JP2004328926A - モータおよびディスク駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高信頼性を有するモータを容易に小型化する。
【解決手段】スリーブ３１を保持する略円筒状のスリーブ保持部３２には中心軸Ｊ１に垂直な方向に広がるフランジ部３２２が設けられ、スリーブ保持部３２の外周面にはフランジ部３２２から下側に向かって径が漸次減少する傾斜面３２３が形成される。ロータ部２には、界磁用磁石２４の中心軸Ｊ１側において略円筒状のヨーク２３が設けられ、スリーブ保持部３２の傾斜面３２３とヨーク２３の内周面との間の間隙４０において潤滑油の界面が形成される。また、ヨーク２３とフランジ部３２２とにより非接触状態にて嵌り合う抜け止め機構が構成される。これにより、モータの各構成部品を小さくした場合に取り扱いが困難な抜止部材を別途設ける必要がなく、高信頼性を有するモータを容易に小型化することができる。
【選択図】 図２
【解決手段】スリーブ３１を保持する略円筒状のスリーブ保持部３２には中心軸Ｊ１に垂直な方向に広がるフランジ部３２２が設けられ、スリーブ保持部３２の外周面にはフランジ部３２２から下側に向かって径が漸次減少する傾斜面３２３が形成される。ロータ部２には、界磁用磁石２４の中心軸Ｊ１側において略円筒状のヨーク２３が設けられ、スリーブ保持部３２の傾斜面３２３とヨーク２３の内周面との間の間隙４０において潤滑油の界面が形成される。また、ヨーク２３とフランジ部３２２とにより非接触状態にて嵌り合う抜け止め機構が構成される。これにより、モータの各構成部品を小さくした場合に取り扱いが困難な抜止部材を別途設ける必要がなく、高信頼性を有するモータを容易に小型化することができる。
【選択図】 図２
Description
【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ディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シャフトとスリーブとの間の微小間隙に潤滑油を介在させる軸受機構を有するモータが、ディスク駆動装置等の各種電子機器に用いられている。このようなモータのうち小型のものでは、テーパシールを構成する傾斜面を有するフランジ部がスリーブの外周面に設けられ、シャフトが固定された組立体に取り付けられる抜止部材と抜け止め機構を構成したものが知られている。このような構造により、シャフトとスリーブとが分離することを防止しつつモータの薄型化を図ることが実現される。
【０００３】
なお、特許文献１では、界磁用磁石とともに磁気回路を形成する円環状のヨークの内周面とこれに対向するスリーブの外周面との間の間隙において潤滑油を保持する手法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−３０９２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ディスク駆動装置が携帯可能な電子機器の記憶装置として利用されつつあり、ディスク駆動装置をさらに小型化（または、薄型化）するために、モータの更なる小型化が要求されている。そこで、モータを構成する各部品を小さくすることにより、このような要求を満たすことが試みられている。
【０００６】
ところが、このような小型化したモータを製作するには小さな部品（特に、モータの構造の制約上、抜止部材が非常に小さくなってしまう。）を取り扱わなければならないため、モータを効率よく製作することが困難となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高信頼性を有するモータを容易に小型化する手法を提供することを目的としている。
【０００８】
【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、中心軸を中心とする略円筒状のヨークの外側に取り付けられる界磁用磁石を有するロータ部と、前記界磁用磁石の前記中心軸とは反対側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を有するステータ部とを備え、前記ロータ部が、前記ステータ部に対して潤滑油を介して前記中心軸を中心に相対的に回転可能に支持され、前記ステータ部が、前記ヨークの前記中心軸側に対向するとともに前記中心軸を中心とする略円筒状の周壁部と、前記周壁部から前記中心軸とは反対側に突出するとともに前記ロータ部が前記ステータ部から離れる方向に移動した際に前記ヨークと当接する係止部とを有し、前記周壁部と前記ヨークとの間の間隙が、前記係止部から前記中心軸に平行な方向に向かって漸次増大し、前記係止部と前記ヨークとの間から連続する前記潤滑油の界面が前記間隙に形成される。
【０００９】
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、前記ヨークが、前記界面より前記間隙の開口側において前記中心軸側に突出するとともに前記周壁部との間に微小間隙を形成する円環状の突起部を有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のモータであって、前記係止部の前記ヨークとは反対側の第１スラスト面と、前記第１スラスト面と対向する前記ロータ部の第２スラスト面との少なくともいずれか一方に流体動圧発生用の溝が形成される。
【００１１】
