JPH10238535A - ディスク用スピンドルモータ - Google Patents
ディスク用スピンドルモータInfo
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- JPH10238535A JPH10238535A JP9043479A JP4347997A JPH10238535A JP H10238535 A JPH10238535 A JP H10238535A JP 9043479 A JP9043479 A JP 9043479A JP 4347997 A JP4347997 A JP 4347997A JP H10238535 A JPH10238535 A JP H10238535A
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- bearing
- rotor
- hub
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C21/00—Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
- F16C25/06—Ball or roller bearings
- F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
- F16C25/086—Ball or roller bearings self-adjusting with magnetic means to preload the bearing
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
- H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
- H02K5/1737—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
- F16C17/026—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
- F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2370/00—Apparatus relating to physics, e.g. instruments
- F16C2370/12—Hard disk drives or the like
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Rotational Drive Of Disk (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、搭載するディスクのラジアル方向
の非回転同期成分の振れが小さく、起動トルクが小さく
起動停止耐久性に優れ、しかも消費電力や騒音の小さい
スピンドルモータを提供することを目的としている。 【解決手段】 ディスクを装着した回転体がモータで回
転駆動されるディスク用スピンドルモータにおいて、回
転体は玉軸受と動圧軸受を介して支持部材に回転自在に
支持され、玉軸受にはアキシアル荷重１Ｎ以上の予圧荷
重を付与してある。
の非回転同期成分の振れが小さく、起動トルクが小さく
起動停止耐久性に優れ、しかも消費電力や騒音の小さい
スピンドルモータを提供することを目的としている。 【解決手段】 ディスクを装着した回転体がモータで回
転駆動されるディスク用スピンドルモータにおいて、回
転体は玉軸受と動圧軸受を介して支持部材に回転自在に
支持され、玉軸受にはアキシアル荷重１Ｎ以上の予圧荷
重を付与してある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク、光
磁気ディスク、光ディスクなどの情報・映像・音響機器
およびその他の精密回転機器等に使用されるディスク用
スピンドルモータに関する。
磁気ディスク、光ディスクなどの情報・映像・音響機器
およびその他の精密回転機器等に使用されるディスク用
スピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ディスク用スピンドルモータは、
図６に示すような構造となっている。
図６に示すような構造となっている。
【０００３】すなわち、ディスク５０を搭載したハブ５
１が２個の玉軸受５２、５３を介して回転自在に軸部材
５４に支持され、また、前記ハブ５１に固定したロータ
５６が軸部材５４を支持するハウジング５５に固定した
ステータ５７と対向してモータＭを構成し、そのモータ
Ｍによってハブ５１及びディスク５０が回転駆動され
る。
１が２個の玉軸受５２、５３を介して回転自在に軸部材
５４に支持され、また、前記ハブ５１に固定したロータ
５６が軸部材５４を支持するハウジング５５に固定した
ステータ５７と対向してモータＭを構成し、そのモータ
