JP3739161B2

JP3739161B2 - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP3739161B2
Application number: JP06183797A
Authority: JP
Inventors: 晴繁大澤; 朋広長谷川
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10248197A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精度な性能が要求される玉軸受を備えた構造体、例えばハードディスク駆動装置（以下「ＨＤＤ」と呼ぶ）に用いられる記録ディスク駆動用スピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＨＤＤに用いられる記録ディスク駆動用スピンドルモータは、記録ディスクへのデータの読み書きを正確に行うために同じ軌道を描くように高精度に回転させることが要求される。
そのスピンドルモータに用いられる小型軸受は、装着される固定体及び回転体に対して内・外輪が傾かないように取付けることが求められるが、全く傾かないように取付けるようにすることは極めて困難である。傾きが存在すると、その軸受の転動体が描く軌跡が真円とならないために、遊離する転動体が発生し、玉軸受の寿命の低下、音不良、振動増大等の不具合を招いてしまう。
【０００３】
また、前記と同様に、内・外輪の相対的な傾き差が大きいと、遊離する転動体が発生し、性能悪化を招いてしまう。従って、内輪、外輪各々の傾きをできるだけ小さくするのみならず、その相対的な傾き差もできるだけ小さく抑えることが、軸受性能並びにスピンドルモータの性能を悪化させないようにする上で重要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年のＨＤＤの小型化、薄型化、高容量化に伴って、スピンドルモータの小型化、薄型化、高速回転化が一層要求されており、従来構造では十分な特性が得られないという問題があった。
そこで、本発明では、従来の寸法を維持或いはそれ以下にすることができ、しかも良好な軸受性能を有するスピンドルモータを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明のスピンドルモータは、固定体と、該固定体に一対の玉軸受を介して回転自在に支持された回転体とを有するスピンドルモータにおいて、該一対の玉軸受はそれぞれ、内輪と、外輪と、この内外輪間に介在された複数の転動体とを備えてなり、該両玉軸受のそれぞれの該内外輪の一方は他方より軸方向寸法が長く形成されると共に、当該内外輪の一方は該転動体を軸方向中心より偏位した位置に保持するようになっており、該一対の玉軸受は、該内外輪の一方の該転動体からの離間寸法が大である端面同士が互いに対向するように配設されていることを特徴とするものである。
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明のスピンドルモータは、さらに、固定体と、該固定体に一対の玉軸受を介して回転自在に支持された回転体とを有するスピンドルモータにおいて、該一対の玉軸受はそれぞれ、内輪と、外輪と、この内外輪間に介在された複数の転動体とを備えてなり、該両玉軸受のそれぞれの該内外輪は該転動体を該内外輪の軸方向中心より同一方向に偏位した位置に保持するようになっており、該一対の玉軸受は、該内外輪の該転動体からの離間寸法が大である端面同士が互いに対向するように配設されていることを特徴とする。
【０００７】
上述のスピンドルモータにおいて、一対の玉軸受の内輪の軸方向長さをＲ、外輪の軸方向長さをＬとし、内輪が当接する上記固定体と回転体との一方に対する当該内輪の取付隙間をΔ _i とすると共に、外輪が当接する上記固定体と回転体との他方に対する当該外輪の取付隙間をΔ ₀ としたときに、Δ _i ／Ｒ＝Δ ₀ ／Ｌと設定するのがよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図２は、ＨＤＤに用いられる記録ディスク駆動用スピンドルモータに装着されている玉軸受をより拡大したものを示している。傾いた状態について、図２にて詳説する。この玉軸受は、内輪１と外輪２と、これら内輪外輪間に介装される複数の転動体３とを備える。玉軸受は、軸方向上下に一対あり、スピンドルモータの回転体である円筒部４に内装されて、固定体であるシャフト５に外嵌される（この場合、一方の玉軸受のみ図示している）。
【０００９】
また、図２は、シャフト５の軸心に対して、玉軸受が傾いて装着された状態を示したものであって、内輪１の取付隙間をΔ_i、内輪１の軸方向長さをＲ、内輪の傾きをθ_iで表し、同様に外輪２の取付隙間をΔ_o、外輪２の軸方向長さをＬ、外輪の傾きをθ_oで表すと、内輪１の傾きθ_iは数１で、外輪２の傾きθ_oは数２でそれぞれ表される。
【００１０】
【数１】

