JP2001227534A - Spindle motor - Google Patents

Spindle motor

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JP2001227534A
JP2001227534A JP2000041702A JP2000041702A JP2001227534A JP 2001227534 A JP2001227534 A JP 2001227534A JP 2000041702 A JP2000041702 A JP 2000041702A JP 2000041702 A JP2000041702 A JP 2000041702A JP 2001227534 A JP2001227534 A JP 2001227534A
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JP
Japan
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fluid bearing
thrust
bearing
shaft
radial
Prior art date
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Application number
JP2000041702A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Ochiai
成行 落合
Ikunori Sakatani
郁紀 坂谷
Katsuhiko Tanaka
克彦 田中
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid bearing spindle motor having high moment yield strength at rocking time even in a limited height dimension, being excellent in reliability and impact resistance and reducing electric power consumption. SOLUTION: In this spindle motor having a shaft 13 having a flange part 16 on one end and a sleeve 12 opposed to the shaft via radial fluid bearing clearance ΔR and arranging a thrust fluid bearing S between at least one plane of the flange part and a mating member 17 opposed to this, when a diameter of the shaft 13 is (d) and a diameter of the flange part 16 is D, the relationship of 1.5d<=D<=2.0d is satisfied, and when radial clearance of a radial fluid bearing R is ΔR and shaft directional clearance of the thrust fluid bearing formed between the flange part and the mating member in the thrust fluid bearing is A, the relationship of ΔR<=A<=10 ΔR is satisfied.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器, 音響・
映像機器, 事務機用のスピンドルモータに係り、特に磁
気ディスク装置(HDD)や光ディスク装置等に最適な
耐久性と信頼性に優れたスピンドルモータに関する。
[0001] The present invention relates to information equipment, sound and
The present invention relates to a spindle motor for video equipment and office machines, and more particularly to a spindle motor excellent in durability and reliability which is optimal for a magnetic disk device (HDD), an optical disk device, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種のスピンドルモータとして
は、例えば図4に示すようなHDD用スピンドルモータ
がある。このものは、ベース1にスリーブ2が固着され
ており、そのスリーブ2に軸3が回転自在に挿通され、
この軸3に一体的にハブ4が取り付けられている。
2. Description of the Related Art As a conventional spindle motor of this type, for example, there is a spindle motor for an HDD as shown in FIG. In this device, a sleeve 2 is fixed to a base 1, and a shaft 3 is rotatably inserted through the sleeve 2,
A hub 4 is integrally attached to the shaft 3.

【0003】軸3の下端面はスラスト受面3sとされ、
このスラスト受面3sに対向するスラスト軸受面6sを
備えたカウンタプレート6がベース1に固着されてお
り、スラスト受面3sとスラスト軸受面6sとの少なく
とも一方に例えばスパイラル状の動圧発生溝7を備えて
スラスト流体軸受Sが構成されている。一方、軸3の外
周面には、軸方向に間隔をおいて上下に一対のラジアル
受面3rが形成されると共に、このラジアル受面3rに
対向するラジアル軸受面2rがスリーブ2の内周面に形
成されており、ラジアル受面3rとラジアル軸受面2r
との少なくとも一方に例えばヘリングボーン状の動圧発
生溝8を備えてラジアル流体軸受Rが構成されている。
[0003] The lower end surface of the shaft 3 is a thrust receiving surface 3s,
A counter plate 6 having a thrust bearing surface 6s opposed to the thrust receiving surface 3s is fixed to the base 1. At least one of the thrust receiving surface 3s and the thrust bearing surface 6s has a spiral dynamic pressure generating groove 7, for example. And the thrust fluid bearing S is configured. On the other hand, a pair of upper and lower radial receiving surfaces 3r are formed on the outer peripheral surface of the shaft 3 at an interval in the axial direction, and a radial bearing surface 2r facing the radial receiving surface 3r is formed on the inner peripheral surface of the sleeve 2. Radial receiving surface 3r and radial bearing surface 2r
A radial fluid bearing R is provided with at least one of them having, for example, a herringbone-shaped dynamic pressure generating groove 8.

【0004】そして、ベース1の外周に固定したステー
タ9と、ハブ4の内径面に固定したロータ磁石10とで
構成されるモータMにより、軸3とハブ4とが一体的に
回転駆動される。軸3が回転すると、スラスト流体軸受
Sとラジアル流体軸受Rの各動圧発生溝7,8のポンピ
ング作用で各軸受すき間の潤滑剤に動圧が発生して、軸
3はスリーブ2およびスラストプレート6と非接触とな
り支承される。
The shaft 3 and the hub 4 are integrally rotated by a motor M composed of a stator 9 fixed to the outer periphery of the base 1 and a rotor magnet 10 fixed to the inner surface of the hub 4. . When the shaft 3 rotates, a dynamic pressure is generated in the lubricant between the bearings by the pumping action of the dynamic pressure generating grooves 7, 8 of the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R. No contact with 6 and it is supported.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】軸受にこのような流体
軸受を採用したHDD用のスピンドルモータにあって
は、特にノート型パソコンのような携帯機器に搭載され
るHDDでは、限られた高さ寸法(例えば9.5mm以
下)である点や低消費電力である点などの厳格な条件を
満足しながら、揺動する列車や自動車内で使用しても動
作中に流体軸受部が接触しにくく、しかも長期にわたっ
て信頼性の高い流体軸受スピンドルモータが求められて
いる。
A spindle motor for an HDD employing such a fluid bearing as a bearing has a limited height, especially for an HDD mounted on a portable device such as a notebook computer. While satisfying strict conditions such as dimensions (for example, 9.5 mm or less) and low power consumption, the fluid bearing portion hardly contacts during operation even when used in a oscillating train or car. In addition, a highly reliable hydrodynamic bearing spindle motor has been demanded for a long time.