Ｍによってハブ５１及びディスク５０が回転駆動され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク装置で
は、薄型化や高記録密度化が進展しており、そこに使用
されるスピンドルモータには軸方向の高さが低く、かつ
ディスクの非回転同期成分の振れが小さいことが求めら
れている。
は、薄型化や高記録密度化が進展しており、そこに使用
されるスピンドルモータには軸方向の高さが低く、かつ
ディスクの非回転同期成分の振れが小さいことが求めら
れている。
【０００５】従って、図６に示すようなスピンドルモー
タに組み込まれている玉軸受は非回転同期成分の振れが
小さいことが要求される。しかし、玉軸受は玉通過振動
や、軸受部品の形状誤差に起因する振動を有しており、
加工精度を向上させても非回転同期成分の振れを所定以
下の値にすることは困難である。また、玉軸受２個を使
用した場合は、二個の玉軸受の組み立て誤差に起因する
ミスアラインメントによって非回転同期成分の振れが大
きくなるという欠点がある。
タに組み込まれている玉軸受は非回転同期成分の振れが
小さいことが要求される。しかし、玉軸受は玉通過振動
や、軸受部品の形状誤差に起因する振動を有しており、
加工精度を向上させても非回転同期成分の振れを所定以
下の値にすることは困難である。また、玉軸受２個を使
用した場合は、二個の玉軸受の組み立て誤差に起因する
ミスアラインメントによって非回転同期成分の振れが大
きくなるという欠点がある。
【０００６】一方、玉軸受の代わりに非回転同期成分の
振れが小さい動圧軸受をラジアル軸受、スラスト軸受の
両方に使用したスピンドルモータが検討されているが、
スラスト動圧軸受は静止時に軸受面が互いに面接触して
いるため、起動トルクが大きいという欠点がある。ま
た、スピンドルモータを縦置き状態で使用する場合は、
起動トルクが大きくなるとともに、スラスト動圧軸受に
大きなアキシアル荷重がかかり起動停止の繰り返しによ
って、スラスト軸受面が傷ついたり、摩耗しやすいとい
う問題がある。
振れが小さい動圧軸受をラジアル軸受、スラスト軸受の
両方に使用したスピンドルモータが検討されているが、
スラスト動圧軸受は静止時に軸受面が互いに面接触して
いるため、起動トルクが大きいという欠点がある。ま
た、スピンドルモータを縦置き状態で使用する場合は、
起動トルクが大きくなるとともに、スラスト動圧軸受に
大きなアキシアル荷重がかかり起動停止の繰り返しによ
って、スラスト軸受面が傷ついたり、摩耗しやすいとい
う問題がある。
【０００７】また、装置の小型軽量化に伴い、携帯用機
器に使われる用途が多くなり、スピンドルモータには、
消費電力が小さく、かつ騒音の小さいことが求められて
いる。
器に使われる用途が多くなり、スピンドルモータには、
消費電力が小さく、かつ騒音の小さいことが求められて
いる。
【０００８】本発明は、前記のような問題点に着目し、
搭載するディスクのラジアル方向の非回転同期成分の振
れが小さく、起動トルクが小さく起動停止耐久性に優
れ、しかも消費電力や騒音の小さいディスク用スピンド
ルモータを提供することを目的としている。
搭載するディスクのラジアル方向の非回転同期成分の振
れが小さく、起動トルクが小さく起動停止耐久性に優
れ、しかも消費電力や騒音の小さいディスク用スピンド
ルモータを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ディスクが装着される回転体をモータで
回転駆動するディスク用スピンドルモータにおいて、回
転体は玉軸受と動圧軸受とを介して支持部材に回転自在
に支持され、玉軸受にはアキシアル荷重１Ｎ以上の予圧
を付与してある。
に、本発明は、ディスクが装着される回転体をモータで
回転駆動するディスク用スピンドルモータにおいて、回
転体は玉軸受と動圧軸受とを介して支持部材に回転自在
に支持され、玉軸受にはアキシアル荷重１Ｎ以上の予圧
を付与してある。
【００１０】
【作用】本発明によると、回転体を玉軸受と動圧軸受と
を介して支持することで玉軸受２個のみを採用した場合
のような組み立て誤差に起因して非回転同期成分の振れ
が大きくなることを防止することができる。
を介して支持することで玉軸受２個のみを採用した場合
のような組み立て誤差に起因して非回転同期成分の振れ
が大きくなることを防止することができる。
【００１１】また、アキシアル荷重の全部を玉軸受で支
持しているため、スラスト動圧軸受が不要となり、起動
停止時のスラスト動圧軸受の摩耗の問題を解消できる。
また、玉軸受は起動トルクが小さいため、スピンドルモ
ータ全体の消費電力を全ての軸受が動圧軸受のスピンド
ルモータに比べて小さくすることができる。また、玉軸
受への予圧荷重を１Ｎ以上、より好ましくは２Ｎ以上に
しているため、玉軸受のアキシアル剛性が高くなり、ア
キシアル振動による騒音を小さくすることができ、スピ
ンドルモータ全体の騒音を小さくすることができる。
持しているため、スラスト動圧軸受が不要となり、起動
