JP2014105866A - 流体動圧軸受のシーリングモジュール及びこれを含むスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】外部衝撃が発生する場合に屈曲部によってオイル流動のダンピング効果が生じ、これによりオイルリークを防止することができ、外部衝撃によって回転部が昇降する場合に瞬間的な負圧発生によるオイルリークを防止することができる流体動圧軸受のシーリングモジュール及びこれを含むスピンドルモータを提供する。
【解決手段】本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールは、シャフト１０とスリーブ２０との間の微小間隔にオイルが充填されて流体動圧軸受部が形成されるものであって、シャフト１０はホルダー３０に固定結合され、スリーブ２０はシャフト１０に回転可能に支持され、シャフト１０の軸直交方向に対してスリーブ２０とホルダー３０は、互いの対向面にそれぞれ屈曲部２１，３１が形成され、屈曲部２１，３１によって迷路型シーリング部が形成されるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体動圧軸受のシーリングモジュール及びこれを含むスピンドルモータに関する。

通常、ハードディスクなど記録ディスクの駆動装置として用いられるスピンドルモータにおいて、モータの回転時に回転部と固定部との間に貯蔵されたオイル（Ｏｉｌ）などの潤滑流体により生じた動圧を利用する流体動圧軸受が広く用いられている。

より具体的には、遠心力による潤滑油の可動圧だけでシャフトの軸剛性を維持する流体動圧軸受が備えられたスピンドルモータは、遠心力に基づくことにより、金属摩擦がなく、高速回転であるほど安定感が上昇して騒音と振動の発生が少なく、回転物の高速回転が玉軸受を有するモータより順調であるため、ハイエンド用光ディスク装置、磁気ディスク装置に主に適用される。

また、特許文献１を含む従来技術によるスピンドルモータには、流体動圧軸受を形成するために注入したオイルをシールするためのオイルシーリング部が形成されるが、外部衝撃を受ける場合、流体動圧軸受部の回転部と固定部には瞬間的な相対運動が発生する。

これにより、オイル内に強い圧力波が発生し、前記圧力波がオイル界面に伝達されてオイルリークが生じる。また、オイルリークはオイル不足につながり、オイル不足によってモータの性能が低下する。

なお、このようなオイルリークを防止するために、テーパ（ｔａｐｅｒ）状のシーリング部を形成し、表面張力によってオイルリークが発生しないようにオイル界面を維持する。しかし、瞬間的に大きい衝撃が加えられる場合、オイルリークが発生し、オイルが外部に蒸発されてモータ寿命が短縮し、モータ駆動が不安定になるという問題点を有している。

米国特許出願公開第２００９／０２７６９９６号明細書

本発明は、前記のような問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の第一の目的は、オイルシーリング部に屈曲部を形成することにより、外部衝撃が発生する場合に屈曲部によってオイル流動のダンピング効果が生じ、これによりオイルリークを防止することができる流体動圧軸受のシーリングモジュール及びこれを含むスピンドルモータを提供することにある。

本発明の第二の目的は、回転部に対向するシャフトの外周部にオイル貯蔵溝を形成することにより、外部衝撃によって回転部が昇降する場合に瞬間的な負圧発生によるオイルリークを防止することができる流体動圧軸受のシーリングモジュール及びこれを含むスピンドルモータを提供することにある。

本発明の実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールは、シャフトとスリーブとの間の微小間隔にオイルが充填されて流体動圧軸受部が形成される流体動圧軸受のシーリングモジュールであって、前記シャフトはホルダーに固定結合され、前記スリーブは前記シャフトに回転可能に支持され、前記シャフトの軸直交方向に対して前記スリーブとホルダーは、互いの対向面にそれぞれ屈曲部が形成され、屈曲部によって迷路型シーリング部が形成される。

また、本発明の実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールの前記スリーブの屈曲部は、スリーブの外周部に突出及び湾入して突出部と溝部が交互に配置されるように形成され、前記ホルダーの屈曲部は、スリーブの突出部に対向して溝部が形成され、前記スリーブの溝部に対向して突出部が形成される。

また、本発明の実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールの前記スリーブの屈曲部は、スリーブの下端部から上部に向かって連続して突出及び湾入して突出部と溝部が交互に配置されるように形成されることができる。

