JPH07501436A - スピンドルモータ - 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】 発明の名称　スピンドルモータ ［技術的背景］ 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の特徴を備えたスピンドルモータ に関する。

即ち、本発明は、駆動ハブの内部もしくはその下方にその主要な部材が配設され ている外部ロータ式モータから成り、特に固定軸に固着された内部ステータを有 し、固定軸は、駆動ハブの第１端から突出させ、更に、内部ステータの両側に配 設された２つの軸受と、外部ロータ中の環状のリターン磁気回路数とを有し、外 部ロータは、軸受を支持する延長された区画をその端面に備えていて、駆動ハブ を支持又は形成している、特にディスクメモリドライブ用のスピンドルモータに 関する。

この形式のディスクメモリドライブ用のスピンドル（駆動）モータは、ドイツ特 許公開第３８１８９９４号により公知となっている。このドイツ特許公開公報の 、特に図３．５．６に示されたディスクメモリドライブにおいて、環状のリター ン磁気回路数は、カップ状であり、その上方部分は、ボールベアリングによって 固定軸に直接に支持された小径部分を備えており、また下方部分は、大径であり 、固定軸上にスペーサリングを介して着座しているボールベアリングにより支持 されている。スペーサリングの必要をさけるために環状のリターン磁気回路鉄の 直径を下方域でも減少させることはできない。それは、そうするとスピンドルモ ータ、特に内部固定ステータの組付けができなくなるからである。しかしスペー サリングのために存在するこの余分の複数の接合部によって、駆動ハブの回転が 不均等に、また不正確となり、これは、高密度記録のディスクメモリドライブの 場合には特に不具合となる０回転上の欠陥には、特に、再現不能なラン−アウト （ｎｏｎ−ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ−ｒｕｎ−ｏｕｔ）及び熱的なラン−アウト（ エラー）が含まれる。

［目的］ 本発明の目的は、特に高記録密度のディスクメモリドライブ用のスピンドルモー タの場合に、前記作動時の不正確さを軽減し、かかるスピンドルモータの精度を 高くすることにある。さらに本発明は、スピンドルモータの軸受の使用寿命を長 くすることにある。

［発明の開示］ 本発明は、冒頭に述べた形式のスピンドルモータにおいて、上記目的を請求項１ の特徴部分に記載の構成によって解消する。

即ち、本発明は、接合部の数を最小とするために、両方の軸受を直接に、しかし 適切な取付は状態で、固定軸とリターン磁気回路鉄又は駆動ハブとの間に配設し たことを特徴とする。

本発明は、スピンドルモータ全体が、固定軸ないしは固定アクスルとボールベア リングとリターン磁気回路鉄とから成る統一的な（ｅｉｎｈｅｉｔｌｉｃｈ）材 料構成をもつべきことと、接合部（ジヨイント）の数を最小とするべきこととの 知見に基づいている。しかし、これに関連して、スピンドルモータは高精度で、 しかも適切な取付は状態で取付ける必要があることにも配慮すべきである。

［好適な実施の態様］ 本発明の好ましい実施１様によれば、環状のリターン磁気回路鉄は、駆動ハブの 第２端に、缶状の幅狭部分を備えており、一方の軸受はこの第２端に、幅狭部分 と軸との間に直接に配されている。固定軸には径大部（カラー）が一体的に成形 され、径大部には他方のより大径の軸受が直接に配設されている。環状のリター ン磁気回路鉄の対応する部分はこの大径の軸受によって支持されている。

この構成によれば、簡単な組立てが可能となる。下方のボールベアリング（軸受 ）の大きさの増大によって、スピンドルモータの軸受間の実際の距離が増大する ことの結果として、軸受の負荷支持能力が高くなり、及び／又はその使用寿命が 長くなり、又は、同一の強度において軸受の予応力負荷が低減されるか、又は、 軸受の同一の予負荷において、強度が増大する。

固定軸と一体に形成された径大部は、好ましくは、軸フランジの形に構成され、 それによって軸の固定の可能性を改良する。この解決策によれば、外部ロータ式 のモータの接続導線は、好ましくは、駆動ハブの第１端において、径大部の孔か ら引出される。これにより、接続導線を導くための買通孔によって固定軸が従来 の構成によった場合のように弱められることが防止される。またこれにより接続 導線の組立てが簡単になる。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、固定軸は、両側の軸受の間に、内部ス テータを受けいれるための小径の区画を備えており、内部ステータはこの区画中 に径方向に挿入されて例えば接着によって固定される少くとも２つのセグメント （部分円）から成っている。

