JP2873209B2 - 磁気ベアリングを有する回転軸が固定されたスピンドルモーター - Google Patents
磁気ベアリングを有する回転軸が固定されたスピンドルモーターInfo
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ(HDD) 等、磁気記録再生装置に使用するスピンド
ルモーターに関するものであって、より詳しくは、回転
軸がハウジングアセンブリに固定されたまま、ハブのみ
が回転する磁気ベアリングを有する回転軸が固定された
スピンドルモーターに関するものである。
ライブ(HDD) 等、磁気記録再生装置に使用するスピンド
ルモーターに関するものであって、より詳しくは、回転
軸がハウジングアセンブリに固定されたまま、ハブのみ
が回転する磁気ベアリングを有する回転軸が固定された
スピンドルモーターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ハードディスクドライブ(HDD)
又は磁気記録再生装置に使用するスピンドルモーター
は、図１に示したようなボールベアリング(Ball Bearin
g)タイプが多く使用されている。最近は、図２のような
オイル動圧流体ベアリング（又はエア動圧流体ベアリン
グ）も開発されて使用しているが、これらのベアリング
は次のような短所がある。
又は磁気記録再生装置に使用するスピンドルモーター
は、図１に示したようなボールベアリング(Ball Bearin
g)タイプが多く使用されている。最近は、図２のような
オイル動圧流体ベアリング（又はエア動圧流体ベアリン
グ）も開発されて使用しているが、これらのベアリング
は次のような短所がある。
【０００３】即ち、図１に示したボールベアリング(a)
の場合、回転軸(b) の上下段に各々一つずつ一対を使用
しており、第１に、ボールの精度により回転程度が異な
り、第２に、騒音及び振動が大きく、第３に、潤滑油
（グリース）の粒子が飛散してハードディスクを損傷さ
せるので、これを遮るためのシール(Seal)、又は密閉構
造(e) が必要であり、第４に、高速回転に限界があるの
みならず、寿命が短く、第五に、衝撃に弱い。
の場合、回転軸(b) の上下段に各々一つずつ一対を使用
しており、第１に、ボールの精度により回転程度が異な
り、第２に、騒音及び振動が大きく、第３に、潤滑油
（グリース）の粒子が飛散してハードディスクを損傷さ
せるので、これを遮るためのシール(Seal)、又は密閉構
造(e) が必要であり、第４に、高速回転に限界があるの
みならず、寿命が短く、第五に、衝撃に弱い。
【０００４】又、図２で示した動圧ベアリング(c) は、
回転軸(b) とハブ(d) との間に空隙を維持したまま、内
部にグルーブ溝又は櫛歯状加工等をしてオイル又はエア
として動圧を発生させて、これを維持するものであっ
て、第１に、オイル防止構造が必要であり、第２に、起
動及び停止時、金属接触音が発生し、第３に、摩擦が大
きく、第４に、低速回転が不安定であり、第５に、温度
特性が不均一である。
回転軸(b) とハブ(d) との間に空隙を維持したまま、内
部にグルーブ溝又は櫛歯状加工等をしてオイル又はエア
として動圧を発生させて、これを維持するものであっ
て、第１に、オイル防止構造が必要であり、第２に、起
動及び停止時、金属接触音が発生し、第３に、摩擦が大
きく、第４に、低速回転が不安定であり、第５に、温度
特性が不均一である。
【０００５】それ以外に、上記２種類の従来ベアリング
は共に製作し難く、価格が高い短所がある。
は共に製作し難く、価格が高い短所がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、上
記のような従来の種々の問題を解決するために案出した
ものであって、本発明の目的は、回転軸とハブの内筒部
との間に磁性を有する磁石を介装して、互いに同じ極が
有する斥力と、他の極が有する引力とにより互いに摩擦
無しに回転する、磁気ベアリングを有する回転軸が固定
されたスピンドルモーターを提供することにある。
記のような従来の種々の問題を解決するために案出した
ものであって、本発明の目的は、回転軸とハブの内筒部
との間に磁性を有する磁石を介装して、互いに同じ極が
有する斥力と、他の極が有する引力とにより互いに摩擦
無しに回転する、磁気ベアリングを有する回転軸が固定
されたスピンドルモーターを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そして、これのための特
徴的な構成は、内側にステータを有し、中央に回転軸が
立設されたハウジングアセンブリと、その上で外筒部の
内周縁に回転子マグネットを有するまま、内筒部が上記
回転軸に嵌め込まれて回転するハブとから構成され、上
記回転軸に、上下に極が異なる各々の軸部磁石が挿着さ
