JP5636484B2 - モータ及び同モータを備えたディスク駆動装置 - Google Patents

Description

本発明はハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、又はＤＶＤといったディスクをドライブするディスク駆動装置をはじめ、各種装置の駆動源として用いられるモータに関する。

近年、情報記録媒体としてのディスクの回転駆動用として、動圧型の流体軸受を備えたスピンドルモータが多用されている。

係るモータは、例えばステータを構成するモータベースにスリーブを固着し、そのスリーブとロータ軸との間に潤滑油を充填した構成であり、その利点として荷重負荷能力が大きく、高速性能に優れることなどが挙げられる。

その種のモータに係る軸受の構造として、例えばスリーブとロータハブとの間に動圧を発生するスラスト軸受部を設けると共に、スリーブの外周にフランジ部を設けてロータの抜け止め機構を構成したものが知られる（例えば、特許文献１）。

しかし、特許文献１に開示される構成では、スリーブとロータハブとの間に形成されるスラスト軸受部でスラスト荷重を支持することはできても、ロータが抜ける方向に抵抗する力はマグネットの吸引力のみで、同方向のスラスト力に対して弱く、信頼性に欠けるという問題がある。

そこで、スラスト軸受部を２つ設け、その両軸受部に発生する動圧により軸線に沿う双方向のスラスト荷重を支えるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２）。

その構成を図５に示して説明すれば、ロータハブＲｈは環状壁部Ｗを有するカップ状で、その中心部にはロータ軸Ｒｓを構成する芯部ＲＳ１が形成される。

ロータ軸Ｒｓは、ロータハブＲｈに一体に形成される芯部ＲＳ１と該芯部の外周に嵌着された外筒部ＲＳ２からなり、このロータ軸Ｒｓを支持するスリーブＳの一端部外周にはフランジ部ｆが形成される。

又、スリーブＳの外周にはその段差部の下段側でシールリングＳｒが固定されると共に、そのシールリングＳｒとフランジ部ｆの間にはスラストリングＴｒが嵌められる。

尚、スラストリングＴｒはロータハブＲｈの環状壁部Ｗ内に固定され、その外周縁が環状壁部Ｗの段差部に突き当たられる。特に、ロータハブＲｈの内側には、環状壁部ＷとシールリングＳｒの間に形成される隙間（テーパシール部Ｔｓ）の位置まで潤滑剤が充填され、スラストリングＴｒとスリーブＳのフランジｆとの間、及びスラストリングＴｒとシールリングＳｒとの間に、潤滑剤の動圧を発生するスラスト軸受部ＴＢが形成される。

特開２００４−３２８９２６号公報（段落００２９〜００３２、図４）

特開２００６−１８３７３４号公報（実施例１、図１〜図３）

上記のような特許文献２のモータにおいて、テーパシール部Ｔｓの位置は可及的内側に設けることが望ましく、これにより遠心力による潤滑剤の飛散を防止したり、外側に界磁用マグネットＭｇやコイルＣといったモータ駆動用部品の配置スペースを広く取ったりすることができる。

しかし、特許文献ではその構造上、テーパシール部ＴｓをスリーブＳのフランジ部ｆの外径より外側に配置する必要があるため、スラスト軸受部ＴＢの特性を犠牲にして該スラスト軸受部ＴＢの幅を狭めない限り、テーパシール部Ｔｓを内側に配置することができない。

又、この種のモータでは高い耐衝撃性能を要求されるが、図５に示される特許文献２のモータでは、スラストリングＴｒが扁平で、その外周部がロータハブＲｈの環状壁部Ｗの一部分に圧入保持されるだけなので十分な圧入強度を得られず、ロータ軸ＲｓにスリーブＳから抜ける方向（図５の上方）の外力が作用した場合、ロータハブＲｈとスラストリングＴｒの相対位置がずれる虞がある。

