JPH05288214A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動圧軸受を使用したスピンドルモータであっ
ても、回転体（磁気ディスク）を確実にアースできるス
ピンドルモータを提供すること。 【構成】 ラジアル軸受部材６の両端面にスラスト板
５，８を直接当接して一体化した静止側部材と、ラジア
ル軸受部材６の外周面６ａ及びスラスト板５，８の対向
面５ａ，８ａでその内周面７ａ及び両端面７ｂ，７ｃが
回転自在に支持されるラジアルスリーブ７によりラジア
ル空気動圧軸受及びスラスト空気動圧軸受を構成する。
静止側部材を固定軸１４に貫通して固定ナット１で固定
する。ラジアルスリーブ７の外周にキャップ型の回転体
（ハブ４や回転側部材２等）を組み付ける。該回転体に
はステータコア１３に対向するロータマグネット１１を
固着する。固定軸１４の上端面に穴１７を設け、穴１７
の底にバネ１６の一端を固定し、バネ１６によって弾発
した導電体１５を回転体の回転中心部分に押し付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラジアル軸受及びスラ
スト軸受が空気動圧軸受で構成され、回転時の振動が少
なく外部からの衝撃にも耐えられ起動停止の繰り返しに
対して耐久性の優れたスピンドルモータに関し、特に該
スピンドルモータの回転体のアースが確実に行えるスピ
ンドルモータに関するものである。

【０００２】

【従来技術】図２は従来のハードディスクドライブ（Ｈ
ＤＤ）用のスピンドルモータの一部断面図である。同図
に示すようにこのスピンドルモータにおいては、取付台
７１の中央部に固定軸７２を取り付け、該固定軸７２の
中央部外周にステータコイル７３を固定している。また
該ステータコイル７３の上下の固定軸７２上に玉軸受７
５，７６を配設し、該玉軸受７５，７６を介して、外周
面にハードディスク（図示せず）を固定する円筒状のハ
ブ７７が回転自在に取り付けられている。このハブ７７
の内周面の前記ステータコイル７３と対向する位置には
回転側マグネット７４が取り付けられている。

【０００３】また玉軸受７５，７６に使用しているグリ
ースをモータ外部に飛散させないシールの目的と、ハブ
７７の固定軸７２へのアースを目的として、ハブ７７の
内周面には、導電性の磁性流体を使用した磁性流体シー
ル７８，７９が取り付けられている。

【０００４】上記玉軸受７５，７６を使用したスピンド
ルモータにおいて、スピンドルモータの振動の大きさ
は、玉軸受７５，７６の間隙に依存し、ラジアル方向の
振動は玉軸受７５，７６のラジアル間隙と同程度であ
り、スラスト方向の振動は玉軸受７５，７６のスラスト
間隙と同程度である。

【０００５】そしてこの間隙を少なくするために玉軸受
７５，７６にプリロードをかける等の工夫がなされてい
るが、ラジアル方向のランアウト（振れ）の非繰り返し
成分で０．５ミクロン程度であり、満足できる値とはな
っていない。また玉軸受７５，７６にこのようなプリロ
ードをかけることはモータトルク（ロストルク）を増加
し、ＨＤＤの低消費電力化の要請に逆行する。従って、
上記のような玉軸受７５，７６を使用する限り、スピン
ドルモータの振動をさらに低減化することは実質上不可
能であった。

【０００６】これに加えて最近は、ＨＤＤのアクセスタ
イムの短縮化を目的としてモータ回転数を高速化する傾
向がある。即ち従来は３６００rpm程度であった回転数
は、５０００〜１００００rpm程度になりつつあるが、
上記従来例では高速化に伴い玉軸受７５，７６のロスト
ルク増加による消費電力の上昇，軸受寿命の低下、回転
中の磁性流体の飛散等の問題があり、回転数上昇を達成
するに到らなかった。

【０００７】これに対して高精度で且つ高速回転性能に
優れたスピンドルモータとして、動圧軸受を用いたもの
が提案されている。

【０００８】図３は動圧軸受を用いた従来のスピンドル
モータの断面図である。同図において、６は円筒状のラ
ジアル軸受部材であり、該ラジアル軸受部材６の両端面
には２枚のスラスト板５，８が直接当接されている。７
は円筒状のラジアルスリーブであり、該ラジアルスリー
ブ７はその内周面７ａ及び両端面７ｂ，７ｃが前記ラジ
アル軸受部材６の外周面６ａ及びスラスト板５，８の対
向面５ａ，８ａで回転自在に支持されている。そしてこ
のラジアル軸受部材６の外周面６ａとラジアルスリーブ
７の内周面７ａでラジアル空気動圧軸受が構成され、ス
ラスト板５，８の対向面５ａ，８ａとラジアルスリーブ
７の両端面７ｂ，７ｃでスラスト空気動圧軸受が構成さ
れている。

