JP3730791B2

JP3730791B2 - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP3730791B2
Application number: JP34280298A
Authority: JP
Inventors: 茂治角
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP2000175400A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハードディスク、フロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の記録ディスクの駆動に用いられるスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録ディスクであるハードディスクの駆動用のスピンドルモータでは、シャフトの支持にボールベアリングを使用するのが一般的である。しかしながら、ボールベアリングを使用した場合、ボールベアリング自体がすべり軸受よりも高価であり、モータの製造コストの上昇を招くため、ボールベアリングと同等の特性を有し、かつ安価に構成することが可能な軸受構造が望まれる。
【０００３】
ところで、すべり軸受である焼結含油軸受は、ボールベアリングよりも安価である反面、回転精度や寿命の点で劣ることから、通常は回転精度や寿命をあまり必要としない分野において利用される。
【０００４】
しかしながら、このような焼結含油軸受を用いる場合であっても、軸受隙間を小さくすること及びそれに伴う加工精度の向上、並びに真円形状以外の軸受の開発といった近年の技術向上により、ボールベアリングよりもむしろ焼結含油軸受を用いる方が、いわゆる非繰返し軸振れ（ＮＲＲＯ;Non Repetitive Runout）を改善することができ、ハードディスクをはじめとする記録ディスク駆動用のスピンドルモータに適用することが可能な性能を有するようになってきている。
【０００５】
即ち、焼結含油軸受等のすべり軸受を用いると、摺動面の面精度、焼結含油軸受とシャフトとの間のギャップ長等の条件さえ満たせば、いわゆる流体潤滑の状態となることから、固定部材（例えば焼結含油軸受）と回転部材（例えばシャフト）とが非接触状態になってボールベアリングよりもＮＲＲＯが改善される。
【０００６】
また、ボールベアリングの場合、ボールと内外輪が点接触に近く接触面積が小さいため、衝撃印加時に圧力が集中して軸受が塑性変形しやすいのに比べて、焼結含油軸受等のすべり軸受では、シャフトとの間の接触が面接触状態になって接触面積が大きくなり、衝撃印加時における軸受の塑性変形が生じにくくなるという利点がある。
【０００７】
シャフトの軸受として、例えば焼結含油軸受からなるすべり軸受を用いた従来のスピンドルモータとしては、例えば特開平１０−２３７０２号公報に開示されるものがある。
【０００８】
このようなスピンドルモータにおいては、一対のすべり軸受を軸線方向に離間して設けることで軸受スパンを大きくし、上記したＮＲＲＯ特性を改善することができるが、抜け止め部を軸受外部に有することから、部材の加工及びモータの組立等に起因して軸受部の軸線方向隙間が大きくなり、モータへの衝撃印加時にロータの軸線方向の移動量が多くなり、ロータ上に載置される記録ディスクの破損等といった問題が生じるおそれがある。
【０００９】
このような従来のスピンドルモータに対して、モータの軸線方向厚みを薄くすると共に、軸受内に抜け止め部を構成して抜け止め部の軸線方向隙間を小さくしたスピンドルモータの一例を図２に示す。図２に示すように、ブラケット１にはモータ収納スペースとしての凹部２が形成され、ブラケット１の凹部２の中央部に形成された円形孔３周縁のブラケット１にボス状の円筒部４が一体形成され、この円筒部４内にシャフト５が配設されている。
【００１０】
そして、焼結含油軸受から成るすべり軸受６はシャフト５の中央から下部にかけて外嵌されると共に、円筒部４の内周下部に形成された段部７にすべり軸受６の下面周縁部がほぼ当接された状態で円筒部４の内側に嵌入されている。また、抜け止めリング８がシャフト５の下部に外嵌されると共に、抜け止めリング８の上面がすべり軸受６の下面に当接されてシャフト５のすべり軸受６からの上方への抜けが防止されている。尚、円形孔３を閉塞するように設けられたスラスト受け９に抜け止めリング８の下面及びシャフト５の下面が当接され、シャフト５の抜け止めリング８からの下方への抜けが防止されている。
【００１１】
