JP2856027B2 - Spindle motor - Google Patents
Spindle motorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置,光デ
ィスク装置,フロッピィディスク装置,ビデオテープレ
コーダのシリンダモータ,レーザビームプリンタのホリ
ゴンミラーモータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic disk drive, an optical disk drive, a floppy disk drive, a cylinder motor of a video tape recorder, and a holgon mirror motor of a laser beam printer.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁気ディスク装置に対する要求はコンピ
ュータ本体の高速化,ダウンサイジング化,画像情報等
を取り扱う使用ソフトの大型化複雑化等に伴い、小型,
大容量,高速転送が要求されるようになってきている。
これに対応して、スピンドルモータには小型,低振動,
高速回転,長寿命が要求されている。これらの要求に対
する一つの方策として軸受を従来の玉軸受から滑り軸受
にすることが検討されている。2. Description of the Related Art A demand for a magnetic disk drive has become smaller and smaller due to an increase in speed and downsizing of a computer main body, and an increase in size and complexity of software used for handling image information.
Large-capacity, high-speed transfer is required.
Correspondingly, the spindle motor has a small size, low vibration,
High speed rotation and long life are required. As one measure against these requirements, it has been studied to replace the conventional ball bearing with a plain bearing.
【0003】図5に滑り軸受を使ったスピンドルモータ
の従来例を示す。シャフトはベースに固定され、このシ
ャフトに2箇所のラジアル動圧溝が形成されており、こ
こが軸受部になっている。ハブとこのラジアル軸受の間
には潤滑油が注油されている。ハブの回転は、動圧溝の
広い側に向かって(図2では左から右に向かって)回転
する。これによりこの溝部に大きな動圧が発生し、ハブ
は軸に接触することなく回転支持される。スラスト軸受
はシャフトの固定端とは反対側の端部に対向したハブ側
にスパイラル状の動圧溝が形成されておりラジアル部と
同様、回転に伴いこの部分が大きな動圧を発生し、ハブ
を非接触で支持する。ハブにはマグネットが設けられて
おり、固定部にはこれと対抗してステータコイルが設け
られている。このマグネット,ステータコイルはモータ
を形成しており、ステータコイルに駆動電流を供給する
ことにより回転体を回転駆動する。FIG. 5 shows a conventional example of a spindle motor using a sliding bearing. The shaft is fixed to a base, and two radial dynamic pressure grooves are formed in the shaft, and this serves as a bearing. Lubricating oil is injected between the hub and the radial bearing. The rotation of the hub rotates toward the wide side of the dynamic pressure groove (from left to right in FIG. 2). As a result, a large dynamic pressure is generated in the groove, and the hub is rotatably supported without contacting the shaft. In the thrust bearing, a spiral dynamic pressure groove is formed on the hub side facing the end opposite to the fixed end of the shaft, and like the radial part, this part generates a large dynamic pressure with rotation and the hub Is supported in a non-contact manner. The hub is provided with a magnet, and the fixed portion is provided with a stator coil in opposition thereto. The magnet and the stator coil form a motor, and rotate the rotary body by supplying a drive current to the stator coil.
【0004】ラジアル,スラスト滑り軸受では、玉軸受
において不可避である玉通過振動等に伴う非同期振動が
原理的に発生しない。また潤滑油に大きな減衰性がある
ことから低振動で高速回転が可能となる。[0004] In the radial and thrust sliding bearings, asynchronous vibrations due to ball passing vibrations and the like which are inevitable in ball bearings do not occur in principle. Further, since the lubricating oil has a large damping property, high-speed rotation with low vibration is possible.
【0005】従来技術の例には特開平2−168465 号,特
開平4−98653号公報がある。Examples of the prior art include JP-A-2-168465 and JP-A-4-98653.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】滑り軸受の剛性は潤滑
媒体の粘度,周速度,隙間比等によって決まり、またこ
れらの値は負荷とも関連するため一概には規定できない
が、同じ軸径の玉軸受と較べると負荷を同等にした場
合、すべり軸受の軸受剛性は玉軸受に較べて低下する。
潤滑媒体の粘度を大きくし、また隙間比を小さくすれば
剛性は大きくすることができるが、今度は負荷が大きく
なる問題が発生する。この剛性低下と負荷増加の問題は
特に3.5 インチ以下の小型磁気ディスクに搭載する場
合、その径が小さく周速度が低下するため顕著に現れ
る。剛性が低いと回転系に加振力が加わった場合、ジャ
イロ効果により磁気ディスクの首振り振動が顕著に現れ
磁気ディスクに対する磁気ヘッドの位置決めが正しく行
われず、正確な情報の読み書きができなくなる。The rigidity of a sliding bearing is determined by the viscosity of a lubricating medium, the peripheral speed, the gap ratio, and the like. These values are related to the load and cannot be specified unconditionally. When the load is equalized as compared with the bearing, the bearing stiffness of the slide bearing is reduced as compared with the ball bearing.
