JP2000186713A - スラスト軸受装置及びそれを用いたモータ - Google Patents
スラスト軸受装置及びそれを用いたモータInfo
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- JP2000186713A JP2000186713A JP10364535A JP36453598A JP2000186713A JP 2000186713 A JP2000186713 A JP 2000186713A JP 10364535 A JP10364535 A JP 10364535A JP 36453598 A JP36453598 A JP 36453598A JP 2000186713 A JP2000186713 A JP 2000186713A
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- thrust plate
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- bearing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スラスト軸受の寿命と、耐衝撃性を向上させ
る。 【解決手段】 ロックウェル硬さが９２ＨＲＡ以上かつ
面粗度が０．１Ｓ以下に仕上げられた金属化合物からな
るスラスト板と、潤滑油と、先端が球面状に加工され潤
滑油を介してスラスト板と摺動する回転軸とから構成す
る。
る。 【解決手段】 ロックウェル硬さが９２ＨＲＡ以上かつ
面粗度が０．１Ｓ以下に仕上げられた金属化合物からな
るスラスト板と、潤滑油と、先端が球面状に加工され潤
滑油を介してスラスト板と摺動する回転軸とから構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にＯＡ分野の磁
気ディスクメモリー装置のディスク駆動スピンドルモー
タとそれに使われるスラスト軸受装置に関するものであ
る。
気ディスクメモリー装置のディスク駆動スピンドルモー
タとそれに使われるスラスト軸受装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、音響映像装置やコンピュータメモ
リー装置の小型高密度化は目まぐるしく進展している。
特に磁気ディスクメモリー装置においては、高密度化、
高速回転化が急速に行われている。これらの技術革新の
なかで、ディスクを回転駆動するスピンドルモータにお
いては、高精度な振れ精度、低騒音性、高寿命が求めら
れる。これらの性能を決定付ける重要な要素にモータの
軸受がある。
リー装置の小型高密度化は目まぐるしく進展している。
特に磁気ディスクメモリー装置においては、高密度化、
高速回転化が急速に行われている。これらの技術革新の
なかで、ディスクを回転駆動するスピンドルモータにお
いては、高精度な振れ精度、低騒音性、高寿命が求めら
れる。これらの性能を決定付ける重要な要素にモータの
軸受がある。
【０００３】従来の小型モータ等の軸受には焼結含油金
属によって構成されている場合が多く、回転軸はロータ
マグネットとステータの磁気的吸引や反発作用により回
転軸がラジアル方向に振動して、回転軸と軸受との衝突
により雑音やラジアルの振れの発生を招いている。
属によって構成されている場合が多く、回転軸はロータ
マグネットとステータの磁気的吸引や反発作用により回
転軸がラジアル方向に振動して、回転軸と軸受との衝突
により雑音やラジアルの振れの発生を招いている。
【０００４】このような問題に対して、高レベルで対応
できる軸受として、流体軸受が注目され採用されつつあ
る。流体軸受とは円柱状の回転軸とそれに隙間をもって
填め合わされる中空円筒状のスリーブメタルとで構成
し、そのいずれかにヘリングボーン溝などを設ける。そ
してそのすきまに流体（多くの場合オイル）を満たし、
回転子の回転に伴って流体に発生する圧力で回転子を支
承する構造の軸受である。機構の占める体積が小さく、
流体を介して回転子を支承するため回転音が小さくかつ
耐衝撃性に優れており、回転軸全周で荷重を受けるので
積分効果により軸振れが小さくなるなど、原理的にスピ
