JPH02266843A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばコンピュータの外部記憶装置として用
いられるハードディスク装置や光デイスク装置などに用
いられるモータ装置に関する。

（従来の技術） 一般に、ハードディスク装置では、装置内のクリーン度
がクラス１００以下に保たれるのが必要条件になってい
る。

ところで、このハードディスク装置はディスクを回転駆
動するためのモータ装置を備えているが、このモータ装
置ではボールベアリング部分からグリースの蒸発粒子が
発生する問題があり、このモータ装置から出た蒸発粒子
がノ１−ドディスク装置内に流出すると、ディスクに対
して情報記録続出を行なうためのヘッドに至ってヘッド
クラブシュを起こしてしまう。

そこで、従来、例えば特公昭６１−３４７７１号公報に
記載されたディスクの駆動装置のように、磁性流体シー
ルによってモータ装置からの前記蒸発粒子の流出を防止
するようにした構造が採られている。

そして、この磁性流体シールの構造を採ったインハブ固
定シャフト両支持タイプのモータ装置を第１４図に示す
。これは、位置固定とした磁性材からなるシャフト１の
中間部外周に積層鉄心２とコイル３とからなるステータ
４が固定され、また、シャフト１のステータ４の上下部
に設けられたボールベアリング５を介してロータ６が回
動自在に取付けられている。

前記ロータ６は、下方に開口するカップ形状のロータハ
ブヨーク７と、このロータハブヨーク７の下面開口に嵌
合固定されるベアリングホルダ８を備え、そのロータハ
ブヨーク７の上端内周に嵌合装着されたボールベアリン
グ５およびベアリングホルダ８の内周に嵌合装着された
ボールベアリング５を介してシャフト１に回動自在に取
付けられている。そして、ロータハブヨーク７の内周に
は前記ステータ４の外周面に対向してロータマグネット
９が固定され、また、ロータハブヨーク７のボールベア
リング５の上側およびベアリングホルダ８のボールベア
リング５の下側には磁性流体シール１０がそれぞれ設け
られている。

前記磁性流体シール１０は、上下一対の環状の磁性片１
１と、この一対の磁性片１１間に保持されたマグネット
１２とを備え、環状のハウジング１３を介してロータハ
ブヨーク７およびベアリングホルダ８に取付けられてお
り、そして、一対の磁性片１１の間でマグネット１２と
シャフト１との間に磁性流体１４が注入され、マグネッ
ト１２の磁力によって磁性流体１４が保持されている。

そのため、シール機構の磁性流体１４によってモータ装
置の内部と外部とを完全に遮断している。

また、ロータハブヨーク７の下面外周部には環状のコン
ミテーション用マグネット１５が固着されており、この
コンミテーション用マグネット１５は、ロータマグネッ
ト９に対応して同極数の着磁がなされ、ロータマグネッ
ト９の着磁極に対応してロータハブヨーク７に組込まれ
、図示しないセンサによってこのコンミテーション用マ
グネット１５の磁極の位置を検出してステータコイル３
のコンミテーション（転流）を行なうようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 前記のようなハードディスク装置などに用いられるモー
タ装置は、小型化が要求されている。

そのため、磁性流体シール１０に与えられるスペースも
小さくなり、その磁性流体シール１２の構造を小型化、
簡素化しなければならないが、結果的に磁性流体１４の
注入後のシール耐圧が下がるので、磁性流体シール１０
そのものの信頼性が問題となってくる。特に、今後の小
型化に対しては、磁性流体シール１０の基本的な磁気回
路の面で従来の構造ではシール耐圧を十分に取れない。

このようなことから従来のモータ装置では、全体として
部品点数が多く、小型化、高信頼性、低コスト化を図り
にくかった。

また、従来のモータ装置では、ロータマグネット９とコ
ンミテーション用マグネット１５とをそれぞれ単体で着
磁してロータハブヨーク７に組込んでいるため、ロータ
マグネット９とコンミテーション用マグネット１５との
磁極の位相ずれが生じやすく、コンミテーション精度が
悪く、特に、スピンドルモータ特有の起動最小トルクに
製造上のばらつきが出て品質管理上問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、小型
化、高信頼性、低コスト化を図れるモータ装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 請求項１の発明は、シャフト２１と、このシャフト２１
に固定されたステータ２２と、このステータ２２の上下
部でシャフト２１に設けた軸受機構２３を介してステー
タ２２の外側に回動可能に取付けられたロータ２４とを
備えたモータ装置において、前記ロータ２４には、ロー
タヨーク４０と、このロータヨーク４Ｇの内周に前記ス
テータ２２に対向して固定されたロータマグネット４２
と、前記ステータ２２および軸受機構２３を内側間に配
置してロータマグネット４２の上下端部にそれぞれ固定
された一対のシールヨーク４３と、前記シャフト２１と
このシャフト２１に対向する一対の各シールヨーク４３
との間に磁性流体４６を介在させてなる磁性流体シール
４７とを備えたものである。

請求項２の発明は、ロータヨーク４０を軸方向に貫通開
口する円筒状に形成し、かつ、このロータヨーク４０に
ロータマグネット４２およびコンミテーション用マグネ
ット４８を設けたものである。

（作用） 請求項１の発明は、ロータマグネット４２によってロー
タ回転駆動のための磁気回路と磁性流体４６の保持のた
めの磁気回路とを一体に構成し、かつ、シールヨーク４
３によって磁性流体４６の保持のためのヨークとロータ
２４の上下カバーとを一体に構成することにより、シー
ルヨーク４３とシャフト２１との間に介在された磁性流
体４６をロータマグネット４２で構成される磁気回路に
よって保持する。

請求項２の発明は、ロータヨーク４０を円筒状とするこ
とにより、このロータヨーク４０にロータマグネット４
２またはコンミテーション用マグネット４８を組込んだ
状態での一体着磁が可能となる。

そのため、ロータヨーク４０に対してロータマグネット
４２を組込んだ状態での一体着磁と、ロータヨーク４Ｇ
に対してコンミテーション用マグネット４８を組込んだ
状態での一体着磁とをそれぞれ行ない、ロータヨーク４
Ｇをロータマグネット４２とコンミテーション用マグネ
ット４８との位置決め部材として利用することにより、
ロータヨーク４０にロータマグネット４２とコンミテー
ション用マグネット４８とを一体に組立てた状態での両
マグネット４２．４８の磁極の位相ずれを非常に少なく
シ、コンミテーション精度を向上させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例の構成を第１図ないし第１１図
を参照して説明する。

第１図にインハブ固定シャフト両支持タイプのモータ装
置を示し、固定配置される磁性材からなるシャフト２１
の中間部外周にステータ２２が固定され、また、シャフ
ト２１のステータ２２の上下部に設けられた軸受機構と
してのボールベアリング２３を介してロータ２４が回動
自在に取付けられている。

前記ステータ２２は、シャフト２１に固定される内環部
３１に対して巻胴部３２および外環部３３からなる磁極
誘導子片３４を所定の磁極数分有した磁性材からなる一
対のヨーク板３５を上下に接合して構成したステータヨ
ーク３６と、このステータヨーク３６の各磁極誘導子片
３４に巻かれたステータコイル３７とを備えており、こ
のステータコイル３７のリード線３８はシャフト２１の
内部の軸孔３９を通じて外部に引出されている。

前記ロータ２４は、磁性材料にて形成されてロータヨー
ク４０としての構成を一体に備えた上下に貫通開口する
円筒状のロータハブヨーク４１、このロータハブヨーク
４１の内周に前記ステータ２２の外周に対向して固定さ
れた円筒状のロータマグネット４２、ステータ２２およ
びボールベアリング２３を内側間に配置してロータマグ
ネット４２の上下端部にそれぞれ固定された磁性材から
なる一対のシールヨーク４３を備え、この各シールヨー
ク４３とロータマグネット４２との結合部分にそれぞれ
固定された環状の非磁性材からなるベアリングホルダ４
４を介して各ボールベアリング２３に取付けられ、シャ
フト２１に対して回動可能に支持されている。

前記シールヨーク４３は、中央に通孔４５を有する円板
状に形成され、外周縁部がロータマグネット４２の上下
端部に固定され、通孔４５の内周面はシャフト２１の外
周面に近接対向している。この各シールヨーク４３の通
孔４５の内周部とシャフト２１との間には、磁性流体４
６を注入して構成される磁性流体シール４８が設けられ
ている。

また、ロータハブヨーク４１の下面には、環状のコミチ
ージョン用マグネット４７が嵌合固定されている。

そして、このように構成されたモータ装置のロータマグ
ネット４２には、ロータ回転駆動のためのマグネット機
能と磁性流体保持のためのマグネット機能とを有した一
体構造が採られている。まず、このロータマグネット４
２の構造について第６図ないし第９図の概念図で説明す
る。

