軸受可動部材８Ａがラジアル軸受固定部
材７Ａに対して偏芯移動してラジアル軸受可動部材８Ａ
の外径がラジアル軸受固定部材７Ａの内径に片側で接し
てラジアル軸受可動部材８Ａの中心ｃがラジアル軸受固
定部材７Ａの中心ａに対して微小寸法、例えば約５〜１
０ミクロンｍｍずれる。
【００１０】好ましい実施の態様では、ステータ４の中
心ｂは中心ａ−ｃ間の略中間に位置している。図２
（ｂ）に誇張して示すように、モータ回転時には、ラジ
アル軸受可動部材８Ａの中心ｃが移動してステータ４の
中心ｂに一致する。これは、ラジアル軸受固定部材７Ａ
とラジアル軸受可動部材８Ａのいずれかに設けられた動
圧発生溝に取り込まれ昇圧する空気がラジアル軸受固定
部材７Ａとラジアル軸受可動部材８Ａの片当たりを解消
するギャップ（例えば０．０１ｍｍ）を生ぜしめて、該
ギャップが生じる分だけラジアル軸受可動部材８Ａが移
動してその中心ｃがステータ４の中心ｂに一致するから
である。従って、モータ回転時には、スピンドル２Ａの
回転中心がステータ４の中心ｂに対して同芯状態に維持
され、かつラジアル軸受可動部材８Ａが片側に偏芯して
ラジアル軸受固定部材７Ａとの間に有効な空気動圧を発
生し、もってスピンドル２Ａの振れ回りを回避でき非繰
り返し回転振れ（ＮＲＲＯ）が減少する。
心ｂは中心ａ−ｃ間の略中間に位置している。図２
（ｂ）に誇張して示すように、モータ回転時には、ラジ
アル軸受可動部材８Ａの中心ｃが移動してステータ４の
中心ｂに一致する。これは、ラジアル軸受固定部材７Ａ
とラジアル軸受可動部材８Ａのいずれかに設けられた動
圧発生溝に取り込まれ昇圧する空気がラジアル軸受固定
部材７Ａとラジアル軸受可動部材８Ａの片当たりを解消
するギャップ（例えば０．０１ｍｍ）を生ぜしめて、該
ギャップが生じる分だけラジアル軸受可動部材８Ａが移
動してその中心ｃがステータ４の中心ｂに一致するから
である。従って、モータ回転時には、スピンドル２Ａの
回転中心がステータ４の中心ｂに対して同芯状態に維持
され、かつラジアル軸受可動部材８Ａが片側に偏芯して
ラジアル軸受固定部材７Ａとの間に有効な空気動圧を発
生し、もってスピンドル２Ａの振れ回りを回避でき非繰
り返し回転振れ（ＮＲＲＯ）が減少する。
【００１１】スピンドル支持部材１Ａのステータ収容孔
をラジアル軸受固定部材収容孔に対して微小寸法（例え
ば５〜１０ミクロンｍｍ）偏芯させ、さらにスピンドル
支持部材１Ａのリング磁石収容孔をラジアル軸受固定部
材収容孔に対して微小寸法（例えば５０〜１００ミクロ
ンｍｍ）偏芯させることは高度の加工技術を必要とし製
作コストは高く付くので、スピンドル支持部材１Ａのス
テータ収容孔をラジアル軸受固定部材収容孔に対して同
芯として、スピンドル支持部材１Ａのリング磁石収容孔
をラジアル軸受固定部材収容孔に対して微小寸法偏芯さ
せても実用上差し支えない。
をラジアル軸受固定部材収容孔に対して微小寸法（例え
ば５〜１０ミクロンｍｍ）偏芯させ、さらにスピンドル
支持部材１Ａのリング磁石収容孔をラジアル軸受固定部
材収容孔に対して微小寸法（例えば５０〜１００ミクロ
ンｍｍ）偏芯させることは高度の加工技術を必要とし製
作コストは高く付くので、スピンドル支持部材１Ａのス
テータ収容孔をラジアル軸受固定部材収容孔に対して同
芯として、スピンドル支持部材１Ａのリング磁石収容孔
をラジアル軸受固定部材収容孔に対して微小寸法偏芯さ
せても実用上差し支えない。
【００１２】図３は本願第三の発明のスピンドルモータ
の第二の実施の形態を示しているとともに、本願第一及
び第二の発明のスピンドル装置の第二の実施の形態を示
している。このスピンドルモータＳＭ2 は、円板状のス
ピンドル支持部材１Ｂに、下端に鍔部２ａを有しかつ上
面が閉じている概略キャップ形状に形成されたスピンド
ル２Ｂが被さっており、さらにスピンドル支持部材１Ｂ
の中央に立設された固定軸１２が前記スピンドル２Ｂの
中心を通っており、さらに、スピンドル支持部材１Ｂの
上面にモータコイル５Ｂが設けられている一方、モータ
