JP3558768B2 - 動圧流体軸受を備えたモータ - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潤滑流体の動圧を利用する動圧流体軸受を備えたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
回転軸等の軸体とスリーブ部材等の軸体保持体との間隙に保持させた潤滑流体に生ずる相対回転時の動圧を利用する動圧流体軸受手段を備えたモータにおいては、その軸体と軸体保持体のうち一方がロータと一体をなし他方がステータと一体をなす。
【０００３】
前記動圧流体軸受手段としては、軸体と軸体保持体の間隙の全てに潤滑流体を保持させることは必ずしも要しないので、軸体と軸体保持体の間隙の所要箇所に、全周にわたり空気が介在する空気介在部を設ければ、粘性抵抗による回転時の損失を低減させることができる。
【０００４】
ところが、このように空気介在部を設けると、その空気介在部の空気がモータの使用に伴う温度上昇等により膨張して、外部に通じた間隙の端部から潤滑流体を漏出させ、軸受の寿命を短縮させたり漏出した潤滑流体により外部を汚損させるおそれが大きくなる。
【０００５】
この点に関し、特公昭６２−４５６５号の第４図の実施例に示されるように、空気介在部と外部とを連通する空気孔を設ければ、膨張した空気が空気孔を通じて外部へ抜けるので、このようなおそれはなくなる。しかしながら、外部に通じた間隙の端部と空気介在部との間の潤滑流体の量が蒸発や漏れ等により減少した場合、潤滑流体補給等のメンテナンスが行われなければ軸受の寿命が短くなるおそれがある。
【０００６】
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、外部に通じた気体介在部の存在により、潤滑流体による損失が低減されると共に温度上昇に起因する潤滑流体の漏出が防がれ、而も、外部に通じた間隙の端部と気体介在部との間の潤滑流体の量が減少した場合でも、メンテナンスによらず潤滑流体を補給して短寿命化を防ぐことができるモータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータは、上記目的を達成するものであって、
少なくとも一端部が外気に通じた、軸体と軸体保持体の間隙に、毛細管現象により潤滑流体を保持させて構成された動圧流体軸受手段により、それらの軸体と軸体保持体とが軸体の軸心線を中心に相対回転自在に構成され、その軸体と軸体保持体のうち一方がロータと一体をなし他方がステータと一体をなすモータであって、
前記動圧流体軸受手段における潤滑流体は、少なくとも一箇所において、軸体と軸体保持体の間隙に全周にわたり気体が介在する気体介在部を挟んで分離されており、
その気体介在部は、連通手段により外気に通じ、
軸体および／または軸体保持体の気体介在部に臨む面に、軸体と軸体保持体の間隙における気体介在部を挟む一方に保持された潤滑流体から他方に保持された潤滑流体に至る１又は２以上の補給溝が、毛細管現象によりその補給溝内に潤滑流体が保持され得るように設けられ、その補給溝内に潤滑流体が保持されている。
【０００８】
ここに外気というのは、軸体と軸体保持体の間隙の外の雰囲気を言い、モータの内外、装置の内外を問わない。その外気の圧力は、大気圧であるか否かを問わない。連通手段は、１又は２以上であってもよい。
【０００９】
動圧流体軸受手段における潤滑流体は、少なくとも一箇所において、軸体と軸体保持体の間隙に全周にわたり気体が介在する気体介在部を挟んで分離されており、気体介在部においては、軸体と軸体保持体との相対回転時に潤滑流体の粘性抵抗が生じないので、潤滑流体による損失が低減される。
【００１０】
気体介在部は連通手段により外気に通じているので、気体介在部の気体や潤滑流体中に混入した気泡等が温度上昇により膨張した場合でも、軸体と軸体保持体の間隙の外気に通じた一端部から潤滑流体が漏出することが防がれる。
【００１１】
気体介在部を挟む一方に保持された潤滑流体から他方に保持された潤滑流体に至る補給溝内に毛細管現象により潤滑流体が保持されるので、気体介在部を挟んだ何れかの側の潤滑流体が蒸発や漏れ等により減少しても、補給溝を介して他の側から潤滑流体が補給される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態の第１の例としての、記録媒体駆動装置に組み込まれた記録媒体（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の模式的な断面図である。
【００１４】
