(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ側に形成された固定スリーブと、
前記固定スリーブに挿入されて回転自在に支持されたロータ軸と、
前記ロータ軸に取り付けられたロータと、
前記ステータ側に取り付けられたステータコアと、
前記ロータに取り付けられステータコアのヨーク先端の外周部と対向する回転駆動用の主マグネットとを有し、
前記ステータコアの前記ヨークの先端から発生する回転磁界と前記主マグネットとの反作用で前記ロータを回転駆動するスピンドルモータにおいて、
前記固定スリーブの前記ロータの側の先端の近傍に前記固定スリーブを取り巻くように前記ステータ側に取り付けられた環状の補助マグネットを設け、
外周部が前記ロータに支持され内周部が前記固定スリーブを環状に取り巻き前記補助マグネットに吸引されて前記ロータが固定スリープの前記先端に近接するようにスラスト方向の付勢力を与えるリング板を設け、
前記リング板と前記ロータとの間に前記ロータ軸の周囲にわたって形成された環状凹部を設け、
前記固定スリーブの前記先端の外周に形成され半径方向の先端が前記環状凹部に挿入される挿入体を設け、
前記リング板と前記挿入体との対向面との間、ならびに前記ロータと前記挿入体との間にスラスト方向の隙間を形成した
スピンドルモータ。
【請求項２】
ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面との間に潤滑流体を充填するとともに、外周部がロータに取り付けられたリング板と固定スリーブの挿入体との対向面のスラスト方向の隙間を０．０５ｍｍ以下に設定した請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
補助マグネットを、固定スリーブの周方向に単極または多極に着磁した請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項４】
補助マグネットとリング板とによって発生する付勢力の大きさを、ロータ自重を含む負荷荷重の２倍以上に設定した請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項５】
リング板を着磁した請求項１〜請求項４の何れかに記載のスピンドルモータ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載のスピンドルモータを内蔵し、このモータで記録媒体を回転駆動するハードディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＡ機器やＡＶ機器に使用されるスピンドルモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テーブル型ＶＴＲやカメラ一体型ＶＴＲの回転ヘッドシリンダ，レーザー複写機のポリゴンスキャナーモータ、フロッピーディスク装置やハードディスク装置の記録媒体の回転駆動部には、高速、高精度回転が必要となっている。
【０００３】
その回転主軸部には、図４に示すように構成されたスピンドルモータが使用されている。
ハードディスク装置に使用されたこのスピンドルモータは、ブラケット１には固定スリーブ２が取り付けられている。ハブ３には固定スリーブ２の軸孔４に挿入されるロータ軸５が取り付けられており、固定スリーブ２に挿入されたロータ軸５の先端はスラスト板６に当接している。
【０００４】
ブラケット１には、前記固定スリーブ２を中央にしてステータコア７が取り付けられている。ステータコア７はヨークの先端をステータコア７の外周側にして取り付けられている。
【０００５】
このステータコア７の外周部に対向してハブ３には、環状の主マグネット８がフレーム９を介して取り付けられている。なお、固定スリーブ２とロータ軸５との間にはラジアル動圧発生部が形成されており、その隙間には潤滑流体が充填されている。
【０００６】
このように構成されたスピンドルモータは、ステータコア７のヨークに巻き付けられた固定子巻線１０を励磁すると、このステータコア７から発生する回転磁界とハブ３の側に取り付けられた主マグネット８との反作用で、ハブ３が高速回転してハードディスク１１が回転駆動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この図４に示したスピンドルモータでは、主マグネット８の磁気センターがステータコア７の磁気センターよりも上側にずらして設定されており、そのために主マグネット８がステータコア７によりアキシャル方向に吸引されてスラスト力を得ている。
【０００８】
ハードディス装置の記録密度の高容量化技術の進展にともなって、ハードディスク１１のトラックピッチの縮小化が急速な勢いで進められている。それに伴って、スピンドルモータにおいては、狭トラックピッチでも正確に信号の読み書きの達成が要求されており、モータの振動をより小さく抑えることが要求されている。
【０００９】
そこで、主マグネット８の磁気センターとステータコア７の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えることが考えられるが、この場合にはスラスト力がほとんど期待できず、モータに振動や衝撃が発生した場合には、ハブ３が回転中に固定スリーブ２から浮いてハードディスク１１の読み書きエラーが発生する。また、ハブ３が固定スリーブ２から外れるおそれがある。
【００１０】
そこで、図５に示すように主マグネット８の磁気センターとステータコア７の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えるとともに、ハブ３に設けた吸引用の第１のマグネット１２と第２のマグネット１３との吸引力によってスラスト力を得る技術が特開平９−１４９５８６号公報に開示されている。
【００１１】
しかし、この図５に示す構成では、ハブ３の外れを防止するために第１の補助マグネット１２と第２の補助マグネット１３とによって発生する吸引力を大きくする場合には、第１，第２の補助マグネット１２，１３として大きな吸引力のマグネットが必要になる。
【００１２】
本発明は主マグネット８の磁気センターとステータコア７の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えた場合でも、大きな吸引力の補助マグネットを必要としない構造のスピンドルモータを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピンドルモータは、回転側のハブの浮き上がりを規制する挿入体を固定スリーブの先端部に設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、この挿入体は単にハブの浮き上がりを規制するだけでなく、軸受として流体軸受を採用した場合の潤滑流体の飛散防止に有効に作用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
請求項１記載のスピンドルモータは、ステータ側に形成された固定スリーブと、前記固定スリーブに挿入されて回転自在に支持されたロータ軸と、前記ロータ軸に取り付けられたロータと、前記ステータ側に取り付けられたステータコアと、前記ロータに取り付けられステータコアのヨーク先端の外周部と対向する回転駆動用の主マグネットとを有し、前記ステータコアの前記ヨークの先端から発生する回転磁界と前記主マグネットとの反作用で前記ロータを回転駆動するスピンドルモータにおいて、前記固定スリーブの前記ロータの側の先端の近傍に前記固定スリーブを取り巻くように前記ステータ側に取り付けられた環状の補助マグネットを設け、外周部が前記ロータに支持され内周部が前記固定スリーブを環状に取り巻き前記補助マグネットに吸引されて前記ロータが固定スリープの前記先端に近接するようにスラスト方向の付勢力を与えるリング板を設け、前記リング板と前記ロータとの間に前記ロータ軸の周囲にわたって形成された環状凹部を設け、前記固定スリーブの前記先端の外周に形成され半径方向の先端が前記環状凹部に挿入される挿入体を設け、前記リング板と前記挿入体との対向面との間、ならびに前記ロータと前記挿入体との間にスラスト方向の隙間を形成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載のスピンドルモータは、請求項１において、ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面との間に潤滑流体を充填するとともに、外周部がロータに取り付けられたリング板と固定スリーブの挿入体との対向面のスラスト方向の隙間を０．０５ｍｍ以下に設定したことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載のスピンドルモータは、請求項１において、補助マグネットを、固定スリーブの周方向に単極または多極に着磁したことを特徴とする。
請求項４記載のスピンドルモータは、請求項１において、補助マグネットとリング板とによって発生する付勢力の大きさを、ロータ自重を含む負荷荷重の２倍以上に設定したことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載のスピンドルモータは、請求項１〜請求項４において、リング板を着磁したことを特徴とする。
本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１９】
なお、従来例を示す図４と同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
図１において、ブラケット１の中央孔１４には固定スリーブ２が取り付けられている。ハブ３には固定スリーブ２の軸孔４に挿入されるロータ軸５が取り付けられており、固定スリーブ２に挿入されたロータ軸５の先端は固定スリーブ２の基端に取り付けられたスラスト板６に当接している。
【００２０】
ブラケット１には、前記固定スリーブ２を中央にしてステータコア７が取り付けられている。ステータコア７はヨークの先端をステータコア７の外周側にして取り付けられている。
【００２１】
このステータコア７の外周部に対向してハブ３には、環状の主マグネット８がフレーム１５を介して取り付けられている。なお、固定スリーブ２とロータ軸５との間にはラジアル動圧発生部が形成されており、その隙間には潤滑流体が充填されている。
【００２２】
このように構成されたスピンドルモータは、ステータコア７のヨークに巻き付けられた固定子巻線を励磁すると、このステータコア７から発生する回転磁界とハブ３の側に取り付けられた主マグネット８との反作用で、ハブ３が高速回転してハードディスク１１が回転駆動される。
【００２３】
さらに、この図１に示す本発明のスピンドルモータでは、主マグネット８の磁気センターとステータコア７の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えるとともに、固定スリーブ２の先端近傍に固定スリーブ２を取り巻くように環状の補助マグネット１６を設け、回転側のハブ３には、補助マグネット１６に吸着するように環状のリング板１７が取りつけられている。リング板１７の材質としては磁性鋼板を使用した。
【００２４】
なお、ハブ３へのリング板１７の取り付けは、ハブ３に設けたリング板支持部１８にリング板１７を圧入し、リング板１７の外周部がハブ３に接続されて支持されている。この取り付け状態においては、リング板１７の内周部の側には、リング板１７とハブ３との間にロータ軸の周囲にわたって環状凹部１９が形成されている。
【００２５】
固定スリーブ２の先端部には、先端が環状凹部１９に挿入される鍔状の挿入体２０が形成されている。
さらに、図２に拡大して示すように、このように組み立てられた本発明のスピンドルモータでは、挿入体２０とリング板１７との対向面にスラスト方向の隙間Δｄが設けられている。
【００２６】
組み立ては、図３に示すように、（ａ）に示すようにハブ３とロータ軸５を一体にしたロータ２１のロータ軸５に固定スリーブ２を差し込み、次にハブ３のリング板支持部１８にリング板１７を圧入して（ｂ）に示すロータブロック２２を仕上げる。
【００２７】
固定子巻線１０が施されたステータコア７が取りつけられたフレーム１の中央孔４に、前記ロータブロック２２の固定スリーブ２の基端を、ステータコア７の孔２３を介して挿入して圧入する。
【００２８】
このように構成したため、ステータコア７のヨークに巻き付けられた固定子巻線１０を励磁すると、このステータコア７から発生する回転磁界とハブ３の側に取り付けられた主マグネット８との反作用で、ハブ３が高速回転してハードディスク１１が回転駆動される。
【００２９】
さらに、ロータ２１はリング板１７が補助マグネット１６に吸引されて適当なスラスト力が作用しており、主マグネット８の磁気センターとステータコア７の磁気センターとを一致させてモータの振動を小さく抑えているにもかかわらず、モータに実用の使用環境下で予想される一般的な振動や衝撃を作用させても、ハードディスク１１に対する情報の読み書きは正常に行われることを確認した。このことからロータ２１の固定スリーブ２からの浮きの問題は発生していないと云える。
【００３０】
また、補助マグネット１６として従来のような吸着力の大きなものを使用しない場合には、さらに大きな振動や衝撃が作用してロータ２１が外れようとしても、この場合には、リング板１７の上面に挿入体２０が衝突するため、ロータ２１が外れるような事態の発生を確実に回避することができる。
【００３１】
しかも、固定スリーブ２とロータ軸５との間に形成されたラジアル動圧発生部からの潤滑流体の飛散についても、挿入体２０とリング板１７との対向面にスラスト方向の隙間Δｄが作用している。ここでは前記の潤滑流体としては、９５パーセント以上がエステル油を用い、残りの５パーセント以下は、鉱油、オレフィン、炭化水素などである。その表面張力は２５ｄｙｎ／ｃｍ（ａｔ２９℃）以上に調製したものを使用し、隙間Δｄを０．０５ｍｍ以下に設定した。この場合には、挿入体２０とリング板１７との隙間Δｄによって外部への潤滑流体の飛散が食い止められる。
【００３２】
さらに、補助マグネット１６は固定スリーブ２の周方向に単極または多極に着磁した。具体的には、４極に設定した場合に良好な結果を得た。
一般的に単極は、複数極に比べ吸着力が大きくなる。極数が増えるほど吸着力は低下する。その反面、複数極は単極に比べ漏洩磁束が少なく、極数が増えるほど漏洩磁束は減少する。ハードディスク装置においてはモータからの漏洩磁束があるとディスク上のデータ破壊を起こす恐れがあり、漏洩磁束を一定値以下に抑える必要がある。モータのサイズや要求される吸着力により最適な極数は決定される。
【００３３】
補助マグネット１６とリング板１７とによって発生する付勢力の大きさを、ロータ自重を含む負荷荷重の２倍以上に設定した。具体的には、３倍から４倍程度に設定した場合に良好な結果を得た。
【００３４】
付勢力が弱いと、モータを逆さにした時にロータがブラケットに対して移動してしまう。付勢力がロータ自重を含む負荷荷重以上であればこの移動はなくなる。しかし、実使用上は何らかの外乱による衝撃がモータに加わる。この衝撃によりロータが移動しては、データ記録及び読み取りにエラーが発生する。
【００３５】
ロータに加わる衝撃が１Ｇだったとすると、モータを逆さにした時に付勢力が負荷荷重の２倍以上であれば、ロータの移動は無い事になる。同様に負荷荷重の３倍以上であれば、２Ｇの衝撃が加わってもロータは移動しないし、４倍以上であれば３Ｇの衝撃が加わっても、ロータが移動することはない。
【００３６】
付勢力が大きくすればするほど耐衝撃性は向上するがロータ軸のスラスト板に対する面圧も増える事になり、耐摩耗性面で不利になる。
これらの条件で良好な結果を得たのは、３倍から４倍程度に設定した時である。
【００３７】
この実施の形態では、流体軸受の場合を例に挙げて説明したが、回転側をボールベアリングを介して支持した装置であっても同様の効果を期待できる。
又、実施の形態ではリング板とマグネットの吸着について例に挙げて説明したが、リング板をマグネットにして付勢力を発生させても同様の効果が期待できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明のスピンドルモータは、ステータ側に形成された固定スリーブと、前記固定スリーブに挿入されて回転自在に支持されたロータ軸と、前記ロータ軸に取り付けられたロータと、前記ステータ側に取り付けられたステータコアと、前記ロータに取り付けられステータコアのヨーク先端の外周部と対向する回転駆動用の主マグネットとを有し、前記ステータコアの前記ヨークの先端から発生する回転磁界と前記主マグネットとの反作用で前記ロータを回転駆動するスピンドルモータにおいて、前記固定スリーブの前記ロータの側の先端の近傍に前記固定スリーブを取り巻くように前記ステータ側に取り付けられた環状の補助マグネットを設け、外周部が前記ロータに支持され内周部が前記固定スリーブを環状に取り巻き前記補助マグネットに吸引されて前記ロータが固定スリープの前記先端に近接するようにスラスト方向の付勢力を与えるリング板を設け、前記リング板と前記ロータとの間に前記ロータ軸の周囲にわたって形成された環状凹部を設け、前記固定スリーブの前記先端の外周に形成され半径方向の先端が前記環状凹部に挿入される挿入体を設け、前記リング板と前記挿入体との対向面との間、ならびに前記ロータと前記挿入体との間にスラスト方向の隙間を形成したため、ロータに設けた主マグネットの磁気センターと主マグネットに対向するようステータ側に取り付けられたステータコアの磁気センターとを一致させた場合であっても、補助マグネットとリング板との吸引力によって適切なスラスト力が得られる。
【００３９】
通常の回転の際には、リング板と挿入体との対向面にスラスト方向の隙間が形成されており、軸受構造が流体軸受である場合には、この隙間を潤滑流体が通過しない適当な隙間に設定することによって潤滑流体の飛散を防止できる。
【００４０】
さらに、補助マグネットとリング板との吸引力によって得られるスラスト力を越える衝撃がスラスト方向に作用した場合には、リング板に挿入体が当接して確実な外れ止めを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の断面図
【図２】同実施の形態の要部の拡大図
【図３】同実施の形態の組み立て工程図
【図４】第１の従来例の断面図
【図５】第２の従来例の断面図
【符号の説明】
１    ブラケット
２    固定スリーブ
３    ハブ
４    固定スリーブの軸孔
５    ロータ軸
６    スラスト板
７    ステータコア
８    環状の主マグネット
９    フレーム
１０    固定子巻線
１１    ハードディスク
１４    ブラケットの中央孔
１６    環状の補助マグネット
１７    環状のリング板
１８    リング板支持部
１９    環状凹部
２０    鍔状の挿入体
２１    ロータ
２２    ロータブロック
２３    ステータコアの孔
【図１】
0003897435.tif 000002
【図２】
0003897435.tif 000003
【図３】
0003897435.tif 000004
【図４】
0003897435.tif 000005
【図５】
0003897435.tif 000006