JP3897435B2 - スピンドルモータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、OA機器やAV機器に使用されるスピンドルモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
テーブル型VTRやカメラ一体型VTRの回転ヘッドシリンダ,レーザー複写機のポリゴンスキャナーモータ、フロッピーディスク装置やハードディスク装置の記録媒体の回転駆動部には、高速、高精度回転が必要となっている。
【0003】
その回転主軸部には、図4に示すように構成されたスピンドルモータが使用されている。
ハードディスク装置に使用されたこのスピンドルモータは、ブラケット1には固定スリーブ2が取り付けられている。ハブ3には固定スリーブ2の軸孔4に挿入されるロータ軸5が取り付けられており、固定スリーブ2に挿入されたロータ軸5の先端はスラスト板6に当接している。
【0004】
ブラケット1には、前記固定スリーブ2を中央にしてステータコア7が取り付けられている。ステータコア7はヨークの先端をステータコア7の外周側にして取り付けられている。
【0005】
このステータコア7の外周部に対向してハブ3には、環状の主マグネット8がフレーム9を介して取り付けられている。なお、固定スリーブ2とロータ軸5との間にはラジアル動圧発生部が形成されており、その隙間には潤滑流体が充填されている。
【0006】
このように構成されたスピンドルモータは、ステータコア7のヨークに巻き付けられた固定子巻線10を励磁すると、このステータコア7から発生する回転磁界とハブ3の側に取り付けられた主マグネット8との反作用で、ハブ3が高速回転してハードディスク11が回転駆動される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この図4に示したスピンドルモータでは、主マグネット8の磁気センターがステータコア7の磁気センターよりも上側にずらして設定されており、そのために主マグネット8がステータコア7によりアキシャル方向に吸引されてスラスト力を得ている。
【0008】
ハードディス装置の記録密度の高容量化技術の進展にともなって、ハードディスク11のトラックピッチの縮小化が急速な勢いで進められている。それに伴って、スピンドルモータにおいては、狭トラックピッチでも正確に信号の読み書きの達成が要求されており、モータの振動をより小さく抑えることが要求されている。
【0009】
そこで、主マグネット8の磁気センターとステータコア7の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えることが考えられるが、この場合にはスラスト力がほとんど期待できず、モータに振動や衝撃が発生した場合には、ハブ3が回転中に固定スリーブ2から浮いてハードディスク11の読み書きエラーが発生する。また、ハブ3が固定スリーブ2から外れるおそれがある。
【0010】
そこで、図5に示すように主マグネット8の磁気センターとステータコア7の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えるとともに、ハブ3に設けた吸引用の第1のマグネット12と第2のマグネット13との吸引力によってスラスト力を得る技術が特開平9−149586号公報に開示されている。
【0011】
しかし、この図5に示す構成では、ハブ3の外れを防止するために第1の補助マグネット12と第2の補助マグネット13とによって発生する吸引力を大きくする場合には、第1,第2の補助マグネット12,13として大きな吸引力のマグネットが必要になる。
【0012】
本発明は主マグネット8の磁気センターとステータコア7の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えた場合でも、大きな吸引力の補助マグネットを必要としない構造のスピンドルモータを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピンドルモータは、回転側のハブの浮き上がりを規制する挿入体を固定スリーブの先端部に設けたことを特徴とする。
【0014】
また、この挿入体は単にハブの浮き上がりを規制するだけでなく、軸受として流体軸受を採用した場合の潤滑流体の飛散防止に有効に作用する。
【0015】
【発明の実施の形態】
