JP2001140860A - スピンドルモータ - Google Patents

スピンドルモータ

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JP2001140860A
JP2001140860A JP31941699A JP31941699A JP2001140860A JP 2001140860 A JP2001140860 A JP 2001140860A JP 31941699 A JP31941699 A JP 31941699A JP 31941699 A JP31941699 A JP 31941699A JP 2001140860 A JP2001140860 A JP 2001140860A
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JP
Japan
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thrust
groove
radial
lubricating fluid
bearing
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Pending
Application number
JP31941699A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Tanaka
克彦 田中
Ikunori Sakatani
郁紀 坂谷
Kazuhiro Kamimura
和宏 上村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回転中にオイルリザーバから潤滑流体が流失す
る恐れがなく、従ってスピンドルモータ潤滑流体の流入
不良によるスリーブ浮上量の変動や焼付きの恐れがない
スピンドルモータを提供する。 【解決手段】軸2とスリーブ3とが流体軸受R,Sを介
して非接触状態で相対回転駆動されるスピンドルモータ
において、軸2に設けたスラスト板5のスラスト動圧発
生用の溝20の溝パターンを、回転に伴い当該溝20の
外周側であるオイルリザーバ10側に潤滑流体を押し出
すポンプ作用を有する非対称ヘリングボーン状溝パター
ンとした。オイルリザーバ10からの潤滑流体の流失を
効果的に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば磁気ディス
ク装置や光ディスク装置等の情報機器や音響・映像機器
に最適なスピンドルモータに係り、特に、回転中にリザ
ーバから潤滑流体が流失することがなく信頼性の高いス
ピンドルモータに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、例えばハードディスクドライブ
(HDD)用の従来のスピンドルモータの断面図で、ベ
ース1に立設される固定部材の軸2と、これを囲む回転
部材のスリーブ3及びこのスリーブと一体化されてその
外周に図示されない磁気ディスクが装着されるハブ4と
を備えている。軸2は、外周面2gにラジアル受面2r
を有すると共に、上端部近傍に接着または圧入で一体的
に固着されたフランジ状のスラスト板5を備えており、
そのスラスト板5の上下の両端面(平面)にスラスト受
面5sを有する。スリーブ3は、軸2のラジアル受面2
rに軸受すき間を介して対向するラジアル軸受面3rを
内周面に有し、ラジアル受面2rとラジアル軸受面3r
との少なくとも一方(図ではラジアル受面2r)に、例
えばヘリングボーン状の動圧発生溝mを備えてラジアル
流体軸受部Rが構成されている。
【0003】また、スリーブ3の上端部には、円筒段状
の凹部3b,3cが設けられていて、軸2と一体のスラ
スト板5がその下側の凹部3bに収納されている。そし
て、スリーブの上端の凹部3cに、ドーナツ板状のカバ
ープレート6が嵌合固着されており、このカバープレー
ト6の下面がスラスト板5の上端面のスラスト受面5s
に対向してスラスト軸受面6sとされている。スラスト
板5の下端面のスラスト受面5sは、スリーブ3に形成
された凹部3bの平面であるスラスト軸受面3sに対向
してスラスト軸受面6sとされている。そのスラスト板
5の上下のスラスト軸受面5s,5sに、それぞれ、図
4に示されるようなヘリングボーン状の動圧発生溝7を
備えてスラスト流体軸受部Sが構成されている。このヘ
リングボーン状の動圧発生溝7は、回転中の溝のポンプ
作用が、溝頂部Pから外周側と内周側とで釣り合うよう
にした「ポンプ作用対称の溝パターン」になっている。
いま、その溝パターン7の内径をRi、外径をRoで表
