JP3786350B2 - モータ及びそれを用いたディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ及びそれを用いたディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等のディスク装置は、装置内で記録ディスクと同心に配置された回転駆動用のモータを有している。このモータは、主に、電機子コイルを有するステータと、ステータに対向するロータマグネットを有するロータと、ロータをステータに回転可能に支持する軸受機構とから構成されている。そして、ステータは、ディスク装置の一部をなす固定部材に装着されている。
【０００３】
このようなモータでは、ロータのロータマグネットとステータの電機子コイルとの間の電磁作用によって、ロータが回転するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のモータでは、ロータが回転すると、ロータマグネットの磁力とステータの電磁力とによる電磁励振力に起因する振動が発生する。そして、この電磁励振力による振動は、ステータから直接に固定部材に伝わり、モータの振動または騒音の原因となっている。
【０００５】
このような電磁励振力による振動を抑えるために、従来から部品の形状や着磁波形の最適化等により電磁励振力による振動を小さくすることが行われている。しかし、このような方法では、電磁励振力による振動の低減の程度が組み立て誤差や部品の寸法精度の影響に依存するため、電磁励振力による振動を十分に低減できない場合がある。
【０００６】
また、軸受機構として動圧軸受機構を用いた場合、軸受機構に転がり軸受等を用いた場合の転がり軸受等に起因する機械的な励振力がほとんど発生しないため、上述の電磁励振力による振動の影響が顕著に現れる。このため、部品の形状や着磁波形の最適化等だけでは、電磁励振力による振動を十分に低減することが困難である。
【０００７】
本発明の課題は、モータにおいて発生する電磁励振力による振動を低減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のモータは、固定部材と、軸受機構と、回転部材と、支持部材と、ステータと、マグネットとを備えている。固定部材は、固定部材本体と固定部材本体の略中央部に形成され軸方向に延びる円筒状の枝部とを有している。軸受機構は、枝部の内周側に配置されている。回転部材は、軸受機構を介して固定部材に相対回転可能である。支持部材は、枝部の自由端部に装着され枝部の外周方向に向かって延びる突出部と、突出部の外周端に形成され軸方向に向かって延びる円筒状の円筒部とを有している。ステータは、円筒部の外周側に装着されたコイルを有している。マグネットは、コイルに対向して配置され、回転部材に装着されている。
【０００９】
このモータでは、ステータが支持部材を介して固定部材に装着されているので、ステータで発生する電磁励振力による振動は、ステータ、円筒部、突出部、そして枝部を経由して固定部材本体に伝わるようになっている。つまり、従来のようなステータが固定部材に直接的に装着された構造に比べて振動の伝達距離が長く、それだけ途中に振動エネルギーが吸収されやすくステータにおける振動が固定部材本体に伝わりにくくなっている。これにより、固定部材本体における電磁励振力による振動を低減できる。
【００１０】
請求項２に記載のモータは、請求項１において、円筒部は軸方向固定部材本体側に向かって延びている。
このモータでは、円筒部が軸方向固定部材本体側に向かって延びているため、ステータは固定部材本体の近傍に配置されることになる。これにより、固定部材の枝部の固定部材本体側端部付近のスペースを有効利用できる。
【００１１】
請求項３に記載のモータは、請求項１又は２において、枝部の半径方向の肉厚の最大値ｔと、枝部の固定部材本体側の端部から突出部の枝部への装着位置までの距離ｈとの比ｔ／ｈは、０．２以下の範囲である。
このモータでは、枝部の半径方向の肉厚の最大値ｔを枝部の固定部材本体側の端部から突出部の枝部への装着位置までの距離ｈよりも小さくして細長い形状にすることによって、枝部の剛性を小さくしている。具体的には、ｔ／ｈは０．２以下であることが望ましい。これにより、支持部材から伝わる振動が固定部材本体に伝わりにくくなり、固定部材本体における電磁励振力による振動を低減できる。
【００１２】
請求項４に記載のモータは、請求項１〜３のいずれかにおいて、支持部材は枝部よりも低剛性である。
このモータでは、支持部材の剛性が枝部よりも小さいため、ステータで発生する電磁励振力による振動を枝部に伝わりにくくすることができる。具体的には、支持部材の材質を枝部の材質よりも低剛性の材料にする、又は、支持部材の肉厚を枝部の肉厚よりも小さくする等の方法がある。