【0006】また前記携帯機器の運搬時や取扱時の不注
意により1000Gに達する大きな外部衝撃が作用する
ことがあるため、潤滑剤溜まりに保持される潤滑剤が、
外部衝撃の作用時にも外部に飛散流出しにくい流体軸受
スピンドルモータも求められている。そこで、この発明
は、前記に例示されたような限られた高さ寸法でも揺動
時のモーメント耐力が高く、信頼性や耐衝撃性に優れた
流体軸受スピンドルモータを提供することを目的として
いる。
In addition, since a large external impact of up to 1000 G may act due to carelessness when the portable device is carried or handled, the lubricant held in the lubricant pool is
There is also a need for a hydrodynamic bearing spindle motor that is less likely to scatter and flow outside even when an external impact is applied. Therefore, an object of the present invention is to provide a hydrodynamic bearing spindle motor that has high moment resistance during swinging even in the limited height dimensions exemplified above, and has excellent reliability and impact resistance. .

【0007】[0007]

【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、この発明は、一端にフランジ部を有する軸と、そ
の軸とラジアル流体軸受すき間を介して対向するスリー
ブとを備え、前記フランジ部の少なくとも一方の平面と
これに対向する相手部材との間にスラスト流体軸受が設
けられたスピンドルモータにおいて、前記軸の径をdと
し、前記フランジの径をDとしたときに、1.5d≦D
≦2.0dの関係を満足し、且つ、前記ラジアル流体軸
受の半径すき間をΔRとし、前記スラスト流体軸受にお
ける前記フランジ部と相手部材との間に形成されるスラ
スト流体軸受の軸方向すき間をAとしたときに、ΔR≦
A≦10ΔRの関係を満足させたものとしている。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a shaft having a flange at one end, and a sleeve opposed to the shaft via a radial fluid bearing gap. In a spindle motor in which a thrust fluid bearing is provided between at least one flat surface of the portion and a mating member opposed thereto, when the diameter of the shaft is d and the diameter of the flange is D, 1.5d ≤D
≤2.0d, and the radial clearance of the radial fluid bearing is ΔR, and the axial clearance of the thrust fluid bearing formed between the flange portion and the mating member in the thrust fluid bearing is A. When ΔR ≦
It is assumed that the relationship of A ≦ 10ΔR is satisfied.

【0008】軸の径dとフランジの径Dとの関係、及び
ラジアル流体軸受の半径すき間ΔRとスラスト流体軸受
の軸方向すき間Aとの関係をいずれも前記の通りとした
から、高さ寸法や軸受トルクの制約がある場合でも、H
DD等の機器の揺動時に要求される流体軸受スピンドル
モータのモーメント耐力が向上する。すなわち、フラン
ジの径Dが軸の径dの1.5倍未満では、フランジの面
積が十分ではないことからスラスト負荷容量が小さくな
って、起動時の浮上開始回転数が高く、したがって浮上
までの所要時間が大になるから、スラスト流体軸受の摩
耗による損傷が大きくなる不具合がある。一方、フラン
ジの径Dが軸の径dの2.0倍を超えると、スラスト流
体軸受部の軸受トルクが大きくなるため消費電力が大に
なるという不具合がある。このため、1.5d≦D≦
2.0dの関係を満足する必要がある。
Since the relationship between the diameter d of the shaft and the diameter D of the flange, and the relationship between the radial clearance ΔR of the radial fluid bearing and the axial clearance A of the thrust fluid bearing are all as described above, the height dimension and Even when bearing torque is restricted, H
Moment resistance of the hydrodynamic bearing spindle motor required at the time of swinging of a device such as a DD is improved. That is, when the diameter D of the flange is less than 1.5 times the diameter d of the shaft, the area of the flange is not sufficient, so that the thrust load capacity is reduced, and the rising start rotation speed at the time of startup is high. Since the required time is long, there is a problem that damage due to wear of the thrust fluid bearing increases. On the other hand, when the diameter D of the flange exceeds 2.0 times the diameter d of the shaft, the bearing torque of the thrust fluid bearing portion increases, which causes a problem that power consumption increases. Therefore, 1.5d ≦ D ≦
It is necessary to satisfy the relationship of 2.0d.

【0009】また、スラスト流体軸受部の軸方向すき間
Aがラジアル流体軸受の半径すき間ΔRより小さいと、
起動時に軸が周速の遅いラジアル軸受面で摺接する代り
に周速の早いフランジの外周縁で相手部材と摺接するこ
とになり、摩耗に起因する損傷が大になる不具合があ
り、また、前記すき間Aが前記すき間ΔRの10倍を超
えると、HDD等の機器の揺動時に油膜のスクイーズ膜
作用によるダンピングが小さく、したがって所定のモー
メント耐力を確保することができない。このため、ΔR
≦A≦10ΔRの関係を満足させる必要がある。
If the axial clearance A of the thrust fluid bearing is smaller than the radial clearance ΔR of the radial fluid bearing,
At the time of startup, instead of the shaft sliding on the radial bearing surface having a low peripheral speed, the shaft comes into sliding contact with the mating member on the outer peripheral edge of the flange having a high peripheral speed, and there is a problem that damage due to wear becomes large, and If the clearance A exceeds 10 times the clearance ΔR, the damping due to the squeeze film action of the oil film when the HDD or the like swings is small, so that a predetermined moment resistance cannot be secured. Therefore, ΔR
It is necessary to satisfy the relationship of ≦ A ≦ 10ΔR.

