JP3865569B2

JP3865569B2 - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP3865569B2
Application number: JP2000157489A
Authority: JP
Inventors: 康二谷口; 茂雄小幡; 薫松岡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2020-05-29
Also published as: JP2001339905A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報／映像機器等への搭載に好適なスピンドルモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報／映像機器は、高記録密度化／高速データ転送が強く要望されるようになり、そのためにモータの回転精度、高速回転化を同時に満足し得るスピンドルモータが開発されて来つつある。
【０００３】
ラジアル軸受に流体軸受を採用した磁気ディスク装置用スピンドルモータを例にとって説明する。図５（ａ）に示すように、ベース１０１に、上下方向の固定軸１０２が下端において圧入固定されるとともに、複数相のステータコイル１０３が巻回されたステータコア１０４が固定されている。磁気ディスク（図示せず）を搭載するハブ１０５は、固定軸１０２に外挿されたスリーブ１０６の外周面に接着等により固定されて、スリーブ１０６と一体的に一方向に回転するようになっており、ステータコイル１０３に対向する外周面に装着された磁石１０７とともに回転子を構成している。磁石１０７の外周円筒面には、複数極の着磁がなされている。
【０００４】
固定軸１０２の上端面は凸状円弧面に仕上げられており、スリーブ１０６に固定して対向配置されたスラストプレート１２０がスラスト軸受を構成している。１２１は吸引板である。一方、図５（ｂ）に示すように、スリーブ１０６の内周面にはラジアル軸受部１１０、１１１が固定軸１０２の軸長手方向に沿って上からこの順に形成されており、ラジアル軸受部１１０、１１１と固定軸１０２との間には所定の隙間（数μｍオーダー）が形成されている。これらラジアル軸受部１１０、１１１はそれぞれ、転造等の加工手段によって形成されたへリングボーン形状の動圧発生溝１１０ａ、１１１ａを有し、固定軸１０２との間の隙間に潤滑剤Ｌが注入されていて、ラジアル軸受を構成している。上側の動圧発生溝１１０ａの溝幅Ｆ１と下側の動圧発生溝１１１ａの溝幅Ｆ２とは、等しいか、あるいはＦ１がＦ２より大きくなるように設計されている。また下側の動圧発生溝１１１ａは、屈曲部よりも下側の溝幅Ｅ２が、屈曲部より上側の溝幅Ｅ１よりも長く構成されている。
【０００５】
このようなスピンドルモータにおいて、複数相よりなるステータコイル１０３に回転子の回転位相に応じて順次通電を行うと、磁石１０７との間でフレミングの左手の法則によりトルクが発生し、それにより磁石１０７、ハブ１０５、スリーブ１０６が一体的に回転し始める。
【０００６】
このとき、スラスト軸受では、固定軸１０２の上端の凸状円弧面１０２ａとスラストプレート１２０との間で低摩擦のすべり軸受が実現される。一方、ラジアル軸受では、動圧発生溝１１０ａ、１１１ａで楔形状に基づくポンピング作用が働き、ヘリングボーン形状の屈曲部で潤滑剤Ｌの圧力が上昇するため、固定軸１０２がラジアル方向に押圧され、固定軸１０２とスリーブ１０６（ラジアル軸受部１１０、１１１）とは非接触に保たれる。
【０００７】
なおこの時、上記したように下側のラジアル軸受部１１１の動圧発生溝１１１ａでは屈曲部より下側の溝幅Ｅ２＞上側の溝幅Ｅ１であるため、ラジアル軸受部１１１全体としては潤滑剤Ｌは上側に向かう力を受け、スリーブ１０６の開放端からの潤滑剤Ｌの漏れは発生し難い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、磁気ディスク装置などの小型、薄型化に伴い、スピンドルモータも小型、薄型のものが要求されるようになってきており、スピンドルモータの小型、薄型化を図ると、ラジアル軸受スパンが十分に確保できない。そのため、スリーブ開放端からの潤滑剤漏れを防止するために上記したような動圧発生溝構造をとると、ヘリングボーン形状の屈曲部より上側の溝幅が極端に短くなり、軸をスリーブの軸心位置に配置する軸受本来の剛性が確保できなくなるという問題があった。すなわち、潤滑剤漏れ防止と軸受剛性確保とは相反するものであり、妥協点を見つける必要があった。
【０００９】
