JPH09329138A - 複合軸受け及びスピンドルモータ - Google Patents

複合軸受け及びスピンドルモータ

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JPH09329138A
JPH09329138A JP8171799A JP17179996A JPH09329138A JP H09329138 A JPH09329138 A JP H09329138A JP 8171799 A JP8171799 A JP 8171799A JP 17179996 A JP17179996 A JP 17179996A JP H09329138 A JPH09329138 A JP H09329138A
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JP
Japan
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bearing
shaft
ball
sleeve
thrust
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JP8171799A
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Shuhei Takasu
高巣周平
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C21/00Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12Hard disk drives or the like

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rotational Drive Of Disk (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】半径方向の回転精度が良好で、軸受け寿命の永
い軸受け及び軸受けを持ったスピンドルモータを提供す
ること 【構成】中心に軸があり、この軸を取り囲むスリーブで
構成するラジアル軸受けを回転精度の良好な動圧軸受け
とし、軸端にスラストプレートを固定し、これとスリー
ブの端面でボール列を挟み込むようにしたスラストボー
ルベアリングにおいて、回転側のスラストプレートには
転動溝を設けずフラットにし、固定側のスラストプレー
トにボール転動溝を成形する。このスラストボールベア
リングをスリーブの両端面に設けるか、または一組のス
ラストボールベアリングで一方のスラストプレートを磁
気的な吸引力で引っ張るように支持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高精度な回転精度を得
るに最適な軸受けと、これを採用したスピンドルモータ
に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスク装置、VTRの回転シリン
ダなどに用いられるスピンドルモータでは半径方向への
変位の小さい高い回転精度が要求されている。これらの
装置に用いられている軸受けは、図6に示す特開平4−
168948のように、ボールベアリング2個により両
端を支持した構造のものか、あるいは図7に示す特開平
5−240241のようにスラスト軸受け、及びラジア
ル軸受けがともに流体動圧軸受けとしたものか、あるい
は図8に示す特開平4−68460のように、一方のラ
ジアル軸受けがボールベアリングであり他方が流体動圧
軸受けにより支持されてた構造となっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】図6に示すラジアル
ボールベアリングはボールと転動面との接触面積が小さ
いため、衝撃等によりボールや転動面に永久変形やが生
じやすく、一度ボールまたは転動面にキズが生じると、
半径方向の回転精度が劣化し磁気記録に重大な支障を及
ぼし、データの記録再生が不可能になったりする。また
ボール転動溝の加工精度の限界やボールの真球度などの
制限により、半径方向の回転精度を0.1μm以下に高
めることは困難になっていた。この欠点を解消するた
め、図7に示すラジアル、スラスト軸受けがともに流体
動圧軸受けで構成されているものが、提案されている
が、流体動圧軸受けの場合、軸とスリーブ間に流体を充
填するする隙間が存在している。よって、これをロータ
として環状の永久磁石をコイルを巻いたステータの外周
に配置したDCブラシレスモータを内蔵したスピンドル
の軸受けに用いた場合、永久磁石とステータ間で磁気的