更に図２に示すように、円筒体４に外嵌されたコア１１ａ及びこのコア１１ａに巻装された巻線１１ｂから成るステータ１１が凹部２内に配設され、アルミニウム等の非磁性材から成りハードディスクＤが載置されるハブ１２が、シャフト５の上端部に嵌着され、鉄等の磁性材から成るロータヨーク１３がハブ１２の下面周縁部に取り付けられ、駆動用マグネット１４が、ロータヨーク１３の内側に嵌着され、ステータ１１に対向して配設されている。但し、図２において、１６はプリント基板、１７はステータ１１の巻線１１ｂとプリント基板１６とを接続する配線である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図２に示すように、１個のすべり軸受６だけでは、軸支持に関与する長さ分に相当する軸受スパンはすべり軸受６の長さに留まり、十分な軸受スパンを確保できないため、軸受スパンの２乗に比例する軸受剛性も小さく、軸支持力が小さくなってＮＲＲＯが良くないという問題がある。
【００１３】
また、このように軸受スパンが小さいと、軸受にかかる荷重が大きくなるため、軸受の寿命が短くなるという問題もある。
【００１４】
この発明が解決しようとする課題は、簡単かつ安価な構成で、特性の優れたスピンドルモータを提供できるようにすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、シャフトと、前記シャフトが遊挿される孔が形成され軸線方向に離間して配設される一対の円筒状のすべり軸受と、前記両すべり軸受が内嵌されるスリーブ部材とを備え、前記スリーブ部材の内側には前記一対のすべり軸受の間に位置し両すべり軸受の軸方向位置を規制する内方への突出部が設けられ。前記シャフトの外周面と前記両すべり軸受の孔の内周面との間には摺動面が形成されると共に、前記シャフトの外周面にはほぼリング状を成し、前記両すべり軸受との軸線方向に微小間隙を形成する抜け止め部材が前記両すべり軸受の間に位置してとりつけられていることを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、抜け止め部材によってシャフトの両軸受からの抜けが防止されると共に、抜け止め部材を挟んで一対のすべり軸受が配設されていることから、従来のように１個のすべり軸受により支持する場合に比べて、軸線方向上側に位置するすべり軸受の上端から軸線方向下側に位置するすべり軸受の下端までの部分が軸支持に関与することになるため、軸受スパンを大きくでき、ＮＲＲＯの改善が図れる。
【００１７】
また、軸受スパンが大きくなると、軸受にかかる荷重を小さくして軸受の長寿命化が図れる。更に、両すべり軸受とシャフトとの間の接触面積が大きくなって衝撃印加時の軸受の塑性変形が生じにくくなって、ボールベアリングの場合よりも耐衝撃性の向上が図れる。また、すべり軸受自体がボールベアリングよりも安価であるため、モータを安価に構成できる。
【００１８】
このとき、両すべり軸受と抜け止め部材とは必ずしも摺接する必要はないが、両すべり軸受と抜け止め部材との間の軸線方向隙間（アキシャルギャップ）が小さいほど、モータのロータ部分のがたつき（遊び）が小さくなって耐衝撃性の向上が望めることから、両すべり軸受と抜け止め部材との間のギャップをできるだけ小さくすることが好ましい。
【００１９】
ところで、抜け止め部材は、強度の面から見れば完全なリング状であるのが好ましいが、必ずしも完全なリング状である必要はなく、Ｃリング状のものであっても構わない。
【００２０】
また、本発明は、前記シャフトの前記抜け止め部材が取り付けられる部位は、前記両すべり軸受との摺動面よりも大径であることを特徴としている。こうすれば、抜け止め部材をシャフトに取り付ける際にシャフトのすべり軸受との摺動面の面精度を損なうことが防止され、高い回転精度を維持することができる。
【００２１】
このとき、シャフトを部分的に太くするには、凹凸の付いた工具をシャフト部材に当てて転造することで簡単に行える。
【００２２】
更に、本発明は、前記シャフトが、回転部材の一部を成すと共に、前記シャフトの一方の端部には少なくとも１枚の記録ディスクが載置されるハブ部材が固着されていることを特徴としている。こうすると、シャフト及びハブ部材を介して、記録ディスクを損傷することなく安定して回転駆動することができる。
【００２３】
また、本発明は、前記両すべり軸受が、多孔質材により形成されると共に軸受油が含浸されていることを特徴としている。
【００２４】
このように構成すれば、スピンドルモータが高速回転することによって、多孔質材により形成されたすべり軸受の孔中に含浸されシャフトとの摺動面に保持される軸受油に動圧が生じ、両すべり軸受とシャフトとの間はいわゆる流体潤滑の状態になって非接触状態になるため、ボールベアリングを用いる場合に比べてＮＲＲＯの面で非常に有利になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態について図１を参照して説明する。但し、図１はスピンドルモータの断面図である。
【００２６】
