JP3145820B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸体に対しスリーブ体
が、潤滑剤を介して自在に相対回転し得るように外嵌さ
れたスピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術及び解決しようとする課題】パーソナルコ
ンピュータ等の機器の一層の小形化、高容量化により、
それらに組み込まれる記録媒体（例えばハードディス
ク）駆動用のスピンドルモータについても、一層の小形
化、高精度化が要請されている。そしてそれに伴い、ス
ピンドルモータの軸受についても一層の小形化、高精度
化が要求されている。

【０００３】従来、スピンドルモータに用いる軸受とし
ては、玉軸受が多く採用されている。ところが、スピン
ドルモータの小形化、特に小外径化が進行すると、それ
に見合う小外径の玉軸受を用いたのでは、モータ組立時
に内外輪の変形が生じ易いこと等により、十分な回転精
度を実現することが実際上困難なものとなりがちであ
る。また騒音や振動の問題も起こり易い。

【０００４】記録媒体駆動用のスピンドルモータの場
合、小外径化に伴い高速回転が要求されるので、これら
の問題が一層助長される。さらに、外径の大小にかかわ
らず、玉軸受の精度には限界があり、要求仕様を満足し
ない場合が考えられる。

【０００５】そのため、主として小形のスピンドルモー
タとして、ロータハブ部の基部の内周側に回転スリーブ
部を有し、その回転スリーブ部が固定支柱部に外嵌され
て回転自在に支持されることにより動圧ラジアル軸受が
構成されているスピンドルモータが提案されている。

【０００６】ところが、回転駆動される記録媒体面上に
磁気ヘッド等をミクロン或はサブミクロンオーダで浮上
させて読み／書きを行うためのスピンドルモータの場合
などにおいては、ロータの軸線方向の変位も十分に小さ
く抑えられなければならず、また、軸受の潤滑剤が飛散
して記録媒体面等を汚損するおそれが効果的に防がれな
ければならない。

【０００７】本発明は、従来技術に存した上記のような
問題点に鑑み行われたものであって、その目的とすると
ころは、軸体とスリーブ体の相対回転中における径方向
変位及び軸線方向変位を、動圧軸受部によりそれぞれ十
分に小さく抑えることができると共に、潤滑剤が漏出し
てモータ外部の空間を汚染することが、モータの小形化
を損なわずに効果的に防止され得るスピンドルモータを
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスピンドルモータは、略円筒面形状外周部
と、径方向外方に張り出し、軸線方向の両環状面が前記
略円筒面形状外周部に対し垂直状をなす環状突部とを有
してなる軸体と、略円筒面形状外周部に外嵌された略円
筒面形状内周部と、環状突部に嵌合し、軸線方向の両環
状面が前記環状突部の両環状面と平行状をなす径方向内
方開口の環状凹部とを有するスリーブ体とを備えてな
り、軸体に対しスリーブ体が、潤滑剤を介して自在に相
対回転し得るように外嵌されたスピンドルモータであっ
て、略円筒面形状外周部に有するラジアル受部と略円筒
面形状内周部に有するラジアル滑部とによりラジアル動
圧軸受部が構成され、環状突部の両環状面にそれぞれ有
するアキシャル受部と環状凹部の両環状面にそれぞれ有
するアキシャル滑部とにより、それぞれアキシャル動圧
軸受部が構成され、軸体とスリーブ体との間隙のうちモ
ータ外部とアキシャル動圧軸受部またはラジアル動圧軸
受部との間の部分において、軸体の全周に亙って設けら
れた周方向の第１凹溝とスリーブ体の全周に亙って設け
られた周方向の第２凹溝とが、任意の横断面で、両凹溝
の両端縁の位置がそれぞれ食い違った状態で向かい合っ
て潤滑剤シール部を形成しているものとしている。

【０００９】

【作用】軸体の略円筒面形状外周部に有するラジアル受
部とスリーブ体の略円筒面形状内周部に有するラジアル
滑部とにより構成されるラジアル動圧軸受部によって、
軸体とスリーブ体の相対回転中における径方向変位が規
制され、軸体における環状突部の両環状面に有するアキ
シャル受部とスリーブ体における環状凹部の両環状面に
有するアキシャル滑部とによりそれぞれ構成される両ア
キシャル動圧軸受部によって、軸体とスリーブ体の相対
回転中における軸線方向変位が規制される。

【００１０】アキシャル動圧軸受部またはラジアル動圧
軸受部における潤滑剤は、軸体とスリーブ体との間隙を
毛管現象等によりモータ外部側へ流動しようとする。軸
体とスリーブ体との間隙のうちモータ外部とアキシャル
動圧軸受部またはラジアル動圧軸受部との間の部分に、
周方向の第１凹溝と周方向の第２凹溝がそれぞれ全周に
亙って設けられており、両凹溝は、任意の横断面で、両
凹溝の両端縁の位置がそれぞれ食い違った状態で向かい
合っている。

【００１１】そのため、アキシャル動圧軸受部またはラ
ジアル動圧軸受部の側から流動してきた潤滑剤の流動
は、最初に軸体とスリーブ体との間隙が広がる位置にお
いて、すなわち一方の凹溝における最初の端縁と他方の
凹溝における最初の端縁との間で、その潤滑剤の表面張
力により阻止され、これが１段目のシールとして作用す
る。この１段目のシールが損なわれて前記一方の凹溝内
に潤滑剤が充満するに至った場合、前記他方の凹溝にお
ける最初の端縁と前記他方の凹溝における他の端縁との
間で、その潤滑剤の表面張力により阻止され、これが２
段目のシールとして作用する。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明す
る。図１乃至図６は、本発明の１実施例としての軸固定
形のスピンドルモータについてのものであって、図１は
その半断面図である。

【００１３】第１ブッシュ１０の中央部に設けられた嵌
合孔１２に、円柱状の固定支柱１４の下端部が嵌合固定
された状態で、その固定支柱１４が第１ブッシュ１０に
対し垂設されている。第１ブッシュ１０における嵌合孔
１２の外周部には、上方に突起した環状突部１６が設け
られており、その環状突部１６の外周部に、ステータコ
イル１８が捲回されたステータコア１９が固定されてい
る。

【００１４】固定支柱１４の上部には、環状板状のスラ
スト板２６が外嵌固定されている。更に、固定支柱１４
の上端部には、略円筒状の第２ブッシュ３０が外嵌固定
されている。第２ブッシュ３０の下面はスラスト板２６
の上面のやや上方に位置する。スラスト板２６の上下面
は、固定支柱１４の円筒面形状の外周面１４ｃに対し垂
直状をなす。この実施例では、これらの固定支柱１４、
スラスト板２６及び第２ブッシュ３０が、軸体を構成し
ている。

【００１５】図２は、スリーブ部材及びロータハブの断
面図である。スリーブ部材３８は、内周面３８ａ１が略
円筒面形状をなす小径のスリーブ部３８ａと、そのスリ
ーブ部３８ａの上端部において径方向外方及び上方に張
り出した環状部３８ｂと、環状部３８ｂの外周部から上
方に延びた上方突部３８ｃからなる。スリーブ部３８ａ
は固定支柱１４に外嵌され、上方突部３８ｃには、スリ
ーブ部３８ａの上端面との間にスラスト板２６を挟んだ
状態で、第２ブッシュ３０との間に僅かな径方向空隙を
隔てて環状の第３ブッシュ４０が内嵌固定されている。
従って、スリーブ部材３８と第３ブッシュ４０とにより
径方向内方開口の環状凹部４３が形成され、その環状凹
部４３内にスラスト板２６の外周側が嵌合している。こ
の実施例では、これらのスリーブ部材３８と第３ブッシ
ュ４０により構成されるスリーブ体が、液状の潤滑剤
（図１では記載を省略している。）を介して前記軸体に
対し自在に回転し得るものとなっている。

【００１６】図３及び図４は、第２ブッシュ３０と第３
ブッシュ４０とに亙る要部拡大断面図である。第２ブッ
シュ３０の外周部には、径方向外方へ開口する断面半円
形状の周方向の第１凹溝４１が、全周に亙って設けら
れ、第３ブッシュ４０の内周部には、径方向内方へ開口
する断面半円形状の周方向の第２凹溝４２が、全周に亙
って設けられている。任意の横断面において、第１凹溝
４１の下端縁の軸線方向位置は、第２凹溝４２のほぼ中
央部であり、第２凹溝４２の上端縁の軸線方向位置は、
第１凹溝４１のほぼ中央部であって、両凹溝４１・４２
の両端縁の位置がそれぞれ食い違った状態で向かい合っ
ている。

