JP2003269445A - モータおよびディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受機構の構造が簡素化された小型化可能な
モータを提供する。 【解決手段】 ディスク駆動装置等に使用されるモータ
部１において、ロータ部１１にシャフト２１が設けら
れ、シャフト２１のロータ部１１側の端部がロータ部１
１側に向かって径が大きくなる略円錐形状の円錐部２１
１とされる。シャフト２１のもう一方の端部には略円錐
形状のコーン部材２３がロータ部１１とは反対側に向か
って径が大きくなるように固定される。ステータ部１２
に固定されるスリーブ２２がシャフト２１を回転可能に
支持することによりオイルの流体動圧を利用する軸受機
構２が構成される。円錐部２１１がシャフト２１の一部
とされることにより軸受機構２の構造が簡素化され、モ
ータ部１の小型化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動式のモータお
よびモータを用いたディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ハードディスク装置等のディ
スク駆動装置において記録ディスクを駆動するモータの
軸受として、回転軸であるシャフトとスリーブとの間に
介在させたオイル等の流体動圧を利用する動圧軸受が採
用されている。

【０００３】このような動圧軸受の１つとして、米国特
許第６，１４８，５０１号公報に記載されているよう
に、略円錐形状の２つの部材（以下、「コーン部材」と
いう。）を側面（円錐面）が互いに向かう合うようにシ
ャフトに取り付け、スリーブ側に２つのコーン部材の側
面と対向する傾斜面を設けたものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ディ
スク駆動装置のさらなる小型化の要求が高まっており、
モータにも一層の小型化が求められている。同時に、デ
ィスク装置が比較的安価な電子機器に搭載されるにつ
れ、更なる製造コストの削減も要求されている。

【０００５】このような状況において、シャフトの両端
部にコーン部材が取り付けられる上記の構造では、モー
タの部品点数が増加すると共に組立作業が煩雑となって
しまう。さらに、シャフトの両端部にオイルの流出を防
止するシール構造を設ける場合には、組立工程がさらに
複雑になるとともにシャフトに沿って多数の部品が設け
られるため、モータの小型化および低コスト化が一層困
難となる。

【０００６】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、軸受機構の小型化および構造の簡略化により、モー
タの小型化および製造コストの削減を図ることを主たる
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電動式のモータであって、中心軸の周囲に配置され
る界磁用磁石が取り付けられた第１の部材と、前記界磁
用磁石に対向するとともに前記界磁用磁石との間で前記
中心軸周りの回転力を発生する電機子が取り付けられた
第２の部材と、前記第１の部材を前記第２の部材に対し
て前記中心軸を中心に相対的に回転可能に支持する軸受
機構とを備え、前記軸受機構が、一端側に向かって径が
増大する略円錐形状の円錐部を有し、前記第１の部材お
よび前記第２の部材のいずれか一方の部材に取り付けら
れるシャフトと、前記シャフトの他端に取り付けられ、
前記一端から前記他端に向かう方向に関して径が増大す
る略円錐形状の円錐部材と、他方の部材に取り付けら
れ、前記円錐部および前記円錐部材の傾斜面との間にお
いて流体動圧を発生するスリーブとを有する。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のモータであって、前記円錐部と前記スリーブとの間の
第１間隙、および、前記円錐部材と前記スリーブとの間
の第２間隙が、流体動圧発生用のオイルにより満たされ
ている。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のモータであって、前記円錐部および前記円錐部材に挟
まれる領域と前記スリーブとの間の第３間隙が、前記オ
イルにより満たされている。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のモータであって、前記円錐部材が、前記第３間隙から
前記第２間隙の前記第３間隙とは反対側の領域へと前記
オイルを導く循環用の流路を有する。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のモータであって、前記反対側の領域において前記円錐
部材と対向するキャップ部材をさらに有し、前記円錐部
材と前記キャップ部材との間の間隙において前記オイル
が保持されることにより、前記流路から前記第２間隙へ
と前記オイルが導かれる。