ンドルモータの軸受として優れている。そういったこと
から近年ではラジアルの軸受として流体軸受が採用され
だしている。一方スラスト方向の支持をする軸受として
は、ラジアル同様に流体軸受を採用した方式と、シャフ
トの先端を球面状に加工し、スラスト板と点接触で支持
されているピボット方式がある。
できる軸受として、流体軸受が注目され採用されつつあ
る。流体軸受とは円柱状の回転軸とそれに隙間をもって
填め合わされる中空円筒状のスリーブメタルとで構成
し、そのいずれかにヘリングボーン溝などを設ける。そ
してそのすきまに流体（多くの場合オイル）を満たし、
回転子の回転に伴って流体に発生する圧力で回転子を支
承する構造の軸受である。機構の占める体積が小さく、
流体を介して回転子を支承するため回転音が小さくかつ
耐衝撃性に優れており、回転軸全周で荷重を受けるので
積分効果により軸振れが小さくなるなど、原理的にスピ
ンドルモータの軸受として優れている。そういったこと
から近年ではラジアルの軸受として流体軸受が採用され
だしている。一方スラスト方向の支持をする軸受として
は、ラジアル同様に流体軸受を採用した方式と、シャフ
トの先端を球面状に加工し、スラスト板と点接触で支持
されているピボット方式がある。
【０００５】スラスト軸受に流体軸受を採用した場合、
ピボット方式を採用した場合に比べて構成部品の精度が
より高いものが要求されるために構成部品のコストが高
くなる。
ピボット方式を採用した場合に比べて構成部品の精度が
より高いものが要求されるために構成部品のコストが高
くなる。
【０００６】また、スラスト方向にも流体軸受を採用す
ることで、固定されたベースから回転体であるロータが
完全に浮上することになり、モータ回転中はベースとロ
ータの間にはオイルによる絶縁層が形成されることにな
る。磁気ディスク装置は、ディスクと磁気ヘッドは始動
及び停止時に接触するためにディスクには回転中に静電
気が貯えられることになる。この静電気はディスク上の
データを破壊する恐れがあるためロータに貯えられた静
電気をベースに落すことが望ましい。従ってスラスト軸
受に流体軸受を採用する際には導電抵抗値の小さなオイ
ルを選定する必要がある。このようなことから、一般的
にはスラストの支持方法としては、ピボット方式が適し
ているといえる。
ることで、固定されたベースから回転体であるロータが
完全に浮上することになり、モータ回転中はベースとロ
ータの間にはオイルによる絶縁層が形成されることにな
る。磁気ディスク装置は、ディスクと磁気ヘッドは始動
及び停止時に接触するためにディスクには回転中に静電
気が貯えられることになる。この静電気はディスク上の
データを破壊する恐れがあるためロータに貯えられた静
電気をベースに落すことが望ましい。従ってスラスト軸
受に流体軸受を採用する際には導電抵抗値の小さなオイ
ルを選定する必要がある。このようなことから、一般的
にはスラストの支持方法としては、ピボット方式が適し
ているといえる。
【０００７】ピボット方式を用いたモータとして、特開
平１０−２３７０３号公報に記載されているモータ構成
が一般的に知られている。図５でその構成を用いた従来
例を説明する。
平１０−２３７０３号公報に記載されているモータ構成
が一般的に知られている。図５でその構成を用いた従来
例を説明する。
【０００８】以下、図面を参照しながら従来のスピンド
ルモータについて説明する。図５において、軸受ホルダ
１７の内周には焼結含油軸受１８が圧入されており、外
周にはコア１９が固着されている。このコア１９にはコ
イル２０が形成され、更に軸受ホルダ１７はステータベ
ース２１にかしめ等によって固定されており、モータの
ステータを構成している。
ルモータについて説明する。図５において、軸受ホルダ
１７の内周には焼結含油軸受１８が圧入されており、外
周にはコア１９が固着されている。このコア１９にはコ
イル２０が形成され、更に軸受ホルダ１７はステータベ
ース２１にかしめ等によって固定されており、モータの
ステータを構成している。
【０００９】また、軸受ホルダ１７に配された焼結含油
軸受１８に対しわずかなクリアランスでもってシャフト
２２が回転自在に支承されている。このシャフト２２に
はターンテーブル２３が圧入されるとともに、コア１９