コイル５Ｂに対向してスピンドル２Ｂの鍔部２ａの下面
にモータ用永久磁石６Ｂが設けられており、さらに、ス
ピンドル２Ｂの内面上部にセラミック、その他の高耐摩
耗材料からなるラジアル軸受可動部材８Ｂが嵌着されて
いる一方、これに対応するように、固定軸１２の上部に
セラミック、その他の高耐摩耗材料からなるラジアル軸
受固定部材７Ｂが設けられ、かつラジアル軸受固定部材
７Ｂの外周面とラジアル軸受可動部材８Ｂの内周面のい
ずれか一方に図示しない動圧発生溝が刻設され、もって
気体ラジアル軸受が備えられており、さらに、スピンド
ル２Ｂの内面下部にＮ極とＳ極が両端面に分極されたリ
ング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 が間隔をあけて嵌着されて
いる一方、リング磁石１０Ｂ 1 、１０Ｂ2 の間に対応す
るように、固定軸１２の下部にリング磁石９Ｂが嵌着さ
れ、リング磁石１０Ｂ1 または１０Ｂ2 のＮ極とリング
磁石９ＢのＮ極が対向して磁力が反発し合っているとと
もにリング磁石１０Ｂ1 または１０Ｂ2 のＳ極とリング
磁石９ＢのＳ極が対向して磁力が反発し合っていて、も
ってスピンドル２Ｂがスピンドル支持部材１Ｂに対して
浮くようになっている。
の第二の実施の形態を示しているとともに、本願第一及
び第二の発明のスピンドル装置の第二の実施の形態を示
している。このスピンドルモータＳＭ2 は、円板状のス
ピンドル支持部材１Ｂに、下端に鍔部２ａを有しかつ上
面が閉じている概略キャップ形状に形成されたスピンド
ル２Ｂが被さっており、さらにスピンドル支持部材１Ｂ
の中央に立設された固定軸１２が前記スピンドル２Ｂの
中心を通っており、さらに、スピンドル支持部材１Ｂの
上面にモータコイル５Ｂが設けられている一方、モータ
コイル５Ｂに対向してスピンドル２Ｂの鍔部２ａの下面
にモータ用永久磁石６Ｂが設けられており、さらに、ス
ピンドル２Ｂの内面上部にセラミック、その他の高耐摩
耗材料からなるラジアル軸受可動部材８Ｂが嵌着されて
いる一方、これに対応するように、固定軸１２の上部に
セラミック、その他の高耐摩耗材料からなるラジアル軸
受固定部材７Ｂが設けられ、かつラジアル軸受固定部材
７Ｂの外周面とラジアル軸受可動部材８Ｂの内周面のい
ずれか一方に図示しない動圧発生溝が刻設され、もって
気体ラジアル軸受が備えられており、さらに、スピンド
ル２Ｂの内面下部にＮ極とＳ極が両端面に分極されたリ
ング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 が間隔をあけて嵌着されて
いる一方、リング磁石１０Ｂ 1 、１０Ｂ2 の間に対応す
るように、固定軸１２の下部にリング磁石９Ｂが嵌着さ
れ、リング磁石１０Ｂ1 または１０Ｂ2 のＮ極とリング
磁石９ＢのＮ極が対向して磁力が反発し合っているとと
もにリング磁石１０Ｂ1 または１０Ｂ2 のＳ極とリング
磁石９ＢのＳ極が対向して磁力が反発し合っていて、も
ってスピンドル２Ｂがスピンドル支持部材１Ｂに対して
浮くようになっている。
【００１３】このスピンドルモータＳＭ2 は、上記のよ
うにスピンドル２Ｂに取り付けられたリング磁石１０Ｂ
1 、１０Ｂ2 の磁力と、固定軸１２に取り付けられたリ
ング磁石９Ｂの磁力が反発し合ってスピンドル２Ｂがス
ピンドル支持部材１Ｂに対して浮いて安定するので、気
体スラスト軸受は設けられていない。リング磁石９Ｂの
外径がリング磁石１０Ｂ1 の内径よりも大きくリング磁
石９Ｂの上にリング磁石１０Ｂ1 がオーバーラップして
いるのは、磁石同士の反発力を大きくしてスピンドル２
Ｂの浮上力を確保するためである。また、リング磁石１
０Ｂ2 の内径がリング磁石９Ｂの外径よりも僅かに大き
くなっているのは、モータ用永久磁石６Ｂとラジアル軸
受可動部材８Ｂとリング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 を組み
付けたスピンドル２Ｂを、モータコイル５Ｂとリング磁