図１において、２１はモータ収納スペースとしての凹部２２が形成されたブラケット、２３はブラケット２１の凹部２２の中央部に形成された円形孔、２４は円形孔２３周縁のブラケット２１に一体形成されたスリーブ部材としての円筒部、２５は円筒部２４内に配設されたシャフト、２６ａ、２６ｂは多孔質材による焼結含油軸受から成る一対のすべり軸受、２７はリング状の抜け止め部材である。
【００２７】
このとき、両すべり軸受２６ａ、２６ｂにはシャフト２５が遊挿される遊挿孔が形成されてこの遊挿孔にシャフト２５が遊挿されると共に、両すべり軸受２６ａ、２６ｂの遊挿孔の内周面とシャフト２５の外周面との間に摺動面が形成される。更に、円筒部２４の内周ほぼ中央部に内方に突出して突出部２８が形成され、この突出部２８の上面に上側のすべり軸受２６ａの下面周縁部が当接されると共に、突出部２８の下面に下側のすべり軸受２６ｂの上面周縁部が当接された状態で円筒部２４に両すべり軸受２６ａ、２６ｂが内嵌されている。
【００２８】
また、シャフト２５の抜け止め部材２７が取り付けられる部位である下部は、両すべり軸受２６ａ、２６ｂとの摺動面よりも盛り上がって大径に形成されており、抜け止め部材２７はシャフト２５の盛り上がった下部に外嵌されると共に、抜け止め部材２７の上面が上側のすべり軸受２６ａの下面に、抜け止め部材２７の下面が下側のすべり軸受２６ｂの上面に当接して配設されて、シャフト２５の両すべり軸受２６ａ、２６ｂからの上下への抜けが防止されている。尚、このようにシャフト２５を部分的に大径にするには、周知のように凹凸の付いた工具をシャフト部材に当てて転造することで実現可能である。
【００２９】
更に、図１において、３１は円筒部２４に外嵌されたコア３１ａ及びこのコア３１ａに巻装された巻線３１ｂから成り凹部２２内に配設されたステータ、３２はアルミニウム等の非磁性材から成りシャフト２５の上端部に嵌着されハードディスクＤが載置されるハブ部材、３３は鉄等の磁性材から成りハブ部材３２の下面周縁部に取り付けられたロータヨーク、３４は駆動用マグネットであり、ロータヨーク３３の内側に嵌着され、ステータ３１に対向して配設されている。但し、３６はプリント基板、３７はステータ３１の巻線３１ｂとプリント基板３６とを接続する配線である。
【００３０】
ところで、このような構成のスピンドルモータの組立手順について簡単に説明すると、以下の通りである。まず、シャフト２５の所定部位に抜け止め部材２７を圧入し、ステータ３１等が取り付けられたブラケット２１の円筒部２４に、上側のすべり軸受２６ａを圧入した後、抜け止め部材２７を圧入したシャフト２５をすべり軸受２６ａの内側に挿入し、その後ロータヨーク３３が取り付けられたハブ部材３２をシャフト２５の上端部に嵌着し、最後に下側のすべり軸受２６ｂを円筒部２４に下方から圧入する。
【００３１】
このとき、両すべり軸受２６ａ、２６ｂと同じ軸上の抜け止め部材２７を挟んで両すべり軸受２６ａ、２６ｂを配設する構成であるため、近年の加工技術の向上に伴って抜け止め部材２７の両端面を高精度に加工することができ、両すべり軸受２６ａ、２６ｂと抜け止め部材２７との間の隙間を非常に小さく（例えば１０μｍ程度）することができて、ハードディスク等の駆動用モータへの適用が可能になるのである。
【００３２】
従って、抜け止め部材２７を挟んで一対のすべり軸受２６ａ、２６ｂをシャフト２５に配設することで、抜け止め部材２７によってシャフト２５の両すべり軸受２６ａ、２６ｂからの抜けを防止できると共に、軸受スパンを大きくすることが可能になる。
【００３３】
そして、軸受スパンを大きくできれば、軸受スパンの２乗に比例する軸受剛性を大きくすることが可能になり、これにより軸支持力も大きくすることができてＮＲＲＯの改善を図ることが可能になると共に、両すべり軸受２６ａ、２６ｂにかかる荷重を小さくして両すべり軸受２６ａ、２６ｂの長寿命化を図ることができる。また、すべり軸受２６ａ、２６ｂ自体がボールベアリングよりも安価であるため、モータを安価に構成することが可能になる。
【００３４】
更に、モータが高速回転することによって、多孔質材により形成された両すべり軸受２６ａ、２６ｂの孔中に含浸されシャフト２５との摺動面に保持される軸受油に動圧が生じて、両すべり軸受２６ａ、２６ｂとシャフト２５との間は、いわゆる流体潤滑の状態になって非接触状態になることから、ボールベアリングを用いる場合に比べてＮＲＲＯの面で非常に有利である。
【００３５】
また、両すべり軸受２６ａ、２６ｂとシャフト２５との間の接触面積が大きくなり、これにより衝撃印加時の両すべり軸受２６ａ、２６ｂの塑性変形が生じにくくなって、ボールベアリングの場合よりも耐衝撃性の向上を図ることが可能になる。
【００３６】