【0010】[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。図1は本発明のスピンドルモータ
の一実施の形態の断面図である。先ず構成を説明する
と、ベース11の中央部に立設されている円筒部11a
の内側に、フランジ付円筒体状のスリーブ12が内挿さ
れて一体的に固着されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the spindle motor of the present invention. First, the configuration will be described. A cylindrical portion 11a erected at the center of the base 11 is described.
, A flanged cylindrical sleeve 12 is inserted and fixed integrally.

【0011】そのスリーブ12に外径dの中空軸13が
挿通されている。中空軸13は、内周面に雌ねじ13f
が形成されており、上端部には浅い逆カップ状のハブ1
4が一体に固着されている。そして、スリーブ12の下
端から突き出た軸下端に、外径Dを有するフランジ部と
しての円板状のスラストプレート16が一体に固定され
ている。この実施の形態の場合、スラストプレート16
は中空軸13の内周面の雌ねじ13fに止めねじBを螺
合して取り付けられている。そしてこのスラストプレー
ト16の下端面は、ベース11に取り付けた相手部材で
あるカウンタプレート17の上面と対向し、停止時には
両対向面同士が当接している。
A hollow shaft 13 having an outer diameter d is inserted through the sleeve 12. The hollow shaft 13 has a female screw 13f on the inner peripheral surface.
And a shallow inverted cup-shaped hub 1 at the upper end.
4 are integrally fixed. A disk-shaped thrust plate 16 as a flange having an outer diameter D is integrally fixed to a shaft lower end protruding from the lower end of the sleeve 12. In the case of this embodiment, the thrust plate 16
Is set by screwing a set screw B to a female screw 13f on the inner peripheral surface of the hollow shaft 13. The lower end surface of the thrust plate 16 is opposed to the upper surface of a counter plate 17 which is a mating member attached to the base 11, and the two opposing surfaces are in contact with each other when stopped.

【0012】スラストプレート16の上下の両平面はス
ラスト受面16sとされ、一方、上面側のスラスト受面
16sに対向する相手部材であるスリーブ12の下端面
及び下面側のスラスト受面16sに対向する相手部材で
あるカウンタプレート17の上面がそれぞれスラスト軸
受面12s及び17sとされて、相対するスラスト受面
とスラスト軸受面との少なくとも一方に、例えばヘリン
グボーン状の動圧発生溝を備えてスラスト流体軸受Sを
構成している。このヘリングボーン状のスラスト動圧発
生溝は、図2に示すように、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より短い半
径方向外向きの非対称溝パターンとされており、回転駆
動により発生するポンプ作用が溝頂部Pから外周側の方
が内周側より小さいことから、潤滑剤は中心部から外周
部に向かって送り出される。
Both upper and lower planes of the thrust plate 16 are a thrust receiving surface 16s. On the other hand, a lower end surface of the sleeve 12 and a lower surface thrust receiving surface 16s which are mating members opposing the upper surface thrust receiving surface 16s are opposed to each other. The counter plate 17 is a thrust bearing surface 12s and 17s, respectively, and at least one of the opposed thrust receiving surface and the thrust bearing surface is provided with a herringbone-shaped dynamic pressure generating groove, for example. The fluid bearing S is configured. As shown in FIG. 2, the herringbone-shaped thrust dynamic pressure generating groove has a radially outward groove length lb from the groove top P that is shorter than a groove length la from the groove top P to the inner circumferential side. Since the pump action generated by the rotation drive is smaller on the outer peripheral side from the groove top P than on the inner peripheral side, the lubricant is sent from the central part toward the outer peripheral part.

【0013】軸13の外周面には、軸方向に間隔をおい
て上下に一対のラジアル受面13rが形成されると共
に、このラジアル受面13rに対向するラジアル軸受面
12rがスリーブ12の内周面に形成されており、ラジ
アル受面とラジアル軸受面との少なくとも一方に例えば
ヘリングボーン状の動圧発生用溝18を備えてラジアル
流体軸受Rが構成されている。このラジアル流体軸受R
の動圧発生用溝18を、溝長さが外側より内側の方が僅
かに短い内向き非対称溝パターンにしておくと、回転中
に軸受すき間内の潤滑剤が外部に流出する現象を防止で
きる。
A pair of radial receiving surfaces 13r are formed vertically on the outer peripheral surface of the shaft 13 with an interval in the axial direction, and a radial bearing surface 12r facing the radial receiving surface 13r is formed on the inner peripheral surface of the sleeve 12. A radial fluid bearing R is provided on at least one of the radial receiving surface and the radial bearing surface, for example, with a herringbone-shaped groove 18 for generating dynamic pressure. This radial fluid bearing R
By forming the dynamic pressure generating groove 18 in an inward asymmetric groove pattern in which the groove length is slightly shorter on the inner side than on the outer side, the phenomenon that the lubricant in the bearing gap flows out to the outside during rotation can be prevented. .