If the viscosity of the lubricating medium is increased and the gap ratio is reduced, the rigidity can be increased, but this time, a problem occurs in that the load increases. This problem of a decrease in rigidity and an increase in load is particularly noticeable when the disk is mounted on a small magnetic disk of 3.5 inches or less because its diameter is small and its peripheral speed is reduced. If the stiffness is low, when a vibrating force is applied to the rotating system, the gyro effect causes remarkable swinging of the magnetic disk, and the magnetic head is not correctly positioned with respect to the magnetic disk, so that accurate reading and writing of information becomes impossible.
【0007】図6に従って、従来の技術による回転系に
加振力が加わった場合のジャイロ効果による首振り振動
発生について示す。いま外乱加振力Fが回転体に加わっ
た場合、この力は回転体重心に働くと考えてよい。重心
が従来技術のように二つのラジアル軸受の中間になく図
のような位置にある場合、力の釣合から各々の軸受k
1,k2には次のような変位X1,X2を生じる。With reference to FIG. 6, a description will be given of the generation of a swing vibration due to the gyro effect when a vibrating force is applied to a rotating system according to the prior art. If the disturbance excitation force F is applied to the rotating body, it may be considered that this force acts on the rotational center of gravity. If the center of gravity is not in the middle of the two radial bearings but in the position shown in the figure as in the prior art, each bearing k
1, k2 have the following displacements X1, X2.
【0008】[0008]
【数1】 X1=F×L2/(L1+L2)/K1 …(数1) X2=F×L1/(L1+L2)/K2 従来技術の場合、X1≠X2となるから、次式のような
z軸回りの倒れθを発生させる。X1 = F × L2 / (L1 + L2) / K1 (Equation 1) X2 = F × L1 / (L1 + L2) / K2 In the case of the prior art, since X1 ≠ X2, the z-axis as in the following equation is obtained. A surrounding fall θ is generated.
【0009】[0009]
【数2】 θ=TAN−1((X1−X2)/(L1+L2)) …(数2) Fは変動力であるからθも時間的に変動しある角速度を
持つ。回転体にはこの角速度によりジャイロモーメント
LがY軸回りに発生し、その大きさはX軸回りの慣性モ
ーメントI、回転角速度をωとすると次式で表される。## EQU00002 ## .theta. = TAN-1 ((X1-X2) / (L1 + L2)) (Equation 2) Since F is a fluctuating force, .theta. Also has an angular velocity that fluctuates with time. A gyro moment L is generated around the Y axis by the angular velocity in the rotating body, and its magnitude is represented by the following equation, where the inertia moment I around the X axis and the rotational angular velocity are ω.
【0010】[0010]
【数3】 L=I×ω×(dθ/dt) …(数3) 滑り軸受の場合、軸受剛性は玉軸受にくらべて低下して
いるから、このジャイロモーメントにより磁気ディスク
が大きな首振り運動を行う恐れがある。L = I × ω × (dθ / dt) (Equation 3) In the case of a sliding bearing, since the bearing rigidity is lower than that of a ball bearing, the gyro moment causes a large swing motion of the magnetic disk. Might do it.
【0011】加振力は、モータの電磁加振力も考えられ
る。理想的なモータでは、電磁力は回転トルクのみを発
生し、軸に対する加振力は発生しないはずである。しか
し、実際には軸やステータ,マグネットの偏心や形状誤
差等により軸に対する加振力を発生してしまう。図7に
示すようにステータコイル中心とマグネット中心が偏心
している場合、本来釣りあっているはずの放線方向の力
ベクトルも接線方向の力ベクトルも釣合が崩れるため、
各々の残留ベクトルF1とF2の和として力Fが軸に加
わる。この力Fはマグネット極数×回転数の周波数を持
つ。この力Fはマグネットとステータコイルにより形成
される磁束の中心で働くと考えると、従来技術のように
軸方向で重心位置とこの磁気中心がずれていると、重心
まわりに回転モーメントを発生する。これは、回転体に
ある角速度を与えるから、先の外乱の場合と同様ジャイ
ロモーメントを発生させ、磁気ディスクの首振りを起こ
す原因となる。The exciting force may be an electromagnetic exciting force of a motor. In an ideal motor, the electromagnetic force should produce only rotational torque and no exciting force on the shaft. However, in actuality, an oscillating force is generated on the shaft due to eccentricity or shape error of the shaft, the stator, and the magnet. As shown in FIG. 7, when the center of the stator coil and the center of the magnet are eccentric, both the normal force vector and the tangential force vector, which should be originally balanced, are out of balance.