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、前記ロータ部および前記ステータ部のうち一方の部材が、一端が固定されるとともに前記中心軸に沿って伸びるシャフトを有し、他方の部材が、前記シャフトの他端が挿入される略円筒状のシャフト支持部と、前記シャフト支持部の前記他端側を閉塞する円板部とを有し、前記第１スラスト面と前記第２スラスト面との間の間隙、前記シャフト支持部の内周面と前記シャフトの外周面との間の間隙、および、前記シャフトの前記他端側の端面と前記円板部との間の間隙に潤滑油が連続して存在する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、ディスク駆動装置であって、情報を記録するディスク状の記録媒体を収容する筐体と、前記筐体内部に固定されて、前記記録媒体を回転させる請求項１ないし４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モータ１の構成を示す縦断面図である。モータ１は回転組立体であるロータ部２、および、固定組立体であるステータ部３を有し、ロータ部２は潤滑油による流体動圧を利用した軸受機構によりステータ部３に対して所定の中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。
【００１４】
ロータ部２は、略円板状のロータ本体２１を有し、ロータ本体２１の中央にはステータ部３側に突出するとともに中心軸Ｊ１に沿って伸びるシャフト２２の一端が取り付けられる。ロータ本体２１の外周部にはステータ部３側に突出する円環部２１１が設けられ、円環部２１１の下側（すなわち、シャフト２２の他端（自由端）側）の端部には、内周側において円環状の切欠部２１１ａが形成される。切欠部２１１ａには、鉄等の磁性体により形成されるとともに中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状のヨーク（バックアイアンとも呼ばれる。）２３が固定され、ヨーク２３の外側には多極着磁された円環状の界磁用磁石２４が取り付けられる。また、円環部２１１の外周面には外側に突出するディスク載置部２１２が形成され、ディスク載置部２１２には、後述するディスク駆動装置が組み立てられる際に各種情報が記録される記録ディスクが載置され、図示省略のクランパによりロータ本体２１に固定される。
【００１５】
ステータ部３は、潤滑油が含浸された多孔質材料（例えば、金属粉末や金属化合粉末、非金属粉末を原料として成形し、焼結させた多孔質焼結体であり、焼結体の原料としては、鉄−銅（Ｆｅ−Ｃｕ）、銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ）、銅−スズ−鉛（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ）、鉄−炭素（Ｆｅ−Ｃ）等がある。）にて形成される略円筒状のスリーブ３１を有し、シャフト２２の自由端側がスリーブ３１に挿入されて支持される。ステータ部３は、略円筒状のスリーブ保持部３２が中央に固定されるとともに、ロータ部２に向かって開口する略椀状のブラケット３３をさらに有し、スリーブ３１はスリーブ保持部３２に挿入されて保持される。ブラケット３３の内周面には、界磁用磁石２４の中心軸Ｊ１とは反対側に対向するようにして複数の電機子３４が取り付けられる。
【００１６】
モータ１において、図１に示す電機子３４は図示省略の電流供給回路に接続され、供給される電流が制御されることにより、界磁用磁石２４および電機子３４で構成される駆動機構がトルク（回転力）を発生し、中心軸Ｊ１を中心としてロータ部２をステータ部３に対して回転させる。このとき、モータ１では界磁用磁石２４からの漏れ磁束がヨーク２３を介して界磁用磁石２４へと戻る磁気回路が形成されるため、モータ１の駆動時における電磁気的損失が抑制される。
【００１７】
図２は、ヨーク２３近傍を拡大して示す縦断面図であり、中心軸Ｊ１より右側のみを示している。図２に示すように、スリーブ保持部３２の下側（シャフト２２の自由端側）の端部には、スリーブ３１の下側の開口を閉塞するとともにスリーブ保持部３２と一体的に形成される円板部３２１が設けられる。これにより、スリーブ３１の周囲がスリーブ保持部３２および円板部３２１により囲まれて含浸された潤滑油が保持される。また、スリーブ保持部３２の上側（シャフト２２の固定端側）の端部には中心軸Ｊ１に対して外側へと垂直な方向に広がる円環状のフランジ部３２２が形成され、フランジ部３２２の外周部はロータ本体２１の円環部２１１の内周面近傍まで広がる。
【００１８】
フランジ部３２２のヨーク２３とは反対側（すなわち、ロータ本体２１側）の面（より正確には、フランジ部３２２における後述の抜け止めの当接面とは反対側の面）は、中心軸Ｊ１に対して外側へと垂直な方向に広がるスラスト面３２２ａとされ、ロータ本体２１の下面のうちスラスト面３２２ａに対向する部分は、中心軸Ｊ１に垂直な方向に広がるように形成されたスラスト面２１ａとされる。
【００１９】
モータ１において、フランジ部３２２と円環部２１１との間、スラスト面３２２ａとスラスト面２１ａとの間、スリーブ３１の内周面とシャフト２２の外周面との間、および、シャフト２２の自由端側の端面と円板部３２１との間には、それぞれ、間隙４１，４２，４３，４４が設けられる。これらの間隙４１〜４４には潤滑油が連続して充填され、いわゆるフルフィル構造の軸受機構が構成される。
【００２０】
間隙４２の互いに対向するスラスト面３２２ａ，２１ａ（いずれか一方の面でもよい。）には、ロータ部２の回転時に潤滑油に対して中心軸Ｊ１側に向かう圧力を発生させるための溝が形成されており、間隙４２によりスラスト動圧軸受部が構成される。また、スリーブ３１には、間隙４２から間隙４４へと続く貫通孔３１１が設けられており、これにより、間隙４４における潤滑油の圧力が、間隙４２において高められた潤滑油の圧力と同等となり、間隙４４がスラスト静圧軸受部としての役割を果たす。
【００２１】
また、間隙４３の互いに対向する面には、潤滑油に流体動圧を発生させるための溝（例えば、軸方向に関して上下に設けられたヘリングボーン溝等）が形成されており、間隙４３によりラジアル動圧軸受部が構成される。
