JP3579258B2

JP3579258B2 - モータおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3579258B2
Application number: JP17165498A
Authority: JP
Inventors: 義和市山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: US6246136B1; JP2000014079A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスクなどの記録媒体を回転駆動するディスク駆動装置などに組み込まれ、潤滑流体による動圧軸受を使用したスピンドルモータなどのモータおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のスピンドルモータは、上端近傍位置にスラストプレートが同心状に固定された軸体と、このスラストプレートおよび軸体に対して微小間隔を有して周設されたスリーブ部材と、これらの軸体およびスラストプレートをスリーブ部材の開放部から挿入した後に、スラストプレート上方のスリーブ部材の上側開放部を覆うと共に、スラストプレートを軸長手方向に支持する密閉部材としてのスラストブッシュと、上記微小間隔内に充填された潤滑オイルなどの潤滑流体とを有し、軸体に対してスリーブ部材が、潤滑流体を介した動圧軸受によって支持されて自在に相対回転し得るようになっている。
【０００３】
この動圧軸受は、スラストプレートの上面に動圧発生溝としてヘリングボーン溝が形成され、これに対向するスラストブッシュ下面との間で潤滑流体を介した上部スラスト動圧軸受が構成されると共に、スラストプレートの下面にヘリングボーン溝が形成され、これに対向するスリーブ部材の上面との間で潤滑流体を介した下部スラスト動圧軸受が構成されている。また、動圧軸受は、スリーブ部材の軸体に対向する面にヘリングボーン溝が形成されてラジアル動圧軸受が構成され、スリーブ部材が軸体の周りを自在に相対回転可能になっている。
【０００４】
このようなスピンドルモータにおける動圧軸受部の組立てに際して、まず、ラジアル動圧軸受部に対応した軸体部分に潤滑流体を付着させると共に、スラスト動圧軸受部を構成するスラストプレートの上下面にも潤滑流体を付着させた後に、スラストプレートおよびこれが固定された軸体をスリーブ部材の開放部から挿入する。さらに、スラストプレート上方のスリーブ部材の開放部内に、スラストブッシュを嵌め込んでスラストブッシュとスリーブ部材とを接着剤で止める。これによって、スラストプレートおよび軸体とスリーブ部材およびスラストブッシュとの微小間隔内の所定部分に潤滑流体を充填させることができて、その所定部分がスピンドルモータの動圧軸受部となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来の構成では、潤滑流体の充填後に、スラストブッシュとスリーブ部材との当接面を接着剤で止めているが、スラストブッシュとスリーブ部材との当接面間に毛細管現象によって潤滑オイルである潤滑流体が入り込むために、その当接面や接着剤が潤滑流体で濡れることになって、スラストブッシュとスリーブ部材とが接着できなかったり、接着できたとしても接着力が大幅に低下して強固には接着できなかったり、接着しにくく、接着に時間がかかり過ぎてその生産性が低下するという問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、密閉部材とスリーブ部材とを容易かつ強固に接着させると共に生産性の低下を防止することができるモータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータは、軸体と、この軸体の径方向外方に延設された略円盤状のスラストプレートと、少なくとも一端側に軸体およびスラストプレートを装填するための開口部が配設され、装填された前記軸体およびスラストプレートと微小間隙を形成して内面が対向する略円筒状のスリーブ部材と、このスリーブ部材の開口部に配設されこの開口部を実質的に密閉する密閉部材と、軸体およびスラストプレートと前記スリーブ部材および密閉部材との間の微小間隙の少なくとも一部に保持された潤滑流体とから構成され、軸体とスリーブ部材とを前記潤滑流体を介して前記軸体の軸心を中心に相対的に回動自在に保持する動圧流体軸受部を有するモータであって、密閉部材に、外部から前記スラストプレートの動圧流体軸受部に連通する潤滑流体注入孔を有し、かつ、該潤滑流体注入孔の大気側開口部は封止されている、ものである。
【０００８】
