JPH03128650A - スピンドルモータ - Google Patents

スピンドルモータ

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JPH03128650A
JPH03128650A JP2195506A JP19550690A JPH03128650A JP H03128650 A JPH03128650 A JP H03128650A JP 2195506 A JP2195506 A JP 2195506A JP 19550690 A JP19550690 A JP 19550690A JP H03128650 A JPH03128650 A JP H03128650A
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JP
Japan
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side member
bearing
thrust bearing
spindle motor
rotating body
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JP2195506A
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English (en)
Inventor
Daisuke Konno
紺野　大介
Yukihiko Miwa
三和　幸彦
Shiyunichi Aiyoshizawa
相吉澤　俊一
Kazushi Kasahara
一志 笠原
Yoshio Sato
良雄 佐藤
Kazuto Hirokawa
一人 廣川
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はラジアル軸受及びスラスト軸受が流体動圧軸受
で構成される高速回転が可能なスピンドルモータに関し
、特にモータの姿勢いかんにかかわらず回転時に振動が
少ないハードデスクドライハー（以下、単に’ＨＤＤ、
と称する）として好適なスピンドルモータに関するもの
である。
〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕近年、Ｈ
ＤＤの高記憶容量化は低電力消費化に伴い、その駆動用
であるスピンドルモータに対しても、それにより適した
高性能のものが要望されている。
第４図は従来のＨＤＤ用スビスピンドルモータ部断面図
を示す図であり、取付台２１の中央部に軸支持筒２２を
備え、該軸支持筒２２の外周には複数個のステータフィ
ル群２３が固定されており、内周にはボールベアリング
２４を介して回転軸２５が回転自在に支持されている。
回転軸２５の上端には、外周面にハードディスクを載架
固定する支持部材２７が固定されている。支持部材２７
の内周面側には複数個のロータマグネット群２８が前記
ステータコイル群２３と対向して固定されている。
上記玉軸受を使用したスピンドルモータにおいて、スピ
ンドルモータの振動の大きさは玉軸受の隙間に依存し、
ラジアル方向の振動は玉軸受のラジアル隙間、スラスト
方向の振動は玉軸受のスラスト隙間と同程度であり、こ
の隙間を少なくするために玉軸受にプリロードをかける
等の工夫がなされているが、ラジアル方向のランアウト
（振れ）の非繰返し成分で０．５ミクロン程度であり、
満足できる値とはなっていない。また、玉軸受にこのよ
うなプリロードをかけることは逆にモータのトルクを増
しＨＤＤの低消費電力化に逆行する。従って、上記のよ
うな玉軸受を使用する限り原理的にスピンドルモータの
振動をさらに低減することは実質上不可能である。
そこで、より高精度な回転性能を実現するものとして、
動圧軸受を用いたスピンドルモータが提案されている。
第５図は本出願前に本出願人が特許出願（特願平１−９
２１６１号）した動圧軸受を使用したスピンドルモータ
の断面図である。取付台３１の中央部に支持軸３２を立
設し、取付台３１に円環状スラスト軸受３３を、また支
持軸３２と同心円状に円筒状ラジアル軸受３４を各々固
定する。支持軸３２の円筒状ラジアル軸受３４の上方部
には、ステータコイル３５を複数個等間隔で固定する。
一方　支承部材３６はキ勺ツブ形状をしており、上方天
蓋部は支持軸３２の上方に遊嵌されており、下方端部に