【００１２】請求項６に記載の発明は、情報を記録する
円板上の記録媒体が装着されるディスク装置であって、
前記記録媒体を収容するハウジングと、前記ハウジング
内部に固定されて前記記録媒体を回転させる請求項１な
いし５のいずれかに記載のモータと、前記記録媒体に対
する情報の書き込みまたは読み出しを行うアクセス手段
とを備える。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一の実施の形態に
係る電動式のモータ部１が取り付けられた一般的なディ
スク装置７０の内部構成を示す図である。ディスク装置
７０の内部はハウジング７１により塵や埃が極度に少な
いクリーンな空間とされる。ハウジング７１は、円板状
の記録媒体であるディスク板７２、ディスク板７２への
情報の書き込みおよび（または）読み出しを行うアクセ
ス部７３、並びに、ディスク板７２を回転させるモータ
部１を収容する。

【００１４】アクセス部７３は、ディスク板７２に近接
して情報の書き込みおよび読み出しを磁気的に行うヘッ
ド７３１、ヘッド７３１を支持するアーム７３２、並び
に、アーム７３２を移動させることによりヘッド７３１
とディスク板７２との相対的位置を変更するヘッド移動
機構７３３を有する。このような構成により、ヘッド７
３１は回転するディスク板７２に近接した状態でディス
ク板７２の所要の位置にアクセスし、情報の書き込みお
よび読み出しを行う。

【００１５】図２はモータ部１の構成を示す縦断面図で
ある。モータ部１は回転体であるロータ部１１と固定体
であるステータ部１２を有し、ロータ部１１はオイルに
よる流体動圧を利用した軸受機構２によりステータ部１
２に対して回転可能に支持される。

【００１６】ロータ部１１は、ステータ部１２に向かっ
て開口する略椀状のハブ１１１、および、多極に着磁さ
れた円環状の界磁用磁石１１２を有する。ハブ１１１に
は中央にてシャフト２１が一体的に形成され、円環状の
界磁用磁石１１２はシャフト２１を中心としてハブ１１
１の内側面に固定される。なお、シャフト２１は必ずし
も一体的に形成される必要はなく、別途製作されたシャ
フトがハブに取り付けられてもよい。

【００１７】ステータ部１２は、中央に円筒状の保持部
１２２が形成されたブラケット１２１、および、保持部
１２２の周囲に配置された電機子１２３を有する。保持
部１２２内にはシャフト２１が挿入される略円筒状のス
リーブ２２が固定され、スリーブ２２がシャフト２１を
回転可能に支持することにより軸受機構２が構成され
る。電機子１２３はロータ部１１の界磁用磁石１１２に
対向するように取り付けられ、電機子１２３および界磁
用磁石１１２により構成される駆動機構がトルク（回転
力）を発生し、シャフト２１を中心軸としてステータ部
１２に対してロータ部１１を回転させる。なお、保持部
１２２には後述する通気孔１２４がスリーブ２２の下方
から保持部１２２の上方へと設けられる。

【００１８】シャフト２１には、軸方向中央付近からロ
ータ部１１側に向かって径が漸次増大する略円錐形状の
円錐部２１１が形成されており、ステータ部１２側の端
部にはステータ部１２側に向かって径が漸次増大する略
円錐形状のコーン部材２３が取り付けられる。また、コ
ーン部材２３内部には傾斜面２３２に平行な複数の循環
孔２３１が設けられる。なお、コーン部材２３の中央に
設けられた挿入孔にシャフト２１が圧入されることによ
り、コーン部材２３がシャフト２１に取り付けられる。

【００１９】略円筒形状のスリーブ２２の内側面はシャ
フト２１が挿入される挿入孔となっており、挿入孔の径
は軸方向中央付近において最小とされ、両端部に向かっ
て径が漸次増大する。したがって、円錐部２１１の傾斜
面２１２およびコーン部材２３の傾斜面２３２の双方が
スリーブ２２の内側面と僅かな間隙を隔てて対向するこ
ととなる。

【００２０】スリーブ２２のステータ部１２側の端面に
は略円板状のキャップ部材２４がコーン部材２３の底面
と対向するようにして取り付けられる。キャップ部材２
４は中央に空気孔２４１が設けられ、外周部が、半径方
向外側に向かって漸次コーン部材２３の底面へと近づく
ように傾斜した形状（テーパ形状）となっている。な
お、保持部１２２に設けられた通気孔１２４および空気
孔２４１により、モータ部１がハウジング７１（図１参
照）に取り付けられた後もキャップ部材２４とコーン部
材２３との間の領域が外気圧に保たれる。

【００２１】スリーブ２２の内側面と円錐部２１１の傾
斜面２１２との間の第１間隙３１、スリーブ２２の内側
面とコーン部材２３の傾斜面２３２との間の第２間隙３
２、および、円錐部２１１およびコーン部材２３に挟ま
れる領域とスリーブ２２との間の第３間隙３３にはオイ
ルが途切れることなく充填される。

