JPH1127897A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ころがり球軸受の鋼球転動溝を回転軸に形成
することにより、軸振れ特性を改善し、軸受剛性を高
め、部品点数を削減して製造コストを低減する。 【解決手段】 スピンドルモータ２１は、外周面に転動
溝２２ａを形成した回転軸２２と、転動溝２２ａにほぼ
同軸環状に離間対向すると外輪３１及び外輪３１と転動
溝２２ａの間に転動自在に係合させた鋼球３２を有する
ころがり球軸受２８，２９が設けてある。転動溝２２ａ
形成部分が内輪として機能するため、従来の内輪１０自
体は不要である。これにより、軸振れ特性を改善し、軸
受剛性を高め、部品点数を削減して製造コストを低減す
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１ 本発明は、回転軸に形成した転動溝を鋼球のための回転
面としたころがり球軸受を有するスピンドルモータに関
する。 【０００２】

【従来の技術】光ディスク記録媒体に情報を記録再生す
るのに用いられる光ディスクドライブ装置は、円盤状の
光ディスク記録媒体を回転させて記録情報を読み出すた
め、光ディスクの回転駆動にスピンドルモータが必要で
ある。この種のスピンドルモータは、回転サーボ制御動
作の追従性を高めるために回転部分の慣性モーメントを
できるだけ抑えることが望ましく、回転電機子型モータ
に比べ回転子がより軽量に構成できる回転界磁型モータ
が広く用いられている。図４は、従来のこの種回転界磁
型スピンドルモータの一例を示す縦断面図であり、図５
は、軸受部分の構造を拡大して示す詳細断面図である。

【０００３】図４に示したスピンドルモータ１は、光デ
ィスクドライブ装置等に用いる回転界磁型モータであ
り、スピンドルとなる回転軸２を逆有底筒状の回転子３
に固着し、電機子巻線４を捲回した磁極を有する固定子
５に回転子３を組み付け、回転子３により固定子５を覆
った構成をなす。回転子３は、逆有底部３ａの周縁から
延びる円筒部３ｂの内周面に界磁磁石６が等間隔に固着
してある。回転子３は、その逆有底部３ａの基部を回転
軸２の上端部から所定距離離間させた位置に固着してあ
る。固定子５は、放射状に突設された電磁軟鉄鋼板を多
数絶縁積層したものであり、複数の磁極にそれぞれ電機
子巻線４が捲回してある。

【０００４】図５に示したように、固定子５の中央部に
は軸受台７が貫通固着してあり、この軸受台７に保持し
た一対のころがり球軸受８，９が回転軸２を回転自在に
支持している。ころがり球軸受８，９は同一構成のもの
が用いられ、回転軸２の外周面に嵌合する内輪１０と、
軸受台７の内周面に嵌合する外輪１１との間に、複数の
鋼球１２を転動自在に係合させてある。鋼球１２は、リ
テーナと呼ばれる保持金具１３により上下から挟持され
て係止されており、その転動空間には潤滑油としてグリ
スが注入してある。転動空間に注入されたグリスは、止
め輪１４により漏れ止めしてある。

【０００５】本例の場合、上側のころがり球軸受８は、
軸受台７の内周に突設した環状突起７ａの上面に外輪１
１の下端面を係止させて組み付けてあり、内輪１０の上
端面にスペーサ１５を介して回転子３の基部を係止させ
てある。回転子３の基部は回転軸２に緊密嵌合している
ため、この基部がスペーサ１５を介して外輪１１に当接
する位置で回転軸２の下方への抜け止めがなされる。ま
た、下側のころがり球軸受８は、環状突起７ａの下面と
外輪１１の上端面の間に予圧ばね１６を圧縮嵌装し、か
つ内輪１０の下端面に係止する台座１７を回転軸２の下
端部に嵌着したリング状の抜け止め金具１８に係止させ
て組み付けてある。抜け止め金具１８が台座１７を介し
て内輪１０に当接する位置で、回転軸２の上方への抜け
止めがなされる。なお、台座１８の軸方向寸法すなわち
肉厚を変えることにより、予圧ばね１６の予圧ばね力が
可変調整できるようになっている。

