JPH11103554A - スピンドルモータ用軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スラスト方向の隙間を精度良く設定するととも
に、消費電流の少ない軸受構造とする。 【解決手段】スラスト受け１０を下方から治具を当てて
押し込む。押し込んで行くとピボット軸受部１８に当た
り、この時点からδ分だけさらに押し込んで停止させる
と、残りのδがスラスト方向隙間として自動的に設定す
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、動圧軸受を用いた
モータに係わり、特に磁気ディスク装置，光ディスク装
置等に用いられ、精度が高く，耐衝撃性に優れたスピン
ドルモータの軸受構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報機器等に用いられるスピンドルモー
タでは、回転体の支持に玉軸受を用いたものが主流であ
ったが、回転の高精度化，高速化の妨げになっていた。
これに対して、動圧軸受を用いた場合、流体により回転
体が非接触で支持されるので非常に高精度な回転が可能
であり、高速回転化に適しているとともに、静音化の点
で有効である。従来の動圧軸受スピンドルモータにおい
ては、軸固定型と軸回転型の２つに分類することができ
るが、軸固定型の場合、軸をベースに固定するためベー
スを厚くする必要があり、また、その構造が複雑になる
ためスピンドルモータの薄型化，低コスト化に問題があ
る。軸回転型の場合、軸固定型と比べて軸固定部が必要
なく、その構造が簡単なためスピンドルモータの薄型
化，低コスト化に適している。

【０００３】しかし、軸回転型の場合には軸の抜け防止
策を施す必要があり、特開平5− 321928号公報には、
軸の端部に軸の直径より大きい円板状のスラスト板を形
成し、スラスト板の上下端面部にスラスト軸受を設けて
軸の抜けを防止する構造が開示されている。また、動圧
軸受の場合、潤滑剤の漏洩が軸受の潤滑不良を引き起こ
し、軸受寿命を低下させる。

【０００４】さらに例えば、磁気ディスク装置に用いた
場合には、漏洩した潤滑剤が磁気ディスク及び磁気ヘッ
ドを汚染し、ヘッドクラッシュを発生させる可能性があ
る。したがって、潤滑剤の漏洩を防止する手段が必要と
なる。潤滑剤の漏洩を防止するため、特開平3−272318
号公報では、軸受装置内を潤滑剤である磁性流体で満た
し、ラジアル軸受の両端側に磁性流体シールを設けた構
造が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の動圧軸受スピン
ドルモータにあっては、スラスト板の下側にスラスト軸
受を形成する場合、スラスト板に対向するプレートを厚
くする必要があり、スピンドルモータの薄型化の妨げ要
因となる。また、機械的衝撃により軸のスラスト方向の
動きが大きいと、磁気ディスクと記録読み取り用ヘッド
との接触により、ヘッドが破壊する恐れがあり、その隙
間を厳密に設定する必要がある。

【０００６】このため、各部品の加工精度が厳しくな
り、製造コストの上昇を招く。さらに前記構造では、ス
ラスト方向の荷重をプレートと軸受端面との接触で受け
るため摩擦抵抗が大きく、ひいてはモータの消費電流増
加を招く問題もある。

【０００７】本発明の目的は、各部品の加工精度をそれ
ほど要せず、スラスト方向ギャップを精度良く設定でき
るとともに、消費電流の少ないスピンドルモータ用の動
圧軸受を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、ハブに接合したシャフトを軸受ハウジングに内装し
た軸受メタルで回転自在に支持し、軸受ハウジングの外
周に固設したステータコアとハブに固定したロータマグ
ネットとでモータを形成し、モータによりハブを回転駆
動するスピンドルモータの動圧軸受装置において、前記
シャフトの一方の端部を球面形状とし、この近傍に径方
向の溝を形成し、この溝部分に塑性流動で結合されるス
ラスト方向規制用のプレートを設置するとともに、前記
球面形状部を支持する受け部材が前記軸受ハウジングに
気密的に圧入され、前記プレートと対向する前記軸受の
一方の端部とのスラスト方向隙間は、前記受け部材のス
ラスト方向の動きを測定して設定できるようにしたスピ
ンドルモータ用軸受装置の構成である。

