JP3635541B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

【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】
パーソナルコンピュータ等の機器の一層の小型化、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、一層の小型化、高容量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型化、高容量化が要求されている。従来、スピンドルモータに用いる軸受としては、玉軸受が多く使用されている。ところが、スピンドルモータの小型化、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。
【０００３】
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。更に、外見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。そのため、主として小型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軸体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部が構成されているスピンドルモータが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種のスピンドルモータでは、動圧ラジアル軸受部にヘリングボーン溝等を設けることにより、潤滑剤に発生する動圧を増大させ、回転精度を高めている。ところが、動圧ラジアル軸受部に十分な量の潤滑剤を供給する必要がある一方において、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い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等においては、軸受の潤滑剤が飛散して記録媒体面等を汚損することが回避されなければならない。
【０００５】
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、その課題とするところは、潤滑剤の漏出を効果的に防ぎ得る動圧ラジアル軸受利用のスピンドルモータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明のスピンドルモータは、略円筒面形状外周部を有してなる軸体と、その略円筒面形状外周部に外嵌された略円筒面形状内周部を有してなるスリーブ体とを備えている。その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構造であり、略円筒面形状外周部と略円筒面形状内周部との間隙部に、軸体に対するスリーブ体の相対回転により、介装された潤滑剤に荷重支持圧を発生させる溝部を備えたラジアル動圧軸受部が設けられ、間隙部の一端側に、ラジアル動圧軸受部よりも径方向間隙が拡大された潤滑剤貯留部と、潤滑剤貯留部よりも更に一端側に位置し、潤滑剤貯留部より径方向間隙が拡大された潤滑剤流出防止部とが設けられている。潤滑剤流出防止部は、軸体の略円筒面形状外周部に形成された環状凹部と、その径方向外方から環状凹部を覆うスリーブ体の円筒形の内周面、との間に形成された間隙であり、かつ、潤滑剤貯留部よりも軸方向長さが短く形成されている。
【０００７】
【作用】
モータの回転時ニハ、間隙部に介装された潤滑剤がラジアル動圧軸受部の溝部に引き込まれる。回転停止時には、回転中にラジアル動圧軸受部の溝部に引き込まれていた潤滑剤が流出しようとする。潤滑剤流出防止部は、潤滑剤ラジアル動圧軸受部よりも径方向間隙が拡大されて、軸体に設けられているので、潤滑剤が潤滑剤流出防止部へと流出することは、表面張力により防止される。そのため、潤滑剤流出防止部を経て間隙部の一端から潤滑剤が漏出することが防がれる。
