JP3955944B2 - モータおよびディスク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式のモータおよびモータを用いたディスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ハードディスク装置、リムーバルディスク装置等のディスク駆動装置において記録ディスクを駆動するモータの軸受として、回転軸であるシャフトとスリーブとの間に介在させたオイル等の流体動圧を利用する動圧軸受が採用されている。このような動圧軸受が採用されたモータでは、回転体が固定体から離れる方向とは反対の方向に移動するように(すなわち、モータの姿勢にかかわらず、モータのスラスト荷重支持圧を支持するスラスト軸受部において常に回転体が固定体に押し付けられた状態となることにより回転体が不安定になることを防ぐように)、回転体と固定体との間に磁気的吸引力が作用するようにされている。例えば、界磁用磁石と電機子とを軸方向に関してずらして配置する等の対策が施されている。
【0003】
一方、近年、動圧軸受が採用されたモータを使用するディスク駆動装置が小型化されるとともに携帯可能な各種電子機器に搭載されることから、衝撃に耐えるモータの設計が必要となっている。そこで、シャフトがスリーブから抜けないようにする抜け止め構造が提案されている。例えば、シャフトの外周に環状の突起部を設け、シャフトがスリーブから抜ける方向に移動すると突起部がスリーブと当接する構造等が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来よりシャフトの抜け防止という観点から設計が行われるため、抜け止め構造が軸受部に設けられてきた。したがって、モータの組立時や衝撃を受けた際に抜け止め構造から発生するパーティクルがシャフトとスリーブとの間に入り込んでしまうことを防止する対策が必要であった。
【0005】
また、ディスク駆動装置のさらなる小型化の要求も高まっており、モータにも一層の小型化が求められている。しかしながら、軸受部に抜け止め構造を設ける場合、軸方向に軸受の構造と抜け止めの構造とが配列されることから、一層の小型化が困難となってしまう。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、抜け止め構造を有するモータを容易に小型化することを主たる目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、電動式のモータであって、中心軸の周囲に配置される界磁用磁石がヨークを介して取り付けられた第1の部材と、前記界磁用磁石に対向するとともに前記界磁用磁石との間で前記中心軸周りの回転力を発生する電機子が取り付けられた第2の部材とを備え、前記第1の部材が、前記第2の部材に対して前記中心軸を中心に相対的に回転可能に支持され、前記界磁用磁石が前記電機子よりも前記中心軸側に配置され、前記ヨークが、前記第2の部材側の端部において前記中心軸に垂直な方向に突出する突出部を有し、前記第2の部材が、前記第2の部材から離れる方向に前記第1の部材が移動した際に前記突出部と当接する係止部を有し、前記係止部が、前記第2の部材が有するスラスト軸受部材の一部である。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のモータであって、前記第2の部材の中央部にシャフトの一方の端部が固定され、前記第1の部材が前記シャフトが挿通される貫通孔を備える。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のモータであって、前記第1の部材の前記第2の部材側の外周部に切欠部が形成されており、前記切欠部において、前記突出部および前記係止部による抜け止め構造が構成される。
【0009】
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載のモータであって、前記突出部および前記係止部の少なくとも一方が、前記中心軸を中心とする円環状である。
【0010】
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載のモータであって、前記ヨークが前記中心軸方向に関して前記界磁用磁石よりも長い。
【0012】
請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載のモータであって、前記ヨークがレーザ溶接により前記第1の部材に取り付けられる。