【０００９】即ち、本発明によれば、スラスト方向規制
用のプレートをシャフトに設けた溝に塑性流動で結合さ
れるようにしたため、スラスト方向の抜け強度が高く、
耐衝撃性に優れたものとなる。また、端面部が球面形状
のシャフトを支持する受け部材が、軸受ハウジングにス
ラスト方向調整可能に圧入されるよう構成したので、プ
レートと軸受端部との隙間を精度良く設定できるととも
に、軸方向の摩擦抵抗を小さく、したがってモータの消
費電流を少なくできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１を参照しな
がら説明する。図１は動圧軸受を用いた磁気ディスク装
置のスピンドルモータ部分を示す。１はハブで、フラン
ジ部７にディスクが載置され、図示していないクランプ
装置とねじ部１７に螺合するねじにより固定される。２
はシャフトで、軸受装置４の軸受メタル１２に回転自在
に支持されている。シャフト２の上部は、前記ハブ１と
の嵌合部１９で接着，溶接等により一体化され、下端部
は球面形状でスラスト受け１０に支持されている。ま
た、シャフト２の下端部付近にはスラスト方向規制用の
ストッパプレート３が一体化されている。

【００１１】軸受ハウジング１１には、上部にシール部
材９，２個の軸受メタル１２の間に、軸方向に着磁され
たシールマグネット８、下部には前記スラスト受け１０
が気密的に嵌装されている。室１３には潤滑剤として磁
性流体が注入され、この軸受装置４は軸受ハウジング１
１の外周がベース１４に接着固定されている。

【００１２】１５は珪素鋼板製ステータコアで、コイル
１６が巻回され、ベース１４に接着固定されている。ス
テータコア１５の外周は、ロータマグネット５の内径に
所定の空隙で対向している。６はアルミ，銅等の比較的
柔らかい金属製のリングで、これを潰してハブ１にロー
タマグネット５が固定されている。

【００１３】次に軸受装置４の詳細を図２，図３，図
４，図５で説明する。図２はシャフト２とストッパプレ
ート３とを一体化した状態を示す。図４はその詳細断面
図である。シャフト２の外周に溝２ａが形成され、スト
ッパプレート３を嵌めた後、その端面の一部を潰すこと
により、凹み３ａが形成され、材料の逃げ場である溝２
ａに塑性変形して流動する。潰す際にはストッパプレー
ト３の上面，外周面を治具で精度良く受け、塑性流動が
溝２ａ付近で確実に起こるようにする。

【００１４】例えばシャフト２の材質がステンレス軸受
鋼SUS420J2，熱処理硬度ＨＲＣ５４，軸径３mm，溝の深
さ０.０７mm 、ストッパプレート３の材質がSUS304，硬
度ＨＲＣ２０，厚さ０.８mm，嵌合の隙間が０.０１mmの
場合、凹み深さは約０.１mm，凹み幅が約０.２mmとする
と、２００kgｆ程度の潰し荷重で、塑性流動により強固
に一体化できた。

【００１５】ストッパプレート３と対向する軸受メタル
１２の一方の端部とのスラスト方向隙間δを高精度で設
定するには、シャフト２の軸方向とストッパプレート３
の上面との直角精度が重要であるが、潰し治具の受け部
分を精度良く製作しておけば、これにならって一体化さ
れる。ここでスラスト方向隙間δは１０μｍ前後の値で
ある。シャフト２の外径精度は例えば、公差幅１μｍ，
真円度誤差０.１μｍ程度を必要とするが、ストッパプ
レート３とシャフト２とを切削一体物とする製法は、量
産レベルでは不可能に近い。本発明のようにシャフト２
とストッパプレート３とを別々に製作すれば、夫々の加
工精度を高めることは容易である。