に所定の空隙を介してヨーク２４の内周には界磁マグネ
ット２５が配されており、モータのロータを構成してい
る。
軸受１８に対しわずかなクリアランスでもってシャフト
２２が回転自在に支承されている。このシャフト２２に
はターンテーブル２３が圧入されるとともに、コア１９
に所定の空隙を介してヨーク２４の内周には界磁マグネ
ット２５が配されており、モータのロータを構成してい
る。
【００１０】以上のように構成されたロータは、シャフ
ト２２の一端がステータに設けられた樹脂製のスラスト
軸受２６にピボット支持されており、このスラスト軸受
２６は受け板２７によって保持されている。スラスト軸
受２６はシャフト２２の一端が当接する一面を有すると
ともに、一体成形により、一面に対しシャフト側突出さ
せた押圧部２８を備えている。
ト２２の一端がステータに設けられた樹脂製のスラスト
軸受２６にピボット支持されており、このスラスト軸受
２６は受け板２７によって保持されている。スラスト軸
受２６はシャフト２２の一端が当接する一面を有すると
ともに、一体成形により、一面に対しシャフト側突出さ
せた押圧部２８を備えている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの構成
では、スラスト板が樹脂によって構成されているため
に、モータが回転し続けると、回転軸との摩擦により摩
耗が容易に発生してしまう。
では、スラスト板が樹脂によって構成されているため
に、モータが回転し続けると、回転軸との摩擦により摩
耗が容易に発生してしまう。
【００１２】また、樹脂であることから耐衝撃性は比較
的弱く、低い衝撃でも回転軸との接点でへこみが発生す
るなどの変形が生じやすい。
的弱く、低い衝撃でも回転軸との接点でへこみが発生す
るなどの変形が生じやすい。
【００１３】また、樹脂は一般に絶縁性をもっているた
めに磁気ディスク装置に搭載されるモータに採用するに
は、静電気に対する導電性対策が必要である。
めに磁気ディスク装置に搭載されるモータに採用するに
は、静電気に対する導電性対策が必要である。
【００１４】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、高速回転をするモータにおいてスラスト軸
受部の摩耗を改善し、耐衝撃性を向上させ、更に回転軸
とステータベース間に導電性をもたせることができるス
ラスト軸受装置及びそれを用いたモータの実現を目的と
する。
ものであり、高速回転をするモータにおいてスラスト軸
受部の摩耗を改善し、耐衝撃性を向上させ、更に回転軸
とステータベース間に導電性をもたせることができるス
ラスト軸受装置及びそれを用いたモータの実現を目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明のスラスト軸受装置は、ロックウェル硬さが９
２ＨＲＡ以上かつ面粗度が０．１Ｓ以下に仕上げられた
金属化合物からなるスラスト板と、潤滑油と、先端が球
面状に加工され潤滑油を介してスラスト板と摺動する回
転軸とから構成したもので、またこのようなスラスト軸
受装置を装備したモータを構成したものである。
に本発明のスラスト軸受装置は、ロックウェル硬さが９
２ＨＲＡ以上かつ面粗度が０．１Ｓ以下に仕上げられた
金属化合物からなるスラスト板と、潤滑油と、先端が球
面状に加工され潤滑油を介してスラスト板と摺動する回
転軸とから構成したもので、またこのようなスラスト軸
受装置を装備したモータを構成したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００１７】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施例のスラスト軸受装置の構造図を示す。図１におい
て、１は回転軸で、２はスラスト板である。スラスト板
２は、ロックウェル硬さが９２ＨＲＡ以上かつ面粗度が
０．１Ｓ以下に仕上げられた金属化合物からなってい
る。回転軸１のスラスト板２に接する面は球面状に加工
されたピボット部３を有していて潤滑油４を介して、回
転軸１はスラスト板と摺動している。
施例のスラスト軸受装置の構造図を示す。図１におい
て、１は回転軸で、２はスラスト板である。スラスト板