加えて、同モータの組立に際しては、先ずスリーブＳにスラストリングＴｒを遊嵌し、次いでシールリングＳｒをスリーブＳの外周に押し嵌めて軸受ユニットを構成した後、その軸受ユニットをロータハブＲｈの環状壁部Ｗ内に組み込むが、このときスラストリングＴｒをロータハブＲｈの環状壁部Ｗ内に圧入すべくシールリングＳｒを押し込むため、スリーブＳとシールリングＳｒとにおけるスラスト軸受部ＴＢの形成面を押し潰して必要な動圧が得られなくなる可能性があった。

又、ロータに界磁用マグネットＭｇを固定し、その外側のステータ側に駆動コイルＣを配置する場合、界磁用マグネットＭｇの内側は磁気回路を構成するために磁性体で構成される必要があるが、特許文献２ではロータハブＲｈの環状壁部Ｗの外周に界磁用マグネットＭｇが固定されるため、ロータハブＲｈの全体を磁性体で形成しており、このため磁束がロータ軸Ｒｓ側に引かれて駆動コイルＣ側に作用する磁束が減って駆動トルクが小さくなってしまうという問題がある。一方、スラストリングＴｒが扁平である場合に、その外周部がロータハブＲｈの環状壁部Ｗの一部分に保持されるだけという問題もある。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、スラストリングＴｒの軸方向寸法に係わらず内胴の軸方向寸法を大きくすることを可能として、小型でありながら高い耐衝撃性と回転性能をもつ信頼性の高いモータまたはディスク駆動装置を提供することにある。

本発明のある態様はモータに関する。このモータは、ベースと、ベースに対して回転自在に支持され、その回転軸と同心の環状の内胴固定部と内胴固定部よりも内径が大きい環状の外壁部とが形成されるロータハブと、外壁部の内側に固定される界磁用マグネットと、ベースに固定され、ベースから遠い側の端に半径方向外向きに張り出したフランジ部が形成される円筒状の円筒部材と、ベースに固定され、円筒部材を環囲する筒状の周状壁部と周状壁部の下端から半径方向内向きに延在する内向き延在部とを含む環囲部材と、円筒部材を囲繞するようロータハブの内胴固定部の内側に固定された筒状の内胴と、を備える。内胴は、フランジ部の外周面を環囲するフランジ環囲部と、内胴固定部からベースに向かって軸線方向に突出する突出部と、を有し、内胴の内周部にはフランジ部のベース側と軸線方向に対向する第１端面を有する環状のスラスト溝形成部が設けられ、スラスト溝形成部は、第１端面の内周縁から軸線方向に沿ってベース側向きに形成される内周面と、内周面のベース側の端から半径方向外向きに形成されて第１端面と平行な第２端面と、を有し、第１端面および第２端面には潤滑剤の圧力を高めるための溝が形成されてスラスト軸受部が設けられ、内胴の軸線方向寸法はスラスト溝形成部の軸線方向寸法よりも大きく形成されることを特徴とする。

加えて、請求項２に係る発明は、内胴と環囲部材との半径方向隙間にはテーパ状の隙間であるテーパシール部が形成され、毛管作用により潤滑剤がテーパシール部内に保持されることを特徴とする。

加えて、請求項３に係る発明は、テーパ状の隙間を構成する半径方向内側の周壁には半径方向内向きに凹む周状凹部が形成されることを特徴とする。

加えて、請求項４に係る発明は、ロータハブは、磁性体でなり、界磁用マグネットは内胴の少なくとも一部を環囲することを特徴とする。

加えて、請求項５に係る発明は、ベースには外周側に電機子コアが固定配置される環状の固定胴部が形成され、固定胴部は内胴のベース側の一部を環囲することを特徴とする。

又、請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータを備えるディスク駆動装置であって、ロータハブは外壁部の外周に半径方向外向きに突出してハードディスクが保持されるべき鍔を有し、鍔は上面が軸線方向において内胴の上端から下端の間に位置することを特徴とする。

本発明に係るモータによれば、スラスト溝形成部の軸方向寸法に係わらず内胴の軸方向寸法を大きくすることができる。

請求項２および請求項３に係る発明によれば、内胴と環囲部材との半径方向隙間にはテーパ状の隙間であるテーパシール部が形成されるから、係る隙間を可及的ロータ軸側に配置して遠心力による潤滑剤の飛散を防止することができる。