【0014】前記スラスト流体軸受Sのスラスト流体軸
受の軸方向すき間Aは、スラスト軸受面12s及び17
sの間の寸法から、スラストプレート16の厚み寸法を
減じた寸法であり、このすき間Aは、ラジアル流体軸受
Rの半径すき間ΔRとの関係で、ΔR≦A≦10ΔRの
関係を満足としている。スラスト流体軸受部の軸方向す
き間Aがラジアル流体軸受の半径すき間ΔR以上だか
ら、起動時に周速の早いフランジの外周縁で相手部材と
摺接することが少なくなり、したがってスラストプレー
ト16の摩耗による損傷が可及的に減少する。また、前
記すき間Aが前記すき間ΔRの10倍以下だから、HD
D等の機器の揺動時に油膜のスクイーズ膜作用によるダ
ンピングが大きくなり、所定のモーメント耐力を確保す
ることができる。
The axial clearance A of the thrust fluid bearing of the thrust fluid bearing S is defined by thrust bearing surfaces 12s and 17s.
This is a dimension obtained by subtracting the thickness dimension of the thrust plate 16 from the dimension between s, and the gap A satisfies the relationship of ΔR ≦ A ≦ 10ΔR in relation to the radial gap ΔR of the radial fluid bearing R. Since the axial clearance A of the thrust fluid bearing portion is equal to or greater than the radial clearance ΔR of the radial fluid bearing, the outer peripheral edge of the flange having a high peripheral speed at the time of startup is less likely to be in sliding contact with the mating member, and therefore damage due to wear of the thrust plate 16 is reduced. Reduce as much as possible. Further, since the gap A is 10 times or less of the gap ΔR, HD
Damping due to the squeeze film action of the oil film when the device such as D swings increases, and a predetermined moment resistance can be secured.

【0015】また、スラストプレート16の径Dと、軸
13の径dとの関係は、1.5d≦D≦2.0dの関係
となっている。径Dが径dの1.5倍以上だから、スラ
ストプレート16の面積が十分となって、スラスト軸受
Sのスラスト負荷容量が大きいため、起動時の浮上開始
回転数が低く、したがって浮上までの所要時間が短縮さ
れ、スラスト流体軸受Sの摩耗による損傷が減少する。
一方、スラストプレート16の径Dが軸13の径dの
2.0倍以下だから、スラスト流体軸受Sの軸受トルク
が抑制されて消費電力が減少する。
The relationship between the diameter D of the thrust plate 16 and the diameter d of the shaft 13 is 1.5d ≦ D ≦ 2.0d. Since the diameter D is at least 1.5 times the diameter d, the area of the thrust plate 16 is sufficient, and the thrust load capacity of the thrust bearing S is large. The time is shortened, and the damage due to wear of the thrust fluid bearing S is reduced.
On the other hand, since the diameter D of the thrust plate 16 is not more than 2.0 times the diameter d of the shaft 13, the bearing torque of the thrust fluid bearing S is suppressed, and power consumption is reduced.

【0016】さらに、スリーブ12の外周面と、その相
手部材としてベース11に立ち上げた円筒部11aの内
周面との間には、円環状のすき間が介在している。その
すき間が潤滑剤溜まり19になっている。この潤滑剤溜
まり19の上部には、外気と連通する通気路20が開口
している。通気路20は、はじめ潤滑剤溜まり19の最
上部から水平に延び、ベース円筒部11aとの接合面に
至って今度は垂直に立ち上がる屈曲部21が設けられて
おり、図3に示すように、スリーブ12とベース円筒部
11aとの接合上端面に開口している。通気路20をこ
のような屈曲形状にしたため、たとえ大きな外部衝撃が
作用しても、潤滑剤溜まり19の潤滑剤が通気路20か
ら直接外部には飛散流出しにくい。
Further, an annular gap is interposed between the outer peripheral surface of the sleeve 12 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11a raised on the base 11 as a mating member. The gap forms a lubricant reservoir 19. Above the lubricant reservoir 19, an air passage 20 communicating with the outside air is opened. The ventilation path 20 initially has a bent portion 21 extending horizontally from the uppermost portion of the lubricant reservoir 19 and rising vertically to the joint surface with the base cylindrical portion 11a, as shown in FIG. It is open at the upper end surface of the joint between the base 12 and the base cylindrical portion 11a. Since the ventilation path 20 has such a bent shape, even if a large external impact is applied, the lubricant in the lubricant reservoir 19 is unlikely to scatter and flow directly from the ventilation path 20 to the outside.

【0017】また、潤滑剤溜まり19の内周面を形成す
るスリーブ12の外周面は、下方のスラスト流体軸受S
に向かってすき間が狭くなるテーパ面12tとされてい
る。もっとも、テーパ面12tは必ずしもスリーブ12
の外周面に形成するとは限らず、相手側であるベース円
筒部11aの内周面に形成してもよく、あるいはスリー
ブ12の外周面とベース円筒部11aの内周面との双方
に形成しても良い。
The outer peripheral surface of the sleeve 12, which forms the inner peripheral surface of the lubricant reservoir 19, has a lower thrust fluid bearing S
The taper surface 12t is such that the gap becomes narrower toward. However, the tapered surface 12t is not necessarily the sleeve 12
The outer peripheral surface of the sleeve 12 may be formed on the inner peripheral surface of the base cylindrical portion 11a which is the mating side, or may be formed on both the outer peripheral surface of the sleeve 12 and the inner peripheral surface of the base cylindrical portion 11a. May be.