れ、上記ハブの内筒部の内周面に、上下に極が異なる各
々のハブ部磁石が付設され、上記磁石の斥力及び引力に
よりハブが浮上したまま、接触無しに回転できるように
したスピンドルモーターにおいて、上記回転軸の軸部磁
石を上下Ｎ、Ｓに配列した時、その外側のハブ部の磁石
も上下Ｎ、Ｓに同様に配列して相互内外側の磁石の斥力
が大きく作用するようにするとともに、上記上側ハブ部
磁石の磁性中心を上側の軸部磁石の磁性中心より高く
し、上記下側のハブ部磁石の磁性中心が下側の軸部磁石
の磁性中心より低くして、各々の斥力が軸部磁石の中段
地点に向かって作用する磁気ベアリングを有する回転軸
が固定されたスピンドルモーターに存する。
徴的な構成は、内側にステータを有し、中央に回転軸が
立設されたハウジングアセンブリと、その上で外筒部の
内周縁に回転子マグネットを有するまま、内筒部が上記
回転軸に嵌め込まれて回転するハブとから構成され、上
記回転軸に、上下に極が異なる各々の軸部磁石が挿着さ
れ、上記ハブの内筒部の内周面に、上下に極が異なる各
々のハブ部磁石が付設され、上記磁石の斥力及び引力に
よりハブが浮上したまま、接触無しに回転できるように
したスピンドルモーターにおいて、上記回転軸の軸部磁
石を上下Ｎ、Ｓに配列した時、その外側のハブ部の磁石
も上下Ｎ、Ｓに同様に配列して相互内外側の磁石の斥力
が大きく作用するようにするとともに、上記上側ハブ部
磁石の磁性中心を上側の軸部磁石の磁性中心より高く
し、上記下側のハブ部磁石の磁性中心が下側の軸部磁石
の磁性中心より低くして、各々の斥力が軸部磁石の中段
地点に向かって作用する磁気ベアリングを有する回転軸
が固定されたスピンドルモーターに存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図３は、本発明によるスピンドル
モーターを示す断面図であって、内側にステータ(11)を
有し、中央に回転軸(3) が立設されたハウジングアセン
ブリ(1) と、その上で外筒部(22)の内周縁に回転子マグ
ネット(23)を有したまま、内筒部(21)が上記の回転軸
(3) に嵌め込まれて回転するハブ(2) とを備えている。
モーターを示す断面図であって、内側にステータ(11)を
有し、中央に回転軸(3) が立設されたハウジングアセン
ブリ(1) と、その上で外筒部(22)の内周縁に回転子マグ
ネット(23)を有したまま、内筒部(21)が上記の回転軸
(3) に嵌め込まれて回転するハブ(2) とを備えている。
【０００９】ハウジングアセンブリ(1) に固定された上
記回転軸(3) には、上下に極が異なる各々の軸部磁石(4
a),(4b) を挿着し、又上記ハブ(2) の内筒部(21)の内周
面には、これと同様に、上下に極が異なる各々のハブ部
磁石(5a)、（5b) を付設している。
記回転軸(3) には、上下に極が異なる各々の軸部磁石(4
a),(4b) を挿着し、又上記ハブ(2) の内筒部(21)の内周
面には、これと同様に、上下に極が異なる各々のハブ部
磁石(5a)、（5b) を付設している。
【００１０】より詳しく言えば、上記回転軸(3) の中段
には、上下一対の軸部磁石(4a)、（4b) を結合するが、
この磁石は円筒形であって軸を嵌め合わせて結合したも
のであり、上下極の配列が上半部Ｎ極、下半部Ｓ極で互
いに異なっている。
には、上下一対の軸部磁石(4a)、（4b) を結合するが、
この磁石は円筒形であって軸を嵌め合わせて結合したも
のであり、上下極の配列が上半部Ｎ極、下半部Ｓ極で互
いに異なっている。
【００１１】さらに、ハブ(2) の内筒部(21)の内周面に
も、上下一対のハブ部磁石(5a)、(5b)を付設している
が、これらも、同様に円筒形であって、上下の極は、上
記回転軸(3) の軸部磁石のように上方がＮ極、下方がＳ
極に配列されている。
も、上下一対のハブ部磁石(5a)、(5b)を付設している
が、これらも、同様に円筒形であって、上下の極は、上
記回転軸(3) の軸部磁石のように上方がＮ極、下方がＳ
極に配列されている。
【００１２】従って、本発明の回転軸(3) と、ハブ(2)
は、図３に詳細に示されているように、上半部のＮ極と
Ｎ極が有する水平方向の斥力、及びＳ極とＳ極が有する
水平方向の斥力により、互いに触れない状態で回転でき
るものであり、これら磁石の極は上下を逆にしても同一
である。
は、図３に詳細に示されているように、上半部のＮ極と
Ｎ極が有する水平方向の斥力、及びＳ極とＳ極が有する
水平方向の斥力により、互いに触れない状態で回転でき
るものであり、これら磁石の極は上下を逆にしても同一
である。
【００１３】又、図４に示したように、上記軸部上側の
磁石(4a)は、その磁気中心(A) がハブ部上側の磁石(5a)
が有する磁気中心(B) より低い位置にあるため、下方に