請求項1記載のスピンドルモータは、ステータ側に形成された固定スリーブと、前記固定スリーブに挿入されて回転自在に支持されたロータ軸と、前記ロータ軸に取り付けられたロータと、前記ステータ側に取り付けられたステータコアと、前記ロータに取り付けられステータコアのヨーク先端の外周部と対向する回転駆動用の主マグネットとを有し、前記ステータコアの前記ヨークの先端から発生する回転磁界と前記主マグネットとの反作用で前記ロータを回転駆動するスピンドルモータにおいて、前記固定スリーブの前記ロータの側の先端の近傍に前記固定スリーブを取り巻くように前記ステータ側に取り付けられた環状の補助マグネットを設け、外周部が前記ロータに支持され内周部が前記固定スリーブを環状に取り巻き前記補助マグネットに吸引されて前記ロータが固定スリープの前記先端に近接するようにスラスト方向の付勢力を与えるリング板を設け、前記リング板と前記ロータとの間に前記ロータ軸の周囲にわたって形成された環状凹部を設け、前記固定スリーブの前記先端の外周に形成され半径方向の先端が前記環状凹部に挿入される挿入体を設け、前記リング板と前記挿入体との対向面との間、ならびに前記ロータと前記挿入体との間にスラスト方向の隙間を形成したことを特徴とする。
【0016】
請求項2記載のスピンドルモータは、請求項1において、ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面との間に潤滑流体を充填するとともに、外周部がロータに取り付けられたリング板と固定スリーブの挿入体との対向面のスラスト方向の隙間を0.05mm以下に設定したことを特徴とする。
【0017】
請求項3記載のスピンドルモータは、請求項1において、補助マグネットを、固定スリーブの周方向に単極または多極に着磁したことを特徴とする。
請求項4記載のスピンドルモータは、請求項1において、補助マグネットとリング板とによって発生する付勢力の大きさを、ロータ自重を含む負荷荷重の2倍以上に設定したことを特徴とする。
【0018】
請求項5記載のスピンドルモータは、請求項1〜請求項4において、リング板を着磁したことを特徴とする。
本発明の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。
【0019】
なお、従来例を示す図4と同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
図1において、ブラケット1の中央孔14には固定スリーブ2が取り付けられている。ハブ3には固定スリーブ2の軸孔4に挿入されるロータ軸5が取り付けられており、固定スリーブ2に挿入されたロータ軸5の先端は固定スリーブ2の基端に取り付けられたスラスト板6に当接している。
【0020】
ブラケット1には、前記固定スリーブ2を中央にしてステータコア7が取り付けられている。ステータコア7はヨークの先端をステータコア7の外周側にして取り付けられている。
【0021】
このステータコア7の外周部に対向してハブ3には、環状の主マグネット8がフレーム15を介して取り付けられている。なお、固定スリーブ2とロータ軸5との間にはラジアル動圧発生部が形成されており、その隙間には潤滑流体が充填されている。
【0022】
このように構成されたスピンドルモータは、ステータコア7のヨークに巻き付けられた固定子巻線を励磁すると、このステータコア7から発生する回転磁界とハブ3の側に取り付けられた主マグネット8との反作用で、ハブ3が高速回転してハードディスク11が回転駆動される。
【0023】
さらに、この図1に示す本発明のスピンドルモータでは、主マグネット8の磁気センターとステータコア7の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えるとともに、固定スリーブ2の先端近傍に固定スリーブ2を取り巻くように環状の補助マグネット16を設け、回転側のハブ3には、補助マグネット16に吸着するように環状のリング板17が取りつけられている。リング板17の材質としては磁性鋼板を使用した。
【0024】
なお、ハブ3へのリング板17の取り付けは、ハブ3に設けたリング板支持部18にリング板17を圧入し、リング板17の外周部がハブ3に接続されて支持されている。この取り付け状態においては、リング板17の内周部の側には、リング板17とハブ3との間にロータ軸の周囲にわたって環状凹部19が形成されている。
【0025】
固定スリーブ2の先端部には、先端が環状凹部19に挿入される鍔状の挿入体20が形成されている。
さらに、図2に拡大して示すように、このように組み立てられた本発明のスピンドルモータでは、挿入体20とリング板17との対向面にスラスト方向の隙間Δdが設けられている。
【0026】