石９Ｂとラジアル軸受固定部材７Ｂを組み付けたスピン
ドル支持部材１Ｂに組付けられるようにするためであ
る。
うにスピンドル２Ｂに取り付けられたリング磁石１０Ｂ
1 、１０Ｂ2 の磁力と、固定軸１２に取り付けられたリ
ング磁石９Ｂの磁力が反発し合ってスピンドル２Ｂがス
ピンドル支持部材１Ｂに対して浮いて安定するので、気
体スラスト軸受は設けられていない。リング磁石９Ｂの
外径がリング磁石１０Ｂ1 の内径よりも大きくリング磁
石９Ｂの上にリング磁石１０Ｂ1 がオーバーラップして
いるのは、磁石同士の反発力を大きくしてスピンドル２
Ｂの浮上力を確保するためである。また、リング磁石１
０Ｂ2 の内径がリング磁石９Ｂの外径よりも僅かに大き
くなっているのは、モータ用永久磁石６Ｂとラジアル軸
受可動部材８Ｂとリング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 を組み
付けたスピンドル２Ｂを、モータコイル５Ｂとリング磁
石９Ｂとラジアル軸受固定部材７Ｂを組み付けたスピン
ドル支持部材１Ｂに組付けられるようにするためであ
る。
【００１４】このスピンドルモータＳＭ2 は、スピンド
ル２Ｂに対し、モータ用永久磁石６Ｂとラジアル軸受可
動部材８Ｂとリング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 が完全に同
芯状態に組付けられ、また、固定軸１２に対し、ラジア
ル軸受固定部材７Ｂが完全に同芯状態に組付けられてい
る。固定軸１２に対し、モータコイル５Ｂとリング磁石
９Ｂは偏芯状態に設けられている。リング磁石９Ｂが偏
芯状態に設けられる構成とは、リング磁石９Ｂの内径が
外径に対して偏心しているか、固定軸１２のリング磁石
９Ｂが被嵌している箇所の軸径が固定軸１２の中心線に
対して５０〜１００ミクロンｍｍ偏心しているかのどち
らでも良い。固定軸１２に対しリング磁石９Ｂが偏芯状
態に設けられていると、組付けられた状態では、モータ
停止時とモータ回転時のいかんにかかわらず、リング磁
石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 の磁力とリング磁石９Ｂの磁力が
反発して自動調芯作用を生起することにより、リング磁
石９Ｂの偏芯側にスピンドル２Ｂが偏心する。
ル２Ｂに対し、モータ用永久磁石６Ｂとラジアル軸受可
動部材８Ｂとリング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 が完全に同
芯状態に組付けられ、また、固定軸１２に対し、ラジア
ル軸受固定部材７Ｂが完全に同芯状態に組付けられてい
る。固定軸１２に対し、モータコイル５Ｂとリング磁石
９Ｂは偏芯状態に設けられている。リング磁石９Ｂが偏
芯状態に設けられる構成とは、リング磁石９Ｂの内径が
外径に対して偏心しているか、固定軸１２のリング磁石
９Ｂが被嵌している箇所の軸径が固定軸１２の中心線に
対して５０〜１００ミクロンｍｍ偏心しているかのどち
らでも良い。固定軸１２に対しリング磁石９Ｂが偏芯状
態に設けられていると、組付けられた状態では、モータ
停止時とモータ回転時のいかんにかかわらず、リング磁
石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 の磁力とリング磁石９Ｂの磁力が
反発して自動調芯作用を生起することにより、リング磁
石９Ｂの偏芯側にスピンドル２Ｂが偏心する。
【００１５】図４（ａ）に誇張して示すように、モータ
停止時には、ラジアル軸受固定部材７Ｂ（円は外径を示
す）の中心ｅに対して、モータコイル５Ｂ（円はコイル
の内外径の中間の径を示す）の中心ｆとラジアル軸受可
動部材８Ｂ（円は内径を示す）の中心ｇとリング磁石９
Ｂの中心ｈが片側に一軸線上に偏心している。中心ｅ，
ｆ，ｇ，ｈの位置関係を参照して説明する。ラジアル軸
受固定部材７Ｂの中心ｅに対してリング磁石９Ｂの中心
ｈが５０〜１００ミクロンｍｍと最も大きく偏心してい