この構成により、密閉部材の潤滑流体注入孔を介して、外部からスラストプレートの動圧流体軸受部に潤滑流体を注入できるので、密閉部材とスリーブ部材との当接面を接着剤で止めた後に動圧流体軸受部への潤滑流体の充填を行えば、容易に注入可能で、かつ、従来のようにその当接面間に潤滑流体が入り込むようなことがなく、密閉部材とスリーブ部材とを容易かつ強固に接着させ得ると共に、その接着に時間がかかることによる生産性の低下も解消され得る。
【０００９】
また、好ましくは、本発明のモータにおける潤滑流体注入孔は、スラストプレートの動圧流体軸受部の外周端部に対向する位置に開口している。
【００１０】
この構成により、スラストプレートの動圧流体軸受部の外周端部に潤滑流体が供給されるので、回転時に発生しがちなスラストプレートの外周端縁部の負圧が抑制されて、軸受剛性が高められる。
【００１１】
さらに、好ましくは、本発明のモータにおける密閉部材は上側部材と下側部材で構成され、これらの上側部材および下側部材のうち少なくともいずれかに潤滑流体貯溜室が形成されており、上側から潤滑流体貯溜室内に連通する第１潤滑流体注入孔が上側部材に設けられ、潤滑流体貯溜室内からスラストプレートの動圧流体軸受部に連通する第２潤滑流体注入孔が下側部材に設けられている。
【００１２】
この構成により、密閉部材の潤滑流体注入孔の途中に潤滑流体貯溜室が設けられているので、動圧流体軸受部の潤滑流体が減少した場合にも、必要量の潤滑流体を供給可能であり、その動圧流体軸受の寿命を延ばすことが可能となる。また、このとき、潤滑流体貯溜室を介して潤滑流体注入孔がスラストプレートの動圧流体軸受部の外周端部に開口していれば、スラストプレートの外周端縁部の負圧が抑制されて、軸受剛性が高められる。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明のモータにおける潤滑流体貯溜室内の隙間は、外周側にテーパ状に狭く構成されている。
【００１４】
この構成により、潤滑流体貯溜室内の外周側（潤滑流体注入孔側）をテーパ−状に狭く構成しているので、気泡のパージが容易になると共に、シール性も向上するようになる。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明のモータにおいて、密閉部材の上側部材および下側部材のうち少なくともいずれかの軸体と対向する内周面に潤滑流体流出防止用の溝が設けられている。
【００１６】
この構成により、潤滑流体流出防止用溝で潤滑流体を一旦溜めることができ、潤滑流体が軸体および／または密閉部材の表面をつたって外部へ滲み出す、いわゆるオイルマイグレーション現象の発生が効果的に防止され得る。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明のモータの製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載のモータを製造する方法であって、軸体および、これに固定されたスラストプレートをスリーブ部材の開口部から挿入し、開口部に密閉部材を嵌め込んでスリーブ部材と密閉部材を接着した後に、密閉部材の潤滑流体注入孔から潤滑流体を注入してスラストプレートの動圧流体軸受部の微小隙間内に潤滑流体を充填し、その後、前記該潤滑流体注入孔の大気側開口部を封止する、ことを特徴とするものである。
【００１８】
この構成により、スリーブ部材と密閉部材を接着した後に、密閉部材の潤滑流体注入孔を介して潤滑流体を動圧流体軸受部に注入するので、従来のようにスリーブ部材と密閉部材間に潤滑流体が入り込むようなことがなく、密閉部材とスリーブ部材とを容易かつ強固に接着させ得ると共に、その接着にも時間がかからず従来のように生産性は低下しない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモータの実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態のスピンドルモータの概略構成を示す縦断面図である。
【００２１】
図１において、このスピンドルモータ１は、ブラケット２に立設固定されたシャフトである軸体３と、この軸体３の上方に固定され、その軸体３の径方向外方に延設された略円盤状のスラストプレート４と、上端側に開口部５を有し、この開口部５から装填された軸体３およびスラストプレート４と微小間隙６を形成して内面が対向する円筒状のスリーブ部材７と、このスリーブ部材７の開口部５に配設されこの開口部５を実質的に密閉する密閉部材８と、軸体３およびスラストプレート４とスリーブ部材７および密閉部材８との間の微小間隙６の少なくとも一部に保持された潤滑流体９と、軸体３とスリーブ部材７とを軸体３の軸心を中心に相対的に回動自在に保持するスラスト動圧流体軸受部１０およびラジアル動圧流体軸受部１１とを有し、スリーブ部材７はロータマグネット１２を備えたロータの一部をなし、このロータマグネット１２に対向してブラケット２側に配設されたステータ１３と共に固定部材を構成している。