【００１３】
請求項５に記載のモータは、請求項１〜４のいずれかにおいて、円筒部には軸方向に向かって延びる複数のスリット部が形成されている。
このモータでは、円筒部にスリット部を設けているため、円筒部の剛性を小さくすることができる。これにより、ステータで発生する電磁励振力による振動が枝部に伝わりにくくなり、固定部材本体における電磁励振力による振動を低減できる。
【００１４】
請求項６に記載のモータは、請求項１〜５のいずれかにおいて、軸受機構は動圧軸受機構である。
このモータでは、軸受機構が動圧軸受機構であるため、転がり軸受等の軸受機構を用いたモータに比べて、振動を小さくすることができる。動圧軸受機構の場合、電磁励振力が顕著に現れるため、転がり軸受等の軸受機構の場合に比べて相対的に振動の低減効果が顕著となる。また、動圧軸受機構を備えたモータにおいて、従来、部品の形状や着磁波形の最適化等だけでは実現できなかったレベルまでモータの振動を低減することができる。
【００１５】
請求項７に記載のディスク装置は、請求項１〜６のいずれかに記載のモータと、回転部材に装着された記録ディスクとを備えている。
このディスク装置では、固定部材本体における電磁励振力による振動が低減されたモータを用いているので、低振動・低騒音にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
（１）モータの構造
図１は、本発明の第１実施形態が採用されたモータ１の概略構成を模式的に示す縦断面図である。モータ１は、ディスク装置（図示せず）の記録ディスクと同心に配置された回転駆動用のモータである。
【００１７】
図１において、モータ１は、主に、固定部材１１と、回転部材１２と、回転部材１２を固定部材１１に回転可能に支持するための軸受機構１３とを備えている。モータ１は、さらに、固定部材１１に装着されたコイルを有するステータ１４と、回転部材１２に装着されたロータマグネット１５を備えており、両者によって、回転部材１２に回転力を与えるための磁気回路部が構成されている。
【００１８】
固定部材１１は、主に、スリーブ１６と、固定部材本体１７とから構成されている。スリーブ１６は、円筒状の部材であり、図１の中心線Ｏ−Ｏを中心とした第１貫通孔１６ａ（図３参照）を有している。固定部材本体１７は、スリーブ１６の下部に固定された円板状の部材であり、中心線Ｏ−Ｏを中心として軸方向上方に延びる円筒形状の枝部１７ａを有している。ステータ１４は、固定部材本体１７の枝部１７ａに円筒状の支持部材１８を介して装着されている。
【００１９】
次に支持部材１８について、図２及び図４を用いて説明する。ここで、図２は枝部１７ａ及び支持部材１８付近の図１の拡大図であり、図４は支持部材１８の斜視図である。
支持部材１８は、枝部１７ａの自由端部（本実施形態においては、枝部１７ａの上端部）に装着され枝部１７ａの外周方向に向かって延びる突出部１８ａと、突出部１８ａの外周端に形成され軸方向下方に向かって延びる円筒状の円筒部１８ｂとを有している。
【００２０】
突出部１８ａは、本実施形態において、枝部１７ａの上端部から外周方向に向かって延びる環状の部分であり、その内周端は枝部１７ａの上端部に装着されている。円筒部１８ｂは、突出部１８ａの外周端から軸方向下方に向かってに延びており、その下端にはさらに外周側に曲げられた折り曲げ部１８ｃが形成されている。つまり、支持部材１８は、本実施形態において、図４に示すような円筒状の部材である。そして、この円筒部１８ｂの外周側には、ステータ１４が嵌合され折り曲げ部１８ｃに載置されて装着されている。ステータ１４と支持部材１８は圧入または接着剤により固定される。支持部材１８は、枝部１７ａの上端部のみに支持され、さらにステータ１４は固定部材１１に対して枝部１７ａの上端部のみに支持される構成となる。なお、支持部材１８の折り曲げ部１８ｃは、ステータ１４が円筒部１８ｂにて固定可能な場合は省略してもよい。
【００２１】
次に、枝部１７ａ及び支持部材１８の寸法関係について説明する。
枝部１７ａの寸法は、枝部１７ａの半径方向の肉厚の最大値ｔと、固定部材本体１７側の端部から突出部１８ａの装着位置までの距離ｈとの比ｔ／ｈが０．２以下になるように設定されている。これにより、枝部１７ａの剛性が固定部材本体１７の剛性よりも十分に小さくなっている。
【００２２】
