JP2006211795A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 新たに追加する部品を必要とせずに、軸受のスリーブから飛散する油等の潤滑流体をハブ内に保持して、潤滑流体がモータの外部へ拡散することを防止できるスピンドルモータを提供する。
【解決手段】 スピンドルハブ２６と一体に回転するシャフト２５を軸受スリーブ３０の軸受孔４０に挿入し、シャフト２５の外周面３０ｂと軸受孔４０の内周面３０ａの間に潤滑油３２を充填するスピンドルモータであって、スピンドルハブ２６の内面にハブ周方向に沿って開口し、スピンドルハブ２６の内面に軸受スリーブ３０の開放端の外周を囲む内壁４２を形成し、スピンドルハブ２６の内底面４４と内壁４２の壁面４２ａとの交わる位置に軸受孔４０から飛散する潤滑油３２を保持する凹部４３を形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は磁気ディスク、光ディスクなどを回転駆動するスピンドルモータに関し、特に流体軸受におけるオイルの飛散による汚染を防止する技術に係るものである。

従来、磁気ディスク、光ディスクなどのディスク記録媒体を回転駆動するディスク駆動装置は、スピンドルモータと、スピンドルと一体に回転するハブを有し、ディスク記録媒体をディスク中心孔においてハブに装着し、ハブのディスク搭載面で支持するディスク記録媒体をねじ等のクランプ手段でハブに固定する構造をなし、スピンドルモータによるスピンドルの回転によりディスク記録媒体をスピンドル回転中心軸回りに回転駆動する。

スピンドルモータには流体軸受を使用するものがあり、ベース部材に固定したスリーブ（軸受）でシャフトを回転自在に保持し、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間に動圧発生用の潤滑流体を充填している。このようなスピンドルモータにおいて潤滑流体に気泡が含まれると、モータの温度上昇によって潤滑流体中の気泡が膨張することに起因してスリーブ内の潤滑流体がスリーブの開口から外部へ飛散し、飛散した潤滑流体がスピンドルモータの外部へ漏出してディスク駆動装置のディスク記録媒体や他の部品を汚染し、故障の原因となる。

このため、例えば特許文献１に開示する技術がある。これは図７に示すように、ベース部材１に固定したスリーブ２の軸心孔３にシャフト４を挿入し、スリーブ２が軸心孔３の内周３ａに形成する動圧流体ラジアル軸受部を介してシャフト４を回転自在に保持している。動圧流体ラジアル軸受部は軸心孔３の内周面３ａとシャフト４の外周面４ａとの間に油等の動圧発生用流体５を充填してなる。シャフト４の一端部には碗型のハブ６を固定しており、スリーブ２に対してハブ６、シャフト４が一体的に回転する。

スリーブ２は先端面２ａに凹部７を有し、凹部７に臨むようにハブ６の内面６ａに凸状周壁部８を形成しており、スリーブ２の先端面２ａとハブ６の内面６ａとの間および凹部７の端面７ａと凸状周壁部８の端面８ａとの間に連通路９を形成している。

連通路９は、外径側の隙間、すなわちスリーブ２の先端面２ａとハブ６の内面６ａとの間が、内径側の隙間、すなわち凹部７の端面７ａと凸状周壁部８の端面８ａとの間よりも狭くなるよう規定されており、内径側の隙間を、動圧発生用流体５の油が表面張力によって球体状となる径よりも大きく設定して、毛細管現象が起きないようにラビリンスシールを形成している。
特許第３４０５７５０号

しかし、近年においては、磁気ディスク、光ディスクなどのディスク記録媒体における記録密度の高密度化の進展に伴ってディスク記録媒体が、３．５インチディスクが２．５インチへ、２．５インチディスクが１．８インチへ、１インチディスクが０．８５インチへと小型化しており、ディスク記録媒体を使用するハードディスク装置（ＨＤＤ）の用途がデスクトップＰＣ（パーソナルコンピュータ）からラップトップＰＣへ、更には携帯音楽プレーヤ等へ広がるにつれて、ハードディスク装置（ＨＤＤ）等のディスク駆動装置の小型化、薄型化が求められている。