る。この偏芯量は、リング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 の磁
力とリング磁石９Ｂの磁力が反発し合ってスピンドル２
Ｂをスピンドル支持部材１Ｂに対して浮かせてリング磁
石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 の中心をリング磁石９Ｂの中心に
合わせようとする自動調芯作用力を生起し、この自動調
芯作用力がスピンドル２Ｂを偏心し、ラジアル軸受可動
部材８Ｂとリング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 が一体に偏芯
する。従って、図４（ａ）に示すように、モータ停止時
には、ラジアル軸受可動部材８Ｂがラジアル軸受固定部
材７Ｂに対して偏芯移動してラジアル軸受可動部材８Ｂ
の内径がラジアル軸受固定部材７Ｂの外径に片側で接し
てラジアル軸受可動部材８Ｂの中心ｇがラジアル軸受固
定部材７Ｂの中心ｅに対して微小寸法、例えば約５〜１
０ミクロンｍｍずれている。
停止時には、ラジアル軸受固定部材７Ｂ（円は外径を示
す）の中心ｅに対して、モータコイル５Ｂ（円はコイル
の内外径の中間の径を示す）の中心ｆとラジアル軸受可
動部材８Ｂ（円は内径を示す）の中心ｇとリング磁石９
Ｂの中心ｈが片側に一軸線上に偏心している。中心ｅ，
ｆ，ｇ，ｈの位置関係を参照して説明する。ラジアル軸
受固定部材７Ｂの中心ｅに対してリング磁石９Ｂの中心
ｈが５０〜１００ミクロンｍｍと最も大きく偏心してい
る。この偏芯量は、リング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 の磁
力とリング磁石９Ｂの磁力が反発し合ってスピンドル２
Ｂをスピンドル支持部材１Ｂに対して浮かせてリング磁
石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 の中心をリング磁石９Ｂの中心に
合わせようとする自動調芯作用力を生起し、この自動調
芯作用力がスピンドル２Ｂを偏心し、ラジアル軸受可動
部材８Ｂとリング磁石１０Ｂ1 、１０Ｂ2 が一体に偏芯
する。従って、図４（ａ）に示すように、モータ停止時
には、ラジアル軸受可動部材８Ｂがラジアル軸受固定部
材７Ｂに対して偏芯移動してラジアル軸受可動部材８Ｂ
の内径がラジアル軸受固定部材７Ｂの外径に片側で接し
てラジアル軸受可動部材８Ｂの中心ｇがラジアル軸受固
定部材７Ｂの中心ｅに対して微小寸法、例えば約５〜１
０ミクロンｍｍずれている。
【００１６】好ましい実施の態様では、モータコイル５
Ｂの中心ｆは中心ｅ−ｇ間の略中間に位置している。図
４（ｂ）に誇張して示すように、モータ回転時には、ラ
ジアル軸受可動部材８Ｂの中心ｇが移動してモータコイ
ル５Ｂの中心ｆに一致する。これは、ラジアル軸受固定
部材７Ｂとラジアル軸受可動部材８Ｂのいずれかに設け
られた動圧発生溝に取り込まれ昇圧する空気がラジアル
軸受固定部材７Ｂとラジアル軸受可動部材８Ｂの片当た
りを解消するギャップ（例えば０．０１ｍｍ）を生ぜし
めて、該ギャップが生じる分だけラジアル軸受可動部材
８Ｂが移動してその中心ｇがモータコイル５Ｂの中心ｆ
に一致するからである。従って、モータ回転時には、ス
ピンドル２Ｂの回転中心がモータコイル５Ｂに対して同
芯状態に維持され、かつラジアル軸受可動部材８Ｂが片
側に偏芯してラジアル軸受固定部材７Ｂとの間に有効な
空気動圧を発生し、もってスピンドル２Ｂの振れ回りを
回避でき非繰り返し回転振れ（ＮＲＲＯ）が減少する。
Ｂの中心ｆは中心ｅ−ｇ間の略中間に位置している。図
４（ｂ）に誇張して示すように、モータ回転時には、ラ
ジアル軸受可動部材８Ｂの中心ｇが移動してモータコイ
ル５Ｂの中心ｆに一致する。これは、ラジアル軸受固定
部材７Ｂとラジアル軸受可動部材８Ｂのいずれかに設け
られた動圧発生溝に取り込まれ昇圧する空気がラジアル
軸受固定部材７Ｂとラジアル軸受可動部材８Ｂの片当た