【００２２】
モータ１において、ヨーク２３の内周部は円環部２１１より中心軸Ｊ１側へと突出しており、ヨーク２３の内径はフランジ部３２２の外径よりも小さくされる。これにより、モータ１では、ヨーク２３がフランジ部３２２と非接触状態で嵌り合い、ロータ部２がステータ部３から離れる方向に移動した場合であっても、ヨーク２３がフランジ部３２２に当接して係止され、シャフト２２がスリーブ３１から抜けてしまうことが防止される。なお、ロータ部２の回転中にヨーク２３とフランジ部３２２とが当接した場合であっても、後述するようにフランジ部３２２とヨーク２３との間には潤滑油が満たされるため、焼き付きや摩耗粉等が生じることが抑制される。
【００２３】
また、スリーブ保持部３２の外周面にはフランジ部３２２に向かって径が漸次増大する傾斜面３２３が形成される。これにより、ヨーク２３の内周面とスリーブ保持部３２の傾斜面３２３との間の間隙４０が下方に向かって（すなわち、中心軸Ｊ１に平行な方向に向かって）漸次増大し、間隙４０において毛管現象および表面張力により潤滑油の界面がメニスカス状となるテーパシールが形成され、間隙４１からフランジ部３２２とヨーク２３との間を介して連続する潤滑油がヨーク２３により適切に保持される。
【００２４】
さらに、潤滑油の界面より間隙４０の開口側（すなわち、間隙４０の幅が広がる方向）において、ヨーク２３の内周面には中心軸Ｊ１側に突出する円環状の突起部２３１が形成される。突起部２３１の先端はスリーブ保持部３２の外周面に近接しており、突起部２３１とスリーブ保持部３２との間には微小間隙４５が形成される。微小間隙４５によるラビリンス構造により、ロータ部２の回転時に潤滑油（または、気化した潤滑油）が間隙４０から外部へと漏れ出すことが抑制される。
【００２５】
次に、図２のモータ１の構造上の特徴について抜止部材を有するモータと比較して説明する。図３はモータ１の比較例として示す抜止部材９１を有するモータ９の縦断面図である。図３に示すようにモータ９では、ヨーク９２（ロータ本体９０と一体的に形成されている。）とは個別に設けられた円環状の抜止部材９１が、ヨーク９２とスリーブ保持部９３との間の間隙に設けられる。このため、モータ９を小型化する際に各構成部品を小さくすると、抜止部材９１は非常に小さな部材となってしまい、モータ９の製作時において取り扱いが困難な上に、変形等が生じる恐れがある。
【００２６】
一方、図２のモータ１では抜止部材としての役割も果たすヨーク２３は比較的大きな部材とされる。例えば、図３のモータ９と図２のモータ１とを所定の大きさに小型化して図３のモータ９の抜止部材９１の径方向の厚さが０．３ｍｍとなる場合に、図２のモータ１ではヨーク２３の径方向の厚さを０．７８ｍｍとすることができ、モータ１の製作時において変形等を生じさせることなく、ヨーク２３を容易に取り扱うことができる。
【００２７】
以上のように、図１に示すモータ１ではヨーク２３と、ヨーク２３の中心軸Ｊ１側に対向するスリーブ保持部３２とにより、軸受機構内の潤滑油を保持するテーパシール、および、シャフト２２とスリーブ３１との分離を防止する抜け止め機構が構成される。これにより、モータ１ではヨーク２３を利用して潤滑油を保持しつつ抜け止め機構を構成し、モータ１を容易に薄型化することができる。
【００２８】
また、モータ１の各構成部品を小さくした場合であっても、モータ１の製作時において抜止部材の役割を果たすヨーク２３を簡単に取り扱うことができるため、効率よくモータ１を製作することが可能となり、高信頼性を有するモータ１を容易に小型化することができる。さらに、ヨークおよび抜止部材が個別に設けられる場合と比較して、モータ１の部品点数を減少させることができ、モータ１の製作コストの削減を図ることができる。
【００２９】
図４は、他の例に係るモータ１ａを示す縦断面図であり、図２に対応する図である。図４のモータ１ａでは、図２のモータ１と比較してスリーブ保持部３２のフランジ部３２２が取り除かれ、スリーブ３１の形状が異なっている。他の構成は同様であり、同符号を付している。
【００３０】
図４のモータ１ａでは、スリーブ３１の上側（すなわち、シャフト２２の固定端側）の端部に中心軸Ｊ１に対して垂直な方向に外側へと広がる円環板状のフランジ部３１２が設けられる。スリーブ保持部３２の上側の端面はフランジ部３１２の下面に当接しており、フランジ部３１２はスリーブ保持部３２から中心軸Ｊ１とは反対側へと突出する。また、図２のモータ１と同様に、ヨーク２３の内周面とスリーブ保持部３２の傾斜面３２３との間の間隙４０において潤滑油を保持するテーパシールが構成されており、間隙４０の上方がフランジ部３１２により覆われる。
【００３１】
フランジ部３１２のヨーク２３とは反対側の面はスラスト面３１２ａとされ、図２のモータ１と同様に、ロータ本体２１にはスラスト面３１２ａと対向するスラスト面２１ａが設けられる。スラスト面３１２ａ，２１ａ（いずれか一方の面でもよい。）には、流体動圧発生用の溝が形成されており、スラスト面３１２ａ，２１ａ間の間隙によりスラスト動圧軸受部が構成される。
【００３２】
モータ１ａでは、ロータ部２がステータ部３から離れる方向に移動した場合であっても、ヨーク２３とスリーブ３１のフランジ部３１２とが当接することによりヨーク２３の移動が係止され、シャフト２２とスリーブ３１との分離が防止される。これにより、モータ１ａではヨーク２３を利用して潤滑油を保持しつつ抜け止め機構を構成し、モータ１ａを容易に薄型化することができる。また、モータ１ａの製作の際に、スリーブ保持部３２の上側端面をスリーブ３１のフランジ部３１２に当接させることにより、スリーブ３１とスリーブ保持部３２とを中心軸Ｊ１に平行な方向に関して精度よく位置決めすることができる。
【００３３】