し、溝頂部円の直径をRMとすると、これらの間の関係
は次式(1)で示される。
【0004】 RM 2 =(Ro2 +Ri2 )/2 ……(1) 上記、スラスト板5の外周面5gとその収納凹部3bの
内周面3bnとの間に形成されている環状空間は、潤滑
剤が溜まるオイルリザーバ10である。このように、ラ
ジアル及びスラスト流体軸受を介して回転自在に支持さ
れるスリーブ3,ハブ4は、ベース1の外周に固定した
ステータ8と、ハブ4の内径面に固定したロータ磁石9
とで構成されるモータMにより回転駆動される。なお、
図示されないが、ステータ8のコイルに流す電流を制御
する制御基板は、ベース1上に配設されている。
【0005】スリーブ3が回転すると、ラジアル流体軸
受R及びスラスト流体軸受Sにそれぞれの動圧発生溝
m,7のポンプ作用で、各軸受すき間の潤滑流体に動圧
が発生し、スリーブ3は軸2で浮上支持されて非接触で
ハブ4と一体に回転駆動される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スラス
ト流体軸受部Sの動圧発生溝7に、このようなポンプ作
用対称の溝パターンを採用すると、数多く製造した場合
などに、加工のばらつきにより半径方向内周側と外周側
とのポンプ作用のバランスが崩れて、内周側に潤滑流体
が押し出されるようなことがある。例えば、スラスト板
5を金型による押圧加工で溝を刻設するいわゆるコイニ
ング加工で成形する際、加工のばらつきで、スラスト板
5の溝外周側の板厚が内周側よりも僅かに厚くなると、
スラスト軸受面6sとの間のアキシアルすき間は外周側
の方が内周側よりも小さくなる。すると、回転に伴う溝
のポンプ作用が外周側で強くなり、潤滑流体が内周側に
徐々に押し出される。その結果、長期の運転を続けると
オイルリザーバ10内から汲みだされた潤滑流体が内周
側に流れ出て徐々に失われ、ついには回転中の浮上量の
変動や焼付きなどの回転不具合が発生する恐れがあるこ
とが判明した。
【0007】そこで、本発明は、このような従来技術の
未解決の課題に着目してなされたものであり、回転中に
オイルリザーバから潤滑流体が流失する恐れがないスピ
ンドルモータを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1にかかる本発明は、フランジ状のスラス
ト板を有する軸の外周面にラジアル受面を、前記スラス
ト板の端面にスラスト受面をそれぞれ設け、その軸及び
スラスト板を囲むスリーブに、前記ラジアル受面に対向
するラジアル軸受面と前記スラスト受面に対向するスラ
スト軸受面とを設け、前記ラジアル受面とラジアル軸受
面との少なくとも一方にラジアル動圧発生用の溝を備え
てラジアル流体軸受が形成され、前記スラスト軸受面に
はスラスト動圧発生用の溝を備えてスラスト流体軸受が
形成され、前記軸とスリーブとがそれらの流体軸受を介
して相対回転駆動されるスピンドルモータにおいて、前
記スラスト板のスラスト動圧発生用の溝は、前記相対回
転に伴い当該溝の外周側に潤滑流体を押し出すポンプ作
用を有する非対称ヘリングボーン状溝パターンとしたこ
とを特徴とする。
【0009】本発明に係るスピンドルモータは、スラス
ト流体軸受Sの動圧発生溝のパターンを、回転に伴い当
該溝の外周側に潤滑流体を押し出すポンプ作用を有する
非対称ヘリングボーン状溝パターンとしたため、オイル
リザーバからの潤滑流体の流失を効果的に防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本発明のスピンドルモータの全体
構成は、図3に示したものと同じであるから図示を省略
し、その要部であるスラスト板5のスラスト動圧発生溝
の溝パターンについて、同一の符号を用いて説明する。
【0011】この実施の形態のスラスト板5には、その
両端面であるスラスト受面5sに、図1に示すような
「ポンプ作用非対称のヘリングボーン状の溝パターン」
の動圧発生溝20が形成されている。この溝パターン
は、その溝パターンの内径をRi、外径をRoで表し、
溝頂部円の直径をRM とすると、これらの間の関係は次
式(2)で示される。
【0012】 RM 2 >(Ro2 +Ri2 )/2 ……(2) すなわち、この動圧発生溝20の場合、溝頂部Pから外
周側の溝長さlb が、溝頂部Pから内周側の溝長さla
より短くなっており、回転駆動により発生するポンプ作
用は溝頂部Pから外周側の方が内周側より小さい。その
ゆえ、たとえ加工誤差でスラスト板5の溝外周側の板厚
が内周側よりも僅かに厚くなった場合でも、スラスト軸
受面との間のアキシアルすき間が小さい外周側より溝長
