JP3691009B2 - 動圧流体軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動圧流体軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータに属し、特にハードディスク用のスピンドルモータに好適に利用されうる。
【０００２】
【従来の技術】
スピンドルモータなどに用いられる動圧流体軸受装置は、一般に図５に軸方向断面図として示す構造を有する。図５において軸受装置１１は、回転軸１２と、回転軸１２の下端に締まり嵌合されたスラスト板１３と、嵌合された回転軸１２及びスラスト板１３を回転可能に受け入れるスリーブ１４と、回転軸１２のスラスト板１３側端面と対向しスリーブ１４の軸孔１４１の下端を閉塞するスラストカバー１５とを備えている。
【０００３】
そして、回転軸１２及びスラスト板１３の組み合わせ体とスリーブ１４及びスラストカバー１５の組み合わせ体との間隙に潤滑液１００が充填されると共に、回転軸１２の外周面及びスラスト板１３の上下面に例えばヘリングボーン状の溝（図示省略）が形成され、回転時にその溝が潤滑液１００をポンピングすることによって動圧が発生し、組み合わせ体の一方に対して他方が非接触に支持される。潤滑液１００は、それに気泡が混ざると漏出の原因となることから、真空下で注入される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の動圧流体軸受装置において、回転軸１２の下端面に加工上の出っ張りを防ぐため及び下端面を外周面に対して高精度に直角に加工するために、回転軸１２の下端面中央に僅かに窪んだ凹部１２１が形成されている。従って、たとえ潤滑液１００が真空下で注入されても凹部１２１には空気が溜まりやすい。この空気溜まりが、スピンドルモータにおいては動特性を低下させる、寿命を縮めるなどの悪影響を及ぼす。
それ故、この発明の課題は、回転軸の下端面に空気が溜まりにくい動圧流体軸受装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明の動圧流体軸受装置は、
上端に被回転体を取り付け可能で下端面中央に凹部が形成された回転軸と、回転軸の下端に締まり嵌合されたスラスト板と、軸孔が形成され、嵌合された回転軸及びスラスト板を微小間隙を隔てて回転可能にその軸孔に受け入れるスリーブと、回転軸のスラスト板側端面と微小間隙を隔てて対向し、軸孔の一方を閉塞するようにスリーブに固定されたスラストカバーと、微小間隙に充填された潤滑液とを備え、回転軸とスラスト板との間にスラスト板の上面と下面を連通させる小孔が形成された動圧流体軸受装置において、
前記回転軸の下端面に前記凹部と前記小孔を接続する溝が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、潤滑液注入時に前記凹部内の空気が溝及び小孔を通じてスラスト板の上面に移動し、更に上方に移動して回転軸の上端より装置外に排出される。また、潤滑液注入後においても、凹部が小孔と接続しているので、回転軸の回転に伴う潤滑液の動圧により凹部内で圧力勾配が生じて残留空気が小孔を通じて同様に排出される。
【０００７】
従って、この発明の動圧流体軸受装置と、その回転軸の上端に被回転体として取り付けられ径方向に広がるロータハブと、スリーブの下端に固定され径方向に広がる基盤と、スリーブの外周面又は基盤の上面に通電可能に固定されたステータと、ロータハブの外縁にステータと対向するように固定されたマグネットとを備えたスピンドルモータは、動特性及び耐久性に優れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１はこの発明の実施形態の動圧流体軸受装置を適用したスピンドルモータを示す軸方向断面図、図２は回転軸及びスラスト板を示す斜視図、図３は回転軸及びスラスト板の断面図、図４は回転軸及びスラスト板の底面図である。
【０００９】
スピンドルモータ１は、回転軸２と、回転軸２の上端に取り付けられ径方向に広がるロータハブ６と、回転軸２の下端に締まり嵌合されたスラスト板３と、嵌合された回転軸２及びスラスト板３を受け入れるスリーブ４と、スラストカバー５と、スリーブ４の下端外周に固定された基盤７を備えている。
【００１０】
嵌合された回転軸２及びスラスト板３の組み合わせ品は、断面Ｔ字形をなし、スリーブ４には、その組み合わせ品の外形に倣うほぼ逆Ｔ字形の軸孔４１が形成され、その軸孔４１と回転軸２及びスラスト板３が相対的に回転可能に緩み嵌合している。スラストカバー５は、回転軸２のスラスト板３側端面と対向し軸孔４１の下端を閉塞するものである。ロータハブ６の外縁は軸方向に垂れており、その内側にマグネット８が固定されている。スリーブ４の外周にはマグネット８と対向するステータ９が通電可能に固定されている。