停止時のスラスト動圧軸受の摩耗の問題を解消できる。
また、玉軸受は起動トルクが小さいため、スピンドルモ
ータ全体の消費電力を全ての軸受が動圧軸受のスピンド
ルモータに比べて小さくすることができる。また、玉軸
受への予圧荷重を１Ｎ以上、より好ましくは２Ｎ以上に
しているため、玉軸受のアキシアル剛性が高くなり、ア
キシアル振動による騒音を小さくすることができ、スピ
ンドルモータ全体の騒音を小さくすることができる。
【００１２】
【実施の形態】図１に第１の実施例を示す。ディスク１
を搭載したハブ２の内周面にスリーブ５が固定され、こ
のスリーブ５とハブ２とが回転体を構成する。回転体は
ラジアル動圧軸受である動圧軸受Ａと動圧軸受Ａより軸
方向に離れた玉軸受Ｂとを介して軸部材３に回転自在に
支持される。軸部材３は、ハウジング４に固定されてハ
ウジング４と共に支持部材を構成する。
を搭載したハブ２の内周面にスリーブ５が固定され、こ
のスリーブ５とハブ２とが回転体を構成する。回転体は
ラジアル動圧軸受である動圧軸受Ａと動圧軸受Ａより軸
方向に離れた玉軸受Ｂとを介して軸部材３に回転自在に
支持される。軸部材３は、ハウジング４に固定されてハ
ウジング４と共に支持部材を構成する。
【００１３】即ち、軸部材３の一端部がハウジング４に
固定され、そして、ハブ２に設けた挿通孔２ａに挿入さ
れたスリーブ５の下部と軸部材３の外周面との間に玉軸
受Ｂが介挿され、また、スリーブ５の上部の内周面と軸
部材３の外周面とで動圧軸受Ａが形成される。スリーブ
５は、ハブ２の挿通孔２ａに圧入又は接着で固着され
る。なお、スリーブ５とハブ２とは一体でも良い。
固定され、そして、ハブ２に設けた挿通孔２ａに挿入さ
れたスリーブ５の下部と軸部材３の外周面との間に玉軸
受Ｂが介挿され、また、スリーブ５の上部の内周面と軸
部材３の外周面とで動圧軸受Ａが形成される。スリーブ
５は、ハブ２の挿通孔２ａに圧入又は接着で固着され
る。なお、スリーブ５とハブ２とは一体でも良い。
【００１４】前記スリーブ５は、円筒状に形成した外筒
５ａと、外筒５ａ内に圧入可能な外径を有する円筒状に
形成されて外筒５ａ内に圧入された内筒５ｂとで構成さ
れており、内筒５ｂの内周面には動圧発生用の溝が形成
されている。
５ａと、外筒５ａ内に圧入可能な外径を有する円筒状に
形成されて外筒５ａ内に圧入された内筒５ｂとで構成さ
れており、内筒５ｂの内周面には動圧発生用の溝が形成
されている。
【００１５】前記玉軸受Ｂは、単列深溝玉軸受であって
内輪６が軸部材３へ同軸に固定されると共に、外輪７が
外筒５ａに固定され、その内輪６と外輪７の間に複数の
転動体である玉８が介挿されて構成される。
内輪６が軸部材３へ同軸に固定されると共に、外輪７が
外筒５ａに固定され、その内輪６と外輪７の間に複数の
転動体である玉８が介挿されて構成される。
【００１６】また、玉軸受Ｂの内輪６の内周面と軸部材
３とは接着又は圧入等で固着される。もちろん、すきま
ばめで配設してもよい。すきまばめの場合は、内輪６は
ハウジング４の上面においてわずかに上方へ突出した環
状部４ａに接して軸方向に支持される。
３とは接着又は圧入等で固着される。もちろん、すきま
ばめで配設してもよい。すきまばめの場合は、内輪６は
ハウジング４の上面においてわずかに上方へ突出した環
状部４ａに接して軸方向に支持される。
【００１７】同様に、外輪７の外筒５ａへの取り付けも
接着または圧入等で固着してもよく、さらにはすきまば
めでも良い。すきまばめの時の隙間の値は、直径で１０
μｍ以下とするのが振れ精度の面から好ましい。すきま
ばめを採用すると、玉軸受Ｂを挿入するだけで組み立て
られるため、組立が容易になる。特に内輪６をすきまば
めで使用すると、玉軸受Ｂを、あらかじめ組み込んだ外
筒５ａを取り付けたハブ２を軸部材３に挿入するだけで
組み立てが完了するため、組み立て工数を低減でき、低
コスト化ができる。
接着または圧入等で固着してもよく、さらにはすきまば
めでも良い。すきまばめの時の隙間の値は、直径で１０
μｍ以下とするのが振れ精度の面から好ましい。すきま
ばめを採用すると、玉軸受Ｂを挿入するだけで組み立て
られるため、組立が容易になる。特に内輪６をすきまば
めで使用すると、玉軸受Ｂを、あらかじめ組み込んだ外
筒５ａを取り付けたハブ２を軸部材３に挿入するだけで
組み立てが完了するため、組み立て工数を低減でき、低
コスト化ができる。
【００１８】また、外輪７を外筒５ａへすきまばめで嵌
合すると、圧入や接着の際に生じやすい外輪７の変形を
防止でき、玉軸受Ｂの振れ精度を維持することができ
る。
合すると、圧入や接着の際に生じやすい外輪７の変形を
防止でき、玉軸受Ｂの振れ精度を維持することができ
る。
【００１９】また、動圧軸受Ａは、軸部材３の外周面に
形成された円筒状のラジアル軸受面と前記スリーブ５の
内筒５ｂの内周面に形成されたラジアル軸受面とが、径
方向に所定の軸受隙間をあけて対向し、その軸受隙間に
潤滑流体が充填されて構成される。