は断面り字型の円環状軸部材３７が固着されている。該
軸部材３７の下端部はスラスト軸受３３と内周面はラジ
アル軸受３４と各々対向して、スパイラル溝動圧スラス
ト軸受とヘリングボーン溝動圧ラジアル軸受を形成して
いる。支承部材３６の内周ステータコイル３５の対向位
置には、複数個のロータマグネット３８が等間隔で固定
されている。
ステータフィル３５に順次電流が流れるとロータマグネ
ット３８を備えた支承部材３６は回転を開始し、スラス
ト軸受３３の上面と軸部材３７の下面間で空気動圧スラ
スト軸受をラジアル軸受３４の外周面と軸部材３７の内
周面間で空気動圧ラジアル軸受を構成する。そのため、
軸部材３７は固体接触することなく軸支されるので、ス
ムーズにしかも高速回転に対応でき、従来の玉軸受を使
用したものに比較し、摩擦の問題点及び振動の問題点等
が解消される。
しかしながら、上記スピンドルモータも横姿勢（重力方
向がモータの軸と直角となる方向）で動作させた場合は
、回転部の重力に起因するラジアル方向のモーメントが
発生し、主軸に対してラジアル軸が傾き、ロータマグネ
ットとステータコイルのラジアル方向の磁力の不釣り合
いがより大きくなった状態で回転部分が軸受に対して片
当り状態で押しつけられる。
また、上記問題点を含み、一般に従来の動圧軸受を使用
したスピンドルモータを横姿勢で使用した場合下記のよ
うな問題点があった。
■回転時の振動が大きい。
■２個の別体の軸受を使用する場合は、組み立て時、同
心の調整に困難性があり、また、ラジアル軸受と軸のク
リアランスはミクロン台であり、２つの軸心のクリアラ
ンスを合わせることは製造工程上問題があった。また、
スラスト軸受のスラストカラーは平行度数ミクロン以内
で作成してあり、セット時にこれの数分の１程度に抑え
ることが必要となり、困難である。
■また、第５図に示すような、ラジアルギャップタイプ
のスピンドルモータでは、ロータマグネットとステータ
コイルのラジアル方向の磁力の不釣り合いによりモーメ
ントが発生し、主軸に対してラジアル軸が傾き、動圧面
が片当りして起動トルクが大きくなり、また回転時はラ
ジアル方向の磁力が動圧力に添加され前者は不安定な力
であるため、軸が振れ回り必ずしも良い振動状態が得ら
れるものではなかった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、軸受に流体動圧軸受を用い、高回転性能が良
く、モータが使用される姿勢に関係なく回転時の振動が
少ない、高記録容量用ＨＤＤとして好適なスピンドルモ
ータを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため本発明は、スピンドルモータを
下記の如く構成した。
取付基台の中央部に立設した円筒状支持軸と、中央部に
円筒状支持軸の中央穴に貫挿される円柱状部材を々する
キャップ状モータ回転体とを具備し、モータ回転体の円
柱状部材の外周面はロータマグネット又はロータ磁性体
を設け、円筒状支持軸の中央穴の内周面にロータマグネ
ット又はロータ磁性体に対応してステータコイル群を設
け、モータ回転体をその内周面と円筒状支持軸の外周面
とをラジアル軸受を介して支承し、モータ回転体のキャ
ップ状の鍔部はスラスト軸受を介して取付基台に支承さ
れ、ラジアル軸受及びスラスト軸受はそれぞれ動圧軸受
であることを特徴とする。
また、取付基台の中央部に立設した円筒状支持軸と、中
央部に円筒状支持軸の中央穴に貫挿される円柱状部材を
右するキャップ状モータ回転体とを具備し、毛−夕回転
体の内周面にロータマグネット又はロータ磁性体を設け
、円筒状支持軸の外周面にロータマグット又はロータ鉄
心に対応してステータコイル群を設け、モータ回転体を
その円柱状部材の外周面と円筒状支持軸の中央穴の内周
面とをラジアル軸受を介して支承し、モータ回転体のキ
ャップ状の鍔部はスラスト軸受を介して取付基台に支持
され、ラジアル軸受及びスラスト軸受けはそれぞれ動圧
軸受であることを特徴とする。
また、スラスト軸受のスラスト方向の動圧力とは反対方
向に磁力によるプリロードすることを特徴する。
また、プリロードはロータマグネット又はロータ磁性体
の軸方向の磁気中心をステータコイルの軸方向の磁気中
心よりスラスト軸受けの反対側に所定量ずらして配置さ
せることにより行なうことを特徴とする。
また、ラジアル軸受を構成する固定側部材及び可動側部
材、スラスト軸受を構成する固定側部材及び可動部材の
少なくとも１つはセラミック材料で作られ、又は固定側
部材及び可動側部材の互いに対向する摺動面にセラミッ
ク材層又は素地とは異材料をコーティングした薄膜又は
素地を変質させた表面変質層が設けられたことを特徴と
する。
また、セラミックスが炭化ケイ素又はアルミナであるこ
とを特徴とする。
また、ラジアル軸受はモータ回転体の重心点を含む所定
の範囲を支承するように配置したことを特徴とする。
また、スラスト軸受と取付基台との間に弾性体パットを
介在させたことを特徴とする。
また、弾性体パットがシリコンゴムであることを特徴と
する。
また、スラスト軸受の固定側部材及び可動側部材の互い
に対向する摺動面のいずれか一方に動圧発生用スパイラ
ル状溝を設けたことを特徴とする。
また、ラジアル軸受の固定側部材及び可動側部材の互い
に対向する摺動面のいずれか一方に動圧発生用ヘリング
ボーン状溝を設けたことを特徴とする。
また、ラジアル軸受の可動側部材、回転体及びスラスト
軸受の可動側部材の幾つか又は全部が一体に形成された
ことを特徴とする。
また、一体に形成されたラジアル軸受の可動側部材及び
／又はスラスト軸受けの可動側部材の摺動面が素地とは
異種の材料がコーティングされるか又はその素地が表面
処理されていることを特徴とする。
また、ラジアル軸受の固定側部材、支持軸、スラスト軸
受の固定側部材及び取付基台の幾つか又は全部が一体に
形成されたことを特徴とする。
また、一体に形成されたラジアル軸受の固定側部材及び
／又はスラスト軸受の固定側部材が素地とは異種の材料
がコーティングされるか又はその素地が表面処理されて
いることを特徴とする。
〔作用〕
スピンドルモータを上記の如く構成することにより、モ
ータ回転体は動圧ラジアル軸受を介して支持軸に支承さ
れ、モータ回転体のキャップ状の鍔部はスラスト軸受を
介して取付基台に支承される構成であるから、負荷能力
に余裕がある範囲で作動できるため、動圧力が増しラジ
アル方向の振動が少なくなる。また、片持ち構造となる
ことがないから起動トルクが小さくなる。
また、モータ回転体は支持軸との間に１個のラジアル軸
受を介して支持軸に回転自在に支持される構造なので、
組み立て時に同心の調整が容易になる。
また、ステータの中心とラジアル軸受の中心を一致させ
ることより、ステータとロータマグネット磁力のラジア
ル方向に働くモーメントによる不釣り合いをなくすこと
ができ、回転時の振動を小さくすることができる。
スラスト軸受をモータ回転体の外側に伸長して配置する
ので、スラスト軸受の径及び面積を大きくでき大きな動
圧力を得ることができ、且つ磁力によるスラスト方向の
プリロードをかけることにより、ラジアル軸受に対する
ラジアル軸の傾きを矯正できる。また、モータ回転体は
スラスト方向の動圧力により飛び出ることなくモータ回
転体は安定して回転する。特にスピンドルモータを横姿
勢で使用してもモータ回転体は安定して回転する。また
、片持構造となることによる片当りに起因する起動トル
クの増大を防止する。
また、ラジアル軸受はモータ回転体の重心点を含む所定
の範囲を支持すると言う場合のモータ回転体の重心点は
モータ回転体に取付られるハードディスク（ＨＤ）等の
負荷を含んだ回転部の重心点を意味するものとする。
また、ロータマグネットの中心をステータコイルの中心
より前記スラスト軸受の反対側に所定量ずらして配置す
ることにより、簡単にプリロードができるので格別のプ
リロード手段を必要としない。
また、上記構成のスピンドルモータにおいては、動圧に
よる軸と軸受のクリアランスはミクロンオーグーの小さ
い値であるから、スラスト軸受はラジアル軸受に対して
正確に直角に配置されることが望ましいが、製作精度と
の関係から正確に直角に配置することが困難となる。し
かしながら、スピンドルモータにおいては、スラスト軸
受と取付台との間に介在させたシリコンゴム等の弾性体
パッドは、この直角度の誤差を吸収する作用を奏するこ
とになる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に係るスピンドルモータの構造を示す断
面図である。同図において、１は取付基台であり、該取
付基台１の中央部には円筒状の支持軸２が立設されてお
り、該支持軸２の内周にはステータフィル群５が固定さ
れている。６はモータ回転体であり、該モータ回転体６
は中央部にはステータコイル群５の中央部に貫挿される
円柱状部材６ｂを有するキャップ状であり、該円柱状部
材６ｂの外周には前記ステータコイル群５と対応して円
筒状のロータマグネット群８が固定されている。モータ
回転体６の下端には水平方向に拡大した鍔部６ａが形成
され、該鍔部６ａの底面にはスラスト軸受３の可動側部
材３ａが固定されており、取付基台１にはこの可動側部
材３ａに対応するスラスト軸受３の固定側部材３ｂが設
けられている。また、支ｔ′寺軸２の外周にはラジアル
軸受４の固定側部材４ｂが固定されており、モータ回転
体６の内周面には該固定側部材４ｂに対応して可動側部
材４ａが固定されている。この可動側部材４ａと固定側
部材４ｂでラジアル軸受４を固定する。
また、ロータマグネット群８はその長手方向の中心が支
持軸２の内周に設けられたステータコイル群５の長手方
向の磁気中心に対して、所定量ｄだけ上方にずらして取
り付けられている。即ち、ロータマグネット群８の磁気
中心はステータコイル群５の中心に対してスラスト軸受
３側とは反対側に所定量ｄだけずらして配置されている
。これにより、モータ回転体６はロータマグネット群８
とステータコイル群５の磁力により所定の力でスラスト
軸受３に押しつけられる。即ち、ロータマグネット群８
の磁気中心をステータコイル群５の磁気中心に対して、
所定量上方にずらすことにより、軸方向のスラスト軸受
３の動圧発生方向とは反対方向に磁力によるプリロード
が加わっていることになる。なお、モータ回転体６の外
周部にはハードディスクが載架できるようになっている
。
上記スピンドルモータは、所謂ラジアルギ勺ツブクイプ
のスピンドルモータであり、ステータコイル群５とロー
タマグネット群８とは駆動部を構成することになる。
ラジアル軸受４の固定側部材４ｂの表面には第２図に示
すようなヘリングボーン状の溝ＣＩ等の動圧力を発生さ
せる動圧発生溝が形成されており、スラスト軸受３の固
定側部材３ｂの上面（可動側部材３ａとの対向面）には
第３図に示すスパイラル溝Ｃ１等の動圧力を発生させる
動圧発生溝が形成されている。
上記構成のスピンドルモータにおいて、ステータコイル
群５に順次電流が流れるとロータマグネット群８が固定
されたモータ回転体６は回転を開始し、スラスト軸受３
の固定側部材３ｂと可動側部材３ａの間に流体動圧が発
生し、流体動圧スラスト軸受が形成される。また、ラジ
アル軸受４の固定側部材４ｂの外周面と可動側部材４ａ
の内周面の間に流体動圧が発生し、流体動圧ラジアル軸
受が形成される。そのためラジアル軸受４の可動側部材
４ａと固定側部材４ｂ及びスラスト軸受３の可動側部材
３ａと固定側部材３ｂとは固体接触することなく軸支さ
れるので、スムーズでしかも高速回転に対応できる。従
って、上記従来の玉軸受による軸支に比較して摩擦の問
題か解消される。なお、動圧発生溝はスラスト軸受３の
可動側部材３ａの下面及びラジアル軸受４の可動側部材
４ａの内周面に形成し、ラジアル軸受４の固定側部材４
ｂ及びスラスト軸受３の固定側部材３ｂの表面を平滑と
してもよい。
ラジアル軸受４の固定側部材４ｂ又は可動側部材４ａの
いずれか一方又は双方を除き、支持軸２の外周面と可動
側部材４ａ内周面又は固定側部材４ｂの外周面とモータ
回転体６の内周面或いは支持軸２の外周面とモータ回転
体６の内周面のいずれか一方に動圧発生する溝を形成し
て、対向する面を平滑としてもよい。同様にスラスト軸
受３の可動側部材３ａ又は固定側部材３ｂの一方又は双
方を除き、固定側部材３ｂの上面とモータ回転体６の鍔
部６ａの下面又は可動側部材３ａの下面と取付基台１の
上面又は取付基台１の上面とモータ回転体６の鍔部６ａ
の下面のいずれか一方に動圧発生溝を形成して、対向す
る面を平滑としてもよい。また、勿論ラジアル軸受とス
ラスト軸受は一体に形成することもできる。
また、ステータを構成するステータコイル群５の中心と
ラジアル軸受４の中心とを一致させることにより、ステ
ータとロータマグネット群８の磁力によるラジアル方向
に働くモーメントによる不釣り合いがなくなり、回転時
の振動が少なくなる。スピンドルモータを上記のような
構造とすることにより、可動側部材４ａ及び固定側部材
４ｂで構成されるラジアル軸受４の長さがモータ回転体
６の高さと略同しく長いから、負荷能力に余裕がある範
囲で作動でき、動圧力が増しラジアル方向の振動が小さ
くなる。また、ラジアル動圧軸受が長いから、ラジアル
軸受４が片持ち構造とならず、起動トルクが小さくて済
む。
なお、上記実施例ではラジアル軸受４の長さがモータ回
転体６の高さと略同じとしたが、これは好ましい形態で
あり、場合によってはラジアル軸受４の長さはモータ回
転体６の高さより小さくてもよいが、少なくともモータ
回転体６の重心点がラジアル動圧軸受の範囲内にあると
、プリロードがかからない停止時においても、スラスト
軸受３の片当りを避けることができる。ここでモータ回
転体６としたが、このモータ回転体６ハードデイスク等
の負荷が取付られた場合は、このモータ回転体に負荷を
含む回転体の重心点とすることにより、負荷を装着した
状態で上記作用効果が得られる。
また、ラジアル動圧軸受の長さが長いことから大きい動
圧が発生するから、ラジアル軸受４の可動側部材４ａ及
び固定側部材４ｂの加工精度を低くすることができる。
また、上記構造のスピンドルモータを縦姿勢で使用した
場合、ロータマグネット群８の磁力によるスラスト方向
に加わるプリロードの力の範囲は、スラスト軸受３の可
動側部材３ａと固定側部材３ｂとの間に発生ずる動圧力
と、スラスト軸受３に加わるモータ回転体６のモータ重
量と、可動側部材３ａと固定側部材３ｂの加工精度によ
るが、基本的には以下の関係を満たしておればよい。Ｐ
＜　ｔ　ｏ　ｏｘｓｌ−ｗ・・・・・・・・（１）但し
、Ｐはロータマグネット群８によるプリロードｊＪ　（
ｇ　）、Ｓはスラスト軸受の面積〔印２〕、Ｗはモータ
回転体６の重量（ｇ）である。
ここで１００ＸＳは動圧軸受の現在の経済的な仕上で固
体接触することなく回転できるための必要な動圧力［ｇ
／ｃＴｒＩ”）である。
また、上記構造のスピンドルモータを横姿勢で使用した
場合、磁力によるスラスト方向にプリロードが加わって
いないと、スラスト軸受３にはモータ回転体６の重量が
かからないため、ラジアル軸受４に対するラジアル軸の
傾きにより、軸受が片当りしたり、スピンドルモータの
起動により、モータ回転体６はスラスト方向に飛び出て
しまい、安定して回転しないことになる。そのため、ス
ラスト軸受３の動圧力と逆方向の力としてスピンドルモ
ータの駆動部であるロータマグネット群８を利用し、予
めスラスト軸受３に発生する動圧と逆方向の力、即らプ
リロードをかけておくと回転が安定する。
なお、本実施例ではスラスト軸受３をモータ回転体６の
鍔部６ａの下面に配置したので、スラスト軸受３の径が
大きくなり、上記プリロードにより、モータ回転体６は
径の大きいスラスト軸受３の方向に引っ張られるから、
モータ回転体６はラジアル方向にふらつくことが少なく
なり、安定して回転する。また、可動側部材３ａと固定
側部材３ｂからなるスラスト軸受３でロータマグネット
群８やステータコイル群５で構成される駆動部を封じ込
めるようにしたので、動圧発生溝を第３図に示すように
動圧が内側に発生するようにした場合には、スラスト軸
受は外周側から空気を吸い込み、この空気の圧縮により
スラスト軸受３の可動側部材３ａと固定側部材３ｂとの
間に動圧力を発生するから、空気はモータ回転体６内か
ら外部に流れることがなく、ロータマグネット群８やス
テータコイル群５からの塵芥が外部に飛散することがな
い。従ってく塵芥を嫌う環境で使用する場合、好適なス
ピンドルモータとなる。なお、塵芥を嫌わない環境では
動圧がスラスト軸受の外側に生じるように動圧発生溝を
形成してもよいことは勿論である。
上記構成のスピンドルモータにおいて、ラジアル軸受４
を構成する固定側部材４ｂ、可動側部材４ａ及びスラス
ト軸受３を構成する固定側部材３ｂ、可動側部材３ａは
、回転時圧縮流体を介して非接触で回転することから、
これら軸受を構成する部材の材質は高精度で加工できる
材質であればどんな材料でもよく、一般の金属材料、有
機材料の利用が考えられる。問題は起動時と低速回転時
の摩擦抵抗と磨耗が少なくすることであり、使用可能な
材質の範囲は軸受構造により異なる。
本実施例では、ラジアル軸受４を構成する固定（（Ｉ１
１部材４ｂ、可動側部材４ａ及びスラスト軸受３を構成
する固定側部材３ｂ、可動側部材３ａを大きくし、接触
面にかかる面圧を低減すると共に、ステータコイル群５
を適切な配置とすることにより、片当りしない構造とし
ている。従って、例えば、軸受を構成する部材として、
ステンレス材を例にとれば、軸受の接触面に薄い潤滑材
