JP4260953B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロッピーディスク等の媒体の駆動装置に用いるスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフロッピーディスク駆動用のスピンドルモータは特開平７−２４９２６０号公報や特開平８−３３９６２２号公報に開示されている。これらによると、軸受にはシャフトが嵌挿されて回転自在になっており、シャフトの上部にフロッピーディスクを載置するハブが圧入されている。
【０００３】
シャフトの先端部分はハブから突出し、フロッピーディスクの中心孔と嵌合してフロッピーディスクを調芯するとともに、ハブに設けられたクランプマグネットがフロッピーディスクの中心部に設けられた磁性体部を吸着して保持する。そして、ロータとともにハブ及びシャフトを回転させてフロッピーディスクを回転駆動するようになっている。ここで、軸受には回転精度の高い玉軸受等のころがり軸受が使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなスピンドルモータによると、シャフトの直径が規格で決められるフロッピーディスクの中心孔と嵌合する太さになって軸受の内径が決められるため、その内径に応じた回転特性しか得ることができない。特に、軸受として安価な含油スリーブ軸受を用いると摩擦係数が大きいために、駆動電流値が大きくなるとともに、軸受の寿命を短くする要因になり、所望の特性が得られず安価に構成できない問題があった。
【０００５】
更に、次世代の高容量フロッピーディスクにおいてはＮＲＲＯ特性（Non Repeatable Run Out：非同期成分の振れ）の要求精度が高く、簡単にＮＲＲＯ特性向上を図ることのできるスピンドルモータが要望されていた。
【０００６】
本発明は、駆動電流値を低下させて長寿命化を図るとともに、ＮＲＲＯ特性向上を図ることのできるスピンドルモータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、媒体の中心孔または中心孔の内接円の直径より小さい内径を有する含油スリーブ軸受と、軸受を外囲する軸受支持筒と、前記軸受に嵌挿されるシャフトと、前記シャフトの先端に設けられるとともに前記中心孔と嵌合するボス部と前記媒体を載置するテーブル部を同一部材により一体に形成するハブとを備え、軸受の内面にはシャフトとの間でテーパシール部を形成する面取り部が設けられ、軸受の外面と軸受支持筒との間にはオイルリザーバが形成され、オイルリザーバに保持される油の表面張力とテーパシール部に保持される油の表面張力とは釣り合うことを特徴としている。この構成によると、媒体は中心孔がシャフト先端に設けられるボス部と嵌合してテーブル部に載置され、ハブとともに回転する。
【０００８】
また請求項２に記載された発明は、請求項１に記載されたスピンドルモータにおいて、前記媒体をフロッピーディスクまたは高容量フロッピーディスクにしたことを特徴としている。この構成によると、フロッピーディスクまたは高容量フロッピーディスクはシャフト先端に設けられるボス部と中心孔とが嵌合してテーブル部に載置され、ハブとともに回転する。
【０００９】
また請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載されたスピンドルモータにおいて、前記オイルリザーバは前記軸受外周面の一部が径方向内側に向かって凹となるように形成され、前記オイルリザーバの断面は軸方向に均一であることを特徴としている。
【００１０】
また請求項４に記載された発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたスピンドルモータにおいて、前記シャフトの上端面と前記ボス部の上端面とを同一の円錐面に形成したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１は本発明の実施形態のスピンドルモータを示す概略断面図である。スピンドルモータ１は、コイル９ａを有するステータ９と永久磁石から成るロータ１０とによる電磁力によって、含油スリーブ軸受４を介してシャフト２と一体のハブ３上に配されるフロッピーディスク２０を回転させるようになっている。