【０００８】
【実施例】
本発明に従うスピンドルモータの実施例について、図１乃至図４を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施例としての軸固定型の記録媒体駆動用のスピンドルモータの断面図、図２及び図３はその要部拡大図である。対象となる記録媒体として、ハードディスク６０や、それ以外の種々の記録媒体を挙げることができる。
【０００９】
ディスク室の基盤１０は、その上方開口の環状凹部１０ａの内周部に上方突出部１０ｂを有する。上方突出部１０ｂの中央部には、上下方向の貫通孔１０ｃが設けられている。基盤１０はフレーム７０に取りつけられている。なお、基盤１０に代えてディスク室とは別体のブラケットを採用することも勿論可能である。
【００１０】
基盤１０の貫通孔１０ｃ内に、略円柱状をなす固定軸体１２（軸体）の下端部が嵌合固定され、もってその固定軸体１２が基盤１０の中央部に立設されている。上方突出部１０ｂの外周部に、ステータコア１４の内周下部が外嵌固定されている。ステータコア１４の内周部下端面と環状凹部１０ａの底面との間には、ステータコア１４を軸線方向に位置決めする環状のスペーサ１５が介装されている。ステータコア１４には、ステータコイル１６が巻回されている。ステータコイル１４の引き出し部１４ａは、基盤１０の環状凹部１０ａの底板を貫通する引き出し孔１０ｅを通じて下方に引き出されている。
【００１１】
固定軸体１２の上部には、径方向外方に突出する環状のスラスト板１８が一体的に形成されている。スラスト板１８の上下面は、固定軸体１２の略円筒面形状外周部に対し垂直状をなす。
【００１２】
スリーブ部材２０（スリーブ体）は、上端部の外径が拡開された略円筒形状をなし、内周部は、全体として小径の略円筒面形状をなすラジアル滑部２０ａ（略円筒面形状内周部）と、その上方において拡径された大内径部２０ｃからなる。
【００１３】
スリーブ部材２０は、固定軸体１２が貫通孔１０ｃ内に嵌合固定される前に固定軸体１２にその下方から外嵌され、スリーブ部材２０の大内径部２０ｃに、内周部が固定軸体１２との間に僅かな径方向間隙を隔てる状態で環状のスラスト押さえ板２２が内嵌され、大内径部２０ｃの上部が、例えば９０度中心角毎に４箇所内側へ加締められることにより、スラスト押さえ板２２が固定されている。
【００１４】
また、スラスト押さえ板２２の外周下部には、突状部２２ｄが一体に形成されている。そして、スラスト押さえ板２２とスリーブ部材２０によって、突状部２２ｄの内側に形成された径方向内方開口の環状凹部２４内に、スラスト板１８が嵌合している。固定軸体１２の下部は、スリーブ部材２０の下方に突出し、その大部分が基盤１０の貫通孔１０ｃに嵌合している。以下、固定軸体１２の略円筒面形状外周部のうちラジアル滑部２０ａに相対する部分を、ラジアル受部１２ａという。
【００１５】
強磁性材料製のロータハブ２８は、略円筒形状をなす。このロータハブ２８は、その上部においてスリーブ部材２０の上部外周部に外嵌固定されることにより、スリーブ部材２０と同軸状をなしている。ロータハブ２８の下端部は環状凹部１０ａ内に挿入された状態となっており、ロータハブ２８の外周部には、ロータハブ２８に外嵌固定されるハードディスク６０の内周部下面を支持するための環状張り出し部２８ａが設けられている。なお、ロータハブ２８とスリーブ部材２０が一体に形成されたものであっても差し支えない。
【００１６】
ロータハブ２８の内周部には、ステータコア１４に対し径方向空隙を隔てて相対する円筒状のロータマグネット３２が内嵌固定されている。ロータマグネット３２は、その上端面がスリーブ部材２０の上部外周部の下端面に接することにより軸線方向に位置決めされている。
【００１７】