【0018】そして潤滑剤溜まり19の下部の、流体軸
受に近接して連通する部分は、軸受すき間と等しいか、
または僅かに大きいすき間を有する潤滑剤供給路22と
され、表面張力に基づく毛管現象により潤滑剤を保持し
易いようにしている。なお、スピンドルモータのトルク
を小さくするために、上下2つのラジアル流体軸受R,
Rに挟まれたスリーブ12の内周面(又は軸13の外周
面或いはスリーブ内周面と軸外周面との双方でも良い)
に、ラジアル流体軸受Rの軸受すき間に向かってすき間
が狭くなるテーパ状の周溝からなる逃げ溝24を設けて
いる。もっとも、この逃げ溝24の深さを深くすると空
気を巻き込みやすくなるので、対応策として、逃げ溝2
4と潤滑剤溜まり19とを連通させる空気抜き穴25が
スリーブ12に設けられている。
The portion of the lower portion of the lubricant reservoir 19 which communicates with the fluid bearing in the vicinity thereof is equal to the bearing clearance,
Alternatively, a lubricant supply passage 22 having a slightly larger gap is provided so that the lubricant can be easily held by capillary action based on surface tension. In order to reduce the torque of the spindle motor, two upper and lower radial fluid bearings R,
The inner peripheral surface of the sleeve 12 sandwiched between R (or the outer peripheral surface of the shaft 13 or both the inner peripheral surface of the sleeve and the outer peripheral surface of the shaft).
A relief groove 24 formed of a tapered peripheral groove having a narrower clearance toward the bearing clearance of the radial fluid bearing R is provided. However, if the depth of the escape groove 24 is increased, the air can be easily entrained.
An air vent hole 25 is provided in the sleeve 12 for communicating the lubricant reservoir 4 with the lubricant reservoir 19.

【0019】また、スラストプレート16にも、軸受す
き間に残留する気泡を逃がすための流通穴26が厚み方
向の通し穴として設けられ、更にはカウンタプレート1
7の中心にも厚み方向の通し穴からなる貫通穴27が設
けられている。被回転体である図外の磁気ディスクを外
周部に搭載するハブ14を回転駆動させるために、ベー
ス11の円筒部11aの外周に固定したステータ9と、
ハブ14の内径面に固定したロータ磁石10とで構成さ
れるモータMが、ハブ14の外周の内側と円筒部11a
の外側との間に搭載されている。
The thrust plate 16 is also provided with a flow hole 26 for letting out the air bubbles remaining in the bearing gap as a through hole in the thickness direction.
7 is also provided with a through hole 27 formed of a through hole in the thickness direction at the center. A stator 9 fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 11a of the base 11 to rotationally drive a hub 14 for mounting a magnetic disk (not shown) on the outer periphery, which is a rotating body;
A motor M composed of the rotor magnet 10 fixed to the inner diameter surface of the hub 14 is provided between the inner periphery of the hub 14 and the cylindrical portion 11a.
It is mounted between the outside.

【0020】而して、当該スピンドルモータへの潤滑剤
の注入は、ディスペンサを用いて行われる。そして、全
体を組み立てた後に、カウンタプレート17に設けた貫
通穴27から注入される。注入された潤滑剤は、表面張
力によりスラスト流体軸受S及びラジアル流体軸受Rの
各軸受すき間を満たすとともに、余分な潤滑剤は潤滑剤
溜まり19に溜まって、そのテーパ面12tに表面張力
に基づく毛管現象により保持される。したがって、輸送
時や使用時にスピンドルモータが倒置されたとしても、
潤滑剤溜まり19内の潤滑剤が外部に流出することはな
い。
The injection of the lubricant into the spindle motor is performed by using a dispenser. Then, after assembling the whole, it is injected through a through hole 27 provided in the counter plate 17. The injected lubricant fills the respective clearances of the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R by the surface tension, and the excess lubricant is accumulated in the lubricant reservoir 19, and the tapered surface 12t has a capillary based on the surface tension. Maintained by the phenomenon. Therefore, even if the spindle motor is inverted during transportation or use,
The lubricant in the lubricant reservoir 19 does not flow out.