組み立ては、図3に示すように、(a)に示すようにハブ3とロータ軸5を一体にしたロータ21のロータ軸5に固定スリーブ2を差し込み、次にハブ3のリング板支持部18にリング板17を圧入して(b)に示すロータブロック22を仕上げる。
【0027】
固定子巻線10が施されたステータコア7が取りつけられたフレーム1の中央孔4に、前記ロータブロック22の固定スリーブ2の基端を、ステータコア7の孔23を介して挿入して圧入する。
【0028】
このように構成したため、ステータコア7のヨークに巻き付けられた固定子巻線10を励磁すると、このステータコア7から発生する回転磁界とハブ3の側に取り付けられた主マグネット8との反作用で、ハブ3が高速回転してハードディスク11が回転駆動される。
【0029】
さらに、ロータ21はリング板17が補助マグネット16に吸引されて適当なスラスト力が作用しており、主マグネット8の磁気センターとステータコア7の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えているにもかかわらず、モータに実用の使用環境下で予想される一般的な振動や衝撃を作用させても、ハードディスク11に対する情報の読み書きは正常に行われることを確認した。このことからロータ21の固定スリーブ2からの浮きの問題は発生していないと云える。
【0030】
また、補助マグネット16として従来のような吸着力の大きなものを使用しない場合には、さらに大きな振動や衝撃が作用してロータ21が外れようとしても、この場合には、リング板17の上面に挿入体20が衝突するため、ロータ21が外れるような事態の発生を確実に回避することができる。
【0031】
しかも、固定スリーブ2とロータ軸5との間に形成されたラジアル動圧発生部からの潤滑流体の飛散についても、挿入体20とリング板17との対向面にスラスト方向の隙間Δdが作用している。ここでは前記の潤滑流体としては、95パーセント以上がエステル油を用い、残りの5パーセント以下は、鉱油、オレフィン、炭化水素などである。その表面張力は25dyn/cm(at29℃)以上に調製したものを使用し、隙間Δdを0.05mm以下に設定した。この場合には、挿入体20とリング板17との隙間Δdによって外部への潤滑流体の飛散が食い止められる。
【0032】
さらに、補助マグネット16は固定スリーブ2の周方向に単極または多極に着磁した。具体的には、4極に設定した場合に良好な結果を得た。
一般的に単極は、複数極に比べ吸着力が大きくなる。極数が増えるほど吸着力は低下する。その反面、複数極は単極に比べ漏洩磁束が少なく、極数が増えるほど漏洩磁束は減少する。ハードディスク装置においてはモータからの漏洩磁束があるとディスク上のデータ破壊を起こす恐れがあり、漏洩磁束を一定値以下に抑える必要がある。モータのサイズや要求される吸着力により最適な極数は決定される。
【0033】
補助マグネット16とリング板17とによって発生する付勢力の大きさを、ロータ自重を含む負荷荷重の2倍以上に設定した。具体的には、3倍から4倍程度に設定した場合に良好な結果を得た。
【0034】
付勢力が弱いと、モータを逆さにした時にロータがブラケットに対して移動してしまう。付勢力がロータ自重を含む負荷荷重以上であればこの移動はなくなる。しかし、実使用上は何らかの外乱による衝撃がモータに加わる。この衝撃によりロータが移動しては、データ記録及び読み取りにエラーが発生する。
【0035】
ロータに加わる衝撃が1Gだったとすると、モータを逆さにした時に付勢力が負荷荷重の2倍以上であれば、ロータの移動は無い事になる。同様に負荷荷重の3倍以上であれば、2Gの衝撃が加わってもロータは移動しないし、4倍以上であれば3Gの衝撃が加わっても、ロータが移動することはない。
【0036】
付勢力が大きくすればするほど耐衝撃性は向上するがロータ軸のスラスト板に対する面圧も増える事になり、耐摩耗性面で不利になる。
これらの条件で良好な結果を得たのは、3倍から4倍程度に設定した時である。
【0037】
この実施の形態では、流体軸受の場合を例に挙げて説明したが、回転側をボールベアリングを介して支持した装置であっても同様の効果を期待できる。
又、実施の形態ではリング板とマグネットの吸着について例に挙げて説明したが、リング板をマグネットにして付勢力を発生させても同様の効果が期待できる。
【0038】
【発明の効果】
