JP2007209193A - 複数のシール部を有するスピンドルモータ - Google Patents

複数のシール部を有するスピンドルモータ Download PDF

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Abstract

【課題】回転組立体と固定組立体との間および固定組立体内に各々流体界面を有するシール部を形成し、回転組立体の回転時に回転組立体と固定組立体との間の回転側シール部に存在する流体が固定組立体内の固定側シール部に移動することによって流体が外部に流出するのを防げるだけでなく、より多い量の流体を保有できる複数のシール部を有するスピンドルモータを提供する。
【解決手段】記録媒体を搭載して、回転させるためのロータハブと、ロータハブに固定されるように設けられ、ロータハブを軸支持するための回転軸と、回転軸を回転可能に支持するためのスリーブと、回転軸とスリーブとの間のベアリング部に連結するようにスリーブに固定されるように設けられ、ロータハブとスリーブとの間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材とを含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、スピンドルモータに関し、より詳しくは、ベアリング部の流体のシール力を高めて保管量を増やすことのできる複数のシール部を有するスピンドルモータに関するものである。
スピンドルモータは、その中に動圧を発生させる流体動圧ベアリングが設けられ、ハードディスクドライブなどに設けられて用いられている。近年では、このようなスピンドルモータがMP3プレーヤーや携帯電話などの携帯性に優れた製品に適用されることによってスピンドルモータを小型化しようとする動きが大きくなっている。このような従来のスピンドルモータの一例が図7および図8に示されている。
図7および図8に示すように、従来のスピンドルモータ400は、固定組立体401および固定組立体401に回転可能に支持される回転組立体405から構成されている。
固定組立体401は、ベース410、スリーブ420、シールキャップ430および電機子440などから構成されている。
ベース410は、固定組立体401の各部分を支持するためのものであり、主にアルミニウム合金などの非磁性体で形成される。また、ベース410は、底部411、スリーブ支持部412および外壁部413を有し、底部411は実質的に円板状であり、スリーブ支持部412は底部411の中央から実質的に円筒状に上方へ突出するように形成され、外壁部413は底部411の外周縁から上方に延びて、壁を成し遂げている。一方、スリーブ支持部412にはスリーブ420が支持されており、ベース410は、モータ400が設けられるハードディスクドライブなどの装置のハウジング(図示せず)に固定されるように設けられている。
スリーブ420は、回転組立体405を回転可能に支持するためのものであり、金属などの材質で実質的に円筒状に形成されている。スリーブ420の下段部は、スリーブ支持部412に圧入され、スリーブ420の中心軸は回転軸470の中心軸と一致するように設けられている。
シールキャップ430は、ベアリング部の流体が流出するのを防ぐためのものであり、実質的に円板状である。シールキャップ430は、スリーブ420の下段側を閉鎖するようにスリーブ420に固定されるように結合してベアリング部の流体流出を防ぐ。
電機子490は、外部電源が印加されて電場を形成するためのものであり、ベース410のスリーブ支持部412の外壁に固定されるように設けられるコア441とコア441に巻線されるコイル442を有する。
一方、回転組立体405は、ロータハブ460、回転軸470および磁石480などから構成されている。
ロータハブ460は、回転組立体405の各部分を支持するためのものであり、鉄などの磁性体で形成され、円板部461、円筒部462およびディスク搭載部463を有する。
円板部461は、中央に回転軸470が一体にまたは固定されるように形成され、回転軸470に対し放射するように延びる円板状に形成されている。円筒部462は円板部461の外周縁から回転軸470の自由端側に延びるように円筒状に形成されている。また、ディスク搭載部463はディスクなどの媒体が搭載される部位で、円筒部462の外周面から外部へリング状に延びている。また、円板部461の底面には円筒部462の内側に内壁部464が設けられている。
回転軸470は、一端が円板部461に固定されるように形成されるか、円板部461と一体に延びるように形成され、他端が自由端になる。
磁石480は、ロータハブ460の円筒部462の内側に固定されるように設けられ、電機子490と向き合っている。
このような構成のモータ400は、回転軸470の外周面とスリーブ420の内周面との間の空間(S1)、回転軸470の底面とシールキャップ430の上面との間の空間(S2)、ロータハブ460の円板部461の底面とスリーブ420上面との間の空間(S3)およびスリーブ420の外周面と円板部461の内壁部464の内周面との間の空間(S4)は、互いに繋がってその中に流体が充填されており、この内で空間(S1、S2、S3)は、回転組立体405の回転時にベアリング部となり、特に空間(S4)には界面が形成されてシール部となる。
しかし、上述した構成を有する従来技術のモータ400は、流体の界面が形成されるシール部が回転組立体405、具体的にロータハブ460の内壁部464の内周面と固定組立体401、具体的にスリーブ420の外周面の間に形成されており、回転組立体405の回転時に図8に拡大して示すように、遠心力によって流体がロータハブ460の内壁部464に集中して流体が流出する恐れがあった。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために創案したものであって、本発明の目的は、回転組立体と固定組立体との間および固定組立体内に各々流体界面を有するシール部を形成し、回転組立体の回転時に回転組立体と固定組立体との間の回転側シール部に存在する流体が固定組立体内の固定側シール部に移動することによって流体が外部に流出するのを防げるだけでなく、より多い量の流体を保有できる複数のシール部を有するスピンドルモータを提供することにある。
上述した本発明の目的を達成するために、本発明の一態様に係るスピンドルモータは、記録媒体を搭載して、回転させるための回転組立体と、回転組立体を回転可能に支持するための固定組立体と、回転組立体と固定組立体との間のベアリング部に連結するように固定組立体に固定されるように設けられ、回転組立体と固定組立体との間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材とを含むことを特徴とする。
ここで、回転組立体の回転時に回転側シール部に保管される流体は、固定側シール部に移動することを特徴とする。
また、回転組立体またはシール部材は、流体を固定側シール部にポンピングするための流体ポンピング溝を有することを特徴とする。
本発明の他の態様に係るスピンドルモータは、記録媒体を搭載して、回転させるためのロータハブと、ロータハブに固定されるように設けられ、ロータハブを軸支持するための回転軸と、回転軸を回転可能に支持するためのスリーブと、回転軸とスリーブとの間のベアリング部に連結するようにスリーブに固定されるように設けられ、ロータハブとスリーブとの間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材とを含むことを特徴とする。
ここで、ロータハブは、シール部材と対向するリング状の内壁部を有することを特徴とする。
また、シール部材は、中空の円筒状をし、リング状の内壁部と対向する外周面の少なくとも一部およびスリーブと対向する内周面の少なくとも一部が順次幅が狭くなるように斜めに形成されることを特徴とする。
また、ロータハブの回転時に回転側シール部に保管される流体は、固定側シール部に移動することを特徴とする。
また、ロータハブまたはシール部材は、流体を固定側シール部にポンピングするための流体ポンピング溝を有することを特徴とする。
一方、本発明のまた他の態様に係るスピンドルモータは、記録媒体を搭載して、回転させるためのロータハブと、ロータハブに固定されるように設けられ、ロータハブを軸支持するための回転軸と、回転軸を回転可能に支持するためのスリーブと、回転軸とスリーブとの間のベアリング部に連結するようにスリーブに固定されるように設けられ、回転軸とスリーブとの間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材を含むことを特徴とする。
ここで、シール部材は、底部と前記底部の外周縁から延びる起立部を有する中空の器状をし、スリーブと対向する起立部の少なくとも一部が順次幅が狭くなるように斜めに形成されることを特徴とする。
また、ロータハブの回転時に回転側シール部に保管される流体は、固定側シール部に移動することを特徴とする。
また、スリーブまたはシール部材は、流体を固定側シール部にポンピングするための流体ポンピング溝を有することを特徴とする。
