JPH10225076A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一対の玉軸受を保持するスリーブの変形を防止
してその両玉軸受に過剰な力が作用せず、高精度かつ円
滑な回転が図れるようにする。 【解決手段】中心軸５に一対の玉軸受６、７を介して枢
支されるスリーブ２と、このスリーブ２の外周側に配置
され少なくとも両玉軸受６、７間の部位で嵌着されるハ
ブ３を有するスピンドルモータである。スリーブ２の内
周と中心軸５の外周と両玉軸受６、７とで囲まれる空間
部１１には、両玉軸受６、７間におけるスリーブ２の内
周に固定された環状部材１がある。両玉軸受６、７を保
持するスリーブ２は、環状部材１があることで内径寸法
の歪みが抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクの
ようなデータ記録用ディスクを駆動するスピンドルモー
タに係り、特に、軸受手段に過剰な力が作用せず、高精
度かつ円滑な回転が図れるスピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、３.５吋サイズのハードディス
クのようなデータ記録用ディスクを駆動するスピンドル
モータの一例であって中心軸が固定された軸固定型のス
ピンドルモータを示す。中心軸５は、回路基板１１等を
有するブラケット８の中心に立設して嵌着されている。
中心軸５の外周には鉄材からなる上方玉軸受６及び下方
玉軸受７（軸受手段）を介してステンレス材からなるス
リーブ２が枢支されている。スリーブ２の外周にはアル
ミニウム材からなるハブ３が嵌着されている。ハブ３に
はデータ記録用ディスク（図略）が載置される。ハブ３
の下側内面にはバックヨーク９を介してロータマグネッ
ト１０が固定されている。

【０００３】一方、図略の装置側に固定されるブラケッ
ト８には積層コアに巻線が巻設されてなるステータ４が
嵌着されている。ステータ４はロータマグネット１０と
相対向する位置に適宜間隔を介して配置されている。以
上の構成により、前記回路基板１１に電力を供給する
と、ロータマグネット１０とステータ４との間の磁気作
用によりハブ３は中心軸３のまわりを回転し、データ記
録用ディスクが回転駆動される。

【０００４】上記スピンドルモータの組み立ては、次の
順序で行なわれる。まず、加熱により熱膨張させたハブ
３にスリーブ２をはめ込んだ（焼きばめした）後、ハブ
３にバックヨーク９及びロータマグネット１０を固定す
る。以上のように組み立てられたスリーブ２の内周に上
方玉軸受６及び下方玉軸受７を嵌着して組立体Ａを構成
する。一方、回路基板１１等を取り付けたブラケット８
に中心軸５及びステータ４を嵌着して組立体Ｂを構成す
る。最後に、組立体Ｂの中心軸５の外周に組立体Ａの上
方玉軸受６及び下方玉軸受７を嵌着して上記スピンドル
モータとなる。

【０００５】なお、スリーブ２が、ハブ３と軸受手段と
の間に介在されているが、例えば、特開平６−３１１７
１５号公報に開示されているように上記スリーブ２が介
在されないものもある。この種のスピンドルモータは、
材質の異なる部材同士（特開平６−３１１７１５号公報
では、ハブ部材３と軸受４、５）が嵌着されているた
め、高温下におかれると熱膨張しその部材間で膨張差の
違いから大きな歪みを生じる恐れがある。従って、この
スピンドルモータの使用形態として、高温下におかれな
いこと、即ち長時間にわたる回転、或いは周囲温度が比
較的低い環境での使用等の制約を受けることになる。こ
の熱膨張の問題を解消すること、即ちより使用形態を広
めるためには、図３のようにハブ３と上下方の玉軸受
６、７の間にこの軸受の熱膨張係数とほぼ同一の材質か
らなるスリーブ２を介在させ、ハブ３と上下玉軸受６、
７との熱膨張差の影響を軽減するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３の
上記スピンドルモータには次のような問題があった。即
ち、ハブ３とスリーブ２とで応力Ｆが相互に作用し、ス
リーブ２に対して内向きに作用しているので軸受挿入部
の内径寸法に歪みが生じ、上方玉軸受６や下方玉軸受７
が円滑に挿入できないという問題点があった。特に、ス
リーブ２はモータの小型・軽量化のために比較的肉薄の
ものを使用する場合が多く、スリーブ２への変形、即ち
歪みが大きくなる傾向にある。上方玉軸受６や下方玉軸
受７の挿入が円滑に行なわれていないと、上方玉軸受６
及び下方玉軸受７が傾いて嵌着されたり、特定部位に過
剰な負荷が玉軸受自身に作用する。それ故に、モータが
正確な軌道を回転せず、ノイズ又は騒音の発生、或いは
データ記録用ディスクのデータの読み書きエラー等の不
具合を招くという問題があった。

