JP3815929B2

JP3815929B2 - モータ

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Publication number: JP3815929B2
Application number: JP32185799A
Authority: JP
Inventors: 義人奥; 晋也徳永
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: JP2001145294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば記録ディスクを回転駆動するモータ、とりわけ一対のスラストプレートを有する流体動圧軸受を備えたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータを回転自在に軸支持するための軸受手段として、例えば固定シャフトの軸線方向上下部に一対のスラストプレートを配置し、これら一対のスラストプレート間に位置する固定シャフトの外周面とこれと半径方向に対向するロータの内周面との間に潤滑油（オイル）を保持し、ロータの回転によってこの潤滑油を所定の方向に移動させることでロータにかかるラジアル方向の負荷を支持するための支持圧を発生する動圧発生用溝を形成してラジアル軸受部を構成するとともに、相互に対向する各スラストプレートの軸線方向内側面とこれと軸線方向に対向するロータの軸線方向面との間に潤滑油を保持し、ロータの回転によってこの潤滑油を所定の方向に移動させることでロータにかかるスラスト方向の負荷を支持するための支持圧を発生する動圧発生用溝を形成して一対のスラスト軸受部を構成するものがある。
【０００３】
このような構成においては、軸受部の構造が対称であって如何なる姿勢に対しても同一の特性を与えるためモータの安定した回転を得やすく、またスラストプレートの一面側にのみ動圧発生用溝を形成すればよいため、部材加工の歩留まりが向上するというメリットがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような構造の例として特開平８−１０５４４５号公報に開示される一対のスラストプレートを有する動圧流体軸受においては、スラストプレートの外周面とこれと半径方向に対向するロータとの間に軸線方向外側に向かって間隔が漸増する第１のテーパシール部とスラストプレートの軸線方向外側面とこれと軸線方向に対向するブッシングとの間に半径方向内方に向かって間隙が漸増する第２のテーパシール部とを備えている。
【０００５】
上記動圧流体軸受においては、通常潤滑油はスラスト軸受部に連続する第１のテーパシール部中において、このシール部の間隙寸法がテーパ状に変化することで、潤滑油の表面張力、潤滑油の分子とシール部を構成する各部材の表面の分子とが分子間力によって引き合う力及び外気の空気圧とがバランスすることによって形成される潤滑油の境界面のメニスカス（湾曲面）が位置しており、モータに対する衝撃や振動の印加あるいは潤滑油がスラストプレート又はブッシングの表面に沿って潤滑油の境界面から潤滑油の無い（存在しない）部分に拡散しようとするいわゆるオイルマイグレーション現象により、スラスト軸受部から遠ざかる方向、即ち軸受外部方向へと移動した潤滑油を第２のテーパシール部で捕捉し、モータの回転時に遠心力の作用で潤滑油を第２のテーパシール部の半径方向外方に位置する第１のテーパシール部へと環流することでスラスト軸受部に保持された潤滑油のモータ外部への漏出が防止されることを目的として構成されているが、このような構成においては、スラストプレートの外周面でテーパシール部を構成することから、第１のテーパシール部において必要なシール力を得るためには、必然的にスラストプレートの肉厚を厚くせざるを得ず、これに起因してスラストプレートの周囲に保持される潤滑油の量がラジアル軸受部に保持される潤滑油の量に比べて多くなってしまう。
【０００６】
その結果、モータの回転時には軸受部よりも低圧となり、潤滑油の移動を軸受部の動圧発生用溝で機械的に制御することが困難な部分であるスラストプレートの外周部分に潤滑油を多量に保持することとなるため、例えばモータの回転時に、第１のテーパシール部の潤滑油が遠心力によって半径方向外方に押圧され、スラストプレートの外周面が空気に露出し、モータの回転が不安定となる問題が生じる。
【０００７】
更に、モータの回転軸心が重力の作用方向に直交する方向に、すなわちモータを横倒しにした状態で配置して使用する場合、上述のようにスラストプレート外周面部分での潤滑油の保持量が多いと、第１のテーパシール部のうち間隙寸法が拡大し、毛細管現象による潤滑油の保持力が小さな部分に保持されていた潤滑油が、重力の作用方向側（下側）へと移動することで、スラストプレート近傍の潤滑油の保持量が回転軸心周りでアンバランスとなり、潤滑油を多く保持する側では、テーパシールを二重に構成しているにも拘わらず、潤滑油は容易に軸受外部へと漏出してしまう。
【０００８】