スリーブ部材２０のラジアル滑部２０ａにおけるほぼ上半部の環状部分に、へリングボーン溝３４が設けられ、そのヘリングボーン溝３４と、固定軸体１２のラジアル受部１２ａとの間隙部、即ちラジアル動圧軸受部３６は、スリーブ部材２０の順方向回転により、そこに介装された液状の潤滑剤３９にラジアル荷重支持圧を発生させる。特に、ヘリングボーン溝３４により、その荷重支持圧が高められる。なお、このようなヘリングボーン溝３４は、固定軸体１２のラジアル受部１２ａに設けてもよく、またその位置も設計に応じて種々設定できる。さらにヘリングボーン溝以外の溝、例えばスパイラル溝等を採用することも可能である。ラジアル動圧軸受部３６は、ラジアル受部１２ａとラジアル滑部２０ａとの間隙部における一箇所に設けられるので、ヘリングボーン溝３４等の溝部を形成する加工の手間が少なくて済み、製造コストが低減される。
【００１８】
図２に示すように、スリーブ部材２０のラジアル滑部２０ａのうち、ヘリングボーン溝３４の下部（基盤１０側）には、僅かに拡径されて図の下方に延びた、拡径部２０ｆが形成されている。またこの拡径部２０ｆに向き合って、固定軸体１２には、潤滑剤流出防止溝１２ｂが全周にわたって形成されている。潤滑剤流出防止溝１２ｂとスリーブ部材２０の拡径部２０ｆとにより形成される間隙が潤滑剤流出防止部４０である。
【００１９】
潤滑剤流出防止部４０の軸線方向長は比較的短く、この実施例では、ラジアル動圧軸受部３６の軸線方向長の約５分の１である。また潤滑剤流出防止溝１２ｂの溝深さは、実施例では、スリーブ部材２０の拡径部２０ｆと固定軸体１２との間隙寸法の約３倍であり、スリーブ部材２０の拡径部２０ｆとの間隙を併せた、潤滑剤流出防止部４０としての間隙は、スリーブ部材２０の拡径部２０ｆと固定軸体１２との間隙寸法の約４倍以上と設定されている。
【００２０】
従って、この潤滑剤流出防止部４０における、軸線方向長と間隙との関係は、潤滑剤の粘性にもよるが、軸線方向長と間隙寸法をなるべく等しくすることが望ましい。なお、潤滑剤流出防止部４０における、ステータ部材２０の拡径部２０ｆ及び潤滑剤流出防止溝１２ｂの内表面には、撥油処理が施されている。
【００２１】
スリーブ部材２０のラジアル滑部２０ａに形成された拡径部２０ｆのうち、ヘリングボーン溝３４と潤滑剤流出防止部４０との間は、環状の潤滑剤貯留溝２０ｅをなす。この潤滑剤貯留溝２０ｅと固定軸体１２のラジアル受部１２ａにより形成される間隙が比較的軸線方向長の長い、（実施例では、ラジアル動圧軸受部３６の軸線方向長の約半分である。）潤滑剤貯留部４２を構成している。
【００２２】
このように、潤滑剤貯留部４２は、ラジアル動圧軸受部３６よりも径方向間隙が拡大され、潤滑剤流出防止部４０は、潤滑剤貯留部４２の数倍に径方向間隙が拡大されている。
【００２３】
スラスト板１８の上下環状面（アキシャル受部）と環状凹部２４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１８の上下環状面と環状凹部２４の上下環状面はそれぞれ平行状に相対し、それらの間には、液状の潤滑剤３９が存在して僅かな軸線方向ギャップを隔てている。そしてスラスト板１８の上下環状面における全周にわたって、ヘリングボーン状溝（図示省略する。）が設けられている。このヘリングボーン状溝は、スリーブ部材２０及びスラスト押さえ板２２の順方向回転により、環状凹部２４の上下環状面との間に介在する潤滑剤３９に高圧を発生させる。なお、このようなヘリングボーン状溝は、スラスト板１８の上下環状面に対向する、スラスト押え板２２の下面とスリーブ部材２０の上環状面に設けてもよい。またヘリングボーン状溝以外の溝を採用することも可能である。
【００２４】
図３に示すように、スラスト押さえ板２２の内周部のうち、軸線方向中間位置に、内表面に撥油処理が施された押さえ板側環状溝２２ａを有し、固定軸体１２の外周部におけるスラスト板１８の上側から押さえ板側環状溝２２ａの中間位置にわたり、内表面に撥油処理が施された軸体側環状溝１２ｃを有する。軸体側環状溝１２ｃは、固定軸体１２とスラスト板１８とが一体に形成されていることから、スラスト板１８の加工時に容易に形成することができる。
【００２５】