【０００６】１９は、軸受台７に組み付けた配線用の基
板であり、その上面適所に界磁磁石６の磁極変極点を検
出する磁束検出素子２０が配設してあり、磁束検出素子
２０の出力は入出力端子群２０ａを経由して外部に供給
される。スピンドルモータ１への給電は入出力端子群２
０ａを介して行われ、固定子５に捲回した電機子巻線４
が通電励磁されて発生する磁界により回転子３が回転を
開始する。回転子３に固着された界磁磁石６の回転に伴
う磁極の変化は、磁束検出素子２０によりホール電圧の
変化として検出され、このホール電圧に基づいて外部の
制御回路（図示せず）がスピンドルモータ１を回転制御
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のスピンドルモー
タ１は、回転軸２の外径ところがり球軸受８，９の内径
すなわち内輪１０の内径との間に一定のクリアランス
（寸法差）を設けてあるが、部品製作時の個体差により
このクリアランスにばらつきを生ずることがある。しか
し、一対のころがり球軸受８，９の軸受長すなわち回転
軸２の支持部分の長さが十分にとれない場合、回転軸２
ところがり球軸受８，９との間のクリアランスのばらつ
きが回転状態に影響を与えることがある。こうした場
合、モータ駆動状態において回転子３の軸振れが大きく
なり、特に高速回転時に回転安定性を損なうといった課
題があった。また、上記従来のスピンドルモータ１は、
回転軸２を回転自在に支持するころがり球軸受８，９に
内輪１０が不可欠であるため、回転軸２の外径と軸受
８，９の外径が決められたときに、両外径の差から内輪
１０と外輪１１の肉厚相当分の幅を差し引いた値で鋼球
１２の直径が決まってしまい、鋼球１２の直径が余り多
くとれないため、鋼球１２の剛性に限界がある等の課題
があった。また、ころがり球軸受８，９は、鋼球１２の
転動空間を形成する部品として内輪１０と外輪１１と保
持金具１３と止め輪１４を必要としており、製造コスト
も高くつく等の課題があった。

【０００８】本発明は、上記課題を解決したものであ
り、ころがり球軸受の鋼球転動溝を回転軸に形成するこ
とにより、軸振れ特性を改善し、軸受剛性を高め、部品
点数を削減して製造コストを低減することを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、外周面に転動溝を形成され、スピンドル
となる回転軸と、前記転動溝にほぼ同軸環状に離間対向
する外輪及び該外輪と前記転動溝の間に転動自在に係合
させた鋼球を有するころがり球軸受とを具備することを
特徴とするものである。

【００１０】また、本発明は、前記転動溝が、円弧状断
面を有すること、或いは台形状断面を有することを特徴
とするものである。

【００１１】さらにまた、本発明は、スピンドルとなる
回転軸に固着した界磁磁石付き回転子と、電機子巻線を
捲回した磁極を有する固定子と、該固定子の中央部を貫
通させて固着した軸受台と、該軸受台に保持され、前記
回転軸の外周面を転動する鋼球により前記回転軸を回転
自在に支持するころがり球軸受とを具備し、前記回転軸
は、前記鋼球が転動自在に係合する転動溝を外周面の軸
線周りに刻設されていることを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１な
いし図３を参照して説明する。図１は、本発明のスピン
ドルモータの一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１
に示した軸受部分の構造を拡大して示す詳細断面図であ
る。