一方、本発明のまた他の態様に係るスピンドルモータは、記録媒体を搭載して、回転させるためのロータハブと、ロータハブに固定されるように設けられ、ロータハブを軸支持するための回転軸と、回転軸を回転可能に支持するためのスリーブと、ロータハブとスリーブとの間に固定されるように設けられるリング状の中間部材と、回転軸とスリーブとの間のベアリング部に連結するようにスリーブに固定されるように設けられ、中間部材とスリーブとの間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材とを含むことを特徴とする。
ここで、シール部材は、底部と底部の外周縁から延びる起立部を有する中空の器状をし、スリーブと対向する起立部の少なくとも一部が順次幅が狭くなるように斜めに形成され、中間部材はシール部材の底部と対向する位置に、円周に沿って流体を保管するための傾斜溝が形成されることを特徴とする。
また、ロータハブの回転時に回転側シール部に保管される流体は、固定側シール部に移動することを特徴とする。
また、中間部材またはシール部材は、流体を固定側シール部にポンピングするための流体ポンピング溝を有することを特徴とする。
本発明のスピンドルモータによれば、固定組立体の1つのスリーブと回転組立体の1つのロータハブとの間のベアリング部に連結するように結合されるシール部材が固定組立体側と回転組立体側に各々固定側シール部と回転側シール部が形成されて、回転組立体の回転時に回転側シール部の流体が固定側シール部に移動するための回転組立体が回転する時に流体が外部に流出するのを防げる。
また、固定側シール部と回転側シール部とを有するためベアリング部に用いられる流体をより多く保管することができ、長時間の使用においてもモータの特性を高められるだけでなく、長寿命にすることができる。
また、モータに流体をより多く保管することができるため、内部流体による熱膨張または熱収縮にもあまり影響を受けない。
以下、添付した図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態に係るスピンドルモータについて詳しく説明する。
先ず、図1、図2Aおよび図2Bを参照しながら本発明の一実施形態に係るスピンドルモータ100について説明する。
図1、図2Aおよび図2Bに示すように、本実施形態に係るスピンドルモータ100は、固定組立体101および固定組立体101に回転可能に支持される回転組立体105を含む。
固定組立体101は、ベース110、スリーブ120、シールキャップ130、電機子140およびシール部材150などを備える。
ベース110は、固定組立体101の各部分を支持するためのものであり、主にアルミニウム合金などの非磁性体で形成される。また、ベース110は底部111、スリーブ支持部112および外壁部113を有し、底部111は実質的に円板状であり、スリーブ支持部112は底部111の中央から実質的に円筒状に上方へ突出するように形成され、外壁部113は底部111の外周縁から上方に延びて壁を形成する。一方、スリーブ支持部112には、スリーブ120が支持され、ベース110は、モータ100が設けられるハードディスクドライブなどの装置のハウジング(図示せず)に固定されるように設けられる。
スリーブ120は、回転組立体105を回転可能に支持するためのものであり、金属などの材質で実質的に円筒状に形成される。スリーブ120の下段部はスリーブ支持部112に圧入され、スリーブ120の中心軸は回転軸170の中心軸と一致するように設けられる。
シールキャップ130は、ベアリング部の流体が流出するのを防ぐためのものであり、実質的に円板状である。シールキャップ130は、スリーブ120の下段側を閉鎖するようにスリーブ120に固定されるように結合してベアリング部の流体流出を防ぐ。
電機子140は、外部電源が印加されて電場を形成するためのものであり、ベース110のスリーブ支持部112の外壁に固定されるように設けられるコア141とコア141に巻線されるコイル142を有する。
シール部材150は、ベアリング部の流体が界面を形成し、外部に流出するのを防ぐためのものであり、中空の円筒状にスリーブ120の外周面の上端部に固定されるように設けられる。また、シール部材150は、自由端側に狭くなる内周面150aと一部が自由端側に狭くなる外周面150bとを有し、内周面150aと外周面150bとが各々固定側および回転側シール部を形成する。
一方、回転組立体105は、ロータハブ160、回転軸170および磁石180などを備える。
ロータハブ160は、回転組立体105の各部分を支持するためのものであり、鉄などの磁性体で形成され、円板部161、円筒部162およびディスク搭載部163を有する。
円板部161は、中央に回転軸170が一体にまたは固定されるように形成され、回転軸170に対して放射するように延びる円板状に形成される。円筒部162は、円板部161の外周縁から回転軸170の自由端側に延びるように円筒状に形成される。また、ディスク搭載部163はディスクなどの媒体が搭載される部位で円筒部162の外周面から外部にリング状に延びる。また、円板部161の底面には円筒部162の内側に内壁部164が設けられる。
回転軸170は、一端が円板部161に固定されるように設けられるか円板部161と一体に延びるように形成され、他端は自由端になる。
磁石180は、ロータハブ160の円筒部162の内側に固定されるように設けられ、電機子140と向き合う。
本実施形態のモータ100は、図2Aに拡大して示すように、回転軸170の外周面170aとスリーブ120の内周面120aとの間の空間S11、回転軸170の底面170bとシールキャップ130の上面130aとの間の空間S21、ロータハブ160の円板部161の底面161aとスリーブ120上面120bおよびシール部材150の上面150cとの間の空間S31、スリーブ120の外周面120cとシール部材150の内周面150aとの間の空間S41、およびシール部材150の外周面150bとロータハブ160の内壁部164の内周面164aとの間の空間S51が互いに繋がって潤滑油の流体が充填されており、この内の空間S11,S21,S31は回転組立体105の回転時にベアリング部となり、また、空間S41,S51には界面が形成されて固定側および回転側シール部となる。
本実施形態のモータ100は、回転組立体105が固定組立体101に対して回転する時、図2Bに拡大して示すように、回転組立体105、図面ではロータハブ160が回転する時、回転側シール部の内壁部164の内周面164aとシール部材150の外周面150bとの間の空間S51にある流体が固定側シール部のスリーブ120の外周面120cとシール部材150の内周面150aとの間の空間S41に移動する。
ここで、回転側シール部の空間S51から固定側シール部の空間S41に流体が円滑に移動するために、空間S31の一部を形成するロータハブ160の円板部161の底面161aまたはシール部材150の上面150cに流体を固定側シール部側にポンピングするように流体ポンピング溝(図示せず)を形成することができる。
次に、図3、図4Aおよび図4Bを参照しながら本発明の他の実施形態に係るスピンドルモータ200について説明する。本実施形態のスピンドルモータ200は、スリーブの一部、シール部材の形状、およびこれらの結合関係を除いては、先に説明したスピンドルモータ100と略同一であるため、同一の構成に対する説明は省略することにする。
シール部材250は、底部251と底部251の外周縁から起立するように延びる起立部252とから構成され、逆「L」字状の断面を有する中空の器状をし、スリーブ220に固定されるように設けられる。具体的にシール部材250は、底部251の側断面251aと底面251bがスリーブ220の上段面220bに固定されるように結合される。また、起立部252は自由端側に幅が狭くなるように傾斜した内周面252aと自由端側に垂直な外周面252bとを有する。
本実施形態において、回転軸270の外周面270aとスリーブ220の内周面220aとの間の空間S12、回転軸270の底面270bとシールキャップ230の上面230aとの間の空間S22、スリーブ220の上段面220bとシール部材250の底部251の底面251bとの間の空間S32、スリーブ220の外周面220cとシール部材250の内周面252aとの間の空間S42、および回転軸270の外周面270aの上部とシール部材250の底部251の側断面251aとの間の空間S52は、互いに繋がって潤滑油の流体が充填されている。この内で空間S12,S22は回転組立体205の回転時にベアリング部となり、また、空間S42,S52には界面が形成され、各々固定側および回転側シール部となる。
本実施形態のモータ200は、回転組立体が固定組立体に対して回転する時、図4Bに示すように、回転側シール部の回転軸270の外周面270aの上部とシール部材250の底部251の側断面251aとの間の空間S52にある流体が固定側シール部のスリーブ220の外周面220cとシール部材250の内周面252aとの間の空間S42に移動する。
ここで、回転側シール部の空間S52から固定側シール部の空間S42に流体が円滑に移動するために、空間S32を形成するスリーブ220の上段面220bまたはシール部材250の底部251の底面251bに流体を固定側シール部側にポンピングするように流体ポンピング溝(図示せず)を形成することができる。