図５は上述のモータ１（または、モータ１ａ（以下同様））が取り付けられたディスク駆動装置８０の内部構成を示す図である。ディスク駆動装置８０は、小型の電子機器用であり、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータや小型電子手帳に使用される。ディスク駆動装置８０の内部はハウジング８１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８１は、円板状（例えば、直径が１インチ（２５．４ｍｍ）の円板）の記録媒体である記録ディスク８２、記録ディスク８２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８３、並びに、記録ディスク８２を回転させるディスク駆動用のモータ１を収容する。
【００３４】
アクセス部８３は、記録ディスク８２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８３１、ヘッド８３１を支持するアーム８３２、並びに、アーム８３２を移動させることによりヘッド８３１と記録ディスク８２との相対的位置を変更するヘッド移動機構８３３を有する。このような構成により、ヘッド８３１は回転する記録ディスク８２に近接した状態で記録ディスク８２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。
【００３５】
ディスク駆動装置８０にモータ１を使用することにより、高信頼性を有するディスク駆動装置８０の小型化・薄型化および低価格化が実現される。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ってきたが、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。
【００３７】
上記実施の形態では、スリーブ３１が多孔質材料にて形成されるものであるため、スリーブ保持部３２がヨーク２３の中心軸Ｊ１側に対向して設けられる略円筒状の周壁部とされるが、例えば、スリーブをステンレス鋼、銅、銅合金等により形成されたソリッド部材とし、スリーブの外周部がヨークに対向する周壁部とされてもよい。この場合、スリーブの外周部にヨークと非接触状態にて嵌り合うフランジ部が設けられるとともに、スリーブの自由端側を閉塞する円板状のキャップ部がスリーブに取り付けられる。
【００３８】
また、シャフト２２とロータ本体２１とは一体的に成形されてもよい。
【００３９】
フランジ部は、必ずしもスリーブ保持部３２の上側に設けられる必要はなく、スリーブ保持部３２から中心軸Ｊ１とは反対側に突出するとともに、ロータ部２がステータ部３から離れる方向に移動した際にヨーク２３と当接してロータ部２を係止するのであれば、いずれの位置に設けられてもよい。また、ヨーク２３の内周面の直径をフランジ部の外径より大きくし、ヨーク２３に内周面から内側に突出してフランジ部と係止し合う突出部が設けられてもよい。
【００４０】
また、潤滑油を保持する間隙４０は、必ずしもスリーブ保持部３２に傾斜面３２３が設けられることにより、下側に向かって漸次増大するものとされる必要はなく、ヨーク２３に傾斜面が設けられてもよい。さらに、スリーブ保持部３２の傾斜面と共にヨーク２３に傾斜面が設けられてもよく、この場合、ヨーク２３の傾斜面を下方に向かって径が漸次減少して中心軸Ｊ１側へと向かう傾斜面（ただし、スリーブ保持部３２の傾斜面３２３ほどは径が漸次減少しないものとする。）とすることにより、間隙４０がロータ本体２１側に向かうほど中心軸Ｊ１から離れ、その結果、遠心力を利用して間隙４０に保持された潤滑油をスラスト動圧軸受部へと供給することが可能となる。
【００４１】
上記実施の形態では、ロータ部２がステータ部３に対して回転するが、ステータ部がロータ部に対して回転してもよい。すなわち、ロータ部とステータ部とは中心軸を中心として相対的に回転すればよい。また、ロータ部にスリーブが固定され、ステータ部に固定されたシャフトに対して回転してもよい。
【００４２】
モータ１，１ａを有するディスク駆動装置８０は、磁気ディスクのみならず、光ディスク、光磁気ディスク、その他のディスク状の記録媒体を駆動する装置として利用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１ないし４の発明では、ヨークを利用して潤滑油を保持しつつ抜け止め機構を構成し、高信頼性を有するモータを容易に小型化することができる。
【００４４】
請求項２の発明では、潤滑油の漏れを抑制することができる。
【００４５】
請求項５の発明では、高信頼性を有するディスク駆動装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータの構成を示す縦断面図である。
【図２】ヨーク近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図３】比較例として示すモータの縦断面図である。
【図４】ヨーク近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図５】ディスク駆動装置の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ モータ
２ ロータ部
３ ステータ部
２１ａ，３１２ａ，３２２ａ スラスト面
２２ シャフト
２３ ヨーク
２４ 界磁用磁石
３１ スリーブ
３２ スリーブ保持部
３４ 電機子
４０〜４５ 間隙
８０ ディスク駆動装置
８１ 筐体
８２ 記録ディスク
８３ アクセス部
２３１ 突起部
３１２，３２２ フランジ部
３２１ 円板部