このように、上記した実施形態によれば、１個のすべり軸受によりシャフトを支持する構成（図２参照）に比べて、軸受スパンを大きくしてＮＲＲＯ、寿命を大きく改善でき、ボールベアリングを用いた場合と比較しても、非常に安価で済み、ＮＲＲＯ及び耐衝撃性が同等か、或いはボールベアリングを用いた場合よりも優れ、良好な特性を有するスピンドルモータを得ることが可能になる。
【００３７】
また、両すべり軸受２６ａ、２６ｂと抜け止め部材２７とが当接し、両すべり軸受２６ａ、２６ｂと抜け止め部材２７との間のアキシャルギャップが非常に小さいため、モータのロータ部分のがたつき（遊び）が小さくなって耐衝撃性を向上することができる。
【００３８】
更に、シャフト２５の抜け止め部材２７の取り付け部位を両すべり軸受２６ａ、２６ｂとの摺動面よりも大径にしているため、抜け止め部材２７をシャフト２５に取り付ける際に、シャフト２５の両すべり軸受２６ａ、２６ｂとの摺動面の面精度を損なうことを防止でき、高い回転精度を維持することが可能になる。また、抜け止め部材２７をリング状にしたため、抜け止め部材２７の強度を大きくすることができ、衝撃等による抜け止め部材２７の破損を防止することが可能になる。
【００３９】
なお、上記した実施形態では、両すべり軸受２６ａ、２６ｂと抜け止め部材２７とが当接している場合について説明したが、両すべり軸受２６ａ、２６ｂと抜け止め部材２７とは必ずしも当接している必要はなく、両すべり軸受２６ａ、２６ｂと抜け止め部材２７と許容できる範囲内で離間して配設されていても構わない。
【００４０】
また、上記した実施形態では、抜け止め部材２７をリング状にした場合について説明したが、抜け止め部材２７は必ずしも完全なリング状である必要はなく、Ｃリング状のものであっても構わない。
【００４１】
更に、上記した実施形態では、シャフト２５が回転するように構成した場合について説明したが、シャフト２５が固定の場合であってもこの発明を同様に実施することができ、上記した実施形態と同等の効果を得ることができる。この場合、図１におけるブラケット２１がハブ部材に、ハブ部材３２がブラケットに相当するような構成となる。
【００４２】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、ＮＲＲＯ及び耐衝撃性を改善することができると共に、長寿命化を図ることができ、特性の優れた記録ディスク駆動用のスピンドルモータを簡単かつ安価に提供することができる。
【００４４】
また、請求項２に記載の発明によれば、抜け止め部材をシャフトに取り付ける際にシャフトのすべり軸受との摺動面の面精度を損なうことが防止され、高い回転精度を維持することができる。
【００４５】
また、請求項３に記載の発明によれば、シャフト及びハブ部材を介して、記録ディスクを損傷することなく安定して回転駆動することが可能になる。
【００４６】
また、請求項４に記載の発明によれば、スピンドルモータが高速回転することによって、多孔質材により形成されたすべり軸受の孔中に含浸されシャフトとの摺動面に保持される軸受油に動圧が生じ、両すべり軸受とシャフトとの間はいわゆる流体潤滑の状態になって非接触状態になるため、ボールベアリングを用いる場合に比べてＮＲＲＯの面で非常に有利になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の断面図である。
【図２】この発明の比較例の断面図である。
【符号の説明】
２４円筒部（スリーブ部材）
２５シャフト
２６ａ、２６ｂすべり軸受
２７抜け止め部材
３２ハブ部材

Claims

シャフトと、前記シャフトが遊挿される孔が形成され軸線方向に離間して配設される一対の円筒状のすべり軸受と、前記両すべり軸受が内嵌されるスリーブ部材とを備え、前記スリーブ部材の内側には前記一対のすべり軸受の間に位置し両すべり軸受の軸線方向位置を規制する内方への突出部が設けられ、前記シャフトの外周面と前記両すべり軸受の孔の内周面との間には摺動面が形成されると共に、前記シャフトの外周面にはほぼリング状を成し、前記両すべり軸受との軸線方向に微小間隙を形成する抜け止め部材が前記両すべり軸受の間に位置してとりつけられていることを特徴とするスピンドルモータ。
前記シャフトの前記抜け止め部材が取り付けられる部位は、前記両すべり軸受との摺動面よりも大径であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
前記シャフトが、回転部材の一部を成すと共に、前記シャフトの一方の端部には少なくとも１枚の記録ディスクが載置されるハブ部材が固着されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスピンドルモータ。
前記両すべり軸受が、多孔質材により形成されると共に軸受油が含浸されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスピンドルモータ。