(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸に回転自在に支持されたロータに設けたマグネットと前記マグネットに対向するようステータコアに取り付けられた固定子巻線とを有するモータであって、
固定軸を取り囲むようにヨークの先端を内側にしてステータコアを配設し、
回転スリーブを、
前記固定軸が挿通される軸孔を有しステータコアのヨークの先端と固定軸との間に位置する筒部と、
この筒部の先端から外側に張り出してステータコアの外周部を包み込む凹部を有するハブ部と、
で構成し、
回転スリーブの筒部の外周に前記マグネットを配設し、
固定軸と回転スリーブの間に潤滑流体を充填して流体軸受を構成するとともに、
ステータコアの外周と回転スリーブのハブ部の凹部の内周面との隙間を形成するステータコアの外周と前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方に、上下の隙間よりも大きな隙間を形成する液溜り凹部を形成したモータ。
【請求項２】
ステータに形成された固定スリーブの軸孔にロータ軸を挿入して回転自在に支持されたロータにマグネットを設け、前記マグネットに対向するようステータコアに取り付けられた固定子巻線とを有するモータであって、
固定スリーブを取り囲むようにヨークの先端を内側にしてステータコアを配設し、
ロータを、
固定スリーブの前記軸孔に差し込まれるロータ軸と、
このロータ軸の端部から外側に張り出してステータコアの外周部を包み込む凹部を有するハブ部と、
で構成し、
ステータコアのヨーク先端と固定スリーブの間に位置するようにハブ部の側にマグネットを配設し、
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して流体軸受を構成するとともに、
ステータコアの外周とロータのハブ部の凹部の内周面との隙間を形成するステータコアの外周と前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方に、上下の隙間よりも大きな隙間を形成する液溜り凹部を形成したモータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２の何れかに記載のモータを内蔵し、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、特開平８−２６３９０９号公報に開示されるような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軸固定型のモータは、図１０に示すように固定軸１にボールベアリング２を介してロータ側となるハブ部３が回転自在に取り付けられており、また、ステータにはステータ巻線４が施されたステータコア５が設けられ、ロータ側のハブ部３にはステータコア５と対向するように環状のマグネット６が設けられている。７は記録媒体としてのハードディスクである。
【０００４】
ボールベアリング２に代わって流体軸受で支持した具体的な構造は米国特許第５５９０００３号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、次の様な問題点がある。
図１０に示すハードディスク装置では、高速回転させるためにステータ巻線４の励磁電流を大きくしたり、マグネット６として大きな磁気力のものを使用すると、漏洩磁束が磁気ノイズとなってハードディスク７に作用するおそれがある。
【０００６】
本発明は磁気ノイズの発生を低減できるモータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータは、ロータ側のハブでステータのステータコアを覆って磁気遮蔽したことを特徴とする。
【０００８】
この本発明によると、磁気ノイズの発生を低減したモータを実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１記載のモータは、固定軸に回転自在に支持されたロータに設けたマグネットと前記マグネットに対向するようステータコアに取り付けられた固定子巻線とを有するモータであって、固定軸を取り囲むようにヨークの先端を内側にしてステータコアを配設し、
回転スリーブを、前記固定軸が挿通される軸孔を有しステータコアのヨークの先端と固定軸との間に位置する筒部と、この筒部の先端から外側に張り出してステータコアの外周部を包み込む凹部を有するハブ部と、で構成し、回転スリーブの筒部の外周に前記マグネットを配設し、固定軸と回転スリーブの間に潤滑流体を充填して流体軸受を構成するとともに、ステータコアの外周と回転スリーブのハブ部の凹部の内周面との隙間を形成するステータコアの外周と前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方に、上下の隙間よりも大きな隙間を形成する液溜り凹部を形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のモータは、ステータに形成された固定スリーブの軸孔にロータ軸を挿入して回転自在に支持されたロータにマグネットを設け、前記マグネットに対向するようステータコアに取り付けられた固定子巻線とを有するモータであって、固定スリーブを取り囲むようにヨークの先端を内側にしてステータコアを配設し、ロータを、固定スリーブの前記軸孔に差し込まれるロータ軸と、このロータ軸の端部から外側に張り出してステータコアの外周部を包み込む凹部を有するハブ部と、で構成し、ステータコアのヨーク先端と固定スリーブの間に位置するようにハブ部の側にマグネットを配設し、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して流体軸受を構成するとともに、ステータコアの外周とロータのハブ部の凹部の内周面との隙間を形成するステータコアの外周と前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方に、上下の隙間よりも大きな隙間を形成する液溜り凹部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載のハードディスク装置は、請求項１または請求項２の何れかに記載のモータを内蔵し、このモータで記録媒体を回転駆動することを特徴とする。
【００２０】
本発明の各実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図３は実施の形態１を示す。
【００２１】
この実施の形態１は軸固定型モータをハードディスク装置に使用した状態を示している。
図１において、固定軸８の基端はネジ９で下ケース１０に固定されている。固定軸８の先端に固定スラスト板１１がネジ１２によって取り付けられている。
【００２２】
固定軸８に対して回転自在の回転スリーブ１３は、前記固定軸８が挿通される軸孔１４を有する筒部１５と、この筒部１５の先端から外側に張り出したハブ部１６とで構成されている。
【００２３】
回転スリーブ１３の筒部１５には、前記固定スラスト板１１の下面と上面および前記下面と上面をつなぐ外周面に沿った対向面とで構成される凹部１７が形成されている。
【００２４】
図２は図１のＡ−Ａ’線に沿う断面を示している。下ケース１０には、図１と図２に示すようにステータコア１８が取り付けられており、ステータコア１８は固定軸８を取り囲むようにヨーク１９の先端２０を内側にして取り付けられている。
【００２５】
回転スリーブ１３の筒部１５の先端に一体的に取り付けられた前記ハブ部１６は、下ケース１０に取り付けられた前記ステータコア１８の外周部を包み込む凹部２１を有している。また、回転スリーブ１３には、前記筒部１５の外周でステータコア１８のヨーク１９の先端２０に対向して環状のマグネット２２が磁性材料で形成されたロータフレーム４７を介して取り付けられている。
【００２６】
組み立ては、筒部１５とハブ部１６とを一体にした回転スリーブ１３を固定軸８に差し込み、筒部１５の凹部１７に固定スラスト板１１が位置するように固定軸８に固定スラスト板１１を取り付け、筒部１５の凹部１７の開口部に回転スラスト板２３を取り付ける。回転スラスト板２３には、固定スラスト板１１の取り付け用の前記ネジ１２の頭部よりも僅かに大径の中央孔２４が形成されている。
【００２７】
最後に筒部１５の凹部１７の開口部が蓋２５で閉塞される。
なお、高速回転するこのモータは、流体軸受構造で回転スリーブ１３が支持されている。具体的には、固定軸８と筒部１５の内周面との間にはラジアル側動圧発生部が形成されており、固定スラスト板１１と回転スリーブ１３の凹部１７と回転スラスト板２３との間にはスラスト側動圧発生部が形成されている。
【００２８】
ラジアル側動圧発生部は、固定軸８の外周面に動圧発生溝を形成するともに隙間に潤滑流体が充填されている。スラスト側動圧発生部は固定スラスト板１１の上面と下面にそれぞれ動圧発生溝を形成するともに隙間に潤滑流体が充填されている。
【００２９】
なお、この実施の形態はハードディスク装置であるため、ハブ部１６にハードディスク２６が取り付けられている。
このように構成したため、ステータコア１８のヨーク１９に施された固定子巻線２７に通電して励磁すると、このステータコア１８から発生する回転磁界と回転スリーブ１３の側に取り付けられたマグネット２２との反作用で、回転スリーブ１３が高速回転してハードディスク２６が回転駆動される。
【００３０】
この際に、ステータコア１８，固定子巻線２７やマグネット２２は図１と図２に示すように回転スリーブ１３のハブ部１６の凹部２１の内側になって覆われているため、ハブ部１６を磁気遮蔽の効果を期待できる材質、例えば、鉄もしくはアルミ合金からハブ部１６を形成することによって磁気ノイズの発生を大幅に低減できる。
【００３１】
さらに、この流体軸受構造のモータでは、充填されている潤滑流体が回転スリーブ１３から外部に飛散することを防止するために、図３に示すようにステータコア１８の外周と回転スリーブ１３のハブ部１６の凹部２１の内周面との対向面で形成される隙間Δｇ１を０．３ｍｍ以下に設定するとともに、この隙間の途中に液溜まりを形成して潤滑流体の飛散を防止している。なお、この実施の形態における液溜まりは、ハブ部１６の凹部２１の内周面に液溜まり凹部２８を形成して実現されている。
【００３２】
この流体軸受装置は固定軸片持ち構造で図示されているが、固定軸両持ち構造としても実施できる。
（実施の形態２）
図４〜図７は（実施の形態２）を示す。
【００３３】
この実施の形態２は軸回転型モータをハードディスク装置に使用した状態を示している。
図４において、ステータは、下ケース２９の中央に形成された取付部としての孔３０に固定スリーブ３１の基端を差し込んで構成されている。固定スリーブ３１には中央に軸孔３２が形成されている。
【００３４】
固定スリーブ３１に対して回転自在の回転スリーブ３３は、固定スリーブ３１の軸孔３２に挿入されるロータ軸３４と、このロータ軸３４の先端から外側に張り出したハブ部３５とで構成されている。ロータ軸３４の基端部にはネジ３６によって回転スラスト板３７が取り付けられている。
【００３５】
固定スリーブ３１の基端には、前記回転スラスト板３７を収容する凹部３８が形成されている。
図５は図４のＢ−Ｂ’線に沿う断面を示している。下ケース２９には、図４と図５に示すようにステータコア３９が取り付けられており、ステータコア３９は固定スリーブ３１を取り囲むようにヨーク４０の先端４１を内側にして取り付けられている。
【００３６】
回転スリーブ３３の前記ハブ部３５は、下ケース２９に取り付けられた前記ステータコア３９の外周部を包み込む凹部４２を有している。
回転スリーブ３３のハブ部３５の凹部４２の内側でステータコア３９のヨーク４０の先端４１に対向して環状のマグネット４３がロータフレーム４７を介して取り付けられている。
【００３７】
なお、回転スリーブ３３のハブ部３５の内径をｄ１（図６参照），ステータコア３９の外径をｄ２，ステータコア３９のヨーク４０の先端４１の内径をｄ３，固定スリーブ３１の基端部の外径をｄ４とすると、
ｄ１  ＞  ｄ２  ＞  ｄ３  ＞  ｄ４
に設定されている。
【００３８】
組み立ては、図６に示すように回転スリーブ３３のロータ軸３４に固定スリーブ３１を組み付け、これを固定子巻線４４を施したステータコア３９が取り付けられた下ケース２９に組み付けて構成される。
【００３９】
回転スリーブ３３と固定スリーブ３１の組み立ては、ロータ軸３４に固定スリーブ３１を挿入し、次にロータ軸３４にネジ３６で回転スラスト板３７を取り付けて構成されている。この実施の形態において、固定スリーブ３１の基端部の外径ｄ４を、ステータコア３９のヨーク４０の先端４１の内径ｄ３よりも小さく構成してあるため、図６に示すようにステータコア３９の内側を通して下フレーム２９の中央孔３０に圧入もしくは接着して下フレーム２９と固定スリーブ３１とを一体化できる。
【００４０】
なお、高速回転するこのモータは、流体軸受構造で回転スリーブ３３のロータ軸３４が支持されている。具体的には、ロータ軸３４と固定スリーブ３１の内周面との間にはラジアル側動圧発生部が形成されており、回転スラスト板３７と固定スリーブ３１の凹部３８との間にはスラスト側動圧発生部が形成されている。
【００４１】
ラジアル側動圧発生部は、ロータ軸３４の外周面に動圧発生溝を形成するともに隙間に潤滑流体が充填されている。スラスト側動圧発生部は回転スラスト板３７の上面に動圧発生溝を形成するともに隙間に潤滑流体が充填されている。
【００４２】
なお、この実施の形態はハードディスク装置であるため、ハブ部３５にハードディスク４５が取り付けられている。
このように構成したため、ステータコア３９のヨーク４０に施された固定子巻線４４に通電して励磁すると、このステータコア３９から発生する回転磁界と回転スリーブ３３の側に取り付けられたマグネット４３との反作用で、回転スリーブ３３が高速回転してハードディスク４５が回転駆動される。
【００４３】
この際に、ステータコア３９やマグネット４３は図４と図５に示すように回転スリーブ３３のハブ部３５の凹部４２の内側になって覆われているため、ハブ部３５を磁気遮蔽の効果を期待できる材質、例えば、鉄もしくはアルミ合金からハブ部３５を形成することによって磁気ノイズの発生を大幅に低減できる。
【００４４】
さらに、この流体軸受構造のモータでは、充填されている潤滑流体が回転スリーブ３３から外部に飛散することを防止するために、回転スリーブ３３の前記固定スリーブ３１の先端に対応する部分には、図７にも示すように固定スリーブ３１の外周面に近接する環状突起４６がハブ部３５に形成されており、環状突起４６と固定スリーブ３１の外周面との隙間Δｇ２が０．３ｍｍ以下に設定されている。固定スリーブ３１の外周面とロータフレーム４７との隙間Δｇ３も０．３ｍｍ以下に設定されている。
【００４５】
さらに、ステータコア３９の外周と回転スリーブ３３のハブ部３５の凹部４２の内周面との対向面で形成される隙間Δｇ４を０．３ｍｍ以下に設定するとともに、この隙間の途中に実施の形態１と同様に液溜まり４８を形成して、潤滑流体の飛散を確実に防止している。
【００４６】
この軸回転型の実施の形態では、下ケース２９と固定スリーブ３１とを組み立てて構成したが、下ケース２９と固定スリーブ３１とを一体形成して構成することもできる。
【００４７】
上記の各実施の形態で使用した潤滑流体は、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た。
【００４８】
上記の各実施の形態においては、ハブ部１６，３５の外径をｄ５、マグネット２２，４３の外径をｄ６とした場合に、
0.3・ｄ５  ＜  ｄ６  ＜  0.7・ｄ５
に設定されている。この設定の根拠を図８と図９を用いて説明する。
【００４９】
マグネット２２，４３の外径ｄ６の上限は、漏洩磁束を規定値よりも大きくしないと言う観点から決定されており、図８はマグネット２２，４３の外径ｄ６と漏洩磁束の関係図を示している。マグネット２２，４３の外径ｄ６とハブ部１６，３５の外径ｄ５との比を小さくすればマグネット２２，４３から漏洩する磁束がハードディスク２６，４５に与える影響は小さくなり、磁気記録されたデータを減磁することがなく、磁気記録の信頼性が向上する。図８に示す特性図においてマグネット２２，４３の実用的で効果的な外径ｄ６は“ 0.7・ｄ５ ”以下が使用範囲である。
【００５０】
マグネット２２，４３の外径ｄ６の下限は、モータトルクの観点から決定されており、図９はマグネット２２，４３の外径ｄ６とトルク定数の関係図を示している。上記のようにマグネット２２，４３の外径ｄ６とハブ部１６，３５の外径ｄ５との比を小さくすれば磁気記録の信頼性が向上するが、モータトルクの維持が困難になってくる。トルク：Ｔは、トルク定数：ｋｔと印加電圧：Ｖとに比例し、モータの内部抵抗：Ｒａに反比例する。
【００５１】
Ｔ ∝ ｋｔ ・ Ｖ ・（ １／Ｒａ ）
ここで、内部抵抗：Ｒａを維持して、必要なトルクを得るためには、トルク定数：ｋｔを決定することが必要となる。トルク定数：ｋｔを決定するためには固定子巻線２７，４４を巻くスペースを決定することが必要となる。この巻線スペースはマグネット２２，４３の外径ｄ６とハブ部１６，３５の外径ｄ５とで決定付けられるが、トルク定数：ｋｔを、必要なトルクが得られる値にするためにはマグネット２２，４３の外径ｄ６とハブ部１６，３５の外径ｄ５との比を大きくする必要があるので、マグネット２２，４３の外径ｄ６の下限が決まる。図９に示す特性図においてマグネット２２，４３の実用的で効果的な外径ｄ６は“ 0.3・ｄ５ ” 以上が使用範囲である。
【００５２】
上記の各実施の形態では、流体軸受の場合を例に挙げて説明したが、ロータ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。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明のモータは、回転スリーブによってステータコアの外側を覆うように構成したため、磁気ノイズの発生を防止することができ、特にハードディスク装置の駆動用モータに使用することによって、磁気記録再生の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の断面図
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図
【図３】同実施の形態の要部の拡大図
【図４】本発明の実施の形態２の断面図
【図５】図４のＢ−Ｂ’線に沿う断面図
【図６】同実施の形態の組立工程の説明図
【図７】実施の形態２の要部の断面図
【図８】各実施の形態のマグネットの外径と漏洩磁束の関係図
【図９】各実施の形態のマグネットの外径とトルク定数の関係図
【図１０】従来のハードディスク装置用モータの断面図
【符号の説明】
８    固定軸
９    ネジ
１０    下ケース
１１    固定スラスト板
１２    ネジ
１３    回転スリーブ
１４    軸孔
１５    筒部
１６    ハブ部
１７    凹部
１８    ステータコア
１９    ヨーク
２１    凹部
２２    マグネット
２３    回転スラスト板
２４    中央孔
２５    蓋
２６    ハードディスク
２７    固定子巻線
２８    液溜まり凹部
２９    下ケース
３０    孔
３１    固定スリーブ
３２    軸孔
３３    回転スリーブ
３４    ロータ軸
３５    ハブ部
３６    ネジ
３７    回転スラスト板
３８    凹部
３９    ステータコア
４０    ヨーク
４２    凹部
４３    マグネット
４４    固定子巻線
４５    ハードディスク
４６    環状突起
４７    ロータフレーム
【図１】
0004240161.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004240161.tif 000008
【図８】
0004240161.tif 000009
【図９】
0004240161.tif 000010
【図１０】
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