を塗れば長期間に渡って安定した性能が得られる。しか
しながら、スピンドルモータの使用される環境により、
潤滑材を使用できないか又最小限に抑えたい場合もあり
、この場合は特に耐磨耗特性の摺動特性の優れたセラミ
ックス系の材質が好ましい。なかでも炭素ケイ素又はア
ルミナが好適である。
第６図は本発明に係る他のスピンドルモータの構造を示
す断面図である。図示するように、本スピンドルモータ
は、モータ回転体６の内周面にロータマグネット群８を
設け、円筒状の支持軸２の外周面にロータマグシト群８
に対応してステータコイル群５を設けている。そしてモ
ータ回転体６の円柱状部材６ｂの外周面にラジアル軸受
４の可動側部材４ａを設け、円筒状の支持軸２の中央穴
の内周面に該可動側部材４ａに対向する固定側部材４ｂ
が設けられている。この可動側部材４ａ及び固定側部材
４ｂはそれぞれ円柱状部材６ｂ及び支持軸２と同心円状
で且つ一体的に形成されている。
また、モータ回転体６のキャップ状の鍔部６ａには第１
図のスピンドルモータと同様、可動側部材３ａの可動側
部材３ａが固定され、取付基台１の該可動側部材３ａと
対応する位置の上面には、スラスト軸受３の固定側部材
３ｂが設けられている。
第６図のスピンドルモータが第１図のスピンドルモータ
と比較し相違する点は、第６図のスピンドルモータはモ
ータ駆動部を構成するステータコイル群５及びロータマ
グネット群８がラジアル軸受４を構成する固定側部材４
ｂ及び可動側部材４ａの外側に配置されているのに対し
て、第１図のそれは反対に、モータ駆動部を構成するス
テータコイル群５及びロータマグネット群８がラジアル
軸受４を構成する固定側部材４ｂ及び可動側部材４ａの
内側に配置されている点にあり、その他の作用及び効果
は両者は路間−である。
なお、第１図のスピンドルモータ及び第６図のスピンド
ルモータにおいては、動圧による軸と軸受のクリアラン
スはミクロンオーグーの小さい値であるから、スラスト
軸受３はラジアル軸受４に対して正確に直角に配置され
ることが望ましいが、製作精度との関係から正確に直角
に配置することが困難となる。そこで図示するように、
スラスト軸受３の固定側部材３ｂと取付基台１０間にシ
リコンゴム材等からなる弾性体パッド１ｏを設けること
により、この直角度の誤差を吸収する作用を奏する。
なお、上記構造のスピンドルモータは何れもモータ回転
体にロータマグネット群８を設け、支持軸２に該ロータ
マグネット群８に対応してステータコイル群５を配置し
てなる、所謂同期電動機型のスピンドルモータを示した
が、このロータマグネット群８に替え、ロータ鉄心等の
ロータ磁性体を配置することにより、誘導電動機型のス
ピンドルモータとすることも可能である。
第７図及び第８図はそれぞれ本発明に係るスピンドルモ
ータの他の構造を示す断面図である。第７図及び第８図
のスピンドルモータはそれぞれ第１図及び第６図に示す
スピンドルモータに類似するが、以下の点で異なる。取
付基台１と支持軸２とラジアル軸受４の固定側部材４ｂ
とスラスト軸受３の固定側部材３ｂとが同一材料からな
る一体構造に形成されている。また、モータ回転体６と
ラジアル軸受４の可動側部材４ａとスラスト軸受３の可
動側部材３ａが同一材料からなる一体構造に形成されて
いる。
第８図及び第７図に示す構造のスピンドルモータにおい
て、ラジアル軸受４の可動側部材４ａ。
スラスト軸受３の可動側部材３ａ及びラジアル軸受４の
固定側部材４ｂ、スラスト軸受３の固定側部材３ｂのい
ずれか一方又は双方に例えばセラミックやその素地とは
異種材料の薄膜をコーティングして形成するか、素地を
変質させた表面変質層が設けられている。この薄膜は物
理的蒸着、化学的蒸着若しくはメツキにより形成するこ
とができる。この薄膜は通常、素地とは異種の材料が使
用される、例えば、素地がステンレスでコーティング材
料がセラミックからなる組み合せである。
しかしながら素地と同種の材料を用いることもある。例
えばある種のニッケルメッキはメツキにより素地より致
密で硬いものとなる。また、平滑度を高めることがでる
。ｒ素地とは異種材料の、とはこのような場合も含むも
のとする。また、表面変質層とは、例えば酸化処理、窒
化処理若しくはイオン注入により形成できる。また、上
記のような処理は第１図及び第６図に示す構造のスピン
ドルモータのラジアル軸受４の可動側部材４ａと固定側
