JPH08335366A

JPH08335366A - 動圧軸受モータ

Info

Publication number: JPH08335366A
Application number: JP14024295A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Toyoshima; 弘祥豊島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気ディスクの振れやＬＢＰの多面鏡の振れ
の小さい動圧軸受モータを提供するものである。【構成】この目的を達成するために本発明の動圧軸受
モータのうちで、軸回転型の場合は、ラジアル動圧軸受
の２個のグルーブが、ロータ部側グルーブの軸受長さよ
りスラスト板側グルーブの軸受長さの方が短い関係に構
成する。軸固定型の場合は、ラジアル動圧軸受の２個の
グルーブが、ロータ部側グルーブの軸受長さよりハウジ
ング側グルーブの軸受長さの方が短い関係に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク駆動装置
（ＨＤＤ），光磁気ディスク，レーザビームプリンタ
（ＬＢＰ）などの回転装置に使用され、主に１．８イン
チや２．５インチ以下の小径のディスク駆動装置や小型
ＬＢＰ装置に使用する動圧軸受モータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、光，磁気ディスクは小型軽量化，
高容量化への進む傾向にある。ノートサイズのパソコン
の普及にともなって、スピンドルモータも小型化，薄型
化への対応が避けられず、なおかつ耐衝撃性の向上，高
精度化が要望され始めた。従来スピンドルモータに用い
る軸受としてはボール軸受が多く採用されてきた。スピ
ンドルモータの小外径化にともない、小型ボール軸受を
使用すると充分な回転精度が得られず高容量化の実現が
難しく、かつ耐衝撃性能が極端に低下しボール軸受を劣
化させて騒音問題を発生させている。

【０００３】最近、ボール軸受の回転精度では高容量化
が図れないということで、潤滑油を充満した動圧軸受の
流体軸受スピンドルモータが使用されている。

【０００４】従来のこの種の回転駆動装置用モータとし
ては、たとえば図６に示すようなものがある。

【０００５】以下に従来の磁気ディスク駆動用スピンド
ルモータについて説明する。図６は従来のＨＤＤ用動圧
スピンドルモータの断面図を示すものである。図６にお
いて、１０１はスリーブ部、１０２はハブ部、１０３は
シャフト、１０４はハウジング、１０５はスラスト板、
１０６はマグネット、１０７はステータコア、１０８は
コイル、１０９は上側グルーブ、１１０は下側グルーブ
である。

【０００６】図６に示すように、ハウジング１０４の内
部円筒部の外周面にはコイル１０８が巻配されたステー
タコア１０７が固着されて、ハウジング１０４の内部円
筒部内側にはシャフト１０３が固定されている。

【０００７】ハブ部１０２は、前記シャフト１０３に回
転自在に支持されている。具体的にはハブ部１０２に固
定されたスリーブ部１０１が動圧軸受機構を介して支持
され、スリーブ部１０１とシャフト１０３には微少の隙
間が存在し、シャフト１０３の間隔を置いた２箇所に同
じ軸受長さのへリングボーン型の上側グルーブ１０９，
下側グルーブ１１０が設けられている。一方、スリーブ
部１０１の円筒内側には潤滑油が充満し、スリーブ部１
０１が回転することによって前記グルーブで動圧を発生
させる。

【０００８】ハブ部１０２は磁気ディスク受け面１１１
と磁気ディスクの内径規制円筒部１１２からなるカップ
形状をしている。前記ハブ部１０２の円筒部内周には周
方向にＮ極，Ｓ極を交互に着磁した円筒状のマグネット
１０６が固定されたリングフレーム１１３が固着され、
前記スラスト板１０５を含めてロータ部を構成してい
る。

【０００９】磁気ディスク枚数が多い場合などは軸受部
が長く軸受スパンも長く構成できた。そのため、２個の
グルーブ軸受の長さは同じにしていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ボール軸受に比べて動
圧軸受の軸受剛性が小さいので、ラジアル動圧軸受の場
合は軸受長さと軸受スパンを十分に長く構成することが
好ましい。