【００１３】図１に示すスピンドルモータ２１は、回転
界磁型モータであり、この点は従来のスピンドルモータ
と同じである。ただし、回転軸２２を回転自在に支持す
る一対のころがり球軸受２８，２９の構造が、従来とは
全く異なるものである。このころがり球軸受２８，２９
は、鋼球３２の環状回転空間の内周側を形成していた内
輪１０を廃止し、内輪１０の代わりとして回転軸２２の
外周面に環状の転動溝２２ａを刻設し、この転動溝２２
ａにより鋼球３２の環状回転空間の内周側を規定する構
成としてある。この実施形態では、転動溝２２ａは円弧
状断面としてあり、その円弧径は鋼球３２の径よりも若
干大としてある。

【００１４】このように、ころがり球軸受２８，２９
は、回転軸２２の外周面に刻設した転動溝２２ａに転動
自在に係合する鋼球３２を外輪３１により係止した構造
をなすものであるため、内輪１０を廃止した分だけ鋼球
３２の径は従来の鋼球１２の径よりも大とすることがで
き、鋼球３２の剛性を高くできる分だけ従来に比べより
十分な軸受剛性を獲得することができる。なお、リテー
ナとしての保持金具３３や止め輪３４は、寸法規格が多
少異なるが、従来と同様のものを用いることができる。
ただし、鋼球３２の転動空間は両端に開口するのではな
く、片端にだけ開口させてあり、このためこの転動空間
を封止する止め輪３４は軸受ごとに１個で済ませること
ができる。従って、構成部品の部品点数で比較したとき
に、ころがり球軸受２８，２９は従来のころがり球軸受
８，９よりも、内輪１０と止め輪１４のそれぞれ１個分
ずつ少なく、製造コスト上のメリットは明らかである。

【００１５】ところで、上下一対のころがり球軸受２
８，２９は、ここでは内周面に環状突起７ａをもたない
軸受台２７に組み付けてあり、両軸受２８，２９間に直
接予圧ばね３４を圧縮嵌装した状態で、回転子３の基部
と抜け止め金具３８との間に装着してある。抜け止め金
具３８は、軸受台２７の下端部近傍所定位置の内周面に
形成した環状溝に嵌着してあるが、ころがり球軸受２
８，２９に対応する一対の転動溝２２ａの間の距離が、
一対の軸受２８，２９の両端間距離を決定する。このた
め、上側の軸受２８の上端面と回転子３の基部との間に
一定の間隙を形成することができ、回転子３を軸受２８
に対し非接触の状態で回転させることができる。

【００１６】ここで、上側のころがり球軸受２８の組み
付けにさいしては、まず回転軸２２に外輪３１を挿入
し、次に外輪３１を回転軸２２の片側に寄せるようにし
て偏芯させ、鋼球３２を転動溝２２ａと外輪３１との間
に落とし込んでいく。所定数の鋼球３２を挿入し終えた
ならば、外輪３１を回転軸２２にほぼ同芯状態に芯合わ
せし、鋼球３２を転動溝２２ａの全周に亙ってほぼ均等
に分散配置し、鋼球３２を保持する保持金具３３を挿入
し、かしめ作業により離脱を防止する。さらに、軸受２
８内部に潤滑油としてグリスを封入し、グリスを封止す
るための止め輪３４を圧入して組み付けを終える。

【００１７】次に、上側のころがり球軸受２８の下方か
ら予圧ばね３６を挿入し、この状態で回転軸２２に下側
のころがり球軸受２９のための外輪３１を挿入する。さ
らに、外輪３１を回転軸２２の片側に寄せるようにして
偏芯させ、鋼球３２を転動溝２２ａと外輪３１との間に
挿入する。所定数の鋼球を挿入し終えたならば、外輪３
１を回転軸２２にほぼ同芯状態に芯合わせし、鋼球３２
を転動溝２２ａの全周に亙ってほぼ均等に分散配置は、
鋼球３２を保持する保持金具３３を挿入し、かしめ作業
により離脱を防止する。さらに、軸受２９内部に潤滑油
としてグリスを封入し、グリスを封止するための止め輪
３４を圧入して組み付けを終える。かくして、上下一対
のころがり球軸受２８，２９により、回転軸２２は回転
自在に保持される。