な偏心が必ず存在するため、永久磁石とステータが一方
向に引き合って、軸心に垂直な軸回りのモーメントが生
じ、軸がスリーブに対し相対的に傾いて、軸とスリーブ
がスリーブ内面の両端で点で接触する。したがって、回
転速度が低く流体圧が十分発生していない回転初期や回
転終了時に固体接触が発生し、軸または軸受けが磨耗
し、回転トルクが大きくなったり、回転精度が劣化する
等の問題があった。また図7に示す一方をラジアルボー
ルベアリング、他方を動圧軸受けにした場合も同様に、
ラジアルベアリング部を支点とした軸の傾きが生じ、ラ
ジアル、スラスト軸受けがともに流体動圧軸受けで構成
されている場合と同様の問題や、回転精度に限界がある
等のボールベアリング特有の問題がある。
【0004】本発明は、上記従来技術の欠点をなくし、
高い回転精度を維持する軸一体型複合軸受けを提供し、
長期にわたり良好な回転精度を維持でき信頼性の高いス
ピンドルモータを実現することにある。
【0005】
【問題点を解決するための手段】上記目的は、スピンド
ルモータに使用する複合軸受けにおいて、ラジアル軸受
けを回転精度の良好な動圧軸受けとし、スラスト荷重を
回転側のスラストプレートには転動溝設けずフラットに
し、固定側のスラストプレートにボール転動溝を成形し
この溝をころがるボール列からなるスラストボールベア
リング2個で挟み込むかまたは、ボール列1個をスラス
トボールベアリングのロータ側のスラストプレートを磁
気的な吸引力で引っ張るように支持することにより達成
される。
【0006】
【作用】スピンドルモータでは回転中における半径方向
の変位が重要で、ラジアルベアリングを構成する動圧軸
受けは流体膜を介して非接触にロータが回転支持される
ため、半径方向の回転精度が良好となる。軸方向のロー
タの拘束が必要になるが、これを上記スラストボールベ
アリングで支持する。このスラストボールベアリングは
固定側スラストプレートのボール転動溝内にリテーナで
回転自由に分離保持されたボール列が半径方向に拘束さ
れており、ロータ側のスラストプレートはフラットであ
るため、軸とこれに固定されているスラストプレート
は、スリーブと軸の隙間内で半径方向にのみ移動可能で
ある。したがって永久磁石とステータ間の磁気的偏心に
よる力のアンバラスによる軸心に垂直な軸の回りの回転
モーメントを上記スラストボールベアリングにより受け
るため、軸と軸受けの相対的な傾きは発生せず、半径方
向の変位のみとなる。軸が軸受けに対し半径方向に変位
した場合その接触は線接触となり、荷重も小さくなり回
転初期あるいは回転停止時の磨耗がきわめて少なく長寿
命を実現できる。またスラストボールベアリングにおけ
る、転動面の加工精度やゴミなどによる軸方向の変位は
半径方向に影響しないので、良好な回転精度を維持でき
る。
【0007】
【実施例】以下、図示した実施例に基づき本発明を説明
する。図1は本発明の複合軸受けを示している。動圧を
発生するへリングボーン溝4が成形された軸1の該溝成
形部をスリーブ2が取り囲み、軸1とスリーブ2の間隙
にオイルなどの潤滑流体が充填されて動圧軸受けを形成
している。スリーブ2の両端面には環状にボール転動溝
3及び3’が成形され、このボール転動溝3、3’内に
リテーナ8で保持されたボール列7、7’が配置されて
いる。このボール列7及び7’を挟みこむように、ボー
ルとの接触面が平面に仕上げられた上側フラットスラス
トプレート5及び下側フラットスラストプレート6が接
着または圧入などにより固定されている。軸受け外周は
スリーブに圧入したカバー9により覆われ、防塵構造と
なっている。したがって、軸1はスリーブ2内をその間
隙分だけ自由に移動できるが、スラストボールベアリン
グにより軸方向の動きを拘束されているため、半径方向
のみに限定されて、傾くことがない。よって軸心に垂直
な軸回りのモーメントにより軸が軸受けに対して相対的
に傾くことが無く、負荷を支持するに十分な流体圧の発
生していない低速回転時に軸と軸受けとの固体接触が線
接触になり、接触面積が広くなるので磨耗が少なく軸受
け寿命が永くなる。さらにボールベアリングでは溝の加
工精度やボールの真球度などにより回転精度をあるレベ
ル以上高めることは困難になっているが、本発明の複合
軸受けの場合、軸方向の変動の半径方向への影響がな
く、ラジアル軸受けが流体軸受けとなっているので半径
方向の回転精度を高精度に維持できる。本実施例では軸
1に動圧発生のためのへリングボーン溝4を成形してい
るが、スリーブ2の内面に成形しても同じ効果が得られ
る。また、潤滑流体としてスラストボールベアリングの
潤滑用のグリースに用いられている基油を用いることが
推奨される。これにより動圧軸受け部のオイルが漏れて