【０００９】なお前記ラジアル軸受部材６とその両端面
に直接当接するスラスト板５，８は、取付台１０の中央
に立設した固定軸１４に挿入されてその上端に設けた固
定ナット１で締め付けて一体化されている。また固定軸
１４の下方外周にはモータのステータコア１３（ステー
タコイルも含む）が等間隔で配設されている。

【００１０】一方ラジアルスリーブ７の外周には磁気デ
ィスク（図示せず）を装着する略円筒状のハブ４が一体
的に組み立てられており、該ハブ４の下方内周部には前
記モータのステータコア１３に対向するようにロータマ
グネット１１が固着されている。またステータコア１３
の磁気中心とロータマグネット１１の磁気中心を軸方向
にδだけずらすことによってスラスト荷重に略等しい逆
方向の力を発生させるようにしてある。

【００１１】図３に示したスピンドルモータにおいて、
ステータコイル１３に順次電流が流れると、ロータマグ
ネット１１を備えたハブ４は回転を開始し、面５ａ，７
ｂ間と、面７ｃ，８ａ間でスラスト空気動圧軸受を構成
し、面６ａ，７ａ間でラジアル空気動圧軸受を構成す
る。そのため回転側軸受部材（ラジアルスリーブ７）
は、静止側軸受部材（ラジアル軸受部材６とスラスト板
５，８）と固定接触することなく回転し、スムーズにし
かも高速回転に対応でき、且つ前述のようにステータコ
ア１２とロータマグネット１１の磁気中心をずらすこと
で上下のスラスト空気動圧軸受に発生する動圧力を略等
しくすることができるため、起動・停止の繰り返しに対
する耐久性も従来より大幅に向上できる。

【００１２】ところで最近のＨＤＤの動向として、前述
の高速化以外に高記憶密度化の方法が各方面から検討さ
れている。その方法の中の１つに回転中の磁気ディスク
の面上に浮上している磁気ヘッドを磁気ディスク面にで
きるだけ接近させる低フライングハイト化の方法と、磁
気ヘッドとしてＭＲヘッドを使用する方法があるが、こ
れらを達成するためには、従来と比べてスピンドルモー
タのステータ（固定軸１４側）とロータ（ハブ４や磁気
ディスク側）間に確実なアースが必要となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら動圧軸受
を使用したスピンドルモータのロータとステータ間は、
回転中は空気膜を介して電気的に絶縁されているため、
別にアースの手段を講じる必要がある。このため前記図
２に示すような導電性のある磁性流体シール７８，７９
を用いてロータとステータ間のアースを行うことも考え
られるが、この磁性流体シールを動圧軸受が有利な高速
回転領域で使用した場合、磁性流体の飛散が激しくなる
等の問題が生じ、信頼性のあるアース機構が構成できな
かった。

【００１４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、動圧軸受を使用したスピンドルモー
タであっても、ロータ（磁気ディスク）を確実にアース
できるスピンドルモータを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、図１に示すように、円筒状のラジアル軸受
部材６の両端面に２枚のスラスト板５，８を直接当接さ
せて一体化した静止側部材と、該ラジアル軸受部材６の
外周面６ａ及びスラスト板５，８の対向面５ａ，８ａで
その内周面７ａ及び両端面７ｂ，７ｃが回転自在に支持
される円筒状のラジアルスリーブ７によりラジアル空気
動圧軸受及びスラスト空気動圧軸受が構成され、前記静
止側部材を該静止側部材中央に設けた貫通穴に貫通した
固定軸１４に該固定軸１４上に設けた固定部材１で固定
し、前記ラジアルスリーブ７の外周にはキャップ型の回
転体（ハブ４や回転側部材２等で構成される）が一体的
に組み立てられ、該回転体にはモータ部のステータコア
１３に対向するようにロータマグネット１１が固着され
たスピンドルモータにおいて、前記固定軸１４の固定部
材１を取り付ける側の端面には該固定軸１４の軸心と同
心の穴１７を設け、球面形状の座を有する導電体１５と
接続したバネ１６の自由端を該穴１７の底に固定し、該
バネ１６によって支持された導電体１５の球面を、前記
回転体の回転中心部分に前記バネ１６の弾発力によって
押し付け、該導電体１５とバネ１６を介して回転体と固
定軸１４間を電気的に導通した。