【００１２】
金属製の基板１３には軸受支持筒８が爪部８ａをかしめて固定されており、ステータ９は軸受支持筒８に外嵌されている。基板１３とステータ９との間には接着剤１６が充填され、振動を防止するようになっている。基板１３の裏面にはフレキシブルプリント基板１４が接着され、コイル９ａに駆動電流が供給されるようになっている。軸受支持筒８はスラストプレート７により下部を閉塞され、軸受支持筒８内には含油スリーブ軸受４が嵌着されている。
【００１３】
含油スリーブ軸受４は断面を図２に示すように油を保持するオイルリザーバ４ａを外周面の軸方向に有しており、含油スリーブ軸受４の内部への給油によりシャフト２を支持するようになっている。軸受支持筒８の上面を閉鎖するように設けられた環状ワッシャ５により含油スリーブ軸受４の抜け止め及び油の飛散防止が行われている。また、保持部２ｃにより含油スリーブ軸受４に保持されるシャフト２が含油スリーブ軸受４に嵌挿される際に生じる含油スリーブ軸受４内の空気の圧縮による浮き上がりを防止するために、空気を逃がす通気孔４ｂが含油スリーブ軸受４の外周面軸方向設けられ、軸受支持筒８の内外の気圧差を解消している。
【００１４】
シャフト２はステンレス鋼等の耐摩耗製の高い金属から成っており、Ａ部の拡大図を図３に示すと、スラストプレート７上に配された耐摩耗製の高いスラストワッシャ６に点接触するように形成されて軸方向に支持されている。Ｂ部の拡大図を図４に示すと、含油スリーブ軸受４の内面に設けられた面取り部４ｃには含油スリーブ軸受４とシャフト２との間の軸受面に介在された油３０を表面張力により保持するためのテーパシール部が形成されている。
【００１５】
そして、図５のＣ部の断面拡大図に示すオイルリザーバ４ａに保持される油３０の表面張力と前記テーパシール部の表面張力とは釣り合うようになっている。オイルリザーバ４ａの断面は軸方向に均一であるため、オイルリザーバ４ａ内の油３０が軸受内部を浸透して軸受面に順次供給されても、上述した釣り合いは維持されて軸受面には図４の状態で油が保持され続け、長期に渡って安定した軸支持が行われる。
【００１６】
また、シャフト２は軸受支持筒８より上方に突出しており、上部２ａに円盤状のハブ３が圧入されている。ハブ３はアルミダイカストや真鍮等の金属から成っており、ロータ１０と一体のロータホルダ１２に爪部３ｄをかしめることによりロータ１０と一体回転可能になっている。また、ハブ３は、フロッピーディスク２０の中心孔２０ａに嵌合するボス部３ａと、フロッピーディスク２０が載置されるテーブル部３ｂとが一体に形成されている。
【００１７】
ハブ３の外周には環状のクランプマグネット１１が取り付けられ、フロッピーディスク２０の磁性体部２０ｂを吸着してフロッピーディスク２０とハブ３とを一体回転できるようになっている。また、シャフト２の上端面２ｂとハブ３の上端面３ｃとは同一の円錐面に形成され、フロッピーディスク２０の装着を容易にするとともに調芯を行うようになっている。基板１３にはロータホルダ１２の抜け止めを行う抜け止め板１５が設けられている。
【００１８】
このようなスピンドルモータ１によると、ハブ３のボス部３ａがシャフト２に圧入され、フロッピーディスク２０の中心孔２０ａにボス部３ａを嵌合させることによってフロッピーディスク２０の調芯が行われる。このため、フロッピーディスク２０の中心孔２０ａに対してシャフト２の直径を小さくすることができる。そして、コイル９ａに通電することによってロータ１０がハブ３及びシャフト２とともに含油スリーブ軸受４に対して回転する。
【００１９】
現行のフロッピーディスク２０の中心孔２０ａは一辺が４ｍｍの略正方形をしており、この内接円の直径は４ｍｍである。従って本実施形態では、ボス部３ａの直径を４ｍｍにするとともに、シャフト２の直径を２．５ｍｍにしている。これにより、内径及び外径の小さい含油スリーブ軸受４を用いて含油スリーブ軸受４とシャフト２との間の摩擦力を小さくすることができる。その結果、ころがり軸受を用いずに安価な含油スリーブ軸受４を用いても駆動電流値及び寿命を許容範囲内にすることができる。
【００２０】