複数の区画に区分された内部ステータのこの径方向の組立て方法によれば、両方 の軸受を固定軸とリターン磁気回路鉄との間に直接受入れて接合部（ジヨイント ）の数を少くする上の固定軸の外径の自由が許容される。ステータを区分した構 成とし、個別の区画を軸に接着したことにより、適切な接着剤を使用するならば 、全体の構成の振動が更に減衰される。

また、接合部の数を更に減少させるために、軸受のうち少くとも一方のものの内 輪を、固定軸又はそれと一体の径大部によって、一体的に形成し、及び／又は、 軸受のうち少くとも一方のものの外輪を、リターン磁気回路鉄と一体的に形成し たこと、即ち対応するボールベアリングレースをこれらの部分に形成するように してもよい。

本発明は、任意の形式のスピンドルモータ、例えば、交流モータもしくは直流モ ータに適用される。しかし、この形式のスピンドルモータは、好ましくは、永久 磁石の外部ロータを備えた無整流子型の直流モータの形の外部ロータ式のモータ として構成される。

次に図面に示した実施例について一層詳細に説明する。各図において、左半部と 右半部とは、一部具なる解決策を示し、それぞれ接尾語″ａ″Ｉ　ｂ１１を付し て示されている。

し図面の簡単な説明］ 図１ａは、従来のスピンドルモータを示す半板断面図である。

ｒＸＪｌｂは、本発明の第１実施例によるスピンドルモータを示す。

図２は、本発明の第２実施例によるスピンドルモータを示す。

図３ａ、４ａは、図２に示したものと同じ実施例の左半部を示す。

図３ｂは、本発明の第３実施例によるスピンドルモータを示す。

５！Ｉ４ｂは、本発明の第４実施例によるスピンドルモータを示す。

図５は区分内部ステータの１区画を示す概略端図面である。

図６ａ、６ｂは、それぞれ本発明の第５，６実施例によるスピンドルモータを示 す。

［実施例コ 最初に図１の左半部を参照して、従来のスピンドルモータについて説明する。し かし、本発明の第１実施例を示した図１の右半部（図Ｌｂ）の同様の部材も参照 される。

励磁コイル１６を備えた内部ステータ１は、図において垂直の固定軸１０に固着 されている。全体のスピンドルモータは、ディスクメモリドライブ等のハウジン グ中のフランジ部分（図１ａ、ｌｂに示す）によって、固定軸１０に固着されて いる。ロータマグネ・ソト３とリターン磁気回路数（Ｅｉｓｅｎｒｕｅｃｋｓｃ ｈｌｕｓｓ）　５とから基本的に成る外部ロータ２は、内部ステータ１の外側に 配されている。ディスクメモリドライブの場合にメモリディスクを支持する駆動 ハブ４は、リターン磁気回路数５の外側に固定されている。しかし環状のりター ン磁気回路鉄５自身によって駆動ハブを形成しても良い。

環状のリターン磁気回路数５は、図１ａに示すように、缶状であり、幅狭部分の 形の小径の上方部分１３と、大径の下方部分１４とから成っている。下方部分１ ４には、ロータマグネット３も固着されている。上方部分１３は、固定軸１０の 外径上に第１輪受１１（ボールベアリング）を介して直接軸受支持されており、 内部ステータｌの外側の下方部分１４は、スペーサリング６（図１の左半部即ち 図１ａ）を介して、第２軸受＋２（ボールベアリング）によって固定軸１０上に 軸受支持されている。軸受Ｉ＋、　＋２を含むモータ部分は、適宜のシール７（ この例では磁気流体シール）を介して、外部に対して遮へいされている。また接 続導線９は、固定軸ｌＯの内部の中心孔８を経て引出されている６本発明の第１ 実施例を、図１の右半部（図１ｂ）について以下に説明する。

リターン磁気回路数５又は駆動ハブ４の上部軸受構造は、図１の左半部（図１ａ ）に示すように構成され、内部ステータ１及び外部ロータ２の構成も同様になさ れている。しかし、固定軸ＩＯよりも大径の径大部１（カラー）５（大径の軸受 １２が取付けである）は、固定軸１０の下部に一体的に形成されている。軸受１ ２は、リターン磁気回路数５の下方部分１４を直接に、即ちスペーサリングなし に支持する。従って、このようにして、接合部の数が１個たけ少くなり、統一的 な材料構造の見地から、構造が善される結果として、スピンドルモータの駆動が よりスムースに行われることを意味する。