形成された円筒状のラジアル軸受面と前記スリーブ５の
内筒５ｂの内周面に形成されたラジアル軸受面とが、径
方向に所定の軸受隙間をあけて対向し、その軸受隙間に
潤滑流体が充填されて構成される。
【００２０】前記スリーブ５の内筒５ｂに設けたラジア
ル軸受面の軸方向両端部には、それぞれテーパ面が形成
されている。すなわち、内筒５ｂのラジアル軸受面は、
軸方向両端部に設けられた２箇所のテーパ面と、その２
箇所のテーパ面間に形成される円筒状の軸受面本体とか
ら成る。
ル軸受面の軸方向両端部には、それぞれテーパ面が形成
されている。すなわち、内筒５ｂのラジアル軸受面は、
軸方向両端部に設けられた２箇所のテーパ面と、その２
箇所のテーパ面間に形成される円筒状の軸受面本体とか
ら成る。
【００２１】前記各テーパ面は、潤滑流体を表面張力に
よって保持するものであり、それぞれ軸受本体から離れ
るにつれて前記軸部材３に設けたラジアル軸受面から離
れるように傾斜している。
よって保持するものであり、それぞれ軸受本体から離れ
るにつれて前記軸部材３に設けたラジアル軸受面から離
れるように傾斜している。
【００２２】ここで、前記各テーパ面の軸心からの各傾
斜角度は、それぞれ２°〜４０°程度の範囲で選択する
のが良い。前記テーパ面の傾斜角度は前記２°よりも小
さいと、テーパ面で保持できる潤滑流体が必要以上に少
なくなり、また、４０°よりも大きいと、回転体を構成
するハブ２の回転時の遠心力によって潤滑流体が飛散し
やすくなる。ハブ２の回転数が３６００ｒｐｍよりも高
速の場合には、前記テーパ面の傾斜角度を３０°以下に
設計することで、潤滑流体の飛散を防止し、より信頼性
の高い軸受装置とすることができる。
斜角度は、それぞれ２°〜４０°程度の範囲で選択する
のが良い。前記テーパ面の傾斜角度は前記２°よりも小
さいと、テーパ面で保持できる潤滑流体が必要以上に少
なくなり、また、４０°よりも大きいと、回転体を構成
するハブ２の回転時の遠心力によって潤滑流体が飛散し
やすくなる。ハブ２の回転数が３６００ｒｐｍよりも高
速の場合には、前記テーパ面の傾斜角度を３０°以下に
設計することで、潤滑流体の飛散を防止し、より信頼性
の高い軸受装置とすることができる。
【００２３】また、前記スリーブ５の軸受面本体には、
いわゆるヘリングボーン状やスパイラル状の溝から成る
動圧発生用の溝１０が形成されている。もちろん、軸部
材３のラジアル軸受面に動圧発生用の溝を設けても良い
し、この動圧発生用の溝１０は、軸部材３及びスリーブ
５の両方の軸受面に設けても良い。
いわゆるヘリングボーン状やスパイラル状の溝から成る
動圧発生用の溝１０が形成されている。もちろん、軸部
材３のラジアル軸受面に動圧発生用の溝を設けても良い
し、この動圧発生用の溝１０は、軸部材３及びスリーブ
５の両方の軸受面に設けても良い。
【００２４】なお、前記軸受隙間に充填される潤滑流体
としては、例えば油、グリース、磁性流体等が使用され
る。
としては、例えば油、グリース、磁性流体等が使用され
る。
【００２５】前記構成によって、ディスク１を搭載する
ハブ２及びスリーブ５を備えた回転体は、軸部材３に前
記玉軸受Ｂ及び動圧軸受Ａを介して回転自在に支持され
る。
ハブ２及びスリーブ５を備えた回転体は、軸部材３に前
記玉軸受Ｂ及び動圧軸受Ａを介して回転自在に支持され
る。
【００２６】また、前記ハブ２とハウジング４との軸方
向の間であって、前記玉軸受Ｂの径方向外周側位置に
は、玉軸受Ｂと同心に円環状にモータＭ１が介挿されて
いる。
向の間であって、前記玉軸受Ｂの径方向外周側位置に
は、玉軸受Ｂと同心に円環状にモータＭ１が介挿されて
いる。
【００２７】すなわち、ハウジング４のハブ２側の部分
には、円環状のステータ１４が固定され、そのステータ
１４のハブ２側にはロータ１３が所定間隙をあけてステ
ータ１４と同心に配設され、当該ロータ１３はハブ２に
固定されている。前記ロータ１３は、ステータ１４と対
向する側に設けた磁石１３ａと磁石１３ａのハブ側に固
定したロータヨーク１３ｂとで構成される。ロータヨー
ク１３ｂは、外部への漏洩磁束を少なくするためのもの
である。 前記ステータ１４は、ロータ１３と対向する
側に設けたステータ１４ａとステータ１４ａのハウジン
グ側に固定したステータヨーク１４ｂとで構成される。
には、円環状のステータ１４が固定され、そのステータ
１４のハブ２側にはロータ１３が所定間隙をあけてステ
ータ１４と同心に配設され、当該ロータ１３はハブ２に
固定されている。前記ロータ１３は、ステータ１４と対
向する側に設けた磁石１３ａと磁石１３ａのハブ側に固
定したロータヨーク１３ｂとで構成される。ロータヨー
ク１３ｂは、外部への漏洩磁束を少なくするためのもの
である。 前記ステータ１４は、ロータ１３と対向する
側に設けたステータ１４ａとステータ１４ａのハウジン
グ側に固定したステータヨーク１４ｂとで構成される。
【００２８】すなわち、本実施例は固定軸の周りをハブ
が回転する構造となっている。モータは、平面対向モー
