JP3862144B2 - ディスク駆動用モータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク駆動用モータに関し、いわゆる軸受のガタ寄せ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の光ディスク用スピンドルモータの構造を示す縦断面図である。
図２中、１はロータ、２はコイル、３はロータヨーク、４はスピンドル、５はモータベース、６は軸受、７は軸受ホルダ、８は積層コア、９はカバー、１０はスラストプレート、１１はスラスト部、１３はストップリング、１４は駆動マグネット、１７はオイルシール、１８はネジ、２１は鍔部、２２はオイルディフレクタをそれぞれ示す。
【０００３】
図２に示す光ディスク用スピンドルモータは，下記する構成のステータとロータ１とを備えている。
前記したステータは、モータベース５に支持された焼結含油軸受６と、この軸受６を収納する軸受ホルダ７と、この軸受ホルダ７の外周に装着されかつコイル２を巻回した積層コア８とから構成される。
【０００４】
前記したロータ１は、図示せぬディスクを上面側で回転可能とするロータヨーク３と、このロータヨーク３の内周側面に固着された駆動マグネット１４と、前記ロータヨーク３の上面側に突出しかつロータヨーク３の回転中心にその一端(上端)が貫通固着されかつその他端(下端)側が前記軸受に回転自在に軸支されるスピンドル４とから構成される。
【０００５】
前記したモータベース５には、鍔部２１を備え銅又は鉄系焼結含油軸受６がネジ１８でネジ止めされている。前記した積層コア８は珪素鋼板からなり積層コア８にはコイル２が巻回されている。
【０００６】
前記したロータヨーク３の内周側面に固着されたリング状の駆動マグネット１４の内周部は積層コア８の外周部に近接して対向配置されている。前記したロータヨーク３は鉄系材料でなり、またその回転中心にステンレス系材のスピンドル４を圧入固着してある。スピンドル４は焼結含油軸受６で回転自在に保持されている。ロータヨーク３の上面には図示していないターンテーブルが装着され、このターンテーブルには図示していない再生専用あるいは記録再生用ディスクが着脱可能なように載置される。
【０００７】
前記したスピンドル４の下端が当接する金属製のカバー９と、このカバー９の上側に設けられた樹脂製のスラストプレート１０とは、スラスト軸受を構成している。カバー９の外周部とモータベース５の間には、シリコン又はゴム系の弾性材料からなるリング状オイルシール１７を設け、軸受６内に充填してある潤滑油の外部への漏洩を防止している。
【０００８】
スラスト部１１と焼結含油軸受６との間には、スリットを設けたステンレス系ばね材から成るリング状ストップリング１３がスピンドル４の下端に取付けられており、これは軸受６からのスピンドル４の抜け防止のために取付けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，一般の光ディスク用スピンドルモータはスピンドルと軸受とにクリアランスのある滑り軸受を多く使用している。スピンドルの回転が大きくなると滑り軸受のスピンドルとのクリアランスにより、スピンドルは回転数の１／２の周波数の振れを発生する。一般にこの振れによるスピンドル回転数の不安定現象を「ホアール（Ｗｈｉｒｌ）」と呼ぶ。
【００１０】
ここで、このホアールについて図６を用いて詳しく説明する。
図６（Ａ）に示す外周円は軸受内周、内周円はωで回転するスピンドル外周を示す軸受横断面である。一般に軸受で支持されるスピンドルに静的荷重を加えると、軸心Ｏ'は加重方向Ｗには沿わずに、このＯ'の位置は図６（Ｂ）に示すような軌跡を描いて偏心する。Ｏは軸受中心である。
【００１１】
即ち、軸心Ｏ'においては、釣り合い位置にスピンドルを引き戻そうとする力Ｆrの他に、スピンドルを回転と同じ向きに旋回させようとする力Ｆtが発生する。旋回運動により発生する遠心力よりも力Ｆrが大きければ、スピンドルは旋回しながら元の位置(釣り合い位置)に戻される。逆に遠心力の方が力Ｆrよりも大きければ、この旋回運動の回転半径は急速に増大し、スピンドルは軸受内周に接触してしまう。この時、遠心力と力Ｆtとが等しければこの旋回運動は継続する。この状態がホアールである。ホアールの発生はスピンドルと軸受とのクリアランス及び剛性、潤滑油の性質、回転速度等に関係する。スピンドルの回転数の１／２でホアールが発生し、このとき，軸受で軸支されているスピンドルの回転条件は最も不安定となる。