更に、スペーサリング６（図１ａ）の割愛の結果として、ロータの慣性質量が減 少し、軸受構造の剛性の増大の結果として共振周波数が増大する。また軸受の大 形化は、荷重支持能力の増大と、摩耗の減少とを意味する。

図２に示した構成も、図１ｂに示したものと同様であるが、この場合には、径大 部１５は、軸フランジとして形成されるため、スピンドルモータの固定がより簡 略になると共に、全体の剛性が大きくなる。図１ｂと同じ符号で示した部材は、 図１ｂと同様であるため、ここでは説明しない。また、図示を簡略にするために 、図２には、駆動ハブ４は示してないが、前述したように、リターン磁気回路数 ５の外周によって形成することができる。径大部１５が軸フランジとして形成さ れることによって、固定軸１０中に中心孔を形成する必要はなくなり、その代り に対応する孔８ａを径大部１５の側部に形成し、この孔を経て接続導線９を引出 しつるようにする。これは、軸ＩＯが弱められないことを意味する。

また、図２には、上部の第１軸受！】が軸ＩＯの外径部分２０とリターン磁気回 路数５の上方部分１３の内径部分２１との間に直接に配され、また下部の第２軸 受１２が径大部１５の大径部分２２とリターン磁気回路数５の下方部分の内径部 分２３との間に直接に配されることによって、軸１０に対するリターン磁気回路 数５の機械的な軸受構成が最小限にされることが詳示されている。

図２の実施例の変形を図３ｂについて説明する。図３の左半部即ち図３ａは、Ｃ １１１２の左半部に対応している。図３ｂの実施例は、下方の第２軸受１２が径 大部１５中に部分的に合体され、即ち内レース２４が径大部１５の外径部分２２ に機械加工によって形成された点で、図２の実施例と相違している。従って下方 の第２軸受１２のボール２５は、この一体化された内レース２４と外輪２７に形 成した対応する外レース２６との間において回転する。

図４ｂに示した更に別の実施例は、上部の第１軸受１１も同様に、固定軸１０に ないしは、外径部分３ｏを備えた対応する突出部（肩部）に部分的に一体化され ている点において、図３ｂに示した実施例と相違している。

内レース３４は、軸１０の外径部分３０（外面）に一体的に形成されている。ボ ール３５は、この内レース３４と、外輪３７の対応するレースとの間において回 転する。外輪３７は、リターン磁気回路数５の上方部分１３の内部孔３Ｉ中に挿 入されている。図４の左半部（図４ａ）は、図２の左半部及び図３ａに対応して いる。

内レース２４．３４Ｎ１２１１３　ｂ、　４　ｂ）のみを内面に、即ち軸１０又 は径大部１５に形成し、外面には外輪２７．３７が設けられているとしても、外 輪２７．３７を割愛し、対応する外レースをリターン磁気回路鉄５の対応する部 分に直接に形成することも、理論的には考えられる。この場合は、リターン磁気 回路鉄５のこれらの個所の表面は、適宜硬化処理する必要があるが、それによっ て磁気特性に有害な影響が及ぶことがある。更に、組立体全体は、正確な組立て が可能となる構成とすることがもちろん必要となる。

構造上の自由度を多くするために、即ち、固定軸１０の対応する区画を軸受構造 の要求に従って実質的に自由に選択しつるようにするために、内部ステータｌを １つのピースとして形成して軸１０に軸方向にはめこむのでなく、複数のセグメ ント（部分円）区画４１．即ち少くとも２つの区画から作製し、径方向の組立て がなされつるようにすることが、本発明によって提案される。励磁コイル４６を 備えたこの形式のセグメント区画４１は、図５に略示されている。磁気的な遷移 を改善するため交互嵌め込み式の組立てのために積層ステータセグメント区画が 構成されたことも、この図５から理解される。しかし、製造が正確であることを 前提として、個別のステータセグメント区１１４１を突合せて、接合することも 考えられる。ステータのセグメント区画４１の部分励磁コイル４６は、組立て後 に、適宜互いに接続する。

ｔ！１６ａ、６ｂには、図５による分割内部ステータを用いて、より多くの自由 度が可能となることが図示されている０図かられかるように、固定軸１ｏは、外 径の異なる３つの区！１１０ａ　、　ＩＯｂ　、　ｌｏｃを有し、中心の区■Ｉ Ｏｂは、最小の直径をもち、内部ステータ１のセグメント区画４１を受容する。

