JPH09285095A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードディスクドライブ等に使用するダスト
流出防止効果の優れたスピンドルモータを提案するこ
と。 【解決手段】 スピンドルモータ１の固定軸３とハブ６
の隙間には環状封鎖部材７が配置されている。環状封鎖
部材７はハブ内周面に密着固定され、固定軸３との間に
は微小隙間１４が形成され、その下側の環状端面とボー
ルベアリング４の間にも微小隙間１５が形成されてい
る。これらの隙間１４、１５の大きさを変えることによ
り、これらを介して外部にオイルミスト等が流出するこ
とを防止するラビリンスシールが構成されている。環状
封鎖部材７の内周面には回転軸線３ａに対して傾斜した
複数本の溝７４を形成して、モータ回転に伴ってモータ
内部に発生して隙間１４、１５を流れる気流を打ち消す
方向に気流を発生させるようにしてある。隙間１４、１
５を流れる気流が発生しないので、オイルミスト等がモ
ータ外部に流出することを防止する防止効果を格段に高
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク、
光ディスク、回転多面鏡等の被回転体を載置したハブを
固定軸の回りに回転駆動するスピンドルモータに関する
ものである。さらに詳しくは、スピンドルモータの回転
に伴って発生するダストがモータ外部に流出することを
防止するための機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種のディスク、回転多面鏡、その他の
各種の被回転体を回転するためにスピンドルモータが使
用されている。このスピンドルモータとしては、固定軸
の回りに被回転体の載置面が形成されたハブを回転自在
に支持した構成のものが知られている。

【０００３】この形式のスピンドルモータにおいては、
その回転駆動に伴って、固定軸とハブの間に介挿された
転がり軸受けの部分から潤滑油のダスト等が外部に飛散
して、被回転体であるディスクの記録面等に付着するお
それがある。このような事態が発生すると、ディスク記
録面からの信号の再生、そこへの信号の記録動作等に支
障をきたすことになる。

【０００４】このような弊害を防止するために、モータ
内部から外部にダストが流出する経路にラビリンスシー
ルを形成した構成のスピンドルモータが提案されてい
る。例えば、実開平５−５５７７２号公報、同６−３６
３７４号公報、同７−２６９６２号公報には、ラビリン
スシールを備えたスピンドルモータが開示されている。

【０００５】しかし、近年においては、磁気ディスクド
ライブに見られるように、高速化、高容量化が進んでく
と、スピンドルモータから発生するダスト量をさらに削
減することが求められている。このため、従来ようなラ
ビリンスシールを採用するのみでは十分ではない場合が
ある。特に、モータの使用温度が高い場合、例えば、摂
氏６０度程度の場合には、転がり軸受けから粒径が０．
１μｍの細かなオイルミストが多く発生する。従来のラ
ビリンスシールでは、このような細かなオイルミストが
モータ外部に流出することを確実に防止できない。

【０００６】ここで、ラビリンスシールによるシール効
果が十分ではない理由の一つは、被回転体の回転駆動に
より発生する気流にあると思われる。この気流が発生す
る理由を、図４を参照しながら説明する。この図におい
て、スピンドルモータのロータは、ハブ１０４と、ハブ
１０４の下側に固着された円環状のヨーク１０５と、ヨ
ーク１０５の内周側に固着された駆動マグネット１０６
によって構成される。この構成のロータは、不図示の転
がり軸受けを介してフレーム１０１に対して回転軸線１
００を中心として回転自在に支持されている。ハブ１０
４には、被回転体としてのディスク１１８を複数枚載置
するためのフランジ１０４ａが形成されている。フレー
ム１０１の外周にはヨーク１０５の外周を囲むようにし
て立ち上がり、さらに、ディスクドライブ本体の下側シ
ャーシ１２６にモータを取り付けるためのフランジ１０
１ｄが一体形成されている。

【０００７】この構成のスピンドルモータは、駆動装置
本体に取付けられると、適宜の枚数のディスク１１８の
うち、最も上のディスク１１８はその上面がディスクド
ライブ本体の上側シャーシ１２５の下面に平行となるよ
うに対峙する。この間隔をＤ１とする。一方、ディスク
１１８のうち最も下に位置するディスク１１８の下面は
フレームのフランジ１０１ｄの上面と平行である。この
間隔をＤ２とする。