【００２２】また、スリーブ２２の内側面のうち、円錐
部２１１およびコーン部材２３と対向する領域にはヘリ
ングボーン溝（図示省略）が形成される。したがって、
シャフト２１が回転すると、第１間隙３１および第２間
隙３２において流体動圧が生じ、スリーブ２２と円錐部
２１１およびコーン部材２３とが非接触状態とされる。
傾斜面２１２および傾斜面２３２は互いに向かい合うよ
うに位置するため、シャフト２１はスラスト方向および
ラジアル方向に対して拘束されることとなる。

【００２３】なお、モータ部１が組み立てられる際に
は、まず、ロータ部１１に設けられたシャフト２１がス
リーブ２２に挿入され、コーン部材２３がロータ部１１
とは逆の方向からシャフト２１に圧入される。続いて、
キャップ部材２４がスリーブ２２のロータ部１１とは反
対側の端面に固定され、スリーブ２２がステータ部１２
の保持部１２２に挿入される。

【００２４】図３および図４は、図２中の軸受機構２の
右側を示す拡大図である。なお、図３はモータ部１の停
止時における様子を示す図であり、図４はモータ部１の
駆動時における様子を示す図である。

【００２５】図３に示すように、第１間隙３１の軸方向
上方（ロータ部１１の本体側）ではシャフト２１の外側
面が中心軸とほぼ平行とされ、スリーブ２２の内側面と
の間の間隙が軸方向上方に向かって漸次増大する。これ
により、このテーパ状の間隙において毛管現象および表
面張力によりオイル界面がメニスカス状となってオイル
の流出が防止される（以下、円錐部２１１側のオイル流
出防止構造を「第１シール部４１」と呼ぶ。）。

【００２６】また、第２間隙３２の軸方向下方（ステー
タ部１２の本体側）では、キャップ部材２４の外周部が
上述のようにテーパ形状となっており、コーン部材２３
の底面２３３との間の間隙が中心軸側に向かって漸次増
大する。したがって、このテーパ状の間隙においてもオ
イル界面がメニスカス状となってオイルの流出が防止さ
れる（以下、コーン部材２３側のオイル流出防止構造を
「第２シール部４２」と呼ぶ。）。なお、オイルの重量
の影響で第１シール部４１よりも開口幅が大きい位置で
第２シール部４２のオイル界面が形成されている。

【００２７】モータ部１が駆動されてシャフト２１が回
転すると、スリーブ２２の内側面に形成されたへリング
ボーン溝により第１間隙３１および第２間隙３２には流
体動圧が発生する。第１間隙３１では間隙の中央（すな
わち、軸方向中央）に向けてオイルを流動させるように
ヘリングボーン溝が設けられ、第２間隙においても間隙
の中央へとオイルを流動させるようにヘリングボーン溝
が設けられる。

【００２８】ところが、第１間隙３１および第２間隙３
２では、シャフト２１の端部に向かうにつれてスリーブ
２２の内径が大きくなって線速度が速くなることから、
各間隙において、シャフト２１の端部側からのポンピン
グ圧がシャフト２１の中央側からのポンピング圧を上回
ることとなる。その結果、第１間隙３１および第２間隙
３２では図４中の矢印５１および矢印５２に示すように
第３間隙３３に向かう方向にオイルの流動が発生する。
また、図３中に示すスリーブ２２上面から第１シール部
４１のオイル界面までの距離Ｌ１は、モータ部１の駆動
により図４中に示す距離Ｌ２へと増大し、オイル界面が
第１間隙３１内に引き込まれる。

【００２９】第１間隙３１および第２間隙３２における
ポンピング圧により内圧が高められた第３間隙３３のオ
イルは、矢印５３にて示すように第３間隙３３から第２
間隙３２の第３間隙３３とは反対側の領域へと循環孔２
３１を介して流出する。このとき、コーン部材２３の底
面２３３とこれに対向するキャップ部材２４との間の間
隙（すなわち、第２シール部４２）においてオイルが保
持されており、循環孔２３１の出口と第２間隙３２との
間はオイルで満たされていることから、第３間隙３３か
ら循環孔２３１を経由して第２間隙３２へと至るオイル
の循環が発生することとなる。なお、モータ部１が駆動
される際には、第１シール部４１のオイル界面の低下に
対応して第２シール部４２のオイル界面が僅かにシャフ
ト２１側へと移動する。