２は、ロックウェル硬さが９２ＨＲＡ以上かつ面粗度が
０．１Ｓ以下に仕上げられた金属化合物からなってい
る。回転軸１のスラスト板２に接する面は球面状に加工
されたピボット部３を有していて潤滑油４を介して、回
転軸１はスラスト板と摺動している。
【００１８】図２は本発明の実施例のスラスト軸受装置
におけるスラスト板の連続運転をした時の摩耗量を測定
した代表データである。図２のデータにおいて、Ｘ軸は
運転時間、Ｙ軸は摩耗量を表わしている。ここで、５は
従来例の１つである樹脂製のスラスト板の摩耗量のデー
タである。６は別の従来例でセラミック製のスラスト板
の摩耗量のデータである。７は本発明のスラスト板の摩
耗量のデータである。なお、実験に際しスラスト荷重、
オイルの種類等の条件はスラスト板の材質以外同一で行
っている。
におけるスラスト板の連続運転をした時の摩耗量を測定
した代表データである。図２のデータにおいて、Ｘ軸は
運転時間、Ｙ軸は摩耗量を表わしている。ここで、５は
従来例の１つである樹脂製のスラスト板の摩耗量のデー
タである。６は別の従来例でセラミック製のスラスト板
の摩耗量のデータである。７は本発明のスラスト板の摩
耗量のデータである。なお、実験に際しスラスト荷重、
オイルの種類等の条件はスラスト板の材質以外同一で行
っている。
【００１９】これらデータから明らかなように樹脂製の
スラスト板は、約５００時間で摩耗が始まり、セラミッ
ク製のスラスト板は、約１０００時間で摩耗が始まって
いる。一方本発明のスラスト板７では運転時間が５００
０時間を超えてもほとんど摩耗は認められなかった。
スラスト板は、約５００時間で摩耗が始まり、セラミッ
ク製のスラスト板は、約１０００時間で摩耗が始まって
いる。一方本発明のスラスト板７では運転時間が５００
０時間を超えてもほとんど摩耗は認められなかった。
【００２０】この時スラスト板の材質は硬度が９２ＨＲ
Ａ以上のものを選定する必要が有り、９２ＨＲＡ以下の
硬度では、摩耗特性の信頼性は低下する。同様にスラス
ト板の表面粗度は０．１Ｓ以下に仕上げておく必要が有
り、０．１Ｓを超えた場合、摩耗特性の信頼性は低下す
ることも分かった。
Ａ以上のものを選定する必要が有り、９２ＨＲＡ以下の
硬度では、摩耗特性の信頼性は低下する。同様にスラス
ト板の表面粗度は０．１Ｓ以下に仕上げておく必要が有
り、０．１Ｓを超えた場合、摩耗特性の信頼性は低下す
ることも分かった。
【００２１】次に、図３は本発明の実施例のスラスト軸
受装置における静荷重に対するスラスト板のへこみ量を
測定した代表データである。図３のデータにおいて、Ｘ
軸は静荷重値を、Ｙ軸はへこみ量を表わしている。ここ
で、８は樹脂製スラスト板のへこみ量のデータであり、
９はセラミックス製のスラスト板のへこみ量のデータで
ある。１０は本発明のスラスト板のへこみ量のデータで
ある。なお、実験に際しスラスト板の外径、厚み等の寸
法は統一して行った。
受装置における静荷重に対するスラスト板のへこみ量を
測定した代表データである。図３のデータにおいて、Ｘ
軸は静荷重値を、Ｙ軸はへこみ量を表わしている。ここ
で、８は樹脂製スラスト板のへこみ量のデータであり、
９はセラミックス製のスラスト板のへこみ量のデータで
ある。１０は本発明のスラスト板のへこみ量のデータで
ある。なお、実験に際しスラスト板の外径、厚み等の寸
法は統一して行った。
【００２２】これらデータから明らかなように樹脂製の
スラスト板においては、静荷重約２．５ｋｇｆでへこみ
が始まり、２０ｋｇｆでは約５０μｍものへこみが発生
している。また、セラミック製のスラスト板において
は、静荷重１０ｋｇｆまではへこみの発生は無いもの
の、１７．５ｋｇｆで割れが生じてしまった。一方本発
明のスラスト板では２５ｋｇｆを超えてもへこみ及び割
れは発生していない。静荷重と動荷重をほぼ同等と考
え、ロータ重量が２０ｇ（小型磁気ディスクスピンドル
モータは約２０ｇ）であるとすると、２５ｋｇｆでもへ
こみや割れが無いということは単純計算では、１０００
Ｇ以上の衝撃に耐えられるということになる。すなわち
耐衝撃性に優れたスラスト軸受装置であるといえる。
スラスト板においては、静荷重約２．５ｋｇｆでへこみ
が始まり、２０ｋｇｆでは約５０μｍものへこみが発生
している。また、セラミック製のスラスト板において