【０００８】ハブ１０４と共にディスク１１８が回転す
ると、ディスク１１８の周囲の空気がディスク１１８の
回転方向に動き、図４で矢印で示すように遠心力でディ
スク１１８の内周側から外周側に向かう気流が発生す
る。ここで、上記の距離Ｄ１とＤ２の関係が、Ｄ１＜Ｄ
２であれば、Ｄ１の側の気流が流量および流速共に大き
くなってＤ２の側の気流に打ち勝ち、気流はＤ２の側か
らモータ内部に入り、Ｄ１の側からモータ外部にでる。
逆の場合には、Ｄ２の側の気流がＤ１の側の気流に打ち
勝ち、気流はＤ１の側からモータ内部に入り、Ｄ２の側
からモータ外部にでる。

【０００９】このように、スピンドルモータに出入りす
る気流が発生するので、軸受けの部分等で発生したオイ
ルミストやダストが気流に乗って外部に流出し、ディス
ク１８等の被回転体に付着して、上記のような不具合を
生ずる。ラビリンスシールを採用していても、オイルミ
ストやダストが気流に乗って外部に流出することを、確
実に防止することは困難である。

【００１０】この弊害を回避するためには、例えば、前
述した実開平６−３６３７４号公報に開示されているよ
うに、モータ外部から内部に向けて空気流を発生させる
構成を採用することができる。この公報に開示されてい
る構成は、回転軸線に直交する回転面によってラビリン
スシールを構成する面を規定すると共に、当該回転面に
溝を形成することにより、モータ外部から内部に向かう
空気流を発生させるようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように、スピンドルモータの回転に伴って発生する気
流の方向は、当該スピンドルモータの各部分の寸法、形
状等に応じて異なる。このために、上記の公報の記載の
構成を採用したのみでは、効果的にオイルミスト等がモ
ータ外部に流出することを防止できない。

【００１２】本発明の課題は、このような点に鑑みて、
で、オイルミスト等がモータ外部に流出することを一層
効果的に防止できる構造を備えたスピンドルモータを実
現することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、固定軸と、転がり軸受けを介して当該
回転軸の外周を囲む状態で回転自在に支持され、被回転
体を載置する載置面を備えたハブと、前記固定軸および
前記ハブの間に形成される環状隙間を封鎖するための環
状部材とを有するスピンドルモータにおいて、次の構成
を採用している。すなわち、前記環状部材が前記ハブと
一体回転するようにその外周面を前記ハブの内周面に密
着固定する。また、当該環状部材の内周面を前記固定軸
の外周面に対して微小間隔を置いて対峙させ、当該内周
面には、前記ハブの回転に伴って前記固定軸と前記ハブ
の間を流れる気流とは逆向きの気流を発生可能な溝を形
成する。

【００１４】ここで、環状部材は、固定側である固定軸
に密着固定してもよい。この場合には、環状部材の外周
面を前記ハブの内周面に対して微小間隔を置いて対峙さ
せる。また、当該ハブの内周面に、当該ハブの回転に伴
って前記主軸と前記ハブの間を流れる気流とは逆向きの
気流を発生可能な溝を形成する。

【００１５】このように、本発明のスピンドルモータで
は、その回転に伴ってモータ内部に発生する気流とは逆
向きの気流を発生させるようにしている。したがって、
モータ内部に発生する気流に乗ってオイルミスト等が外
部に流出してしまうことを確実に防止できる。

【００１６】また、本発明者らの実験によれば、このよ
うな逆向きの気流を発生させるための溝を、環状部材の
内周面あるいはハブの内周面に形成した場合には、従来
のように回転中心線に直交する回転面に形成する場合に
比べて、オイルミスト等の流出防止効果に優れているこ
とが確認された。この点からも、本発明の構成を採用す
れば、オイルミスト等の外部流出を確実に防止できる。

【００１７】ここで、ハブの回転に伴って発生して固定
軸とハブの間を流れる気流を、環状部材の内周面あるい
はハブの内周面に形成した前記溝によって発生する気流
で実質的に打ち消すようにすることが望ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施の形態を説明する。

【００１９】図１には、本発明を適用したハードディス
クドライブ用のスピンドルモータを示してある。このス
ピンドルモータ１はフレーム２を有しており、このフレ
ーム２の円盤状底壁２１の中心には固定軸３が垂直に起
立している。固定軸３は基端部分に大径のステータコア
取付け部３１が形成されている。固定軸３の外周には、
ボールベアリング４、５を介して同心状態に円筒状のハ
ブ６が回転自在に支持されている。固定軸３の先端部分
とハブ６の先端部分との間には環状封鎖部材７が配置さ
れ、固定軸３とハブ６の間に形成される環状隙間が封鎖
されている。ハブ６の外周面には環状段面６１が形成さ
れており、これが、図において想像線で示すハードディ
スク８の載置面とされている。