次に、図5、図6Aおよび図6Bを参照しながら本発明のまた他の実施形態に係るスピンドルモータ300について説明する。本実施形態のスピンドルモータ300は、シール部材とスリーブとの間に中間部材が挟まれることを除いては、先に説明したスピンドルモータ200と略同一であるため、同一の構成に対する説明は省略することにする。
シール部材350は、底部351と底部351の外周縁から起立するように延びる起立部352で構成され、逆「L」字状の断面を有する中空の器状をし、中間部材390の一部を覆うようにスリーブ320に固定されるように設けられる。また、起立部352は、下段部が自由端側に幅が狭くなるように傾斜した内周面352aと自由端側に垂直な外周面352bを有する。
中間部材390はリング状をし、上面390aに傾斜した断面を有する傾斜溝391が円周に沿って形成される。この傾斜溝391には流体が保管される。また、中間部材390は、回転軸370とロータハブ360に固定されるように設けられる。
本実施形態において、回転軸370の外周面370aとスリーブ320の内周面320aとの間の空間S13、回転軸370の底面370bとシールキャップ330の上面330aとの間の空間S23、スリーブ320の上段面320bと中間部材390の底面390bとの間の空間S33、スリーブ320の外周面320cおよび中間部材390の外周面390cとシール部材350の起立部352の内周面352aとの間の空間S43、および中間部材390の上面390aとシール部材350の底部351の底面351aとの間の空間S53は、互いに繋がって潤滑油の流体が充填されている。この内で、空間S13,S23は回転組立体305の回転時にベアリング部となり、また、空間S43,S53には界面が形成されて、各々固定側および回転側シール部となる。
本実施形態のモータ300は、回転組立体が固定組立体に対して回転する時、図6Bに示すように、回転側シール部の中間部材390の上面390aとシール部材350の底部351の底面351aとの間の空間S53にある流体が、固定側シール部のスリーブ320の外周面320cおよび中間部材390の外周面390cとシール部材350の起立部352の内周面352aとの間の空間S43に移動する。
ここで、回転側シール部の空間S53から固定側シール部の空間S43に流体が円滑に移動するために、空間S33を形成するスリーブ320の上段面320bまたは中間部材390の底面390bに流体を固定側シール部側にポンピングするように流体ポンピング溝(図示せず)を形成することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明のスピンドルモータについて説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲内で、修正、変更および多様な変形の実施形態が可能であることは当業者に明白である。
本発明の好ましい一実施形態に係るモータの概略的な断面図である。 図1の点線の部分の概略的な拡大断面図である。 図1の点線の部分の概略的な拡大断面図である。 本発明の好ましい他の実施形態に係るモータの概略的な断面図である。 図3の点線の部分の概略的な拡大断面図である。 図3の点線の部分の概略的な拡大断面図である。 本発明の好ましいまた他の実施形態に係るモータの概略的な断面図である。 図5の点線の部分の概略的な拡大断面図である。 図5の点線の部分の概略的な拡大断面図である。 従来技術のモータの概略的な断面図である。 図7の点線の部分の概略的な拡大断面図である。
符号の説明
100、200、300:スピンドルモータ
101、201、301:固定組立体
105、205、305:回転組立体
110:ベース
120、220、320:スリーブ
130、230、330:シールキャップ
140:電機子
150、250、350:シール部材
160、260、360:ロータハブ
170、270、370:回転軸
180:磁石
390:中間部材

Claims (16)

  1. 記録媒体を搭載して、回転させるための回転組立体と、
    前記回転組立体を回転可能に支持するための固定組立体と、
    前記回転組立体と前記固定組立体との間のベアリング部に連結するように前記固定組立体に固定して設けられ、前記回転組立体と前記固定組立体との間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材と
    を含むことを特徴とする、複数のシール部を有するスピンドルモータ。
