JPH07208472A - 磁気ディスク装置のスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】軸受を磁性体の焼結で作り、潤滑流体に磁性流
体を用い、すべり軸受面に回転に対して幅が狭くなるく
さび型の磁区を持つ多数の磁石を着磁形成する。 【効果】磁性流体は軸受面のくさび型の磁石に引かれな
がら回転することにより、大きな動圧を発生し高い軸受
剛性を実現できる。磁性流体は磁石部に保持されるから
シールは不要で、小型化できる。着磁はグルーブ溝加工
に比べれば低コスト化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高速，高精度の回転を要
する磁気ディスクのスピンドルモータ，レーザビームプ
リンタのポリゴンミラーモータ，ビデオテープレコーダ
のシリンダモータ等に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ディスク装置では、その回転
体支持に玉軸受を用いたものが主流であった。しかし、
玉軸受ではその構造上、転動面や球面の微小な傷や変形
を原因とする振動が発生するため、磁気ディスク装置の
ヘッド位置決め精度を疎外し大容量化の障害となってい
た。これに対して特開平3−272318 号公報に示されてい
るような潤滑流体の動圧効果を利用した動圧型すべり軸
受では、流体により回転体は非接触で支持されるから、
玉軸受により発生するような振動が全くなく、非常に高
精度で高速回転が可能であり、磁気ディスクの大容量化
に有利である。

【０００３】動圧軸受を持った磁気ディスク装置スピン
ドルモータの構造を特開平3− 272318号公報をもと
に説明する。この発明は磁気ディスク装置のベース面に
固定されるシャフトおよび磁気ディスクを積層するため
のハブおよびハブ内に形成されたモータと２個のラジア
ルすべり軸受と一個のスラスト軸受により構成されてお
り、ラジアル軸受およびシャフトに固定されているスラ
スト軸受には動圧効果を高めるためにグルーブ溝と呼ば
れる溝部が形成されている。このグルーブ溝は、回転に
伴い潤滑流体を巻き込んで動圧効果を高め（くさび効
果）軸受剛性を大きくする効果がある。さらに、この発
明ではラジアル，スラスト軸受の潤滑油が軸受部から流
失し、磁気ディスクと磁気ヘッドの接触面を汚しヘッド
クラッシュを引き起こさないよう、シャフト両端に磁性
流体を充填した磁性シールを設けている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平3−272318 号公
報の実施例にあるような軸受部にグルーブ溝を形成する
方法は、エッチング，切削，転造による方法等が考えら
れているがいずれの方法によっても、グルーブ溝の精度
が難しいため、加工工程が複雑で歩留まりも悪くなる。
この結果、軸受コストが高価なものとなってしまう。ま
た、加工精度が悪いと不安定な振動を発生する恐れもあ
る。

【０００５】また、特開平3−272318 号公報では潤滑油
が軸受部より漏洩すると、磁気ヘッドのヘッドクラッシ
ュを引き起こす危険があるため、軸端に二個の磁性シー
ルをもうけて、潤滑油の漏洩を防止している。このた
め、特開平3−272318 号公報ではシール部の厚みを必要
とするため装置を小型化する上で傷害となる。

【０００６】本発明の目的は、低コストで十分な軸剛性
を持つすべり軸受を提供し、小型化して有効なすべり軸
受の潤滑油シール構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、軸受部を磁性部材で形成し、シャフト
部を非磁性部材で構成し、この軸受部の少なくとも一部
に回転方向を横切る方向に磁区を持つ永久磁石部を設け
る。

【０００８】

【作用】図３，図４に従って本発明の作用について説明
する。図３において軸受部はシャフトに対して相対的に
矢印の方向に回転する。軸受部の内面には図３に示され
ているようにくさび型の多数の永久磁石が形成されてい
る。シャフトは非磁性体で構成され、磁力線は図４のよ
うに分布している。磁性流体は磁場の強い部分に強く引
き付けられるから、軸受部の磁区の磁束密度の高い部分
でもっとも強く軸受に引き付けられる。この状態で軸受
が回転すると強く引き寄せられている軸受近傍の磁性流
体は軸受の回転とともに回転し、回りの流体を巻き込ん
でいく。前述したように磁区は回転に従って狭まるよう
なくさび型になっているから、グルーブ溝が形成されて
いる場合と同様、回転に伴い流体は軸受中央部に押し込
められ高い圧力を発生し、大きな動圧効果を生み、高い
軸受剛性で回転系を支えることができる。軸受内面に永
久磁石を形成することは軸受を磁性体の焼結金属で形成
しておけば、基本的にはモータロータ等の着磁と同じで
あり、グルーブ溝の加工等に較べると機械加工の必要が
なく安価に形成できる。