A force F is applied to the axis as the sum of each residual vector F1 and F2. This force F has a frequency of the number of magnet poles times the number of rotations. Considering that this force F acts at the center of the magnetic flux formed by the magnet and the stator coil, if the center of gravity and the magnetic center are shifted in the axial direction as in the related art, a rotational moment is generated around the center of gravity. Since this gives a certain angular velocity to the rotating body, a gyro moment is generated as in the case of the above-mentioned disturbance, which causes the magnetic disk to swing.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明では、回転体の重
心位置を二つのラジアル軸受のちょうど中間位置と一致
させる。また、モータステータとマグネットの磁気中心
位置を前記重心と一致させ、二つのラジアル軸受のちょ
うど中間位置と一致させる。According to the present invention, the position of the center of gravity of the rotating body is made to coincide with the position exactly between the two radial bearings. Further, the magnetic center position of the motor stator and the magnet is made to coincide with the center of gravity, and is made to coincide with the just intermediate position between the two radial bearings.
【0013】あるいは前記重心位置、もしくは一致させ
た重心位置と磁気的中心位置を二つのラジアル軸受の間
になるよう構成し、この位置に力が作用した場合、二つ
のラジアル軸受が同じ変位量になるよう各々のばね剛性
を設定する。Alternatively, the position of the center of gravity or the matched center of gravity and the magnetic center position are arranged between the two radial bearings, and when a force is applied to this position, the two radial bearings have the same displacement. Set each spring stiffness so as to be as follows.
【0014】[0014]
【作用】本発明は数1においてx1=x2となるよう回
転体の重心位置とラジアル軸受の位置及び軸受ばね定数
を規定するもので、数2から明らかなように、加振力が
回転体に加わっても倒れθが発生する事はない。従っ
て、回転体に角速度が加わることもなくそれに伴うジャ
イロによる首振り振動は発生しない。また、磁気中心と
重心位置を一致させかつ前述した条件を満たすようラジ
アル軸受位置及び軸受剛性を規定することにより、磁気
励振力も回転体に対してジャイロ力を発生させる要因と
はならない。従って、剛性の低い滑り軸受を高速で使用
しても安定な回転が実現できる。According to the present invention, the position of the center of gravity of the rotating body, the position of the radial bearing, and the spring constant of the bearing are defined so that x1 = x2 in the equation (1). Even if it is added, the falling θ does not occur. Accordingly, no angular velocity is applied to the rotating body, and the accompanying gyro oscillation does not occur. Further, by defining the radial bearing position and the bearing rigidity so that the magnetic center and the center of gravity coincide with each other and satisfy the above-described conditions, the magnetic excitation force does not become a factor for generating a gyro force on the rotating body. Therefore, stable rotation can be realized even when a low-rigidity sliding bearing is used at high speed.
【0015】[0015]
【実施例】図1に本発明の第1の実施例について示す。
本実施例では2.5 インチ磁気ディスク装置を想定して
いる。磁気ディスク1の内径は20mm,外径65mmで本
実施例ではこれを3枚積層している。回転数は3600
rpm から7200rpm が想定され、軸受寿命は5000
0時間以上の連続使用が想定されている。3枚の磁気デ
ィスク1がハブ10にスペーサを介して積層され、回転
中に滑り等が生じないようクランプ3により固定されて
いる。ハブ10の中心には、シャフト2が圧入,接着等
の方法で正確な垂直度で取り付けられている。このシャ
フト2には、潤滑媒体注入用穴が形成されている。この
穴は、潤滑媒体注入後封止される。ハブ10の内面に
は、円筒状のマグネット9が取付けられ数個の磁極が形
成されている。このマグネット9に対向してステータコ
イル5がブラケット6に形成されており、このステータ
コイル5に駆動電流を流すことにより、回転体を駆動す
る。このステータコイル5とマグネット9により形成さ
れる磁束の軸方向中心は磁気ディスク1,ハブ10,マ
グネット9,シャフト2により形成される回転体の重心
と概ね一致するようステータコイル5,マグネット9の
位置は決定されている。ステータコイル5の背面にはラ
ジアル軸受ブラケット14が設けられており、このブラ
ケット14のシャフト2に対向した上下の2箇所にラジ
アル滑り軸受面11が形成されている。この軸受部11
には潤滑媒体として、潤滑油あるいは磁性流体が注入さ
れており、シャフト2の回転にともない発生する動圧力
によりシャフト2を支える。回転体重心位置13及び磁
気中心位置18は二つのラジアル軸受11のちょうど中
央になるような位置になるよう全体の配置が決定され
る。これにより、外部からの振動、あるいは磁気力のア
ンバランスに対しても安定した回転が実現できる。シャ
フト2と軸受ブラケットにより形成される軸受部のどち
らか、あるいは両方に動圧溝を設けることにより動圧力
を高め、軸受剛性を大きくすることもできる。シャフト
2のハブ10とは反対の端部とこれと対抗した部分には
スラスト軸受ブラケット4が設けられており、シャフト
2端部との間でスラスト軸受16を形成している。この
軸受部16にはラジアル軸受11部と同じ、もしくは異
なる潤滑油もしくは磁性流体が注入されており、回転に
ともない発生する油膜によりスラスト荷重を支える。こ
の部分も両方あるいはどちらか一方に、動圧溝を形成し
軸剛性を高めることができる。またシャフト2端あるい
はブラケット部4を球面にすることにより、摩擦トルク
を小さくすることも考えられる。ラジアル軸受ブラケッ
ト14の端部には磁性流体シール8が設けられており、
軸受部の潤滑媒体が外部に漏洩することをなくしてい
る。この磁性流体シール8は漏洩量が微量の場合もしく
は漏洩媒体が磁気ディスク1の性能を劣化させないと判
断された場合にはとり除かれる。スラスト軸受ブラケッ
ト4の背後には、スラスト予圧マグネット12が設けら
