JP3625884B2 - 動圧流体軸受を備えたモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はモータに関する。より詳細には、動圧流体軸受を備えたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、例えば、図３に示すような、動圧流体軸受を使用しているスピンドルモータが、当業者に知られている。図３に示されているような動圧流体軸受を使用している公知のスピンドルモータ１では、固定ベース部材２のボス部３にシャフト４の下端部が固着され、更にこのボス部３の半径方向外方にはステータ５が固着されている。シャフト４の上端部には縮径部６が設けてあり、この縮径部６にスラストプレート７が嵌合固着され、かつこのスラストプレート７の上面を、同様に前記縮径部６に嵌合しているブッシュ８が保持されている。該ブッシュ８の半径方向外方であって前記スラストプレート７の上面にはカバープレート９が配置されている。このカバープレート９の半径方向外方にはスリーブ部材１０が設けてられており、カバープレート９及びスリーブ部材１０が相互に固定され、これらはシャフト保持部材を構成する。
【０００３】
更に、スリーブ部材１０の一部はスラストプレート７を保持しかつそこから該スラストプレート７の下方に伸長し、このスリーブ部１１がシャフト４の中間に形成されているラジアル動圧流体軸受手段１２を支承している。また、スリーブ部材１０は前記ステータ５の半径方向外方において当該ステータ５に対置する位置にロータマグネット１３を支持している。更にまた、スリーブ部材１０はその半径方向外方にハブ１４を有し、このハブ１４が磁気デイスク（図示せず）を保持している。そして、スラストプレート７の上面とカバープレート９の下面との間、スラストプレート７の下面とスリーブ部材１０との間にオイルが介在されてスラスト動圧流体軸受手段を構成し、またシャフト４とスリーブ部材１０との間にオイルが介在されてラジアル動圧流体軸受手段を構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、このようなスピンドルモータにおいては、作動時には極めて高速度で回転するため、スラスト動圧流体軸受手段においてオイルが遠心力によって半径方向外方に流動し、スラスト動圧流体軸受手段のオイルが不足する傾向にある。スラスト動圧流体軸受手段においてオイルが不足すると、スラストプレートとスリーブ部材とが金属接触し、軸受手段において焼き付きが発生する恐れがある。 また、この種のモータでは、オイルを余分に保持するための溜部、即ち所謂オイル溜部が存在していなかった。このため軸受部に介在するオイルの量を厳密に計測する必要があり、もしオイルの量が所定値よりも多いと余分なオイルが軸受部から外部に漏れるという危険がある。また、このように予め余分なオイルを軸受部に保持するということが出来ないため、長時間にわたって軸受を使用すると、オイルが蒸発するが、そのような場合に、軸受部のオイルが減少し、軸受の寿命が短くなるという恐れがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決し、長期に渡ってオイル不足による焼き付けを防止することができる動圧流体軸受手段を備えたモータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータは、シャフトと、シャフトを軸受保持しているシャフト保持部材と、シャフトに直交して設けられている円盤状スラストプレートと、を有し、スラストプレートとシャフト保持部材との間にスラスト動圧流体軸受手段が介在され、シャフト保持部材とシャフトとの間にラジアル動圧流体軸受手段が介在されたモータにおいて、スラストプレートの外周面、及びシャフト保持部材における、スラストプレートを保持する部位の内周面は、同心円形であり、スラストプレートの外周面及びシャフト保持部材の上記部位の内周面は環状の収容空間を規定し、収容空間にはオイル量調整空間として作用し、その一部にオイルが充填され、オイルは、スラスト流体動圧軸受手段より径方向内側においてオイルと気体との境界面を形成しており、スラストプレートには、収容空間とスラストプレートの一端面とを連通する連通孔が形成されており、連通孔は、スラストプレートの一端面における境界面に接する部位及び／又は該空気に接する部位に開口している。
【０００７】
【作用】