【００２０】ハブ６の下側の環状端面６２には、円環状
のロータヨーク９が取付け固定されている。このロータ
ヨーク９の内周面には駆動マグネット１１が固着されて
いる。一方、固定軸３のステータコア取付け部３１の周
囲にはステータコア１２が取付けられている。ステータ
コア１２には半径方向の外側に突出した突極が一定の角
度間隔で形成されており、各突極には駆動コイル１３が
巻回されている。各突極の外周面は一定の間隔をおいて
上記の駆動マグネット１１に対峙している。公知のよう
に、駆動マグネット１１の回転位置に応じて各相駆動コ
イル１３に通電し、当該通電状態を切り換えることによ
り、駆動マグネット１１が固着されているハブ６が固定
軸３の回りに回転する。したがって、ハブ６に載置され
たハードディスク８を回転駆動できる。

【００２１】なお、ロータヨーク９の外周側には、これ
を取り囲む状態にフレーム外周壁２２が形成されてい
る。このフレーム外周壁２２の上縁には回転軸線３ａの
半径方向の外側に広がる環状フランジ２３が形成され、
この部分が、ハードディスクドライブの本体側（図示せ
ず）に取付け固定される。

【００２２】図２には上記の環状封鎖部材７の取付け部
分を取り出して示してある。この図に示すように、環状
封鎖部材７は、その外周面７１がハブ６の内周面６３に
密閉状態で固着され、ハブ６と一体回転するようになっ
ている。環状封鎖部材７の内周面７２は、微小隙間１４
を開けて、固定軸３の外周面３３に対峙している。この
環状封鎖部材７の図において下側の環状端面７３は、ボ
ールベアリング４に対峙している。ボールベアリング４
は、固定軸３の外周面３３に嵌めた内輪４１と、ハブ６
の内周面６３に嵌め込んだ外輪４２と、これらの間に転
動自在に挿入されたボール４３を備えている。また、本
例では、内輪４１と外輪４２の隙間が、環状封鎖部材７
に面する側において、環状シール板４４によって実質的
に封鎖されている。

【００２３】回転側であるハブ６に固定された外輪４２
の側は、その上側の環状端面４２ａが環状封鎖部材７の
環状端面７３に密着固定されている。しかし、固定側の
固定軸３に固定されている内輪４１の側は、その上側の
環状端面４１ａは僅かの隙間１５を開けて、環状封鎖部
材７の環状端面７３に対峙している。

【００２４】このように、固定軸３の側に固定された構
成部品と、回転側であるハブ６の側に固定された構成部
品との間は縁が切れており、したがって、空気が流通可
能な隙間が形成されている。本例では、このような隙間
のうち、ボールベアリング４からモータ外に通じている
隙間１５および１４に着目し、これらの隙間の大きさを
変えることにより、ラビリンスシールを構成してある。
すなわち、ボールベアリング４の内輪４１の端面４１ａ
と、環状封鎖部材７の環状端面７３との隙間１５を、約
３０ないし５０μｍに設定してある。これに対して、固
定軸３の外周面３３と環状封鎖部材７の内周面７２の隙
間を、約２０μｍに設定してある。また、本例では、こ
れらの隙間が温度変化によって変動しないように、これ
らの隙間を規定している各部材として熱膨張係数がほぼ
等しいものを使用している。したがって、ボールベアリ
ング４のボール軌道面の側から隙間１５、１４を経て外
部に流出しようとするオイルミスト、ダスト等は、この
ように大きさの異なる隙間１５、１４によって構成され
るラビリンスシールによって外部への流出が防止され
る。

【００２５】しかし、従来技術の説明において指摘した
ように、このようなラビリンスシールのみでは確実にオ
イルミスト等がモータ外に流出することを防止できない
おそれがある。そこで、本例では、環状封鎖部材７にお
ける内周面７２に複数本の溝７３を形成し、環状封鎖部
材７が回転すると、この溝７３の作用によって、モータ
回転に伴って発生する隙間１５、１４に発生て流れる気
流を打ち消すような気流を発生させるようにしてある。