れておりシャフト2を磁気的に吸引し、軸方向に予圧を
加えるよう構成しており、スラスト軸受部の剛性を上げ
ると共に、衝撃等により回転体が抜けることを防止して
いる。予圧の方法としては、ステータコイル5による軸
方向磁束中心とマグネット9の磁束中心を相対的に若干
ずらし、その磁気吸引がスラストの予圧方向にかかるよ
う構成する方法もある。この場合、前述のスラスト予圧
マグネット12は不要となる。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
In this embodiment, a 2.5-inch magnetic disk drive is assumed. The inner diameter of the magnetic disk 1 is 20 mm and the outer diameter is 65 mm. In the present embodiment, three of these are laminated. 3600 rpm
from 7200 rpm to 7200 rpm and a bearing life of 5000
It is assumed that it will be used continuously for more than 0 hours. Three magnetic disks 1 are stacked on a hub 10 via a spacer, and are fixed by a clamp 3 so as not to cause slippage during rotation. The shaft 2 is attached to the center of the hub 10 with an accurate verticality by a method such as press fitting or bonding. The shaft 2 has a lubricating medium injection hole. This hole is sealed after injection of the lubricating medium. On the inner surface of the hub 10, a cylindrical magnet 9 is attached, and several magnetic poles are formed. A stator coil 5 is formed on the bracket 6 so as to face the magnet 9, and a rotating body is driven by applying a drive current to the stator coil 5. The position of the stator coil 5 and the magnet 9 is such that the axial center of the magnetic flux formed by the stator coil 5 and the magnet 9 substantially coincides with the center of gravity of the rotating body formed by the magnetic disk 1, the hub 10, the magnet 9 and the shaft 2. Has been determined. A radial bearing bracket 14 is provided on the back surface of the stator coil 5, and radial sliding bearing surfaces 11 are formed at two upper and lower portions of the bracket 14 facing the shaft 2. This bearing 11
Is lubricated with lubricating oil or a magnetic fluid as a lubricating medium, and supports the shaft 2 by dynamic pressure generated as the shaft 2 rotates. The overall arrangement is determined so that the rotational center-of-gravity position 13 and the magnetic center position 18 are located exactly at the center of the two radial bearings 11. As a result, stable rotation can be realized even with respect to external vibration or imbalance of magnetic force. By providing a dynamic pressure groove in one or both of the bearing portions formed by the shaft 2 and the bearing bracket, the dynamic pressure can be increased and the bearing rigidity can be increased. A thrust bearing bracket 4 is provided at an end of the shaft 2 opposite to the hub 10 and a portion opposing the end, and forms a thrust bearing 16 between the shaft 2 and the end. Lubricating oil or magnetic fluid that is the same as or different from that of the radial bearing 11 is injected into the bearing 16, and the thrust load is supported by an oil film generated with rotation. Also in this part, a dynamic pressure groove can be formed on both or one of them to increase the shaft rigidity. It is also conceivable to reduce the friction torque by making the end of the shaft 2 or the bracket portion 4 spherical. At the end of the radial bearing bracket 14, a magnetic fluid seal 8 is provided.
This prevents the lubricating medium in the bearing from leaking to the outside. The magnetic fluid seal 8 is removed when the amount of leakage is small or when it is determined that the leakage medium does not deteriorate the performance of the magnetic disk 1. A thrust preload magnet 12 is provided behind the thrust bearing bracket 4 so as to magnetically attract the shaft 2 and apply a preload in the axial direction. This prevents the rotating body from coming off. As a preloading method, there is a method in which the center of the magnetic flux in the axial direction by the stator coil 5 and the center of the magnetic flux of the magnet 9 are slightly shifted from each other so that the magnetic attraction is applied in the thrust preload direction. In this case, the above-mentioned thrust preload magnet 12 becomes unnecessary.