ロータマグネット４２は、第６図に示すように、ラジア
ル方向に所定数の磁極が着磁されたモータマグネット４
２３の両端部にアキシャル方向に着磁された磁性流体シ
ールマグネット４２ｂを配置した３体型の構造を基本と
している。これを左右のマグネット４２ｃ　、　４２ｄ
の２体型とした構造を第７図に示し、第８図に示すよう
に組立てることで前記両機能を得ることができる。そし
て、第９図（１）（ｂ）　（Ｃ）に一体型の構造を示し
、ロータマグネット４２の中央部域には円周方向に沿っ
てロータ回転駆動のために所定数の磁極が着磁されてい
るとともに、両端面部には磁性流体保持のためにアキシ
ャル方向に着磁されている。

次に、ロータマグネット４２によって構成される磁気回
路を第２図ないし第５図を参照して説明する。

第２図は、（ｃ）に磁性流体保持用の着磁極として上端
をＮ極、下端をＳ極としたロータマグネット４２を示し
、（１）（ｂ）にそのモータ静止時の磁気回路を示して
いる。そして、この磁気回路では、ステータ２２とロー
タハブヨーク４１との間で閉磁路を構成する磁束ｆｌ（
ｍｌ＋ｆｌ。、上側のシールヨーク４３からシャフト２
１に流れてステータ２２およびロータマグネット４２に
流れる磁束ｆ２、ステータ２２からシャフト２１を通じ
て下側のシールヨーク４３およびロータマグネット４２
に流れる磁束ｆｉｔａ＋＋ｆｉ（ｂｌがある。従って、
磁束ｆ２と磁束’３１．）＋ｆ３（ｂｌとで磁性流体保
持のための閉磁路を構成し、上下の各シールヨーク４３
とシャフト２１との間の空隙磁束量を十分に確保できる
ため、上下の各シールヨーク４３とシャフト２１との間
に注入されている磁性流体４６を確実に保持できる。

なお、第３図は、（ｃ）に磁性流体保持用の着磁極とし
て上下両端をＮ極としたロータマグネット４２を示し、
（１）　（ｂ）にそのモータ静止時の磁気回路を示して
いる。そして、この磁気回路では、ステータ２２とロー
タハブヨーク４１との間で閉磁路を構成する磁束ｆ、。

ｌ＋ｆｌ（ｂ）、上側のシールヨーク４３からシャフト
２１、ステータ２２、ロータマグネット４２に流れて閉
磁路を構成する磁束ｆ２、下側のシールヨーク４３から
シャフト２１、ステータ２２、ロータマグネット４２に
流れて閉磁路を構成する磁束ｆ３がある。従って、磁束
ｆ２と磁束ｆ３とが磁性流体保持のための閉磁路をそれ
ぞれ構成し、上下の各シールヨーク４３とシャフト２１
との間の空隙磁束量を十分に確保できるため、上下の各
シールヨーク４３とシャフト２１との間に注入されてい
る磁性流体４６を確実に保持できる。

一方、第４図は、前述の第２図のロータマグネット４２
に対応しており、（ｅ）に磁性流体保持用の着磁極とし
て上端をＮ極、下端をＳ極としたロータマグネット４２
を示し１．　（１）　（ｂ）にそのモータ通電動作時の
磁気回路を示している。そして、この磁気回路では、ス
テータ２２で閉磁路を構成してモータ回転駆動力を得る
磁束ｆｌ、上側のシールヨーク４３からシャフト２１に
流れてステータ２２およびロータマグネット４２に流れ
る磁束ｆ２、ステータ２２からシャフト２１を通じて下
側のシールヨーク４３およびロータマグネット４２に流
れる磁束ｆ、がある。従って、磁束ｆ２と磁束ｆ３とで
磁性流体保持のための閉磁路を構成し、上下の各シール
ヨーク４３とシャフト２１との間の空隙磁束量を十分に
確保できるため、上下の各シールヨーク４３とシャフト
２１との間に注入されている磁性流体４６を確実に保持
できる。