【０００９】また、軸受面に永久磁石を構成し潤滑流体
に磁性流体を用いているから磁性流体はつねに永久磁石
部に保持されており、静止時にも流れ出すことはない。
回転時には磁性流体はくさび効果により軸受中央に集め
られようとするから、シール部を設けることなく十分な
シール効果を果たすことができ、小型化に適した構造に
なる。

【００１０】

【実施例】図１に本発明の第一の実施例を示す。図３に
はこの実施例に使われる軸受４の１部を拡大して示す。
図２に図１のスピンドルモータを搭載した磁気ディスク
装置を示す。

【００１１】ハブ２に磁気ディスク１０がスペーサ１１
を介して三枚積層され、クランプ９により固定されてい
る。シャフト５はハウジング３に固定されハウジング３
はベース１９に固定される。ハブ２の内周側にはすべり
軸受４がハブ２に接着あるいは圧入等の方法で固定され
ており、シャフト５の外周面との間で上下に２箇所のラ
ジアルすべり軸受４が形成されている。ハブ２の内面に
はロータマグネット７が接着あるいは圧入などの方法で
固定されており、ハウジング３に設けられているステー
タマグネットク６とのあいだでモータを形成している。
このモータによりハブ２，磁気ディスク１０等の回転系
は高速で回転駆動される。磁気ディスク１０の両面には
磁気ヘッド１４が設けられており、磁気ディスク１０の
回転にともなう流体力によりこの磁気ヘッド１４は磁気
ディスク１０から０.１μｍ 以下の微小な浮上量で浮上
しこの状態で磁気ディスク１０面に磁気情報の読み書き
を行う。磁気ヘッド１４はロードアーム２２を介してキ
ャリジ１５に連結されており、キャリジ１５は中心軸の
回りに揺動可能に支持されており、磁気ディスク１０上
の任意のトラックにアクセスできる構造となっている。
キャリジ１５の磁気ヘッド１０側と反対側にはＶＣＭコ
イル１７が形成されており、ベース１９に設けられてい
るＶＣＭマグネット１６とのあいだでモータを形成して
おり、ここで発生する推力が磁気ヘッド１０を高速で任
意のトラック位置に移動させる力となる。以上の構成部
品はベース１９上に構成されており、これら構成部品を
外部塵埃から保護する目的でカバー１３が設けられてお
りこれにより構成部品は外界から遮断されている。スピ
ンドルモータ１２，ＶＣＭコイル１５の駆動アンプおよ
び磁気ヘッド１４からの信号処理系などのＩＣ部品１８
は基盤２０上に設けられており、これらはコネクタ２１
をかいして外部機器と接続されている。

【００１２】図３をもとに以下軸受部について詳細に説
明する。

【００１３】ラジアル軸受４は磁性体で構成されてお
り、その内面には図に示したように回転方向に対して広
がった形をしたくさび型の多数の永久磁石２４が形成さ
れている。軸受４とシャフト５との間には磁性流体が充
填されており、軸受４に形成されている永久磁石２４に
発生する磁場により、軸受４側に引き寄せられる。この
引き寄せられる度合いは磁束密度に比例するから、図４
に示したように、磁束密度の大きな軸受４表面の磁性流
体は軸受４に強く引き付けられる。軸受４が回転すると
前記したように、軸受４近傍の磁性流体は軸受４に強く
引きつけられているから、軸受４の回転にともないほと
んど磁区２３の形状を保ったまま回転する。磁区２３の
形状は図２に示してあるように、回転に伴い狭まるよう
に形成されているから、回転にともない回りの流体は軸
受４にグルーブ溝を形成している場合と同様、軸受４中
央部に集中させられるようになりこの部分に高圧部を形
成し、大きな軸受剛性を発生する。

【００１４】シャフト５の一方の端面にはスラストステ
ータ１が形成されており、軸受４との間でスラスト方向
のすべり軸受を形成している。軸受４に対応するシャフ
ト５のもう一方は段付き部となっており、この段付き部
と軸受４によりもう一つのスラスト軸受が形成されてい
る。軸受４のスラストステータ１あるいはシャフト５段
部に対向した面には、回転方向にともなって狭くなって
いく磁区２３を持った多数の永久磁石２４が形成されて
おり、軸受４の回転にともない、ラジアル軸受の場合と
同様、磁区２３に近い磁性流体は磁力に引きずられて磁
区２３の型そのままに回転し、これはグルーブ溝を設け
た場合と同様にその近傍の磁性流体を巻き込み、大きな
動圧を発生させ高い軸受剛性を実現する。