さの長い内周側のポンプ作用の方が勝るから、軸受すき
間内の潤滑流体は回転駆動中に常にスラスト板5の外周
側すなわちオイルリザーバ10に向かって押し出され
る。かくして、従来のようにオイルリザーバ10に保持
された潤滑流体が回転中に徐々に流失してなくなるよう
な現象は未然に防止できる。
【0013】なお、図1に示すようなポンプ作用非対称
のヘリングボーン状の溝パターンの設計に当たっては、
スラスト板5の両端面で非対称の度合いを同じ程度にす
ることが望ましいが、僅かな違いは許容される。その理
由は、ポンプ作用非対称の度合いが両面で多少異なって
いたとしても、スラスト流体軸受Sの両面の軸受すき間
内の潤滑流体の圧力が釣り合って圧力平衡となる位置
が、溝内周側(la の範囲内)にあれば良いからであ
る。
【0014】続いて、図2に、本発明の第2の実施の形
態を示す。この実施の形態は、スラスト板5の両端面す
なわちスラスト受面5sに、図1に示したポンプ作用非
対称のヘリングボーン状の溝パターン20を設けて、オ
イルリザーバ10の潤滑流体が回転中に徐々に流出する
現象を防止している点は上記第1の実施の形態と同様で
あるが、更にこれに加えて、潤滑流体中に含まれた気泡
を自動的に分離・除去する手段をも備えている点で異な
っている。
【0015】即ち、この実施の形態の場合、スラスト板
5はその両側のスラスト受面5sのそれぞれに、図1の
スラスト動圧発生溝20と同様の「ポンプ作用非対称の
ヘリングボーン状溝パターン」を有し、且つスラスト板
の外周面5gに周溝21を備えている。この周溝21の
溝底面21aの形状は、図2(b)に示すように上から
見て楕円状であり、相手部材であるスリーブ3の凹部3
bの内周面3bnとの間に形成される環状空間のすき間
が、周方向に変化している。すき間大の部分C L とすき
間小の部分CS とは、交互に存在していて、すき間小の
部分CS は潤滑剤が溜まるオイルリザーバ10として機
能し、すき間大の部分CL は気泡を集める空気室22と
して機能する。そして、各空気室22には、外気に連通
させた流通穴23がそれぞれ開口している。なお、図示
した周溝21の断面形状は長方形であるが、これに限ら
れず、例えば台形状や半円形状であっても良い。
【0016】この実施の形態によれば、オイルリザーバ
10への潤滑流体注入時あるいはスリーブ3の回転駆動
に伴い潤滑流体中に混入した気泡が、すき間の広い空気
室22に集まり、流通穴23を経て外気に放出される。
したがって、潤滑流体中の気泡が高速回転時にスラスト
流体軸受Sの軸受すき間に流入してスラスト動圧発生溝
20のポンプ作用が阻害され、その結果スリーブ3の浮
上量が変動して回転不具合をもたらす等の不都合を防止
できる。
【0017】なお、この第2の実施の形態では、スラス
ト板5の外周面5gに周溝21を楕円形状に設けた場合
を説明したが、周溝21を設ける代わりにスラスト板5
の外周面5g自体を楕円形状にして、対向面3bnとの
間のすき間小の部分をオイルリザーバ10とし、すき間
大の部分を空気室21としても良い。しかし、実際には
楕円形状の周溝21を設けた方が気泡を空気室21内に
閉じ込める機能がより優れており、高速回転時のスリー
ブ3の浮上量変動等の回転不具合の発生を抑制し易い。
【0018】また、周溝21の形状は上から見て楕円形
状に限らず、三角形状や四角形状その他の多角形状の周
溝であっても良く、要はスラスト板5の外周面とスリー
ブ3の内周面3bnとの間に形成される環状空間Cのす
き間を周方向に変化させて、そのすき間の小さい部分を
オイルリザーバ、すき間の大きい部分を空気室になるよ
うに構成すればよいのである。
【0019】また、上記第2の実施の形態のようにスラ
スト板5の外周面5gに周溝21を設ける代わりに、ス
ラスト板5の外周面を軸方向中央近傍から両端に向かっ
て直径が徐々に大きくなるテーパ状(鼓形)にし、相手
部材であるスリーブ3の凹部3bとの間に形成されるす
き間Cを軸方向に変化させるようにしてもよい。すなわ
ち、外周面5gの中央部近傍のすき間の広い部分を空気
室とし、両端のすき間の狭い部分で表面張力により潤滑
流体を保持するオイルリザーバとし、スラスト板5の軸
方向中央部近傍の空気室には、外気に連通する流通穴2
3を開口させ、潤滑流体中に混入した気泡を外気に放出
させる構成にしても良い。
【0020】また、スラスト流体軸受Sに形成する動圧
発生用のヘリングボーン状の溝パターンについては、軸
受すき間内の流れが半径方向に釣り合う完全対称、また
は僅かに外向きに流れる非対称溝パターンが好ましい。
反対方向つまり潤滑流体が内向きに流れると、スラスト