【００１７】スリーブ部３８ａの内周面３８ａ１（ラジ
アル滑部）と、固定支柱１４の外周面１４ｃのうち内周
面３８ａ１に相対する部分（ラジアル受部）とによりラ
ジアル動圧軸受部Ｒ１が構成されている。スリーブ部３
８ａの内周面３８ａ１のうち上端部と下端部の全周に亙
って、スリーブ部材３８の順方向回転（図における上か
ら見て反時計回り）によりスリーブ部３８ａと固定支柱
１４の外周面１４ｃとの間に介在する潤滑剤に高圧を発
生させるヘリングボーン溝４６が設けられている。な
お、このようなヘリングボーン溝は、固定支柱１４の外
周面１４ｃに設けてもよい。またヘリングボーン溝以外
の溝を採用することも可能である。

【００１８】スリーブ部３８ａの下部外周面は、環状突
部１６の内周面と若干の径方向間隙を隔てて相対してお
り、スリーブ部３８ａの上部は、拡径され、その外周面
は、ステータコア１９の内周面と若干の径方向間隙を隔
てて相対している。そして、スリーブ部３８ａと、それ
に相対する第１ブッシュ１０及びステータコア１９とに
より、ラビリンスシール状の効果が得られ、ラジアル動
圧軸受部Ｒ１からの潤滑剤がモータ外部へ飛散すること
が防止される。

【００１９】図５はスラスト板２６の正面図、図６は、
その平面図である。スラスト板２６の上下環状面（アキ
シャル受部）と環状凹部４３の上下環状面（アキシャル
滑部）とにより、それぞれアキシャル動圧軸受部Ａ１・
Ａ２が構成されている。スラスト板２６の上下環状面と
環状凹部４３の上下環状面はそれぞれ平行状に相対し、
それらの間は、それぞれ例えば１２μｍ程度の僅かな軸
線方向ギャップを隔てている。スラスト板２６の上下環
状面のうち外周側における全周に亙って、スリーブ部材
３８及び第３ブッシュ４０の順方向回転により環状凹部
４３の上下環状面との間に介在する潤滑剤に高圧を発生
させるヘリングボーン状溝４８・５０が設けられてい
る。なお、このようなヘリングボーン状溝は、環状凹部
４３の上下環状面に設けてもよい。またスパイラル溝以
外の溝を採用することも可能である。

【００２０】環状部３８ｂの上面部には、上方開口の環
状溝部５２（この実施例では、断面略Ｖ字形状としてい
る。）が設けられている。この環状溝部５２の内表面
は、用いられる潤滑剤との接触角が鈍角となるように、
所謂撥油処理が施されている。

【００２１】ロータハブ５６は、全体として筒状をな
し、周壁部５６ａの上端部内方に基部５６ｂが位置し、
周壁部５６ｂの下端外方に外方張出部５６ｃが位置す
る。このロータハブ５６は、基部５６ｂにおいてスリー
ブ部材３８の上方突部３８ｃ及び環状部３８ｂに外嵌固
定されることにより、スリーブ部材３８と同軸状をなし
ている。勿論、ロータハブ５６とスリーブ部材３８が一
体に形成されたものであっても差し支えない。周壁部５
６ａの内周部には、円筒状のロータマグネット５８を内
嵌保持した円筒状のロータヨーク６０が内嵌固定され、
ステータコア１９と径方向間隙を隔てて相対している。
基部５６ｂには、周壁部５６ａに外嵌されたハードディ
スク等の記録媒体を外方張出部５６ｃとの間に挟圧保持
するためのクランパ（図示を略す。）を螺子止するため
の螺子孔６２が形成されている。