【００１１】
本例では、スリーブ４、基盤７、スラストカバー５及びステータ９を固定部材とすると、回転軸２、ロータハブ６及びマグネット８が回転部材となる。そして、回転軸２及びスラスト板３の組み合わせ体とスリーブ４及びスラストカバー５の組み合わせ体との間隙に潤滑液１０が充填されると共に、回転軸２の外周面及びスラスト板３の上下面に図略のヘリングボーン状の溝が形成され、回転部材の回転時にその溝が潤滑液１０をポンピングすることによって動圧が発生し、組み合わせ体の一方に対して他方が非接触に支持される。
【００１２】
なお、動圧発生用の溝は、ラジアル軸受部の場合、回転軸の外周面に限らず、これに対向するスリーブの内周面に形成してもよく、或いはこれら両方に形成することもでき、溝形状もヘリングボーン状溝に限らず、スパイラル状やステップ状であってもよい。また、スラスト軸受部の場合、スラスト板の上下面に限らず、これに対向するスリーブ下面やスラストカバー上面に形成してもよく、或いはこれら両方に形成することもできる。
【００１３】
回転軸２とスラスト板３の嵌合部にはスラスト板３の内周面の一部を軸方向に切り欠くことにより、３本の小孔３１が形成されており、スラスト板３の上面と下面との圧力調整のために上記潤滑液１０がこの小孔３１にも流れて循環する。回転軸２の下端面には、その中央に僅かに窪んだ円形の凹部２１とこの凹部２１から各小孔３１に通じる３本の溝２２が形成されている。
【００１４】
スピンドルモータ１の製造工程では、回転軸２及びスラスト板３の組み合わせ体を軸孔４１に嵌合しスラストカバー５で軸孔４１の下端を閉塞した後、嵌合部の間隙に潤滑液１０が真空下で注入される。このとき、凹部２１内の空気は流入する潤滑液１０に押されて溝２２に逃げ、小孔３１を通じて回転軸２の上端に向かい、排出される。また、注入後に凹部２１内に空気が溜まっても、回転に伴う動圧により回転軸２の下端面に圧力勾配が生じて空気が溝２２に逃げ、同様に排出される。従って、初期の低速回転時に空気溜まりを回避できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば回転軸の下端面に空気を溜めずに潤滑液を注入することができ、注入後も発生する空気を速やかに排出することができるので、回転部材の動特性が安定し、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の動圧流体軸受装置を適用したスピンドルモータを示す軸方向断面図である。
【図２】 回転軸及びスラスト板を示す斜視図である。
【図３】 回転軸及びスラスト板の断面図である。
【図４】 回転軸及びスラスト板の底面図である。
【図５】 従来の動圧流体軸受装置を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
１ スピンドルモータ
２ 回転軸
３ スラスト板
４ スリーブ
５ スラストカバー
１０ 潤滑液
２２ 溝
３１ 小孔
４１ 軸孔
【発明の属する技術分野】
この発明は、動圧流体軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータに属し、特にハードディスク用のスピンドルモータに好適に利用されうる。
【０００２】
【従来の技術】
スピンドルモータなどに用いられる動圧流体軸受装置は、一般に図５に軸方向断面図として示す構造を有する。図５において軸受装置１１は、回転軸１２と、回転軸１２の下端に締まり嵌合されたスラスト板１３と、嵌合された回転軸１２及びスラスト板１３を回転可能に受け入れるスリーブ１４と、回転軸１２のスラスト板１３側端面と対向しスリーブ１４の軸孔１４１の下端を閉塞するスラストカバー１５とを備えている。
【０００３】
そして、回転軸１２及びスラスト板１３の組み合わせ体とスリーブ１４及びスラストカバー１５の組み合わせ体との間隙に潤滑液１００が充填されると共に、回転軸１２の外周面及びスラスト板１３の上下面に例えばヘリングボーン状の溝（図示省略）が形成され、回転時にその溝が潤滑液１００をポンピングすることによって動圧が発生し、組み合わせ体の一方に対して他方が非接触に支持される。潤滑液１００は、それに気泡が混ざると漏出の原因となることから、真空下で注入される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の動圧流体軸受装置において、回転軸１２の下端面に加工上の出っ張りを防ぐため及び下端面を外周面に対して高精度に直角に加工するために、回転軸１２の下端面中央に僅かに窪んだ凹部１２１が形成されている。従って、たとえ潤滑液１００が真空下で注入されても凹部１２１には空気が溜まりやすい。この空気溜まりが、スピンドルモータにおいては動特性を低下させる、寿命を縮めるなどの悪影響を及ぼす。