【0021】この注入時に、ラジアル流体軸受R内の逃
げ溝24の空気は、空気抜き穴25を通ってより大きい
容積を有する潤滑剤溜り19へ押し出され、上部の通気
路20から外部に排出されるから、潤滑剤への気泡の巻
き込みが少ない。たとえ、巻き込まれても、ラジアル流
体軸受Rの上方から外部に排出されると共に、大部分は
潤滑剤溜り19内で分離されて上部の通気路20から外
部に排出される。すなわち、潤滑剤溜まり19はテーパ
状であるから、潤滑剤は表面張力ですき間の狭い方に吸
引される。一方、巻き込んだ残留気泡は、すき間の大き
い方に分離されて排出されるのである。よって、スピン
ドルモータの輸送時や使用中に潤滑剤中の気泡が膨張し
て軸受すき間の潤滑剤を外部に押し出し、潤滑剤不足を
来すことは未然に防止される。
At the time of this injection, the air in the escape groove 24 in the radial fluid bearing R is pushed out through the air vent hole 25 into the lubricant reservoir 19 having a larger volume, and is discharged from the upper ventilation path 20 to the outside. Therefore, the entrapment of air bubbles in the lubricant is small. Even if it gets caught, it is discharged to the outside from above the radial fluid bearing R, and most is separated in the lubricant reservoir 19 and discharged to the outside from the upper air passage 20. That is, since the lubricant reservoir 19 has a tapered shape, the lubricant is sucked toward the narrower gap by the surface tension. On the other hand, the entrained residual air bubbles are separated and discharged to the larger gap. Therefore, it is possible to prevent the bubbles in the lubricant from expanding during transportation or use of the spindle motor to push out the lubricant in the bearing gap to the outside, thereby preventing shortage of the lubricant.

【0022】潤滑剤が充填された状態で、運搬時や取り
扱い時の不注意により1000Gに達する大きな外部衝
撃が作用することがあっても、潤滑剤溜り19の上部の
通気路20には屈曲部21が設けられているため、その
ような外部衝撃で潤滑剤溜まり19内の潤滑剤が通気路
20から外部へ飛散流出する恐れは少ない。また、潤滑
剤溜まり19のすき間の大きさが、テーパ面12tによ
り下方の潤滑剤供給路22に向かって狭くなっているた
め、外部衝撃で飛散した潤滑剤も、外部に流出しない限
りは潤滑剤溜まり19のすき間の狭い潤滑剤供給路22
の方に自然に集められる。
In the state where the lubricant is filled, even if a large external impact of up to 1000 G may act due to carelessness during transportation or handling, the bent portion is formed in the air passage 20 above the lubricant reservoir 19. Because of the provision of the seal 21, there is little possibility that the lubricant in the lubricant pool 19 will scatter and flow out of the air passage 20 to the outside due to such an external impact. In addition, since the size of the gap of the lubricant reservoir 19 is reduced toward the lower lubricant supply passage 22 by the tapered surface 12t, the lubricant scattered by the external impact is also used as long as it does not flow out. Lubricant supply path 22 with a narrow gap in reservoir 19
It is naturally collected toward.

【0023】モータMにより、軸13とハブ14とを一
体的に回転駆動させると、スラスト流体軸受Sとラジア
ル流体軸受Rの各軸受すき間に充填されている潤滑剤
に、動圧発生用溝のポンピング作用で動圧が発生して、
軸13とハブ14はスリーブ12およびカウンタプレー
ト17とは非接触の状態となり支承される。回転に伴い
軸受すき間に残留する気泡があっても、ラジアル流体軸
受R,Rの間に設けた空気抜き穴25, スラストプレー
ト16に設けた流通穴26, カウンタプレート17に設
けた貫通穴27, 潤滑剤溜まり19に設けた通気路20
を経由してすみやかに外気に放出される。
When the shaft 13 and the hub 14 are integrally rotated by the motor M, the lubricant filled in the bearing gaps of the thrust fluid bearing S and the radial fluid bearing R is filled with the dynamic pressure generating groove. Dynamic pressure is generated by the pumping action,
The shaft 13 and the hub 14 are supported without contact with the sleeve 12 and the counter plate 17. Even if there are bubbles remaining in the bearing gap due to the rotation, the air vent hole 25 provided between the radial fluid bearings R, the circulation hole 26 provided in the thrust plate 16, the through hole 27 provided in the counter plate 17, the lubrication Ventilation path 20 provided in agent pool 19
Immediately released to the outside air via.

【0024】また、軸受の両側は空気抜き穴25や流通
穴26により外気と等しい大気圧に開放されるので、ラ
ジアル流体軸受R及びスラスト流体軸受Sの各軸受すき
間に保持される潤滑剤は、回転に伴うポンプ作用で軸受
すき間内に押し込められ、互いに流動しない。したがっ
て、ラジアル流体軸受Rのヘリングボーン溝がわずかに
内向きの非対称溝パターンであれば、回転中に軸受すき
間から潤滑剤が外部に流出することがない。
Further, since both sides of the bearing are opened to the same atmospheric pressure as the outside air by the air vent hole 25 and the circulation hole 26, the lubricant held between the bearing gaps of the radial fluid bearing R and the thrust fluid bearing S is rotated. Are pushed into the bearing gaps and do not flow with each other. Therefore, if the herringbone groove of the radial fluid bearing R is a slightly inward asymmetric groove pattern, the lubricant does not flow out from the bearing gap during rotation.