請求項４に係る発明によれば、ロータハブは磁性体でなるから、ロータハブの内側に磁気回路を構成する部品の全てが収容されるアウターロータ型にして、ロータハブから外部に磁束が漏れ出すことを防止して、結果的にディスクやヘッドへの磁束の飛び込みを防ぐことができる。

請求項５に係る発明によれば、ベースには外周側に電機子コアが固定配置される環状の固定胴部が形成され、固定胴部は内胴のベース側の一部を環囲するから、内胴と固定胴部との間には、円筒状の狭い隙間が形成されることにより、テーパシール部から潤滑剤が漏れ出てしまったとしても、この狭い隙間により阻まれ、それ以上外側に漏れ出ることは無いので、潤滑剤によるディスクなどの汚損を防ぐことができる。

本発明に係るモータの構成例を示す断面図 同モータの部分拡大断面図 同モータを備えたディスク駆動装置を示す概略図 本発明に係るモータの第２の構成例を示す断面図 従来モータの構成例を示す説明図

以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。
［実施例１］
図１は本発明に係るモータ（電動機）を示した縦断面図である。尚、本例において、係るモータＭ１は、ハードディスクなどを回転させるディスク駆動用スピンドルモータとして図示せぬディスク駆動装置内に組み込まれる。

図１において、１はステータを構成するモータベースである。このモータベース１はアルミニウム板などをプレス加工するなどして形成されるもので、その中央部分には中心孔１Ａが開口される。中心孔１Ａには、円筒状のスリーブ保持具２が接着剤などを用いて固定され、そのスリーブ保持具２により円筒状のスリーブ３が保持される構成としてある。

尚、スリーブ保持具２の一端開口部にはシール板４が固定され、そのシール板４によりスリーブ保持具２の一端開口部が密封されている。又、スリーブ３はスリーブ保持具２内に圧入、又は接着剤により固定されるが、その外周部にはスリーブ保持具２の位置決めをするための段差部３Ａが形成され、その段差部３Ａにスリーブ保持具２の一端開口縁が密着されるようになっている。

特に、スリーブ保持具２の内周部には軸線方向に沿って延びる溝形の油道２Ａが形成され、その油道２Ａを通じてスリーブ保持具２の外周側とスリーブ３の内周側に潤滑剤（潤滑油）を回し込めるようにしてある。又、スリーブ３にはスリーブ保持具２より突出する一端外周部にフランジ部３Ｂが形成され、そのフランジ部３Ｂがスリーブ保持具２の一端面に対向するようになっている。

一方、スリーブ３内にはロータ軸５が挿入され、そのロータ軸５がスリーブ３により回転自在に支持されている。又、ロータ軸５には該ロータ軸と共にロータを構成するロータハブ６が固定され、そのロータハブ６がロータ軸５と一体に回転するようになっている。

ロータハブ６は、ロータ軸５と同心の環状壁部６Ａとその一端側に連なる円盤部６Ｂとを有するカップ形で、円盤部６Ｂの中心にはロータ軸５を圧入するための結合孔６Ｃが穿設される。尚、ロータハブ６には、その外周に形成される鍔６Ｄ上でディスク７（本例においてハードディスク）が保持される。

又、ロータハブ６の環状壁部６Ａ内には円筒状の内胴８が固定され、その内胴８によりスリーブ３及びその保持具２が囲繞されている。特に、内胴８の内周部には環状凸部８Ａが形成され、その環状凸部８Ａがスリーブ３のフランジ部３Ｂとスリーブ保持具２の一端面との間に挟まれている。そして、環状凸部８Ａとフランジ部３Ｂ及びスリーブ保持具２との間は、潤滑剤が介在される軸受隙間を有した動圧型のスラスト軸受部ＴＢ１，ＴＢ２とされ、それらスラスト軸受部ＴＢ１，ＴＢ２により内胴８を含むロータに作用する双方向のスラスト荷重を支持できるようにしてある。尚、環状凸部８Ａの軸線方向両端面（フランジ部及びスリーブ保持具の一端面との対向面）には、潤滑剤の圧力を高めるための図示せぬ溝（例えばヘリングボーン形）が形成されるが、その溝を、スラスト軸受部ＴＢ１，ＴＢ２を形成するフランジ部３Ｂ及びスリーブ保持具２の一端面に形成してもよい。