また、本発明の実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールの前記スリーブの屈曲部及びホルダーの屈曲部は、突出部及びこれに対向する溝部が交互に配置されるように複数個が形成されてなることができる。

また、本発明の実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールの前記スリーブは前記ホルダーの上部に位置し、前記シャフトの外周面には、スリーブの下端部に対向してオイル貯蔵溝が形成されることができる。

また、本発明の実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールの前記オイル貯蔵溝は、シャフトの円周方向に沿って形成された環状グルーブであることができる。

本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータは、スリーブ一体型ハブと、前記ハブの内周面に結合したマグネットと、を含む回転部と、前記スリーブ一体型ハブを回転可能に支持するシャフトと、前記シャフトが固定結合したホルダーと、前記ホルダーが結合したベースと、前記マグネットに対向するように前記ベースの外周部に結合した電機子と、を含む固定部と、からなり、作業流体であるオイルが注入されて回転部と固定部との間に流体動圧軸受部が形成され、前記回転部のスリーブ一体型ハブとこれに対向する固定部のホルダーは、互いの対向面にそれぞれ屈曲部が形成され、屈曲部によって迷路型シーリング部が形成される。

また、本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータの前記スリーブ一体型ハブの屈曲部は、スリーブ一体型ハブの外周部に突出及び湾入して突出部と溝部が交互に配置されるように形成され、前記ホルダーの屈曲部は、スリーブ一体型ハブの突出部に対向して溝部が形成され、前記スリーブ一体型ハブの溝部に対向して突出部が形成される。

また、本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータの前記スリーブ一体型ハブの屈曲部は、スリーブ一体型ハブの下端部から上部に向かって連続して突出及び湾入して突出部と溝部が交互に配置されるように形成される。

また、本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータにおいて、前記スリーブ一体型ハブの屈曲部及びホルダーの屈曲部は、突出部及びこれに対向する溝部が交互に配置されるように複数個が形成されてなる。

また、本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータの前記スリーブ一体型ハブは、前記ホルダーの上部に位置し、前記シャフトの外周面には、スリーブ一体型ハブの下端部に対向してオイル貯蔵溝が形成される。

また、本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータの前記オイル貯蔵溝は前記シャフトの円周方向に沿って形成された環状グルーブであることができる。

また、本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータの前記固定部は、前記シャフトの上端部に結合し、スリーブ一体型ハブと対向するように位置したシーリング部材をさらに含み、前記スリーブ一体型ハブの間隔に上部オイルシーリング部が形成される。

本発明によると、オイルシーリング部に屈曲部を形成することにより、外部衝撃が発生する場合に屈曲部によってオイル流動のダンピング効果が生じ、これによりオイルリークを防止することができ、回転部に対向するシャフトの外周部にオイル貯蔵溝を形成することにより、外部衝撃によって回転部が昇降する場合に瞬間的な負圧発生によるオイルリークを防止することができる流体動圧軸受のシーリングモジュール及びこれを含むスピンドルモータが得られる。

本発明の一実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールを概略的に図示した断面図である。 本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータを概略的に図示した断面図である。 図２に図示したスピンドルモータの正常状態を概略的に図示した断面図である。 図２に図示したスピンドルモータの回転部が上昇した状態を概略的に図示した断面図である。 図２に図示したスピンドルモータの回転部が下降した状態を概略的に図示した断面図である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明による流体動圧軸受のシーリングモジュール及びこれを含むスピンドルモータの好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールを概略的に図示した断面図である。

図１に図示したように、前記流体動圧軸受のシーリングモジュールは、シャフト１０、スリーブ２０及びホルダー３０を含み、前記シャフト１０とスリーブ２０との間の微小間隔にオイルが充填されて流体動圧軸受部が形成され、前記シャフト１０の軸直交方向に対して前記スリーブ２０とホルダー３０の互いの対向面にそれぞれ屈曲部２１，３１が形成され、屈曲部２１，３１による迷路型シーリング部が形成される。

より具体的に、固定部である前記シャフト１０は、前記ホルダー３０の内周部に固定結合される。また、回転部である前記スリーブ２０は、回転可能に前記シャフト１０の外周部に結合し、前記ホルダー３０の上部に位置する。

また、前記シャフト１０の半径方向に対してホルダー３０に対向する前記スリーブ２０の外周部には、屈曲部２１が形成される。また、前記屈曲部２１は、スリーブ２０の外周部の下端部から上部に向かって連続して突出及び湾入し、突出部２１ａと溝部２１ｂが交互に配置されるように形成される。