それ故、この発明の課題は、回転軸の下端面に空気が溜まりにくい動圧流体軸受装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明の動圧流体軸受装置は、
上端に被回転体を取り付け可能で下端面中央に凹部が形成された回転軸と、回転軸の下端に締まり嵌合されたスラスト板と、軸孔が形成され、嵌合された回転軸及びスラスト板を微小間隙を隔てて回転可能にその軸孔に受け入れるスリーブと、回転軸のスラスト板側端面と微小間隙を隔てて対向し、軸孔の一方を閉塞するようにスリーブに固定されたスラストカバーと、微小間隙に充填された潤滑液とを備え、回転軸とスラスト板との間にスラスト板の上面と下面を連通させる小孔が形成された動圧流体軸受装置において、
前記回転軸の下端面に前記凹部と前記小孔を接続する溝が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、潤滑液注入時に前記凹部内の空気が溝及び小孔を通じてスラスト板の上面に移動し、更に上方に移動して回転軸の上端より装置外に排出される。また、潤滑液注入後においても、凹部が小孔と接続しているので、回転軸の回転に伴う潤滑液の動圧により凹部内で圧力勾配が生じて残留空気が小孔を通じて同様に排出される。
【０００７】
従って、この発明の動圧流体軸受装置と、その回転軸の上端に被回転体として取り付けられ径方向に広がるロータハブと、スリーブの下端に固定され径方向に広がる基盤と、スリーブの外周面又は基盤の上面に通電可能に固定されたステータと、ロータハブの外縁にステータと対向するように固定されたマグネットとを備えたスピンドルモータは、動特性及び耐久性に優れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１はこの発明の実施形態の動圧流体軸受装置を適用したスピンドルモータを示す軸方向断面図、図２は回転軸及びスラスト板を示す斜視図、図３は回転軸及びスラスト板の断面図、図４は回転軸及びスラスト板の底面図である。
【０００９】
スピンドルモータ１は、回転軸２と、回転軸２の上端に取り付けられ径方向に広がるロータハブ６と、回転軸２の下端に締まり嵌合されたスラスト板３と、嵌合された回転軸２及びスラスト板３を受け入れるスリーブ４と、スラストカバー５と、スリーブ４の下端外周に固定された基盤７を備えている。
【００１０】
嵌合された回転軸２及びスラスト板３の組み合わせ品は、断面Ｔ字形をなし、スリーブ４には、その組み合わせ品の外形に倣うほぼ逆Ｔ字形の軸孔４１が形成され、その軸孔４１と回転軸２及びスラスト板３が相対的に回転可能に緩み嵌合している。スラストカバー５は、回転軸２のスラスト板３側端面と対向し軸孔４１の下端を閉塞するものである。ロータハブ６の外縁は軸方向に垂れており、その内側にマグネット８が固定されている。スリーブ４の外周にはマグネット８と対向するステータ９が通電可能に固定されている。
【００１１】
本例では、スリーブ４、基盤７、スラストカバー５及びステータ９を固定部材とすると、回転軸２、ロータハブ６及びマグネット８が回転部材となる。そして、回転軸２及びスラスト板３の組み合わせ体とスリーブ４及びスラストカバー５の組み合わせ体との間隙に潤滑液１０が充填されると共に、回転軸２の外周面及びスラスト板３の上下面に図略のヘリングボーン状の溝が形成され、回転部材の回転時にその溝が潤滑液１０をポンピングすることによって動圧が発生し、組み合わせ体の一方に対して他方が非接触に支持される。
【００１２】
なお、動圧発生用の溝は、ラジアル軸受部の場合、回転軸の外周面に限らず、これに対向するスリーブの内周面に形成してもよく、或いはこれら両方に形成することもでき、溝形状もヘリングボーン状溝に限らず、スパイラル状やステップ状であってもよい。また、スラスト軸受部の場合、スラスト板の上下面に限らず、これに対向するスリーブ下面やスラストカバー上面に形成してもよく、或いはこれら両方に形成することもできる。
【００１３】
回転軸２とスラスト板３の嵌合部にはスラスト板３の内周面の一部を軸方向に切り欠くことにより、３本の小孔３１が形成されており、スラスト板３の上面と下面との圧力調整のために上記潤滑液１０がこの小孔３１にも流れて循環する。回転軸２の下端面には、その中央に僅かに窪んだ円形の凹部２１とこの凹部２１から各小孔３１に通じる３本の溝２２が形成されている。
【００１４】