【００１１】
【数２】

【００１２】
数１及び数２は、内・外輪１，２の取付隙間Δ_i，Δ_oが非常に小さい場合に内・外輪１，２の傾きθ_i，θ_oは取付隙間Δ_i，Δ_oと軸方向長さＲ，Ｌによって表せることを意味している。これより傾きθ_i，θ_oを小さく抑えるには、取付隙間Δ_i，Δ_oを小さくし、軸方向長さＲ，Ｌを大きくすれば良いことがわかる。ところが、組立上、取付隙間Δ_i，Δ_oを小さくすることは構造上の限度があり、また、軸方向長さＲ，Ｌを単に必要以上に大きくすることは、スピンドルモータ全体の軸方向寸法を大きくすることとなり、本発明の課題を解決することができない。
【００１３】
以上を踏まえて、第１の解決手段として、本発明に係るスピンドルモータの要部を、図１を参照して詳説する。図１は、回転体であるハブ４と固定体であるシャフト５との間に一対の玉軸受６，７が介装されている部位を示している。なお、他の部位は省略している。
【００１４】
図１は内・外輪１，２の軸方向長さＲ，Ｌを従来寸法よりも夫々大きくし、この増加分を一対の玉軸受６，７の対向する側に伸ばして、転動体３が該内外輪１，２の軸方向中心位置より偏位して装着されている（図１では、玉軸受６が上側に、玉軸受７が下側にそれぞれ偏位する）。このように、転動体３からの離間寸法Ｍが大である端面８，９同士を対向状に配設することにより、スピンドルモータとしては軸方向長さを従来よりも大きくすることなく、内・外輪１，２の傾きθ_i，θ_oを小さくすることができるので、従来のように遊離する転動体が無くなり、軸受性能及びスピンドルモータの回転性能の低下を防止することができる。
【００１５】
なお、内・外輪１，２の軸方向長さＲ，Ｌを従来寸法のままで転動体３の位置を変更し偏位させるようにしても構わない。何れの場合も転動体３の半径の１／２程度以上に偏位した位置関係となることが望ましい。即ち、偏位が転動体３の半径の１／２未満であば、偏位量が少なく、従来の玉軸受と変わらず、内・外輪１，２の傾きθ_i，θ_oを小さくすることができないからである。
【００１６】
ところで、内・外輪１，２がシャフト５の軸心に対する傾きは上記構造とすることで改善が図れるが、それでもこの傾きを０にすることは実際の組立では極めて困難である。そこで第２の解決手段として、仮に、内・外輪１，２にそれぞれ傾きが生じることに配慮して、それら内・外輪１，２の相対的な傾き差θ_i−θ_oを小さくなるようにしておくことによって、転動体３が動く内・外輪１，２との間に形成される軌道面が大幅に崩れることを防止でき、従来のような転動体３が遊離することを回避できるので、軸受性能及びスピンドルモータの回転性能の低下を防止することができる。
その相対的傾き差θ_i−θ_oは上述の数１及び数２より数３で表され、数４なる関係式が導出される。
【００１７】
【数３】