【0013】
請求項7に記載の発明は、情報を記録する円板状の記録媒体が装着されるディスク装置であって、前記記録媒体を収容するハウジングと、前記ハウジング内部に固定されて前記記録媒体を回転させる請求項1ないし6のいずれかに記載のモータと、前記記録媒体に対する情報の書き込みまたは読み出しを行うアクセス手段とを備える。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明の一の実施の形態に係るディスク駆動装置50の内部構成を模式図として示す。ハウジング51の内部は塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部に情報を記憶する円板状のディスク板53が装着されたスピンドルモータ52が設置されている。加えてハウジング51の内部には、ディスク板53に対して情報を読み書きするヘッド移動機構57が配置され、このヘッド移動機構57は、ディスク板53上の情報を読み書きするヘッド56、このヘッドを支えるアーム55、並びに、ヘッド56およびアーム55をディスク板53上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部54により構成される。
【0015】
図2はスピンドルモータ52の縦断面を示す図である。図2において、このスピンドルモータ52は、略円板状のベース部材(スラスト受け部材)2と、このベース部材2の中央部に一方の端部が固定されるシャフト4と、このシャフト4が挿通される貫通孔6aを備えたロータ6と、この貫通孔6aの軸線(モータの回転の中心軸の方向)方向上端部側開口を閉塞しシャフト4の自由端部側端面と対向するシールキャップ8(閉塞部材)とを具備する。なお、シャフト4は、ベース部材2と一体に形成することも可能である。
【0016】
ベース部材2は、略椀状の形状を有しディスク駆動装置のハウジング(図1においてハウジング51として示す)に取り付けられるブラケット10に圧入あるいは接着等の手段で固定されており、ブラケット10の内周面10aには、半径方向内方に突設される複数のティースを有するステータ(電機子)12が配設される。スピンドルモータ52において、シャフト4、ベース部材2、ブラケット10およびステータ12が固定体を形成する。
【0017】
また、スピンドルモータ52における回転体であるロータ6には、このステータ12と半径方向内方から間隙を介して対向するように界磁用磁石であるロータマグネット14が後述するヨーク18を介して固定される。そして、ステータ12およびロータマグネット14で形成される駆動機構がトルク(回転力)を発生し、シャフト4を中心軸として固定体に対して回転体を回転させる。なお、ベース部材2とブラケット10とを、もしくはブラケット10とハウジング51とを、あるいはベース部材2とブラケット10とハウジング51とを一体化することも可能である。
【0018】
ロータ6の下端部側(ベース部材2側)外周部には、切欠部6bが形成されており、この切欠部6bの外周面6b1は、ベース部材2から離間するにつれて縮径するよう傾斜面状に形成されている。また、ベース部材2には、内周面が切欠部6bの外周面6b1と非接触状態で半径方向に対向する円筒壁2aがシャフト4と同心状に設けられている。
【0019】
円筒壁2aの内周面と切欠部6bの外周面6b1との間、切欠部6bの外周面6b1に続くロータ6の下端面とベース部材2の上面との間、またこれに連続する貫通孔6aの内周面とシャフト4の外周面との間、および、これに連続するシャフト4の端面とシールキャップ8の下面との間には、一連の間隙が形成されており、この間隙中にはオイルが途切れることなく連続して保持されて、いわゆるフルフィル構造の動圧軸受を構成している。
【0020】
ロータ6の貫通孔6aの内周面には、貫通孔6aの軸線方向寸法のほぼ全体にわたって動圧発生用の複数本の縦溝20aが周方向に配列する形態で形成されており、シャフト4の外周面との間でラジアル動圧軸受部20が構成される。これら縦溝20aに代えて、複数本のへリングボーン状の動圧発生溝を周方向に配列して形成することもできる。
【0021】
ロータ6の下端面には、ロータ6の回転時にオイルに対して半径方向内方(シャフト4側)に向かう圧力を誘起するポンプインのスパイラルグルーブ22aが形成されており、ベース部材2の上面との間でスラスト軸受部22が構成される。図2では、スパイラルグルーブ22aを便宜上、破線で象徴的に示してある。