本発明は上記問題を解決するもので、潤滑剤漏れ防止と軸受剛性確保とを満足できるスピンドルモータを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、軸と、一端開口が封止され前記軸に外挿されたスリーブ部を有し前記軸とスリーブ部との間に注入された潤滑剤を介して軸と相対的に回転運動する回転子と、ヘリングボーン形状の動圧発生溝を有し前記軸の外周円筒面とスリーブ部の内周円筒面との間に軸長手方向に沿って複数段に設けられ前記軸をラジアル方向に支承するラジアル軸受部とを備えたスピンドルモータにおいて、少なくとも１つの前記ラジアル軸受部に、ヘリングボーン形状の屈曲部よりも前記スリーブ部の開放端に近い部位に形成されて潤滑剤を保持する補助溝を前記動圧発生溝間に等間隔に配置したことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、動圧発生溝全体の溝幅が小さくても、スリーブ部の開放端に近い部位で潤滑剤を溝内に引き込むのに十分な力が発生することになり、潤滑剤漏れが少なくなるとともに、十分な軸受剛性を確保できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における磁気ディスク用スピンドルモータの断面図であり、図２は同スピンドルモータを構成する(a) スリーブの断面図、(b) 動圧発生溝の平面図、(c) 動圧発生溝の断面図である。
【００１７】
図１〜図２において、ベース１には、上下方向の固定軸２が下端において圧入固定されるとともに、複数相のステータコイル３が巻回されたステータコア４が固定されている。磁気ディスク（図示せず）を搭載するハブ５は、固定軸２に外挿されたスリーブ６の外周面に接着等により固定されてスリーブ６と一体的に一方向に回転するようになっており、ステータコイル３に対向する外周面に装着された磁石７とともに回転子を構成している。磁石７の外周円筒面には、複数極の着磁がなされている。
【００１８】
固定軸２の上端面は凸状円弧面に仕上げられており、スリーブ６に固定して対向配置されたスラストプレート８がスラスト軸受を構成している。９は吸引板である。スリーブ６の内周面には、ラジアル軸受部１０、１１が固定軸２の軸長手方向に沿って上からこの順に設けられており、ラジアル軸受部１０、１１と固定軸２との間には所定の隙間（数μｍオーダー）が形成されている。これらラジアル軸受部１０、１１はそれぞれ、転造等の加工手段によって、スリーブ６の軸芯と直角をなす線を中心として屈曲して形成されたヘリングボーン形状の動圧発生溝（複数の楔形状溝）１０ａ、１１ａを有し、固定軸２との間の隙間に潤滑剤Ｌが注入されていて、ラジアル軸受を構成している。
【００１９】
動圧発生溝１０ａ、１１ａでは、上側の動圧発生溝１０ａの軸長手方向の溝幅Ａ１と下側の動圧発生溝１１ａの溝幅Ａ２とが等しくなるように設計されている。また動圧発生溝１１ａは、ヘリングボーン形状の屈曲部Ｏよりも下側の溝部ＯＢの深さが、屈曲部より上側の溝部ＯＡの深さよりも大きくなるように形成されている。
【００２０】
このようなスピンドルモータにおいて、複数相よりなるステータコイル３に回転子の回転位相に応じて通電すると、回転子（磁石７、ハブ５、スリーブ６）が回転を開始して、例えば毎分４，５００回転といった定常回転数に達するまで加速し、定常回転数に至ったところ一定回転数を保つ。
【００２１】
このとき、固定軸２の上端面の凸状円弧面とスラストプレート８の略中央部が数十μｍの直径の略円形の面で摺動し、スラスト荷重を支える。一方、動圧発生溝１０ａ、１１ａにおいて、ヘリングボーン形状の屈曲部Ｏに潤滑剤Ｌが流入して動圧が発生し、この動圧によって、固定軸２の外周円筒面とスリーブ６の内周円筒面とは非接触の状態となる。
【００２２】
なおこのとき、上記したように動圧発生溝１１ａでは屈曲部Ｏよりも下側の溝部ＯＢの深さ＞上側の溝部ＯＡの深さであるため、屈曲部Ｏに流入する潤滑剤Ｌ量が下側で大きくなり、ラジアル軸受部１１全体としては、潤滑剤Ｌを上側へ引き込む力が作用する。このため、スピンドルモータに発生する遠心力や振動などが潤滑剤Ｌに作用しても、スリーブ６の下端の開放部から潤滑剤Ｌが漏れることはない。
【００２３】
このように、上述した従来モータとは異なって、深さ方向の溝形状によって潤滑剤Ｌを上側へ引き込む力を発生させる構成なので、スピンドルモータの小型化あるいは薄型化によってラジアル軸受スパンを短くせざるを得ず、溝幅などが制約されていても、実施可能である。
【００２４】
なお、この実施の形態１では屈曲部Ｏの上側と下側とで深さ方向の溝形状を変えたが、屈曲部Ｏの上側と下側とで幅方向の溝形状を変えたり、相似形状として断面比率を変えるようにしても、同様の効果が得られる。