【0016】図2に本発明の第2の実施例を示す。本発
明も第1の実施例の場合と同様、2.5 インチ磁気ディ
スクを想定している。本発明の場合シャフト2はブラケ
ット14に固定されており、第1の実施例とは逆に、ラ
ジアル軸受ブラケット14がハブ10に固定され回転す
る。このブラケット14とシャフト2間にラジアル動圧
軸受11が形成され、回転体をラジアル方向に支持す
る。磁気ディスク1,ハブ10等の回転体全体の重心1
3は、ステータコイル5,マグネット9により形成され
る磁束中心18と一致し、またこれはラジアル軸受11
のほぼ中間位置にあり、外乱力及び電磁力のアンバラン
ス力が作用しても、安定して回転できる。シャフト2端
にはシャフト2よりも若干径の大きなスラスト円盤17
が取り付けられており、このスラスト円盤17の両面に
は動圧溝が形成されており、回転に伴い動圧力を発生
し、回転体をスラスト方向に支持し得る構造になってい
る。スラスト動圧溝は、スラスト軸受ブラケット4及び
ラジアル軸受ブラケット14のスラスト円盤17と対抗
する面の一方あるいは両方に形成してもよい。本構成に
よれば、シャフト2より大きなスラスト円盤17が設け
られているから、静止時においてもハブ10が抜け落ち
ることはない。また、潤滑媒体はシャフト2,軸受ブラ
ケット14,ステータコイル5で作られる2重円筒状の
隙間に保持されるから、漏洩しにくい構造となってい
る。本構成においても、ブラケット14端部あるいはス
テータコイル5端部等に磁性流体シールを設け漏洩を完
全に封止することもできる。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The present invention also assumes a 2.5 inch magnetic disk as in the case of the first embodiment. In the case of the present invention, the shaft 2 is fixed to the bracket 14, and contrary to the first embodiment, the radial bearing bracket 14 is fixed to the hub 10 and rotates. A radial dynamic pressure bearing 11 is formed between the bracket 14 and the shaft 2, and supports the rotating body in the radial direction. The center of gravity 1 of the entire rotating body such as the magnetic disk 1 and the hub 10
3 coincides with the center of magnetic flux 18 formed by the stator coil 5 and the magnet 9, and this corresponds to the radial bearing 11.
, And can rotate stably even when disturbance force and imbalance force of electromagnetic force act. At the end of the shaft 2 is a thrust disk 17 slightly larger in diameter than the shaft 2.
A dynamic pressure groove is formed on both surfaces of the thrust disk 17 so that a dynamic pressure is generated with rotation and the rotating body is supported in the thrust direction. The thrust dynamic pressure grooves may be formed on one or both surfaces of the thrust bearing bracket 4 and the radial bearing bracket 14 that oppose the thrust disk 17. According to this configuration, since the thrust disk 17 that is larger than the shaft 2 is provided, the hub 10 does not fall off even when stationary. Further, since the lubricating medium is held in a double cylindrical gap formed by the shaft 2, the bearing bracket 14, and the stator coil 5, the structure is less likely to leak. Also in this configuration, a magnetic fluid seal may be provided at the end of the bracket 14 or the end of the stator coil 5 to completely seal the leakage.
【0017】図3に本発明の第3の実施例について示
す。本実施例は1.8 インチの磁気ディスクを想定して
いる。1.8 インチの磁気ディスクではハブ10内にモ
ータを形成することはできない。このため、モータはハ
ブ10下端部に形成することになる。ハブ10には、磁
気ディスク1がスペーサ7を介してクランプ3により積
層固定されている。ハブ10にはシャフト2が固定され
ており、ハブ10とともに回転する。ブラケット6には
一体で軸受ブラケット14が形成されている。軸受ブラ
ケット14のシャフト2に対抗した面には動圧ラジアル
軸受11が形成されている。磁気ディスク1とスペーサ
7,ハブ10等により形成されている回転体の重心13
と二つのラジアル軸受11の中間位置は概ね一致するよ
う構成されている。これにより、回転系に外乱振動が加
わった場合においても、安定した回転が補償される。ハ
ブ10下端には、磁性流体シール8が設けられており、
軸受部の潤滑媒体の漏洩をとどめる構成になっている。
シャフト2端もしくはスラストブラケット4の少なくと
も一方には動圧溝が形成される。あるいはどちらか一方
が球面に構成され、スラスト荷重を支える。スラスト方
向の予圧方法は実施例1と同様シャフト2端部を磁気的
に吸引する方法、及びモータステータ5とマグネット9
をずらして行う方法が考えられる。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment assumes a 1.8-inch magnetic disk. A 1.8-inch magnetic disk cannot form a motor in the hub 10. Therefore, the motor is formed at the lower end of the hub 10. The magnetic disks 1 are stacked and fixed to the hub 10 by clamps 3 via spacers 7. The shaft 2 is fixed to the hub 10 and rotates together with the hub 10. A bearing bracket 14 is formed integrally with the bracket 6. A dynamic pressure radial bearing 11 is formed on a surface of the bearing bracket 14 facing the shaft 2. The center of gravity 13 of the rotating body formed by the magnetic disk 1, the spacer 7, the hub 10, and the like.