部材４ｂの摺動面及びスラスト軸受３の可動側部材３ａ
と固定側部材３ｂの摺動面に施してもよいことは当然で
ある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば下記のような優れた
効果が得られる。
（１）ラジアル軸受が一体的に形成されるので、組み立
て時に芯の調整が容易となる。また、ラジアル軸受自体
の正確な加工が容易となる。
（２）ラジアル軸受は少なくともモータ回転体の重心点
を含む所定の範囲を支持する構成とするから、負荷能力
に余裕がある範囲で作動できるため、動圧力が増しラジ
アル方向の振動が少なくなる。また、ラジアル軸受が長
いため、片持ち構造とならず、起動トルクが小さくなる
。また、ラジアル軸受を構成する部材の加工精度を落と
すことができるから、製造コストが安価となる。
（３）スラスト軸受をモータ回転体の外周部に配置する
ので、スラスト軸受の径及び面積を大きくでき大きな動
圧力を得ることができ、且つ磁力によるスラスト方向に
プリロードをかけることにより、ラジアル軸受に対する
ラジアル軸の傾きを矯正し、モータ回転体はスラスト方
向の動圧力により飛び出ることなくモータ回転体は安定
して回転する。特にスピンドルモータを横姿勢で使用し
ても、ラジアル軸受が長いことと、プリロードとが協動
して、モータ回転体は安定して回転する。
（４）また、スピンドルモータを本発明の構造とするこ
とにより、モータの駆動部即ちステータコイル群とロー
タマグネット群又はロータ磁性体の軸方向位置とラジア
ル軸受の軸方向位置とを略−致させることができるから
、ステークとロータマグネット又はロータ磁性体の磁力
のラジアル方１！ＩＪに働くモーメントによる不釣り合
いがなくなり、回転時の振動を小さくすることができる
。
（５）　　スラスト軸受及びラジアル軸受を構成する部
材にセラミック又は素地とは異種材料をコティングした
薄膜又は素地を変質させた表面変質層を設けることによ
り、無潤滑又は最小限潤滑で使用できる。
（６）また、プリロードをロータマグネットの軸方向磁
気中心をステータコイルの軸方向磁気中心よりスラスト
軸受の反対側に所定量ずらして配置することにより、該
ロータマグネットとステータコイルの磁力よりプリロー
ドができるので、格別のプリロード手段を必要とするこ
となく、簡単にプリロードができる。
（７）スラスト軸受の固定側部材と取付基台の間に介在
させた弾性体パッドにより、取付台と軸受の加工誤差を
吸収できるので、良好な摺動状態を保証できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るスピンドルモータの構造を示す断
面図、第２図はラジアル軸受部材に形成された動圧発生
溝の例を示す図、第３図はスラスト軸受部材に形成され
た動圧発生溝の例を示す図、第４図は従来のＨＤＤ用ス
ビスピンドルモータ部断面図を示す図、第５図は本出願
人が先に特許出願した動圧軸受を使用したスピンドルモ
ータの断面図、第６図は本発明に係る他のスピンドルモ
ータの構造を示す断面図、第７図は本発明に係る他のス
ピンドルモータの構造を示す断面図、第８図は本発明に
係る他のスピンドルモータの構造を示す断面図である。 図中、１・・・・取付基台、２・・・・支持軸、３・・
・・スラスト軸受、４・・・・ラジアル軸受、５・・・
・ステータコイル群、６・・・・モータ回転体、８・・
ロータマグネット群、１０・・・・弾性体パッド。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）取付基台の中央部に立設した円筒状支持軸と、中
    央部に前記円筒状支持軸の中央穴に貫挿される円柱状部
    材を有するキャップ状モータ回転体とを具備し、 前記モータ回転体の円柱状部材の外周面はロータマグネ
    ット又はロータ磁性体を設け、 前記円筒状支持軸の中央穴の内周面に前記ロータマグネ
    ット又はロータ磁性体に対応してステータコイル群を設
    け、 前記モータ回転体をその内周面と前記円筒状支持軸の外
    周面とをラジアル軸受を介して支承し、前記モータ回転
    体のキャップ状の鍔部はスラスト軸受を介して前記取付
    基台に支承され、 前記ラジアル軸受及びスラスト軸受はそれぞれ動圧軸受
    であることを特徴とするスピンドルモータ。
  2. （２）取付基台の中央部に立設した円筒状支持軸と、中