【００２２】スリーブ部３８ａの上部が拡径され、強度
が高められているので、例えば図２に示されるような状
態で、チャック６３によりその拡径部分を比較的強く保
持することができる。このように保持した状態で、ロー
タハブ５６における周壁部５６ｂの外周面、外方張出部
５６ｃの上面及びスリーブ部３８ａの内周面の加工、並
びにスリーブ部３８ａの内周面にヘリングボーン溝４６
等の溝を設ける加工（サイジング）を、チャック６３に
よる保持位置を変更することなく連続的に行い得る。

【００２３】ロータハブ５６の下端内周部には、第４ブ
ッシュ６４が内嵌固定されており、第１ブッシュ１０の
外周部に外嵌固定された第５ブッシュ６６と、径方向空
隙を隔てて相対している。

【００２４】ラジアル動圧軸受部Ｒ１によって、スリー
ブ部材３８の回転中における固定支柱１４に対する径方
向変位を十分に小さく抑えることができ、アキシャル動
圧軸受部Ａ１・Ａ２によって、スリーブ部材３８の回転
中における固定支柱１４に対する軸線方向変位を十分に
小さく抑えることができる。

【００２５】アキシャル動圧軸受部Ａ１における潤滑剤
６８は、第２ブッシュ３０と第３ブッシュ４０との間
隙、すなわち軸体とスリーブ体との間隙を、毛管現象等
により上方、すなわちモータ外部側へ流動しようとす
る。アキシャル動圧軸受部Ａ１の側から流動してきた潤
滑剤６８の流動は、図３に示されるように、最初に第２
ブッシュ３０と第３ブッシュ４０との間隙が広がる位置
において、すなわち第２凹溝４２における下端縁と第１
凹溝４１における下端縁との間で、その潤滑剤６８の表
面張力により阻止され、これが１段目のシールとして作
用する。この１段目のシールが損なわれて第２凹溝４２
内に潤滑剤６８が充満するに至った場合、第１凹溝４１
における下端縁と第２凹溝４２における上端縁との間
で、その潤滑剤６８の表面張力により阻止され、これが
２段目のシールとして作用する。

【００２６】上下間隔を隔てて２段にシールを設けるよ
りも小さい所要長さでもって２段のシールとして機能さ
せることができるので、モータを小形化しつつモータ外
部空間への潤滑剤６８の飛散を効果的に防止することが
できる。また第１凹溝と第２凹溝により、比較的大きな
潤滑剤貯留容量が得られるので、温度変化による潤滑剤
６８の体積膨張等に対する対応力も比較的大きい。この
実施例では、第１凹溝４１及び第２凹溝４２の断面形状
を半円形状（湾曲状）としているので、断面方形状の場
合に比し、凹溝形成加工が容易であり、シール効果も優
れる。

【００２７】また、環状部３８ｂの上面部に、内表面に
撥油処理が施された環状溝部５２が設けられているの
で、環状部３８ｂ及び上方突部３８ｃと第３ブッシュ４
０との間から滲出しようとする潤滑剤６８は、環状溝部
５２内に、接触角が鈍角の状態で効果的に保持され、モ
ータ外部への滲出が防止される。

【００２８】図７は、別の実施例についての要部拡大断
面図である。この実施例では、第２ブッシュ３０ｍの外
周部に、径方向外方へ開口する断面方形状の周方向の第
１凹溝４１ｍが、全周に亙って設けられ、第３ブッシュ
４０ｍの内周部には、径方向内方へ開口する断面方形状
の周方向の第２凹溝４２ｍが、全周に亙って設けられて
いる。任意の横断面において、第１凹溝４１ｍの下端縁
の軸線方向位置は、第２凹溝４２ｍの下端縁のやや上方
であり、第１凹溝４１ｍの上端縁の軸線方向位置は、第
２凹溝４２ｍの上端縁のやや下方であって、両凹溝４１
ｍ・４２ｍの両端縁の位置がそれぞれ食い違った状態で
向かい合っている。また第３ブッシュ４０ｍの内周部の
うち第２凹溝４２ｍの下方には、順方向回転により潤滑
剤６８ｍが下方へ流れるように、スパイラル溝等の溝部
７０が設けられている。