このため、ディスク駆動装置に用いるスピンドルモータにおいても、モータ内に配置する部品点数の削減や部品の小型化、薄型化、軽量化が要求されており、モータ内に配置する部品の大きさに制約があり、背景技術で説明したように潤滑流体の外部への漏出を防止するために新たに別途の部品を設置することが困難となっており、また低価格化のために製造工程における工数の低減が求められている。

本発明は上記した課題を解決するものであり、新たに追加する部品を必要とせずに、軸受のスリーブから飛散する油等の潤滑流体をハブ内に保持して、潤滑流体がモータの外部へ拡散することを防止できるスピンドルモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のスピンドルモータは、ハブと一体に回転するシャフトを軸受スリーブの軸受孔に挿入し、前記シャフトの外周面と前記軸受孔の内周面の間に潤滑流体を充填するスピンドルモータであって、前記ハブの内面にハブ周方向に沿って開口し、軸受孔から飛散する潤滑流体を保持する凹部を、前記軸受孔より径方向外側位置に形成したものである。

また、本発明のスピンドルモータは、ハブと一体に回転する軸受スリーブの軸受孔にシャフトを挿入し、前記シャフトの外周面と前記軸受孔の内周面の間に潤滑流体を充填するスピンドルモータであって、前記ハブの内面にハブ周方向に沿って開口し、軸受孔から飛散する潤滑流体を保持する凹部を、前記軸受孔より径方向外側位置に形成したものである。

また、ハブの内面に軸受スリーブの外周を囲む内壁を形成し、前記ハブの内面に形成する凹部が、前記ハブの内面の一部をなす前記内壁の壁面と、前記ハブの内面の一部をなして前記ハブの径方向に沿った前記ハブの内底面との少なくとも一方の面を含んで開口するものである。

また、前記ハブの内壁が軸受スリーブの開放端の外周を囲み、前記ハブの内底面が前記軸受スリーブの開放端に対向するものである。
また、ハブの内面に形成する凹部が、ハブの内底面と内壁の壁面との交線を開口縁として開口するか、もしくは前記交線を含んで開口するものである。

また、ハブの内面に形成する凹部が、開口側から奥端側へ漸次に狭くなり、遠心力と毛細管現象による潤滑流体の保持を可能とする狭隘な形状をなし、かつ飛散する潤滑流体を収容可能な容積を有するものである。

また、ハブの内壁は少なくとも壁面の一部を軸受スリーブの外周面に沿って形成し、前記内壁の壁面と軸受スリーブの外周面との隙間を隘路となしてシール構造を形成するものである。

以上のように本発明によれば、軸受孔から飛散する潤滑流体を保持する凹部はハブの内面に形成するので、ハブとは別途の新たな部品を伴うことなく、組み立て工程における工数の増加を伴うことなく、潤滑流体の外部への漏出を阻止して汚染を防止する構成を有する小型、薄型、安価なスピンドルモータを実現できる。

シャフトおよびハブの回転時に、軸受孔から飛散して遠心力を受けてハブの内面を伝う潤滑流体は、凹部に捕獲され、遠心力を受けて凹部で保持される。回転停止時に、凹部内の潤滑流体は、毛細管現象によって凹部内に確実に留まり、外部に漏れ出ることがなく、潤滑流体による汚染を防止できる。

軸受孔から飛散してミスト状となった潤滑流体は、内壁の壁面と軸受スリーブの外周面との隘路によるシール構造によって遮断され、外部に漏れ出ることがなく、潤滑流体による汚染を防止できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１において、スピンドルモータ２１は、ディスク駆動装置等において磁気ディスク、光ディスクなどの情報を記録するディスク記録媒体（図示省略）を回転駆動するものであり、スピンドル２２と軸受部２３と駆動部２４からなる。

スピンドル２２は回転中心軸回りに回転するシャフト２５とシャフト２５と一体的に回転するスピンドルハブ２６を有し、スピンドルハブ２６はハブ中心孔２７をシャフトボス２８に嵌合装着している。