【0025】運転が長期に及んで、軸受すき間に保持さ
れている潤滑剤が次第に蒸発したり飛散したりして不足
してくると、潤滑剤溜り19内に表面張力に基づく毛管
現象で保持されている潤滑剤が、その不足分に応じてテ
ーパ面12tに案内されつつすき間の狭い方に吸引さ
れ、軸受すき間内に潤滑剤が満たされるまで補給され
る。すなわち、軸受すき間内の潤滑剤の減少に伴い、潤
滑剤供給通路22を経由してすき間の狭い軸受すき間に
毛管現象で吸引され、潤滑剤溜まり19のテーパ面12
tの表面張力が釣り合う位置で安定する。こうして、潤
滑剤の減少分だけ自動的に潤滑剤が補給される。
If the lubricant retained in the bearing gap gradually evaporates or scatters and runs short over a long period of operation, the lubricant is retained in the lubricant reservoir 19 by capillary action based on surface tension. The lubricating oil is sucked into the narrower gap while being guided by the tapered surface 12t according to the shortage, and is replenished until the lubricant is filled in the bearing gap. That is, as the lubricant in the bearing gap decreases, the lubricant is sucked by the capillary action in the narrow bearing gap via the lubricant supply passage 22, and the tapered surface 12 of the lubricant reservoir 19 is reduced.
It is stabilized at a position where the surface tension of t is balanced. Thus, the lubricant is automatically replenished by the reduced amount of the lubricant.

【0026】本実施の形態によれば、潤滑剤溜り19の
すき間がテーパ状であるから、潤滑剤は表面張力ですき
間の狭い方に吸引され、一方、組立時に巻き込んだ残留
気泡はすき間の大きな方に分離排出される。したがっ
て、各軸受すき間には気泡のない潤滑剤が自動的に確実
に補給されて潤滑剤溜まり19と連通し、常時潤滑剤で
満たされた状態となり、長期にわたり使用しても信頼性
の高い耐久性に優れたスピンドルモータが得られる。
According to the present embodiment, since the gap of the lubricant reservoir 19 is tapered, the lubricant is sucked into the narrower gap by the surface tension, while the residual air bubbles entrained during assembly are large. Is discharged separately. Therefore, a lubricant free of air bubbles is automatically and reliably supplied to each bearing gap, communicates with the lubricant reservoir 19, and is always filled with the lubricant. A spindle motor with excellent performance can be obtained.

【0027】また、スリーブ12の外周に潤滑剤溜り1
9を設けたことにより、スピンドルモータの装置全体の
高さを低くできるという実用上の大きな利点が得られ
る。特に、この実施形態によれば、前記スラスト流体軸
受Sの軸方向すき間Aは、ラジアル流体軸受Rの半径す
き間ΔRとの関係で、ΔR≦A≦10ΔRとしているか
ら、起動時に周速の早いスラストプレート16の外周縁
で相手部材、すなわちスリーブ12及び/又はカウンタ
プレート17と摺接することが少なくなり、したがって
スラストプレート16の摩耗による損傷が可及的に減少
する一方、HDD等の機器の揺動時に油膜のスクイーズ
膜作用によるダンピングが大きくなり、所定のモーメン
ト耐力を確保することができる。
The lubricant reservoir 1 is provided around the outer periphery of the sleeve 12.
The provision of 9 has a great practical advantage that the overall height of the spindle motor can be reduced. In particular, according to this embodiment, the axial clearance A of the thrust fluid bearing S is set to ΔR ≦ A ≦ 10ΔR in relation to the radial clearance ΔR of the radial fluid bearing R. The outer peripheral edge of the plate 16 is less likely to be in sliding contact with the mating member, that is, the sleeve 12 and / or the counter plate 17, so that damage due to abrasion of the thrust plate 16 is reduced as much as possible, while rocking of a device such as an HDD. Occasionally, the damping due to the squeeze film action of the oil film increases, and a predetermined moment proof stress can be secured.

【0028】また、スラストプレート16の径Dと、軸
13の径dとの関係は、1.5d≦D≦2.0dの関係
となっているから、スラストプレート16の浮上までの
所要時間が短縮され、スラスト流体軸受Sの摩耗による
損傷が減少するとともに、スラスト流体軸受Sの軸受ト
ルクが抑制されて消費電力が減少する。発明者らは、前
記の径d,Dと前記すき間ΔR,aとを表1の実施例1
〜3、比較例4〜6に設定したスピンドルモータ(高さ
寸法が9.5mm以下)を試作して、回転数4200r
pmで回転させることにより、スラスト流体軸受Sの耐
摩耗性とモーメント耐力を試験した。その結果は、表1
の判定欄に記載される通りであった。
The relationship between the diameter D of the thrust plate 16 and the diameter d of the shaft 13 is 1.5d ≦ D ≦ 2.0d. As a result, the damage due to wear of the thrust fluid bearing S is reduced, and the bearing torque of the thrust fluid bearing S is suppressed, so that power consumption is reduced. The inventors set the diameters d and D and the gap ΔR and a in Example 1 in Table 1.
-3 and comparative examples 4-6, prototypes of spindle motors (having a height of 9.5 mm or less) were prototyped, and the rotational speed was 4200 r.
The abrasion resistance and moment resistance of the thrust fluid bearing S were tested by rotating the bearing at pm. The results are shown in Table 1.
Was as described in the judgment column.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】なお、本発明のスピンドルモータの細部の
構造, 空気抜き穴や流通穴や貫通穴の有無, 溝パターン
等に関しては、上記実施の形態に限定されるものではな
く、必要に応じて適宜に変更可能である。
The detailed structure of the spindle motor of the present invention, the presence or absence of air vent holes, flow holes and through holes, groove patterns, and the like are not limited to the above-described embodiment, and may be appropriately determined as necessary. Can be changed.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、フランジの径Dが軸の径dの1.5以上だから、フ
ランジの面積が十分になってスラスト負荷容量が大にな
り、起動時の浮上開始回転数が低く、したがって浮上ま
での所要時間が減少するから、スラスト流体軸受の摩耗
による損傷が減少する。一方、フランジの径Dが軸の径
dの2.0倍以下だから、スラスト流体軸受部の軸受ト
ルクが小さくなるため消費電力が減少する。
As described above, according to the present invention, since the diameter D of the flange is 1.5 or more of the diameter d of the shaft, the area of the flange is sufficient, the thrust load capacity is increased, and the start-up is started. In this case, the number of revolutions at which the ascending start of the ascent is low, and thus the time required for ascending is reduced, so that the thrust fluid bearing is less likely to be damaged by wear. On the other hand, since the diameter D of the flange is not more than 2.0 times the diameter d of the shaft, the bearing torque of the thrust fluid bearing portion is reduced, so that power consumption is reduced.