【００３０】コーン部材２３におけるオイル循環によ
り、第１間隙３１または第２間隙３２においてオイル内
部に気泡が発生したとしても圧の低い第３間隙３３へと
導かれ、その後、循環孔２３１から第２シール部４２へ
と導かれて大気中に放出される。これにより、モータ部
１では気泡による動圧軸受の性能の低下を防ぐことがで
きる。

【００３１】また、モータ部１の駆動時（シャフト２１
の回転時）には第２シール部４２のオイルには遠心力が
作用することから、オイルを軸受機構２内に押し込む力
が発生する。その結果、第２シール部４２ではオイルが
軸受機構２外へと流出することが確実に防止される。

【００３２】第１シール部４１においても、モータ部１
の駆動時に前述のように矢印５１に示すポンピング圧に
よりオイル界面が第１間隙３１内に入り込むことから、
モータ部１駆動時のオイルの飛散や流出が抑制される。

【００３３】以上に説明したように、モータ部１では円
錐部２１１がシャフト２１と一体となっているため、１
つのコーン部材２３をシャフト２１に取り付けるのみで
２つのコーン部材がシャフトに取り付けられるモータ部
と同様の構造が実現される。これにより、モータ部１の
構造を簡素化することができ、モータ部１を容易に小型
化することができる。また、モータ部１の組立工数も削
減することができ、製造コストの削減が実現される。

【００３４】また、モータ部１ではコーン部材２３およ
びキャップ部材２４をシャフト２１の一端に設けるのみ
で、駆動中においてもオイルが漏れにくく、かつ、オイ
ル内に発生した気泡を取り除くことができる構造が実現
される。

【００３５】さらに、図２に示すモータ部１がディスク
装置７０に使用されることにより、ディスク装置７０の
小型化および信頼性の向上も実現される。

【００３６】図５はモータ部１の他の例を示す縦断面図
である。図５に示すモータ部１ではシャフト２１ａがス
テータ部１２ａのブラケット１２１ａに固定され、スリ
ーブ２２が軸方向上側の端部においてロータ部１１ａの
ハブ１１１ａに固定される。また、シャフト２１ａが挿
入される空気孔２４１ａが中央に設けられたキャップ部
材２４ａがスリーブ２２のステータ部１２ａ側の端部に
固定される。シャフト２１ａは上部（自由端側）が上方
に向かって径が増大する円錐部２１１となっており、シ
ャフト２１ａの下部（ブラケット１２１ａ側）には下方
に向かって径が増大する略円錐形状のコーン部材２３が
取り付けられる。

【００３７】界磁用磁石１１２、電機子１２３等のモー
タ部１の他の構成は図２と同様である。すなわち、図５
に示すモータ部１は、図２に示すモータ部１と比べてシ
ャフト２１ａがステータ部１２ａに取り付けられ、スリ
ーブ２２がロータ部１１ａに取り付けられるという点を
除いて同様となっている。

【００３８】図５に示すモータ部１が組み立てられる際
には、ロータ部１１ａに固定されたスリーブ２２にシャ
フト２１ａが挿入され、コーン部材２３がロータ部１１
ａとは反対側からシャフト２１ａに圧入される。続い
て、キャップ部材２４ａがスリーブ２２のロータ部１１
ａとは反対側の端部に固定され、シャフト２１ａのキャ
ップ部材２４ａ側の端部がブラケット１２１ａに接続さ
れる。以上のように、図２に示すモータ部１も図２に示
すモータ部１と同様に構造が簡素化されており、モータ
部１の小型化および組立工数の削減が実現される。

【００３９】また、図５に示すモータ部１においても、
ロータ部１１ａに固定されたスリーブ２２がシャフト２
１ａに対して回転するとコーン部材２３の循環孔２３１
を利用したオイルの循環により、オイル内に発生した気
泡を容易に取り除くことができる。さらに、第１シール
部４１におけるオイル界面の低下および第２シール部４
２における遠心力の作用によるシール性能の向上も実現
される。