【００２２】
この密閉部材８は上側部材としてのトップカバー１４と、下側部材としてのスラストブッシュ１５とで構成されている。このスラストブッシュ１５側のトップカバー１４には環状の潤滑流体貯溜室１６が形成され、上側から潤滑流体貯溜室１６内に連通する第１潤滑流体注入孔１７が設けられている。また、スラストブッシュ１５には、潤滑流体貯溜室１６内からスラストプレート４とスリーブ部材７との微小隙間６近傍（スラスト動圧流体軸受部１０の外周端部）に連通する第２潤滑流体注入孔１８が設けられている。これらの第１潤滑流体注入孔１７および第２潤滑流体注入孔１８と、これらの間の潤滑流体貯溜室１６によって潤滑流体注入孔が構成されており、この潤滑流体注入孔を介してスラスト動圧流体軸受部１０の外周端部に潤滑流体９を供給可能になっている。
【００２３】
また、この環状の潤滑流体貯溜室１６としては、互いに当接するスラストブッシュ１５の上面とトップカバー１４の下面間にテーパー状のオイルリザーバを設け、このオイルリザーバはその外周側にテーパー状に狭くなっている。その狭くなったテーパー状部からスラストブッシュ１５のオイル注入孔である第２潤滑流体注入孔１８を通じてスラスト動圧軸受部１０の外周端部に潤滑流体９を供給可能に構成している。
【００２４】
さらに、密閉部材８としてのトップカバー１４およびスラストブッシュ１５の軸体３と対向する内周面側に潤滑流体９の流出防止用溝１９が環状に設けられている。
【００２５】
さらに、スラスト動圧流体軸受部１０は、スラストプレート４の上面に動圧発生溝が形成され、これに対向するスラストブッシュ１５の下面との間で潤滑流体９を介した上部スラスト動圧軸受部１０ａと、スラストプレート４の下面に動圧発生溝が形成され、これに対向するスリーブ部材７の上面との間で潤滑流体９を介した下部スラスト動圧軸受１０ｂとで構成されており、スラストプレート４の外周端面部とスリーブ部材７の内周面との微小隙間６側に潤滑流体９を移動させてスラスト方向に軸体３を支持するようになっている。
【００２６】
また、ラジアル動圧流体軸受部１１は、スリーブ部材７の軸体３に対向する内周面に動圧発生溝が形成されてラジアル方向に軸体３を支持するようになっている。これらのスラスト動圧軸受部１０およびラジアル動圧軸受部１１によってスリーブ部材７が軸体３の周りを自在に相対回転可能になっている。
【００２７】
さらに、スラストブッシュ１５のオイル注入孔が、スラスト動圧軸受部１０の外周端部側に開口しているのは、この部分の負圧を防止するためである。つまり、この負圧発生のメカニズムは、スラスト動圧軸受部１０に保持された潤滑流体９が、ロータの回転によって、ヘリングボーン溝の屈曲部に集中する。このとき、潤滑流体９は遠心力によって外方へも引っ張られるものの、スラストプレート４の外周縁部に存在する潤滑流体９の量が減少し、この部分の圧力が他の部分よりも低くなる。ヘリングボーン溝とは、中心部分のくの字状溝の屈曲部分に向けて両側から潤滑流体９を移動させることで作用する動圧を発生させるものである。また、潤滑流体９中の気泡は圧力の高い側から低い側に移動するため、潤滑流体９中に混入した気泡はスラスト動圧軸受部１０の外周端縁側にも集まって、ヘリングボーン溝の外周側端部が空気に露出してしまうという事態も発生して、実質的な動圧作用部分が減少する。このため、この部分において、軸受剛性が低下するなどの不具合が生じる。これを防止するために、スラスト動圧軸受部１０の外周端部側を重点的に潤滑流体９が供給されるようにしている。また、スラスト動圧軸受部１０の動圧発生溝をヘリングボーン溝に代えて、径方向外側に潤滑流体９を移動させるスパイラル溝や、くの字の屈曲部分が偏ったヘリングボーン溝であってもよい。
【００２８】
上記構成により、動圧軸受部への潤滑流体９の注入に際して、まず、ラジアル動圧流体軸受部１１に潤滑流体９を注入するために、ラジアル動圧流体軸受部１１となる軸体３の外周部分に潤滑流体９を付着させる。
【００２９】
次に、スラストプレート４が上部適所に固定された軸体３をスリーブ部材７の開口部５から円筒内に挿入する。この軸体３およびスラストプレート４の挿入完了後には、潤滑流体９がスラストプレート４の外周端面部分に存在しない。
【００３０】