【0022】
また、シャフト4の自由端部側端面とシールキャップ8の下面との間には、スラスト軸受部22のスパイラルグルーブ22aによって高められたオイルの内圧を利用する、静圧軸受部24が構成される。
【0023】
ブラケット10にはロータマグネット14と軸線方向に対向する位置に、環状の磁性体26が設けられる。ロータマグネット14と磁性体26との間で軸線方向の磁気吸引力を発生させることで、スラスト軸受部22および静圧軸受部24で発生するロータ6の浮上圧とバランスさせて、ロータ6のスラスト方向の支持を安定させ、ロータ6が必要以上に浮上する過浮上の発生を抑制している。このようなロータ6に対する磁気的な付勢は、例えば、ステータ12とロータマグネット14との磁気的中心を軸線方向に相違させることによっても作用させることが可能である。
【0024】
図3に図2中の右側の切欠部6b近傍の拡大断面図を示す。以下、図3を参照しながら切欠部6b近傍の構成についての説明を行う。
【0025】
円筒壁2aの内周面と切欠部6bの外周面6b1との間に規定される間隙の半径方向の間隙寸法は、外周面6b1が上記のとおり傾斜面状に形成されることで、軸線方向上方(ベース部材2から離間する方向)に向かってテーパ状に漸増する。すなわち、この円筒壁2aの内周面と切欠部6bの外周面6b1とが協働してテーパシール部16を構成している。上記一連の間隙に保持されるオイルは、このテーパシール部16のみにおいて、オイルの表面張力と外気圧とがバランスされ、オイルと空気との界面がメニスカス状に形成される。
【0026】
円筒壁2aの上端部には半径方向外方に突出するフランジ部2a1が設けられる。また、ロータ6では切欠部6bの半径方向外方において、凹部6cが切り欠くようにして設けられ、SUS等の磁性材料から形成される円環状のヨーク18がレーザ溶接によって凹部6cに固定される。ヨーク18の外側面には円環状のロータマグネット14が固定され、ヨーク18の軸線方向の長さはロータマグネット14の軸線方向長さよりも長い。その結果、ヨーク18はロータマグネット14とともに磁気回路を構成し、ロータマグネット14からロータ6に向かう不必要な磁界が抑制される。また、ヨーク18の軸線方向の長さを長くすることにより、レーザ溶接のビード径ほどしか厚みのない薄型のロータマグネットが用いられる場合であってもヨーク18を適切に固定することができる。
【0027】
ヨーク18の固定体側の端部にはシャフト4側に向かって軸線方向に対して垂直に突出する突出部18aが設けられる。突出部18aの上面は、円筒壁2aのフランジ部2a1の下面と、テーパシール部16に連続し且つテーパシール部16の半径方向の間隙の最小の隙間寸法よりも小な隙間寸法を有する軸線方向の間隙を介して対向している。
【0028】
図4は図3中の矢印A−Aの位置におけるスピンドルモータ52の横断面図である。図4ではヨーク18から内側の部分のみを図示しており、既述のように、シャフト4の周囲にラジアル動圧軸受部20を介してロータ6が設けられ、ロータ6とヨーク18との間にフランジ部2a1が位置する様子を示している。なお、図4ではラジアル動圧軸受部20を構成する縦溝20aの図示を省略している。
【0029】
ヨーク18に設けられた突出部18aは、シャフト4に向かって(半径方向内方に)円環状に突出し、フランジ部2a1は半径方向外方に円環状に突出して円筒壁2aに設けられる。その結果、スピンドルモータ52に衝撃が与えられ、ロータ6(回転体)がベース部材2およびブラケット10(固定体)から離れる方向に移動したとしても、突出部18aとフランジ部2a1とが当接し、ロータ6が係止される(図3参照)。つまり、突出部18aおよびフランジ部2a1により固定体に対する回転体の抜け止め構造が構成される。
【0030】
以上のように、スピンドルモータ52では、ヨーク18およびベース部材2により抜け止め構造が構成されることから、従来のスピンドルモータのように軸受部に抜け止め構造を設ける場合に比べて小型化を容易に行うことができる。すなわち、スピンドルモータ52では、切欠部6bにおいてロータ6の抜け止め構造を構成することで、ラジアル動圧軸受部20と抜け止め構造とが軸線方向における同一線上に整列配置されることはない。したがって、シャフト4の全長を軸受として有効に活用することが可能になり、軸受剛性を維持しながら更なるスピンドルモータの薄型化が実現される。
【0031】