は、静荷重１０ｋｇｆまではへこみの発生は無いもの
の、１７．５ｋｇｆで割れが生じてしまった。一方本発
明のスラスト板では２５ｋｇｆを超えてもへこみ及び割
れは発生していない。静荷重と動荷重をほぼ同等と考
え、ロータ重量が２０ｇ（小型磁気ディスクスピンドル
モータは約２０ｇ）であるとすると、２５ｋｇｆでもへ
こみや割れが無いということは単純計算では、１０００
Ｇ以上の衝撃に耐えられるということになる。すなわち
耐衝撃性に優れたスラスト軸受装置であるといえる。
【００２３】金属化合物からなるスラスト板は、一般に
超微粒子超硬合金として入手することができ、表面の面
粗度を０．１Ｓ以下に仕上げることで図２及び図３の効
果を実現できる。
超微粒子超硬合金として入手することができ、表面の面
粗度を０．１Ｓ以下に仕上げることで図２及び図３の効
果を実現できる。
【００２４】（実施の形態２）図４は、図１で説明した
スラスト軸受装置を用いたモータの実施例の構造断面図
である。図４において、１は回転軸で、２はスラスト板
である。スラスト板２は、ロックウェル硬さが９２ＨＲ
Ａ以上かつ面粗度が０．１Ｓ以下に仕上げられた金属化
合物からなっている。回転軸１のスラスト板２に接する
面は球面状に加工されたピボット部３を有していて潤滑
油４（図示せず）を介して、回転軸１はスラスト板に対
して摺動している。１１は回転軸１を回転自在にラジア
ル方向に支承しているラジアル軸受であり、ヘリングボ
ーン溝１６を有した流体軸受である。図面では回転軸に
ヘリングボーン溝１６を示しているが、ラジアル軸受に
設けても効果は同等である。
スラスト軸受装置を用いたモータの実施例の構造断面図
である。図４において、１は回転軸で、２はスラスト板
である。スラスト板２は、ロックウェル硬さが９２ＨＲ
Ａ以上かつ面粗度が０．１Ｓ以下に仕上げられた金属化
合物からなっている。回転軸１のスラスト板２に接する
面は球面状に加工されたピボット部３を有していて潤滑
油４（図示せず）を介して、回転軸１はスラスト板に対
して摺動している。１１は回転軸１を回転自在にラジア
ル方向に支承しているラジアル軸受であり、ヘリングボ
ーン溝１６を有した流体軸受である。図面では回転軸に
ヘリングボーン溝１６を示しているが、ラジアル軸受に
設けても効果は同等である。
【００２５】回転軸１には、ハブ１２が固定され、更に
ハブ１２にはロータマグネット１３が固定されていて回
転体を構成している。
ハブ１２にはロータマグネット１３が固定されていて回
転体を構成している。
【００２６】ラジアル軸受１１は、ベースシャーシ１４
に取り付けられている。ベースシャーシ１４には前記ロ
ータマグネット１３に周対向する位置にステータ巻線１
５が設けられている。
に取り付けられている。ベースシャーシ１４には前記ロ
ータマグネット１３に周対向する位置にステータ巻線１
５が設けられている。
【００２７】ステータ巻線１５に通電することで、回転
軸１がラジアル軸受１１及びスラスト板と摺動し始め
る。
軸１がラジアル軸受１１及びスラスト板と摺動し始め
る。
【００２８】このようなモータ構成において、実施の形
態１同様図２及び図３で説明した効果が得られる。
態１同様図２及び図３で説明した効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スラスト
板の摩耗特性を改善でき、しかも耐衝撃性を向上させる
ことができる。更に材質が金属化合物であることから、
回転体とシャーシの導伝抵抗を低くすることができる。
また、金属化合物であるために、熱伝導性も良く、ピボ
ット部の摩擦による発熱をシャーシに放熱する効果が有
るため、軸受内に熱がこもりにくいという効果もある。
板の摩耗特性を改善でき、しかも耐衝撃性を向上させる
ことができる。更に材質が金属化合物であることから、
回転体とシャーシの導伝抵抗を低くすることができる。
また、金属化合物であるために、熱伝導性も良く、ピボ
ット部の摩擦による発熱をシャーシに放熱する効果が有
るため、軸受内に熱がこもりにくいという効果もある。
【図１】本発明に係るスラスト軸受装置の構造図
【図２】本発明に係る摩耗量を測定した代表データを示
す図
す図
【図３】本発明に係る静荷重に対するへこみ量を測定し