スラスト押さえ板２２の下端内周部には、環状切欠部２２ｂを有する。また、スリーブ部材２０の大内径部２０ｃの下端内周角部には、環状をなす断面Ｌ字状溝部２０ｄを有し、スラスト押さえ板２２の下端外周角部には、断面Ｌ字状溝部２０ｄと向かい合うように環状をなす断面略Ｌ字状切欠部２２ｃを有している。これら断面Ｌ字状溝部２０ｄ、断面Ｌ字状切欠部２２ｃの内表面にも撥油処理が施されている。
【００２６】
これら断面Ｌ字状溝部２０ｄ、断面Ｌ字状切欠部２２ｃの内表面にも撥油処理が施されている。更に、このスリーブ部材２０の大内径部２０ｃにおける、断面Ｌ字状溝部２０ｄの上部にも、全周にわたり撥油処理が施された溝部２０ｇが形成されている。
【００２７】
このようにして、固定軸体１２及びステータコア１４等に対し、スリーブ部材２０及びロータハブ２８等が、潤滑剤３９を介して自在に回転し得るよう構成されている。そして、ラジアル動圧軸受部３６によって、スリーブ部材２０の回転中における固定軸体１２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２０の回転中における固定軸体１２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。
【００２８】
固定軸体１２に対しスリーブ部材２０が回転すると、スリーブ部材２０及びスラスト押さえ板２２と固定軸体１２との間隙部に介装された潤滑剤３９は、ラジアル動圧軸受部３６のヘリングボーン溝３４並びにアキシャル動圧軸受部Ａ１，Ａ２の各ヘリングボーン溝の部分に引き込まれる。ラジアル動圧軸受部３６は、そこに介装された潤滑剤３９に主としてラジアル方向の荷重支持圧を発生させ、アキシャル動圧軸受部Ａ１，Ａ２は、そこに介装された潤滑剤３９に主としてアキシャル方向の荷重支持圧を発生させる。
【００２９】
回転停止時には、回転中にラジアル動圧軸受部３６のヘリングボーン溝３４並びにアキシャル動圧軸受部Ａ１，Ａ２の各ヘリングボーン溝の部分に引き込まれていた潤滑剤３９が流出し、ラジアル動圧軸受部３６よりも径方向間隙が拡大された潤滑剤貯留部４２、並びに環状切欠部２２ｂとスラスト板１８の上面との間隙に貯留される。
【００３０】
潤滑剤貯留部４２は、ラジアル動圧軸受部３６よりも径方向間隙が拡大され、しかもラジアル動圧軸受部３６を一箇所とすることにより軸線方向長が比較的長くとられているので、潤滑剤３９を比較的多量に貯留し得る。それゆえ、モータ回転時にラジアル動圧軸受部３６に潤滑剤３９を十分に供給してその潤滑を十分ならしめると共に、潤滑剤３９の蒸発や漏れ等による散逸に備えることができる。従って、この点において、良好な信頼性を実現し得る。
【００３１】
また、熱膨張等により潤滑剤貯留部４２に比較的多量の潤滑剤３９が流入した場合にもそれを潤滑剤貯留部４２に保持することが可能であり、しかも潤滑剤流出防止部４０は、潤滑剤貯留部４２よりも更に径方向間隙が拡大されると共に、それを構成するスリーブ部材２０の拡径部２０ｆ及び軸体側潤滑剤流出防止溝１２ｂの内表面に撥油処理が施されているので、潤滑剤貯留部４２の潤滑剤３９が潤滑剤流出防止部４０へと流出することは、表面張力により十分に防止される。それゆえ、潤滑剤流出防止部４０を経て間隙部の一端から潤滑剤が漏出することが効果的に防がれる。なお、潤滑剤流出防止部４０の図２における上部、すなわち潤滑剤貯留溝２０ｅの一部にも溌油処理を行なうことにより、よりこの漏出防止効果は高められる。
【００３２】
一方、環状切り欠部２２ｂとスラスト板１８の上面との間隙に貯留された潤滑剤３９は、軸体側環状溝１２ｃとスラスト押さえ板２２の内周部との間隙、及び押さえ板側環状溝２２ａと固定軸体１２との間隙によって、上方への漏出が２段階に効果的に防止される。
【００３３】
また、環状凹部２４とスラスト板１８との間隙に有する潤滑剤３９が、スラスト押さえ板２２とスリーブ部材２０との間を通ってスラスト押さえ板２２の外周部と大内径部２０ｃの内周部の間から滲出することは効果的に防止される。滲出経路の途中に、潤滑剤３９を貯留し得るところの対向する断面Ｌ字状溝部２０ｄと断面Ｌ字状切欠部２２ｃを有し、更に溝部２０ｇを有していることによる。且つ大内径部２０ｃの上部が内側へ加締められることによりスラスト押さえ板２２が固定されていることにより、潤滑剤３９の滲出が効果的に防止される。
