JPH11275807A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジアル軸受からの潤滑流体の飛散がなく、
しかも消費電力の少ないスピンドルモータを提供するこ
とを目的とする。また、高速回転限界を高めることを目
的とする。 【解決手段】 回転軸の一端に設けたスラストカラー６
が、油、グリース、磁性流体等の潤滑流体で潤滑された
スラスト流体軸受４で支持され、ハブ２の内径面は軸受
すきまを隔てて対向する直径の大きな固定軸７との間で
構成されるところの、空気等の気体で潤滑されたラジア
ル気体軸受５で支持され、前記ラジアル気体軸受５の内
側に駆動用モータＭを配設したことである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器、音響・
映像機器用スピンドルモータ、とくに磁気ディスク装置
や光ディスク装置に最適なスピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の磁気ディスク用スピンド
ルモータである。ハブ１００と一体となったスリーブ２
００は、油、グリース等の潤滑流体で潤滑されたラジア
ル流体軸受３００とスラスト流体軸受４００とで回転自
在に支持され、ラジアル流体軸受３００の外側に駆動用
モータ５００が配設されている。また、ロータ磁石６０
０の外側にはディスク面への漏洩磁束を防止するための
バックヨーク７００が設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、磁気ディスク装
置ではますます高速・高容量が要求されてきている。し
かし、従来のスピンドルモータの場合、高速回転になれ
ばなるほど遠心力の影響でラジアル流体軸受３００の開
放端部からの油の飛散の恐れがあり信頼性が乏しくなる
という問題と、さらには高速回転時の動トルクが大きく
消費電力が増加するという問題があった。

【０００４】また、図２の構造の場合、高速回転限界は
片持ちの固定軸８００の固有振動数で決まるため、搭載
されるディスク枚数が多いと高速回転限界が低下すると
いう問題があった。一方、固定軸８００の軸径を太くし
ようとすると、軸受の動トルクが大きくなり消費電力が
増えるので、高速回転限界が制約されるという欠点があ
った。

【０００５】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、ラジアル軸受からの潤滑流体の飛散がなく、しかも
消費電力の少ないスピンドルモータを提供することを目
的とする。また、高速回転限界を高めることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明がなした技術的手段は、回転軸とハブから構成
される回転部はスラスト軸受とラジアル軸受とで回転自
在に支持されているとともに、前記回転軸の一端に設け
たスラストカラーは、油、グリース、磁性流体等の潤滑
流体で潤滑されたスラスト流体軸受で支持され、前記ハ
ブの内周面は軸受すきまを隔てて対向する直径の大きな
固定軸との間で構成されるところの、空気等の気体で潤
滑されたラジアル気体軸受で支持され、前記ラジアル気
体軸受の内側に駆動用モータを配設したことにある。

【０００７】

【作用】本発明のスピンドルモータは、回転部のラジア
ル軸受部が直径の大きな固定軸まわりを回転するラジア
ル気体軸受としたために、高速回転でも潤滑流体の飛散
の恐れが無く、軸受の動トルクが小さいため消費電力が
少なく、しかも太い固定軸のため固有振動数が高められ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図に
基づいて説明する。

【０００９】本実施形態によれば、回転軸１と円筒状の
ハブ２から構成される回転部３は、スラスト流体軸受４
とラジアル気体軸受５とで回転自在に支持されており、
回転軸１の一端に設けたスラストカラー６を、油、グリ
ース、磁性流体等の潤滑流体で潤滑された上記スラスト
流体軸受４で支持すると共に、前記ハブ２の内径面２ａ
と軸受すきまを隔てて対向する直径の大きな固定軸７と
の間で構成されるところの、空気等の気体で潤滑された
上記ラジアル気体軸受５で支持され、前記ラジアル気体
軸受５の内側に駆動用モータＭが配設されている。