【００１２】
ここで、従来の光ディスク用スピンドルモータの回転時の振れ特性を測定したデータを図８に示す。
図８には、スピンドル１回転の１／２の回転、即ち２２Ｈｚの周波数でホアールが発生していることを示している。光ディスク駆動用スピンドルモータでこのホアールが発生するとディスクが振れ、この結果、記録ヘッド(ピックアップ)はトラッキングエラーを生じ記録再生エラーが生じる。
【００１３】
現在のところ、光ディスク用スピンドルモータは回転数が２００ｒ／ｍｉｎ〜１２、０００ｒ／ｍｉｎで使用されているが、特に近年光ディスクの回転速度は益々高速回転が要求されている。これに応じてモータの回転数増大化が図られ、またその軸受に焼結軸受を使用する結果、前述したホアールが発生し易くなっている。
このため従来はスピンドルと軸受のクリアランスや、軸受に充填する潤滑油の特性を最適化したりして対応してきたが、十分満足できる特性が得られない課題があった。
【００１４】
そこで本発明は、こうした課題に鑑みて創案されたものであり、特に、ロータヨークに近接しかつ前記軸受ホルダ端部に固着され、円周方向に着磁した各磁極幅を不均等として前記ロータヨークを特定のスラスト方向に磁気吸引するバイアスマグネットを有し、前記バイアスマグネットの磁気吸引によって、前記スピンドルに側圧を印加することにより、スピンドルの回転数増大化によってもホアール現象が発生しないので、この結果、高密度記録再生ディスクを高速回転する際にも安定した回転状態を維持できるディスク駆動用モータを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、次の（１）〜（４）の構成を有するディスク駆動用モータを提供する。
（１） モータベースに支持された軸受と、前記軸受を収納する軸受ホルダと、前記軸受ホルダの外周に配置されかつコイルを巻回したコアとからなるステータと、
ディスクを上面側で回転可能としかつ内周側面に固着した駆動マグネットを有するロータヨークと、一端側を前記ロータヨークの回転中心を貫通して前記ロータヨークに固着し他端側を前記軸受に回転自在に軸支したスピンドルとからなるロータとを備え、前記スピンドルの前記他端側の最端をプレートに当接させて構成されたスラスト軸受を有する、ディスク駆動用モータにおいて、
前記ロータヨークに近接しかつ前記ステータに固着されたバイアスマグネットを有し、
前記バイアスマグネットは、円周方向に、着磁されて前記ロータヨークをスラスト方向に磁気吸引する部分と、着磁されていない部分とを有することにより、前記スピンドルは、前記モータベースに対して垂直な線から傾いて回転することを特徴とするディスク駆動用モータ。
( ２ ) モータベースに支持された軸受と、前記軸受を収納する軸受ホルダと、前記軸受ホルダの外周に配置されかつコイルを巻回したコアとからなるステータと、
ディスクを上面側で回転可能としかつ内周側面に固着した駆動マグネットを有するロータヨークと、一端側を前記ロータヨークの回転中心を貫通して前記ロータヨークに固着し他端側を前記軸受に回転自在に軸支したスピンドルとからなるロータとを備え、前記スピンドルの前記他端側の最端をプレートに当接させて構成されたスラスト軸受を有する、ディスク駆動用モータにおいて、
前記ロータヨークに近接しかつ前記ステータに固着されたバイアスマグネットを有し、
前記バイアスマグネットは、円周方向に、前記ロータヨークをスラスト方向に磁気吸引する力の強い部分と弱い部分を有することにより、前記スピンドルは、前記モータベースに対して垂直な線から傾いて回転することを特徴とするディスク駆動用モータ。
( ３ ) 前記バイアスマグネットは、磁極角度の大きい部分と小さい部分を有し、前記磁極角度の大きい部分は、前記磁極角度の小さい部分に比較して、前記ロータヨークをスラスト方向に磁気吸引する力が強いことを特徴とする請求項２記載のディスク駆動用モータ。