【００３４】
ところで、図３に示すように、スラスト板１８の上下環状面（アキシャル受部）と環状凹部２４の上下環状面（アキシャル滑部）とにより、アキシャル動圧軸受部Ａ１，Ａ２をが構成されている。これら動圧軸受部Ａ１，Ａ２を規定する各々の間隙寸法は、スラスト押さえ板２２の突状部２２ｄ部分の厚み寸法と、スラスト板１８の厚み寸法とにより規定される。従って、スラスト板１８の厚み寸法に対応するように、スリーブ部材２０のほうへ、例えば段付き形状を設ける場合に比べて、上述の実施例のほうが、部品自体（スラスト押さえ板２２）の形状が比較的単純で加工が容易である。このため寸法精度の向上が図れる。
【００３５】
また、図４は図３のスラスト板１８が構成される部位の別の実施例を示す。図４では、図３のスラスト押さえ板２２に代えて、平板状のスラスト押さえ板５０が設けられ、スラスト板１８の厚み寸法に対応して環状凹部２４には、環状スペーサ５１が介装されている。この場合、環状スペーサ５１の厚み寸法のみの寸法管理により、スラスト板１８の厚み寸法と対応して組立ができる。このため図３の場合と比較して、更に加工及び生産性の向上が図れると共に、寸法精度の向上が図れより精密なスピンドルモータが得られる。なお、潤滑剤３９の滲出防止は、図３と同様の構成であり、防止効果が高いことは言うまでもない。
【００３６】
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。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のスピンドルモータは、上述の構成を有しているので、次のような効果を奏する。潤滑剤貯留部の潤滑剤が潤滑剤流出防止部へと流出することは、表面張力により防止されるので、潤滑剤流出防止部を経て間隙部の一端から潤滑剤が漏出することが効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例に係るスピンドルモータの全体を示す断面図である。
【図２】図１に表れる一部を拡大して示した要部拡大図である。
【図３】図１に表れる一部を拡大して示した要部拡大図である。
【図４】本発明の第二の実施例に係るスピンドルモータの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１２ 軸体
１２ａ ラジアル受部
２０ スリーブ部材
３６ ラジアル動圧軸受部

Claims (1)

1. 略円筒面形状外周部を有してなる軸体と、
   その略円筒面形状外周部に外嵌された略円筒面形状内周部を有してなるスリーブ体とを備えてなり、
   前記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スピンドルモータであって、
   前記略円筒面形状外周部と前記略円筒面形状内周部との間隙部に、前記軸体に対する前記スリーブ体の相対回転により、介装された潤滑剤に荷重支持圧を発生させる溝部を備えたラジアル動圧軸受部が設けられ、
   前記間隙部の一端側に、前記ラジアル動圧軸受部よりも径方向間隙が拡大された潤滑剤貯留部と、該潤滑剤貯留部よりも更に一端側に位置し、前記潤滑剤貯留部より径方向間隙が拡大された潤滑剤流出防止部とが設けられ、
   前記潤滑剤流出防止部は、前記軸体の略円筒面形状外周部に形成された環状凹部と、その径方向外方から該環状凹部を覆う前記スリーブ体の円筒形の内周面、との間に形成された間隙であり、かつ、
   前記潤滑剤流出防止部は、前記潤滑剤貯留部よりも軸方向長さが短く形成されている、
   ことを特徴とするスピンドルモータ。

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