その後、スラストプレート４との間に微小隙間６を有するようにスラストブッシュ１５をスリーブ部材７の開口部５内に嵌め込んで、互いに当接するスリーブ部材７の内周面とスラストブッシュ１５の外周面とを接着剤で接着固定する。さらに同様にして、トップカバー１４をスリーブ部材７の開口部５内に嵌め込んで、スリーブ部材７の内周面とトップカバー１４の外周面とを接着剤で接着固定すると共に、トップカバー１４とスラストブッシュ１５との上下の当接面側にも接着剤が入り込んで接着固定される。
【００３１】
さらに、トップカバー１４の第１潤滑流体注入孔１７の上部開口から潤滑流体９を注入し、リザーバの環状の潤滑流体貯溜室１６、スラストブッシュ１５の第２潤滑流体注入孔１８を通じてスラスト動圧軸受部１０の外周端部（スラストプレート４の外周端面とスリーブ部材７の内周端面間の微小隙間６）に潤滑流体９を供給する。この潤滑流体９の供給量は、潤滑流体貯溜室１６を介したスラスト動圧軸受部１０のスラストプレート４周辺に必要な量である。その後、第１潤滑流体注入孔１７の上部開口をシール材にて封止する。
【００３２】
さらに、ロータを所定回転数で回転させる初期エージング動作を行って、潤滑流体９をスラスト動圧軸受部１０の所定位置に配分する。このとき同時に、潤滑流体９をラジアル軸受部１１の所定位置にも配分することになる。このとき、内部に溜った気泡が爆発的に出ないように圧力低減には勾配を持たせ、常圧とそれよりも低圧とを何回かに分けて気泡とオイル交換する低圧サイクル後に、加熱キュアを行う。
【００３３】
以上のように、トップカバー１４およびスラストブッシュ１５とスリーブ部材７との当接面を接着剤で止めた後に、トップカバー１４の第１潤滑流体注入孔１７、環状の潤滑流体貯溜室１６、スラストブッシュ１５の第２潤滑流体注入孔１８を介して、外部からスラストプレート４のスラスト動圧流体軸受部１０の外周端部に潤滑流体９を注入できるため、従来のようにその接着面間に潤滑流体９が入り込むようなことがなく、密閉部材８とスリーブ部材７とを容易かつ強固に接着させることができ、かつ、その接着に時間がかかるようなことはなく従来のように生産性は低下しない。つまり、スラスト動圧流体軸受部１０に潤滑流体９が存在すると、トップカバー１４およびスラストブッシュ１５のスリーブ部材７への接着が阻害されるが、スラスト動圧流体軸受部１０へのオイル注入をスラスト動圧流体軸受部組立て後に容易に行うことができるため、従来のように、トップカバー１４およびスラストブッシュ１５とスリーブ部材７とが接着できなかったり、接着できたとしても接着力が低下して強固には接着できなかったり、接着しにくく、接着に時間がかかり過ぎたりするようなことはなく、組立作業が容易になる。
【００３４】
また、スラストプレート４周辺の密閉部材８に充分な容量のオイルリザーバを確保することができ、スラスト動圧流体軸受部１０に潤滑流体９が減少した場合にも、オイルリザーバから必要量供給することができため、スラスト動圧流体軸受部１０の寿命を長く維持することができる。
【００３５】
さらに、このオイルリザーバの第２潤滑流体注入孔１８側をテーパ−状に狭く構成することによって、気泡のパージが容易になると共に、シール性も向上するようになる。
【００３６】
さらに、スラストブッシュ１５の第２潤滑流体注入孔１８をスラスト動圧流体軸受部１０の外周端部（スラストプレート４の外周面側）に開口することによって、回転時に遠心力をスラストプレート４の外周端縁部側に加えて、オイルリザーバから潤滑流体９を必要量注入できるため、スラスト動圧流体軸受部１０の外周端部に発生しがちな負圧の発生を抑制することができ、軸受剛性を高めることができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、トップカバー１４に第１潤滑流体注入孔１７およびこれに連通した環状の潤滑流体貯溜室１６を設け、この潤滑流体貯溜室１６に連通した第２潤滑流体注入孔１８をスラストブッシュ１５に設けたが、これに限らず、図２に示すように、密閉部材２１を一体的に構成し、この密閉部材２１に、外部からスラストプレート４のスラスト動圧流体軸受部１０の外周部に直に開口した潤滑流体注入孔２２を設けるようにしてもよい。その他の構成部材の作用効果は図１の構成部材の作用効果と同様であるので、同一の符号を付している。
【００３８】
また、この場合、回転時の遠心力によって潤滑流体９が逆流しないようにするためには、潤滑流体注入孔２２の下方開口よりも上方開口が内側に位置するようにすればよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように請求項１によれば、密閉部材の潤滑流体注入孔を介して、外部からスラストプレートの動圧流体軸受部に潤滑流体を注入できるため、密閉部材とスリーブ部材との当接面を接着剤で止めた後に動圧流体軸受部への潤滑流体の充填を行えば、従来のようにその当接面間に潤滑流体が入り込むようなことがなく、密閉部材とスリーブ部材とを容易かつ強固に接着させることができ、かつ、その接着に時間がかかることによって生産性が低下することも解消することができる。