本発明は、軸受部に保持される潤滑油の軸受外部への漏出を効果的に防止し、安定した回転を長期間にわたって維持することができるモータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、固定のシャフトの軸線方向に離れた二箇所に固着された一対のスラストプレートと、前記シャフトの前記一対のスラストプレート間における外周面に潤滑油が保持されるラジアル微小間隙を介して対向するラジアル内周面及び前記スラストプレートの互いに向かい合う対向面にそれぞれ潤滑油が保持されるスラスト微小間隙を介して対向するスラスト内面を有するロータと、該ロータに装着されたロータマグネットと、該ロータマグネットに対向するように配設されたステータとを備えたモータにおいて、前記一対のスラストプレートが、前記シャフトに固着される円筒状部と該円筒状部の軸線方向内側端部から半径方向外方に延設される円盤状部とからなり、前記ロータには、前記円盤状部の軸線方向外側面と軸線方向に間隙を介して対向するとともに前記円筒状部の外周面と半径方向に間隙を介して対向する一対のカウンタプレートが前記一対のスラストプレートの軸線方向外側にそれぞれ配設され、前記円盤状部の軸線方向外側面と前記カウンタプレートとの間の間隙は半径方向内方に向かって間隙の軸線寸法が漸増し、前記スラスト微小間隙に保持される潤滑油と外気との境界面が少なくともロータの回転の停止時には前記円盤状部の軸線方向外側面と前記カウンタプレートとの間の間隙中に位置することを特徴とする。
【００１０】
この構成において、スラストプレートの互いに向かい合う対向面とこれらと軸線方向に対向するロータのスラスト内面との間に規定されるスラスト微小間隙中に保持される潤滑油が、少なくとも通常は、スラストプレートの円盤状部とこれと軸線方向に対向するカウンタプレートとの間に規定された間隙寸法が半径方向内方に向かって漸増する間隙において、潤滑油の表面張力、潤滑油の分子と間隙を規定する各部材の表面の分子とが分子間力によって引き合う力及び外気の空気圧とがバランスすることによって形成される潤滑油の境界面のメニスカスが位置するよう構成することで、スラストプレートの円盤状部の肉厚を部材強度が許す限り薄肉化することができ、潤滑油の移動を機械的に制御することが困難なスラストプレートの外周部部分での潤滑油保持量を抑制することができることから、モータの安定した回転を得ることができる。
【００１１】
また、潤滑油と外気との境界面が、スラストプレートの円盤状部の軸線方向外側面、換言するとロータのスラスト内面と対向してスラスト微小間隙を規定する一対のスラストプレートの互いに向かい合う面とは反対側の面とこれと軸線方向に対向するカウンタプレートとの間に軸線方向寸法が半径方向内方に向かって漸増するよう規定された間隙中に位置するようにすることで、この潤滑油の境界面には、モータの回転時に、メニスカスを形成する種々の圧力、作用等に加えて遠心力が潤滑油を軸受外部から遠ざける方向に押圧するよう作用し、シール効果が向上するとともに、オイルマイグレーション現象によって軸受外部方向へと滲出した潤滑油も遠心力の作用で半径方向外方に位置する前述の境界面方向へと押圧され環流される。
【００１２】
この場合、スラストプレートのシャフトへの固着部分を円筒状に構成することで、両部材の接触面積が大きくなり、シャフトとスラストプレートとの間の締結強度及びシャフトに対するスラストプレートの直角度等の組立精度を維持しながら、スラストプレートの円盤状部の肉厚を薄肉化し、スラストプレートの外周部分に保持される潤滑油量を抑制することができる。
【００１３】
この構成において、スラスト軸受部には動圧発生用溝として、ヘリングボーン状溝に比べて潤滑油の粘性抵抗が小さく効率的なスパイラル状溝が形成さ
れることで、モータの消費電力を低減することができる。
【００１４】
尚、スパイラル状溝は潤滑油を一方向に圧送する機能しか有さず、軸受部中に圧力ピークが現れないためそれのみでは必要な動圧を発生できないが、隣接するラジアル軸受部が軸線方向にアンバランス（非対称）なヘリングボーン状溝を有してスラスト軸受部方向に潤滑油を圧送するので、両軸受部の協働によりロータにかかる負荷を支持するに必要な動圧を発生することができる。
【００１５】
更に、シャフト内にシャフト外周面とロータ内周面との間に形成されるラジアル微小間隙に開口する連通孔を設け、この間隙を外気に連通した状態とすることで、開口部の周囲には外気の表面張力によって環状の気体介在部が形成される。この気体介在部によって、ラジアル微小間隙中に保持される潤滑油は軸線方向上下部に分断されることとなり、ラジアル微小間隙を規定するシャフト外周面及びロータ内周面少なくともいずれか一方の各潤滑油が保持される部分に対応する位置に動圧発生用溝が形成されることで、気体介在部の軸線方向両側に軸線方向に隣接して一対のラジアル軸受部が形成されている。
【００１６】
この場合、一対のラジアル軸受部に隣接する気体介在部が外気に連通していることから、ラジアル軸受部とこれに連続するスラスト軸受部とに保持される潤滑油の気体介在部に臨む境界面とスラストプレートの軸線方向外側面とカウンタプレートとの間の間隙に臨む境界面とが同じ圧力の外気に晒されることとなるため、各境界面においてメニスカスの曲率半径が相互に等しくなることで釣り合い、安定してシールされる。