斥力及び引力を受け、軸部下側の磁石(4b)は、その磁気
中心(C) がハブ部下側の磁石(5b)が有する磁気中心(D)
より高い位置にあるため、上方に斥力及び引力を受け
る。
磁石(4a)は、その磁気中心(A) がハブ部上側の磁石(5a)
が有する磁気中心(B) より低い位置にあるため、下方に
斥力及び引力を受け、軸部下側の磁石(4b)は、その磁気
中心(C) がハブ部下側の磁石(5b)が有する磁気中心(D)
より高い位置にあるため、上方に斥力及び引力を受け
る。
【００１４】それ故に、これらの軸部磁石(4a)、(4b)と
ハブ部磁石(5a)、(5B)は互いに均衡が取れた状態で浮上
して安定されており、回転する時も、このような力は変
わらないものであり、この時、磁石の磁力を強くするほ
ど、強性も強く調節できるものである。
ハブ部磁石(5a)、(5B)は互いに均衡が取れた状態で浮上
して安定されており、回転する時も、このような力は変
わらないものであり、この時、磁石の磁力を強くするほ
ど、強性も強く調節できるものである。
【００１５】一方、本発明は、図５〜図１１に示された
ように他の態様でも実施することができる。
ように他の態様でも実施することができる。
【００１６】図５は、上下側ハブ部磁石(5a)、(5b)の境
界部分に円周溝(5c)を形成して、ここに相対する磁石と
の中段部分の隙間を大きくしたものである。
界部分に円周溝(5c)を形成して、ここに相対する磁石と
の中段部分の隙間を大きくしたものである。
【００１７】このようにすると、その上下部の磁力が有
する力は、コリオリ効果により両方のフラックスが強く
なるので、磁力の有効部分が有する斥力をより強くする
ことができる。
する力は、コリオリ効果により両方のフラックスが強く
なるので、磁力の有効部分が有する斥力をより強くする
ことができる。
【００１８】又、図６は、本発明のハブ部磁石(5a)、(5
b)の内側に非磁性体の金属板材(6)を付設したものであ
って、その内側の中心にある軸部磁石(4a)、(4b)に対し
て磁力の程度を管理できるようにしたものである。
b)の内側に非磁性体の金属板材(6)を付設したものであ
って、その内側の中心にある軸部磁石(4a)、(4b)に対し
て磁力の程度を管理できるようにしたものである。
【００１９】又、図７は、図６のようにハブ部磁石(5
a)、(5b)の内側に非磁性体の金属板材(6) を付設する
が、その金属板材(6) の中段部で図５のように円周溝(6
a)を形成したものであって、磁力の程度を管理しながら
コリオリの効果があるようにしたものである。
a)、(5b)の内側に非磁性体の金属板材(6) を付設する
が、その金属板材(6) の中段部で図５のように円周溝(6
a)を形成したものであって、磁力の程度を管理しながら
コリオリの効果があるようにしたものである。
【００２０】又、図８は、回転軸(3) の周りに軸部磁石
を嵌め込むのではなく、軸部磁石(4a)、(4b)を円柱形に
して回転軸(3) の中段部を構成したものであって、回転
軸の回りに軸部磁石を嵌め込むことにより、直径が小さ
くなるので、縮小指向的な設計に従うことができるよう
になる。
を嵌め込むのではなく、軸部磁石(4a)、(4b)を円柱形に
して回転軸(3) の中段部を構成したものであって、回転
軸の回りに軸部磁石を嵌め込むことにより、直径が小さ
くなるので、縮小指向的な設計に従うことができるよう
になる。
【００２１】又、図９は、ハブ部磁石(5a)、(5b)に非磁
性体の金属板材(6) を付設するものではあるが、内周縁
ではなく、外周縁に付着することにより、やはり磁力の
程度を管理できるようにするものである。
性体の金属板材(6) を付設するものではあるが、内周縁
ではなく、外周縁に付着することにより、やはり磁力の
程度を管理できるようにするものである。
【００２２】又、図１０は、図８のようにハブ部磁石(5
a)、(5b)の内側に非磁性体の金属板材(6) を付設し、そ
の金属板材(6) の中段部に円周溝(6a)を形成するが、こ
れに対応する軸部の磁石(4a)、(4b)にも円筒面の中段で
円周溝(4c)を形成することで、磁力の程度を管理しなが
らコリオリ効果がより大きくなるようにしたものであ
る。
a)、(5b)の内側に非磁性体の金属板材(6) を付設し、そ
の金属板材(6) の中段部に円周溝(6a)を形成するが、こ
れに対応する軸部の磁石(4a)、(4b)にも円筒面の中段で
円周溝(4c)を形成することで、磁力の程度を管理しなが
らコリオリ効果がより大きくなるようにしたものであ
る。
【００２３】さらに、図１１は、ハブ(2) の内底面に鉄
(Fe)材の磁力遮断板材(7) を付設したものであって、上
記軸部磁石(4a)、（4b) 及びハブ部磁石(5a)、(5b)から
出る磁力がハードディスクドライブの他の部分に影響を
及ばないように配慮したものである。