【００２９】第２ブッシュ３０と第３ブッシュ４０との
間隙を、上方へ流動する潤滑剤６８ｍは、実線で示され
るように、第２凹溝４２ｍにおける下端縁と第１凹溝４
１ｍにおける下端縁との間で、その潤滑剤６８ｍの表面
張力により阻止され、これが１段目のシールとして作用
する。この１段目のシールが損なわれて第２凹溝４２ｍ
内に潤滑剤６８ｍが充満するに至った場合、２点鎖線で
示されるように、第１凹溝４１ｍにおける下端縁と第２
凹溝４２ｍにおける上端縁との間で、その潤滑剤６８ｍ
の表面張力により阻止され、これが２段目のシールとし
て作用する。また、モータの順方向回転時には、溝部７
０により潤滑剤６８ｍが下方へ流れようとするので、潤
滑剤６８ｍの上方漏出、すなわちモータ外部への漏出が
より効果的に防止される。

【００３０】なお、以上の各実施例についての記述にお
ける上下位置関係は、単に図に基づいた説明の便宜のた
めのものであって、実際の使用状態等を限定するもので
はない。

【００３１】

【発明の効果】本発明のスピンドルモータでは、ラジア
ル動圧軸受部及び両アキシャル動圧軸受部によって、軸
体とスリーブ体の相対回転中における径方向変位及び軸
線方向変位をそれぞれ十分に小さく抑えることが可能で
ある。而も、両凹溝の両端縁の位置がそれぞれ食い違っ
た状態で第１凹溝と第２凹溝が向かい合っていることに
より、２段にシールを設けるよりも小さい所要長さでも
って２段のシールとして機能させることができるので、
モータを小形化しつつモータ外部空間への潤滑剤の飛散
を効果的に防止し、動圧軸受部の潤滑が損なわれてその
寿命が短くなることを防止する効果もある。また第１凹
溝と第２凹溝により、比較的大きな潤滑剤貯留容量が得
られるので、温度変化による潤滑剤の体積膨張等に対す
る対応力も比較的大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】スピンドルモータの半断面図である。

【図２】スリーブ部材及びロータハブの断面図である。

【図３】第２ブッシュと第３ブッシュとに亙る要部拡大
断面図である。

【図４】第２ブッシュと第３ブッシュとに亙る要部拡大
断面図である。

【図５】スラスト板の正面図である。

【図６】スラスト板の平面図である。

【図７】別のスピンドルモータについての要部拡大断面
図である。

【符合の説明】

１４ 固定支柱 １４ｃ 外周面 ２６ スラスト板 ３０ 第２ブッシュ ３８ａ スリーブ部 ３８ａ１ 内周面 ４０ 第３ブッシュ ４１ 第１凹溝 ４２ 第２凹溝４２ ６８ 潤滑剤 Ａ１ アキシャル動圧軸受部 Ａ２ アキシャル動圧軸受部 Ｒ１ ラジアル動圧軸受部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 5/167 H02K 5/16 F16C 17/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略円筒面形状外周部と、径方向外方に張り
   出し、軸線方向の両環状面が前記略円筒面形状外周部に
   対し垂直状をなす環状突部とを有してなる軸体と、 略円筒面形状外周部に外嵌された略円筒面形状内周部
   と、環状突部に嵌合し、軸線方向の両環状面が前記環状
   突部の両環状面と平行状をなす径方向内方開口の環状凹
   部とを有するスリーブ体とを備えてなり、 軸体に対しスリーブ体が、潤滑剤を介して自在に相対回
   転し得るように外嵌されたスピンドルモータであって、 略円筒面形状外周部に有するラジアル受部と略円筒面形
   状内周部に有するラジアル滑部とによりラジアル動圧軸
   受部が構成され、 環状突部の両環状面にそれぞれ有するアキシャル受部と
   環状凹部の両環状面にそれぞれ有するアキシャル滑部と
   により、それぞれアキシャル動圧軸受部が構成され、 軸体とスリーブ体との間隙のうちモータ外部とアキシャ
   ル動圧軸受部またはラジアル動圧軸受部との間の部分に
   おいて、軸体の全周に亙って設けられた周方向の第１凹
   溝とスリーブ体の全周に亙って設けられた周方向の第２
   凹溝とが、任意の横断面で、両凹溝の両端縁の位置がそ
   れぞれ食い違った状態で向かい合って潤滑剤シール部を
   形成していることを特徴とするスピンドルモータ。