このようにして、リターン磁気回路鉄５又は駆動ハブの直径の段差を減少できる ため、上部の軸受１１と下部の軸受１２どの大きさをほぼ同じにするとことがで きる。従ってこの種の構成は、対称性が良くなり、その結果として、軸受構造の ための熱感受性が低下する。

図６ａ（図６の右半部）において、両方の軸受１１゜１２は、通常の軸受として 形成されており、即ち、内輪及び外輪を有し、これらは軸１０とリターン磁気回 路鉄５との間に直接に配設されている。しかし、図６ｂ（図６の左半部）は、図 ４ｂによる実施例と同様に、軸受１１．　＋２が軸１０の対応する区画１０ｃ　 、　ＩＯａに部分的に一体化されていること、即ち、対応するレース２４．３４ が軸ｌＯの対応の区＠　ＩＯｃ　、　ＩＯａに機械加工によって形成されている ことを示している。ボール２５．３５のための向い合うレースは、対応する外輪 ２７．３７に配設されている。

Ｆｉｇ、６ｂ　Ｆｉｇ、６Ｇ 「、。７１゜、、、、　ＰＣＴ／ＥＰ　９２１０１４５７

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．駆動ハブ（４）の内部もしくはその下方にその主要な部材が配設されている 外部ロータ式モータから成る、特にディスクメモリドライブ用のスピンドルモー タてあって、 特に固定軸（１０）に固着された内部ステータ（１）を有し、固定軸（１０）は 、駆動ハブ（４）の勇１端から突出させ、更に、 内部ステータ（１）の両側に配設された２つの１軸受（１１，１２）と、 外部ロータ（２）中の環状リターン磁気回路候（５）とを有し、 外部ロータ（２）は、軸受（１１，１２）を支持する延長された区画をその端面 に備えていて、駆動ハブ（１４）を支持又は形成しているものにおいて、接合部 の数を最小とするために、両方の軸受（１１，１２）を直接に、しかし適切な取 付け状態で、固定軸（ＩＯ）とリターン磁気回路鉄（５）又は駆動ハブとの間に 配設したことを特徴と検るスピンドルモータ。
2. ２．環状のリターン磁気回路鉄（５）が、駆動ハブ（４）の勇２端に、缶状の幅 狭部分（１３）を有し、一方の軸受（１１）がこの第２端に、幅狭部分（１３） と軸（１０）との間に直接に配され、 固定軸（１０）に径大部（１５）を一体的に形成し、径大部（１５）に他方のよ り大径の軸受（１２）を直接に配設し、環状のリターン磁気回路鉄（５）の対応 する部分（１４）を該大径の軸受（１２）によって支持したことを特徴とする請 求項第１項記載のスピンドルモータ。
3. ３．径大部（１５）を固定軸（１０）にフランジの形に形成したことを特徴とす る請求頂第１項記載のスピンドルモータ。
4. ４．外部ロータモータの接続導線（９）を駆動ハブ（４）の第１端において径大 師（１５）の孔（８ａ）から引出したことを特徴とする請求項毎２項又は第３項 記載のスピンドルモータ
5. ５．固定軸（１０）が両側の軸受（１１，１２）の間に、内部ステータ（１）を 受けいれるための小径の区画（１０ｂ）を有することと、内部ステータ（１）が この区画（１０ｂ）中に径方向に挿入されて、例えば接着によって、固定される 少くとも２つのセグメント区画（４１）から成ることとを特徴とする請求項第１ 項又は第２項記載のスピンドルモータ
6. ６．固定軸（１０）が固定アクスルとして形成されたことを特徴とする請求項第 １〜５項のいずれか−に記載のスピンドルモータ。
7. ７．軸受（１１，１２）のうち少くとも一方のものの内軸を、固定軸（１０）又 はそれと一体の径大部（１５）によって、一体的に形成し、及び／又は、軸（１ １，１２）のうち少くとも一方のものの外輪を、リターン磁気回路鉄（５）によ って一体的に形成したこと、即ち対応するレース（２４，３４）をこれらの部分 に形成したことを特徴とする請求項第１〜６項のいずれか一に記載のスピンドル モータ。
8. ８．外部ロータモータを、永久磁石外部ロータ（２）を備えた無整流子直法モー タとしたことを特徴とする請求頂第１〜７項のいずれれか一に記載のスピンドル モータ。
9. ９．固定軸（１０）の駆動ハブ（４）からの突出端がスピンドルモータを固定す るために用いられる請求項第１〜８項のいずれか一に記載のスピンドルモータ。