【００１７】
また、各ラジアル軸受部は隣接するスラスト軸受部とは潤滑油が連続して保持されており、片方の潤滑油の外気との境界面から他方の潤滑油の境界面に至るまで動圧が極大となるのは１点のみで極小となる点は存在せず、従って、潤滑油中に気泡が含まれていても自動的に圧力が最小となる外気中に排除する構成とすることが出来る。
【００１８】
更に、スラストプレートの円筒状部の外周面ととこれと半径方向に対向するカウンタプレートとの間に形成される間隙の半径方向寸法を軸線方向外側に向かって拡大するよう構成することで、補助的なテーパシール部が形成される。
【００１９】
この場合、ロータの回転時にラジアル軸受部の軸線方向にアンバランスなヘリングボーン状溝のポンピング作用によって、あるいはモータに対する外的な衝撃や振動の印加等によってラジアル軸受部及びラジアル軸受部とスラスト軸受部の境界部に保持されていた潤滑油がスラストプレート方向へと移動することによって、潤滑油と外気との境界面がスラストプレートの軸線方向外側面とこれと軸線方向に対向するカウンタプレートとの間の間隙から軸受外部方向へと移動した場合であっても、潤滑油の外気との境界面はこの補助的なシール部において形成されて保持されることとなり、潤滑油の漏出が確実に防止される。
【００２０】
また、一対のカウンタプレートの軸線方向外側端部には、前記シャフトの両端部との間にそれぞれ微小間隙を介して対向する環状突部が形成されており、シャフトの外周面と環状突部の内周面との間の間隙の半径方向の寸法を、可能な限り小に設定することによって、潤滑油が気化することによって生じた蒸気の外部への流出抵抗を大にして潤滑油の境界面近傍に於ける蒸気圧を高く保てるので更なる潤滑油の蒸散を有効に阻止することができる。
【００２１】
更に、モータの停止時に、オイルマイグレーション現象によって潤滑油が軸受外部に向かって拡散した場合でも、遠心力の影響でオイルマイグレーション現象が助長されやすいカウンタプレートの表面に沿って拡散した潤滑油は、この環状突部によって確実に捕捉され、軸受外部への滲出が防止される。
【００２２】
【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、記録ディスク駆動用モータとして使用する場合を例にとり、図１乃至図３を参照して説明するが、本発明は以下に示す各実施例に限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態のモータの概略構成を模式的に示す縦断面図であり、図２は、図１において示すモータの軸受部の概略構成を模式的に示す部分拡大断面図である。また、図３は、図１のモータの各軸受部及びテーパシール部での回転時の潤滑油の移動を模式的に示す部分拡大断面図である。
【００２４】
図１において示す記録ディスク駆動用モータ１は、ブラケット２と、このブラケット２の中央開口２ａ内に一方の端部が外嵌固定されるシャフト４と、このシャフト４に対して相対的に回転自在なロータ６とを備える。ロータ６は、外周部に記録ディスク（図示せず）が載置されるロータハブ６ａと、ロータハブ６ａの内周側に位置し、潤滑油８が保持される微小間隙を介してシャフト４に軸支持されるスリーブ部６ｂとを備えている。ロータハブ６ａの内周部には接着等の手段によってロータマグネット１０が固着されており、このロータマグネット１０と半径方向に対向してブラケット２にステータ１２が装着されている。
【００２５】
図２において詳細に示すとおり、スリーブ部６ｂの略中央部には内周面がシャフト４の外周面との間に潤滑油８が保持される微小間隙を形成するようスリーブ部６ｂを軸線方向に貫通する貫通孔６ｃが形成され、シャフト４の上部及び下部には、半径方向外方に突出する円盤状の上部スラストプレート１４及び下部スラストプレート１６がそれぞれ取付けられている。
【００２６】
上部スラストプレート１４は、内周面にシャフト４の外周面が嵌着される孔部を有する円筒状部１４ａとこの円筒状部１４ａの下端部（軸線方向内側端部）から半径方向外方に延設される円盤状部１４ｂとからなり、同様に、下部スラストプレート１６は、内周面がシャフト４の外周面に嵌着される孔部を有する円筒状部１６ａとこの円筒状部１６ａの上端部（軸線方向内側端部）から半径方向外方に延設される円盤状部１６ｂとからなる。
【００２７】
貫通孔６ｃの上部スラストプレート１４及び下部スラストプレート１６の各円盤状部１４ｂ、１６ｂに対応する部位には、これら円盤状部１４ｂ、１６ｂの外径よりも大径な上部開口６ｄ及び下部開口６ｅが形成されている。この上部開口６ｄ及び下部開口６ｅの開放側端部は、環状の上部カウンタプレート１８及び下部カウンタプレート２０によって閉塞されている。
【００２８】