本発明のモータでは、スラストプレートとシャフト保持部材との間にはオイル量調整空間として機能する収容空間が設けられて、この収容空間の一部にオイルが充填されている。また、スラストプレートには、この収容空間とスラストプレートの一端面とを連通する連通孔が設けられている。スラスト動圧流体軸受手段においては、モータの回転によって発生する遠心力によりそのオイルが半径方向外方に流れる傾向にあるが、かかる傾向が生じたとしても収容空間内のオイルが連通孔を通してスラストプレートの一端面及びオイル境界面を経てスラスト動圧流体軸受手段に送給され、従ってスラスト動圧流体軸受手段におけるオイル不足が解消される。また、オイル中に空気が混入すると、上記収容空間にはその一部にしかオイルが存在しない故に、この収容空間にて空気とオイルの分離が行なわれ、上記収容空間内の空気は上記連通孔を通してスラストプレートの一端面から大気に排出される。かくの通りであるので、スラストプレートの連通孔は、収容空間内のオイル及び空気の動きによってオイル供給孔として、また空気排出孔として作用し、スラスト動圧流体軸受手段におけるオイル不足を解消すると共に空気混入による悪影響も防止できる。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明のモータの実施例の要部を示している。図１において、図示のモータは、固定ベース部材のボス部（図示せず）へ下端部が固定保持されているシャフト２１を備えている。このシャフト２１の上端部にはスラストプレート２３が一体に設けられている。シャフト２１のスラストプレート２３より下側の部分、即ち第１の部分２４の外径は比較的大きく、一方シャフト２１のスラストプレート２３より上側の部分、即ち第２の部分２２の外径は比較的小さく、上記第１の部分２４の外径の約半分程度である。シャフト２１の第２の部分２２の半径方向外方であって前記スラストプレート２３の上面にはカバープレート２５が配設されている。このカバープレート２５には、図３に示すと同様に、スリーブ部材２６が取り付けてある。この例でも、カバープレート２５とスリーブ部材２６とは相互に固定されてシャフト保持部材を構成している。スリーブ部材２６の一部はスラストプレート２３の周側面を保持しかつそこからスラストプレート２３の下方に伸長し、更にシャフト２１の中間に設けられているラジアル動圧流体軸受手段２７を支持している。
【０００９】
ラジアル動圧流体軸受手段２７は、シャフト２１に軸方向に間隔を置いて形成された一対のラジアルベアリング溝２８、２９から構成され、シャフト２１に代えてスリーブ部材２６の内周面に形成することもできる。前記シャフト２１を保持している前記ベース部材（図示せず）のボス部はその半径方向外方に適当な手段によってステータ（図示せず）を固着保持している。図３に示すように、このステータの半径方向外方において当該ステータに対向する位置に、前記スリーブ部材２６はロータマグネット（図示せず）を支持している。更に、スリーブ部材２６は、図３に示すように、その半径方向外方にハブ（図示なし）を有し、このハブに磁気デイスク（図示せず）が保持されている。これにより、スラストプレート２３と、このスラストプレート２３の上面、側面及び下面を取り巻いているシャフト保持部材（カバープレート２５及びスリーブ部材２６）と、の間に、スラスト動圧流体軸受手段５０（図２）が設けられ、またシャフト２１とスリーブ部材２６との間に、ラジアル動圧流体軸受手段２７が設けられている。
【００１０】
実施例では、スラスト動圧流体軸受手段は、スラストプレート２３の上面及び下面に形成されたベアリング溝５１（図２においてスラストプレート２３の上面に設けられたもののみを示す）から構成されている。このスラスト動圧流体軸受手段５０のベアリング溝５１は、スラストプレート２３に代えて、カバープレート２５及び／又はスリーブ部材２６に形成することもできる。
【００１１】
ラジアル動圧流体軸受手段２７及びスラスト動圧流体軸受手段５０に関連して、更に、次の通り構成されている。即ち、カバープレート２５の半径方向内方部分とシャフト２１の第２の部分２２との間にはモータの外部、即ち大気に連通する大気通路３１が規定されている。カバープレート２５の半径方向内方部分の下面には、そこから半径方向内方に向けて上方に所定角度（ａ°）で傾斜するテーパ部３２が設けてある。これにより、カバープレート２５の半径方向内方の下面部分と、スラストプレート２３の上面と、第２の部分２２と、の間に、空所３３が形成されている。第２の部分２２の外径を比較的小さくすることによって上記空所３３の容積を大きくすることができ、後述するオイルの漏れを防止することができる。ここの角度ａは５°〜１０°であることが望ましい。
【００１２】
スリーブ部材２６の、前記シャフト２１に面している下方部分には、シャフト２１の下方に向けて半径方向外方に所定角度（ｂ°）で傾斜するテーパ部３７が設けてある。ここで角度ｂは１０°であることが望ましい。
【００１３】