りを解消するギャップ（例えば０．０１ｍｍ）を生ぜし
めて、該ギャップが生じる分だけラジアル軸受可動部材
８Ｂが移動してその中心ｇがモータコイル５Ｂの中心ｆ
に一致するからである。従って、モータ回転時には、ス
ピンドル２Ｂの回転中心がモータコイル５Ｂに対して同
芯状態に維持され、かつラジアル軸受可動部材８Ｂが片
側に偏芯してラジアル軸受固定部材７Ｂとの間に有効な
空気動圧を発生し、もってスピンドル２Ｂの振れ回りを
回避でき非繰り返し回転振れ（ＮＲＲＯ）が減少する。
【００１７】固定軸１２に対して、ラジアル軸受固定部
材７Ｂを同芯とし、モータコイル５Ｂを微小寸法（例え
ば５〜１０ミクロンｍｍ）偏芯させ、さらにリング磁石
９Ｂを同一方向に異なる微小寸法（例えば５０〜１００
ミクロンｍｍ）偏芯させることは高度の加工技術を必要
とし製作コストは高く付くので、固定軸１２に対して、
ラジアル軸受固定部材７Ｂとモータコイル５Ｂを同芯と
しても実用上差し支えない。
材７Ｂを同芯とし、モータコイル５Ｂを微小寸法（例え
ば５〜１０ミクロンｍｍ）偏芯させ、さらにリング磁石
９Ｂを同一方向に異なる微小寸法（例えば５０〜１００
ミクロンｍｍ）偏芯させることは高度の加工技術を必要
とし製作コストは高く付くので、固定軸１２に対して、
ラジアル軸受固定部材７Ｂとモータコイル５Ｂを同芯と
しても実用上差し支えない。
【００１８】図５は、図３のスピンドルモータを採用し
た回転体装置を示す。この回転体装置は、図３のスピン
ドルモータＳＭ2 のスピンドル２Ｂにポリゴンミラー１
３が被着され、ミラーケース１４がスピンドルモータＳ
Ｍ2 のスピンドル支持部材１Ｂに支持されている構成で
ある。図６は、図１のスピンドルモータＳＭ1 を採用し
た回転体装置を示す。この回転体装置は、ディスク装置
であり、本願第一の発明のスピンドルモータＳＭのスピ
ンドルに、磁気ディスクまたは光ディスク等の被回転円
盤１５を複数枚被着してなる。
た回転体装置を示す。この回転体装置は、図３のスピン
ドルモータＳＭ2 のスピンドル２Ｂにポリゴンミラー１
３が被着され、ミラーケース１４がスピンドルモータＳ
Ｍ2 のスピンドル支持部材１Ｂに支持されている構成で
ある。図６は、図１のスピンドルモータＳＭ1 を採用し
た回転体装置を示す。この回転体装置は、ディスク装置
であり、本願第一の発明のスピンドルモータＳＭのスピ
ンドルに、磁気ディスクまたは光ディスク等の被回転円
盤１５を複数枚被着してなる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明してきたように、本願発明のス
ピンドル装置、及びスピンドルモータ、及びスピンドル
モータを採用した回転体装置によれば、気体スラスト軸
受が不要でありスピンドルが気体ラジアル軸受のギャッ
プ寸法の範囲で偏芯して回転し軸の振れ回り（ホワー
ル）を回避でき非繰り返し回転振れ（ＮＲＲＯ）が減少
し安定した回転を確保できる。
ピンドル装置、及びスピンドルモータ、及びスピンドル
モータを採用した回転体装置によれば、気体スラスト軸
受が不要でありスピンドルが気体ラジアル軸受のギャッ
プ寸法の範囲で偏芯して回転し軸の振れ回り（ホワー
ル）を回避でき非繰り返し回転振れ（ＮＲＲＯ）が減少
し安定した回転を確保できる。
【図１】本願第一の発明の第一の実施の態様に係るスピ
ンドルモータの縦断面図。
ンドルモータの縦断面図。
【図２】（ａ）はモータ停止時の偏芯状態を示す説明図
であり、（ｂ）はモータ回転時の偏芯状態を示す説明図
である。
であり、（ｂ）はモータ回転時の偏芯状態を示す説明図
である。
【図３】本願第一の発明の第一の実施の態様に係るスピ
ンドルモータの要部であるステータの形状と永久磁石と
スピンドルの関係を示す水平断面図。
ンドルモータの要部であるステータの形状と永久磁石と
スピンドルの関係を示す水平断面図。
【図４】（ａ）はモータ停止時の偏芯状態を示す説明図
であり、（ｂ）はモータ回転時の偏芯状態を示す説明図
である。
であり、（ｂ）はモータ回転時の偏芯状態を示す説明図