軸受部２３は流体軸受をなしており、シャフト２５に遊嵌してベース２９に固定配置する軸受スリーブ３０と、シャフト２５の外周面２５ａと軸受スリーブ３０の内周面３０ａの間に形成する所定間隙３１に充填する潤滑流体である潤滑油３２とでラジアル軸受を構成している。また、軸受スリーブ３０のベース側の開口を閉塞するスラストプレート３３がカシメ部３４に固定装着されるとともに、接着剤３５で固着されており、スラストプレート３３と、スラストプレート３３に対向してシャフト２５の端部に設けたスラストフランジ３６と、スラストプレート３３とスラストフランジ３６との間隙に充填する潤滑油３２とでスラスト軸受を構成している。

駆動部２４はスピンドルハブ２６の外周部に設けたロータマグネット３７とベース２９に固定配置するステータコア３８およびコイル３９からなり、駆動部２４により発生する回転駆動力でスピンドル２２が回転する。

軸受スリーブ３０はシャフト２５を挿入する軸受孔４０の開放口を有する開放端にテーパ部４１を設けている。テーパ部４１は軸受スリーブ３０の内径側から外径側に向かって上り勾配を有するように形成してなり、特開２００２−３５４７４２に開示されているように外周から内周への空気流を発生させ、潤滑油３２が漏出、飛散することを抑止する。

スピンドルハブ２６の内面には軸受スリーブ３０の開放端の外周を囲む内壁４２を形成しており、内壁４２の壁面４２ａに凹部４３を形成している。凹部４３は軸受孔４０から飛散する潤滑油３２を保持するものであり、ハブ周方向、つまり壁面４２ａの周方向に沿って開口し、開口側からハブ径方向の奥端側へ漸次に狭くなり、遠心力と毛細管現象による潤滑流体の保持を可能とする狭隘な形状をなし、かつ飛散する潤滑油３２を収容可能な容積を有する。

本実施の形態において、凹部４３は、スピンドルハブ２６の径方向に沿う内面の一部をなして軸受スリーブ３０の開放端に対向する内底面４４と、スピンドルハブ２６の内面の一部をなす内壁４２の壁面４２ａとの交線を開口縁として開口しているが、凹部４３は軸受孔４０より径方向外側位置に形成すれば良く、内底面４４の適当位置もしくは壁面４２ａの適当位置に形成することも可能であり、さらには内底面４４と壁面４２ａの双方の面を含んで、すなわち前記交線を含んで開口することも可能である。

内壁４２は壁面４２ａが軸受スリーブ３０の外周面３０ｂに沿って形状をなし、内壁４２の壁面４２ａと軸受スリーブ３０の外周面３０ｂとの隙間４５を隘路となしてシール構造を形成している。このシール構造は前記隘路に凹凸を形成してラビリンス構造とすることも可能である。

ここで、凹部４３の望ましい形状寸法を説明する。凹部４３は断面形状が直角三角形をなし、長辺ａが内底面４４の延長線上に位置し、短辺ｂにおいて凹部４３が開口しており、短辺ｂの開口寸法ｔが０．２ｍｍ以下、長辺ａと斜辺ｃとがなす凹部４３の開口角θが４５°以下である。また、内壁４２の壁面４２ａと軸受スリーブ３０の外周面３０ｂとの隙間４５の寸法ｇが０．０５ｍｍ以下、隙間４５の長さｌが０．５ｍｍ以上であることが望ましい。

上記した構成における作用を説明する。潤滑油３２の注油は、特許第３２０６１９１号で開示されているように、気泡の混入を低減するために負圧を利用した真空注油で行う。このため、注油に際しては、軸受スリーブ３０の開放端側の空間に潤滑油３２を貯え、軸受スリーブ３０の軸受孔４０にシャフト２５を挿入して嵌め合わせた後、軸受孔４０の軸受空間を負圧にして軸受空間の空気と潤滑油３２を置換する。

これによって気泡の混入が低減できるため、潤滑油３２の飛散量を従来よりも減少させることができ、凹部４３において捕獲すべき潤滑油３２の量（設計量）を低減できる。
駆動部２４により発生する回転駆動力でスピンドル２２が回転すると、シャフト２５の回転によって潤滑油３２が圧力を受けて動圧流体軸受を形成し、軸受スリーブ３０が潤滑油３２を介してシャフト２５を回転自在に保持する。