ボールベアリング部へ進入してもオイル同士が化学反応
を起こし劣化することがない。
【0008】次に、上記複合軸受けを組み込んだブラシ
レスモータについて説明する。この場合、モータ内に組
み込んであるので図1における防塵カバー9は不要とな
る。図2において、コイルを巻いたステータ11がベー
スプレート14の円筒部に固定されている。上側フラッ
トスラストプレート5に圧入又は接着などにより接合さ
れたハブ10内に環状の永久磁石12が、ステータ11
の外周を取り囲むように配置されている。円筒部14の
内側にはに上記複合軸受けのスリーブ2がはめ込まれて
固着されている。従ってステータ11のコイルに電流を
流すと永久磁石12を含むハブ10、軸1が回転する。
ところで、永久磁石12とステータ11の中心は必ずし
も一致せず、半径方向にアンバランスな引っ張り力が発
生し、静止時にはステータ11と永久磁石12は引っ張
り力の強い一方向に寄せられて、軸と軸受けが接触する
ところまで移動する。従来の動圧軸受けを採用したモー
タでは引っ張り力による荷重は軸受けに対し回転モーメ
ントとなるので、軸が軸受けに対して傾き、その接触は
スリーブの両端で点接触となるが、本発明の複合軸受け
では回転モーメントをスラストボールベアリングで受け
るので、軸が軸受けに対して傾くことがないから、接触
が線接触となり、面圧が小さくなり軸あるいは軸受けの
磨耗が少なく寿命を永くできる。
【0009】図3は上記複合軸受けを組み込んだスピン
ドルモータの第2実施例で、軸が固定されている場合で
ある。軸受けの構成としては上記第1の実施例と同一で
あるが、本実施例の場合、軸が固定でスリーブ側が回転
するので、スリーブ22のボール27と接する面がフラ
ットに仕上げられている。へリングボーン溝24が成形
された軸21に固定された上側スラストプレート25及
び下側スラストプレート26にそれぞれボール転動溝2
3及び23’が成形されている。スリーブ22と上側ス
ラストプレート25によりリテーナ28に保持されたボ
ール列27が挟持され、下側スラストプレート26とス
リーブ22の下側端面によりボール列27’が狭持され
ている。軸21の軸受け下部にはコイルを巻いたステー
タ31が固定され、これに対面して円環状の永久磁石3
2がハブ30内に固定されいる。ハブ30の内周にスリ
ーブ22が圧入又は接着により固定されている。ステー
タ31のコイルに電流を流すと永久磁石32、ハブ3
0、スリーブ22からなるロータが回転する。働きと効
果は上記スピンドルモータの第1実施例と同様である。
【0010】図4は本発明の複合軸受けを適用したスピ
ンドルモータの第3実施例で、薄型の軸回転型スピンド
ルモータである。へリングボーン溝44が成形された軸
41に固定されたスラストプレート45と、断面がL字
状のスリーブ42のフランジ部に形成されたボール転動
溝43によりリテーナ48に保持されたボール列47が
挟持されている。ベースプレート49の内側にスリーブ
42が固定され、その外周側にコイルを巻いたステータ
51が固定されている。このときステータ51に対して
永久磁石52を軸方向で上方にずらしている。これによ
り、永久磁石52が磁気力により下方に引っ張られ、こ
れにハブ50を介して接合しているスラストプレート4
5を下方に押しボール列47を狭持する。この永久磁石
52による下方への力はそれほど大きなものではないの
で、突発的に大きな力が加わったときに、軸41がスリ
ーブ42から抜ける恐れがあるため、軸41の下方端に
は抜け止め53が成形又は圧入されている。ステータ5
1のコイルに電流を流すと永久磁石52、ハブ50、軸
41からなるロータが回転する。本発明の作用と効果は
上記第1実施例と同様であるが、スピンドルモータの薄
型化が可能である。
【0011】図5は本発明の複合軸受けを適用したスピ
ンドルモータの第4実施例で、より薄型の軸固定型のス
ピンドルモータを示す。へリングボーン溝64が成形さ
れた軸61がスラストプレート65に固定されている。
スラストプレート65にはボール転動溝63が成形さ
れ、断面が逆L字形状のスリーブ62のフラットに仕上
げられたフランジ部とによりリテーナ68に保持された
ボール列67が挟持されている。ベースプレート69の
内側にスラストプレート65が固定され、その外周側に
平面コイルを持つステータ71が固定されている。この
ステータ71に対面して円盤状の永久磁石72がハブ7
0の内面に張り付けられている。これにより、永久磁石
72とステータ71が磁気力引っ張り合い、この力でハ
ブ70を介して接合しているスリーブ62とスラストプ
レート65によりボール列67を狭持する。この永久磁
石72による下方への力はそれほど大きなものではない