ナオ、第５図は、前述の第３図のロータマクネット４２
に対応しており、（Ｃ）に磁性流体保持用の着磁極とし
て上下両端をＮ極としたロータマグネット４２を示し、
（１）（ｂ）にそのモータ通電動作時の磁気回路を示し
ている。そして、この磁気回路では、ステータ２２で閉
磁路を構成してモータ回転駆動力を得る磁束ｆｌ、上側
のシールヨーク４３からシャフト２１、ステータ２２、
ロータマグネット４２に流れて閉磁路を構成する磁束ｆ
２、下側のシールヨーク４３からシャフト２１、ステー
タ２２、ロータマグネット４２に流れて閉磁路を構成す
る磁束ｆ３がある。従って、磁束ｆ２と磁束ｆ３とが磁
性流体保持のための閉磁路をそれぞれ構成し、上下の各
シールヨーク４３とシャフト２１との間の空隙磁束量を
十分に確保できるため、その上下の各シールヨーク４３
とシャフト２１との間に注入されている磁性流体４６を
確実に保持できる。

以上の第２図ないし第５図から明らかなように、モータ
が静止時でも通電動作時でも、ロータマグネット４２に
よって磁性流体保持のための磁束の閉磁路を構成でき、
かつ、大きなマグネット体積を有するモータ本体のロー
タマグネット４２を使用して磁性流体保持のための磁気
回路を構成するため、上下の各シールヨーク４３とシャ
フト２１との間の空隙磁束量を十分に確保でき、その上
下の各シールヨーク４３とシャフト２１との間に注入さ
れている磁性流体４６を確実に保持できる。特に、通電
動作時においては、ステータ２２の各相のステータコイ
ル３７にはコンミテーシジン作用により電流切換え（電
流反転）等が行われ、ステータ２２内は複雑な磁束の変
化、磁路の変化を示すが、これはあくまでもステータ２
２内を微視的に見た場合であり、各シールヨーク４３を
通過する磁束量は、特にシャフト２１との間の空隙およ
びその近辺（シャフト２１の近辺のシールヨーク４３の
部分）は、ロータマグネット４２の両端面の表面磁、東
密度で決まる総磁束量が常に一定に発生して流れている
ので、磁性流体４６の保持される力とそのシール耐圧は
常に一定に保たれる。

従って、ロータマグネット４２によってロータ回転駆動
のための磁気回路と磁性流体保持のための磁気回路とを
一体に構成し、かつ、シールヨーク４３によって磁性流
体４６を保持するためのヨークトロータハブヨーク４１
の上下カバーとを一体に構成することにより、小型化、
高信頼性、低コスト化を実現したモータ装置を提供でき
る。

また、このモータ装置では、ロータハブヨーク４１を円
筒状の構造とするため、このロータハブヨーク４１にロ
ータマグネット４２を組込んだ状態での一体着磁が可能
となる。すなわち、第１０図ないし第１１図に示すよう
に、ロータマグネット４２を組込んだロータハブヨーク
４１の内側に、着磁極数に対応した着磁コイル５１を備
えた着磁ヨーク５２を挿入嵌合して着磁を行うことがで
きる。同様に、ロータハブヨーク４１にコンミテーショ
ン用マグネット４８を組込んだ状態での一体着磁が可能
となる。

そのため、ロータハブヨーク４１に対してロータマグネ
ット４２を組込んだ状態での一体着磁と、ロータハブヨ
ーク４１に対してコンミテーション用マグネット４８を
組込んだ状態での一体着磁とをそれぞれ行なえるので、
ロータハブヨーク４１をロータマグネット４２とコンミ
テーション用マグネット４８との位置決め部材として利
用することができ、ロータハブヨーク４１にロータマグ
ネット４２とコンミテーション用マグネット４８とを一
体に組立てた状態での両マグネット４２．４８の磁極の
位相ずれは非常に少なく、コンミテーション精度が向上
する。

なお、第１２図に示すように、非磁性材からなるロータ
ハブ６１と、ロータマグネット４２の外周面中央域に嵌
合するヨーク片部６２およびこのヨーク片部６２の下端
から外方に折曲されコンミテーション用マグネット４８
の上面に嵌合するヨーク片部６３を有する断面略し字状
のロータヨーク４０とを備えた構造とすることにより、
モータ本体の磁気回路、磁性流体シール用の磁気回路、
コンミテーショーン用マグネット４８の磁気回路をそれ
ぞれ分離独立することができ、各磁気回路が互いに干渉
しないようにして磁気回路の効率を良くすることができ
る。