Ｊ１ 中心軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式のモータおよびディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シャフトとスリーブとの間の微小間隙に潤滑油を介在させる軸受機構を有するモータが、ディスク駆動装置等の各種電子機器に用いられている。このようなモータのうち小型のものでは、テーパシールを構成する傾斜面を有するフランジ部がスリーブの外周面に設けられ、シャフトが固定された組立体に取り付けられる抜止部材と抜け止め機構を構成したものが知られている。このような構造により、シャフトとスリーブとが分離することを防止しつつモータの薄型化を図ることが実現される。
【０００３】
なお、特許文献１では、界磁用磁石とともに磁気回路を形成する円環状のヨークの内周面とこれに対向するスリーブの外周面との間の間隙において潤滑油を保持する手法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−３０９２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ディスク駆動装置が携帯可能な電子機器の記憶装置として利用されつつあり、ディスク駆動装置をさらに小型化（または、薄型化）するために、モータの更なる小型化が要求されている。そこで、モータを構成する各部品を小さくすることにより、このような要求を満たすことが試みられている。
【０００６】
ところが、このような小型化したモータを製作するには小さな部品（特に、モータの構造の制約上、抜止部材が非常に小さくなってしまう。）を取り扱わなければならないため、モータを効率よく製作することが困難となる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高信頼性を有するモータを容易に小型化する手法を提供することを目的としている。
【０００８】
【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、中心軸を中心とする略円筒状のヨークの外側に取り付けられる界磁用磁石を有するロータ部と、前記界磁用磁石の前記中心軸とは反対側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を有するステータ部とを備え、前記ロータ部が、前記ステータ部に対して潤滑油を介して前記中心軸を中心に相対的に回転可能に支持され、前記ステータ部が、前記ヨークの前記中心軸側に対向するとともに前記中心軸を中心とする略円筒状の周壁部と、前記周壁部から前記中心軸とは反対側に突出するとともに前記ロータ部が前記ステータ部から離れる方向に移動した際に前記ヨークと当接する係止部とを有し、前記周壁部と前記ヨークとの間の間隙が、前記係止部から前記中心軸に平行な方向に向かって漸次増大し、前記係止部と前記ヨークとの間から連続する前記潤滑油の界面が前記間隙に形成される。
【０００９】
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、前記ヨークが、前記界面より前記間隙の開口側において前記中心軸側に突出するとともに前記周壁部との間に微小間隙を形成する円環状の突起部を有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のモータであって、前記係止部の前記ヨークとは反対側の第１スラスト面と、前記第１スラスト面と対向する前記ロータ部の第２スラスト面との少なくともいずれか一方に流体動圧発生用の溝が形成される。
【００１１】
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、前記ロータ部および前記ステータ部のうち一方の部材が、一端が固定されるとともに前記中心軸に沿って伸びるシャフトを有し、他方の部材が、前記シャフトの他端が挿入される略円筒状のシャフト支持部と、前記シャフト支持部の前記他端側を閉塞する円板部とを有し、前記第１スラスト面と前記第２スラスト面との間の間隙、前記シャフト支持部の内周面と前記シャフトの外周面との間の間隙、および、前記シャフトの前記他端側の端面と前記円板部との間の間隙に潤滑油が連続して存在する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、ディスク駆動装置であって、情報を記録するディスク状の記録媒体を収容する筐体と、前記筐体内部に固定されて、前記記録媒体を回転させる請求項１ないし４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モータ１の構成を示す縦断面図である。モータ１は回転組立体であるロータ部２、および、固定組立体であるステータ部３を有し、ロータ部２は潤滑油による流体動圧を利用した軸受機構によりステータ部３に対して所定の中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。
【００１４】
ロータ部２は、略円板状のロータ本体２１を有し、ロータ本体２１の中央にはステータ部３側に突出するとともに中心軸Ｊ１に沿って伸びるシャフト２２の一端が取り付けられる。ロータ本体２１の外周部にはステータ部３側に突出する円環部２１１が設けられ、円環部２１１の下側（すなわち、シャフト２２の他端（自由端）側）の端部には、内周側において円環状の切欠部２１１ａが形成される。切欠部２１１ａには、鉄等の磁性体により形成されるとともに中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状のヨーク（バックアイアンとも呼ばれる。）２３が固定され、ヨーク２３の外側には多極着磁された円環状の界磁用磁石２４が取り付けられる。また、円環部２１１の外周面には外側に突出するディスク載置部２１２が形成され、ディスク載置部２１２には、後述するディスク駆動装置が組み立てられる際に各種情報が記録される記録ディスクが載置され、図示省略のクランパによりロータ本体２１に固定される。
【００１５】