また、前記シャフト１０の半径方向に対して前記スリーブ２０に対向する前記ホルダー３０の一面に屈曲部３１が形成される。また、前記屈曲部３１は、スリーブ２０の突出部２１ａと溝部２１ｂそれぞれに対向して、溝部３１ａと突出部３１ｂが交互に配置されるように形成される。

従って、前記スリーブの屈曲部２１とホルダーの屈曲部３１によって迷路型シーリング部が形成され、前記迷路型シーリング部は、スリーブの突出部とこれに対向するホルダーの溝部、及びスリーブの溝部とこれに対向するホルダーの突出部によって形成される。

また、前記迷路型シーリング部は、突出部及びこれに対向する溝部が交互に配置されるように、複数個が形成されてなることができる。

また、本発明の一実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールは、前記シャフトの軸方向に対してシャフトの外周面には、スリーブ２０の下端部に対向してオイル貯蔵溝１１が形成されることができる。前記オイル貯蔵溝１１は、外部衝撃等によって回転部が上昇する際に負圧発生による空洞現象（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）を防止するためのものである。

また、前記オイル貯蔵溝１１は、シャフトの円周方向に沿って形成された環状グルーブからなることができる。

このように構成され、本発明の一実施例による流体動圧軸受のシーリングモジュールは、前記シャフトとスリーブの微小間隔にオイルが注入されて流体動圧軸受部が形成され、前記オイルは、前記シャフトの軸方向に前記スリーブと前記ホルダーとの間の微小間隔に充填され、前記シャフトの半径方向に前記スリーブと前記ホルダーとの間のギャップ、即ち、スリーブの屈曲部３１とホルダーの屈曲部３１との間に迷路型オイルシーリング部が形成される。

図２は、本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータを概略的に図示した断面図である。

図２に図示されたように、前記スピンドルモータ１００は、シャフト１１０、ホルダー１２０、ベース１３０、コア１４１及びコイル１４２からなる電機子１４０、シーリング部材１７０を含む固定部と、スリーブ一体型ハブ１５０、マグネット１６０を含む回転部と、からなり、作業流体であるオイルが前記回転部と固定部との間に注入されて流体動圧軸受が形成される。

また、前記回転部のスリーブ一体型ハブ１５０とこれに対向する固定部のホルダーとの間には前記オイルをシールするために屈曲部が形成された迷路型シーリング部が形成される。

より具体的には、前記回転部において、前記スリーブ一体型ハブ１５０は、前記シャフト１１０によって回転可能に支持される。また、前記スリーブ一体型ハブ１５０の内径部は前記シャフト１１０の外径部と微小間隔を有しており、前記微小間隔にオイルが充填されてラジアル動圧軸受部が形成される。このために、前記スリーブの内径部または前記シャフトの外径部に選択的に動圧発生溝が形成される。

また、前記スリーブ一体型ハブ１５０は、前記シャフトに対向し、円筒状からなるスリーブ部１５１と、前記スリーブ部１５１から半径方向外側に延長した円盤部１５２と、前記円盤部１５２の半径方向外側端部からシャフトの軸方向に、下向きに延長する側壁部１５３と、からなる。

また、前記スリーブ部１５１には、オイルシーリングのために、シャフトの軸方向上部に上部シーリング部１５１ｂが形成され、下部に下部シーリング部である屈曲部１５１ａが形成される。また、前記上部シーリング部１５１ｂは、前記シーリング部材１７０に部分的に対応するように形成された溝部である。

また、前記上部シーリング部１５１ｂは、前記スリーブの円周方向に延長するように形成された環状グルーブからなることができる。

また、前記下部シーリング部である屈曲部１５１ａは、前記シャフト１１０の半径方向に対して前記ホルダー１２０に対向するスリーブ一体型ハブ１５０の外周部に形成される。また、前記屈曲部１５１ａは、スリーブ一体型ハブ１５０が前記ホルダーに対向して連続して突出及び湾入し、突出部１５１ａ’と溝部１５１ａ”が形成され、前記突出部１５１ａ’と溝部１５１ａ”は、前記スリーブ一体型ハブ１５０の外周部の下端部から上部に向かって交互に配置されるように形成される。