【０００７】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、スリーブの変形を防止して軸受手段に過剰な力が作
用せず、高精度かつ円滑な回転が図れるスピンドルモー
タを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、中心軸に一対の軸受手段を介して枢支
される小円筒部材と、前記小円筒部材の外周側に配置さ
れ少なくとも前記小円筒部材の前記両軸受手段間の部位
で嵌着される大円筒部材を有するスピンドルモータにお
いて、前記小円筒部材の内周と前記中心軸の外周と前記
両軸受手段とで囲まれる空間部には、前記両軸受手段間
における前記小円筒部材の内周に固定された環状部材が
配設されている構成とする。前記小円筒部材の内周に
は、前記両軸受手段の位置決め用の中間部が径方向内方
に突出しており、前記環状部材が前記中間部の内面に固
定されるようにするとよい。また、前記大円筒部材が、
データ記録用ディスクを載置するハブであったり、或い
は磁気的作用を発生するステータであってもよい。更
に、前記環状部材は、前記空間部における中心軸の外周
又は両軸受手段の端面とで微少間隙を形成し、前記空間
部内の空気流を抑制するラビリンスシール構造を有する
ようにしてもよい。

【０００９】上記構成のスピンドルモータでは、大円筒
部材と小円筒部材との嵌着部の径方向内方に環状部材が
設けられるので小円筒部材の剛性が高まり、外周に嵌着
される大円筒部材からの応力による小円筒部材の変形、
即ち内径寸法の歪みが抑制される。これにより、小円筒
部材の内周に嵌着される軸受手段が円滑に挿入され、軸
受手段に過剰な負荷が加わることがない。環状部材を前
記空間部内にてラビリンスシール構造となるようにする
ことで、この空間部内での空気流が抑制され軸受手段か
らモータ外部へダストの流出が低減できる

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスピンドルモ
ータの実施の形態について図面を参照して詳述する。図
１は本発明に係るスピンドルモータの一例であってその
全体構造を示す断面図である。なお、図１は、従来技術
の図３との相違点を中心に説明する。それ故に、両図面
における同一箇所は、同一符号を付して説明する。

【００１１】図１に示すように、図略の装置側に固定さ
れたブラケット８の中心には中心軸５が嵌着されてい
る。図略のデータ記録用ディスクを載置する大円筒部材
としてアルミニウム材からなるハブ３の内周には、小円
筒部材としてステンレス材からなるスリーブ２が嵌着さ
れている。ハブ３はスリーブ２が位置する円筒部３ａと
バックヨーク９及びロータマグネット１０が位置する開
口部３ｂとからなり、円筒部３ａの上端部には、ディス
ク固定用ネジが螺合されるネジ孔３ｄが周方向に複数個
設けられ、開口部３ｂの外側にはデータ記録用ディスク
が載置される鍔部３ｃが形成されている。スリーブ２
は、略円筒形で中間部に内方に突出した中間突部２ａと
この上下方に一対の軸受手段が収容される収容部２ｂ、
２ｃがそれぞれ形成されている。そして、スリーブ３
は、軸受手段として上下一対の玉軸受６、７を介して中
心軸５に枢支されている。スリーブ２の内周と中心軸５
の外周及び上下方の玉軸受６、７間に形成された空間部
１１には、スリーブ３と同一材質のステンレス材からな
る環状部材１がスリーブ中間部２ａに嵌着されている。
上方の玉軸受６の上側には、磁性流体シール装置１５が
外輪側に固定され、下方の玉軸受７の下側には、キャッ
プ１６が外輪側に固定されて、いずれも軸受内からのダ
ストがモータ外部へ流出するのを防止するために設けら
れている。

【００１２】環状部材１は、図１に示すように、上記空
間部１１内に介在する大きさの部材からなり、環状部材
１の内周と中心軸５の外周との間には微少間隙１２が、
環状部材１の上面と上方玉軸受６の下面との間には微小
間隙１３が、環状部材１の下面と下方玉軸受７の上面と
の間には微少間隙１４がそれぞれ形成されている。

【００１３】微少間隙１２、１３、１４の寸法は、微少間
隙１２が約０.０１〜０.１０ｍｍ、微少間隙１３、１４
が約０.０５〜０.２０ｍｍに設定され空間部１１におけ
る空気流を抑制するラビリンスシール構造を構成してい
る。これにより上下方の玉軸受６、７に有するオイル等
がかき乱されることがないのでモータ外部へダストが流
出することが防止できる。

【００１４】次に、上記スピンドルモータの組み立て
は、次の順序で行なわれる。同一の材質からなるスリー
ブ２と環状部材１とを圧入により嵌着する。この組立体
を加熱して膨張させたハブ３に焼きばめにより嵌着す
る。そして、バックヨーク９及びロータマグネット１
０、更には上下方の玉軸受６、７を装着する。これに図
３の従来技術での組立体Ｂと同じ構成の組立体を組み合
わせて完成する。