【００１５】軸受部４に充填されている磁性流体はスラ
スト，ラジアル両方の軸受４面に形成されている永久磁
石部２２に引きつけられており、また回転時にはくさび
効果によりいずれの軸受もその中央部に流体を押し込む
効果があるから、特別なシールを設けることなく、磁性
流体を完全に軸受部４に保持できる。

【００１６】図５，図６は本発明の他の実施例を示した
もので、シャフト５を磁性材料で構成し、軸受４を非磁
性材料で構成し、このシャフト５に回転にともなって狭
まっていく上下二カ所のくさび型を持つ永久磁石２４を
形成したことを特徴とする。図示していない他の部分は
実施例１と同様の構成となっている。軸受４とシャフト
５間には磁性流体が充填されており、図示した方向にシ
ャフト５は軸受４に対して相対的に回転する。回転に従
い、前記した実施例１の場合と同様に磁性流体は永久磁
石２４の磁力の効果によりくさび型のせばまっている部
分に圧縮され大きな動圧効果を発生し、高い軸受剛性を
実現できる。

【００１７】この実施例の場合、図６において示されて
いるように軸受４の横断面は三円弧形状に構成されてい
る。このように軸受４を構成するとシャフト５と軸受４
間の流体は軸受４もしくはシャフト５の回転に従い、軸
受４とシャフト５が狭まる部分で大きな動圧効果を発生
し、磁石２２の効果とともに更に大きな軸受剛性を実現
できる。三円弧軸受４は型による焼結成形で作ることが
できるからコスト的には真円の場合とほとんど変わらな
い。この三円弧は四円弧でもその効果は同じであり、ま
た、実施例１の場合にも適用できる。

【００１８】この実施例でも、磁性流体は静止時，回転
時ともシャフト５に形成されている永久磁石２４に保持
されているから、軸受面から飛散することはなく、シー
ル部を設ける必要はない。

【００１９】図７，図８はスラスト方向の軸受を構成す
る他の実施例を示す。図示していない他の部分は実施例
１と同様である。シャフト５に設けたスラストステータ
１を磁性材料で構成し、これと対向する軸受４を非磁性
材料で構成し、スラストステータ１のスラスト受け面に
図８に示したような、回転方向に対して幅の狭まってい
く渦巻上の磁区２３を持つ永久磁石部２２を形成する。
スラストステータ１と軸受４間には磁性流体が充填され
ており、シャフト５は軸受４に対して相対的に図のよう
に回転する。磁性流体は実施例１で回転にともない永久
磁石２４の磁区２３の影響から、スラストステータ１の
中心部に押し込められ、大きな動圧力を発生し、高い軸
受剛性でスラストステータ１と軸受４を支える。スラス
トステータ１上の磁区２３の形状は図３で示したくさび
型でも同様の効果を得られる。またこの構成は、図１の
シャフト５の段付き部においても同様の構成で同様の効
果が得られる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、低コストで高い軸受剛
性を持つすべり軸受が実現でき、これを組み込むことに
より、低コストで高速回転，高精度な磁気ディスク用ス
ピンドルモータが実現できる。

【００２１】また、軸受シールが不要になるため、スピ
ンドルモータの小型化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例のスピンドルモータの断
面図。

【図２】本発明の第一の実施例の磁気ディスク装置の断
面図。

【図３】本発明の第一の実施例の主要部分の斜視図。

【図４】本発明の作用を説明する主要部分の斜視図。

【図５】本発明の第二の実施例を示す縦断面図。

【図６】本発明の第二の実施例を示す横断面図。

【図７】本発明の第三の実施例を示す縦断面図。

【図８】本発明の第三の実施例を示す横断面図。

【符号の説明】

１…スラストステータ、２…ハブ、３…ハウジング、４
…軸受部材 ５…シャフト、６…ステータコイル、７…ロータマグネ
ット、８…軸カバー、９…クランプ、１０…磁気ディス
ク、１１…スペーサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 知昭 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 仲野 正昭 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一枚以上の磁気ディスクと前記磁気ディス
   クを固定するクランプ構造を有するハブおよび前記ハブ
   を回転支持するためのシャフトと軸受を持ち、前記ハブ
   および前記磁気ディスクを高速で回転させるためのモー
   タを具備し、前記軸受に磁性流体を潤滑油に用いた動圧
   すべり軸受を用い、ラジアル軸受部を磁性材料で構成
   し、シャフト部若しくはシャフトの軸受部と対向する部
   分を非磁性材料で構成し、前記ラジアル軸受部の磁性材
   料で構成された部分に回転方向を横切るような磁区方向
   を持つ永久磁石部を周方向に一箇所以上形成したことを
   特徴とする磁気ディスク装置のスピンドルモータ。