【００２６】図３には、環状封鎖部材７のみを取り出し
て示してある。環状封鎖部材７の内周面７２には、上記
のように、溝７３が周方向において一定の間隔で複数本
形成されている。これらの溝７３は、一定の幅および一
定の深さの溝であり、回転軸線３ａの方向に対して一定
の角度だけ傾斜させてある。このように回転軸線３ａに
対して傾斜した方向に延びる溝７３を形成した環状封鎖
部材７を回転させると、これらの溝７３の作用によっ
て、全体として回転軸線３ａの方向に向かう気流が発生
する。溝７３の傾斜方向を、回転軸線３ａに対して左右
いずれの側に傾斜させるのかによって、発生する気流の
向きを変えることができる。また、例えば、溝７３の本
数、深さ、幅を一定とした場合には、溝７３の回転軸線
３ａからの傾斜角度を変えることにより、発生する気流
の強さを調整できる。

【００２７】なお、図３に示す環状封鎖部材７を矢印Ａ
の側から見て反時計回りに回転させた場合には、この図
において矢印Ｂで示す方向に向かう気流が発生すること
になる。

【００２８】本発明者等は、溝７３の有無によるダスト
流出防止効果を測定した。この測定に使用した環状封鎖
部材７は、外径寸法が１３ｍｍ、内径寸法が５ｍｍのも
のとした。また、内周面７２に形成した溝７３は１２０
度間隔に３本形成した。各溝７３は、溝幅が０．５ｍ
ｍ、溝深さが０．２ｍｍとし、図３に示す場合と同様な
方向に向けて回転軸線３ａに対して４５度傾斜させた。
また、隙間１４を２０μｍとし、隙間１５を３０μｍと
した。

【００２９】このように各部分の寸法を設定して、溝７
３を形成した環状封鎖部材７と、溝が形成されていない
他は同一条件の比較用環状封鎖部材を用いて、ダストの
発生を測定した。以下の測定結果は、粒径０．１ｍｍの
ダストの０．１ｃｆ中での発生量である。

【００３０】 周囲温度（摂氏） ２５度 ６０度 本例の溝付き環状封鎖部材 １１個 １２個 溝無しの比較用環状封鎖部材 １００個 ５４０個 このように、本例のスピンドルモータ１においては、環
状封鎖部材７の内周面に溝を形成して、モータ回転に伴
ってモータ内部に発生する気流を打ち消すような気流を
発生させている。すなわち、モータ回転に伴って発生す
る気流は、微小隙間１４、１５を通って流れる。しか
し、微小隙間１４の外周面を形成している環状封鎖部材
７の内周面７３には溝７４を形成してあり、この部材７
が回転すると、微小隙間１４、１５を通って流れる気流
が打ち消される。理想状態では、これらの隙間を通って
流れる気流が発生しない。したがって、本例のスピンド
ルモータ１は優れたダスト流出防止効果を発揮する。

【００３１】なお、上記の説明では、モータ回転に伴っ
て、隙間１４および１５には、外部からモータ内部に向
かう気流が発生することを前提としている。しかし、モ
ータ回転に伴っていずれの方向に気流が発生するのか
は、モータの構造、各部分の寸法、形状に応じて異な
る。また、発生する気流の流速、流量も同様に異なる。
したがって、この気流を打ち消すために、環状封鎖部材
７の内周面７２に形成する溝７４も、それに対応したも
のとする必要があることは勿論である。いずれにせよ、
モータ回転によって発生する気流とは逆方向に向かう気
流が発生するように、溝７４を形成すれば、溝無しの環
状封鎖部材を使用する場合に比べてダスト流出防止効果
を改善できる。

【００３２】なお、本発明者らの実験によれば、溝の本
数は２本から５本の範囲が適切であり、溝の幅は約０．
５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲が適切であり、また、溝
の深さは、約０．１ｍｍから約０．３ｍｍの範囲が適切
であることが確認された。さらには、溝の傾斜角は約３
０度から約６０度の範囲内が適切であることが確認され
た。溝の傾斜方向はモータ回転に伴ってモータ内に発生
する気流の方向に応じて設定されるべきものである。

【００３３】（その他の実施の形態）上記の例では、環
状封鎖部材７を回転側であるハブ６の側に固定して、ハ
ブ６と一体回転させるようにしている。この代わりに、
環状封鎖部材７を固定軸３の側に密着固定してもよい。
すなわち、環状封鎖部材７の内周面７２を固定軸３の外
周面３３に密着固定し、その外周面７１とハブ内周面６
３の間に微小隙間を形成してもよい。この場合には、環
状封鎖部材７の外周面７１に対峙しているハブ内周面６
３の部分に、上記の溝７３に対応する溝を形成すればよ
い。