又、内胴８とスリーブ保持具２との間には、スラスト軸受部ＴＢ２に連続して該スラスト軸受部ＴＢ２からモータベース１側に向かって幅が漸次広かるテーパ状の隙間（テーパシール部９）が形成され、その毛管作用により潤滑剤がテーパシール部９内に保持されるようになっている。

更に、内胴８の一端面８ｆはロータハブ６の軸線方向内面（円盤部６Ｂの内面６Ｂｆ）に突き当てられると共に、内胴８の他方側の一端部はロータハブ６の環状壁部６Ａから突出した突出部８Ｂとされ、その突出部８Ｂの外周に界磁用マグネット１０が固定されている。

そして、モータベース１には、界磁用マグネット１０に対応して突極１１Ａをもつコア１１にコイル１２を捲回して成る電機子１３が配置される。

ここで、ロータハブ６は非磁性体（例えば、オーステナイト系ステンレス）、その内側に固定される内胴８は磁性体（例えば、フェライト系ステンレス）でなり、界磁用マグネット１０の磁束が磁性体でなる内胴８とコア１１との対向方向に引かれてロータハブ６側に殆ど漏れ出さないので、ロータハブ６などから構成されるロータの駆動トルクを大きくすることができる。

尚、モータベース１には磁束の漏れ出しを防止すべく電機子１３上を覆う磁気シールド１４が設けられるが、ディスク７が磁気記録式のものである場合、磁束の僅かな漏れ出しが問題になる場合があり、その場合にはロータハブ６を磁性体により製作してディスク７に悪影響を及ぼす磁束の漏れ出しを完全に防止することができる。

次に、図２はロータ軸５を省略したモータＭ１の部分断面を示す。この図で明らかなように、スリーブ３の内周部には、軸線方向に間隔をあけてヘリングボーン形の溝を形成してなる動圧型のラジアル軸受部ＲＢが形成される。これによれば、スリーブ３内に挿入されるロータ軸５（図１参照）の回転に際して、ラジアル軸受部ＲＢを構成するヘリングボーン形の溝によりスリーブ３とロータ軸５との間に充填される潤滑剤の圧力が高められ、その動圧によりロータ軸５に作用するラジアル荷重を良好に支持することができる。

ここで、以上のようなモータＭ１を組み立てるには、先ず内胴８内にスリーブ３を挿入し、次いで内胴８とスリーブ３の間でスリーブ保持具２をスリーブ３の外周部に嵌め込み、それら３部材により軸受ユニットを構成する。

その後、その軸受ユニットをロータハブ６内に組み込むが、その際には内胴８に軸線方向の加圧力を作用させて、該内胴８をその一端面８ｆがロータハブ６の円盤部６Ｂの内面６Ｂｆに突き当たるまで押し込むようにするのであり、このためスラスト軸受部ＴＢ１，ＴＢ２には内胴８の押込力が加わらず、スラスト軸受部ＴＢ１，ＴＢ２がモータ組立時に傷付いたり、押し潰されてしまったりすることがなく、その軸受隙間を一定に維持できる。尚、ロータハブ６の内側で軸受ユニットにはテーパシール部９の位置まで潤滑剤が充填される。又、スリーブ保持具２はモータベース１に固定され、スリーブ３内にはロータ軸５が挿入されるが、ロータハブ６に対するロータ軸５の取り付けは軸受ユニットをロータハブ６内に組み込む前でも後でも構わない。