また、スピンドルモータ52では、抜け止め構造を構成する部材を別途設ける必要もないため、製造コストの削減を図ることもでき、さらに、抜け止め構造が軸受部よりも外側に設けられるため、突出部18aとフランジ部2a1とが当接することで生じるパーティクルが軸受部に入り込むことが防止され、スピンドルモータ52の信頼性を向上することができる。
【0032】
図1に示すディスク駆動装置50のスピンドルモータとして、図2に示すスピンドルモータ52が使用されることにより、ディスク駆動装置50の小型化および信頼性の向上も実現される。
【0033】
図5は抜け止め構造の他の例を示す図である。図5に示す抜け止め構造を有するスピンドルモータでは、円筒壁2aにヨーク18に向かって突出する凸状(ピン状)の複数の係止ピン2a2が設けられ、ヨーク18は固定体側の端部においてシャフト4に向かって突出する円環状の突出部18aを有する。スピンドルモータの他の構成は図2ないし図4と同様である。図5に示す抜け止め構造では、係止ピン2a2と突出部18aとが抜け止め構造を構成し、回転体と固定体とが離れる方向に移動した際に、複数の係止ピン2a2と突出部18aとが当接し、その移動距離を規制する。
【0034】
図6は抜け止め構造の他の例を示す図である。図6では、円筒壁2aに円環状のフランジ部2a1が設けられ、ヨーク18はシャフト4に向かって凸状(ピン状)の複数の突出ピン18bを有する。図6に示す抜け止め構造では、円環状のフランジ部2a1と複数の突出ピン18bとにより抜け止め構造が構成される。
【0035】
図5および図6に示すように、抜け止め構造のベース部材2側の構成(フランジ部2a1)およびヨーク18側の構成(突出部18a)の少なくともいずれか一方が円環状に設けられることにより、シャフト4周囲の軸受部にパーティクルが入り込むことが防止され、軸受部の性能低下や焼き付き等を容易に防ぐことができる。また、抜け止め構造のいずれかの構成を円環状とすることにより、回転体の任意の回転位置において抜け止めを容易に実現することができる。
【0036】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【0037】
上記実施の形態はロータマグネット14がステータ12よりもシャフト4側に設けられる、いわゆるインナロータタイプであるが、ステータ12がロータマグネット14よりもシャフト4側に設けられる、いわゆるアウタロータタイプであってもよい。なお、アウタロータタイプよりもインナロータタイプの方がヨーク18の径が小さいため、抜け止め構造をコンパクトにすることが可能となる。
【0038】
ヨーク18の形状は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図7に示すようにヨーク18が半径方向外方に突出した円環状の突起部181をさらに有してもよい。この場合、ロータマグネット14は突起部181の下面とヨーク18の外側面とに固定され、突起部181によりロータマグネット14の磁界が図7中の上方に不必要に漏れてしまうことが抑制される。
【0039】
上記実施の形態ではヨーク18はレーザ溶接によりロータ6に固定されるが、ヨーク18は抵抗溶接により固定されてもよく、溶接以外の手法により固定されてもよい。例えば、ロータ6の凹部6cに接着剤を塗布し、ヨーク18を圧入することにより、接着剤が切欠部6b側に漏れ出すことを防止しつつヨーク18を固定することができる。これにより、接着剤が切欠部6b側にはみ出した場合に考えられる回転不良等の問題を回避することができる。
【0040】
また、上記実施の形態ではヨーク18の軸線方向の長さはロータマグネット14の軸線方向の長さよりも長くされているが、ロータマグネット14の不必要な漏れ磁界がスピンドルモータの特性に影響を与えない程度に抑制されるのであれば、必ずしもその必要はない。
【0041】
スピンドルモータは界磁用磁石であるロータマグネットが固定された部材が固定体とされ、電機子であるステータが取り付けられた部材が回転体とされてもよい。
【0042】
上記実施の形態では、ヨーク18の突出部18a(または、突出ピン18b)が回転軸に対して内側に垂直に突出し、ベース部材2のフランジ部2a1(または、係止ピン2a2)も回転軸に対して外側に垂直に突出するが、これらは回転軸に対して正確に垂直に突出する必要はなく、断面形状も適宜変更されてよい。すなわち、突出部18a等が回転軸に垂直な方向に関して突出しており、フランジ部2a1等も垂直な方向に関して突出していることにより、抜け止め構造が実現される。
【0043】