また、支持部材１８は、枝部１７ａに比べて剛性が小さくなるようにしている。本実施形態において、支持部材１８及び枝部１７ａは、いずれも同じ金属製の材質である。支持部材１８の肉厚Ｔは枝部１７ａの肉厚の最大値ｔよりも小さく設定されているため、支持部材１８の剛性が枝部１７ａの剛性よりも小さくなっているが、この関係に限定されるものではない。また、円筒部１８ｂは、枝部１７ａに空隙を形成して対向して非接触となっているが、必ずしも非接触である必要はない。ただし接触する場合は、ステータ１４からの振動が円筒部１８ｂから直接枝部１７ａに伝わらない程度の接触状態である必要がある。
【００２３】
回転部材１２は、図１に示すように、主に、シャフト１９と、ロータハブ２０とから構成されている。シャフト１９は、スリーブ１６の第１貫通孔１６ａ内に配置されている。ロータハブ２０は、中心部がシャフト１９の上端に固定され、外周部にロータマグネット１５が装着されている。ロータマグネット１５は、ステータ１４に対して半径方向に微小間隙を介して対向している。
【００２４】
軸受機構１３は、本実施形態においては、回転部材１２を固定部材１１に対して、より具体的には、シャフト１９をスリーブ１６に対して潤滑流体を介して回転可能に支持するための動圧軸受機構である。以下、図１及び図３を用いて、軸受機構１３について説明する。ここで、図３は、軸受機構１３付近の図１の拡大図である。
【００２５】
シャフト１９は、シャフト本体１９ａと、シャフト本体１９ａの下端に設けられたシャフト本体１９ａよりも大径の径方向張出部１９ｂとを有している。径方向張出部１９ｂは、シャフト本体１９ａと一体に形成されている。本実施形態においては、径方向張出部１９ｂの下面を覆うようにスラストカバー３３が設けられている。
【００２６】
スリーブ１６には、上述の第１貫通孔１６ａと、第１貫通孔１６ａの下側に位置する第１貫通孔１６ａよりも大径の第２貫通孔１６ｂと、第２貫通孔１６ｂよりも大径の第３貫通孔１６ｃとが設けられている。第２貫通孔１６ｂには、シャフト１９の径方向張出部１９ｂが収容されている。また、第３貫通孔には、スラストカバー３３が収容されている。スラストカバー３３は、スリーブ１６の一部にかしめ加工を施すことによってスリーブ１６の第３貫通孔１６ｃに装着されている。さらに、第３貫通孔１６ｃの下側には、カバープレート３２が装着されており、スリーブ１６の下面の開口を密封している。
【００２７】
本実施形態では、シャフト１９のシャフト本体１９ａ及びこれに対向するスリーブ１６の第１貫通孔１６ａに関連して１対のラジアル動圧流体軸受部３４、３５が設けられ、ラジアル動圧流体軸受部３４、３５の動圧発生溝がスリーブ１６の内周面に軸方向に間隔をおいて設けられている。また、シャフト１９の径方向張出部１９ｂの上面及び第２貫通孔１６ｂに関連して一方のスラスト動圧流体軸受部３６が設けられ、このスラスト動圧流体軸受部３６の動圧発生溝が径方向張出部１９ｂの上面に設けられている。更に、シャフト１９の径方向張出部１９ｂの下面及びこれに対向するスラストカバー３３の上面に関連して他方のスラスト動圧流体軸受部３７が設けられ、スラスト動圧流体軸受部３７の動圧発生溝が径方向張出部１９ｂの下面に設けられている。
【００２８】
本実施形態では、ラジアル動圧流体軸受部３４、３５及びスラスト動圧流体軸受部３６、３７にわたって潤滑流体が充填されている。ラジアル動圧流体軸受部３４の動圧発生溝は、通常のへリングボーン状溝であり、軸方向の中央部で流体圧力が最も高くなるように構成されている。ラジアル動圧流体軸受部３５の動圧発生溝は屈曲点が幅方向中央より下側に偏倚したへリングボーン状溝であり、ラジアル動圧流体軸受部３５の中央より下側に偏倚した部分で流体圧力が最も高くなるように構成されている。スラスト動圧流体軸受部３６の動圧発生溝は、内周方向に流体圧力が高くなるスパイラル状溝である。スラスト動圧流体軸受部３７の動圧発生溝は、内周方向に流体圧力が高くなるスパイラル状溝であり、その中心部で流体圧力が最も高くなるように構成されている。
【００２９】
ラジアル動圧流体軸受部３４、３５の間には、スリーブ１６において外気に通じる連通孔４０があり、ここから潤滑流体中に含まれる気泡が排出される。同様に、スラスト動圧流体軸受部３６，３７の間にもスリーブ１６における連通孔４１ａ、およびこれにつながるスリーブ１６と固定部材１１との嵌合部の連通孔４１ｂがあり、これらから潤滑流体中に含まれる気泡が排出される。
【００３０】
このように動圧軸受機構は、シャフト１９は潤滑流体を介してスリーブ１６に非接触で回転自在に支持されるため機械的な接触音がほとんど発生しない。
（２）モータの動作
上記構成のモータの動作を説明する。まず、ステータ１４のコイルに通電されると、回転部材１２は、軸受機構１３の各軸受部３４、３５、３６、３７によって支持され、固定部材１１の回りを回転する。
【００３１】