【００１１】しかしながら、モータが薄型になって十分
な軸受長さや軸受スパンが構成できなくなると、従来例
のような構成では動圧軸受の軸受剛性の影響が出てきて
振動時の磁気ディスク振れが大きくなるという問題点が
あった。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、磁気ディスクの振れやＬＢＰの多面鏡の振れの小さ
い動圧軸受モータを提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の動圧軸受モータのうちで、軸回転型の場合
は、ラジアル動圧軸受の２個のグルーブがロータ部側グ
ルーブの軸受長さよりスラスト板側グルーブの軸受長さ
の方が短い関係に構成する。

【００１４】軸固定型の場合は、ラジアル動圧軸受の２
個のグルーブがロータ部側グルーブの軸受長さよりハウ
ジング側グルーブの軸受長さの方が短い関係に構成す
る。

【００１５】

【作用】この構成によって、ラジアル動圧軸受の２個の
軸受長さを個々に設定するので軸受長さの長い方の軸受
剛性がもう一方よりも大きくなり、磁気ディスクの振れ
やＬＢＰの多面鏡の振れを小さくする。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の第１の実施例について、図面
を参照しながら説明する。

【００１７】図１（ａ）は本発明の第１の実施例におけ
る磁気ディスクをクランプした状態のＨＤＤ用動圧軸受
スピンドルモータの断面図、図１（ｂ）はスラスト板を
取付たスリーブ部の断面図である。図２は本発明の第１
の実施例におけるシャフト振れを説明するためのモデル
図である。図３は本発明の第１の実施例における剛性の
比とシャフトの傾きの関係図である。

【００１８】図１において、１はモータシャフト、２は
スリーブ部、３はハウジング、４はハブ部、５はマグネ
ット、６はスラスト板、７はステータコア、８はコイ
ル、９は上側軸受、１０は下側軸受である。軸受の上側
は図１のハブ部４側を、下側は図１のスラスト板６側を
表す。Ｂ1は上側軸受９の軸受長さ、Ｂ2は下側軸受１０
の軸受長さである。前記シャフト１と前記ハブ部４およ
び前記マグネット５とによりロータ部を形成している。

【００１９】モータのハウジング３にはハウジングフラ
ンジ部１５とハウジング円筒部１６の構成があり、ハウ
ジングフランジ部１５の外周はＨＤＤ装置のシャーシ１
２に取り付けられる。そのハウジング円筒部１６の内側
にはスリーブ部２が取り付けられている。ハウジング円
筒部１６の外周面にはコイル８が巻配されたステータコ
ア７が固着されている。ハブ部４は磁気ディスク受け面
１７と磁気ディスクの内径規制円筒部１８からなるカッ
プ形状をしている。モータのハブ部４は、カップ状のハ
ブ部４の中央に締結されたシャフト１を中心にして回転
する。前記ハブ部４の円筒部内周には周方向にＮ極，Ｓ
極を交互に着磁した円筒状のマグネット５が固着されて
いる。

【００２０】ハブ部４の磁気ディスク受け面１７には磁
気ディスク１９が搭載され、磁気ディスク同士はスペー
サ２０で一定間隔離され、一番上の磁気ディスク１９は
クランパ２１によりクランプされる。前記ハブ部４と前
記ハウジング３を具備したモータはラジアルタイプのブ
ラシレスモータであり、コイル８に電流が通電されステ
ータコア７の突極に磁界が発生し、ステータコア７に対
向した界磁用マグネット５との間でトルクを発生させロ
ータを回転させる。よって、ハブ部４にクランプした磁
気ディスク１９もロータの回転にともなって回転する。

【００２１】また、モータのハウジング３の内周部のハ
ウジング円筒部１６に固定されたスリーブ部２内は潤滑
油があり、スラスト方向はスラスト板６とシャフト１の
端面で動圧を発生させる軸受となっていてスラスト板６
にはスパイラル状の溝がある。スリーブ部２側に間隔を
おいた２箇所に、上側軸受９の軸受長さが下側軸受１０
の軸受長さより長くしたへリングボーン型のグルーブが
設けられている。