である。
【図５】図３のスピンドルモータを採用した回転体装置
の断面図。
の断面図。
【図６】図１のスピンドルモータを採用した回転体装置
の断面図。
の断面図。
ＳＭ1 スピンドルモータ
１Ａ スピンドル支持部材
２Ａ スピンドル
４ ステータ
５Ａ モータコイル
６Ａ モータ用永久磁石
７Ａ ラジアル軸受固定部材
８Ａ ラジアル軸受可動部材
９Ａ1 、９Ａ2 リング磁石
１０Ａ リング磁石
ＳＭ2 スピンドルモータ
１Ｂ スピンドル支持部材
２Ｂ スピンドル
５Ｂ モータコイル
６Ｂ モータ用永久磁石
７Ｂ ラジアル軸受固定部材
８Ｂ ラジアル軸受可動部材
９Ｂ リング磁石
１０Ｂ1 、１０Ｂ2 リング磁石
１３ ポリゴンミラー
１５ 被回転円盤
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０２Ｋ 21/12 Ｈ０２Ｋ 21/12 Ｍ
(56)参考文献 特開 平２−214438（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−67112（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−118326（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−74733（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−55918（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−174364（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−65605（ＪＰ，Ａ)
実開 平３−32214（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16C 32/00
H02K 7/00 - 7/20
G11B 19/20
Claims (2)
- 【請求項１】 スピンドルが気体ラジアル軸受を介して
スピンドル支持部材に支持され、Ｎ極とＳ極が両端面に
分極された三つのリング磁石の中、二つのリング磁石が
スピンドルまたはスピンドル支持部材のいずれか一方に
間隔をあけて取り付られているとともに、残り一つのリ
ング磁石が前記二つのリング磁石の中間に位置されてス
ピンドルまたはスピンドル支持部材のいずれか他方に取
り付られ、スピンドルに取り付られたリング磁石とスピ
ンドル支持部材に取り付られたリング磁石の反発によ
り、スピンドルが浮く構成であり、さらにモータを備え
るスピンドルモータであって、スピンドル支持部材に取
り付られているリング磁石がスピンドル支持部材に取り
付られているラジアル軸受固定部材に対して微小寸法偏
芯しているスピンドルモータにおいて、 モータ停止時にはスピンドル支持部材に取り付られてい
るラジアル軸受固定部材の中心に対して、スピンドル支
持部材に取り付られているモータ用ステータまたはモー
タコイル、スピンドルに取り付られているラジアル軸受
可動部材、スピンドル支持部材に取り付られているリン
グ磁石の順でそれぞれの中心がずれ、また、モータ回転
時には動圧の発生によりスピンドルに取り付られている
ラジアル軸受可動部材の中心とスピンドル支持部材に取
り付られているモータ用ステータまたはモータコイルの
中心が同芯状態に維持されることを特徴とするスピンド
ルモータ 。 - 【請求項２】 「請求項１」のスピンドルモータのスピ
ンドルに磁気ディスクあるいは光ディスク等の被回転体
が取り付けられていることを特徴とするスピンドルモー