ステータ部３は、潤滑油が含浸された多孔質材料（例えば、金属粉末や金属化合粉末、非金属粉末を原料として成形し、焼結させた多孔質焼結体であり、焼結体の原料としては、鉄−銅（Ｆｅ−Ｃｕ）、銅−スズ（Ｃｕ−Ｓｎ）、銅−スズ−鉛（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ）、鉄−炭素（Ｆｅ−Ｃ）等がある。）にて形成される略円筒状のスリーブ３１を有し、シャフト２２の自由端側がスリーブ３１に挿入されて支持される。ステータ部３は、略円筒状のスリーブ保持部３２が中央に固定されるとともに、ロータ部２に向かって開口する略椀状のブラケット３３をさらに有し、スリーブ３１はスリーブ保持部３２に挿入されて保持される。ブラケット３３の内周面には、界磁用磁石２４の中心軸Ｊ１とは反対側に対向するようにして複数の電機子３４が取り付けられる。
【００１６】
モータ１において、図１に示す電機子３４は図示省略の電流供給回路に接続され、供給される電流が制御されることにより、界磁用磁石２４および電機子３４で構成される駆動機構がトルク（回転力）を発生し、中心軸Ｊ１を中心としてロータ部２をステータ部３に対して回転させる。このとき、モータ１では界磁用磁石２４からの漏れ磁束がヨーク２３を介して界磁用磁石２４へと戻る磁気回路が形成されるため、モータ１の駆動時における電磁気的損失が抑制される。
【００１７】
図２は、ヨーク２３近傍を拡大して示す縦断面図であり、中心軸Ｊ１より右側のみを示している。図２に示すように、スリーブ保持部３２の下側（シャフト２２の自由端側）の端部には、スリーブ３１の下側の開口を閉塞するとともにスリーブ保持部３２と一体的に形成される円板部３２１が設けられる。これにより、スリーブ３１の周囲がスリーブ保持部３２および円板部３２１により囲まれて含浸された潤滑油が保持される。また、スリーブ保持部３２の上側（シャフト２２の固定端側）の端部には中心軸Ｊ１に対して外側へと垂直な方向に広がる円環状のフランジ部３２２が形成され、フランジ部３２２の外周部はロータ本体２１の円環部２１１の内周面近傍まで広がる。
【００１８】
フランジ部３２２のヨーク２３とは反対側（すなわち、ロータ本体２１側）の面（より正確には、フランジ部３２２における後述の抜け止めの当接面とは反対側の面）は、中心軸Ｊ１に対して外側へと垂直な方向に広がるスラスト面３２２ａとされ、ロータ本体２１の下面のうちスラスト面３２２ａに対向する部分は、中心軸Ｊ１に垂直な方向に広がるように形成されたスラスト面２１ａとされる。
【００１９】
モータ１において、フランジ部３２２と円環部２１１との間、スラスト面３２２ａとスラスト面２１ａとの間、スリーブ３１の内周面とシャフト２２の外周面との間、および、シャフト２２の自由端側の端面と円板部３２１との間には、それぞれ、間隙４１，４２，４３，４４が設けられる。これらの間隙４１〜４４には潤滑油が連続して充填され、いわゆるフルフィル構造の軸受機構が構成される。
【００２０】
間隙４２の互いに対向するスラスト面３２２ａ，２１ａ（いずれか一方の面でもよい。）には、ロータ部２の回転時に潤滑油に対して中心軸Ｊ１側に向かう圧力を発生させるための溝が形成されており、間隙４２によりスラスト動圧軸受部が構成される。また、スリーブ３１には、間隙４２から間隙４４へと続く貫通孔３１１が設けられており、これにより、間隙４４における潤滑油の圧力が、間隙４２において高められた潤滑油の圧力と同等となり、間隙４４がスラスト静圧軸受部としての役割を果たす。
【００２１】
また、間隙４３の互いに対向する面には、潤滑油に流体動圧を発生させるための溝（例えば、軸方向に関して上下に設けられたヘリングボーン溝等）が形成されており、間隙４３によりラジアル動圧軸受部が構成される。
【００２２】
モータ１において、ヨーク２３の内周部は円環部２１１より中心軸Ｊ１側へと突出しており、ヨーク２３の内径はフランジ部３２２の外径よりも小さくされる。これにより、モータ１では、ヨーク２３がフランジ部３２２と非接触状態で嵌り合い、ロータ部２がステータ部３から離れる方向に移動した場合であっても、ヨーク２３がフランジ部３２２に当接して係止され、シャフト２２がスリーブ３１から抜けてしまうことが防止される。なお、ロータ部２の回転中にヨーク２３とフランジ部３２２とが当接した場合であっても、後述するようにフランジ部３２２とヨーク２３との間には潤滑油が満たされるため、焼き付きや摩耗粉等が生じることが抑制される。
【００２３】
また、スリーブ保持部３２の外周面にはフランジ部３２２に向かって径が漸次増大する傾斜面３２３が形成される。これにより、ヨーク２３の内周面とスリーブ保持部３２の傾斜面３２３との間の間隙４０が下方に向かって（すなわち、中心軸Ｊ１に平行な方向に向かって）漸次増大し、間隙４０において毛管現象および表面張力により潤滑油の界面がメニスカス状となるテーパシールが形成され、間隙４１からフランジ部３２２とヨーク２３との間を介して連続する潤滑油がヨーク２３により適切に保持される。
【００２４】
さらに、潤滑油の界面より間隙４０の開口側（すなわち、間隙４０の幅が広がる方向）において、ヨーク２３の内周面には中心軸Ｊ１側に突出する円環状の突起部２３１が形成される。突起部２３１の先端はスリーブ保持部３２の外周面に近接しており、突起部２３１とスリーブ保持部３２との間には微小間隙４５が形成される。微小間隙４５によるラビリンス構造により、ロータ部２の回転時に潤滑油（または、気化した潤滑油）が間隙４０から外部へと漏れ出すことが抑制される。
【００２５】
次に、図２のモータ１の構造上の特徴について抜止部材を有するモータと比較して説明する。図３はモータ１の比較例として示す抜止部材９１を有するモータ９の縦断面図である。図３に示すようにモータ９では、ヨーク９２（ロータ本体９０と一体的に形成されている。）とは個別に設けられた円環状の抜止部材９１が、ヨーク９２とスリーブ保持部９３との間の間隙に設けられる。このため、モータ９を小型化する際に各構成部品を小さくすると、抜止部材９１は非常に小さな部材となってしまい、モータ９の製作時において取り扱いが困難な上に、変形等が生じる恐れがある。