【００１８】
【数４】

【００１９】
この数４より、例えば、内輪１の軸方向長さＲは、外輪２の軸方向長さＬと内・外輪１，２の取付隙間Δ_i，Δ_oを決めることで設定することができる。或いは玉軸受の寸法が変更できない場合は、この玉軸受が取付けられる取付部の寸法を数４を満足するように設定するとよい（図１ではシャフト径ｄ、或いはハブの内径Ｄを調整して、取付隙間Δ_i，Δ_oを設定する）。このように数４に基づいて所定の寸法を設定してスピンドルモータを構成することで、これに使用する玉軸受の内・外輪１，２の傾きθ_i，θ_oをほぼ等しく（内・外輪の相対的傾き差が極めて少なく）設定することができ、遊離する転動体３が少ない、理想に近い玉軸受を有するスピンドルモータが実現できる。
【００２０】
なお、図１では一対の玉軸受６，７同士が数４の関係を満足するように、内・外輪１，２の軸方向長さＲ，Ｌを夫々長くして同一寸法となるように設定しているが、数４を満足すれば、内輪１のみ或いは外輪２のみの軸方向長さが長くなるように設定しても構わない。
【００２１】
内・外輪１，２の傾きθ_i，θ_oがそれぞれ小さくなれば、結果的に相対的傾き差θ_i−θ_oも小さくなるので、上述した２つの解決手段を並用すれば、効果はさらによくなる。即ち、一対の玉軸受６，７の転動体３の位置を少なくとも内輪又は外輪の軸方向中心位置から転動体３の半径の１／２程度以上偏位させて、転動体３からの離間寸法が大である端面同士を対向状に配設し、かつそれら玉軸受６，７の所定の寸法が数４を満足するように設定することが好ましい。このようにすることで、本発明は従来の軸方向長さを大きくすることなく（軸方向長さを維持或いは小さくしたまま）軸受特性（寿命、騒音、回転精度等）の極めて良好なスピンドルモータとすることができる。
【００２２】
なお、本発明のスピンドルモータは、上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、シャフトが回転体となって内輪が回転体に、外輪が固定体に装着されても構わない。また、図１では内・外輪共に該内外輪の軸方向中心より偏位した位置に転動体が配置されているが、内輪及び外輪のどちらか一方が偏位するようになっていても構わない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００２４】
請求項１及び請求項２に記載のスピンドルモータによれば、軸方向長さを従来よりも大きくすることなく内・外輪１，２の傾きを小さくすることができるので、従来のように遊離する転動体３が無くなり、軸受性能及びスピンドルモータの回転性能の低下を防止することができる。
【００２５】
請求項３に記載のスピンドルモータによれば、一対の玉軸受６，７のそれぞれの傾きを内・外輪１，２でほぼ等しく（内・外輪１，２の相対的傾き差が極めて少ない）設定することができ、遊離する転動体３が少ない、理想に近い玉軸受を有するスピンドルモータを実現できる。
【００２６】
すなわち請求項３に記載のスピンドルモータによれば、従来の軸方向長さを維持或いは小さくしたまま軸受特性（寿命、騒音、回転精度等）の極めて良好なスピンドルモータとすることができる。
【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要部断面図である。
【図２】スピンドルモータに備えられる玉軸受が傾いた状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１内輪
２外輪
３転動体
６玉軸受
７玉軸受
８端面
９端面
Ｍ離間寸法

Claims

固定体と、該固定体に一対の玉軸受を介して回転自在に支持された回転体とを有するスピンドルモータにおいて、該一対の玉軸受はそれぞれ、内輪と、外輪と、この内外輪間に介在された複数の転動体とを備えてなり、該両玉軸受のそれぞれの該内外輪の一方は他方より軸方向寸法が長く形成されると共に、当該内外輪の一方は該転動体を該内外輪の軸方向中心より偏位した位置に保持するようになっており、該一対の玉軸受は、該内外輪の一方の該転動体からの離間寸法が大である端面同士が互いに対向するように配設されていることを特徴とするスピンドルモータ。
固定体と、該固定体に一対の玉軸受を介して回転自在に支持された回転体とを有するスピンドルモータにおいて、
該一対の玉軸受はそれぞれ、内輪と、外輪と、この内外輪間に介在された複数の転動体とを備えてなり、該両玉軸受のそれぞれの該内外輪は該転動体を軸方向中心より同一方向に偏位した位置に保持するようになっており、該一対の玉軸受は、該内外輪の該転動体からの離間寸法が大である端面同士が互いに対向するように配設されていることを特徴とするスピンドルモータ。
一対の玉軸受の内輪の軸方向長さをＲ、外輪の軸方向長さをＬとし、内輪が当接する上記固定体と回転体との一方に対する当該内輪の取付隙間をΔ_iとすると共に、外輪が当接する上記固定体と回転体との他方に対する当該外輪の取付隙間をΔ₀ としたときに、Δ_i／Ｒ＝Δ₀／Ｌと設定したことを特徴とする請求項１又は２記載のスピンドルモータ。