以上のように本発明のスピンドルモータは、ステータ側に形成された固定スリーブと、前記固定スリーブに挿入されて回転自在に支持されたロータ軸と、前記ロータ軸に取り付けられたロータと、前記ステータ側に取り付けられたステータコアと、前記ロータに取り付けられステータコアのヨーク先端の外周部と対向する回転駆動用の主マグネットとを有し、前記ステータコアの前記ヨークの先端から発生する回転磁界と前記主マグネットとの反作用で前記ロータを回転駆動するスピンドルモータにおいて、前記固定スリーブの前記ロータの側の先端の近傍に前記固定スリーブを取り巻くように前記ステータ側に取り付けられた環状の補助マグネットを設け、外周部が前記ロータに支持され内周部が前記固定スリーブを環状に取り巻き前記補助マグネットに吸引されて前記ロータが固定スリープの前記先端に近接するようにスラスト方向の付勢力を与えるリング板を設け、前記リング板と前記ロータとの間に前記ロータ軸の周囲にわたって形成された環状凹部を設け、前記固定スリーブの前記先端の外周に形成され半径方向の先端が前記環状凹部に挿入される挿入体を設け、前記リング板と前記挿入体との対向面との間、ならびに前記ロータと前記挿入体との間にスラスト方向の隙間を形成したため、ロータに設けた主マグネットの磁気センターと主マグネットに対向するようステータ側に取り付けられたステータコアの磁気センターとを一致させた場合であっても、補助マグネットとリング板との吸引力によって適切なスラスト力が得られる。
【0039】
通常の回転の際には、リング板と挿入体との対向面にスラスト方向の隙間が形成されており、軸受構造が流体軸受である場合には、この隙間を潤滑流体が通過しない適当な隙間に設定することによって潤滑流体の飛散を防止できる。
【0040】
さらに、補助マグネットとリング板との吸引力によって得られるスラスト力を越える衝撃がスラスト方向に作用した場合には、リング板に挿入体が当接して確実な外れ止めを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の断面図
【図2】同実施の形態の要部の拡大図
【図3】同実施の形態の組み立て工程図
【図4】第1の従来例の断面図
【図5】第2の従来例の断面図
【符号の説明】
1 ブラケット
2 固定スリーブ
3 ハブ
4 固定スリーブの軸孔
5 ロータ軸
6 スラスト板
7 ステータコア
8 環状の主マグネット
9 フレーム
10 固定子巻線
11 ハードディスク
14 ブラケットの中央孔
16 環状の補助マグネット
17 環状のリング板
18 リング板支持部
19 環状凹部
20 鍔状の挿入体
21 ロータ
22 ロータブロック
23 ステータコアの孔
Claims (6)
- ステータ側に形成された固定スリーブと、
前記固定スリーブに挿入されて回転自在に支持されたロータ軸と、
前記ロータ軸に取り付けられたロータと、
前記ステータ側に取り付けられたステータコアと、
前記ロータに取り付けられステータコアのヨーク先端の外周部と対向する回転駆動用の主マグネットとを有し、
前記ステータコアの前記ヨークの先端から発生する回転磁界と前記主マグネットとの反作用で前記ロータを回転駆動するスピンドルモータにおいて、
前記固定スリーブの前記ロータの側の先端の近傍に前記固定スリーブを取り巻くように前記ステータ側に取り付けられた環状の補助マグネットを設け、
外周部が前記ロータに支持され内周部が前記固定スリーブを環状に取り巻き前記補助マグネットに吸引されて前記ロータが固定スリープの前記先端に近接するようにスラスト方向の付勢力を与えるリング板を設け、
前記リング板と前記ロータとの間に前記ロータ軸の周囲にわたって形成された環状凹部を設け、
前記固定スリーブの前記先端の外周に形成され半径方向の先端が前記環状凹部に挿入される挿入体を設け、
前記リング板と前記挿入体との対向面との間、ならびに前記ロータと前記挿入体との間にスラスト方向の隙間を形成した
スピンドルモータ。 - ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面との間に潤滑流体を充填するとともに、外周部がロータに取り付けられたリング板と固定スリーブの挿入体との対向面のスラスト方向の隙間を0.05mm以下に設定した請求項1記載のスピンドルモータ。
- 補助マグネットを、固定スリーブの周方向に単極または多極に着磁した請求項1記載のスピンドルモータ。
- 補助マグネットとリング板とによって発生する付勢力の大きさを、ロータ自重を含む負荷荷重の2倍以上に設定した請求項1記載のスピンドルモータ。
- リング板を着磁した請求項1〜請求項4の何れかに記載のスピンドルモータ。
- 請求項1〜請求項5の何れかに記載のスピンドルモータを内蔵し、このモータで記録媒体を回転駆動するハードディスク装置。
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