潤滑油３２に気泡が含まれていると、回転時にモータの温度上昇によって気泡が膨張すること等に起因して潤滑油３２が軸受孔４０から漏出し、軸受孔４０から漏れ出てテーパ部４１で抑止しきれずに飛散する潤滑油３２は、スピンドルハブ２６の内底面４４に付着し、遠心力を受けてハブの内面を伝い、凹部４３に捕獲され、遠心力を受けて凹部４３に保持される。凹部４３に捕獲された潤滑油３２は、回転停止時においては、毛細管現象によって凹部４３の内部に確実に留まり、外部に漏れ出ることがなく、潤滑流体による汚染を防止する。

また、軸受孔４０から飛散してミスト状となった潤滑油３２は、内壁４２の壁面４２ａと軸受スリーブ３０の外周面３０ｂとの隙間４５が隘路をなしてシール構造を形成することにより遮断されて外部に漏れ出ることがなく、潤滑油３２による汚染を防止できる。

このように、スピンドルハブ２６のそれ自体の内面に潤滑油３２を保持する凹部４３を
形成するので、スピンドルハブ２６とは別途の新たな部品を伴うことなく、組み立て工程における工数の増加を伴うことなく、潤滑油３２の外部への漏出を阻止して汚染を防止する構成を有する小型、薄型、安価なスピンドルモータを実現できる。上述した構成はスピンドルモータの方式がアウターロータでもインナーロータでも可能である。

図２は本発明の実施例２を示すものであり、実施例１と同様の構成には同符号を付して説明を省略する。図２において、凹部４３は断面形状において長辺ａと斜辺ｃが交わる奥端に保持空間５１を形成している。保持空間５１は断面形状がほぼ矩形をなし、保持空間５１の望ましい形状寸法は、入口寸法ｓが０．１ｍｍ程度、保持空間５１の奥行き寸法ｕが０以上である。他の構成および形状寸法は実施例１と同じである。

この構成によれば、潤滑油３２を毛細管現象によってより確実に保持できる。他の作用効果は実施例１と同様であり、説明を省略する。

図３は本発明の実施例３を示すものであり、実施例１と同様の構成には同符号を付して説明を省略する。図３において、凹部４３は断面形状において長辺ａと斜辺ｃが交わる奥端に円弧状部５２を有しており、円弧状部５２の望ましい形状寸法は、半径ｒが０．１ｍｍ程度である。他の構成および形状寸法は実施例１と同じである。

図４は本発明の実施例４を示すものであり、実施例１と同様の構成には同符号を付して説明を省略する。図４において、凹部４３はスピンドルハブ２６の内底面４４に形成されており、断面形状が直角三角形をなし、長辺ａが内壁４２の壁面４２ａの延長線上に位置し、短辺ｂにおいて凹部４３が開口している。この凹部４３の望ましい形状寸法は、短辺ｂの開口寸法ｔが０．２ｍｍ以下、長辺ａと斜辺ｃとがなす凹部４３の開口角θが４５°以下である。他の構成および形状寸法は実施例１と同じである。

前述した実施例においてはハブとシャフトが一体に回転する軸回転型のモータについて説明したが、図５に示すように、スピンドルハブ２６と軸受スリーブ３０が一体に回転する軸固定型のスピンドルモータ２１についても同様に有効である。

図５において、実施例１と同様の構成には同符号を付して説明を省略する。図５に示すものでは、スピンドルハブ２６の内面に形成する内壁４２が軸受スリーブ３０の外周を囲んでおり、内壁４２は軸受スリーブ３０の外周面３０ｂに対して距離の異なる壁面４２ａ、４２ｂを有している。

内壁４２の一方の壁面４２ａは軸受スリーブ３０の開放端の外周に沿った形状をなし、内壁４２の壁面４２ａと軸受スリーブ３０の外周面３０ｂとの隙間４５を隘路となしてシール構造を形成している。

内壁４２の他方の壁面４２ｂに凹部４３を形成している。凹部４３はスピンドルハブ２６の径方向に沿う内面の一部をなしてスピンドルハブ２６の径方向に沿った内底面６１と壁面４２ｂとの交線を開口縁として開口している。凹部４３の形状は実施例１と同様である。