【００１０】駆動用モータＭは、固定軸７の内径面に固
定したステータ８と回転軸１の外周面に固定したロータ
１０で構成されている。

【００１１】スラスト流体軸受４は、スラストカラー６
の上面に設けられたスラスト受面１３と、スラスト軸受
すきま１４を介して固定軸７のつば内面７ａに設けられ
たスラスト軸受面１５が対向して構成され、上記スラス
ト軸受すきま１４に、油、グリース、磁性流体等の潤滑
流体が存在する。また、スラストカラー６の下面に設け
られたスラスト受面１３と、スラスト軸受すきま１４を
介してスラスト板１９に設けられたスラスト軸受面１５
が対向して構成され、上記スラスト軸受すきま１４に、
油、グリース、磁性流体等の潤滑流体が存在する。

【００１２】ラジアル気体軸受５は、固定軸７の外径面
に設けられたラジアル軸受面１６と、ラジアル軸受すき
ま１７を介して上記ラジアル軸受面１６と対向するハブ
２の内径面２ａに設けられたラジアル受面１８とで構成
され、上記軸受すきま１７に空気などの気体が存在す
る。

【００１３】このようにスラストカラー６は回転軸１の
抜け止めをも兼ねており、しかもその両面をスラスト流
体軸受４としているので、使用姿勢の制約がない。

【００１４】本実施形態では、スラスト流体軸受４から
の潤滑流体の飛散を抑制するためにシール９を備え、該
シール９としては例えば軸受すきまから軸受外部に向っ
て広がるテーパ面を有する表面張力シール、あるいは必
要により磁性流体シール等が設けられている。

【００１５】また、磁性流体シールを用いる場合には、
潤滑流体の混合の恐れがあるために、スラスト流体軸受
４を潤滑する潤滑流体も同じ磁性流体で潤滑することが
望ましい。なお、回転体に静電気が溜まるのを防止する
等の目的で軸受に導電性が必要な場合は、導電性流体を
使用するのが好ましい。

【００１６】このようにスラスト軸受を、油、グリー
ス、磁性流体等の潤滑流体で潤滑している流体軸受４と
したため、回転軸１の軸端面の面積が小さくてもスラス
ト負荷能力が大きくすることができる。もともとスラス
ト軸受が軸受全体の動トルクに占める割合は少ないの
で、スラスト軸受を潤滑流体で潤滑してもスピンドルモ
ータとしての消費電力は大きくならない。

【００１７】一方、スピンドルモータとしての消費電力
に大きく影響するラジアル軸受を動トルクの小さい空気
等で潤滑される気体軸受５としたために、ラジアル気体
軸受５からの潤滑流体の飛散がなく、しかも消費電力が
少ない。

【００１８】また、ラジアル気体軸受５のため、動トル
クの増加を抑えながら固定軸７の直径を太くできるの
で、固有振動数を高められ高速回転限界が高められると
いう利点を有する。特に、搭載されるディスク枚数が多
い場合にはこの効果は大きい。

【００１９】また、駆動モータＭをラジアル気体軸受５
の内側に配設しているので、周方向のインナーロータモ
ータとすることができ、立ち上がり速度が早く、高速回
転可能なモータとすることができる。

【００２０】すなわち、ロータ磁石１０の軸方向寸法を
長くできるので駆動トルクが大きく、しかもロータ磁石
１０の外径寸法をアウターロータモータに比べて小さく
できるので、慣性が少なく立ち上がり速度が早い。さら
にロータ磁石１０の外径寸法が小さくできるので、高速
回転時の遠心力による破壊の恐れが少ない。

【００２１】さらに、周方向モータであるので、平面対
向モータに比べてもロータ磁石１０の外径を小さくでき
るので、慣性が少なく高速回転に有利で、しかも回転時
に発生する電磁騒音を小さくできる。

【００２２】このように、駆動モータＭをラジアル気体
軸受５の内側に配置することは、上記の利点のほかにも
軸にＳＵＳ４２０Ｊ２，ＳＵＳ４３０等の磁性体を用い
るとバックヨークを省略できるなど、モータ設計上の多
くの利点を有し、実用上の価値が大きく好ましい。

【００２３】なお、本実施形態では、スピンドルモータ
の起動停止の接触に伴うラジアル気体軸受５からのわず
かな摩耗粉の飛散を防ぐために、ラビリンスシール１２
を設けていると共に、ラジアル気体軸受５の気体を循環
させるようにハブ２の内径面２ａ（ラジアル受面１８）
には動圧発生用の所望形状の溝を形成し（図示省略）、
その循環通路の途中に摩耗粉を除去するためのフィルタ
ー２０を設けている。このように構成することで、ラジ
アル気体軸受５から摩耗粉が発生したとしても摩耗粉の
外部への飛散を防止できる。