図３は、以上のようにして得られるモータＭ１を備えたディスク駆動装置を示す。この図で明らかなように、係るモータＭ１はディスク７に近接する磁気ヘッドＨと共に筐体２０内に組み込まれる。尚、図３において、ディスク駆動装置は、ディスク７としてハードディスクをモータＭ１により回転させるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）とされるが、ディスク７としてＣＤやＤＶＤなどの光ディスクなどを回転させるディスク駆動装置とすることもできる。但し、その種のディスク駆動装置では、磁気ヘッドＨに代えて光ピックアップを筐体２０内に装備する構成とされる。

［実施例２］
次に、本発明の変更例を説明する。図４は界磁用マグネット１１０がコア１１１の外側に配置された、所謂「アウターロータ型」としてのモータＭ２の構造の一例である。実施例１に示すインナーロータ型の構造では、磁気回路（界磁用マグネット１１０、コア１１１）を最小の領域で形成することができるため、小型化を図る上では有利である。しかし、取り付けるディスクの径方向内側に磁気回路を構成するだけの寸法がある場合には、アウターロータ型にする方がロータの駆動トルクを大きくできるため好ましい。

ここで、スリーブ保持具２、スリーブ３、シール板４、ロータ軸５、内胴８、スラスト軸受部ＴＢ１，ＴＢ２、テーパシール部９、ラジアル軸受部ＲＢについては、前記実施例１と同様に形成されるため、同一符号を付し、ここでの説明を省略する。

モータベース１０１は、アルミニウムのダイカスト成型などにより形成されるもので、その中央部には中心孔１０１Ａが開口され、その中心孔１０１Ａにはスリーブ保持具２が接着剤などを用いて固定される。

ロータハブ１０６は、円盤部１０６Ｂと、ロータ軸５と同心で円盤部１０６Ｂの片面に形成された内側環状壁部１０６Ａ１（環状壁部）及び外側環状壁部１０６Ａ２（外壁部）を有する二重のカップ形で、内側環状壁部１０６Ａ１の内側には内胴８が固定され、外側環状壁部１０６Ａ２（外壁部）の内側には界磁用マグネット１１０が接着固定される。

更に、円盤部１０６Ｂの中心に、結合孔１０６Ｃが穿設されてロータ軸５が圧入固定される一方、外側環状壁部１０６Ａ２（外壁部）における円盤部１０６Ｂとは反対側の端部には、その外周に鍔１０６Ｄが形成されてディスク（本例において図示せぬハードディスク）が保持される。

そして、モータベース１０１には、ロータハブ１０６における内側環状壁部１０６Ａ１の径方向外側に、隙間を介して環状壁部１０６Ａ１を囲繞する環状の固定胴部１０１Ｂが形成され、その固定胴部１０１Ｂの外周側には、コア１１１にコイル１１２を捲回して成る電機子１１３が固定配置され、コア１１１は空間を介して界磁用マグネット１１０に対向する。

ここで、内側環状壁部１０６Ａ１と固定胴部１０１Ｂとの間には、円筒状の狭い隙間が形成されることにより、テーパシール部９から潤滑剤が漏れ出てしまったとしても、この狭い隙間により阻まれ、それ以上外側に漏れ出ることは無いので、潤滑剤によるディスクなどの汚損を防ぐことができる。

尚、ロータハブ１０６は、界磁用マグネット１１０の磁束を通すため、磁性体（例えば、フェライト系ステンレス）で形成されるが、これによれば先の実施例１とは異なり、磁束を発生させる部品である界磁用マグネット１１０とコイル１１２、及び磁束が通るコア１１１が、全てロータハブ１０６内に位置するため、他の部品を付加することなくロータハブ１０６から外部に磁束が漏れ出すことを完全に防止でき、結果的にディスクやヘッドへの磁束の飛び込みを防ぐことができる。又、実施例１の場合と異なり、内胴８によって磁束の漏れを防ぐ必要がないので、内胴８に磁性体（例えば、フェライト系ステンレス）ではなく、例えば快削鋼を用いることができるという利点を有する。