図６は本発明の実施例６を示すものであり、実施例５と同様の構成には同符号を付して説明を省略する。図６において、凹部４３はスピンドルハブ２６の内底面６１に形成されており、スピンドルハブ２６の径方向に沿った内底面６１と壁面４２ｂとの交線を開口縁として開口している。凹部４３の形状は実施例４と同様である。

本発明のスピンドルモータは、軸受孔から飛散する潤滑流体を保持する凹部をハブの内面に形成することで、ハブとは別途の新たな部品を伴うことなく、組み立て工程における工数の増加を伴うことなく、潤滑流体の外部への漏出を阻止して汚染を防止できるので、ディスク駆動装置等の用途に適用できる。

本発明の実施例１におけるスピンドルモータを示す断面図 本発明の実施例２におけるスピンドルモータを示す要部断面図 本発明の実施例３におけるスピンドルモータを示す要部断面図 本発明の実施例４におけるスピンドルモータを示す要部断面図 本発明の実施例５におけるスピンドルモータを示す要部断面図 本発明の実施例６におけるスピンドルモータを示す要部断面図 従来のスピンドルモータを示す断面図

符号の説明

２１ スピンドルモータ
２２ スピンドル
２３ 軸受部
２４ 駆動部
２５ シャフト
２５ａ 外周面
２６ スピンドルハブ
２７ ハブ中心孔
２８ シャフトボス
２９ ベース
３０ 軸受スリーブ
３０ａ 内周面
３０ｂ 外周面
３１ 所定間隙
３２ 潤滑油
３３ スラストプレート
３４ カシメ部
３５ 接着剤
３６ スラストフランジ
３７ ロータマグネット
３８ ステータコア
３９ コイル
４０ 軸受孔
４１ テーパ部
４２ 内壁
４２ａ、４２ｂ 壁面
４３ 凹部
４４、６１ 内底面
４５ 隙間

Claims (7)

1. ハブと一体に回転するシャフトを軸受スリーブの軸受孔に挿入し、前記シャフトの外周面と前記軸受孔の内周面の間に潤滑流体を充填するスピンドルモータであって、前記ハブの内面にハブ周方向に沿って開口し、軸受孔から飛散する潤滑流体を保持する凹部を、前記軸受孔より径方向外側位置に形成したことを特徴とするスピンドルモータ。
2. ハブと一体に回転する軸受スリーブの軸受孔にシャフトを挿入し、前記シャフトの外周面と前記軸受孔の内周面の間に潤滑流体を充填するスピンドルモータであって、前記ハブの内面にハブ周方向に沿って開口し、軸受孔から飛散する潤滑流体を保持する凹部を、前記軸受孔より径方向外側位置に形成したことを特徴とするスピンドルモータ。
3. ハブの内面に軸受スリーブの外周を囲む内壁を形成し、前記ハブの内面に形成する凹部が、前記ハブの内面の一部をなす前記内壁の壁面と、前記ハブの内面の一部をなして前記ハブの径方向に沿った前記ハブの内底面との少なくとも一方の面を含んで開口することを特徴とする請求項１又は２に記載のスピンドルモータ。
4. 前記ハブの内壁が軸受スリーブの開放端の外周を囲み、前記ハブの内底面が前記軸受スリーブの開放端に対向することを特徴とする請求項３に記載のスピンドルモータ。
5. ハブの内面に形成する凹部が、ハブの内底面と内壁の壁面との交線を開口縁として開口するか、もしくは前記交線を含んで開口することを特徴とする請求項３又は４に記載のスピンドルモータ。
6. ハブの内面に形成する凹部が、開口側から奥端側へ漸次に狭くなり、遠心力と毛細管現象による潤滑流体の保持を可能とする狭隘な形状をなし、かつ飛散する潤滑流体を収容可能な容積を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
7. ハブの内壁は少なくとも壁面の一部を軸受スリーブの外周面に沿って形成し、前記内壁の壁面と軸受スリーブの外周面との隙間を隘路となしてシール構造を形成することを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載のスピンドルモータ。

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