The intermediate positions of the two radial bearings 11 are configured to substantially coincide with each other. Thereby, even when disturbance vibration is applied to the rotating system, stable rotation is compensated. At the lower end of the hub 10, a magnetic fluid seal 8 is provided.
The structure is such that the leakage of the lubricating medium in the bearing portion is stopped.
A dynamic pressure groove is formed on at least one of the end of the shaft 2 and the thrust bracket 4. Alternatively, either one is configured as a spherical surface and supports a thrust load. The preloading method in the thrust direction is the same as in the first embodiment, in which the end of the shaft 2 is magnetically attracted, and the motor stator 5 and the magnet 9 are used.
Can be considered.
【0018】図4には本実施例の第4の実施例を示して
いる。本実施例でシャフト2はブラケット6に固定され
ており、ハブ10と軸受ブラケット14は一体で構成さ
れて回転する。軸受ブラケット14とシャフト2の対抗
する面には動圧軸受11が形成されており回転体を支え
る。シャフト2端にはスラスト円盤17が設けられてお
り、ブラケット4,14との間でスラスト軸受16を形
成している。ステータコイル5とマグネット9はフラッ
トタイプのモータを形成している。モータをフラットタ
イプにすることにより、スピンドルモータ全体の高さを
従来のものに較べて低くできる。本実施例では、モータ
コイルステータ18をコイル面よりも高くし、軸受ブラ
ケット部14とのオーバーラップ部を形成することによ
り、潤滑媒体のシール効果を高めている。フラットモー
タタイプの場合、軸方向に磁束が向くからスラスト方向
の予圧は特に考える必要はない。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the shaft 2 is fixed to the bracket 6, and the hub 10 and the bearing bracket 14 are integrally formed and rotate. A dynamic pressure bearing 11 is formed on a surface of the bearing bracket 14 opposite to the shaft 2 to support the rotating body. A thrust disk 17 is provided at the end of the shaft 2, and forms a thrust bearing 16 with the brackets 4 and 14. The stator coil 5 and the magnet 9 form a flat type motor. By making the motor a flat type, the overall height of the spindle motor can be reduced as compared with the conventional one. In this embodiment, the sealing effect of the lubricating medium is enhanced by making the motor coil stator 18 higher than the coil surface and forming an overlap with the bearing bracket 14. In the case of the flat motor type, since the magnetic flux is directed in the axial direction, there is no need to particularly consider the preload in the thrust direction.
【0019】図8には本発明の第5の実施例を示す。本
実施例では積層された磁気ディスク1の軸方向中間位置
(図8によればちょうど2枚目の磁気ディスク位置)に
マグネット9の中央が来るようハブ10にマグネット9
を取り付ける。マグネット9に対抗してモータステータ
コイル18を設ける。また積層した磁気ディスク1の軸
方向中間位置と二つのラジアル軸受11の中間位置を一
致させる。磁気シール8をステータコイル5の下側に構
成し、軸受潤滑媒体の漏洩を遮断している。ハブ10お
よびマグネット9は円筒形で各々の重心13は概ねその
中央に存在すると考えられる。磁気ディスク1の間隔は
一般に一定で配置されるから、本実施例のように構成す
ることにより、重心位置13はほぼ磁気ディスクの中間
位置にあると考えてよい。また、モータステータコイル
18及びマグネット9により形成される磁束の軸方向中
心18はマグネット9の軸方向中心と一致するから、し
たがって本発明のような構成にする事により、重心13
と軸方向磁束中心は容易に一致させ、さらに軸受中間と
も一致させることができる。これにより、外乱加振力や
電磁加振力が回転体に加わっても回転モーメントを発生
させることはなく、ジャイロによる振れ回り振動を発生
しない。本発明ではシャフト2はハブ10とともに回転
する構成となっているが、図2に示した構成のように、
ハブ10をブラケット6に固定した構成においてもハブ
10磁気ディスク1マグネット9ステータコイル5を設
置する事により同様の効果を得ることができる。FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the hub 9 is attached to the hub 10 such that the center of the magnet 9 is located at the axially intermediate position (the position of the second magnetic disk in FIG. 8) of the stacked magnetic disks 1.