タを使用しており、ロータ１３とステータ１４との磁気
吸引力によるアキシアル荷重を玉軸受Ｂの予圧に使用し
ている。アキシアル荷重の大きさは、モータの磁気吸引
力及び回転体の自重をあわせて１Ｎ以上になるように設
定してある。
が回転する構造となっている。モータは、平面対向モー
タを使用しており、ロータ１３とステータ１４との磁気
吸引力によるアキシアル荷重を玉軸受Ｂの予圧に使用し
ている。アキシアル荷重の大きさは、モータの磁気吸引
力及び回転体の自重をあわせて１Ｎ以上になるように設
定してある。
【００２９】玉軸受の予圧荷重を１Ｎ以上に設置する理
由は、予圧荷重がこの値より小さいと玉軸受のアキシア
ル剛性が不足してアキシアル振動が大きくなり、軸部材
３の周辺の音が大きくなり、スピンドルモータ全体の騒
音が大きくなるためである。なお、玉軸受の予圧荷重を
２Ｎ以上にすると、スピンドルモータ全体の騒音防止に
より好ましい。
由は、予圧荷重がこの値より小さいと玉軸受のアキシア
ル剛性が不足してアキシアル振動が大きくなり、軸部材
３の周辺の音が大きくなり、スピンドルモータ全体の騒
音が大きくなるためである。なお、玉軸受の予圧荷重を
２Ｎ以上にすると、スピンドルモータ全体の騒音防止に
より好ましい。
【００３０】なお、磁気吸引力を回転体の自重より大き
く設置しておくと、上下逆で携帯しても回転体が抜け落
ちることはなく、別途抜け止めを設置する必要がないた
め部品点数を減らすことができる。
く設置しておくと、上下逆で携帯しても回転体が抜け落
ちることはなく、別途抜け止めを設置する必要がないた
め部品点数を減らすことができる。
【００３１】また、ディスク１は、非回転同期成分の振
れがほとんどないラジアル動圧軸受Ａと軸方向位置がほ
ぼ等しいため、ディスク１のラジアル方向非回転同期成
分の振れを小さくできる。
れがほとんどないラジアル動圧軸受Ａと軸方向位置がほ
ぼ等しいため、ディスク１のラジアル方向非回転同期成
分の振れを小さくできる。
【００３２】図２に単列深溝玉軸受（呼び番号６８４、
外径９ｍ、内径４ｍｍ）に負荷する予圧荷重（単位Ｎ）
と騒音（単位ｄＢＡ）との関係の実験値を回転部材の回
転数４，２００ｒｐｍで示す。図２からわかるように予
圧荷重１Ｎ以上では騒音が小さく、２Ｎ以上では騒音は
より小さくほぼ一定値になっている。予圧荷重が１Ｎよ
り小さいと玉軸受のアキシアル剛性が不足してアキシア
ル振動が大きくなり、軸部材３の周辺の音が大きくな
り、スピンドルモータ全体の騒音が大きくなるためであ
る。なお、玉軸受の予圧荷重は１００Ｎ未満が玉軸受の
寿命確保の点から好ましい。
外径９ｍ、内径４ｍｍ）に負荷する予圧荷重（単位Ｎ）
と騒音（単位ｄＢＡ）との関係の実験値を回転部材の回
転数４，２００ｒｐｍで示す。図２からわかるように予
圧荷重１Ｎ以上では騒音が小さく、２Ｎ以上では騒音は
より小さくほぼ一定値になっている。予圧荷重が１Ｎよ
り小さいと玉軸受のアキシアル剛性が不足してアキシア
ル振動が大きくなり、軸部材３の周辺の音が大きくな
り、スピンドルモータ全体の騒音が大きくなるためであ
る。なお、玉軸受の予圧荷重は１００Ｎ未満が玉軸受の
寿命確保の点から好ましい。
【００３３】図３に第２の実施例を示す。この例では、
平面対向モータのかわりにロータ１３とステータ１４と
が半径方向に対向するモータＭ２を使用している。ハブ
２に固定したロータ１３の軸方向中心をハウジング４に
固定したステータ１４の軸方向中心より動圧軸受側に軸
方向に離す事で、ステータ１４はロータ１３を軸方向に
吸引し、この吸引力とロータ１３を備えた回転体の自重
とを加えて玉軸受Ｂに１Ｎ以上、より好ましくは２Ｎ以
上の予圧荷重を付与している。
平面対向モータのかわりにロータ１３とステータ１４と
が半径方向に対向するモータＭ２を使用している。ハブ
２に固定したロータ１３の軸方向中心をハウジング４に
固定したステータ１４の軸方向中心より動圧軸受側に軸
方向に離す事で、ステータ１４はロータ１３を軸方向に
吸引し、この吸引力とロータ１３を備えた回転体の自重
とを加えて玉軸受Ｂに１Ｎ以上、より好ましくは２Ｎ以
上の予圧荷重を付与している。
【００３４】なお、ロータ１３及びステータ１４の軸方
向中心はいずれも、動圧軸受Ａの軸方向中心Ｐ２と玉軸
受Ｂの軸方向中心Ｐ１との間に位置する。
向中心はいずれも、動圧軸受Ａの軸方向中心Ｐ２と玉軸
受Ｂの軸方向中心Ｐ１との間に位置する。
【００３５】図４に第３の実施例を示す。この実施例で
は、図３と同じように半径方向対向モータＭ２を使用
し、アキシアル方向の吸引力は、別に設置した吸引用磁
石１５で与えている。この例では、吸引用磁石１５をハ
ブ２に設置し、ハウジング４に被吸引用強磁性体１６を
設置しているが、ハブ２に被吸引用強磁性体１６、ハウ
ジング４に磁石１５を設置してもよい。また、両方を磁
石にしてもよい。磁石１５の被吸引用強磁性体１６への
対向面は図５に示すように内周部１７と外周部１８とが
異極であることが良い。この場合では、リング状磁石端
面内周部をＮ極に着磁し、リング状端面の外周部をＳ極
に着磁し、リング状磁石端面の外周部１８と内周部１７
との間に被吸引用強磁性体１６と吸引用磁石１５との間
の軸方向すきま１９より半径方向幅が広い円周溝２０を
設けてある。磁石１５又は強磁性体１６が回転しても強
磁性体１６の磁束は変化しないので、強磁性体１６に渦
電流は発生しない。そのため、回転時の磁石１５と強磁
性体１６との間の渦電流による損失をなくすことができ
るので、スピンドルモータ全体の回転トルクを上昇させ
る事はない。（強磁性体内で磁束が変化する構成にする
と、強磁性体に渦電流が発生し、これによる損失がで
る。そのため、スピンドルモータを回転させるときに渦
電流損失分の余分な駆動トルクが必要となる。）なお、
磁石１５の吸引力に余裕がある場合は円周溝２０をなく
してコストを安価にしても良い。
は、図３と同じように半径方向対向モータＭ２を使用
し、アキシアル方向の吸引力は、別に設置した吸引用磁
石１５で与えている。この例では、吸引用磁石１５をハ
ブ２に設置し、ハウジング４に被吸引用強磁性体１６を
設置しているが、ハブ２に被吸引用強磁性体１６、ハウ
ジング４に磁石１５を設置してもよい。また、両方を磁
石にしてもよい。磁石１５の被吸引用強磁性体１６への
対向面は図５に示すように内周部１７と外周部１８とが
異極であることが良い。この場合では、リング状磁石端
面内周部をＮ極に着磁し、リング状端面の外周部をＳ極
に着磁し、リング状磁石端面の外周部１８と内周部１７
との間に被吸引用強磁性体１６と吸引用磁石１５との間
の軸方向すきま１９より半径方向幅が広い円周溝２０を
設けてある。磁石１５又は強磁性体１６が回転しても強
磁性体１６の磁束は変化しないので、強磁性体１６に渦
電流は発生しない。そのため、回転時の磁石１５と強磁
性体１６との間の渦電流による損失をなくすことができ
るので、スピンドルモータ全体の回転トルクを上昇させ
る事はない。（強磁性体内で磁束が変化する構成にする
と、強磁性体に渦電流が発生し、これによる損失がで
る。そのため、スピンドルモータを回転させるときに渦
電流損失分の余分な駆動トルクが必要となる。）なお、
磁石１５の吸引力に余裕がある場合は円周溝２０をなく
してコストを安価にしても良い。
【００３６】なお、玉軸受とラジアル動圧軸受の位置関
係は、この実施例と異なり玉軸受が動圧軸受より上側と
してもよい。また、ディスク１を軸部材３に装着して軸
部材３を回転体とし、ハブ２とスリーブ５とを支持部材
とし、そして回転体をモータで回転駆動することもでき
る。
係は、この実施例と異なり玉軸受が動圧軸受より上側と
してもよい。また、ディスク１を軸部材３に装着して軸
部材３を回転体とし、ハブ２とスリーブ５とを支持部材
とし、そして回転体をモータで回転駆動することもでき
る。
【００３７】なお、使用する深溝玉軸受には転動体数
（玉数）が１２個又は１８個のような、内輪及び外輪の
軌道面形状誤差の主な低周波山成分を約数として持つ転
動体数の玉軸受を使用するのが好ましい。転動体数を１
２個又は１８個にすると、転動体数が内輪及び外輪の軌
道面の形状誤差の低周波成分の山数の倍数となり、玉軸
受の非回転同期成分の振れは、玉軸受の内輪及び外輪の
軌道面形状誤差の主な成分である１０山までの低周波成
分の影響を受けなくなり、スピンドルモータの非回転同
期成分の振れをさらに小さくすることができる。
（玉数）が１２個又は１８個のような、内輪及び外輪の
軌道面形状誤差の主な低周波山成分を約数として持つ転
動体数の玉軸受を使用するのが好ましい。転動体数を１
２個又は１８個にすると、転動体数が内輪及び外輪の軌
道面の形状誤差の低周波成分の山数の倍数となり、玉軸
受の非回転同期成分の振れは、玉軸受の内輪及び外輪の
軌道面形状誤差の主な成分である１０山までの低周波成
分の影響を受けなくなり、スピンドルモータの非回転同
期成分の振れをさらに小さくすることができる。
【００３８】この根拠について次に説明する。現在、転
がり軸受の内輪・外輪軌道面の形状誤差や転動体数をパ
ラメータとして内部の力の釣り合いから、軸受の回転角
度に伴う軸心の運動を理論的に計算できることが知られ
ている。（小野京右ほか、THEORETICAL ANALYSIS OF SH
AFTVIBRATION SUPPORTED BY A BALL BEARING WITH SMAL
L SINUSOIDAL WAVINESS.IEETRANSACTION ON MAGNETICS.
vol32,No.3 MAY 1996）
がり軸受の内輪・外輪軌道面の形状誤差や転動体数をパ
ラメータとして内部の力の釣り合いから、軸受の回転角
度に伴う軸心の運動を理論的に計算できることが知られ
ている。（小野京右ほか、THEORETICAL ANALYSIS OF SH
AFTVIBRATION SUPPORTED BY A BALL BEARING WITH SMAL
L SINUSOIDAL WAVINESS.IEETRANSACTION ON MAGNETICS.
vol32,No.3 MAY 1996）
【００３９】そして、この公知の理論計算式を発展させ
た解析プログラムを開発し、外輪形状誤差山成分（２〜
１０山）及び転動体数（７〜２０個）を変えて、振れの
非同期回転成分の最大値（１周あたり２５６点で５０周
分、形状誤差の全振幅は２μｍ、転動体の形状誤差及び
寸法差はなしで計算）を求めたところ、表１のような結
果を得た。なお、計算結果が０．００１μｍ以下の値に
ついては、０としている。また、内輪に形状誤差を与え
た場合も表１と同様の結果である。また、上記外輪軌道
面に与えた形状誤差は、Ａ・ｓｉｎＢθ（Ａが形状誤差
の振幅、Ｂが誤差山数、θは角度）で表わされる理想的
なサイン波とした。
た解析プログラムを開発し、外輪形状誤差山成分（２〜
１０山）及び転動体数（７〜２０個）を変えて、振れの
非同期回転成分の最大値（１周あたり２５６点で５０周
分、形状誤差の全振幅は２μｍ、転動体の形状誤差及び
寸法差はなしで計算）を求めたところ、表１のような結
果を得た。なお、計算結果が０．００１μｍ以下の値に
ついては、０としている。また、内輪に形状誤差を与え
た場合も表１と同様の結果である。また、上記外輪軌道
面に与えた形状誤差は、Ａ・ｓｉｎＢθ（Ａが形状誤差
の振幅、Ｂが誤差山数、θは角度）で表わされる理想的
なサイン波とした。
【表１】
【００４０】この表１から内外輪軌道面の形状誤差山数
と転動体数の関係については、転動体数が対象とする形
状誤差山数の倍数になっている時、すなわち、組み込ま
れる内外輪の軌道面形状の低周波山成分が持つ形状誤差
山数を約数に持つように転動体数を設定した場合には、
振れの非回転同期成分は現れないことが分かる。すなわ
ち、この解析結果から、対象とする外輪及び内輪軌道面
形状誤差の低周波山数が持つ形状誤差山数を約数に多く
持つ数に転動体数を設定すれば、その外輪及び内輪を使
用した転がり軸受の非回転同期成分の振れを低減できる
ことが分かる。そして、このような玉軸受を使用したス
ピンドルモータ全体の非回転同期成分の振れを低減する
ことができる。
と転動体数の関係については、転動体数が対象とする形
状誤差山数の倍数になっている時、すなわち、組み込ま
れる内外輪の軌道面形状の低周波山成分が持つ形状誤差
山数を約数に持つように転動体数を設定した場合には、
振れの非回転同期成分は現れないことが分かる。すなわ
ち、この解析結果から、対象とする外輪及び内輪軌道面
形状誤差の低周波山数が持つ形状誤差山数を約数に多く
持つ数に転動体数を設定すれば、その外輪及び内輪を使
用した転がり軸受の非回転同期成分の振れを低減できる
ことが分かる。そして、このような玉軸受を使用したス
ピンドルモータ全体の非回転同期成分の振れを低減する
ことができる。
【００４１】なお、軌道面形状誤差の主な低周波山成分
は、一般的には、２〜１０山までの形状誤差山成分が主
体である。つまり、２〜１０山までの整数を約数に多く
持つ数に等しい転動体数に設定するのがよい。
は、一般的には、２〜１０山までの形状誤差山成分が主
体である。つまり、２〜１０山までの整数を約数に多く
持つ数に等しい転動体数に設定するのがよい。
【００４２】転動体数１２個では、２〜１０山までの約
数として、２、３、４、６の４個、転動体数１８個で
は、２、３、４、９個の４個を持っており、転動体数は
１２個又は、１８個が好ましいが、２〜１０までの約数
を３個持つ１６を転動体数としても良い。転動体数が１
６個の場合は、表１から５山以外は最大非回転同期成分
の値は０であり、有効に非回転同期成分の振れを小さく
することができる。この事から、２〜１０までの約数を
３個以上持っている数と等しい転動体数を持つ玉軸受
（転動体数が２４個、３６個、４８個等）でも同様の効
果が得られることが分かる。
数として、２、３、４、６の４個、転動体数１８個で
は、２、３、４、９個の４個を持っており、転動体数は
１２個又は、１８個が好ましいが、２〜１０までの約数
を３個持つ１６を転動体数としても良い。転動体数が１
６個の場合は、表１から５山以外は最大非回転同期成分
の値は０であり、有効に非回転同期成分の振れを小さく
することができる。この事から、２〜１０までの約数を
３個以上持っている数と等しい転動体数を持つ玉軸受
（転動体数が２４個、３６個、４８個等）でも同様の効
果が得られることが分かる。
【００４３】
【発明の効果】本発明によると、回転体を玉軸受と動圧
軸受とで支持することで玉軸受２個を採用した場合のよ
うな組み立て誤差に起因する非回転同期成分の振れが大
きくなることを防止できる。また、アキシアル荷重の全
部を玉軸受で支持しているため、スラスト動圧軸受が不
要となり、起動停止時のスラスト動圧軸受の摩耗の問題
を解消できる。また、玉軸受は起動トルクが小さいた
め、スピンドルモータ全体の消費電力を全ての軸受が動
圧軸受のスピンドルモータに比べて小さくすることがで
きる。また、玉軸受への予圧荷重を１Ｎ以上にしている
ため、玉軸受のアキシアル剛性が高くなるためアキシア
ル振動を小さくすることができ、ディスク用スピンドル
モータ全体の騒音を小さくすることができる。
軸受とで支持することで玉軸受２個を採用した場合のよ
うな組み立て誤差に起因する非回転同期成分の振れが大
きくなることを防止できる。また、アキシアル荷重の全
部を玉軸受で支持しているため、スラスト動圧軸受が不
要となり、起動停止時のスラスト動圧軸受の摩耗の問題
を解消できる。また、玉軸受は起動トルクが小さいた
め、スピンドルモータ全体の消費電力を全ての軸受が動
圧軸受のスピンドルモータに比べて小さくすることがで
きる。また、玉軸受への予圧荷重を１Ｎ以上にしている
ため、玉軸受のアキシアル剛性が高くなるためアキシア
ル振動を小さくすることができ、ディスク用スピンドル
モータ全体の騒音を小さくすることができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係るスピンドルモータ
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明に係る玉軸受の予圧荷重と騒音の関係の
実験結果を示す図である。
実験結果を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係るディスク用スピン
ドルモータを示す図である。
ドルモータを示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係るディスク用スピン
ドルモータを示す図である。
ドルモータを示す図である。
【図５】本発明に係る吸引用磁石と被吸引用強磁性体と
を示す拡大図である。
を示す拡大図である。
【図６】従来のディスク用スピンドルモータを説明する
ための図である。
ための図である。
１ ディスク ２ ハブ ３ 軸部材 ４ ハウジング ５ スリーブ ６ 内輪 ７ 外輪 ８ 玉 １３ ロータ １４ ステータ １５ 磁石 １６ 強磁性体 １７ 内周部 １８ 外周部 １９ 軸方向すきま ２０ 円周溝 ５０ ディスク ５１ ハブ ５２ 玉軸受 ５３ 玉軸受 ５４ 軸部材 ５５ ハウジング ５６ ロータ ５７ ステータ Ａ 動圧軸受 Ｂ 玉軸受 Ｐ１ 玉軸受の軸方向中心 Ｐ２ 動圧軸受の軸方向中心 Ｍ モータ Ｍ１ モータ Ｍ２ モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｈ０２Ｋ 29/00 Ｈ０２Ｋ 29/00 Ｚ (72)発明者 野口 昭治 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ディスクが装着される回転体をモータで