図１に示すように、スラスト動圧流体軸受手段５０からラジアル動圧流体軸受手段２７に渡って、即ち、スラストプレート２３の上面、周側面、下面及びシャフト２１の下端部に渡ってオイルが充填されている。そして、これらの動圧流体軸受手段２７及び５０からオイルが漏洩しないように、実施例では、テーパ部３２及び３７の最大間隔が、シャフト２１とシャフト保持部材との間隔よりも大きく設定されており、これによりテーパ部３２及び３７からのオイルの流出が困難となる。
【００１４】
スラストプレート２３に関連して、更に、次の通り構成されている。図１と共に図２を参照して、スラストプレート２３の外周面は実質上円形状であり、またこのスラストプレート２３を受け入れるスリーブ部材２６の大径内周面２６ａも実質上円形状であり、スラストプレート２３の外周面及びスリーブ部材２６の大径内周面２６ａは同心円形状に配置されている。このスラストプレート２３の外周面と大径内周面２６ａとの間には環状の収容空間４８が規定され、この収容空間４８の半径方向の間隔Ｗは０．１〜０．２ｍｍ程度がよい。この収容空間４８にはオイルが約半分程度注入される。かくオイルを注入すると、図２に示す通り、オイルはスラストプレート２３の外周面と大径内周面２６ａとの間にブリッジ状に位置し、オイルは空気と混在して周方向に短い帯状に保持される（図２においてオイルを記号Ｏで示す）。本発明においては、上記収容空間４８にオイルと空気とが混在するようにオイルを注入することが重要であり、かくすることにより、後述する作用効果が達成される。
【００１５】
スラストプレート２３には、更に、周方向に実質上１８０度の間隔を置いて一対の連通孔４２が形成されている。連通孔４２の一端はスラストプレート２３の外周面、即ち収容空間４８に開口し、その他端はスラストプレート２３の上面に開口している。スラストプレート２３の上面には、図２に示す通り、スラストベアリング溝５１が形成されており、このベアリング溝５１は、スラストプレート２３の中間部、即ち二点鎖線５３と二点鎖線５４との間の領域に存在している。一対の連通孔４２の他端開口は、ベアリング溝５１が設けられている領域の半径方向内側に、より詳細にはテーパ部３２のオイル境界面の内側に位置するように設けるのが好ましい。かく配設することにより、後述する如く、収容空間４８内の空気が連通孔４２を通してスラストプレート２３の上面から空所３３に送給されると、この空所３３から大気通路３１を通して大気に排出される。一方、収容空間４８内のオイルが連通孔４２を通して空所３３に送給されると、この空所３３にて空気とオイルの分離が行なわれ、空気は上記大気通路３１を通って外部に排出され、オイルはスラストプレート２３上面のスラストベアリング溝５１に供給される。従って、連通孔４２は、状況に応じてオイル及び／又は空気をスラストプレート２３の上面に送給する作用をする。尚、空所３３にて空気とオイルの分離を確実に行うと共に、オイルの漏れを防止するためには、この空所３３の容積を比較的大きくすることが望ましく、そのため実施例ではシャフト２１の第２の部分２２の外径を第１の部分２４の外径よりも小さくしている。
【００１６】
次いで、上述したモータの作用効果について説明する。
このモータを例えば図１に示す状態（即ち、シャフト２１が上下方向に延びる状態）で使用する場合について説明する。モータの温度等が上昇して収容空間４８内の空気が膨張したときには、この空気の膨張に応じてその内部のオイル（記号Ｏで示す）がこの空間４８内を周方向に移動する。そして、連通孔４２の一端に空気部（空気の溜り）が位置すると、この空気が連通孔４２を通して空所３３に送給され、収容空間４８内の圧力が急上昇するのが防止される。また、連通孔４２の一端にオイル部（オイルの溜り）が位置すると、このオイルが連通孔４２を通して空所３３に送給され、この空所３３からスラストベアリング溝５１に供給される（オイルに空気が混入しているときには、混入した空気が空所３３にて分離され、実質上オイルのみがベアリング溝５１に供給される）。従って、温度変化により動圧流体軸受手段２７及び５０のオイル（及び／又はそれに混入した空気）が膨張したとしても、かかる体積膨張が収容空間４８及びこれに連通する連通孔４２の作用によって収吸され、オイルがシール部３２及び３７を通して外部に漏れることはない。
【００１７】
このモータは、シャフト２１が水平方向に延びる状態でも使用することができる。この場合には、収容空間４８の下側に位置する部分にオイルが集まり、収容空間４８の上側に位置する部分に空気が集まる傾向にある。従って、一対の連通孔４２のうち下側に位置する連通孔４２は収容空間４８のオイル部に開口し、それらの上側に位置する連通孔４２は収容空間４８内の空気部に開口する。そして、オイルは、下側の連通孔４２を通してスラスト動圧流体軸受手段５０に送給され、また空気は上側の連通孔４２を通して空所３３に送給され、空所３３及び大気通路３１を通して外部に排出される。かくの通りであるので、このモータは、シャフト２１が水平方向となる状態にて使用してもシャフト２１が垂直方向となる状態にて使用したのと同様の作用効果が達成される。