Attach. A motor stator coil 18 is provided to oppose the magnet 9. Further, the intermediate position in the axial direction of the stacked magnetic disks 1 and the intermediate position of the two radial bearings 11 are matched. The magnetic seal 8 is formed below the stator coil 5 to prevent leakage of the bearing lubrication medium. It is considered that the hub 10 and the magnet 9 are cylindrical and each center of gravity 13 is located substantially at the center thereof. Since the intervals between the magnetic disks 1 are generally arranged at a constant value, the center of gravity position 13 can be considered to be substantially at the middle position of the magnetic disk by configuring as in this embodiment. Further, since the axial center 18 of the magnetic flux formed by the motor stator coil 18 and the magnet 9 coincides with the axial center of the magnet 9, the configuration according to the present invention provides the center of gravity 13.
And the center of the magnetic flux in the axial direction can be easily matched with each other, and can also be matched with the middle of the bearing. Thus, even when a disturbance exciting force or an electromagnetic exciting force is applied to the rotating body, no rotational moment is generated, and no whirling vibration is generated by the gyro. In the present invention, the shaft 2 is configured to rotate together with the hub 10, but as shown in FIG.
Even in a configuration in which the hub 10 is fixed to the bracket 6, the same effect can be obtained by installing the hub 10, the magnetic disk 1, the magnet 9, and the stator coil 5.
【0020】以上の実施例では、いずれも重心13もし
くは重心13と磁束中心18を二つの剛性の同じラジア
ル軸受11間の中間と一致できることを前提としたが、
モータトルクの要求などにより、ステータコイル5,マ
グネット9の必要な大きさの関係から、一致ができない
場合も考えられる。この場合は数2に示してあるよう
に、重心13もしくは重心13と磁束中心18の位置が
近い方の軸受11の剛性を他方の軸受剛性より大きく
し、重心回りにモーメントを釣り合わせることにより、
外乱振動あるいは電磁振動が加わった場合にもジャイロ
による首振りを発生させず、実施例と同等な効果をうる
ことができる。In each of the above embodiments, it is assumed that the center of gravity 13 or the center of gravity 13 and the magnetic flux center 18 can coincide with the middle between two radial bearings 11 having the same rigidity.
Due to the required size of the stator coil 5 and the magnet 9 due to a demand for the motor torque or the like, there may be a case where they cannot be matched. In this case, as shown in Equation 2, by increasing the rigidity of the center of gravity 13 or the bearing 11 where the center of gravity 13 and the magnetic flux center 18 are closer to each other than the other bearing rigidity, and balancing the moment around the center of gravity,
Even when disturbance vibrations or electromagnetic vibrations are applied, the gyro does not swing, and the same effect as that of the embodiment can be obtained.
【0021】以上の実施例では重心13及び磁束中心1
8,両軸受11の任意の位置に設定できると考えた。ま
た軸受11の剛性も完全に設定することができると仮定
したが、実際の場合は製作誤差や組立性,モータの必要
トルク等から、完全に条件を満たすことはできない。数
1,数2からわかるように、おのおのの条件は比例的に
ジャイロモーメントに関係するから、概ね10%以内に
なるよう構成すれば効果が期待できる。In the above embodiment, the center of gravity 13 and the magnetic flux center 1
8. It was considered that the bearing can be set at an arbitrary position of the dual bearing 11. Further, it was assumed that the rigidity of the bearing 11 could be completely set. However, in the actual case, the conditions cannot be completely satisfied due to manufacturing errors, assemblability, required torque of the motor, and the like. As can be seen from Equations (1) and (2), since each condition is proportionally related to the gyro moment, an effect can be expected if it is configured to be within approximately 10%.
【0022】第1の実施例及び第2,第5の実施例は
2.5 インチの磁気ディスク用のスピンドルモータを想
定しているが、本実施例は3.5 インチの磁気ディスク
についても適用できる。また、モータが構成できれば
1.8 インチもしくはこれ以下の磁気ディスク用スピン
ドルモータにも適応できる。また、第3,第4の実施例
は1.8 インチの磁気ディスク用スピンドルモータを想
定したがこの構成は1.8インチ以下の磁気ディスク用
スピンドルモータにも適用できる。また、この構成が
2.5 インチ,3.5 インチ磁気ディスク用に適用でき
る。Although the first, second and fifth embodiments assume a spindle motor for a 2.5 inch magnetic disk, this embodiment is also applicable to a 3.5 inch magnetic disk. it can. Further, if a motor can be constructed, it can be applied to a spindle motor for a magnetic disk of 1.8 inches or less. In the third and fourth embodiments, a 1.8-inch magnetic disk spindle motor is assumed, but this configuration can also be applied to a 1.8-inch or smaller magnetic disk spindle motor. Also, this configuration can be applied to 2.5 inch and 3.5 inch magnetic disks.