ので、突発的に大きな力が加わったときに、スリーブ6
2が軸61から抜ける恐れがあるため、軸61の上方端
には抜け止め73が成形又は圧入されている。ステータ
71の平面コイルに電流を流すと永久磁石72、ハブ7
0、スリーブ62からなるロータが回転する。本発明は
働きと効果は上記第3実施例と同様であるが、スピンド
ルモータのより薄型化が可能である。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、寿命が永く長時間良好
な回転精度を維持できるスピンドルモータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の複合軸受けの要部断面図。
【図2】本発明の第1実施例の複合軸受けスピンドルモ
ータの要部断面図
【図3】本発明の第2実施例の複合軸受けスピンドルモ
ータの要部断面図。
【図4】本発明の第3実施例の複合軸受けスピンドルモ
ータの要部断面図。
【図5】本発明の第4実施例の複合軸受けスピンドルモ
ータの要部断面図。
【図6】〜
【図8】従来の軸受けを用いたスピンドルモータの要部
断面図。
【符号の説明】
1 ,21,41,61,18,91 軸 2,22,42,62,82,92 スリ
ーブ 3,23,43,63,83 ボール転動溝 4,24,44,64 へリン
グボーン溝 5,6,25,26,45,65,95,95' スラストプレート 7,7',27,27',47,67 ボール列 8,8',28,28',48,68
リテーナ 9 カバー 14,29,49,69 ベースプレート 10,30,5
0,70 ハブ 11,31,51 ステータ 12,32,52,72,102,112
永久磁石 53,73 抜け止め 93,94 スラスト動圧軸受け 94,104 ラジアル動圧軸受け 98 ラジアルボールベア
リング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸と軸を取り囲むスリーブ及び軸に固定さ
    れたスラストプレートからなる軸受けにおいて、ラジア
    ル軸受けを軸あるいはスリーブ内面にヘリングボーン状
    溝を成形し軸受け間にオイルなどの流体を充填した動圧
    軸受けとし、ボールとの接触面をフラットにした一次側
    スラストプレートと、ボール転動溝を成形した二次側の
    スラストプレートにより、リテーナで保持された該ボー
    ル転動溝をころがるボール列を挟み込むスラストボール
    ベアリングで構成することを特徴とする複合軸受け。
  2. 【請求項2】環状の永久磁石をコイル巻いたステータの
    外周に配置して、回転力を得るスピンドルモータにおい
    て、軸受けに請求項1の軸受けを用いたことを特徴とす
    るスピンドルモータ。
JP8171799A 1996-06-10 1996-06-10 複合軸受け及びスピンドルモータ Pending JPH09329138A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013200655A1 (de) * 2013-01-17 2014-07-17 Yasa Motors Poland Sp. z.o.o. Kombiniertes Radial-Axiallager und Nassläuferpumpe
CN109185329A (zh) * 2018-10-23 2019-01-11 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种压缩机的曲轴轴承和压缩机

Cited By (4)

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DE102013200655B4 (de) * 2013-01-17 2015-11-05 Yasa Motors Poland Sp. z.o.o. Kombiniertes Radial-Axiallager und Nassläuferpumpe
CN109185329A (zh) * 2018-10-23 2019-01-11 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种压缩机的曲轴轴承和压缩机
CN109185329B (zh) * 2018-10-23 2024-03-29 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种压缩机的曲轴轴承和压缩机

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