【００１８】
以上、本発明のモータの一実施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００１９】
例えば、図示の実施例では、スラストプレート２３に連通孔４２を２個設けているが、これに限定されず、例えば連通孔４２を周方向に間隔を置いて４個設けることもできる。この場合には、収容空間４８の３／４以下の空間にオイルを充填するようにするのが望ましい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のモータでは、スラストプレート２３とシャフト保持部材との間には収容空間４８が設けられ、この収容空間４８の一部にオイルが充填されている。また、スラストプレート２３には、この収容空間４８とスラストプレート２３の一端面とを連通する連通孔４２が設けられている。スラスト動圧流体軸受手段においては、モータの回転によって発生する遠心力によりそのオイルが半径方向外方に流れる傾向にあるが、かかる傾向が生じたとしても収容空間４８内のオイルが連通孔４２を通してスラストプレート２３の一端面、換言するとスラスト動圧流体軸受手段５０に送給され、従ってスラスト動圧流体軸受手段５０におけるオイル不足が解消される。また、オイル中に空気が混入すると、上記収容空間４８にはその一部にしかオイルが存在しない故に、この収容空間４８にて空気とオイルの分離が行なわれ、上記収容空間４８内の空気は上記連通孔４２を通してスラストプレートの一端面から大気に排出され、空気による悪影響も防止される。また、本モータは、その構成から理解される通り、小型のモータに好都合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータの第１実施例を示す要部断面図。
【図２】図１のモータのスラストプレート及びその近傍を示す断面図。
【図３】公知のモータの例を示す断面図。
【符号の説明】
２１ シャフト
２３ スラストプレート
２５ カバープレート
２６ スリーブ部材
２７ ラジアル動圧流体軸受手段
２８、２９ ラジアルベアリング溝
３３ 空所
４２ 連通孔
４８ 収容空間
Ｏ オイル

Claims (5)

1. シャフトと、該シャフトを軸受保持するシャフト保持部材と、該シャフトに直交して設けられた円盤状スラストプレートと、を有し、該スラストプレートと該シャフト保持部材との間にスラスト動圧流体軸受手段が介在され、該シャフトと該シャフト保持部材との間にラジアル動圧流体軸受手段が介在されたモータにおいて、該スラストプレートの外周面、及び該シャフト保持部材における、該スラストプレートを保持する部位の内周面は、同心円形状であり、該スラストプレートの該外周面及び該シャフト保持部材の該部位の該内周面は環状の収容空間を規定しており、該収容空間はオイル量調整空間として作用し、その一部にオイルが充填されており、該オイルは、該スラスト流体動圧軸受手段より径方向内側においてオイルと空気との境界面を形成しており、
   該スラストプレートには、該収容空間と該スラストプレートの一端面とを連通する連通孔が形成されており、該連通孔は、該スラストプレートの一端面における該境界面に接する部位及び／又は該空気に接する部位に開口している、ことを特徴とするモータ。
2. 該スラストプレートには、１８０度の間隔を置いて一対の連通孔が設けられている請求項１記載のモータ。
3. 該シャフトの、該スラストプレートの片側に位置する第１の部分は、外径が比較的大きく、該シャフトの、該スラストプレートの他側に位置する第２の部分は、外径が比較的小さく、該シャフトの該第１の部分と該シャフト保持部材との間に該ラジアル動圧流体軸受手段が介在され、該シャフトの該第２の部分と該シャフト保持部材との間に環状空気室が規定されている請求項１又は２記載のモータ。
4. 該スラストプレートの該一端面及び他端面と該シャフト保持部材との間に、夫々、該スラスト動圧流体軸受手段が介在されている請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ。
5. 該スラスト動圧流体軸受手段から該ラジアル動圧流体軸受手段に渡ってオイルが充填されている請求項４記載のモータ。

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