【００２２】シャフト１の外径とスリーブ部２の内径は
一定値とすると隙間が一定となり、軸受の剛性Ｇは（数
１）で表される。

【００２３】

【数１】

【００２４】ｋは軸受の形状などによる値であり、へリ
ングボーンの設計仕様が同じならば同じである。

【００２５】モータの振れを考えるために図２に示すよ
うなモデルで考える。その理由は以下のとおりである。
モータが小さく薄型になるにつれて、さらに高速化にな
ると磁気ディスクのアンバランス量が大きくなる。図１
からわかるように、磁気ディスク１９のアンバランス量
や磁気ディスク１９を搭載したロータ重心の位置が上側
軸受９よりハブ部４側になるので、軸受間に重心位置が
あるよりは軸受の設計が難しい。光ディスクのようにリ
ムバブルディスクの場合はアンバランス量がばらつきや
すく、動圧軸受剛性には十分な検討が必要である。

【００２６】上側軸受９の軸受長さをＢ1、下側軸受１
０の軸受長さをＢ2、軸受スパンをＬ、モータの負荷中
心に作用する力をＷ、上側軸受９から負荷までの距離を
ｂ、下側軸受１０から負荷までの距離をａとすると上側
軸受９に作用する力Ｆ1と下側軸受１０に作用する力Ｆ2
は（数２）である。

【００２７】

【数２】

【００２８】各軸受の剛性を軸受の変位と軸受に作用す
る力の関係は（数３）のようになる。

【００２９】

【数３】

【００３０】ただしＧ１：上側軸受９の剛性Ｇ２：下側軸受１０の剛性ｅ１：上側軸受９の変位ｅ２：下側軸受１０の変位シャフト１の傾き角度をθとすると、シャフト１の傾き
ｔａｎθは（数４）で与えられる。

【００３１】

【数４】

【００３２】また、回転中心は下側軸受１０からの距離
ｃとすると（数５）となる。

【００３３】

【数５】

【００３４】かりに（数６）の関係とするとＧ１とＧ２
の比率によるシャフト１の傾きｔａｎθの関係は図３の
ような関係になる。

【００３５】

【数６】

【００３６】図３からわかるように上側軸受９の剛性が
下側軸受１０の剛性よりも大きい方がシャフトの振れが
小さくなる。したがって、（数１）から軸受の剛性を変
えるために軸受長さを変更する。すなわち、ラジアル動
圧軸受の２個のグルーブにおいて、上側軸受９（ハブ部
４側グルーブ）の軸受長さより下側軸受１０（スラスト
板６側グルーブ）の軸受長さの方が短い関係にしてシャ
フト振れを小さくした。

【００３７】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００３８】図４は本発明の第２の実施例における磁気
ディスクをクランプしたＨＤＤ用動圧軸受スピンドルモ
ータの断面図である。図５は磁気ディスク振れを説明す
るためのモデル図である。

【００３９】図４において、１はシャフト、２はスリー
ブ部、３はハウジング、４はハブ部、５はマグネット、
６はスラスト板、７はステータコア、８はコイル、９は
上側軸受、１０は下側軸受である。前記スリーブ部２と
前記ハブ部４と前記マグネット５および前記スラスト板
６とによりロータ部を形成している。

【００４０】実施例２のモータの構造は実施例１と類似
のところもあるので、同じところの説明は省略し異なっ
ているところを説明する。

【００４１】実施例２はハウジング３にシャフト１を固
定した軸固定型の動圧軸受であり、スラスト方向の軸受
はピボット軸受で構成されているのでスラスト板６には
スパイラル状の溝はない。

【００４２】また、モータのハウジング３の内周部のハ
ウジング円筒部１６にシャフト１が固定されスリーブ部
２はハブ部４に固定され、前記スリーブ部２内は潤滑油
があり、スラスト方向はハブ部４に取り付けられたスラ
スト板６と固定シャフト１の端面の円弧部２２とでピボ
ット軸受となっている。シャフト１側に間隔をおいた２
箇所に、上側軸受９の軸受長さが下側軸受１０の軸受長
さより長くしたへリングボーン型のグルーブが設けられ
ている。磁気ディスク１９のラジアル方向振れを考える
場合、軸固定の場合はハブ部４のラジアル振れで考える
ことであり、ハブ部４の振れは軸受部では固定シャフト
１に対してスリーブ部２の振れに相当する。したがっ
て、図２のモデルでシャフト１を垂直に固定した図５の
ようなモデルとなる。

【００４３】モデルに使用する記号は実施例１のモデル
のものと同じである。磁気ディスク１９のラジアル振れ
を小さくするにはシャフト１に対するスリーブ部２の振
れを小さくする。（数４）と同じ関係式となる。