上部カウンタプレート１８は、上部スラストプレート１４の円筒状部１４ａの外周面１４ａ１と半径方向に対向する内周面１８ａ１と円盤状部１４ｂと軸線方向に対向する下面（軸線方向内側面）１８ａ２とを有する環状部１８ａと、この環状部１８ａの上端部（軸線方向外側端部）から半径方向内方に延設され、中央部にシャフト４が挿通される開口を規定する内周面１８ｂ１を有する環状突部１８ｂとから構成される。また、下部カウンタプレート２０は、下部スラストプレート１６の円筒状部１６ａの外周面１６ａ１と半径方向に対向する内周面２０ａ１と円盤状部１６ｂと軸線方向に対向する上面（軸線方向内側面）２０ａ２とを有する環状部２０ａと、この環状部２０ａの下端部（軸線方向外側端部）から半径方向内方に延設され、中央部にシャフト４が挿通される開口を規定する内周面２０ｂ１を有する環状突部２０ｂとから構成される。
【００２９】
貫通孔６ｃ内周部から上部開口６ｄの外周部に至る上部スラスト面６ｆと、上部スラストプレート１４の円盤状部１４ｂの下面（軸線方向内側面）との間には、潤滑油８が保持される微小間隙が形成されており、上部スラスト面６ｆの上面には、ロータ６の回転にともない潤滑油８中に動圧を発生するためのスパイラル状溝２２が形成され上部スラスト軸受部２４が構成されている。また、貫通孔６ｃ内周部から下部開口６ｅの外周部に至る下部スラスト面６ｇと、下部スラストプレート１６の円盤状部１６ｂの上面（軸線方向内側面）との間には、潤滑油８が保持される微小間隙が形成されており、下部スラスト面６ｇの下面には、ロータ６の回転にともない潤滑油８中に動圧を発生するためのスパイラル状溝２２が形成され下部スラスト軸受部２６が構成される。これら上部及び下部スラスト軸受部２４、２６に形成されるスパイラル状溝２２は、図３に上部スラスト軸受部２４を例に上げて示すように、発生する動圧が、それぞれ潤滑油８を図３において矢印Ａで示す方向、すなわちシャフト４に向かって圧送されるよう半径方向内方を向く形状を有している。尚、スパイラル状溝２２は、上部及び下部スラストプレート１４、１６の円盤状部１４ｂ、１６ｂの軸線方向内側面にあるいは上部及び下部スラスト面６ｆ、６ｇとこれと円盤状部１４ｂ、１６ｂの軸線方向内側面の両面ともに形成することも可能である。
【００３０】
このように各スラスト軸受部２４、２６の動圧発生手段をスパイラル状溝２２とすることで、互いに逆向きの一対スパイラル状溝を組み合わせて構成されるヘリングボーン状溝を用いる場合に比べて、スラストプレートの外径を小径化することができるため、下部スラスト軸受部２６がロータマグネット１０及びステータ１２からなる磁気回路部に与える影響を少なくすることができ、十分な駆動トルクを得ることができる。また、スパイラル状溝２２は、ヘリングボーン状溝に比べてモータ１の回転時に生じる潤滑油８の粘性抵抗が小さいため、スラスト軸受部２４、２６における軸受損を小さくし、モータ１の電気的効率を高め、消費電力を抑制することができる。
【００３１】
上部スラストプレート１４の円盤状部１４ｂの上面と軸線方向に対向する上部カウンタプレート１８の環状部１８ａの下面１８ａ２は、半径方向内方に向かって円盤状部１４ｂの上面との間の間隙の軸線方向寸法が拡大するようテーパ状に形成されており、上部スラスト軸受部２４に保持される潤滑油８は、この上部スラストプレート１４の円盤状部１４ｂの上面と上部カウンタプレート１８の環状部１８ａの下面１８ａ２との間のテーパ状の間隙中において、潤滑油８の表面張力、潤滑油８の分子とテーパ状の間隙を構成する各部材の表面の分子とが分子間力によって引き合う力及び外気の空気圧とがバランスすることによって形成される潤滑油８の境界面のメニスカスが位置する上部第１テーパシール部２８が構成される。同様に、下部スラストプレート１６の円盤状部１６ｂの下面と軸線方向に対向する下部カウンタプレート２０の環状部１８ａの上面１８ａ２は、半径方向内方に向かって円盤状部１６ｂの下面との間の間隙の軸線方向寸法が拡大するようテーパ状に形成されており、下部スラスト軸受部２６に保持される潤滑油８は、この下部スラストプレート１６の円盤状部１６ｂと下部カウンタプレート２０の環状部２０ａの上面２０ａ２との間のテーパ状の間隙中において、上部第１テーパシール部と同様に、潤滑油８の境界面のメニスカスが位置する下部第１テーパシール部３０が構成される。
【００３２】
上部スラスト軸受部２４に保持される潤滑油８が、上部スラストプレート１４の上面とこれと軸線方向に対向する上部カウンタプレート１８の環状部１８ａの下面１８ａ２との間に構成される上部第１テーパシール部２８において潤滑油８の境界面が半径方向内方を向いた形で位置するとともに、下部スラスト軸受部２６に保持される潤滑油８が、下部スラストプレート１６の下面とこれと軸線方向に対向する下部カウンタプレート２０の環状部２０ａの上面２０ａ２との間に構成される下部第１テーパシール部３０において潤滑油８の境界面が半径方向内方を向いた形で位置することで、モータ１の回転時に、上部及び下部第１テーパシール部２８、３０中に位置する潤滑油８境界面には、外気の空気圧等メニスカスを形成する種々の圧力、作用等に加えてモータ１の回転による遠心力が潤滑油８を半径方向外方、すなわち軸受外部から遠ざかる方向に押圧することとなるため、シール効果が高められる結果となる。
【００３３】