回転部材１２が回転すると、ステータ１４において、ロータマグネット１５の磁力とステータ１４の電磁力とによる電磁励振力に起因する振動が発生する。この振動は、ステータ１４から支持部材１８を介して枝部１７ａに伝達され、さらに、固定部材本体１７まで伝達される。このとき、ステータ１４から固定部材本体１７に伝わる振動は、ステータ１４から固定部材本体１７に至るまでに減衰されている。
【００３２】
（３）本実施形態におけるモータの特徴
本実施形態のモータは、以下の特徴がある。
▲１▼支持部材を介してステータを装着することによる振動の低減
モータ１では、ステータ１４が支持部材１８を介して固定部材１１に装着されているので、ステータ１４で発生する電磁励振力による振動は、ステータ１４、円筒部１８ｂ、突出部１８ａ及び枝部１７ａを経由して、固定部材本体１７に伝わるようになっている。つまり、従来のようにステータ１４が固定部材１１に直接的に装着された構造に比べて振動の伝達距離が長く、それだけステータ１４から発生した電磁励振力による振動エネルギーは、途中で吸収されやすくステータ１４における振動が固定部材本体１７に伝わりにくくなっている。具体的には、図２に示すように、ステータ１４から固定部材本体１７までの距離は、ステータ１４から円筒部１８ｂの上端部までの長さＬ２と、突出部１８ａの長さＬ１と、枝部１７ａの長さｈとを合わせた長さとなっている。これにより、固定部材本体１７における電磁励振力による振動を低減できる。
【００３３】
▲２▼支持部材の剛性を小さくすることによる振動の低減
モータ１では、図２に示すように、支持部材１８の肉厚Ｔを枝部１７ａの肉厚ｔよりも小さくして支持部材１８の剛性を枝部１７ａの剛性よりも低下させているため、ステータ１４で発生する電磁励振力による振動が減衰され枝部１７ａに伝わりにくくすることができる。
【００３４】
▲３▼枝部の剛性を小さくすることによる振動の低減
モータ１では、枝部１７ａの半径方向の肉厚の最大値ｔを枝部１７ａの固定部材本体１７側の端部から突出部１８ａの枝部１７ａへの装着位置までの距離ｈよりも小さくして細長い形状にすることによって、枝部１７ａの剛性を小さくしている。具体的には、ｔ／ｈは０．２以下であることが望ましい。これにより、支持部材１８から伝わる振動が枝部１７ａにて減衰され固定部材本体１７に伝わりにくくなり、固定部材本体１７における電磁励振力による振動を低減できる。
【００３５】
▲４▼その他
モータ１では、円筒部１８ａが軸方向固定部材本体１７側に向かって延びているため、ステータ１４は固定部材本体１７に近傍に配置されることになる。これにより、固定部材１１の枝部１７ａの固定部材本体１７側端部付近のスペースを有効利用できる。
【００３６】
また、モータ１では、従来の軸受機構１３に動圧軸受機構を用いたモータでは実現できなかったレベルまで振動を低減することができる。
［第２実施形態］
本実施形態は、支持部材の形状が異なる点を除いては、第１実施形態のモータと同じ構成であるため、第１実施形態との相違点について、以下に説明する。
【００３７】
図５は、本発明の第２実施形態が採用されたモータの支持部材５８を示している。支持部材５８は、第１実施形態と同様に、枝部１７ａの自由端部（本実施形態においては枝部１７ａの上端部）に装着され枝部１７ａの外周方向に向かって延びる突出部５８ａと、突出部５８ａの外周端に形成され軸方向下方に向かって延びる円筒状の円筒部５８ｂと、この下端から外周側に折り曲げられた折り曲げ部５８ｄを有している。そして、支持部材５８の円筒部５８ｂには、円筒部５８ｂの軸方向下端から上方に延びるスリット部５８ｃがさらに形成されている。
【００３８】
本実施形態においては、支持部材５８の円筒部５８ｂにスリット部５８ｃが形成されているので、円筒部５８ｂの剛性を他の部分の剛性よりさらに小さくすることが可能である。これにより、振動の低減効果を高めることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明のディスク駆動用のモータの実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００３９】
例えば、本発明は、前記実施形態に示されたモータ又は動圧軸受機構に限定されるものではない。
また、軸受機構については、動圧軸受機構に限定されず、転がり軸受等を用いたモータに対しても適用可能であるが、動圧軸受機構を備えたモータでは、軸受機構に起因する機械的な励振力がほとんどなくステータの電磁励振力に起因する振動または騒音が顕著に現れるため、転がり軸受等の場合より相対的に低減効果が顕著に得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