(Fe)材の磁力遮断板材(7) を付設したものであって、上
記軸部磁石(4a)、（4b) 及びハブ部磁石(5a)、(5b)から
出る磁力がハードディスクドライブの他の部分に影響を
及ばないように配慮したものである。
【００２４】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明は、
従来の一般的なベアリングの代わりに、固定されている
回転軸(3) の軸部の磁石(4a)、(4b)と、内筒部(21)の中
のハブ部磁石(5a)、(5b)としてベアリング機能を遂行す
るようにしたため、回転時は勿論、停止時にも接触が無
いものであり、従って、騒音及び振動が無いのみなら
ず、低速及び高速で回転が均一な長所があり、温度変化
による特性変化が少なく、非同期回転振幅が大変小さ
く、特に磁石の材質を金属、プラスチック、ゴム等多様
に選択でき、又その強度及び隙間、長さ等を適当に変更
してモーターの特性に合わせて設計するのが容易である
ので、広く使用され得るものである。
従来の一般的なベアリングの代わりに、固定されている
回転軸(3) の軸部の磁石(4a)、(4b)と、内筒部(21)の中
のハブ部磁石(5a)、(5b)としてベアリング機能を遂行す
るようにしたため、回転時は勿論、停止時にも接触が無
いものであり、従って、騒音及び振動が無いのみなら
ず、低速及び高速で回転が均一な長所があり、温度変化
による特性変化が少なく、非同期回転振幅が大変小さ
く、特に磁石の材質を金属、プラスチック、ゴム等多様
に選択でき、又その強度及び隙間、長さ等を適当に変更
してモーターの特性に合わせて設計するのが容易である
ので、広く使用され得るものである。
【００２５】なお、本件発明の思想を上記実施形態によ
って具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種
々変更できることはいうまでもない。
って具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種
々変更できることはいうまでもない。
【図１】 ボールベアリングを有する従来のスピンドル
モーターの断面図。
モーターの断面図。
【図２】 動圧ベアリングを有する従来のスピンドルモ
ーターの断面図。
ーターの断面図。
【図３】 本発明によるスピンドルモーターの断面図。
【図４】 本発明の要部断面図。
【図５】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図６】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図７】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図８】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図９】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図１０】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
【図１１】 本発明の他の実施形態を示す断面図。
１：ハウジングアセンブリ ２：ハブ ３：回転軸 ４ａ、４ｂ：軸部磁石 ４ｃ：円周溝 ５ａ、５ｂ：ハブ部磁石 ６：金属部材 ７：磁力遮断板材
Claims (8)
- 【請求項１】内側にステータを有し、中央に回転軸が立
設されたハウジングアセンブリと、その上で外筒部の内
周縁に回転子マグネットを有するまま、内筒部が上記回
転軸に嵌め込まれて回転するハブとから構成され、 上記回転軸に、上下に極が異なる各々の軸部磁石が挿着
され、 上記ハブの内筒部の内周面に、上下に極が異なる各々の
ハブ部磁石が付設され、 上記磁石の斥力及び引力によりハブが浮上したまま、接
触無しに回転できるようにしたスピンドルモーターにお
いて、 上記回転軸の軸部磁石を上下Ｎ、Ｓに配列した時、その
外側のハブ部の磁石も上下Ｎ、Ｓに同様に配列して相互
内外側の磁石の斥力が大きく作用するようにするととも
に、 上記上側ハブ部磁石の磁性中心を上側の軸部磁石の磁性
中心より高くし、上記下側のハブ部磁石の磁性中心が下
側の軸部磁石の磁性中心より低くして、各々の斥力が軸
部磁石の中段地点に向かって作用するようになされるこ
とを特徴とする、磁気ベアリングを有する回転軸が固定
されたスピンドルモーター。 - 【請求項２】上記ハブ部磁石の中間上接部から内側面に
円周溝を形成して、その上下部分の磁力が、コリオリ効
果によりさらに有効になるようにしたことを特徴とする
請求項１記載のスピンドルモーター。 - 【請求項３】上記軸部磁石の中間上接部から外周面に円
周溝を形成して、その上下部分の磁力が、コリオリ効果