【００２４】動圧発生用の溝は、ハブ２の内径面２ａに
設けたもので説明したが、軸７の外径面に設けるもので
あってもよく、または軸７の外径面とハブ２の内径面２
ａの少なくともどちらか一方あるいは双方に設けられて
いるものであってもよい。

【００２５】また、上記動圧発生用の溝は、くの字型パ
ターンが連続するヘリングボーン溝、ハの字型パターン
が連続するヘリングボーン型、あるいはスパイラル状に
構成されているタイプ等任意であって、特に限定される
ものではなく本発明の範囲内において自由に設定可能で
ある。また、この溝は単数本あるいは複数本のいずれを
選択するも任意である。

【００２６】また、スラスト受面１３，スラスト軸受面
１５の少なくともどちらか一方にも動圧発生用の溝が加
工されている。ここにいう動圧発生用の溝構成も、上述
の軸７の外径面，ハブ２の内径面２ａに設けられる動圧
発生用の溝と同様に構成されるものであって特に限定さ
れるものではない。

【００２７】また、上記ラジアル気体軸受５の気体とし
ては、空気に限らずヘリウムガス等の気体でもよく本発
明の範囲内において他の気体を適用可能である。

【００２８】なお、回転体に静電気が溜まるのを防止す
る等の目的でスピンドルモータに導電性を要求される場
合には、スラスト流体軸受４の潤滑流体に導電性の潤滑
流体を用いるのが好ましい。また、固定軸７は実施例の
ようにベース１１と一体でも、あるいは別体としてもよ
く本発明の範囲内である。また固定軸７が回転する構造
でもよい。

【００２９】ここで、本実施形態の作動に付いて簡単に
説明すると、駆動モータＭに通電すると、ロータ磁石１
０に回転力が発生し、これにより回転軸１とハブ２から
なる回転部材３が回転する。この回転により、ハブ２の
ラジアル受面１８に形成された動圧発生用の溝に動圧が
発生する。そのため、ラジアル軸受すきま１７内の空気
の圧力でハブ２は固定軸７に対し非接触を保って支持さ
れる。また、回転軸１の回転と同時に、該回転軸１はス
ラスト軸受すきま１４内の潤滑材の圧力で軸方向に浮上
し、スラストカラー６が固定軸のつば部７ａおよびスラ
スト板１９に対し非接触を保って支持される。

【００３０】なお、ハブ２をアルミニウム合金製として
搭載するアルミディスクの熱膨張率と合わせると、高速
回転時の温度上昇によるバランスのくずれを防止するこ
とができるので好ましい。この際、固定軸７もアルミニ
ウム合金製にすると、温度変化による軸受すきまの変化
を防止できるので更に好ましい。温度変化が少ない場合
は、鉄などの異なる材料でもよい。なお、固定軸７及び
ハブ２をアルミニウム合金製とした場合は、表面の耐摩
耗性を上げるために、アルマイト処理、メッキ，プラス
チックコーティング等の表面処理を実施した方が、起動
停止時の摩耗粉の発生を防止でき、起動停止時の耐摩耗
性を向上させることができ好ましい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によると、ラジアル軸受部からの
潤滑流体の飛散がなく、しかも消費電力が少なく、高速
回転限界の高いスピンドルモータが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。

【図２】従来の磁気ディスク用スピンドルモータを示す
縦断面図。

【符号の説明】

１：回転軸 ２：ハブ ４：スラスト流体軸受 ５：ラジアル気体軸受 ７：固定軸 Ｍ：駆動用モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸とハブから構成される回転部はス
   ラスト軸受とラジアル軸受とで回転自在に支持されてい
   るとともに、前記回転軸の一端に設けたスラストカラー
   はスラスト流体軸受で支持され、前記ハブの内周面は軸
   受すきまを隔てて対向する直径の大きな固定軸との間で
   構成されるラジアル気体軸受で支持され、前記ラジアル
   気体軸受の内側に駆動用モータを配設したことを特徴と
   するスピンドルモータ。