【００２５】
また、スラスト軸受も流体軸受とした構成であっても、同様の効果が得られる。さらに、ハブが静止しベースが固定軸とともに回転する機器を構成しても、同様の効果が得られる。これらの構成は以下の実施の形態２，３でも可能である。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるスピンドルモータを説明する。このスピンドルモータは上記した実施の形態１のモータとほぼ同様の構成を有しているが、次の点で相違している。
【００２６】
図３に示すように、スリーブ６では、上側のラジアル軸受部１０の動圧発生溝１０ａの軸長手方向の溝幅Ａ１と、下側のラジアル軸受部１１の動圧発生溝１１ａの溝幅Ａ２とが等しくなるように、また溝深さが等しくなるように設計されている。そして、下側のラジアル軸受部１１に、屈曲部Ｏよりも下側の動圧発生溝１１ａに沿ってノの字形状に形成され潤滑剤Ｌを保持する補助溝１１ｂが複数個、等間隔に配置されている。
【００２７】
このため、ラジアル軸受部１０、１１ともに、楔形状の動圧発生溝１０ａ，１１ａで略々上下対称な動圧力が発生する。それに加えてラジアル軸受部１１では、ノの字形状の補助溝１１ｂで上側に向かう圧力が発生し、ラジアル軸受部１１全体として、潤滑剤Ｌを上側に向かわせる力が働く。したがって、スリーブ６の下端の開放部からの潤滑剤漏れは発生しにくい。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータを図５を用いて説明する。このスピンドルモータは上記した実施の形態１のモータとほぼ同様の構成を有しているが、次の点で相違している。
【００２８】
図４に示すように、スリーブ６では、上側のラジアル軸受部１０の動圧発生溝１０ａの軸長手方向の溝幅Ｃ１よりも下側のラジアル軸受部１１の動圧発生溝１１ａの溝幅Ｃ２を大きくしている。そして下側のラジアル軸受部１１の動圧発生溝１１ａで分に大きな溝幅Ｃ２を確保したことに基づいて、屈曲部Ｏより上側の溝幅Ｄ１よりも、屈曲部Ｏより下側の溝幅Ｄ２を大きくしている。
【００２９】
その結果、下側のラジアル軸受部１１全体として、潤滑剤Ｌを上側に向かわせる力が働き、潤滑剤Ｌを十分に保持する力が発生し、スリーブ６の開放端からの潤滑剤漏れを防止できる。しかも、ラジアル軸受部１０と１１の軸受剛性のバランスをとるための設計が大変容易になる。このような構成は、小型あるいは薄型のスピンドルモータのようにラジアル軸受の軸受スパンが短い場合に特に有効である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一端開口が封止され軸に外挿されたスリーブ部を有した回転子を備え、ヘリングボーン形状の動圧発生溝を形成したラジアル軸受部を軸長手方向に沿って複数段に設けたスピンドルモータにおいて、ヘリングボーン形状の屈曲部よりもスリーブ部の開放端に近い部位の動圧発生溝に沿う別途の動圧発生溝を配置することにより、潤滑剤を効率よく保持可能になり、軸受剛性を確保しながら、スリーブ部の開放端からの潤滑剤漏れが少ない小型、薄型のスピンドルモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスピンドルモータの概略全体構成を示す断面図
【図２】図１のスピンドルモータを構成するスリーブの構成を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態２におけるスピンドルモータを構成するスリーブの断面図
【図４】本発明の実施の形態３におけるスピンドルモータを構成するスリーブの断面図
【図５】従来のスピンドルモータの概略全体構成を示す断面図
【符号の説明】
１ベース
２固定軸
３ステータコイル
４ステータコア
５ハブ
６スリーブ
７磁石
８スラストプレート
10，11 ラジアル軸受部
10a,11a 動圧発生溝
11b 補助溝
Ｏ屈曲部
Ｌ潤滑剤

Claims

軸と、一端開口が封止され前記軸に外挿されたスリーブ部を有し前記軸とスリーブ部との間に注入された潤滑剤を介して軸と相対的に回転運動する回転子と、ヘリングボーン形状の動圧発生溝を有し前記軸の外周円筒面とスリーブ部の内周円筒面との間に軸長手方向に沿って複数段に設けられ前記軸をラジアル方向に支承するラジアル軸受部とを備えたスピンドルモータにおいて、少なくとも１つの前記ラジアル軸受部に、ヘリングボーン形状の屈曲部よりも前記スリーブ部の開放端に近い部位に形成されて潤滑剤を保持する補助溝を前記動圧発生溝間に等間隔に配置したことを特徴とするスピンドルモータ。