請求項１に記載のモータでは、ステータが支持部材を介して固定部材に装着されているので、ステータで発生する電磁励振力による振動は、ステータ、円筒部、突出部、そして枝部を経由して固定部材本体に伝わるようになっている。つまり、従来のようなステータが固定部材に直接的に装着された構造に比べて振動の伝達距離が長く、ステータにおける振動が固定部材本体に伝わりにくくなっている。これにより、固定部材本体における電磁励振力による振動を低減できる。
【００４１】
請求項２に記載のモータでは、円筒部が軸方向固定部材本体側に向かって延びているため、ステータは固定部材本体の近傍に配置されることになる。これにより、固定部材の枝部の固定部材本体側端部付近のスペースを有効利用できる。
請求項３に記載のモータでは、枝部の半径方向の肉厚の最大値ｔを枝部の固定部材本体側の端部から突出部の枝部への装着位置までの距離ｈよりも小さくして細長い形状にすることによって、枝部の剛性を小さくしている。具体的には、ｔ／ｈは０．２以下であることが望ましい。これにより、支持部材から伝わる振動が固定部材本体に伝わりにくくなり、固定部材本体における電磁励振力による振動を低減できる。
【００４２】
請求項４に記載のモータでは、支持部材の剛性が枝部よりも小さいため、ステータで発生する電磁励振力による振動を枝部に伝わりにくくすることができる。具体的には、支持部材の材質を枝部の材質よりも低剛性の材料にする、又は、支持部材の肉厚を枝部の肉厚よりも小さくする等の方法がある。
請求項５に記載のモータでは、円筒部にスリット部を設けているため、円筒部の剛性を小さくすることができる。これにより、ステータで発生する電磁励振力による振動が枝部に伝わりにくくなり、固定部材本体における電磁励振力による振動を低減できる。
【００４３】
請求項６に記載のモータでは、軸受機構が動圧軸受機構であるため、転がり軸受等の軸受機構を用いたモータに比べて、振動を小さくすることができる。また、動圧軸受機構を備えたモータにおいて、従来、部品の形状や着磁波形の最適化等だけでは実現できなかったレベルまでモータの振動を低減することができる。請求項７に記載のディスク装置では、固定部材本体における電磁励振力による振動が低減されたモータを用いているので、低振動・低騒音にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のモータの概略構成を模式的に示す縦断面図。
【図２】図１の拡大図であって、枝部及び指示部材付近を示す図。
【図３】図１の拡大図であって、軸受機構付近を示す図。
【図４】第１実施形態の支持部材の斜視図。
【図５】第２実施形態の支持部材の斜視図。
【符号の説明】
１ モータ
１１ 固定部材
１２ 回転部材
１３ 軸受機構
１４ ステータ
１５ ロータマグネット
１７ 固定部材本体
１７ａ 枝部
１８ 、５８ 支持部材
１８ａ、５８ａ 突出部
１８ｂ、５８ｂ 円筒部
５８ｃ スリット部

Claims (7)

1. 固定部材本体と、前記固定部材本体の略中央部に形成され軸方向に延びる円筒状の枝部とを有する固定部材と、
   前記枝部の内周側に配置された軸受機構と、
   前記軸受機構を介して前記固定部材に相対回転可能な回転部材と、
   前記枝部の自由端部に装着され前記枝部の外周方向に向かって延びる突出部と、前記突出部の外周端に形成され軸方向に向かって延びる円筒状の円筒部とを有する支持部材と、
   前記円筒部の外周側に装着されたコイルを有するステータと、
   前記コイルに対向して配置され前記回転部材に装着されたマグネットと、
   を備えたモータ。
2. 前記円筒部は、軸方向固定部材本体側に向かって延びている、請求項１に記載のモータ。
3. 前記枝部の半径方向の肉厚の最大値ｔと、前記枝部の前記固定部材本体側の端部から前記突出部の前記枝部への装着位置までの距離ｈとの比ｔ／ｈは、０．２以下の範囲である、
   請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記支持部材は、前記枝部よりも低剛性である、請求項１〜３のいずれかに記載のモータ。
5. 前記円筒部には、軸方向に向かって延びる複数のスリット部が形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記軸受機構は、動圧軸受機構である、請求項１〜５のいずれかに記載のモータ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の前記モータと、
   前記回転部材に装着された記録ディスクと、
   を備えたディスク装置。

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