また、フランジ部2a1(または、係止ピン2a2)はベース部材2に設けられる必要はなく、ブラケット10に別途設けられてもよい。
【0044】
さらに、図2のスピンドルモータにおいて、シールキャップ8をなくし、シャフト4の外周面とロータ6の内周面との間の上端部に軸線方向外側に行くに従い間隙が拡開するテーパ状間隙部を形成し、この部分にオイルの界面を表面張力により保持するテーパシール部を形成するようにしてもよい。この場合、ロータ6の浮上圧はスラスト軸受部22のみで発生する。
【0045】
ディスク駆動装置50は、いわゆるハードディスク装置に限定されず、光ディスクや光磁気ディスク等を駆動する装置であってもよい。
【0046】
【発明の効果】
請求項1ないし6の発明では、ヨークを利用した抜け止め構造を構成することができ、モータの小型化を図ることができる。また、抜け止め構造にスラスト軸受部材を利用することができる。
【0048】
また、請求項4の発明ではパーティクルが中心軸周囲に進入することを抑制することができる。
【0049】
また、請求項5の発明では界磁用磁石の不必要な漏れ磁界をさらに抑制することができる。
【0050】
請求項7の発明では、信頼性の高いディスク装置を容易に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディスク駆動装置の内部構成を示す模式図である。
【図2】スピンドルモータの縦断面図である。
【図3】切欠部近傍の拡大断面図である。
【図4】スピンドルモータの横断面図である。
【図5】スピンドルモータの他の例を示す横断面図である。
【図6】スピンドルモータのさらに他の例を示す横断面図である。
【図7】抜け止め構造の他の例を示す図である。
【符号の説明】
2 ベース部材
2a1 フランジ部
4 シャフト
6 ロータ
6b 切欠部
10 ブラケット
12 ステータ
14 ロータマグネット
18 ヨーク
18a 突出部
50 ディスク駆動装置
51 ハウジング
52 スピンドルモータ
53 ディスク板
57 ヘッド移動機構
Claims (7)
- 電動式のモータであって、
中心軸の周囲に配置される界磁用磁石がヨークを介して取り付けられた第1の部材と、
前記界磁用磁石に対向するとともに前記界磁用磁石との間で前記中心軸周りの回転力を発生する電機子が取り付けられた第2の部材と、
を備え、
前記第1の部材が、前記第2の部材に対して前記中心軸を中心に相対的に回転可能に支持され、
前記界磁用磁石が前記電機子よりも前記中心軸側に配置され、
前記ヨークが、前記第2の部材側の端部において前記中心軸に垂直な方向に突出する突出部を有し、
前記第2の部材が、前記第2の部材から離れる方向に前記第1の部材が移動した際に前記突出部と当接する係止部を有し、
前記係止部が、前記第2の部材が有するスラスト軸受部材の一部であることを特徴とするモータ。 - 請求項1に記載のモータであって、
前記第2の部材の中央部にシャフトの一方の端部が固定され、前記第1の部材が前記シャフトが挿通される貫通孔を備えることを特徴とするモータ。 - 請求項2に記載のモータであって、
前記第1の部材の前記第2の部材側の外周部に切欠部が形成されており、
前記切欠部において、前記突出部および前記係止部による抜け止め構造が構成されることを特徴とするモータ。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載のモータであって、
前記突出部および前記係止部の少なくとも一方が、前記中心軸を中心とする円環状であることを特徴とするモータ。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のモータであって、
前記ヨークが前記中心軸方向に関して前記界磁用磁石よりも長いことを特徴とするモータ。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載のモータであって、
前記ヨークがレーザ溶接により前記第1の部材に取り付けられることを特徴とするモータ。 - 情報を記録する円板状の記録媒体が装着されるディスク装置であって、
前記記録媒体を収容するハウジングと、
前記ハウジング内部に固定されて前記記録媒体を回転させる請求項1ないし6のいずれかに記載のモータと、
前記記録媒体に対する情報の書き込みまたは読み出しを行うアクセス手段と、
を備えることを特徴とするディスク装置。
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