記録媒体駆動装置の基盤１０の円形嵌合孔１０ａに軸体保持筒１２の基部１２ａの下部外周部が嵌合固定されている。
【００１５】
軸体保持筒１２は、大径円筒状の基部１２ａの上方に、環状板部１２ｂを介して小径円筒状のスリーブ部１２ｃが同軸状に設けられてなる。基部１２ａの内周下端部は、スラストカバー板１３が嵌合することにより閉塞されている。この例では、軸体保持筒１２とスラストカバー板１３とが軸体保持体を構成している。
【００１６】
スリーブ部１２ｃの外周部の全長にわたり、軸線方向の通気溝１２ｄが設けられ、スリーブ部１２ｃの上下中間位置には、通気溝１２ｄとスリーブ部１２ｃの内周部とを連通する通気孔１２ｅが設けられている。この例では、これらの通気溝１２ｄと通気孔１２ｅが連通手段を構成しており、連通手段は、軸体と軸体保持体のうち固定側に設けられている。スリーブ部１２ｃの上端内周部には、上方に向かって拡径するテーパ部１２ｆが設けられている。図２は、スリーブ部１２ｃの要部平面図である。
【００１７】
回転軸体１４は、円柱状の軸部１４ａの下端部に環状板状のスラスト板１４ｂが同軸状に外嵌固定されてなり、軸体保持筒１２及びスラストカバー板１３に対し回転自在に支持される。軸部１４ａは、スリーブ部１２ｃ内に挿通されており、スラスト板１４ｂは、基部１２ａとスラストカバー板１３と環状板部１２ｂにより囲まれた環状部分に位置する。
【００１８】
軸部１４ａの上下中間部の外周部に、全周にわたる環状溝１５が設けられている。環状溝１５の上部は、下向きに縮径するテーパ部１５ａに、下部は上向きに縮径するテーパ部１５ｂに、それぞれ形成されている。テーパ部１５ｂは、やや緩い傾斜に形成されている。通気孔１２ｅの内端は、環状溝１５の上下中間位置付近に開口している。
【００１９】
環状溝１５の下側の、回転軸体１４と、軸体保持筒１２及びスラストカバー板１３との間隙には、潤滑油１６（潤滑流体［液体］の一例）が充填され、その潤滑油１６は、上端が、間隙が拡がる環状溝１５の下端部に臨んだ状態で毛細管現象により前記間隙内に保持されている。環状溝１５の上側の、軸部１４ａとスリーブ部１２ｃとの間隙には、潤滑油１６が、その上端が間隙が拡がるテーパ部１２ｆの下端部に臨み下端が間隙が拡がる環状溝１５の上端部に臨んだ状態で、毛細管現象により保持されている。軸部１４ａ及びスリーブ部１２ｃと、それらの間隙内の潤滑油１６が、ラジアル動圧流体軸受手段を構成し、スラスト板１４ｂ並びに環状板部１２ｂ及びスラストカバー板１３と、それらの間隙内の潤滑油１６が、スラスト動圧流体軸受手段を構成する。
【００２０】
環状溝１５とスリーブ部１２ｃの内周面との間隙は、全周にわたり気体（通常は空気）が介在し、通気孔１２ｅ及び通気溝１２ｄを介して外気に通じた気体介在部１７に構成されている。
【００２１】
スラスト板１４ｂの上下面、並びにスリーブ部１２ｃの内周面のうち環状溝１５の下側及びスリーブ部１２ｃの内周面のうち環状溝１５とテーパ部１２ｆの間に、それぞれヘリングボーン溝等の溝１８及び２０並びに２２及び２４（破線で示す）が設けられ、回転軸体１４の順方向回転により、それぞれの位置の潤滑油１６に、それぞれスラスト荷重支持圧並びにラジアル荷重支持圧を発生させる。特に、溝１８及び２０並びに２２及び２４により、それらの荷重支持圧が高められると共に安定化される。なお、このような溝は、それぞれスラストカバー板１３及び環状板部１２ｂの側並びに軸部１４ａの側に設けることもできる。
【００２２】
スリーブ部１２ｃの内周部のうち環状溝１５に相対する部分の１箇所に、溝の断面形状、表面材質、粗さ等、並びに潤滑流体の物性等が勘案されて、毛細管現象によりその補給溝１２ｇ内に潤滑油１６が保持され得るように軸線方向の補給溝１２ｇが設けられ、その補給溝１２ｇ内に潤滑油１６が保持されている。補給溝１２ｇ内に保持された潤滑油１６の上端部及び下端部は、それぞれ環状溝１５の上側に保持された潤滑油１６及び下側に保持された潤滑油１６に連続している。潤滑油１６の粘度は、例えば５乃至１００ｃｐ程度のものを使用する。
【００２３】
補給溝１２ｇの幅は、通常約２００μｍ以下、好ましくは約１００μｍである。補給溝１２ｇの幅の下限は、潤滑油１６の受け入れが可能な程度であればよく、例えば５乃至１０μｍ以上である。潤滑油１６の深さは、強度上許容される限度で深くしてもよい。この例では、図３に示されるように、補給溝１２ｇの断面形状は方形とし、補給溝１２ｇの方向は回転軸体１４の軸線方向としているが、これに限るものではない。補給溝１２ｇの位置は通気孔１２ｅから１８０度中心角隔てているが、通気孔１２ｅから離隔していればよく、必ずしもこの位置であることを要しない。また、補給溝の数は、２以上であってもよく、断面形状は、例えば三角形状又は半円形状であってもよい。なお、図３（ａ） はスリーブ部１２ｃの要部内周面図、図３（ｂ） は、補給溝１２ｇの横断面図である。