板5Aの外周部の環状空間のリザーバ10部分に保持さ
れる潤滑流体が、長期間の回転により徐々になくなる恐
れがあるから、好ましくない。
【0021】また、上記各実施の形態のスピンドルモー
タは、いずれも軸固定のものを示したが、本発明は軸回
転タイプの場合にも適用可能である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスピンド
ルモータによれば、流体軸受を構成するスラスト板に形
成する動圧発生用の溝のパターンを、溝の外周側に潤滑
流体を押し出すポンプ作用を有する非対称ヘリングボー
ン状溝パターンとしたため、溝のポンプ作用を溝外周側
にあるオイルリザーバの方へ働かせることができて、従
来の長期運転時にオイルリザーバの潤滑流体が汲みださ
れて徐々に流失し浮上量の変動や焼付きなどを発生する
という不具合を未然に防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるスラスト動
圧発生用溝の溝パターンの平面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す図であって、
(a)は本発明の第2の実施の形態のスピンドルモータ
断面図、(b)はそのスラスト板5の平面図である。
【図3】従来のスピンドルモータの概要を示した断面図
である。
【図4】図3に示したもののスラスト動圧発生用溝の溝
パターンの平面図である。
【符号の説明】
2 軸 3 スリーブ 3bn スリーブ内周面 5 スラスト板 5s スラスト受面 5g スラスト板外周面 7 スラスト動圧発生溝(ポンプ作用対称) 10 オイルリザーバ 20 スラスト動圧発溝(ポンプ作用非対称) 21 周溝 22 空気室 23 流通穴 S スラスト流体軸受 R ラジアル流体軸受 M モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 和宏 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 Fターム(参考) 3J011 AA04 BA09 CA03 JA02 5H605 BB19 CC04 EB28 5H607 AA05 BB14 BB17 CC01 DD09 DD14 EE11 FF12 GG12

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フランジ状のスラスト板を有する軸の外
    周面にラジアル受面を、前記スラスト板の端面にスラス
    ト受面をそれぞれ設け、その軸及びスラスト板を囲むス
    リーブに、前記ラジアル受面に対向するラジアル軸受面
    と前記スラスト受面に対向するスラスト軸受面とを設
    け、前記ラジアル受面とラジアル軸受面との少なくとも
    一方にラジアル動圧発生用の溝を備えてラジアル流体軸
    受が形成され、前記スラスト軸受面にはスラスト動圧発
    生用の溝を備えてスラスト流体軸受が形成され、前記軸
    とスリーブとがそれらの流体軸受を介して相対回転駆動
    されるスピンドルモータにおいて、 前記スラスト板のスラスト動圧発生用の溝は、前記相対
    回転に伴い当該溝の外周側に潤滑流体を押し出すポンプ
    作用を有する非対称ヘリングボーン状溝パターンとした
    ことを特徴とするスピンドルモータ。
JP31941699A 1999-11-10 1999-11-10 スピンドルモータ Pending JP2001140860A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7293917B2 (en) 2005-01-04 2007-11-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Spindle motor having hydrodynamic pressure bearing
JP2015232244A (ja) * 2014-06-10 2015-12-24 積水化学工業株式会社 ユニット建物の構築方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7293917B2 (en) 2005-01-04 2007-11-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Spindle motor having hydrodynamic pressure bearing
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