【００１８】このように、上記スピンドルモータ２１
は、外周面に転動溝２２ａを形成され、スピンドルとな
る回転軸２２と、転動溝２２ａにほぼ同軸環状に離間対
向する外輪３１及び外輪３１と転動溝２２ａの間に転動
自在に係合させた鋼球３２を有するころがり球軸受２
８，２９とを設けて構成したから、回転軸２２の外周面
の転動溝２２ａ形成部分が従来の内輪１０として機能す
る。このため、内輪１０自体は不要であり、従って同じ
外径寸法であれば内輪１０が不要である分だけ鋼球３２
の径を大とすることができ、これにより鋼球３２の剛性
を高めて軸受剛性を大とすることができ、また内輪１０
を不要としたことで部品点数を削減して製造コストを低
減することができる。しかも、内輪１０代わりとなる転
動溝２２ａの寸法精度として一定の精度を維持すること
により、従来のように内輪１０と回転軸２との間のクリ
アランスのばらつきが回転状態に影響を与えるといった
懸念を払拭し、モータ駆動状態における回転子３の軸振
れが抑制できるため、特に高速回転時に回転安定性を確
保することができる。

【００１９】また、転動溝２２ａが円弧状断面を有する
ため、鋼球３２の径とほぼ同径の円弧状断面を有する転
動溝２２ａを回転軸２２に形成することで、鋼球３２の
優れて円滑な転動を約束することができ、回転軸２２外
周の転動溝２２ａを内輪１０代わりとする構造上の理由
から、使用できる鋼球３２の個数が転動溝２２ａの全周
を隙間なく満たす数にできないといったデメリットを、
径の大きな鋼球３２の円滑な転動により補い、回転軸２
２の安定した回転を保証することができる。

【００２０】さらに、光ディスクドライブ装置等に好適
なスピンドルモータ２１を回転界磁型の構成とし、しか
もころがり球軸受２８，２９を構成する部品点数を削減
して軸受構造をコンパクト化する一方で、軸受剛性を高
めることができるため、光ディスクの再生位置に応じて
回転速度が数倍の範囲で可変されるスピンドルモータの
過渡的な速度変化にも十分対応することができ、安定し
た回転を約束することができる。

【００２１】なお、上記実施形態では、回転軸２２の外
周面に円弧状断面を有する転動溝２２ａを形成した場合
を例にとったが、例えば図３に示すスピンドルモータ４
１のごとく、回転軸４２に台形状断面の転動溝４２ａを
形成するようにしてもよい。この場合、台形状断面を有
する転動溝４２ａに対し鋼球３２は２点又は３点で添接
するため、鋼球３２の円滑な転動を約束することができ
る。また、転動溝は、鋼球を円滑に転動させかつ鋼球の
脱落を防止できる形状であれば、台形状断面以外の形状
であってもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外周面に転動溝を形成され、スピンドルとなる回転軸
と、転動溝にほぼ同軸環状に離間対向すると外輪及び外
輪と転動溝の間に転動自在に係合させた鋼球を有するこ
ろがり球軸受とを設けて構成したから、回転軸の外周面
の転動溝形成部分が内輪として機能するため、内輪自体
は不要であり、従って同じ外径寸法であれば内輪が不要
である分だけ鋼球の径を大とすることができ、これによ
り鋼球の剛性を高めて軸受剛性を大とすることができ、
また内輪を不要としたことで部品点数を削減して製造コ
ストを低減することができ、しかも内輪代わりとなる転
動溝の寸法精度として一定の精度を維持することによ
り、内輪と回転軸との間のクリアランスのばらつきが回
転状態に影響を与えるといった懸念を払拭し、モータ駆
動状態における回転子の軸振れが抑制できるため、特に
高速回転時に回転安定性を確保することができる等の優
れた効果を奏する。