【００１５】なお、スリーブ２の外周とハブ３の内周
は、スリーブ２の挿入中のかじりによる不具合を回避す
るために、スリーブ２の収容部２ｂ、２ｃの外周及びハ
ブ３の円筒部３ａの上下端の内周をそれぞれ幾分削除し
てスリーブ２の中間部２ａとハブ３の円筒部３ａの中間
部のみが当接するようにしている。スリーブ２の中間部
２ａは径方向内方に突出しており両玉軸受６、７が当接
することで位置決めとなる。また、スリーブ２の収容部
２ｂの外周が大幅に削除されているのは、データ記録用
ディスクの固定時に使われる取付用治具が挿入される挿
入孔である。

【００１６】以上の構成をなすスピンドルモータにおい
て、以下の特徴を有する。即ち、ハブ３の内周に装着さ
れたスリーブ２には、ハブ３とスリーブ２の嵌着部の内
周に環状部材１が備えられているため、ハブ３、スリー
ブ２、及び環状部材１は径方向に三重構造をなす。ハブ
３とスリーブ２は、当接する中間部（嵌着部）で互いに
応力Ｆを及ぼし合い、同様にスリーブ２と環状部材１
も、その当接部で互いに応力ｆを及ぼし合ってそれぞれ
強固に固定されている。これは、ハブ３には応力Ｆが外
向きに作用し、スリーブ２には応力Ｆと応力ｆの差（Ｆ
−ｆ）が外向き（（Ｆ−ｆ）が負のとき）又は内向き
（（Ｆ−ｆ）が正のとき）に作用し、環状部材１には応
力ｆが内向きに作用することを意味する。これらの応力
を従来と場合と比較すると、従来は図３のようにスリー
ブ２に対して応力Ｆが内向きの一方向にのみ作用するの
に対して、本発明の場合は図１のようにスリーブ２に対
して応力（Ｆ−ｆ）が内向きと外向きの両側に作用す
る。それ故に、本発明のスリーブ２は、従来より応力
（Ｆ−ｆ）（＜Ｆ）が小さいことと、応力の方向が互い
に相反して相殺されることとから、従来よりも格段に歪
みが縮小することとなる。

【００１７】従って、上下方の玉軸受６、７は、スリー
ブ２の歪みが極小であるため、ハブ３、スリーブ２、及
び環状部材１の組立体に円滑に挿入される。同様に上下
方の玉軸受６、７を嵌着した前記組立体はブラケット８
に固定された中心軸５に傾くことなく正確に挿入され
る。また、挿入後にディスク固定のためにハブ３のネジ
孔３ｄにネジを螺合する等してもハブ３、スリーブ２、
及び環状部材１の組立体は高剛性なので上下方の玉軸受
６、７へ過剰な負荷が加わることはなく、上記スピンド
ルモータは高精度かつ円滑な回転が図れる。しかも、環
状部材１は、スリーブ２の肉厚のある中間部２ａに設け
ることでより上記効果が実現されやすい。

【００１８】更に、上述の空間部１１でのラビリンスシ
ール構造によって、寸法歪み等の不具合だけでなくモー
タ外へのダストの発生量の低減も合わせて実現できるた
め、極めて高性能なスピンドルモータが達成される。

【００１９】なお、環状部材１は空間部１１でラビリン
スシール構造を構成するように３つの微少間隙１２、１
３、１４が設定されているが、ラビリンスシール構造は
必須ではない。組立方法或いは加工精度等の関係からい
ずれか１つ又は２つであったり、特にダストの発生を空
間部１１においてまで考慮する必要がない場合は、環状
部材１をラビリンスシール構造を構成しない寸法、或い
は形状であっても構わない。また、本例では、環状部材
１はスリーブ２と同一材質としたが、温度変化によって
塑性変形しないようにその材質及び寸法を決定すること
が好ましい。

【００２０】本発明に係るスピンドルモータの他の実施
の形態として、例えば、図３に示すスピンドルモータに
も適用可能である。即ち、これは、中心軸２１がハブ２
２と一体化されて共に回転する軸回転型のスピンドルモ
ータであって、図示しない装置側に固定されアルミニウ
ム材からなるブラケット２３に軸受手段保持用の円筒部
材２３ａが嵌着されている。円筒部材２３ａの外周には
ステータ２４が嵌着されており、ハブ２２に備えられた
ロータマグネット２５に対向している。円筒部材２３ａ
の内周には軸受手段として一対の玉軸受２６、２７を介
して中心軸２１が枢支されている。上方の玉軸受２６の
上側は、ハブ２２の内面を接近させてラビリンスシール
構造を形成し、この軸受側からのダストの発生を防止し
ている。この場合、円筒部材２３ａが小円筒部材に相当
し、ステータ２４が大円筒部材に相当する。そして、円
筒部材２３ａの内周と中心軸２１の外周及び上下方の玉
軸受２６、２７間に形成された空間部２８には、円筒部
材２３ａと同一材質のアルミニウム材からなる環状部材
３０が円筒部材２３ａの中間部に嵌着されている。