また、オイルマイグレーション現象等によって上部及び下部スラストプレート１４、１６及び上部及び下部カウンタプレート１８、２０の表面に拡散した潤滑油８は、モータ１の回転時に遠心力の作用で半径方向外方に移動し、上部及び下部第１テーパシール部２８、３２内に位置する外気との境界面から潤滑油８に環流され、潤滑油８のモータ１外部への漏出が防止される。
【００３４】
このように、上部及び下部スラストプレート１４、１６をシャフト４に固着される円筒状部１４ａ、１６ａとこの円筒状部１４ａ、１６ａから半径方向外方に延設される円盤状部１４ｂ、１６ｂとから構成するとともに、潤滑油８と外気との境界面を、上部スラストプレート１４の円盤状部１４ｂの上面と上部カウンタプレート１８の環状部１８ａの下面１８ａ２との間に規定される上部第１テーパシール部２８及び下部スラストプレート１６の円盤状部１６ｂの下面と下部カウンタプレート２０の環状部２０ａの上面２０ａ２との間に規定される下部第１テーパシール部３０内に位置するよう構成することで、上部及び下部スラストプレート１４、１６の円盤状部１４ｂ、１６ｂの軸線方向の肉厚を薄くすることができる。
【００３５】
上部及び下部スラストプレート１４、１６の外周部分に保持される潤滑油８は、モータ１の回転時においては軸受部に比べて低圧となっており、また各スラスト軸受部２４、２６に形成される動圧発生用溝の形状によっては負圧が生じることとなるため、潤滑油８の移動は、モータ１の使用される環境や遠心力等の現象面による影響が大きく、機械的に制御することが困難であり、各スラストプレート１４、１６の外周部分に保持される潤滑油８の量が多くなる程、モータ１の回転が不安定となる危険性が大きくなる。
【００３６】
例えば、図３に示すスラスト軸受部２４のように、シャフト４方向へ潤滑油８を圧送する形状のスパイラル状溝２２を動圧発生手段として使用する場合、モータ１の回転によって、スラストプレート１４の下面とスリーブ部６ｂの上部スラスト面６ｆとの間に保持される潤滑油８はシャフト４方向に移動させられるため、スラストプレート１４の外周部付近は潤滑油８の内部圧力が低下し低圧化した状態となる。この状態で、モータ１の回転速度が上昇し、遠心力が大きくなるとスラストプレート１４の外周面から潤滑油８が分離されて、スラストプレート１４の外周面と半径方向に対向するスリーブ部６ｂの内周面に張り付いた状態となり、スラストプレート１４の外周面が空気に露出してしまう。このように、スラストプレート１４の外周面が空気に露出することで、ロータ６とシャフト４との間に介在する潤滑油８の分布が不均一となることから、その回転を安定して支持することが困難となり、回転振れ等が生じる原因となる。
【００３７】
しかしながら、スラストプレート１４の肉厚が薄くなることで、スラストプレート１４、１６の周囲に保持される潤滑油８の量が少量となり、万一上述のような状況が生じても、モータ１の回転に与える影響を小とすることができ、安定した回転を維持することができる。また、スラストプレート１４の肉厚を薄くすると、シャフト４との締結部の締結強度及び直角度等の組立精度を維持することが困難となる虞があるが、スラストプレート１４のシャフト４への締結部を円筒状にすることで、シャフト４とスラストプレート１４との接触面積が増大して、締結強度を維持することができるとともに、容易に精度良く組み立てることができる。
【００３８】
上部カウンタプレート１８の環状部１８ａの内周面１８ａ１と半径方向に対向する上部スラストプレート１４の円筒状部１４ａの外周面１４ａ１は、環状部１８ａの内周面１８ａ１との間の間隙が軸線方向外側に向かうにつれて半径方向寸法が拡大するようテーパ状に形成され、上部第２テーパ状シール部３２が形成されており、また、下部カウンタプレート２０の環状部２０ａの内周面２０ａ１と半径方向に対向する下部スラストプレート１６の円筒状部１６ａの外周面１６ａ１は、環状部２０ａの内周面２０ａ１との間の間隙が軸線方向外側に向かうにつれて半径方向寸法が拡大するようテーパ状に形成され、下部第２テーパ状シール部３４が形成されている。
【００３９】
上部及び下部スラスト軸受部２４、２６に保持される潤滑油８は、通常は上部及び下部第１テーパシール部２８、３０において外気との境界面が位置しているが、後に詳述するラジアル軸受部の動圧発生用溝のポンピング作用によって、あるいはモータ１に対する外的な衝撃や振動の印加等によって、図３において上部第１、第２テーパシール部２８、３２を例に上げて示すように、潤滑油８の外気との境界面が第１テーパシール部２８、３０を越えて図３において矢印Ｃで示す軸受外部方向へと移動した場合に、この上部及び下部第２テーパシール部３２、３４において、上部及び下部第１テーパシール部２８、３０と同様に、潤滑油８の境界面のメニスカスが形成されて位置するようになることから、潤滑油８の更なる移動が防止され、軸受外部への漏出が阻止される。
【００４０】
また、モータ１の停止時に、オイルマイグレーション現象によって潤滑油８が上部及び下部第２テーパシール部３２、３４を越えて更に軸受外部に向かって拡散した場合でも、遠心力の影響でオイルマイグレーション現象が助長されやすい上部及び下部カウンタプレート１８、２０の環状部１８ａ、２０ａの表面に沿って拡散した潤滑油８は、環状部１８ａ、２０ａの軸線方向外側端部から半径方向内方に延設される環状突部１８ｂ、２０ｂによって確実に捕捉され、軸受外部への滲出が防止される。