【0023】以上の実施例は磁気ディスク装置に限ら
ず、光ディスク装置,フロッピディスク装置,ビデオテ
ープレコーダのシリンダモータ,レーザビームプリンタ
のホリゴンミラーモータに適用できる。The above embodiment is not limited to a magnetic disk drive, but can be applied to an optical disk drive, a floppy disk drive, a cylinder motor of a video tape recorder, and a holgon mirror motor of a laser beam printer.
【0024】[0024]
【発明の効果】本発明によれば、小型磁気ディスクに外
乱,磁気的アンバランスが存在した場合にも安定した回
転を維持する事ができる。According to the present invention, stable rotation can be maintained even when disturbance or magnetic imbalance exists in the small magnetic disk.
【図1】本発明の第1の実施例の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例の断面図。FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例の断面図。FIG. 3 is a sectional view of a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施例の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a fourth embodiment of the present invention.
【図5】従来の技術の実施例の断面図。FIG. 5 is a sectional view of an embodiment of the prior art.
【図6】従来の問題点の説明図1。FIG. 6 is an explanatory diagram 1 of a conventional problem.
【図7】従来の問題点の説明図2。FIG. 7 is an explanatory view 2 of a conventional problem.
【図8】本発明の第5の実施例の断面図。FIG. 8 is a sectional view of a fifth embodiment of the present invention.
1…磁気ディスク、2…シャフト、3…クランプ、4…
スラスト軸受ブラケット、5…ステータコイル、6…ブ
ラケット、7…スペーサ、8…磁性流体シール、9…マ
グネット、10…ハブ、11…ラジアル軸受、12…ス
ラスト予圧マグネット、13…重心、14…軸受ブラケ
ット、15…油注入穴、17…スラスト円盤、18…磁
気中心。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic disk, 2 ... Shaft, 3 ... Clamp, 4 ...
Thrust bearing bracket, 5: stator coil, 6: bracket, 7: spacer, 8: magnetic fluid seal, 9: magnet, 10: hub, 11: radial bearing, 12: thrust preload magnet, 13: center of gravity, 14: bearing bracket , 15: oil injection hole, 17: thrust disk, 18: magnetic center.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 知昭 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 仲野 正昭 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 天野 英明 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 ストレージシステム 事業部内 (56)参考文献 特開 平2−168465(JP,A) 特開 昭59−67844(JP,A) 特開 平4−18511(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 7/08──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tomoaki Inoue 502, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. In-house (72) Inventor Hideaki Amano 2880 Kozu, Odawara-shi, Kanagawa Prefecture Hitachi, Ltd. Storage Systems Division (56) References JP-A-2-168465 (JP, A) JP-A-59-67844 (JP, A) JP-A-4-18511 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02K 7/08
Claims (3)
1枚もしくは複数枚積層したハブ及び回転中心を与える
シャフト及びこれら回転体を駆動するため固定部に設け
られるモータステータ及びハブと一体で回転するマグネ
ット及び前記回転体を支持するために気体もしくは液体
の動圧力を利用した二つのラジアル軸受とスラスト軸受
を用い、前記二つのラジアル軸受の間に前記回転体の重
心がくるように構成し、前記重心位置に近い方のラジア
ル軸受の剛性を他方の軸受剛性よりも大きくしたことを
特徴とするスピンドルモータ。1. A hub having one or more magnetic disks having a diameter of 3.5 inches or less laminated, a shaft providing a center of rotation, and a motor stator and a hub provided on a fixed portion for driving these rotating members. A rotating magnet and two radial bearings and a thrust bearing utilizing gas or liquid dynamic pressure to support the rotating body are used, and the center of gravity of the rotating body is located between the two radial bearings. A radial bearing closer to the position of the center of gravity, the rigidity of which is greater than the rigidity of the other bearing.
前記ラジアル軸受の内側背面に形成し、前記モータステ
ータと前記マグネットにより形成される磁束中心位置を
前記重心位置に略一致させたことを特徴とするスピンド
ルモータ。2. The apparatus according to claim 1, wherein said motor stator is formed on an inner back surface of said radial bearing, and a center position of a magnetic flux formed by said motor stator and said magnet substantially coincides with said center of gravity. Spindle motor.
気ディスクを搭載するスピンドルモータで、前記モータ
マグネットをハブ下端に設け、前記スラスト及びラジア
ル軸受とモータマグネット間に磁性シールを設けたこと
を特徴とするスピンドルモータ。3. The spindle motor according to claim 1, wherein said motor magnet is provided at a lower end of a hub, and a magnetic seal is provided between said thrust and radial bearing and said motor magnet. A spindle motor.
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- 1993-06-08 JP JP13720693A patent/JP2856027B2/en not_active Expired - Fee Related
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