スピンドルモータ１の製造工程では、回転軸２及びスラスト板３の組み合わせ体を軸孔４１に嵌合しスラストカバー５で軸孔４１の下端を閉塞した後、嵌合部の間隙に潤滑液１０が真空下で注入される。このとき、凹部２１内の空気は流入する潤滑液１０に押されて溝２２に逃げ、小孔３１を通じて回転軸２の上端に向かい、排出される。また、注入後に凹部２１内に空気が溜まっても、回転に伴う動圧により回転軸２の下端面に圧力勾配が生じて空気が溝２２に逃げ、同様に排出される。従って、初期の低速回転時に空気溜まりを回避できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば回転軸の下端面に空気を溜めずに潤滑液を注入することができ、注入後も発生する空気を速やかに排出することができるので、回転部材の動特性が安定し、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の動圧流体軸受装置を適用したスピンドルモータを示す軸方向断面図である。
【図２】 回転軸及びスラスト板を示す斜視図である。
【図３】 回転軸及びスラスト板の断面図である。
【図４】 回転軸及びスラスト板の底面図である。
【図５】 従来の動圧流体軸受装置を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
１ スピンドルモータ
２ 回転軸
３ スラスト板
４ スリーブ
５ スラストカバー
１０ 潤滑液
２２ 溝
３１ 小孔
４１ 軸孔
Claims (2)
- 上端に被回転体を取り付け可能で下端面中央に凹部が形成された回転軸と、回転軸の下端に締まり嵌合されたスラスト板と、軸孔が形成され、嵌合された回転軸及びスラスト板を微小間隙を隔てて回転可能にその軸孔に受け入れるスリーブと、回転軸のスラスト板側端面と微小間隙を隔てて対向し、軸孔の一方を閉塞するようにスリーブに固定されたスラストカバーと、微小間隙に充填された潤滑液とを備え、回転軸とスラスト板との間にスラスト板の上面と下面を連通させる小孔が形成された動圧流体軸受装置において、
前記回転軸の下端面に前記凹部と前記小孔を接続する溝が形成されていることを特徴とする動圧流体軸受装置。 - 請求項１に記載の動圧流体軸受装置と、その回転軸の上端に被回転体として取り付けられ径方向に広がるロータハブと、スリーブの下端に固定され径方向に広がる基盤と、スリーブの外周面又は基盤の上面に通電可能に固定されたステータと、ロータハブの外縁にステータと対向するように固定されたマグネットとを備えたことを特徴とするスピンドルモータ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281828A JP3691009B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 動圧流体軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281828A JP3691009B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 動圧流体軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090331A JP2003090331A (ja) | 2003-03-28 |
| JP3691009B2 true JP3691009B2 (ja) | 2005-08-31 |
Family
ID=19105578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001281828A Expired - Fee Related JP3691009B2 (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 動圧流体軸受装置及びこれを用いたスピンドルモータ |
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| DE102004040295B9 (de) * | 2004-08-19 | 2017-07-13 | Minebea Co., Ltd. | Hydrodynamische Lageranordnung für einen Elektromotor |
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2001
- 2001-09-17 JP JP2001281828A patent/JP3691009B2/ja not_active Expired - Fee Related
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