【００４１】
上部及び下部スラスト軸受部２４、２６のスパイラル状溝２２を、それぞれ発生する動圧が潤滑油８を半径方向内方に向かって圧送する形状とすることで、上部及び下部スラスト軸受部２４、２６で発生する動圧は、半径方向内方に向かうにつれて高くなる圧力勾配となるため、潤滑油８の充填時等に各スラスト軸受部２４、２６に保持される潤滑油８中に生じた気泡は、圧力の高い軸受部の半径方向内方から圧力の低い半径方向外方に位置する潤滑油８の境界面側へと移動し、外気に開放される。
【００４２】
シャフト４の外周面の略中央部には、貫通孔６ｃの内周面との間の間隙が拡大するよう、軸線方向内側に向かって傾斜する一対の傾斜面４ａ１、４ａ２を備える環状の凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにはシャフト４中に形成された外気と連通する連通孔３６が開口している。
【００４３】
この連通孔３６はシャフト４中を軸線方向に貫通する縦孔３６ａと、この縦孔３６ａから半径方向に延設された凹部４ａに開口する第１開口３６ａと下部第２テーパシール部３４に連続し下部カウンタプレート２０の環状突起２０ｂの内周面２０ｂ１とシャフト４の外周面との間に規定される微小間隙を通じて外気に連通する空間に開口する第２開口３６ｂとから構成される。尚、縦孔３６ａは、シャフト４の加工並びに洗浄完了後、シャフト４の両端に開口する開口部を例えばゴム等の弾性部材からなる封止部材３８、４０によって封止される。すなわち、連通孔３６は、第２開口３６ｂ及び下部カウンタプレート２０の環状突起２０ｂの内周面２０ｂ１とシャフト４の外周面との間に規定される微小間隙を通じてのみ外気に連通している。
【００４４】
この第２開口３６ｂより連通孔３６内に取り込まれた外気は、第１開口３６ａが開口する凹部４ｃと貫通孔６ｃの内周面との間に環状の気体介在部４２を形成し、この気体介在部４２によってシャフト４の外周面と貫通孔６ｃの内周面との間の微小間隙中に保持された潤滑油８は、凹部４ａの一対の傾斜面４ａ１、４ａ２と貫通孔６ｃの内周面との間に形成されるテーパ状間隙内において、潤滑油８の表面張力、潤滑油８の分子とテーパ状間隙を規定する一対の傾斜面４ａ１、４ａ２の表面及び貫通孔６ｃの内周面の分子とが分子間力によって引き合う力及び気体介在部４２に保持される外気の空気圧とがバランスすることによって潤滑油８の境界面のメニスカスが形成されることで軸線方向上下に分割される。
【００４５】
貫通孔６ｃの内周面のこれら上下に分割されて保持される潤滑油８に対応する部位には、ロータ６の回転にともない潤滑油８中に動圧を発生するためのヘリングボーン状溝４４が形成され上部ラジアル軸受部４６及び下部ラジアル軸受部４８が構成されている。これら上部及び下部ラジアル軸受部４６、４８に形成されるヘリングボーン状溝４４は、図３に上部ラジアル軸受部４６を例に上げて示すように、互いに逆方向のスパイラル状溝４４ａ、４４ｂを曲折部４４ｃで連結したものであり、それぞれ発生する動圧が、潤滑油８を図３において矢印Ｂで示す軸線方向外側に向かって、換言すると上部及び下部スラスト軸受部２４、２６に向かって圧送するよう、軸線方向外側に位置するスパイラル状溝４４ａが軸線方向内側に位置するスパイラル状溝４４ｂに比べて短くなっている。
【００４６】
上部及び下部ラジアル軸受部４６、４８のヘリングボーン状溝４４を、発生する動圧がそれぞれ潤滑油８を軸線方向外方に向かって圧送する形状とすることで、潤滑油８の充填時等に各ラジアル軸受部４６、４８に保持される潤滑油８中に生じた気泡が圧力の高い軸受部から圧力の低い気体介在部４２との境界面側へと移動し、気体介在部４２から連通孔３６を通じて外気に開放される。
【００４７】
この構成において、スラスト軸受部２４、２６には形成される動圧発生手段はスパイラル状溝２２であり、それのみでは必要な荷重支持圧を発生できないが、隣接するラジアル軸受部４６、４８には軸線方向にアンバランスなヘリングボーン状溝２４が形成されているので、モータ１の回転時に、潤滑油８はスパイラル状溝２２及びヘリングボーン状溝４４によってそれぞれ図３において矢印Ａ及びＢで示す方向へと圧送されるので、両軸受部の協働によりロータ６にかかる負荷を支持するに必要な動圧を発生せしめて負荷を支持している。
【００４８】
また、上部及び下部スラスト軸受部２４、２６とこれらに隣接する上部及び下部ラジアル軸受部４６、４８には連続して潤滑油８が保持されるとともに、上部及び下部ラジアル軸受部４６、４８を分離する気体介在部４２が連通孔３６を通じて外気に連通していることから、上部及び下部第１テーパシール部２８、３０内に位置する各スラスト軸受部２４、２６の潤滑油８と外気との境界面と凹部４ａの一対の傾斜面４ａ１、４ａ２と貫通孔６ｃとの間に規定されるテーパ状間隙内に位置する各ラジアル軸受部４６、４８の潤滑油８の気体介在部４２に保持される外気との境界面は同じ空気圧に晒されることとなる。