【００１６】また本発明は、前記スピンドルモータの固
定軸１４が垂直姿勢となるように配置するとともに、前
記バネ１６の弾発力を前記回転体の重量と略等しくし
た。

【００１７】

【作用】回転体が回転中であっても、導電体１５とバネ
１６によって回転体と固定軸１４間が電気的に導通さ
れ、回転体（即ち該回転体に取り付けられる磁気ディス
ク）は固定軸１４を介して確実にアースされる。このと
き回転体に接触する導電体１５は回転体の回転中心でほ
ぼ点接触しているため、回転体が回転しているときの導
電体１５の接触によるロストルクは小さい。また、バネ
１６の弾発力により回転体の重量を支えることができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は本発明にかかるスピンドルモータ
の構造を示す断面図である。同図において、６は円筒状
のラジアル軸受部材であり、該ラジアル軸受部材６の両
端面には２枚のスラスト板５，８が直接当接して一体化
されている。７は円筒状のラジアルスリーブであり、該
ラジアルスリーブ７はその内周面７ａ及び両端面７ｂ，
７ｃが前記ラジアル軸受部材６の外周面６ａ及びスラス
ト板５，８の対向面５ａ，８ａで回転自在に支持されて
いる。このラジアル軸受部材６の外周面６ａとラジアル
スリーブ７の内周面７ａでラジアル空気動圧軸受が構成
され、スラスト板５，８の対向面５ａ，８ａとラジアル
スリーブ７の両端面７ｂ，７ｃでスラスト空気動圧軸受
が構成されている。なお、軸受の材質は、摺動特性に優
れた炭化珪素やアルミナなどのセラミックス材が一般的
である。

【００１９】なおスラスト空気動圧軸受の回転側である
ラジアルスリーブ７の両端面７ｂ，７ｃ又は固定側であ
るスラスト板５，８の対向面５ａ，８ａのいずれか一方
にはスパイラル状のスラスト動圧発生溝が設けられてい
る。またラジアル空気動圧軸受の固定側であるラジアル
軸受部材６の外周面６ａ又は回転側であるラジアルスリ
ーブ７の内周面７ａのいずれか一方に、例えばヘリング
ボーン状のラジアル動圧発生溝を設けても良いが、磁気
ディスク用のスピンドルモータの回転数程度では、該ラ
ジアル動圧発生溝は必ずしも必要ではない。

【００２０】なお前記円筒状のラジアル軸受部材６の両
端面にスラスト板５，８を直接当接した軸受静止側部材
は、該軸受静止側部材中央に設けた貫通穴に、取付台１
０の中央に立設した固定軸１４を貫通させてその上端に
固定ナット１を螺合して締め付けて一体化されている。
なお固定ナット１とスラスト板５の間にはバネ座金３が
介在している。また固定軸１４は導電材料で構成されて
いる。

【００２１】一方、ラジアルスリーブ７の外周には磁気
ディスク等の情報記録媒体を装着する略円筒状のハブ４
が一体的に組み立てられており、該ハブ４の下方内周部
には下記するモータのステータコア１３に対向するよう
にロータマグネット１１が固着されている。またこのハ
ブ４の上端面には略円板状の回転側部材２が固定されて
おり、該ハブ４と回転側部材２によってキャップ形状を
構成している。なおこれらハブ４と回転側部材２はいず
れも導電材料で構成されている。また該回転側部材２の
下面中央には、導電材料からなるアース用摺動部材１８
が取り付けられている。

【００２２】固定軸１４の下方外周にはスピンドルモー
タのステータコア１３（ステータコイルも含む）が等間
隔に配設されている。また１２はロータマグネット１１
の回転位置を検出するホール素子が実装されたホール素
子基板である。

【００２３】固定軸１４の自由端（固定ナット１を取り
付ける側の端部）の端面には、該固定軸１４の軸心と同
心の円柱状の穴１７が設けられ、該穴１７の底には球状
の導電体１５と接続したコイルバネ１６の自由端が固定
され、該コイルバネ１６によって支持された導電体１５
は、コイルバネ１６の弾発力により回転側部材２に設け
たアース用摺動部材１８に押し付けられている。

【００２４】従って該導電体１５とコイルバネ１６を介
して、回転体（ハブ４と回転側部材２とラジアルスリー
ブ７とロータマグネット１１を一体化したもの）と固定
軸１４間は常に確実に電気的に導通されており、良好な
アース機能が発揮される。

【００２５】また導電体１５は回転体の回転中心軸上に
ほぼ点接触しているため、該回転体の回転中に導電体１
５が該回転体に及ぼす摩擦トルクは殆どない。従ってス
ピンドルモータの省電力化に逆行することもなく、良好
なモータ特性を確保できる。なお回転側部材２自体が良
好な摺動特性を有するものであれば、アース用摺動部材
１８は省略してもよい。なお、図１では導電体１５の形
状は球であるが、摺動面形状が球面形状をしていれば全
体形状が球である必要はない。