【００４０】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はなく様々な変形が可能である。

【００４１】例えば、図２または図５に示すモータ部に
おいて、界磁用磁石が固定された部材が固定体とされ、
電機子が取り付けられた部材が回転体とされてもよい。

【００４２】また、流体動圧を発生させる溝は円錐部２
１１やコーン部材２３の傾斜面に設けられてもよく、こ
れらの部位（部材）とスリーブ２２との双方に溝が形成
されてもよい。溝はへリングボーン溝に限定されず、ス
パイラル溝等であってもよい。

【００４３】なお、軸受機構２の小型化のためには上述
した構造が好ましいが、第１間隙３１および第２間隙３
２のみにオイルが充填された構造とすることも可能であ
る。さらには、軸受機構２はオイル以外の流体（例え
ば、空気）による動圧を利用する軸受とされてもよい。

【００４４】ディスク装置７０は、いわゆるハードディ
スク装置に限定されず、光ディスクや光磁気ディスク等
を駆動する装置であってもよい。

【００４５】

【発明の効果】請求項１ないし５の発明では、軸受機構
の構造が簡素化され、モータを小型化することができ
る。

【００４６】また、請求項４の発明では、オイルを循環
させることによりオイル内に生じた気泡を除去すること
ができ、請求項５の発明では、モータ駆動時のシール性
能を向上することができる。

【００４７】請求項６の発明では、信頼性の高いディス
ク装置を容易に小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスク装置の内部構成を示す縦断面図であ
る。

【図２】モータ部の縦断面図である。

【図３】モータ部静止時の軸受機構の様子を説明するた
めの図である。

【図４】モータ部駆動時の軸受機構の様子を説明するた
めの図である。

【図５】モータ部の他の例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ モータ部 ２ 軸受機構 １１，１１ａ ロータ部 １２，１２ａ ステータ部 ２１，２１ａ シャフト ２２ スリーブ ２３ コーン部材 ２４，２４ａ キャップ部材 ３１ 第１間隙 ３２ 第２間隙 ３３ 第３間隙 ４２ 第２シール部 ７０ ディスク装置 ７１ ハウジング ７２ ディスク板 ７３ アクセス部 １１２ 界磁用磁石 １２３ 電機子 ２１１ 円錐部 ２１２，２３２ 傾斜面 ２３１ 循環孔

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Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動式のモータであって、 中心軸の周囲に配置される界磁用磁石が取り付けられた
   第１の部材と、 前記界磁用磁石に対向するとともに前記界磁用磁石との
   間で前記中心軸周りの回転力を発生する電機子が取り付
   けられた第２の部材と、 前記第１の部材を前記第２の部材に対して前記中心軸を
   中心に相対的に回転可能に支持する軸受機構と、を備
   え、 前記軸受機構が、 一端側に向かって径が増大する略円錐形状の円錐部を有
   し、前記第１の部材および前記第２の部材のいずれか一
   方の部材に取り付けられるシャフトと、 前記シャフトの他端に取り付けられ、前記一端から前記
   他端に向かう方向に関して径が増大する略円錐形状の円
   錐部材と、 他方の部材に取り付けられ、前記円錐部および前記円錐
   部材の傾斜面との間において流体動圧を発生するスリー
   ブと、を有することを特徴とするモータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のモータであって、 前記円錐部と前記スリーブとの間の第１間隙、および、
   前記円錐部材と前記スリーブとの間の第２間隙が、流体
   動圧発生用のオイルにより満たされていることを特徴と
   するモータ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のモータであって、 前記円錐部および前記円錐部材に挟まれる領域と前記ス
   リーブとの間の第３間隙が、前記オイルにより満たされ
   ていることを特徴とするモータ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のモータであって、 前記円錐部材が、前記第３間隙から前記第２間隙の前記
   第３間隙とは反対側の領域へと前記オイルを導く循環用
   の流路を有することを特徴とするモータ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のモータであって、 前記反対側の領域において前記円錐部材と対向するキャ
   ップ部材をさらに有し、 前記円錐部材と前記キャップ部材との間の間隙において
   前記オイルが保持されることにより、前記流路から前記
   第２間隙へと前記オイルが導かれることを特徴とするモ
   ータ。
6. 【請求項６】 情報を記録する円板上の記録媒体が装着
   されるディスク装置であって、 前記記録媒体を収容するハウジングと、 前記ハウジング内部に固定されて前記記録媒体を回転さ
   せる請求項１ないし５のいずれかに記載のモータと、 前記記録媒体に対する情報の書き込みまたは読み出しを
   行うアクセス手段と、を備えることを特徴とするディス
   ク装置。