タを採用した回転体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24439397A JP3406198B2 (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | スピンドルモータ及びスピンドルモータを採用した回転体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24439397A JP3406198B2 (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | スピンドルモータ及びスピンドルモータを採用した回転体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1182508A JPH1182508A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3406198B2 true JP3406198B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=17118015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24439397A Expired - Fee Related JP3406198B2 (ja) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | スピンドルモータ及びスピンドルモータを採用した回転体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3406198B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000314421A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ラジアル／アキシャル複合軸受構造、及び同構造を持つスピンドルモータ |
| US6362554B1 (en) | 1999-07-29 | 2002-03-26 | Encap Motor Corporation | Stator assembly |
| US6300695B1 (en) | 1999-07-29 | 2001-10-09 | Encap Motor Corporation | High speed spindle motor with hydrodynamic bearings |
| US6753628B1 (en) | 1999-07-29 | 2004-06-22 | Encap Motor Corporation | High speed spindle motor for disc drive |
| WO2001010002A2 (en) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Encap Motor Corporation | Spindle motor for hard disk drive |
| US6437464B1 (en) | 1999-07-29 | 2002-08-20 | Encap Motor Corporation | Motor and disc assembly for computer hard drive |
| AU2580301A (en) | 1999-12-17 | 2001-06-25 | Encap Motor Corporation | Spindle motor with encapsulated stator and method of making same |
-
1997
- 1997-09-09 JP JP24439397A patent/JP3406198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1182508A (ja) | 1999-03-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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