( ４ ) 前記バイアスマグネットの中心を、前記ロータの回転中心から所定幅偏移することにより、前記バイアスマグネットが前記ロータヨークをスラスト方向に磁気吸引する力の強い部分と弱い部分を設けたことを特徴とする請求項２記載のディスク駆動用モータ。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施例である光ディスク用スピンドルモータを、図１、図３〜図５、図７、図９〜図１１を参照して順に説明する。前述したものと同一構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。
【００１７】
図１は本発明の一実施例である光ディスク用スピンドルモータの構造を示す縦断面図、図３，図４はいずれもバイアスマグネットの第１，第２着磁状態を示す図、図５はバイアスマグネットの磁極中心とスピンドルの中心とがずれた状態を示す図、図７はスピンドルと焼結含油軸受とのガタ寄せ発生状態を示す部分拡大図、図９は図３のバイアスマグネットを使用した本発明の一実施例である光ディスク用スピンドルモータの回転時の振れ特性を測定したデータを示す図、図１０は等角度で着磁したバイアスマグネットを使用した光ディスク用スピンドルモータの回転時の振れ特性を測定したデータを示す図、図１１は図４のバイアスマグネットを使用した本発明の一実施例である光ディスク用スピンドルモータの回転時の振れ特性を測定したデータを示す図である。
【００１８】
図１、図３〜図５、図７中、１はロータ、２はコイル、３はロータヨーク、４はスピンドル、４ａは一端、４ｂは他端、４ｃはスピンドル周面、５はモータベース、６は軸受、７Ａは軸受ホルダ、７Ａａは上部(軸受ホルダ端部)、８は積層コア、９はカバー、１０はスラストプレート、１１はスラスト部、１２は段部、１３はストップリング、１４は駆動マグネット、１５はバックヨーク、１６，１６Ａ，１６Ｂはバイアスマグネット、１７はオイルシール、１８はネジ、１９はバイアスマグネットの中心、２０はスピンドル４の中心、２１は鍔部、２２はオイルディフレクタ、ａ〜ｉは磁極幅をそれぞれ示す。
【００１９】
図１に示す光ディスク用スピンドルモータは、例えばＣＤ−ＲＯＭやＣＤ−Ｒ等の光ディスクを回転駆動するためのモータである。
図１に示す光ディスク用スピンドルモータは、上述した光ディスク用スピンドルモータ(図２)の軸受ホルダ７の構造を一部変更して軸受ホルダ７Ａとしかつこの軸受ホルダ７Ａにバックヨーク１５及びバイアスマグネット１６を固着した構成と同一のものである。
【００２０】
換言すれば、図１に示す光ディスク用スピンドルモータは，下記する構成のステータとロータ１とバイアスマグネット１６とを備えている。
【００２１】
前記したステータは、モータベース５に支持された焼結含油軸受６と、この軸受６を収納する軸受ホルダ７Ａと、この軸受ホルダ７Ａの外周に装着されかつコイル２を巻回した積層コア８とから構成される。
【００２２】
前記したロータ１は、図示せぬディスクを上面側で回転可能とするロータヨーク３と、このロータヨーク３の内周側面に固着された駆動マグネット１４と、前記ロータヨーク３の上面側に突出しかつロータヨーク３の回転中心にその一端(上端)が貫通固着されかつその他端(下端)側が前記軸受に回転自在に軸支されるスピンドル４とから構成される。
【００２３】
前記したバイアスマグネット１６は、ロータヨーク３の下面に近接する位置にある軸受ホルダ７の開口部周縁に固着したリング状のマグネットであり、前記したロータ１を前記したステータ側に磁気吸引する作用を行う。
【００２４】
さらに具体的な各構成は、次の通りである。
前記したロータ１は鉄系材料からなるロータヨーク３を備えている。このロータヨーク３の外周部内側にはリング状の駆動マグネット１４が接着剤で固着されている。ロータヨーク３の中心(回転中心)をバーリング加工してスピンドル４を圧入固定している。ロータヨーク３のバーリング端部には焼結含油軸受６の潤滑油の漏出を防止するため樹脂製（例えばＰＯＭ）のオイルディフレクタ２２をスピンドル４に装着してある。