【００３４】一方、前述のスピンドルモータ１は固定軸
３の先端側の部分にボールベアリングを介してハブ６が
片持状態で支持された構造のものである。本発明は、こ
のような片持構造のスピンドルモータのみならず、固定
軸の軸線方向の中央に配置したモータステータの両側に
ボールベアリングを配置して、ハブを両持状態で固定軸
に支持した両持構造のスピンドルモータにも同様に適用
できる。

【００３５】さらに、前述のスピンドルモータ１はハー
ドディスクドライブに使用するモータの例である。しか
し、本発明は、レーザビームプリンタ用のモータ等、そ
の他の被回転体を回転駆動するために使用するモータの
ダスト流出防止機構として適用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスピンド
ルモータにおいては、固定軸とハブの隙間を封鎖するた
めにハブ側に密着固定した環状封鎖部材の内周面、ある
いは、環状封鎖部材を固定軸側に密着固定した場合には
ハブ内周面に、モータ回転に伴ってモータ内部に発生す
る気流を打ち消す方向に向かう気流を発生する溝を形成
した構成を採用している。したがって、本発明によれ
ば、環状封鎖部材を用いてラビリンスシールのみを構成
したダスト流出防止機構に比べて、格段に優れたダスト
流出防止効果を得ることができる。また、本発明では、
このような溝を、回転する環状封鎖部材の内周面、ある
いは当該環状封鎖部材に対峙しているハブ内周面の部分
に形成してある。この構成を採用すれば、回転軸線に対
して直交する回転面に溝を形成する場合よりも優れたダ
スト流出防止効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したハードディスクドライブ用の
スピンドルモータの概略縦断面図である。

【図２】図１のスピンドルモータにおける環状封鎖部材
の取付け部分をのみを示す部分拡大断面図である。

【図３】図１のスピンドルモータにおける環状封鎖部材
のみを取り出して示す断面図である。

【図４】スピンドルモータの回転に伴ってモータ内部に
気流が発生する理由を示す説明図である。

【符号の説明】

１ スピンドルモータ ２ フレーム ３ 固定軸 ３３ 固定軸の外周面 ４、５ ボールベアリング ６ ハブ ６１ ハブの外周に形成した段面（被回転体の載置面） ７ 環状封鎖部材 ７１ 外周面 ７２ 内周面 ７３ 環状端面 ７４ 溝 ８ ハードディスク １１ マグネット １２ ステータ １４、１５ 隙間（ラビリンスシール）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定軸と、転がり軸受けを介して当該回
   転軸の外周を囲む状態で回転自在に支持され、被回転体
   を載置する載置面を備えたハブと、前記固定軸および前
   記ハブの間に形成される環状隙間を封鎖するための環状
   封鎖部材とを有するスピンドルモータにおいて、 前記環状封鎖部材は前記ハブと一体回転するようにその
   外周面が前記ハブの内周面に密着固定されており、当該
   環状封鎖部材の内周面は前記固定軸の外周面に対して微
   小間隔を置いて対峙しており、当該環状封鎖部材の内周
   面には、前記ハブの回転に伴って前記固定軸と前記ハブ
   の間を流れる気流とは逆向きの気流を発生可能な溝が形
   成されていることを特徴とするスピンドルモータ。
2. 【請求項２】 固定軸と、転がり軸受けを介して当該回
   転軸の外周を囲む状態で回転自在に支持され、被回転体
   を載置する載置面を備えたハブと、前記固定軸および前
   記ハブの間に形成される環状隙間を封鎖するための環状
   封鎖部材とを有するスピンドルモータにおいて、 前記環状封鎖部材は前記固定軸の外周面に密着固定され
   ており、当該環状封鎖部材の外周面は前記ハブの内周面
   に対して微小間隔を置いて対峙しており、前記ハブの内
   周面には、当該ハブの回転に伴って前記固定軸と前記ハ
   ブの間を流れる気流とは逆向きの気流を発生可能な溝が
   形成されていることを特徴とするスピンドルモータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記ハブの
   回転に伴って発生して前記主軸と前記ハブの間を流れる
   気流が、前記溝によって発生する気流によって実質的に
   打ち消されるようになっていることを特徴とするスピン
   ドルモータ。