【００２６】ところで前記図３に示す従来例において
は、ステータコア１３の磁気中心とロータマグネット１
１の磁気中心を軸方向にδだけずらすことによって、回
転体の重量に略等しい逆方向の力を発生させ、これによ
って上下のスラスト空気動圧軸受にかかる荷重を回転中
は均一にし、静止状態では略０にするものであった。そ
してこれによってモータ起動時のロストルクを小さくで
き、また起動・停止時のように動圧軸受を構成する軸受
面同士が接触する時の該接触面のダメージを大幅に低減
でき、該起動・停止の繰り返し耐久性が優れたものとな
っていたが、本発明においては前述のコイルバネ１６を
利用して同様の効果を実現できる。

【００２７】即ち、組立時に圧縮されたコイルバネ１６
の弾発力（回転側部材２を上方向に押し上げる力）を、
回転体にかかる重力と略等しく釣り合うようにしておけ
ば、ステータコア１３の磁気中心とロータマグネット１
１の磁気中心を軸方向にずらさなくても、上記従来例と
同様な効果が実現できる。なおこの例は、このスピンド
ルモータの取り付け姿勢が軸垂直姿勢（即ち固定軸１４
の中心軸が垂直となる姿勢）の場合に有効であり、例え
ば軸水平姿勢では更に弱い弾発力のコイルバネ１６を使
用する必要がある。

【００２８】なお導電体１５とコイルバネ１６は逆向き
に取り付けても良い。即ち導電体１５と接続したコイル
バネ１６の自由端を、固定軸１４に設けた穴１７に対向
する回転側部材２の回転中心位置に固定し、該コイルバ
ネ１６によって支持された導電体１５の反対側の面を前
記穴１７の底の中心部分に押し付けるようにしてもよ
い。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるスピンドルモータによれば、以下のような優れた効
果を有する。 スピンドルモータ回転時に回転体と固定軸間が電気的
に絶縁される動圧軸受を使用したスピンドルモータであ
っても、回転体（即ち該回転体に取り付けられる磁気デ
ィスク）と固定軸間を確実に導通できアースすることが
できる。

【００３０】回転体（或いは固定軸の穴の底）に接触
する導電体の接触位置は回転体の回転中心軸上であるた
め、回転体が回転しているときの導電体の接触によるロ
ストルクは小さく省電力化の要求にも応えられる。

【００３１】ステータコアの磁気中心とロータマグネ
ットの磁気中心を軸方向にずらすことなく、アース用に
用いるバネの弾発力と回転体の重力を略等しくして、静
止時のスラスト軸受荷重を略０にすることができるた
め、軸受の起動トルクを小さくすることができる。また
起動・停止時のような軸受面接触時の該接触面のダメー
ジを大幅に低減化することができるため、起動・停止の
繰り返し耐久性が向上する。

【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構造を示す
断面図である。

【図２】従来のハードディスクドライブ用のスピンドル
モータの一部断面図である。

【図３】動圧軸受を用いた従来のスピンドルモータの断
面図である。

【符号の説明】

１ 固定ナット（固定部材） ２ 回転側部材（回転体） ４ ハブ（回転体） ５，８ スラスト板 ６ ラジアル軸受部材 ７ ラジアルスリーブ １１ ロータマグネット １３ ステータコア １４ 固定軸 １５ 球面状の座を有する導電体 １６ コイルバネ １７ 穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のラジアル軸受部材の両端面に２
   枚のスラスト板を直接当接させて一体化した静止側部材
   と、該ラジアル軸受部材の外周面及びスラスト板の対向
   面でその内周面及び両端面が回転自在に支持される円筒
   状のラジアルスリーブによりラジアル空気動圧軸受及び
   スラスト空気動圧軸受が構成され、 前記静止側部材を該静止側部材中央に設けた貫通穴に貫
   通した固定軸に該固定軸上に設けた固定部材で固定し、 前記ラジアルスリーブの外周にはキャップ型の回転体が
   一体的に組み立てられ、該回転体にはモータ部のステー
   タコアに対向するようにロータマグネットが固着された
   スピンドルモータにおいて、 前記固定軸の固定部材を取り付ける側の端面には該固定
   軸の軸心と同心の穴を設け、球面状の座を有する導電体
   と接続したバネの自由端を該穴の底に固定するか或いは
   該穴に対向する回転体の面に固定し、該バネによって支
   持された導電体の球面を、前記回転体の回転中心部分或
   いは前記固定軸の穴の底の中心部分に前記バネの弾発力
   によって押し付け、該導電体とバネを介して回転体と固
   定軸間を電気的に導通したことを特徴とするスピンドル
   モータ。
2. 【請求項２】 前記スピンドルモータはその固定軸が垂
   直姿勢となるように配置されるとともに、前記バネの弾
   発力は前記回転体の重量と略等しくされたことを特徴と
   する請求項１記載のスピンドルモータ。