た代表データを示す図
た代表データを示す図
【図４】本発明に係るモータの構造断面図
【図５】従来例に係るモータの構造断面図
１ 回転軸 ２ スラスト板 ４ 潤滑油
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA08 AA20 BA02 BA10 CA02 JA02 SB14 5H605 AA12 BB05 BB15 BB19 CC04 CC05 EB03 EB06 5H607 BB01 BB17 BB27 CC05 DD03 DD09 DD17 FF12 GG03 GG12 KK10
Claims (5)
- 【請求項１】 ロックウェル硬さが９２ＨＲＡ以上かつ
面粗度が０．１Ｓ以下に仕上げられた金属化合物からな
るスラスト板と、潤滑油と、先端が球面状に加工され潤
滑油を介してスラスト板と摺動する回転軸とからなるス
ラスト軸受装置。 - 【請求項２】 スラスト板が炭化タングステンが主成分
である金属化合物であり更にその炭化タングステンの平
均粒径が１μｍ以下のものであるところの超微粒子超合
金である請求項１記載のスラスト軸受装置。 - 【請求項３】 ロックウェル硬さが９２ＨＲＡ以上かつ
面粗度が０．１Ｓ以下に仕上げられた金属化合物からな
るスラスト板と、潤滑油と、先端が球面状に加工され潤
滑油を介してスラスト板と摺動する回転軸とからなるス
ラスト軸受装置と、回転軸を回転自在にラジアル方向に
支承するラジアル軸受とを備えたモータ。 - 【請求項４】 スラスト板が炭化タングステンが主成分
である金属化合物であり更にその炭化タングステンの平
均粒径が１μｍ以下のものであるところの超微粒子超合
金である請求項３記載のモータ。 - 【請求項５】 ラジアル軸受が動圧流体軸受からなる請
求項３記載のモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10364535A JP2000186713A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | スラスト軸受装置及びそれを用いたモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10364535A JP2000186713A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | スラスト軸受装置及びそれを用いたモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000186713A true JP2000186713A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18482051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10364535A Withdrawn JP2000186713A (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | スラスト軸受装置及びそれを用いたモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000186713A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005220952A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ピボット軸受 |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP10364535A patent/JP2000186713A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005220952A (ja) * | 2004-02-04 | 2005-08-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ピボット軸受 |
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