【００４９】
このため、例えば遠心力やモータ１への外的な衝撃、振動の印加等に起因して、上部又は下部第１テーパシール部２８、３０内の潤滑油８の境界面あるいは凹部４ａの一対の傾斜面４ａ１、４ａ２と貫通孔６ｃとの間に規定されるテーパ状間隙内の潤滑油８の境界面の一方が軸受部から離間する方向に移動した場合、他方の境界面も各境界面が位置する各テーパ状間隙内を、潤滑油８の境界面のメニスカスの曲率半径が等しくなる位置まで移動することで釣り合い、シール効果を損なうことなく安定して保持される。
【００５０】
また、各ラジアル軸受部４６、４８は隣接するスラスト軸受部２４、２６とは潤滑油８が連続し、片方の潤滑油８の境界面から他方の潤滑油８の境界面に至るまで動圧が極大となるのは１点のみで極小となる点は存在せず、従って、潤滑油８中に気泡が含まれていても自動的に圧力が最小となる外気中に排除する構成とすることが出来る。
【００５１】
このように、各軸受部に保持される潤滑油８中に生じた気泡は、順次低圧側へと移動し、各潤滑油８の境界面より外気中に開放されるため、気泡が潤滑油８中に滞留することがなく、モータ１の温度上昇時に気泡が熱膨張し体積が増加することによって、潤滑油８が軸受外部に漏出することが防止される。また、気泡排出のための特別な構成を要しないので、モータ１の構造を簡略化することができる。
【００５２】
上部及び下部カウンタプレート１８、２０の環状突部１８ｂ、２０ｂの内周面１８ｂ１、２０ｂ１とシャフト４の外周面との間に規定される間隙の半径方向寸法を可能な限り小さく設定することによって、モータ１の回転時に各スラストプレート１４、１６の円筒状部１４ａ、１６ａの外周面１４ａ１、１６ａ１及び円盤状部１４ｂ、１６ｂの軸線方向外側面とカウンタプレート１８、２０の環状部１８ａ、２０ａの内周面１８ａ１、２０ａ１及び軸線方向内側面１８ａ２、２０ａ２との間に規定される間隙とシャフト４の外周面と各カウンタプレート１８、２０の環状突部１８ｂ、２０ｂの内周面１８ｂ１、２０ｂ１との間に規定される間隙とで発生する空気流の流速に差異が生じることで、潤滑油８が気化することによって生じた蒸気（オイルミスト）のモータ１の外部への流出抵抗を大きくして潤滑油８の境界面近傍に於ける蒸気圧を高く保てるので更なる
潤滑油８の蒸散を防止することができる。
【００５３】
尚、これら各面に例えばフッ素系材料からなる撥油剤を塗布しておくと、潤滑油８に遠心力の作用しないモータ１の停止時に、潤滑油８がオイルマイグレーション現象によって上部及び下部カウンタプレート１８、２０の環状突部１８ｂ、２０ｂの内周面１８ｂ１、２０ｂ１とシャフト４の外周面との間の間隙を通じてモータ１の外部に漏出することをより効果的に防止できる。
【００５４】
以上、本発明に従う記録ディスク駆動用モータの一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態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。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のモータによれば、潤滑油の境界面には、メニスカスを形成する種々の圧力、作用等に加えてモータの回転時には遠心力が作用し、シール効果が向上するとともに、オイルマイグレーション現象によって軸受外部方向へと滲出した潤滑油も遠心力の作用で半径方向外方に位置する前述の境界面方向へと押圧され環流されることから、潤滑油の軸受外部への漏出を効果的に防止することができ、モータの安定した回転を長期間にわたって維持することができる。
【００５６】
また、スラストプレートのシャフトへの固着部分を円筒状に構成することで、両部材の接触面積が大きくなり、シャフトとスラストプレートとの間の締結強度及びシャフトに対するスラストプレートの円盤状部の直角度等の組立精度を維持しながら、スラストプレートの円盤状部の肉厚を薄肉化し、スラストプレートの外周部分に保持される潤滑油量を抑制することができ、モータの回転が不安定となる危険性を小とすることができる。
さらに、ロータの回転時にラジアル軸受部及びラジアル軸受部とスラスト軸受部の境界部に保持されていた潤滑油がスラストプレート方向へと移動することによって、潤滑油と外気との境界面がスラストプレートの軸線方向外側面とこれと軸線方向に対向するカウンタプレートとの間の間隙から軸受外部方向へと更に移動した場合でも、潤滑油の外気との境界面がこのシール部（半径方向間隙部）において形成され、保持されることから、潤滑油の漏出が確実に防止される。
【００５７】
本発明の請求項２のモータによれば、スラスト軸受部の動圧発生用溝をスパイラル状溝とすることで、スラスト軸受部での潤滑油の粘性抵抗による軸受損の発生を抑制することができ、モータの消費電力を低減することができる。
【００５８】
本発明の請求項３のモータによれば、スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部の動圧発生用溝を軸線方向にアンバランス（非対称）なヘリングボーン状溝としスラスト軸受部方向に潤滑油を圧送するようにすることで、両軸受部の協働によりロータにかかる負荷を支持するに必要な動圧を発生することができる。