【００４４】ラジアル動圧軸受の２個のグルーブが、
上側軸受９（ハブ部４側グルーブ）の軸受長さより下側
軸受１０（ハウジング３側グルーブ）の軸受長さの方が
短い関係にしてハブ部４の振れを小さくした。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明は、動圧軸受モータ
のうちで軸回転型の場合は、ラジアル動圧軸受の２個の
グルーブが、ロータ部側グルーブの軸受長さよりスラス
ト板側グルーブの軸受長さの方が短い関係に構成する。

【００４６】軸固定型の場合は、ラジアル動圧軸受の２
個のグルーブが、ロータ部側グルーブの軸受長さよりハ
ウジング側グルーブの軸受長さの方が短い関係に構成す
る。

【００４７】本発明は上記した構成によって、ラジアル
動圧軸受の２個の軸受長さを個々に設定するので、軸受
長さの長い方の軸受剛性がもう一方よりも大きくなり、
磁気ディスクの振れやＬＢＰの多面鏡の振れを小さくす
る。

【００４８】モータが小さく薄型になるにつれて、さら
に高速化になると磁気ディスクのアンバランス負荷量が
大きくなっても、磁気ディスクのアンバランス量や磁気
ディスクを搭載したロータ重心の位置が軸受間に構成で
きなくても、動圧軸受剛性を配分することによって、モ
ータの振れを小さくした動圧軸受モータを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第１の実施例における磁気ディ
スクをクランプした状態のＨＤＤ用動圧軸受モータの断
面図（ｂ）同実施例におけるスラスト板を取付たスリーブ部
の断面図

【図２】本発明の第１の実施例におけるシャフトの振れ
を説明するためのモデル図

【図３】本発明の第１の実施例における剛性の比とシャ
フトの傾きθの関係図

【図４】本発明の第２の実施例における磁気ディスクを
クランプした状態のＨＤＤ用動圧軸受スピンドルモータ
の断面図

【図５】本発明の第２の実施例における磁気ディスクの
振れを説明するためのモデル図

【図６】従来の動圧軸受モータの断面図

【符号の説明】

１，１０３シャフト２，１０１スリーブ部３，１０４ハウジング４，１０２ハブ部５，１０６マグネット６，１０５スラスト板７，１０７ステータコア８，１０８コイル９，１０９上側軸受１０，１１０下側軸受１２シャーシ１５ハウジングフランジ部１６ハウジング円筒部１７，１１１磁気ディスク受け面１８，１１２磁気ディスクの内径規制円筒部１９磁気ディスク２０スペーサ２１クランパ２２円弧部Ｂ1 上側軸受の軸受長さＢ2 下側軸受の軸受長さ１１３リングフレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング本体と、このハウジングに固定
されたスリーブ部と、前記ハウジング本体に対して相対
的に回転自在であるロータ部と、前記ロータ部に締結さ
れたシャフトと、前記シャフト端面側にスラスト板を備
え、このスラスト板と前記シャフトで潤滑油を充満させ
てスラスト軸受を設け、前記シャフトと前記スリーブ部
にも潤滑油を充満させ、シャフトかスリーブ部のうち片
方に２個のグルーブを有したラジアル動圧軸受を設けた
スピンドルモータにおいて、２個のラジアル軸受部のシ
ャフトとスリーブ部の隙間が略同一で、ラジアル動圧軸
受の２個のグルーブが、ロータ部側グルーブの軸受長さ
よりスラスト板側グルーブの軸受長さの方が短い関係に
あることを特徴とする動圧軸受モータ。
【請求項２】ハウジング本体と、このハウジングに固定
されたシャフトと、前記ハウジング本体に対して相対的
に回転自在であるロータ部と、前記ロータ部に固定され
たスリーブ部を備え、前記シャフトと前記スリーブ部に
も潤滑油を充満させ、シャフトかスリーブ部のうち片方
に２個のグルーブを有したラジアル動圧軸受を設けたス
ピンドルモータにおいて、２個のラジアル軸受部のシャ
フトとスリーブ部の隙間が略同一で、ラジアル動圧軸受
の２個のグルーブが、ロータ部側グルーブの軸受長さよ
りハウジング側グルーブの軸受長さの方が短い関係にあ
ることを特徴とする動圧軸受モータ。