【００２６】
一方、図２のモータ１では抜止部材としての役割も果たすヨーク２３は比較的大きな部材とされる。例えば、図３のモータ９と図２のモータ１とを所定の大きさに小型化して図３のモータ９の抜止部材９１の径方向の厚さが０．３ｍｍとなる場合に、図２のモータ１ではヨーク２３の径方向の厚さを０．７８ｍｍとすることができ、モータ１の製作時において変形等を生じさせることなく、ヨーク２３を容易に取り扱うことができる。
【００２７】
以上のように、図１に示すモータ１ではヨーク２３と、ヨーク２３の中心軸Ｊ１側に対向するスリーブ保持部３２とにより、軸受機構内の潤滑油を保持するテーパシール、および、シャフト２２とスリーブ３１との分離を防止する抜け止め機構が構成される。これにより、モータ１ではヨーク２３を利用して潤滑油を保持しつつ抜け止め機構を構成し、モータ１を容易に薄型化することができる。
【００２８】
また、モータ１の各構成部品を小さくした場合であっても、モータ１の製作時において抜止部材の役割を果たすヨーク２３を簡単に取り扱うことができるため、効率よくモータ１を製作することが可能となり、高信頼性を有するモータ１を容易に小型化することができる。さらに、ヨークおよび抜止部材が個別に設けられる場合と比較して、モータ１の部品点数を減少させることができ、モータ１の製作コストの削減を図ることができる。
【００２９】
図４は、他の例に係るモータ１ａを示す縦断面図であり、図２に対応する図である。図４のモータ１ａでは、図２のモータ１と比較してスリーブ保持部３２のフランジ部３２２が取り除かれ、スリーブ３１の形状が異なっている。他の構成は同様であり、同符号を付している。
【００３０】
図４のモータ１ａでは、スリーブ３１の上側（すなわち、シャフト２２の固定端側）の端部に中心軸Ｊ１に対して垂直な方向に外側へと広がる円環板状のフランジ部３１２が設けられる。スリーブ保持部３２の上側の端面はフランジ部３１２の下面に当接しており、フランジ部３１２はスリーブ保持部３２から中心軸Ｊ１とは反対側へと突出する。また、図２のモータ１と同様に、ヨーク２３の内周面とスリーブ保持部３２の傾斜面３２３との間の間隙４０において潤滑油を保持するテーパシールが構成されており、間隙４０の上方がフランジ部３１２により覆われる。
【００３１】
フランジ部３１２のヨーク２３とは反対側の面はスラスト面３１２ａとされ、図２のモータ１と同様に、ロータ本体２１にはスラスト面３１２ａと対向するスラスト面２１ａが設けられる。スラスト面３１２ａ，２１ａ（いずれか一方の面でもよい。）には、流体動圧発生用の溝が形成されており、スラスト面３１２ａ，２１ａ間の間隙によりスラスト動圧軸受部が構成される。
【００３２】
モータ１ａでは、ロータ部２がステータ部３から離れる方向に移動した場合であっても、ヨーク２３とスリーブ３１のフランジ部３１２とが当接することによりヨーク２３の移動が係止され、シャフト２２とスリーブ３１との分離が防止される。これにより、モータ１ａではヨーク２３を利用して潤滑油を保持しつつ抜け止め機構を構成し、モータ１ａを容易に薄型化することができる。また、モータ１ａの製作の際に、スリーブ保持部３２の上側端面をスリーブ３１のフランジ部３１２に当接させることにより、スリーブ３１とスリーブ保持部３２とを中心軸Ｊ１に平行な方向に関して精度よく位置決めすることができる。
【００３３】
図５は上述のモータ１（または、モータ１ａ（以下同様））が取り付けられたディスク駆動装置８０の内部構成を示す図である。ディスク駆動装置８０は、小型の電子機器用であり、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータや小型電子手帳に使用される。ディスク駆動装置８０の内部はハウジング８１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８１は、円板状（例えば、直径が１インチ（２５．４ｍｍ）の円板）の記録媒体である記録ディスク８２、記録ディスク８２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８３、並びに、記録ディスク８２を回転させるディスク駆動用のモータ１を収容する。
【００３４】
アクセス部８３は、記録ディスク８２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８３１、ヘッド８３１を支持するアーム８３２、並びに、アーム８３２を移動させることによりヘッド８３１と記録ディスク８２との相対的位置を変更するヘッド移動機構８３３を有する。このような構成により、ヘッド８３１は回転する記録ディスク８２に近接した状態で記録ディスク８２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。
【００３５】
ディスク駆動装置８０にモータ１を使用することにより、高信頼性を有するディスク駆動装置８０の小型化・薄型化および低価格化が実現される。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ってきたが、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。
【００３７】
上記実施の形態では、スリーブ３１が多孔質材料にて形成されるものであるため、スリーブ保持部３２がヨーク２３の中心軸Ｊ１側に対向して設けられる略円筒状の周壁部とされるが、例えば、スリーブをステンレス鋼、銅、銅合金等により形成されたソリッド部材とし、スリーブの外周部がヨークに対向する周壁部とされてもよい。この場合、スリーブの外周部にヨークと非接触状態にて嵌り合うフランジ部が設けられるとともに、スリーブの自由端側を閉塞する円板状のキャップ部がスリーブに取り付けられる。