更に、軸受のスパン（保持部２ｃの長さ）に対する軸受の内径の比を小さくすることでＮＲＲＯ特性を向上させることができる。これは、軸受内径が小さい方が上下それぞれにおいて軸受から発生する振れ回りモーメントが小さくなることと、軸受スパンが長い方が軸受の倒れ方向の外乱に対して強くなるからである。
【００２１】
従って本実施形態のように、軸受支持筒８によって回転支持されている含油スリーブ軸受４より内側にボス部３ａが配されるような中心孔の小さいフロッピーディスクや高容量フロッピーディスク等を駆動するスピンドルモータ１において、中心孔２０ａよりシャフト２を細くすることでＮＲＲＯ特性向上の効果を得ることができる。
【００２２】
また、ハブ３を樹脂製の成形品にすることで軽量化を図って偏心等による回転精度劣化を防止することも可能であるが、ボス部３ａの肉厚が厚くなると成形加工精度が劣化する。このため、ボス部３ａの直径は薄い肉厚にできるように含油スリーブ軸受４の外径より小さい方がよく、好ましくは５ｍｍ以下にする方がよい。
【００２３】
また、シャフト２とハブ３の上端面２ｂ、３ｃを同一の円錐面に形成しているので、ハブ３の上端面３ｃと媒体の装着及び調芯を行いやすくするとともに、ハブ３の厚み全体においてシャフト２が圧入されるので圧入長さが長くなり、一体化時の傾き等を防止し精度を高く維持できる。
【００２４】
本発明はフロッピーディスクや高容量フロッピーディスク駆動用のスピンドルモータに限られるものではなく、中心孔または中心孔の内接円の直径の小さい媒体において低駆動電流化、長寿命化及びＮＲＲＯ特性向上を容易に図ることができる。
【００２５】
請求項１、請求項２、及び請求項３の発明によると、スピンドルモータの駆動電流値を低下させ、ＮＲＲＯ特性を向上させるとともに、長期にわたって安定した軸支持が行われ長寿命化を図ることができる。また、安価な含油スリーブ軸受を用いることが可能になるので低コスト化が図られる。
【００２７】
請求項４の発明によると、媒体の装着及び調芯を行いやすくするとともにシャフトとハブとの一体化精度の高いスピンドルモータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるスピンドルモータの断面図である。
【図２】 本発明にかかるスピンドルモータの含油スリーブ軸受の上面断面図である。
【図３】 本発明にかかるスピンドルモータの要部詳細図である。
【図４】 本発明にかかるスピンドルモータの要部詳細図である。
【図５】 本発明にかかるスピンドルモータの要部詳細図である。
【符号の説明】
１ スピンドルモータ
２ シャフト
３ ハブ
４ 含油スリーブ軸受
８ 軸受支持筒
９ ステータ
１０ ロータ
１１ クランプマグネット
１３ 基板
２０ フロッピーディスク

Claims (4)

1. 媒体の中心孔に嵌合するボス部と前記媒体を載置するテーブル部とを有するハブと、
   前記ボス部に設けられた挿通孔に挿通されて前記ハブと一体化されるシャフトと、
   前記シャフトを嵌挿するとともに前記ボス部の直径より大きい外径を有する含油スリーブ軸受と、
   該軸受を外囲する軸受支持筒と、を備え、
   前記軸受の内面にはシャフトとの間でテーパシール部を形成する面取り部が設けられ、前記軸受の外面と前記軸受支持筒との間にはオイルリザーバが形成され、該オイルリザーバに保持される油の表面張力と前記テーパシール部に保持される油の表面張力とは釣り合うことを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記媒体をフロッピーディスクまたは高容量フロッピーディスクにしたことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記オイルリザーバは、前記軸受外周面の一部が径方向内側に向かって凹となるように形成され、前記オイルリザーバの断面は軸方向に均一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピンドルモータ。
4. 前記シャフトの上端面と前記ボス部の上端面とを同一の円錐面に形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピンドルモータ。

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