によりさらに有効になるようにしたことを特徴とする請
求項１記載のスピンドルモーター。 - 【請求項４】上記ハブ部磁石の内周面に薄い非磁性金属
板材を接合して、磁力の程度を管理するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のスピンドルモーター。 - 【請求項５】上記非磁性金属板材をハブ部磁石の外周面
に接合して、磁力の程度を管理するようにしたことを特
徴とする請求項４記載のスピンドルモーター。 - 【請求項６】上記非磁性金属板材の中段高さに円周溝を
形成して、その外側上下部分の磁力が、コリオリ効果に
よりさらに有効になるようにしたことを特徴とする請求
項６又は５記載のスピンドルモーター。 - 【請求項７】上記軸部磁石を円柱形にして上記回転軸の
中段部を構成したことを特徴とする請求項１記載のスピ
ンドルモーター。 - 【請求項８】上記ハブの内底面に、磁力が外に漏出する
ことを遮断するため、磁力遮断板材を付設したことを特
徴とする請求項１記載のスピンドルモーター。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960018440A KR100224534B1 (ko) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 회전축이 고정된 스핀들 모터의 자기 베어링 |
| KR1996-18440 | 1996-05-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09322474A JPH09322474A (ja) | 1997-12-12 |
| JP2873209B2 true JP2873209B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=19460040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8206982A Expired - Fee Related JP2873209B2 (ja) | 1996-05-29 | 1996-08-06 | 磁気ベアリングを有する回転軸が固定されたスピンドルモーター |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873209B2 (ja) |
| KR (1) | KR100224534B1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010064335A (ko) * | 1999-12-29 | 2001-07-09 | 송재인 | 광 디스크 구동용 모터 |
| KR100401096B1 (ko) * | 2000-06-24 | 2003-10-10 | 삼성전기주식회사 | 스러스트 자기 베어링 모터 |
| CN1327142C (zh) * | 2003-06-17 | 2007-07-18 | 财团法人工业技术研究院 | 磁浮轴承结构 |
| KR101254147B1 (ko) * | 2011-04-20 | 2013-04-18 | (주)계양정밀 | 자기 베어링을 구비한 터보차져 |
| US9438089B2 (en) * | 2014-03-06 | 2016-09-06 | Baker Hughes Incorporated | Systems and methods for preventing rotation of rotor bearings in a stator |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH054756U (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-22 | 日本ビクター株式会社 | スピンドルモータ |
| JP2949316B2 (ja) * | 1993-02-05 | 1999-09-13 | 光洋精工株式会社 | スピンドルモータ |
-
1996
- 1996-05-29 KR KR1019960018440A patent/KR100224534B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-08-06 JP JP8206982A patent/JP2873209B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970077917A (ko) | 1997-12-12 |
| KR100224534B1 (ko) | 1999-11-01 |
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