【００３８】
また、シャフト２２とロータ本体２１とは一体的に成形されてもよい。
【００３９】
フランジ部は、必ずしもスリーブ保持部３２の上側に設けられる必要はなく、スリーブ保持部３２から中心軸Ｊ１とは反対側に突出するとともに、ロータ部２がステータ部３から離れる方向に移動した際にヨーク２３と当接してロータ部２を係止するのであれば、いずれの位置に設けられてもよい。また、ヨーク２３の内周面の直径をフランジ部の外径より大きくし、ヨーク２３に内周面から内側に突出してフランジ部と係止し合う突出部が設けられてもよい。
【００４０】
また、潤滑油を保持する間隙４０は、必ずしもスリーブ保持部３２に傾斜面３２３が設けられることにより、下側に向かって漸次増大するものとされる必要はなく、ヨーク２３に傾斜面が設けられてもよい。さらに、スリーブ保持部３２の傾斜面と共にヨーク２３に傾斜面が設けられてもよく、この場合、ヨーク２３の傾斜面を下方に向かって径が漸次減少して中心軸Ｊ１側へと向かう傾斜面（ただし、スリーブ保持部３２の傾斜面３２３ほどは径が漸次減少しないものとする。）とすることにより、間隙４０がロータ本体２１側に向かうほど中心軸Ｊ１から離れ、その結果、遠心力を利用して間隙４０に保持された潤滑油をスラスト動圧軸受部へと供給することが可能となる。
【００４１】
上記実施の形態では、ロータ部２がステータ部３に対して回転するが、ステータ部がロータ部に対して回転してもよい。すなわち、ロータ部とステータ部とは中心軸を中心として相対的に回転すればよい。また、ロータ部にスリーブが固定され、ステータ部に固定されたシャフトに対して回転してもよい。
【００４２】
モータ１，１ａを有するディスク駆動装置８０は、磁気ディスクのみならず、光ディスク、光磁気ディスク、その他のディスク状の記録媒体を駆動する装置として利用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１ないし４の発明では、ヨークを利用して潤滑油を保持しつつ抜け止め機構を構成し、高信頼性を有するモータを容易に小型化することができる。
【００４４】
請求項２の発明では、潤滑油の漏れを抑制することができる。
【００４５】
請求項５の発明では、高信頼性を有するディスク駆動装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータの構成を示す縦断面図である。
【図２】ヨーク近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図３】比較例として示すモータの縦断面図である。
【図４】ヨーク近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図５】ディスク駆動装置の内部構成を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ モータ
２ ロータ部
３ ステータ部
２１ａ，３１２ａ，３２２ａ スラスト面
２２ シャフト
２３ ヨーク
２４ 界磁用磁石
３１ スリーブ
３２ スリーブ保持部
３４ 電機子
４０〜４５ 間隙
８０ ディスク駆動装置
８１ 筐体
８２ 記録ディスク
８３ アクセス部
２３１ 突起部
３１２，３２２ フランジ部
３２１ 円板部
Ｊ１ 中心軸
Claims (5)
- 電動式のモータであって、
中心軸を中心とする略円筒状のヨークの外側に取り付けられる界磁用磁石を有するロータ部と、
前記界磁用磁石の前記中心軸とは反対側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を有するステータ部と、
を備え、
前記ロータ部が、前記ステータ部に対して潤滑油を介して前記中心軸を中心に相対的に回転可能に支持され、
前記ステータ部が、
前記ヨークの前記中心軸側に対向するとともに前記中心軸を中心とする略円筒状の周壁部と、
前記周壁部から前記中心軸とは反対側に突出するとともに前記ロータ部が前記ステータ部から離れる方向に移動した際に前記ヨークと当接する係止部と、
を有し、
前記周壁部と前記ヨークとの間の間隙が、前記係止部から前記中心軸に平行な方向に向かって漸次増大し、前記係止部と前記ヨークとの間から連続する前記潤滑油の界面が前記間隙に形成されることを特徴とするモータ。 - 請求項１に記載のモータであって、
前記ヨークが、前記界面より前記間隙の開口側において前記中心軸側に突出するとともに前記周壁部との間に微小間隙を形成する円環状の突起部を有することを特徴とするモータ。 - 請求項１または２に記載のモータであって、
前記係止部の前記ヨークとは反対側の第１スラスト面と、前記第１スラスト面と対向する前記ロータ部の第２スラスト面との少なくともいずれか一方に流体動圧発生用の溝が形成されることを特徴とするモータ。 - 請求項３に記載のモータであって、
前記ロータ部および前記ステータ部のうち一方の部材が、一端が固定されるとともに前記中心軸に沿って伸びるシャフトを有し、
他方の部材が、
前記シャフトの他端が挿入される略円筒状のシャフト支持部と、
前記シャフト支持部の前記他端側を閉塞する円板部と、
を有し、
前記第１スラスト面と前記第２スラスト面との間の間隙、前記シャフト支持部の内周面と前記シャフトの外周面との間の間隙、および、前記シャフトの前記他端側の端面と前記円板部との間の間隙に潤滑油が連続して存在することを特徴とするモータ。 - ディスク駆動装置であって、
情報を記録するディスク状の記録媒体を収容する筐体と、
前記筐体内部に固定されて、前記記録媒体を回転させる請求項１ないし４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駆動装置。
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