【００２３】また、転動溝が円弧状断面を有するため、
鋼球の径とほぼ同径の円弧状断面を有する転動溝を回転
軸に形成することで、鋼球の優れて円滑な転動を約束す
ることができ、回転軸外周の転動溝を内輪代わりとする
構造上の理由から、使用できる鋼球の個数が転動溝の全
周を隙間なく満たす数にできないといったデメリット
を、径の大きな鋼球の円滑な転動により補い、回転軸の
安定した回転を保証することができる等の効果を奏す
る。

【００２４】また、転動溝が台形状断面を有するため、
鋼球が２点又は３点で添接する台形状断面を有する転動
溝を回転軸に形成することで、鋼球の円滑な転動を約束
することができ、回転軸外周の転動溝を内輪代わりとす
る構造上の理由から、使用できる鋼球の個数が転動溝の
全周を隙間なく満たす数にできないといったデメリット
を、径の大きな鋼球の円滑な転動により補い、回転軸の
安定した回転を保証することができる等の効果を奏す
る。

【００２５】さらにまた、スピンドルとなる回転軸に固
着した界磁磁石付き回転子と、電機子巻線を捲回した磁
極を有する固定子と、該固定子の中央部を貫通させて固
着した軸受台と、該軸受台に保持され、前記回転軸の外
周面を転動する鋼球により前記回転軸を回転自在に支持
するころがり球軸受とを具備し、前記回転軸を、前記鋼
球が転動自在に係合する転動溝を外周面の軸線周りに刻
設した構成としたから、光ディスクドライブ装置等に好
適なスピンドルモータを回転界磁型の構成とし、しかも
ころがり球軸受を構成する部品点数を削減して軸受構造
をコンパクト化する一方で、軸受剛性を高めることがで
きるため、光ディスクの再生位置に応じて回転速度が数
倍の範囲で可変されるスピンドルモータの過渡的な速度
変化にも十分対応することができ、安定した回転を約束
することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスピンドルモータの一実施形態を示す
縦断面図である。

【図２】図１に示した軸受部分の構造を拡大して示す詳
細断面図である。

【図３】本発明のスピンドルモータの変形例を示す要部
詳細断面図である。

【図４】従来のスピンドルモータの一例を示す縦断面図
である。

【図５】図４に示した軸受部分の構造を拡大して示す詳
細断面図である。

【符号の説明】

２１，４１ スピンドルモータ ２２，４２ 回転軸 ２２ａ，４２ａ 転動溝 ３ 回転子 ４ 電機子巻線 ５ 固定子 ６ 界磁磁石 ２７ 軸受台 ２８，２９ ころがり球軸受 ３１ 外輪 ３２ 鋼球 ３３ 保持金具 ３４ 止め輪 ３６ 予圧ばね ３８ 抜け止め金具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に転動溝を形成され、スピンドル
   となる回転軸と、前記転動溝にほぼ同軸環状に離間対向
   する外輪及び該外輪と前記転動溝の間に転動自在に係合
   させた鋼球を有するころがり球軸受とを具備することを
   特徴とするスピンドルモータ。
2. 【請求項２】 前記転動溝は、円弧状断面を有すること
   を特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
3. 【請求項３】 前記転動溝は、台形状断面を有すること
   を特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
4. 【請求項４】 スピンドルとなる回転軸に固着した界磁
   磁石付き回転子と、電機子巻線を捲回した磁極を有する
   固定子と、該固定子の中央部を貫通させて固着した軸受
   台と、該軸受台に保持され、前記回転軸の外周面を転動
   する鋼球により前記回転軸を回転自在に支持するころが
   り球軸受とを具備し、前記回転軸は、前記鋼球が転動自
   在に係合する転動溝を外周面の軸線周りに刻設されてい
   ることを特徴とするスピンドルモータ。