【0032】また、スラスト流体軸受部の軸方向すき間
Aがラジアル流体軸受の半径すき間ΔR以上だから、起
動時に周速の早いフランジの外周縁で相手部材と摺接す
ることがなくなるか少なくなるため摩耗に起因する損傷
が少なくなり、また、前記すき間Aが前記すき間ΔRの
10倍以下だから、HDD等の機器の揺動時に油膜のス
クイーズ膜作用によるダンピングが十分になるため所定
のモーメント耐力を確保することができる効果もある。
Further, since the axial clearance A of the thrust fluid bearing portion is equal to or larger than the radial clearance ΔR of the radial fluid bearing, the outer peripheral edge of the flange having a high peripheral speed at the time of start-up does not or does not come into sliding contact with the mating member, thereby reducing wear. Since the resulting damage is reduced and the clearance A is 10 times or less of the clearance ΔR, the damping by the squeeze film action of the oil film becomes sufficient at the time of swinging of a device such as an HDD, so that a predetermined moment proof stress is secured. There is also an effect that can be done.

【0033】かくして、この発明によれば、限られた高
さ寸法でも揺動時のモーメント耐力が高く、信頼性や耐
衝撃性に優れ、消費電力の少ない流体軸受スピンドルモ
ータを提供することができる。
Thus, according to the present invention, it is possible to provide a fluid bearing spindle motor having high moment resistance during swinging, having excellent reliability and impact resistance, and having low power consumption even with a limited height. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のスピンドルモータの一実施の形態の断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a spindle motor according to the present invention.

【図2】図1に示すスラスト流体軸受Sの溝パターンの
模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of a groove pattern of the thrust fluid bearing S shown in FIG.

【図3】図1のスリーブ端面の平面図である。FIG. 3 is a plan view of an end face of a sleeve of FIG. 1;

【図4】従来のスピンドルモータの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a conventional spindle motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 スリーブ 13 軸 14 ハブ 16 フランジ部(スラストプレート) 17 相手部材(カウンタプレート) D フランジ部(スラストプレート)の径 d 軸の径 ΔR 半径すき間 A 軸方向すき間 R ラジアル流体軸受 S スラスト流体軸受 12 sleeve 13 shaft 14 hub 16 flange (thrust plate) 17 mating member (counter plate) D diameter of flange (thrust plate) d diameter of shaft ΔR radius clearance A axial clearance R radial fluid bearing S thrust fluid bearing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 克彦 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 BA05 CA02 CA04 JA02 MA24 5H605 BB05 BB19 CC02 CC03 CC04 CC05 CC10 EA07 EB06 EB08 EB17 5H607 BB01 BB14 BB17 DD05 DD15 FF12 GG07 GG12  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Katsuhiko Tanaka 1-5-50 Kugenuma Shinmei, Fujisawa-shi, Kanagawa F-term in NSK Ltd. (reference) 3J011 AA04 BA05 CA02 CA04 JA02 MA24 5H605 BB05 BB19 CC02 CC03 CC04 CC05 CC10 EA07 EB06 EB08 EB17 5H607 BB01 BB14 BB17 DD05 DD15 FF12 GG07 GG12

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一端にフランジ部を有する軸と、その軸
とラジアル流体軸受すき間を介して対向するスリーブと
を備え、前記フランジ部の少なくとも一方の平面とこれ
に対向する相手部材との間にスラスト流体軸受が設けら
れたスピンドルモータにおいて、前記軸の径をdとし、
前記フランジ部の径をDとしたときに、1.5d≦D≦
2.0dの関係を満足し、且つ、前記ラジアル流体軸受
の半径すき間をΔRとし、前記スラスト流体軸受におけ
る前記フランジ部と相手部材との間に形成されるスラス
ト流体軸受の軸方向すき間をAとしたときに、ΔR≦A
≦10ΔRの関係を満足させたことを特徴とするスピン
ドルモータ。
A shaft having a flange at one end, and a sleeve opposed to the shaft via a radial fluid bearing gap, between at least one flat surface of the flange and a mating member opposed thereto. In a spindle motor provided with a thrust fluid bearing, the diameter of the shaft is d,
When the diameter of the flange portion is D, 1.5d ≦ D ≦
2.0d, and the radial clearance of the radial fluid bearing is ΔR, and the axial clearance of the thrust fluid bearing formed between the flange portion and the mating member in the thrust fluid bearing is A. When ΔR ≦ A
A spindle motor characterized by satisfying a relationship of ≦ 10ΔR.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150035401A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-05 Sunon Electronics (Foshan) Co., Ltd. Motor

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