このように構成した実施例２においても、主に軸受を構成するスリーブ保持具２、スリーブ３、シール板４、ロータ軸５、内胴８、スラスト軸受部ＴＢ１，ＴＢ２、テーパシール部９、ラジアル軸受部ＲＢについては、実施例１と同様に形成されるため同様の効果を得られる。但し、実施例１と異なり、内胴８の軸方向への長さがモータベース１０１の軸方向厚みによって制限を受けるため、耐衝撃性を重要視する場合においては、実施例１の形態を採用する方がよい。

以上、本発明について説明したが、ロータ軸５とロータハブ６は別体であることに限らず、その両者を一体成形することもできる。

Ｍ１，Ｍ２ モータ
１ モータベース
２ スリーブ保持具
２Ａ 油道
３ スリーブ
３Ａ 段差部
３Ｂ フランジ部
４ シール板
５ ロータ軸
６ ロータハブ
６Ａ 環状壁部
６Ｂ 円盤部
７ ディスク
８ 内胴
８Ａ 環状凸部
８Ｂ 突出部
９ テーパシール部
１０ 界磁用マグネット
１１ コア
１２ コイル
１３ 電機子
１０１ モータベース
１０１Ａ 中心孔
１０１Ｂ 固定胴部
１０６ ロータハブ
１０６Ａ１ 内側環状壁部（環状壁部）
１０６Ａ２ 外側環状壁部（外壁部）
１０６Ｂ 円盤部
１１０ 界磁用マグネット
１１１ コア
１１２ コイル、 １１３ 電機子。

Claims (6)

1. ベースと、
   前記ベースに対して回転自在に支持され、その回転軸と同心の環状の内胴固定部と前記内胴固定部よりも内径が大きい環状の外壁部とが形成されるロータハブと、
   前記外壁部の内側に固定される界磁用マグネットと、
   前記ベースに固定され、前記ベースから遠い側の端に半径方向外向きに張り出したフランジ部が形成される円筒状の円筒部材と、
   前記ベースに固定され、前記円筒部材を環囲する筒状の周状壁部と前記周状壁部の下端から半径方向内向きに延在する内向き延在部とを含む環囲部材と、
   前記円筒部材を囲繞するよう前記ロータハブの前記内胴固定部の内側に固定された筒状の内胴と、
   を備え、
   前記内胴は、前記フランジ部の外周面を環囲するフランジ環囲部と、前記内胴固定部から前記ベースに向かって軸線方向に突出する突出部と、を有し、
   前記内胴の内周部には前記フランジ部の前記ベース側と軸線方向に対向する第１端面を有する環状のスラスト溝形成部が設けられ、
   前記スラスト溝形成部は、前記第１端面の内周縁から軸線方向に沿って前記ベース側向きに形成される内周面と、前記内周面の前記ベース側の端から半径方向外向きに形成されて前記第１端面と平行な第２端面と、を有し、
   前記第１端面および前記第２端面には潤滑剤の圧力を高めるための溝が形成されてスラスト軸受部が設けられ、
   前記内胴の軸線方向寸法は前記スラスト溝形成部の軸線方向寸法よりも大きく形成されることを特徴とするモータ。
2. 前記内胴と前記環囲部材との半径方向隙間にはテーパ状の隙間であるテーパシール部が形成され、毛管作用により前記潤滑剤が前記テーパシール部内に保持されることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記テーパ状の隙間を構成する半径方向内側の周壁には半径方向内向きに凹む周状凹部が形成されることを特徴とする請求項２に記載のモータ。
4. 前記ロータハブは、磁性体でなり、前記界磁用マグネットは前記内胴の少なくとも一部を環囲することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記ベースには外周側に電機子コアが固定配置される環状の固定胴部が形成され、前記固定胴部は前記内胴の前記ベース側の一部を環囲することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のモータを備えるディスク駆動装置であって、
   前記ロータハブは前記外壁部の外周に半径方向外向きに突出してハードディスクが保持されるべき鍔を有し、前記鍔は上面が軸線方向において前記内胴の上端から下端の間に位置することを特徴とするディスク駆動装置。

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