また、前記側壁部１５３の内周面には、前記コア１４１及びコイル１４２からなる電機子１４０に対向するように環状リング状からなる前記マグネット１６０が装着される。

本発明の流体動圧軸受のシーリングモジュールが装着された一実施例によるスピンドルモータにおいて、前記スリーブ一体型ハブは、スリーブとハブが個別に形成され、これらが結合してなることもできる。

次に、前記固定部において、前記シャフト１１０は、前記のように、前記スリーブ一体型ハブ１５０を回転可能に支持し、上端部にシーリング部材１７０が固定結合し、下端部に前記ホルダー１２０が圧入または接着等によって固定される。

また、前記シャフト１１０の軸方向に対してシャフトの外周面には、スリーブ２０の下端部に対向してオイル貯蔵溝１１１が形成されることができる。前記オイル貯蔵溝１１１は、外部衝撃等によって回転部であるスリーブ一体型ハブ１５０が上昇する場合、負圧発生による空洞現象（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）を防止するためのものである。

また、前記オイル貯蔵溝１１１は、シャフトの円周方向に沿って形成された環状グルーブからなることができる。

また、前記ホルダー１２０は、前記シャフト１１０の半径方向に対して前記スリーブ一体型ハブ１５０の下部シーリング部に対向する一面にシーリング部が形成される。また、前記シーリング部は屈曲部１２１ａからなる。また、前記屈曲部１２１ａは、前記スリーブ一体型ハブの下部シーリング部の突出部１５１ａ’と溝部１５１ａ”にそれぞれ対向して溝部１２１ａ’と突出部１２１ａ”が交互に配置されるように形成される。

従って、前記スリーブ一体型ハブ１５０の屈曲部１５１ａと前記ホルダー１２０の屈曲部１２１ａによって迷路型シーリング部が形成される。即ち、前記迷路型シーリング部は、前記スリーブ一体型ハブの突出部とこれに対向するホルダーを溝部、及び前記スリーブ一体型ハブの溝部とこれに対向する前記ホルダーの突出部によって形成される。

また、前記迷路型シーリング部は、突出部及びこれに対向する溝部が交互に配置されるように複数個が形成されてなることができる。

次に、前記ベース１３０の内周部には前記ホルダー１２０が圧入固定され、外周部には前記マグネット１６０に対向するようにコア１４１及びコイル１４２からなる電機子１４０が圧入または接着等によって固定結合される。

また、本発明によるスピンドルモータにおいて、前記ホルダー１２０及びベース１３０が一体に形成されることができる。

また、前記シーリング部材１７０は、前記スリーブ一体型ハブ１５０と上部シーリング部を形成するためのものであり、前記シャフトの上端部に結合される。このために、前記シーリング部材１７０は、前記シャフト１１０に結合される結合部１７１がシャフトの外径部に対応するように形成され、前記スリーブ一体型ハブ１５０の上部シーリング部１５１ｂに対応するようにシーリング部１７２が形成される。また、前記シーリング部１７２はテーパ状に形成されることができる。

図３は、図２に図示したスピンドルモータの使用状態を概略的に図示した断面図であり、図３Ａは、正常状態、図３Ｂは、回転部が上昇した状態、図３Ｃは、回転部が下降した状態を図示したものである。

図３Ａに図示したように、前記スピンドルモータは、正常状態において、前記スリーブ一体型ハブ１５０の屈曲部１５１ａと前記ホルダー１２０の屈曲部１２１ａによって迷路型シーリング部が形成される。

また、外部の衝撃等で回転部が上昇する場合、図３Ｂに図示したように、前記スリーブ一体型ハブ１５０と前記ホルダー１２０との間の間隔にオイルが流入される。

以降、回転部が下降する場合、図３Ｃに図示したように、スリーブ一体型ハブ１５０と前記ホルダー１２０との間の迷路型シーリング部にまたオイルが流入される。この際、屈曲部を通過することでオイル流入速度が減少してオイルリークが防止される。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、流体動圧軸受のシーリングモジュール及びこれを含むスピンドルモータに適用可能である。