【００２５】
ロータヨークの上面には図示していないターンテーブルが装着され、更に図示していない情報記録再生ディスク(光ディスク)が着脱自在に載置される。スピンドル４は、モータベース５に共締めし外周に鍔部２１のある焼結含油軸受６で回転保持される。銅又は鉄系焼結含油軸受６の外周部には樹脂製軸受ホルダ７Ａが圧入され、この軸受ホルダ７Ａの外周部には、コイル２を巻回し珪素鋼板からなる積層コア８の内周部が固着されている。
【００２６】
スピンドル４下端は鉄製カバー９の上側に設けられた樹脂製スラストプレート１０によりスラスト軸受を構成している。カバー９の外周部にはシリコン又はゴム系の弾性材料からなるリング状オイルシール１７を設けている。スピンドル４の下端スラスト部１１と焼結含油軸受６との間にはスリットを設けたステンレス系ばね材から成るリング状ストップリング１３がロータ１の抜け防止のため止めてある。
軸受ホルダ７のロータ１側外周端部に段部１２を設け、バックヨーク１５内周を固着しロータヨーク３側にバイアスマグネット１６を接着固定してある。
【００２７】
前記したバイアスマグネット１６は、図３に示すように、バイアスマグネット１６の中心から外周に向かってバイアスマグネット１６を２分した場合に、分割された各部分範囲に着磁されている磁極数は同一でない構造をしている。換言すれば、前記したバイアスマグネット１６は円周上の半分のみ着磁してある。
このため、ロータヨーク３はバイアスマグネット１６の着磁側の磁力に吸引され、スピンドル４は図７（Ｂ）に示す様に、モータベース５に対し垂直な状態(図７（Ａ）)でなく傾いて回転することになる。
【００２８】
バイアスマグネット１６がロータヨーク３の片側のみ磁気吸引することにより、スピンドル４は軸受６に対し一方にガタ寄せされる。このガタ寄せにより側圧が印加されスピンドル４と軸受６とのクリアランスはなくなる。図９はこの時の振れ特性で、ホアールが発生することで生じていた周波数２２Ｈｚの振れがなくなっている。
【００２９】
前記したバイアスマグネット１６の着磁形態は、図４の状態でも良く、この場合も磁極角度の大きい右側面の磁気吸引が強くなる。
更に図５のようにバイアスマグネット１６の中心１９とスピンドル４の中心２０とをずらし左右の吸引力の差によりロータ１をガタ寄せしても、ホアールの発生を防止に同様効果がある。換言すれば、前記バイアスマグネット１６の中心１９は前記ロータ１の回転中心から所定幅偏移した位置にあっても、バイアスマグネット１６(図３、図４)の左右不均衡な着磁状態によって発生する左右の磁気吸引力の差によりロータ１をガタ寄せできる．
【００３０】
図１０はバイアスマグネット１６がＮ極とＳ極が１８０°づつ等間隔で磁極を設けた時の振れ特性であるが、４２．５Ｈｚの１／２でホアールによる振れが見出される。しかし図４のバイアスマグネット１６を使用した場合の図１１に示す振れ特性は、４２Ｈｚの１／２の振れが発生しないことが分かる。
【００３１】
一方、図５で示すバイアスマグネット１６はバイアスマグネットの中心１９はスピンドル４の中心２０を偏芯させ、ロータ１の磁気吸引の効果を向上させている。
以上の様に、図１０の様に単に左右対称に着磁された磁極を用いて発生する磁気吸引用のバイアスマグネットを設けても回転数の１／２でホアールが発生してしまうが、図３〜図５のように、バイアスマグネット１６に左右不均一の磁極を設ける事や、バイアスマグネット１６の中心１９をスピンドル４の中心２０からずらす事で、ホアールの発生を防止し、記録再生の信頼性を向上することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、特に、前記ロータヨークに近接しかつ前記軸受ホルダ端部に固着され、円周方向に着磁した各磁極幅を不均等として前記ロータヨークを特定のスラスト方向に磁気吸引するバイアスマグネットを有し、前記バイアスマグネットの磁気吸引によって、前記スピンドルに側圧を印加することにより、スピンドルの回転数増大化によってもホアール現象が発生しないので、この結果、高密度記録再生ディスクを高速回転する際にも安定した回転状態を維持できる高信頼性のディスク駆動用モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である光ディスク用スピンドルモータの構造を示す縦断面図