回転駆動するディスク用スピンドルモータにおいて、前
記回転体は玉軸受と動圧軸受とを介して支持部材に回転
自在に支持され、前記玉軸受にはアキシアル荷重１Ｎ以
上の予圧が付与されていることを特徴とするディスク用
スピンドルモータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9043479A JPH10238535A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | ディスク用スピンドルモータ |
| US09/349,905 US6081057A (en) | 1997-02-27 | 1999-07-08 | Spindel motor for a disc drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9043479A JPH10238535A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | ディスク用スピンドルモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10238535A true JPH10238535A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=12664869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9043479A Pending JPH10238535A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | ディスク用スピンドルモータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6081057A (ja) |
| JP (1) | JPH10238535A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006246627A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Jianzhun Electric Mach Ind Co Ltd | モーターのローターの平衡構造 |
| CN102195392A (zh) * | 2010-03-05 | 2011-09-21 | 日本电产株式会社 | 配有连接器的主轴电机及具有该主轴电机的盘片驱动装置 |
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| JP2001027231A (ja) * | 1999-07-15 | 2001-01-30 | Minebea Co Ltd | フラットモータの軸受構造 |
| US6603632B1 (en) * | 2000-03-07 | 2003-08-05 | International Business Machines Corporation | Magnetic wear debris collector for air bearing of a spindle motor in a hard disk drive |
| US6546781B1 (en) * | 2000-10-05 | 2003-04-15 | Ford Motor Company | Method of verifying spindle bearing functionality prior to service |
| JP4477220B2 (ja) * | 2000-11-20 | 2010-06-09 | オリンパス株式会社 | スピンドルモータ |
| JP2003059254A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-02-28 | Mitsumi Electric Co Ltd | フレキシブルディスクドライブ |
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| JP2003134770A (ja) * | 2001-10-23 | 2003-05-09 | Mitsumi Electric Co Ltd | フレキシブルディスクドライブ |
| US6933643B1 (en) | 2002-01-23 | 2005-08-23 | Seagate Technology Llc | Multiple radial/axial surfaces to enhance fluid bearing performance |
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| DE102011080796B4 (de) * | 2011-08-11 | 2023-05-25 | Aktiebolaget Skf | Axial belastbare Lageranordnung |
| ITTO20111159A1 (it) * | 2011-12-15 | 2013-06-16 | Gate Srl | Motore elettrico per l'azionamento di una girante di un ventilatore per uno scambiatore di calore di un autoveicolo. |
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| JPH0226215Y2 (ja) * | 1984-12-07 | 1990-07-17 | ||
| KR940002358B1 (ko) * | 1990-04-03 | 1994-03-23 | 도오꾜오 덴끼 가부시끼가이샤 | 광주사 장치 |
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| US5328272A (en) * | 1991-12-23 | 1994-07-12 | International Business Machines | Spindle system for a disk drive |
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1997
- 1997-02-27 JP JP9043479A patent/JPH10238535A/ja active Pending
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1999
- 1999-07-08 US US09/349,905 patent/US6081057A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6081057A (en) | 2000-06-27 |
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