【００４０】
また、請求項２によれば、スラストプレートの外周端縁部に発生しがちな負圧の発生を抑制することができて、軸受剛性を高めることができる。
【００４１】
また、請求項３によれば、密閉部材の潤滑流体注入孔の途中に潤滑流体貯溜室が設けられているため、動圧流体軸受部の潤滑流体が減少した場合にも、必要量の潤滑流体を供給することができ、その動圧流体軸受の寿命を延ばすことができる。
【００４２】
さらに、請求項４によれば、潤滑流体貯溜室内の外周側をテーパ−状に狭く構成しているため、気泡のパージを容易にすると共にシール性も向上できる。
【００４３】
さらに、請求項５によれば、潤滑流体流出防止用溝によって潤滑流体の流出を防止することができる。
【００４４】
さらに、請求項６によれば、スリーブ部材と密閉部材を接着した後に、密閉部材の潤滑流体注入孔を介して潤滑流体を動圧流体軸受部に注入するため、従来のようにスリーブ部材と密閉部材間に潤滑流体が入り込むようなことがなく、密閉部材とスリーブ部材とを容易かつ強固に接着させることができると共に、その接着に時間がかからず生産性を低下させるようなこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のスピンドルモータの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態のスピンドルモータの概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１スピンドルモータ
３軸体
４スラストプレート
６微小間隙
７スリーブ部材
８，２１密閉部材
９潤滑流体
１０スラスト動圧流体軸受部
１１ラジアル動圧流体軸受部
１４トップカバー
１５スラストブッシュ
１６潤滑流体貯溜室
１７第１潤滑流体注入孔
１８第２潤滑流体注入孔
１９流出防止用溝
２２潤滑流体注入孔

Claims

軸体と、
該軸体の径方向外方に延設された略円盤状のスラストプレートと、
少なくとも一端側に前記軸体およびスラストプレートを装填するための開口部が配設され、装填された前記軸体およびスラストプレートと微小間隙を形成して内面が対向する略円筒状のスリーブ部材と、
このスリーブ部材の開口部に配設され、この開口部を実質的に密閉する密閉部材と、
前記軸体およびスラストプレートと前記スリーブ部材および密閉部材との間の微小間隙の少なくとも一部に保持された潤滑流体とから構成され、前記軸体とスリーブ部材とを前記潤滑流体を介して前記軸体の軸心を中心に相対的に回動自在に保持する動圧流体軸受部を有するモータであって、
前記密閉部材に、外部から前記スラストプレートの動圧流体軸受部に連通する潤滑流体注入孔を有し、
かつ、該潤滑流体注入孔の大気側開口部は封止されている、
ことを特徴とするモータ。
前記潤滑流体注入孔は、前記スラストプレートの動圧流体軸受部の外周端部に対向する位置に開口していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記密閉部材は上側部材と下側部材で構成され、これらの上側部材および下側部材のうち少なくともいずれかに潤滑流体貯溜室が形成されており、上側から前記潤滑流体貯溜室内に連通する第１潤滑流体注入孔が前記上側部材に設けられ、前記潤滑流体貯溜室内から前記スラストプレートの動圧流体軸受部に連通する第２潤滑流体注入孔が前記下側部材に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
前記潤滑流体貯溜室内の隙間は、外周側にテーパ状に狭く構成されていることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
前記上側部材および下側部材のうち少なくともいずれかの前記軸体と対向する内周面に潤滑流体流出防止用の溝が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のモータ。
請求項１〜３のいずれかに記載のモータを製造する方法であって、
前記軸体および、これに固定された前記スラストプレートを前記スリーブ部材の開口部から挿入し、
前記開口部に前記密閉部材を嵌め込んで前記スリーブ部材と密閉部材を接着した後に、
前記密閉部材の潤滑流体注入孔から潤滑流体を注入して前記スラストプレートの動圧流体軸受部の微小隙間内に前記潤滑流体を充填し、
その後、前記該潤滑流体注入孔の大気側開口部を封止する、
ことを特徴とするモータの製造方法。