【図２】従来の光ディスク用スピンドルモータの構造を示す縦断面図
【図３】バイアスマグネットの第１着磁状態を示す図
【図４】バイアスマグネットの第２着磁状態を示す図
【図５】バイアスマグネットの磁極中心とスピンドルの中心とがずれた状態を示す図
【図６】スピンドルを軸支した軸受横断面である。
【図７】スピンドルと焼結含油軸受とのガタ寄せ発生状態を示す部分拡大図
【図８】従来の光ディスク用スピンドルモータの回転時の振れ特性を測定したデータを示す図
【図９】図３のバイアスマグネットを使用した本発明の一実施例である光ディスク用スピンドルモータの回転時の振れ特性を測定したデータを示す図
【図１０】等角度で着磁したバイアスマグネットを使用した光ディスク用スピンドルモータの回転時の振れ特性を測定したデータを示す図
【図１１】図４のバイアスマグネットを使用した本発明の一実施例である光ディスク用スピンドルモータの回転時の振れ特性を測定したデータを示す図
【符号の説明】
１ ロータ
２ コイル
３ ロータヨーク
３ａ 上面
３ｂ 内周側面
４ スピンドル
４ａ 一端
４ｂ 他端
４ｃ スピンドル周面
５ モータベース
６ 軸受
７，７Ａ 軸受ホルダ
７Ａａ 上部(軸受ホルダ端部)
８ 積層コア(コア)
１４ 駆動マグネット
１６，１６Ａ，１６Ｂ バイアスマグネット
１９ 磁極部中心
２０ 回転中心
ａ〜ｉ 磁極幅

Claims (4)

1. モータベースに支持された軸受と、前記軸受を収納する軸受ホルダと、前記軸受ホルダの外周に配置されかつコイルを巻回したコアとからなるステータと、
   ディスクを上面側で回転可能としかつ内周側面に固着した駆動マグネットを有するロータヨークと、一端側を前記ロータヨークの回転中心を貫通して前記ロータヨークに固着し他端側を前記軸受に回転自在に軸支したスピンドルとからなるロータとを備え、前記スピンドルの前記他端側の最端をプレートに当接させて構成されたスラスト軸受を有する、ディスク駆動用モータにおいて、
   前記ロータヨークに近接しかつ前記ステータに固着されたバイアスマグネットを有し、
   前記バイアスマグネットは、円周方向に、着磁されて前記ロータヨークをスラスト方向に磁気吸引する部分と、着磁されていない部分とを有することにより、前記スピンドルは、前記モータベースに対して垂直な線から傾いて回転することを特徴とするディスク駆動用モータ。
2. モータベースに支持された軸受と、前記軸受を収納する軸受ホルダと、前記軸受ホルダの外周に配置されかつコイルを巻回したコアとからなるステータと、
   ディスクを上面側で回転可能としかつ内周側面に固着した駆動マグネットを有するロータヨークと、一端側を前記ロータヨークの回転中心を貫通して前記ロータヨークに固着し他端側を前記軸受に回転自在に軸支したスピンドルとからなるロータとを備え、前記スピンドルの前記他端側の最端をプレートに当接させて構成されたスラスト軸受を有する、ディスク駆動用モータにおいて、
   前記ロータヨークに近接しかつ前記ステータに固着されたバイアスマグネットを有し、
   前記バイアスマグネットは、円周方向に、前記ロータヨークをスラスト方向に磁気吸引する力の強い部分と弱い部分を有することにより、前記スピンドルは、前記モータベースに対して垂直な線から傾いて回転することを特徴とするディスク駆動用モータ。
3. 前記バイアスマグネットは、磁極角度の大きい部分と小さい部分を有し、前記磁極角度の大きい部分は、前記磁極角度の小さい部分に比較して、前記ロータヨークをスラスト方向に磁気吸引する力が強いことを特徴とする請求項２記載のディスク駆動用モータ。
4. 前記バイアスマグネットの中心を、前記ロータの回転中心から所定幅偏移することにより、前記バイアスマグネットが前記ロータヨークをスラスト方向に磁気吸引する力の強い部分と弱い部分を設けたことを特徴とする請求項２記載のディスク駆動用モータ。

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