【００２１】本例においても、ステータ２４を円筒部材
２３ａの外周に嵌着すると円筒部材２３ａの内径寸法に
歪みを生じる恐れがあるが、予め円筒部材２３ａに環状
部材３０を装着しておくことでステータ２４からの応力
の影響を抑制することができる。この場合も、上記例と
同様に環状部材３０は、空間部２８においてラビリンス
リール構造を構成すると、より高性能なスピンドルモー
タが実現される。

【００２２】以上本発明の実施の形態について詳述した
が、本発明の実施の形態はこれに限るものではなく種々
の変更が可能である。例えば、小円筒部材（上記例で
は、スリーブ２及び円筒部材２３ａ）に環状部材１、３
０を別部材としたが、勿論その小円筒部材の内周を空間
部１１、２８を形成する面と微少間隙、好ましくはラビ
リンスシール構造となる程にその中間部を延ばし環状部
材１、３０の場合と同じ肉厚となるようにしても構わな
い。或いは軸受手段として玉軸受以外に含油性のすべり
軸受、或いは動圧軸受等であっても適用可能である。

【００２３】

【発明の効果】

１）本発明の請求項１に記載のスピンドルモータによれ
ば、小円筒部材の剛性が高まり、外周に嵌着される大円
筒部材からの応力による小円筒部材の変形、即ち内径寸
法の歪みが抑制されるので、この内周に嵌着される軸受
手段が円滑に挿入されるのに伴って、軸受手段に過剰な
負荷が加わることがない。そのため、本発明のスピンド
ルモータは高精度かつ円滑な回転が図れる。 ２）本発明の請求項２に記載のスピンドルモータによれ
ば、小円筒部材の両軸受手段の位置決め用の中間部に環
状部材を設けることは、小円筒部材の肉厚のある部位に
相当するので、より剛性を高めることができる。 ３）本発明の請求項３に記載のスピンドルモータによれ
ば、データ記録用ディスクを回転させる各種タイプのス
ピンドルモータに本発明を適用することができる。 ４）本発明の請求項４に記載のスピンドルモータによれ
ば、大円筒部材がステータである各種タイプのスピンド
ルモータに本発明を適用することができる。 ５）本発明の請求項５に記載のスピンドルモータによれ
ば、環状部材のまわりの微少間隙がラビリンスシール構
造として機能するため、モータ内部から外部へ流出する
ダストの発生が防止され、モータの構成部材の歪みが低
いと共にダストの発生も少ないという極めて高性能なス
ピンドルモータが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスピンドルモータの軸断面図。

【図２】本発明の環状部材が適用される他のタイプのス
ピンドルモータの軸断面図。

【図３】従来のスピンドルモータの軸断面図。

【符号の説明】

１ 環状部材 ２ スリーブ ３ ハブ ４ ステータ ５ 中心軸 ６ 上方玉軸受 ７ 下方玉軸受 ８ ブラケット ９ バックヨーク １０ ロータマグネット １１ 空間部 １２、１３、１４ 微少間隙

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心軸に一対の軸受手段を介して枢支され
   る小円筒部材と、 前記小円筒部材の外周側に配置され少なくとも前記小円
   筒部材の前記両軸受手段間の部位で嵌着される大円筒部
   材を有するスピンドルモータにおいて、 前記小円筒部材の内周と前記中心軸の外周と前記両軸受
   手段とで囲まれる空間部には、前記両軸受手段間におけ
   る前記小円筒部材の内周に固定された環状部材が配設さ
   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】前記小円筒部材の内周には、前記両軸受手
   段の位置決め用の中間部が径方向内方に突出しており、
   前記環状部材が前記中間部の内面に固定されている請求
   項１に記載のスピンドルモータ。
3. 【請求項３】前記大円筒部材が、データ記録用ディスク
   を載置するハブである請求項１又は２に記載のスピンド
   ルモータ。
4. 【請求項４】前記大円筒部材が、磁気的作用を発生する
   ステータである請求項１又は２に記載のスピンドルモー
   タ。
5. 【請求項５】前記環状部材は、前記空間部における中心
   軸の外周又は軸受手段の端面とで微少間隙を形成し、前
   記空間部内の空気流を抑制するラビリンスシール構造を
   有する請求項１乃至４に記載のスピンドルモータ。