【００２４】
スリーブ部１２ｃには、ステータコアにステータコイルが巻回されてなるステータ２６が外嵌固定されているが、気体介在部１７は、通気孔１２ｅ及び通気溝１２ｄを介して外気に通じている。なお、通気溝は、通気に十分なものであればよく、必ずしもスリーブ部１２ｃの外周部の全長にわたることを要しない。
【００２５】
軸部１４ａの上端外周部には、カップ形のロータハブ２８が外嵌固定されている。ロータハブ２８の外周壁２８ａの内周部には、ロータマグネット３０が保持され、ステータ２６と径方向に相対して回転駆動部を構成している。ロータハブ２８が強磁性材料製でない場合、ロータマグネット３０と外周壁２８ａの間に強磁性材料製の円筒状のヨークを設けることが望ましい。
【００２６】
回転軸体１４が軸体保持筒１２及びスラストカバー板１３に対し回転した場合に、気体介在部１７においては、潤滑油１６の粘性抵抗が生じないので、潤滑油１６による損失が低減される。その気体介在部１７は通気孔１２ｅ及び通気溝１２ｄを介して外気に通じているので、気体介在部１７の気体や潤滑油１６中に混入した気泡等が温度上昇により膨張した場合でも、軸部１４ａとスリーブ部１２ｃの間隙の上端部から潤滑油１６が漏出することが防がれる。
【００２７】
而も、気体介在部１７の下側に保持された潤滑油１６から気体介在部１７の上側に保持された潤滑油１６に至る補給溝１２ｇ内に毛細管現象により潤滑油１６が保持されるので、気体介在部１７の上側の潤滑油１６が蒸発や漏れ等により減少しても、補給溝１２ｇを介して下側から潤滑油１６が補給され、潤滑油切れによる寿命短縮が防がれる。
【００２８】
なお、環状溝１５の下部のテーパ部１５ｂがやや緩い傾斜で長めに形成されているのは、スラスト板１４ｂの周囲の潤滑油１６に気泡が含まれる場合に、その気泡の熱膨張により潤滑油１６が上方へ押し出されるのに備えて大きめにマージンをとるためである。
【００２９】
上記の実施の形態及び別の例についての記述において、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。また、構成部品の寸法、個数、材質、形状、その相対配置などは、特にそれらに限定される旨の記載がない限りは、その発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のモータでは、気体介在部の存在により、潤滑流体による損失が低減されると共に、その気体介在部は連通手段により外気に通じているので、温度上昇に起因する潤滑流体の漏出が防がれ、而も気体介在部を挟んだ何れかの側の潤滑流体が蒸発や漏れ等により減少しても、補給溝を介して他の側から潤滑流体が補給されるので、潤滑流体補給等のメンテナンスの必要なく動圧流体軸受手段全体にわたり十分な潤滑流体量を保持して長寿命を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の例の記録媒体駆動用のスピンドルモータについての模式的な断面図である。
【図２】スリーブ部の要部平面図である。
【図３】スリーブ部の要部内周面図及び補給溝の横断面図である。
【符号の説明】
１２ 軸体保持筒
１２ｃ スリーブ部
１２ｄ 通気溝
１２ｅ 通気孔
１２ｇ 補給溝
１３ スラストカバー板
１４ 回転軸体
１４ａ 軸部
１４ｅ 軸部
１５ 環状溝
１６ 潤滑油
１７ 気体介在部

Claims (1)

  1. 少なくとも一端部が外気に通じた、軸体と軸体保持体の間隙に、毛細管現象により潤滑流体を保持させて構成された動圧流体軸受手段により、それらの軸体と軸体保持体とが軸体の軸心線を中心に相対回転自在に構成され、その軸体と軸体保持体のうち一方がロータと一体をなし他方がステータと一体をなすモータであって、
    前記動圧流体軸受手段における潤滑流体は、少なくとも一箇所において、軸体と軸体保持体の間隙に全周にわたり気体が介在する気体介在部を挟んで分離されており、
    その気体介在部は、連通手段により外気に連通し、
    軸体および／または軸体保持体の気体介在部に臨む面に、軸体と軸体保持体の間隙における気体介在部を挟む一方に保持された潤滑流体から他方に保持された潤滑流体に至る１又は２以上の補給溝が、毛細管現象によりその補給溝内に潤滑流体が保持され得るように設けられ、その補給溝内に潤滑流体が保持されていることを特徴とするモータ。
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