【００１６】次にスラスト受け１０の嵌装方法について
説明する。図２を反転した状態の図５において、まずシ
ャフト２とストッパプレート３とを一体化したもの（図
３の状態）を、軸受メタル１２の端面まで当接するまで
挿入する。次いでシャフト２の下端部（図５）を治具で
受けた後、所定のスラスト方向隙間δの２倍分だけシャ
フト２を持ち上げる。この操作は、例えば軸方向のスト
ロークを変位測定器で測定し、油圧で治具を持ち上げる
等、容易に構成できる。

【００１７】次いでスラスト受け１０を軸受ハウジング
１１に圧入するには、スラスト受け１０を上方から載
せ、その上面に治具を当てて押し込む。押し込んで行く
とピボット軸受部１８に当たり、この時点からδ分だけ
さらに押し込んで停止させると、残りのδがスラスト方
向隙間として自動的に設定される。ここで初期の設定を
２δとしたが、任意の値に設定しても良い。

【００１８】図５の状態を反転した図２の姿勢で、上方
より磁性流体を軸受メタル１２の上面まで注入した後、
シール部材９を軸受ハウジング１１に圧入する。シール
部材９は黄銅，ステンレス鋼等の材料で、シャフト２の
外径より若干大きい（数十μｍ程度）内径とし、非接触
対向とする。シールマグネット８が中央部に設置されて
いるため、磁性流体は常に中央部に引き寄せられる力が
作用しており、外部には漏れない。ここで、磁性流体を
室１３内に確実に充満させるには、スラスト受け１０の
下側にマグネットを置き、外部から磁気吸引力を与える
ようにする。これにより、注入された磁性流体は室１３
内に引き込まれる。この際、内部の空気を外部に逃げや
すくするため、軸受メタル１２の外周には軸方向の溝を
設けておく。同様にシールマグネット８の外周に溝を設
けるか、軸受ハウジング１１の内径との間には隙間がで
きるようにしておく。

【００１９】したがって、図２の軸受組立体状態を一個
の部品として取り扱うことができ、シャフトと軸受との
スラスト方向，ラジアル方向の隙間管理，各部の寸法管
理等を容易に行うことが可能となる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、スラスト方向規制用の
プレートを、シャフトに設けた溝に塑性流動で結合され
るようにしたため、スラスト方向の抜け強度が高く、耐
衝撃性に優れたものとなる。また、端面部が球面形状の
シャフトを支持する受け部材が、軸受ハウジングにスラ
スト方向調整可能に圧入されるよう構成したので、プレ
ートと軸受端部との隙間を精度良く設定できるととも
に、軸方向の摩擦抵抗を小さく、したがって、モータの
消費電流を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軸受装置を適用したスピンドルモータ
の断面図。

【図２】図１の軸受装置の詳細図。

【図３】図２のシャフトとストッパプレートとを一体化
した図。

【図４】図３の一部を拡大した断面図。

【図５】図２を反転した状態を示す図。

【符号の説明】 １…ハブ、２…シャフト、２ａ…溝、３…ストッパプレ
ート、４…軸受装置、５…ロータマグネット、１０…ス
ラスト受け、１１…軸受ハウジング、１２…軸受メタ
ル、１５…ステータコア、１８…ピボット軸受部、δ…
スラスト方向隙間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハブに接合したシャフトを軸受ハウジング
   に内装した軸受メタルで回転自在に支持し、軸受ハウジ
   ングの外周に固設したステータコアと前記ハブに固定し
   たロータマグネットとでモータを形成し、モータにより
   ハブを回転駆動するスピンドルモータの動圧軸受装置に
   おいて、前記シャフトの一方の端部を球面形状とし、こ
   の近傍に径方向の溝を形成し、この溝部分に塑性流動で
   結合されるスラスト方向規制用のプレートを設置すると
   ともに、前記球面形状部を支持する受け部材が前記軸受
   ハウジングに気密的に圧入され、前記プレートと対向す
   る前記軸受の一方の端部とのスラスト方向隙間は、前記
   受け部材のスラスト方向の動きを測定して設定できるよ
   うにしたことを特徴とするスピンドルモータ用軸受装
   置。