  2. 前記回転組立体の回転時に前記回転側シール部に保管される流体は、前記固定側シール部に移動することを特徴とする、請求項1に記載のスピンドルモータ。
  3. 前記回転組立体または前記シール部材は、前記流体を前記固定側シール部にポンピングするための流体ポンピング溝を有することを特徴とする、請求項2に記載のスピンドルモータ。
  4. 記録媒体を搭載して、回転させるためのロータハブと、
    前記ロータハブに固定されるように設けられ、前記ロータハブを軸支持するための回転軸と、
    前記回転軸を回転可能に支持するためのスリーブと、
    前記回転軸と前記スリーブとの間のベアリング部に連結するように前記スリーブに固定されるように設けられ、前記ロータハブと前記スリーブとの間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材とを含むことを特徴とする、複数のシール部を有するスピンドルモータ。
  5. 前記ロータハブは、前記シール部材と対向するリング状の内壁部を有することを特徴とする、請求項4に記載のスピンドルモータ。
  6. 前記シール部材は中空の円筒状をし、前記リング状の内壁部と対向する外周面の少なくとも一部および前記スリーブと対向する内周面の少なくとも一部が順次幅が狭くなるように斜めに形成されることを特徴とする、請求項5に記載のスピンドルモータ。
  7. 前記ロータハブの回転時に前記回転側シール部に保管される流体は、前記固定側シール部に移動することを特徴とする、請求項5または請求項6に記載のスピンドルモータ。
  8. 前記ロータハブまたは前記シール部材は、前記流体を前記固定側シール部にポンピングするための流体ポンピング溝を有することを特徴とする、請求項7に記載のスピンドルモータ。
  9. 記録媒体を搭載して、回転させるためのロータハブと、
    前記ロータハブに固定されるように設けられ、前記ロータハブを軸支持するための回転軸と、
    前記回転軸を回転可能に支持するためのスリーブと、
    前記回転軸と前記スリーブとの間のベアリング部に連結するように前記スリーブに固定されるように設けられ、前記回転軸と前記スリーブとの間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材と
    を含むことを特徴とする、複数のシール部を有するスピンドルモータ。
  10. 前記シール部材は、底部と前記底部の外周縁から延びる起立部を有する中空の器状をし、前記スリーブと対向する前記起立部の少なくとも一部が順次幅が狭くなるように斜めに形成されることを特徴とする、請求項9に記載のスピンドルモータ。
  11. 前記ロータハブの回転時に前記回転側シール部に保管される流体は、前記固定側シール部に移動することを特徴とする、請求項9または請求項10に記載のスピンドルモータ。
  12. 前記スリーブまたは前記シール部材は、前記流体を前記固定側シール部にポンピングするための流体ポンピング溝を有することを特徴とする、請求項11に記載のスピンドルモータ。
  13. 記録媒体を搭載して、回転させるためのロータハブと、
    前記ロータハブに固定されるように設けられ、前記ロータハブを軸支持するための回転軸と、
    前記回転軸を回転可能に支持するためのスリーブと、
    前記ロータハブと前記スリーブとの間に固定されるように設けられるリング状の中間部材と、
    前記回転軸と前記スリーブとの間のベアリング部に連結するように前記スリーブに固定されるように設けられ、前記中間部材と前記スリーブとの間に各々回転側シール部と固定側シール部とを提供するシール部材と
    を含むことを特徴とする、複数のシール部を有するスピンドルモータ。
  14. 前記シール部材は、底部と前記底部の外周縁から延びる起立部を有する中空の器状をし、前記スリーブと対向する前記起立部の少なくとも一部が順次幅が狭くなるように斜めに形成され、前記中間部材は前記シール部材の前記底部と対向する位置に、円周に沿って流体を保管するための傾斜溝が形成されることを特徴とする、請求項13に記載のスピンドルモータ。
  15. 前記ロータハブの回転時に前記回転側シール部に保管される流体は、前記固定側シール部に移動することを特徴とする、請求項13または請求項14に記載のスピンドルモータ。
  16. 前記中間部材または前記シール部材は、前記流体を前記固定側シール部にポンピングするための流体ポンピング溝を有することを特徴とする、請求項15に記載のスピンドルモータ。
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