また、第１３図に示すように、非磁性材からなるロータ
ハブ６１と、ロータマグネット４２およびコノ夷アーン
ヨン用マグネット４８を一体に有する断面略り字状のマ
グネット６４と、上側のシールヨーク４３、ロータマグ
ネット４２の外周面に嵌合するロータヨーク４０および
コンミテーション用マグネット４８の外側に嵌合するコ
ンミテーション用ヨーク６５を有するヨーク体６６とを
備えた構造とすることにより、モータ外部への漏洩磁束
を少なくすることができ、漏洩磁束の影響を嫌うハード
ディスク装置にも適用することができる。

〔発明の効果〕

請求項１の発明によれば、ロータマグネットによってロ
ータ回転駆動のための磁気回路と磁性流体の保持のため
の磁気回路とを一体に構成し、かつ、シールヨークによ
って磁性流体の保持のためのヨークとロータの上下カバ
ーとを一体に構成することにより、小型にすると共に部
品点数を削減しても、シールヨークとシャフトとの間に
介在された磁性流体をロータマグネットで構成される磁
気回路によって確実に保持し、シール耐圧も確保するこ
とができ、小型化、高信頼性、低コスト化を実現したモ
ータ装置を提供できる。

請求項２の発明によれば、ロータヨークを円筒状とする
ことにより、このロータヨークにロータマグネットまた
はコンミテーション用マグネットを組込んだ状態での一
体着磁が可能となるため、ロータヨークをロータマグネ
ットとコンミテーション用マグネットとの位置決め部材
として利用することができ、ロータヨークにロータマグ
ネットとコンミテーション用マグネットとを一体に組立
てた状態での両マグネットの磁極の位相ずれは非常に少
なくなり、コンミテーション精度を向上させて高信頼性
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のモータ装置の一実施例を示す断面図、
第２図はモータ静止時の磁気回路を説明する図で（１）
は一部の断面図、（ｂ）は第２図（＆）のｂ−ｂ断面図
、（Ｃ）はロータマグネットの展開図であり、かつ、第
３図はモータ静止時の他の磁気回路を説明する図で（１
）は一部の断面図、（ｂ）は第３図（１）のｂ−ｂ断面
図、（Ｃ）はロータマグネットの展開図であり、また、
第４図はモータ通電動作時の磁気回路を説明する図で（
１）は−部の断面図、（ｂ）は第４図（１）のｂ−ｂ断
面図、（Ｃ）はロータマグネットの展開図であり、かつ
、第５図はモータ通電動作時の他の磁気回路を説明する
図で（１）は一部の断面図、（ｂ）は第５図（１）のｂ
−ｂ断面図、（Ｃ）はロータマグネットの展開図であり
、第６図ないし第８図はロータマグネットの構造の概念
を説明する斜視図、第９図はモータマグネットの構造を
説明する図で（１）は端面図、（ｂ）は第９図（１）の
ｂ−ｂ断面図、（Ｃ）は第９図（ｂ）のＣ−Ｃ断面図で
あり、また、第１０図はロータマグネットの着磁方法を
示す一部の断面図、第１１図はその平面図、第１２図お
よび第１３図は本発明のモータ装置の他の実施例を示す
断面図、第１４図は従来のモータ装置の断面図である。 ２１・・シャフト、２２・・ステータ、２３・・軸受機
構としてのボールベアリング、２４・・ロータ、４０・
・ロータヨーク、４２１１・ロータマグネット、４３・
・シールヨーク、４６・・磁性流体、４７・・磁性流体
シール、４８φ・コンミテーション用マグネッ　　ト　
。 Ｃ） 尊Ｉｌ」 ＣＧ） １４亘 ＣＧ） 蓬Ａ叉 Ｎ　　　Ｎ　　　Ｎ　　　〜 Ｃ） −峯乏１− 】ｉ盪［

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シャフトと、このシャフトに固定されたステータ
   と、このステータの上下部でシャフトに設けた軸受機構
   を介してステータの外側に回動可能に取付けられたロー
   タとを備えたモータ装置において、 前記ロータは、ロータヨークと、このロータヨークの内
   周に前記ステータに対向して固定されたロータマグネッ
   トと、前記ステータおよび軸受機構を内側間に配置して
   ロータマグネットの上下端部にそれぞれ固定された一対
   のシールヨークと、前記シャフトとこのシャフトに対向
   する一対の各シールヨークとの間に磁性流体を介在させ
   てなる磁性流体シールとを具備したことを特徴とするモ
   ータ装置。
2. （２）ロータヨークを軸方向に貫通開口する円筒状に形
   成し、かつ、このロータヨークにロータマグネットおよ
   びコンミテーション用マグネットを設けたことを特徴と
   する請求項１記載のモータ装置。