１０ シャフト
１１ オイル貯蔵溝
２０ スリーブ
２１ 屈曲部
２１ａ 突出部
２１ｂ 溝部
３０ ホルダー
３１ 屈曲部
３１ａ 溝部
３１ｂ 突出部
１００ スピンドルモータ
１１０ シャフト
１１１ オイル貯蔵溝
１２０ ホルダー
１２１ａ’ 溝部
１２１ａ” 突出部
１３０ ベース
１４１ コア
１４２ コイル
１４０ 電機子
１５０ スリーブ一体型ハブ
１５１ スリーブ部
１５１ａ 屈曲部
１５１ｂ 上部シーリング部
１５１ａ’ 突出部
１５１ａ” 溝部
１５２ 円盤部
１５３ 側壁部
１６０ マグネット
１７０ シーリング部材

Claims (13)

1. シャフトとスリーブとの間の微小間隔にオイルが充填されて流体動圧軸受部が形成される流体動圧軸受のシーリングモジュールであって、
   前記シャフトはホルダーに固定結合され、前記スリーブは前記シャフトに回転可能に支持され、
   前記シャフトの軸直交方向に対して前記スリーブとホルダーは、互いの対向面にそれぞれ屈曲部が形成され、屈曲部によって迷路型シーリング部が形成される、流体動圧軸受のシーリングモジュール。
2. 前記スリーブの屈曲部は、スリーブの外周部に突出及び湾入して突出部と溝部が交互に配置されるように形成され、
   前記ホルダーの屈曲部は、スリーブの突出部に対向して溝部が形成され、前記スリーブの溝部に対向して突出部が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の流体動圧軸受のシーリングモジュール。
3. 前記スリーブの屈曲部は、スリーブの下端部から上部に向かって連続して突出及び湾入して突出部と溝部が交互に配置されるように形成されることを特徴とする、請求項２に記載の流体動圧軸受のシーリングモジュール。
4. 前記スリーブの屈曲部及びホルダーの屈曲部は、突出部及びこれに対向する溝部が交互に配置されるように複数個が形成されてなることを特徴とする、請求項２に記載の流体動圧軸受のシーリングモジュール。
5. 前記スリーブは前記ホルダーの上部に位置し、
   前記シャフトの外周面には、スリーブの下端部に対向してオイル貯蔵溝が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の流体動圧軸受のシーリングモジュール。
6. 前記オイル貯蔵溝は、シャフトの円周方向に沿って形成された環状グルーブであることを特徴とする、請求項５に記載の流体動圧軸受のシーリングモジュール。
7. スリーブ一体型ハブと、前記ハブの内周面に結合したマグネットと、を含む回転部と、
   前記スリーブ一体型ハブを回転可能に支持するシャフトと、前記シャフトが固定結合したホルダーと、前記ホルダーが結合したベースと、前記マグネットに対向するように前記ベースの外周部に結合した電機子と、を含む固定部と、からなり、
   作業流体であるオイルが注入されて回転部と固定部との間に流体動圧軸受部が形成され、
   前記回転部のスリーブ一体型ハブとこれに対向する固定部のホルダーは、互いの対向面にそれぞれ屈曲部が形成され、屈曲部によって迷路型シーリング部が形成される、スピンドルモータ。
8. 前記スリーブ一体型ハブの屈曲部は、スリーブ一体型ハブの外周部に突出及び湾入して突出部と溝部が交互に配置されるように形成され、
   前記ホルダーの屈曲部は、スリーブ一体型ハブの突出部に対向して溝部が形成され、前記スリーブ一体型ハブの溝部に対向して突出部が形成され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. 前記スリーブ一体型ハブの屈曲部は、スリーブ一体型ハブの下端部から上部に向かって連続して突出及び湾入して突出部と溝部が交互に配置されるように形成されることを特徴とする、請求項８に記載のスピンドルモータ。
10. 前記スリーブ一体型ハブの屈曲部及びホルダーの屈曲部は、突出部及びこれに対向する溝部が交互に配置されるように複数個が形成されてなることを特徴とする、請求項８に記載のスピンドルモータ。
11. 前記スリーブ一体型ハブは、前記ホルダーの上部に位置し、
    前記シャフトの外周面には、スリーブ一体型ハブの下端部に対向してオイル貯蔵溝が形成され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。
12. 前記オイル貯蔵溝は前記シャフトの円周方向に沿って形成された環状グルーブであ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. 前記固定部は、
    前記シャフトの上端部に結合し、スリーブ一体型ハブと対向するように位置したシーリング部材をさらに含み、前記スリーブ一体型ハブの間隔に上部オイルシーリング部が形成され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。

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