    央部に前記円筒状支持軸の中央穴に貫挿される円柱状部
    材を有するキャップ状モータ回転体とを具備し、 前記モータ回転体の内周面にロータマグネット又はロー
    タ磁性体を設け、 前記円筒状支持軸の外周面に前記ロータマグット又はロ
    ータ磁性体に対応してステータコイル群を設け、 前記モータ回転体をその前記円柱状部材の外周面と前記
    円筒状支持軸の中央穴の内周面とをラジアル軸受を介し
    て支承し、 前記モータ回転体のキャップ状の鍔部はスラスト軸受を
    介して前記取付基台に支持され、前記ラジアル軸受及び
    スラスト軸受けはそれぞれ動圧軸受であることを特徴と
    するスピンドルモータ。
  3. （３）前記スラスト軸受のスラスト方向の動圧力とは反
    対方向に磁力によりプリロードすることを特徴する請求
    項（１）又は（２）記載のスピンドルモータ。
  4. （４）前記プリロードはロータマグネット又はロータ磁
    性体の軸方向の磁気中心をステータコイルの軸方向の磁
    気中心より前記スラスト軸受の反対側に所定量ずらして
    配置させることにより行なうことを特徴とする請求項（
    ３）記載のスピンドルモータ。
  5. （５）前記ラジアル軸受を構成する固定側部材及び可動
    側部材、スラスト軸受を構成する固定側部材及び可動部
    材の少なくとも１つはセラミック材料で作られ、又は前
    記固定側部材及び可動側部材の互いに対向する摺動面に
    セラミック材層又は素地とは異種材料をコーティングし
    た薄膜又は素地を変質させた表面変質層が設けられたこ
    とを特徴とする請求項（１）又は（２）又は（３）又は
    （４）記載のスピンドルモータ。
  6. （６）前記セラミックスが炭化ケイ素又はアルミナであ
    ることを特徴とする請求項（５）記載のスピンドルモー
    タ。
  7. （７）前記ラジアル軸受は前記モータ回転体の重心点を
    含む所定の範囲を支承するように配置したことを特徴と
    する請求項（１）乃至（６）のいずれか１項記載のスピ
    ンドルモータ。
  8. （８）前記スラスト軸受と取付基台との間に弾性体パッ
    トを介在させたことを特徴とする請求項（１）乃至（７
    ）のいずれか１項記載のスピンドルモータ。
  9. （９）前記弾性体パットがシリコンゴムであることを特
    徴とする請求項（８）記載のスピンドルモータ。
  10. （１０）前記スラスト軸受の固定側部材及び可動側部材
    の互いに対向する摺動面のいずれか一方に動圧発生用ス
    パイラル状溝を設けたことを特徴とする請求項（１）乃
    至（９）のいずれか１項記載のスピンドルモータ。
  11. （１１）前記ラジアル軸受の固定側部材及び可動側部材
    の互いに対向する摺動面のいずれか一方に動圧発生用ヘ
    リングボーン状溝を設けたことを特徴とする請求項（１
    ）乃至（１０）のいずれか１項記載のスピンドルモータ
    。
  12. （１２）前記ラジアル軸受の可動側部材、回転体及びス
    ラスト軸受の可動側部材の幾つか又は全部が一体に形成
    されたことを特徴とする請求項（１）又は（２）又は（
    ３）又は（４）記載のスピンドルモータ。
  13. （１３）前記一体に形成されたラジアル軸受の可動側部
    材及び／又はスラスト軸受けの可動側部材の摺動面が素
    地とは異種の材料がコーティングされるか又はその素地
    が表面処理されていることを特徴とする請求項（１２）
    記載のスピンドルモータ。
  14. （１４）前記ラジアル軸受の固定側部材、支持軸、スラ
    スト軸受の固定側部材及び取付基台の幾つか又は全部が
    一体に形成されたことを特徴とする請求項（１）又は（
    ２）又は（３）又は（４）又は（１２）又は（１３）記
    載のスピンドルモータ。
  15. （１５）前記一体に形成されたラジアル軸受の固定側部
    材及び／又はスラスト軸受の固定側部材が素地とは異種
    の材料がコーティングされるか又はその素地が表面処理
    されていることを特徴とする請求項（１４）記載のスピ
    ンドルモータ。
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