【００５９】
また、各ラジアル軸受部は隣接するスラスト軸受部とは潤滑油が連続して保持されており、片方の潤滑油の外気との境界面から他方の潤滑油の境界面に至るまで動圧が極大となるのは１点のみで極小となる点は存在せず、従って、潤滑油中に気泡が含まれていても自動的に圧力が最小となる外気中に排除する構成とすることができる。
【００６１】
本発明の請求項４に記載のモータによれば、一対のカウンタプレートの軸線方向外側端部に形成される環状突部の内周面とシャフトの外周面との間に規定される微小間隙の半径方向の寸法を可能な限り小に設定することによって、潤滑油が気化することによって生じた蒸気の外部への流出抵抗を大にして潤滑油の境界面近傍に於ける蒸気圧を高く保てるので更なる潤滑油の蒸散を有効に阻止することができる。
【００６２】
この場合、万一オイルマイグレーション現象によって潤滑油が軸受外部に向かって拡散した場合でも、遠心力の影響でオイルマイグレーション現象が助長されやすいカウンタプレートの表面に沿って拡散した潤滑油は、モータの停止時にこの環状突部によって確実に捕捉され、軸受外部への滲出が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のモータの概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１において示すモータの上部スラスト軸受部及び上部ラジアル軸受部の概略構成を模式的に示す部分断面図である。
【図３】図１のモータの各軸受部及びテーパシール部での回転時の潤滑油の移動を模式的に示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
２ブラケット
４シャフト
６ロータ
８潤滑油
１０ロータマグネット
１２ステータ
１４、１６スラストプレート
２２スパイラル状溝
２４、２６スラスト軸受部
４４ヘリングボーン状溝
４６、４８ラジアル軸受部

Claims

固定のシャフトの軸線方向に離れた二箇所に固着された一対のスラストプレートと、前記シャフトの前記一対のスラストプレート間における外周面に潤滑油が保持されるラジアル微小間隙を介して対向するラジアル内周面及び前記スラストプレートの互いに向かい合う対向面にそれぞれ潤滑油が保持されるスラスト微小間隙を介して対向するスラスト内面を有するロータと、該ロータに装着されたロータマグネットと、該ロータマグネットに対向するように配設されたステータとを備えたモータにおいて、
前記一対のスラストプレートが、前記シャフトに固着される円筒状部と該円筒状部の軸線方向内側端部から半径方向外方に延設される円盤状部とからなり、前記ロータには、前記円盤状部の軸線方向外側面と軸線方向に間隙を介して対向するとともに前記円筒状部の外周面と半径方向に間隙を介して対向する一対のカウンタプレートが前記一対のスラストプレートの軸線方向外側にそれぞれ配設され、
前記円盤状部の軸線方向外側面と前記カウンタプレートとの間の軸線方向間隙は半径方向内方に向かって間隙の軸線寸法が漸増し、前記円筒状部の外周面と前記カウンタプレートとの間の半径方向間隙は前記軸線方向間隙に連続しかつ軸線方向外側に向かって間隙の半径方向寸法が漸増し、前記スラスト微小間隙に保持される潤滑油と外気との境界面が少なくともロータの回転の停止時には前記円盤状部の軸線方向外側面と前記カウンタプレートとの間の軸線方向間隙中に位置することを特徴とするモータ。
前記一対のスラストプレートの対向面と前記ロータのスラスト内周面との少なくとも一方には前記潤滑油を半径方向内方に向かって圧送するスパイラル状溝を形成することにより一対のスラスト軸受部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記シャフトと前記ロータとの間の前記ラジアル微少間隙の中央部には前記ラジアル微小間隙に保持される潤滑油を軸線方向に分離する環状の気体介在部が設けられ、また、前記ラジアル微少間隙における前記気体介在部の軸線方向両端側には、前記シャフトの外周面と前記ロータの前記ラジアル内周面との少なくとも一方に前記潤滑油を前記気体介在部とは反対方向に圧送するよう軸線方向にアンバランスな形状とされたヘリングボーン状溝を形成することにより一対のラジアル軸受部が形成されていることを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載のモータ。
前記シャフトの両端部は、前記一対のスラストプレートの軸線方向外側に延設され、前記一対のカウンタプレートの軸線方向外側端部には、前記シャフトの両端部の外周面との間にそれぞれ微小間隙を介して対向するよう半径方向内方に突出する環状突部が形成され、前記一対のスラスト軸受部は該環状突部の内周面と前記シャフトの両端部の外周面との間に規定される微小間隙を通じて外気に開放されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ。