JP4451771B2 - スピンドルモータ - Google Patents
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Description
一方、ハードディスクドライブ等のディスク装置やレーザビームプリンタ装置に対しては薄型化が要求されており、これらに用いられる、動圧軸受装置を搭載した駆動用スピンドルモータも可能な限り薄型化しなければならない。
そのため、従来、シャフトの軸端部側に配置していたスラスト軸受部を、ラジアル軸受部の外側であるスリーブの外周側に配置して薄型化を図ったスピンドルモータが提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、このスピンドルモータは、ラジアル軸受面を有するスリーブに、さらにそのラジアル軸受面に対して直交する方向の2つのスラスト軸受面を形成しなければならない。
従って、一方のスラスト軸受面を形成し、その後、他方のスラスト軸受面を形成する際に加わる加工負荷により、一方のスラスト軸受面やラジアル軸受面に変形が生じる可能性がある。
〔1〕動圧軸受を備えたスピンドルモータであって、ベース(8)と、このベース(8)に固定された円筒状のスリーブ(4)と、このスリーブ(4)に内挿され前記ベース(8)に対して回動する軸(1)と、この軸(1)と一体に回動するハブ(7)と、前記軸(1)と前記スリーブ(4)との間に形成されたラジアル動圧軸受部(RB)とを備える一方、前記スリーブ(4)の外周部に径方向に突出して設けられたフランジ部(4a)と、前記ハブ(7)に前記スリーブ(4)を囲繞する方向に突出して設けられた環状の壁部(7a)と、前記フランジ部(4a)と前記軸(1)の軸方向(C)に隣接し前記壁部(7a)の内周部に固定された環状のスラストリング(3)と、前記スラストリング(3)を前記フランジ部(4a)との間で前記軸(1)の方向に挟んで前記スリーブの外周部に固定されたシールプレート(17)とを有し、前記スラストリング(3)と前記フランジ部(4a)との互いに対向する面(3a,4a1)間に形成された第1のスラスト動圧軸受部(SB1)を備えると共に、前記スラストリング(3)と前記シールプレート(17)との互いに対向する面(3b,17a)間に形成された第2のスラスト動圧軸受部(SB2)を備えたことを特徴とするスピンドルモータ(50,51)である。
〔2〕前記軸(1)は、前記ハブ(7)と一体に形成された芯部(1)と、この芯部(1)の外周部に嵌着された筒状部(13)とより成る、〔1〕に記載されたスピンドルモータ(50)である。
〔3〕動圧軸受を備えたスピンドルモータであって、ベース(8)と、このベース(8)に固定された軸(1)と、この軸(1)に外挿され前記ベース(8)に対して回動する円筒状のスリーブ(4)と、このスリーブ(4)と一体に回動するハブ(7)と、前記軸(1)と前記スリーブ(4)との間に形成されたラジアル動圧軸受部(RB)とを備える一方、前記スリーブ(4)の外周部に径方向に突出して設けられたフランジ部(4a)と、前記ベース(8)に前記スリーブ(4)を囲繞する方向に突出して設けられた環状の壁部(8a)と、前記フランジ部(4a)と前記軸(1)の軸方向(C)に隣接し前記壁部(8a)の内周部に固定された環状のスラストリング(3)と、前記スラストリング(3)を前記フランジ部(4a)との間で前記軸(1)の方向に挟んで前記スリーブ(4)の外周部に固定されたシールプレート(17)とを有し、前記スラストリング(3)と前記フランジ部(4a)との互いに対向する面間に形成された第1のスラスト動圧軸受部(SB1)を備えると共に、前記スラストリング(3)と前記シールプレート(17)との互いに対向する面間に形成された第2のスラスト動圧軸受部(SB2)を備えたことを特徴とするスピンドルモータ(52)である。
図1は、本発明のスピンドルモータの実施例1を示す断面図である。
図2は、本発明のスピンドルモータの実施例1を説明する断面図である。
図3は、本発明のスピンドルモータの実施例1における要部の拡大断面図である。
図4は、本発明のスピンドルモータの実施例2を示す断面図である。
図5は、本発明のスピンドルモータの実施例3を示す断面図である。
まず、実施例1について、図1〜図3を用いて説明する。
この実施例1のスピンドルモータ50は、ハードディスク装置用の所謂インナーロータ型であり、ステータ部50Sとこのステータ部50Sに対して回転するロータ部50Rとより成る。
ハブ7の外周側には、軸部1を囲繞するように突出した壁部であるハブフランジ部7aが形成されている。このハブフランジ部7aの外周面にはN極とS極とが交互に多極着磁された環状のマグネット11が装着されている。また、ハブフランジ部7aの内周面には、リング状のスラストリング3が圧入または接着により固定されている。
ベース8には、複数の突極(図示せず)を有する環状のコア9が固定されている。その各突極にはコイル10が巻回されている。また、環状コア9は、その内周面がマグネット11の外周面と所定間隙を有して対向するように配置されている。
スリーブ4は、貫通孔4bを有する略円環状であり、外筒部13が微小の間隙を有して内挿される。
また、スリーブ4の一方の端部側には径方向に突出するフランジ部4aが設けられ、他方の端部側には、貫通孔4bを塞ぐエンドプレート5が固定されている。
さらに、スリーブ4の外周部には、スラストリング3を微小の間隙を有してフランジ部4aとの間に挟み込む環状のシールプレート17が圧入固定されている。
また、スラストリング3の軸方向の両端面3a,3bと、この両端面3a,3bに微小の間隙を有して対向する、フランジ部4aの軸方向端面4a1及びシールプレートの軸方向端面17aと、各対向面において、少なくともその一方に形成されたスラスト動圧溝(図示せず)と、両者の間隙に充填された潤滑剤20とによりスラスト動圧軸受が構成されている。
言い換えるならば、実施例のスピンドルモータは、スラストリング3の端面3aとフランジ部4aの軸方向端面4a1との間で第1のスラスト動圧軸受(SB1)を形成し、スラストリング3の端面3bとシールプレートの軸方向端面17aとの間で第2のスラスト動圧軸受(SB2)を形成してなるものである。
そして、第1のスラスト動圧軸受と第2のスラスト動圧軸受とで発生する動圧により、スリーブ4は軸方向に中立に浮いた状態となってロータ部50Rは他部材と接触することなく回動可能となる。
また、この潤滑剤充填部の開放端となるシールプレート17とハブフランジ部7aとの間隙は、開放端側に向かうに従って間隙が広くなるテーパシール部6とされ、潤滑剤20の漏出を防止している。潤滑剤20は、その液面がテーパーシール部6の途中に位置するように量が調整され充填されている。
また、ハブの製造工程において、この雌ねじ2の加工後に洗浄を行うが、加工で発生する切削粉や洗浄液に含まれる異物等を十分に除去するため、この雌ねじ2は貫通孔2aの一部として形成される。
そして、組立後、この貫通孔2aから潤滑剤20が漏出するのを防止するため、この貫通孔2aには、潤滑剤20を封止する封止材16が接着剤により固着されている。この封止材16として、弾性体、例えば貫通孔2aの内径より直径が大きいゴム製のボールを用いることができ、これを貫通孔2aに圧入または接着により固着封止する。
その結果、ラジアル軸受部やスラスト軸受部の隙間がより均一になり、回転時に負荷が発生したり回転部材の当たりが発生することがなく、より高い信頼性が得られる。
この溝1aの本数は、2本以下の場合、圧入力の減少効果が十分に得られず、圧入によって外筒部13の外周面の円筒度精度が低下してしまう。
また、逆に多くなると、加工工数が増加したり、加工装置が複雑になるので、3本とするのが最も好ましい。
また、その加工の際、ワーク逃げにより軸倒れをなるべく生じさせないために、軸部1に均等な加工圧力がかかるよう溝1aを3本同時に加工するのが望ましい。
この溝1aを設けることにより、ラジアル軸受部における潤滑剤充填部の両端側が連結される。従って、動圧の圧力バランスを整える効果が発揮され、例えば、負圧が生じたり過浮上を生じるという不具合の発生を防止することができる。
テーパシール部6において、ハブ7のフランジ部7aの内周面7a1は、潤滑剤充填部の開放端18(図3の下方側)に向かうほど内径が小さくなる方向の傾斜面として形成されている。
一方、シールプレート17の外周面17bは、開放端18に向かうほど外径が小さくなる方向の傾斜面として形成されている。
そして、シールプレート17の外周面17bの回転軸Cに対する傾斜角度が、フランジ部7aの内周面7a1の回転軸Cに対する傾斜角度よりも大きくなるように形成されているので、両者の間隙は開放端18に向かうほど広くなっている。
また、このテーパシール部6は、潤滑剤充填部の最外径部に配置されているので、シール部6内の容量はその径に比例して大きくなっている。
従って、温度変化に伴う、シール部6における潤滑剤20の液面変化は極めて僅かであり、この実施例で用いられる動圧軸受は、極めて信頼性の高い軸受となっている。
次に、実施例2のスピンドルモータ51を、図4を用いて説明する。
このスピンドルモータ51は、ハードディスク装置用の所謂アウターロータ型であり、アウターロータの構成及び下記に説明する構成以外は実施例1と同様である。
また、この実施例のスピンドルモータ51は、実施例1と同様の所謂軸回転タイプであり、また、ハードディスクの内径が大きい場合に適用される例である。
従って、ハードディスクはハブ7に設けられた複数の雌ねじ2で固定されるので、軸部1(以下、実施例2以降、軸1とも称する)に雌ネジは形成されていない。
また、当例では、軸1とハブ7とは別体としており、それにより軸1の外周面を高精度に研磨することができ、実施例1で用いた外筒部13を不要とする構成となっている。
小径部1b,7cの圧入しろを5〜10μmとし、それ以外の部分の圧入しろは5〜20μmとなるように両者の径を設定してある。
この実施例においても、スラストリング3の端面3aとフランジ部4aの軸方向端面4a1との間で第1のスラスト動圧軸受SB1を形成し、スラストリング3の端面3bとシールプレートの軸方向端面17aとの間で第2のスラスト動圧軸受SB2を形成してなるものである。
そして、第1のスラスト動圧軸受SB1と第2のスラスト動圧軸受SB2とで発生する動圧により、スリーブ4は軸方向に中立に浮いた状態となってロータ部51Rは他部材と接触することなく回動可能となる。
また、この潤滑剤充填部の開放端部となるシールプレート17とハブ7のフランジ部7aとの間隙は、開放端側に向かうに従って間隙が広くなるテーパシール部6とされ、潤滑剤20の漏出を防止している。潤滑剤20は、その液面がテーパーシール部6の途中に位置するように量が調整され充填されている。
実施例3のスピンドルモータ52の断面図を図5に示す。このスピンドルモータは、実施例2のスピンドルモータ51に対して軸固定タイプとしたものである。
この実施例3の構成において、軸1はベース8に圧入固定されている。
また、環状のスラストリング3はベース8の環状突出部8aの内周面に固定され、ステータ52S側とされている。
一方、スリーブ4はハブ7の貫通孔7dに圧入固定されると共に貫通孔4cが軸1に外挿してロータ側52Rとされている。
シールプレート17は、スリーブ4の外周部に固定されている。
従って、軸1の外周面1cとスリーブ4の貫通孔4bの内周面4cと、両者の少なくとも一方に形成されたラジアル動圧溝(図示せず)と、両者の間隙に充填された潤滑剤20とによりラジアル動圧軸受RBが構成されている。
この実施例3においても、スラストリング3の端面3aとフランジ部4aの軸方向端面4a1との間で第1のスラスト動圧軸受SB1を形成し、スラストリング3の端面3bとシールプレートの軸方向端面17aとの間で第2のスラスト動圧軸受SB2を形成してなるものである。
そして、第1のスラスト動圧軸受SB1と第2のスラスト動圧軸受SB2とで発生する動圧により、スリーブ4は軸方向に中立に浮いた状態となってロータ部52Rは他部材と接触することなく回動可能となる。
また、この潤滑剤充填部の開放端部となるシールプレート17とベース8の環状突出部8aとの間隙は、開放端18側に向かうに従って間隙が広くなるテーパシール部6とされ、潤滑剤充填部に充填された潤滑剤20の漏出を防止している。潤滑剤20は、その液面がテーパーシール部6の途中に位置するように量が調整され充填されている。
テーパシール部6において、ベース8の環状突出部8aの内周面8a1は、潤滑剤充填部の開放端18(図5の上方側)に向かうほど内径が小さくなる方向の傾斜面として形成されている。
一方、シールプレート17の外周面17bは、開放端18に向かうほど外径が小さくなる方向の傾斜面として形成されている。
そして、シールプレート17の外周面17bの回転軸Cに対する傾斜角度が、環状突出部8aの内周面8a1の回転軸Cに対する傾斜角度よりも大きくなるように形成されているので、両者の間隙は開放端18に向かうほど広くなっている。
また、このテーパシール部6は、潤滑剤充填部の最外径部に配置されているので、シール部6内の容量(環状の容量)が大変大きくなっている。
従って、温度変化に伴う、シール部6における潤滑剤20の液面変化は極めて僅かであり、この実施例で用いられる動圧軸受は、極めて信頼性の高い軸受となっている。
1a 溝
1b 小径部
1c 外周面
2 雌ねじ
2a 貫通孔
3 スラストリング
3a,3b (軸方向の)端面
4 スリーブ
4a フランジ部
4a1 軸方向端面
4b 貫通孔
4c 内周面
5 エンドプレート
6 テーパシール部
7 ハブ
7a ハブフランジ部
7a1 内周面
7c 小径部
8 ベース
8a 環状突出部
8a1 内周面
9 コア
10 コイル
11 マグネット
13 外筒部
13c 外周面
16 封止材
17 シールプレート
17a 軸方向端面
17b 外周面
18 開放端
20 潤滑剤(潤滑性流体)
50〜52 スピンドルモータ
C 回転軸
RB ラジアル動圧軸受部
SB1,SB2 第1,第2のスラスト動圧軸受部
Claims (8)
- 動圧軸受を備えたスピンドルモータであって、
ベースと、
このベースに固定された円筒状のスリーブと、
このスリーブに内挿され前記ベースに対して回動する軸と、
この軸と一体に回動するハブと、
前記軸と前記スリーブとの間に形成されたラジアル動圧軸受部とを備える一方、
前記スリーブの外周部に径方向に突出して設けられたフランジ部と、
前記ハブに前記スリーブを囲繞する方向に突出して設けられた環状の壁部と、
前記フランジ部と前記軸の軸方向に隣接し前記壁部の内周部に固定され、上下の面にスラスト動圧溝を形成した環状のスラストリングと、
前記スラストリングを前記フランジ部との間で前記軸の方向に挟んで前記スリーブの外周部に固定されたシールプレートと、
少なくとも前記スリーブの上部から閉塞端に至る内周面と前記軸との間隙と、前記スリーブと前記ハブとの間隙と、前記スリーブと前記スラストリングとの間隙と、前記スラストリングと前記シールプレートとの間隙と、前記シールプレートと前記壁部との間隙とを含み、前記スリーブの閉塞端を基準とする軸方向の位置が前記スラストリングより近い位置に開放端を一つ有する潤滑剤充填部と、
前記潤滑剤充填部の前記開放端となる前記シールプレートと前記壁部との間隙に形成され、前記潤滑剤充填部の最外径部に配置され、前記開放端側に向かうに従って間隙が広くなるテーパーシール部と、
を有し、
前記スラストリングと前記フランジ部との互いに対向する面間に形成された第1のスラスト動圧軸受部を備えると共に、前記スラストリングと前記シールプレートとの互いに対向する面間に形成された第2のスラスト動圧軸受部を備えたことを特徴とするスピンドルモータ。 - 前記テーパシール部は、前記潤滑剤充填部の開放端に向かうほど内径が小さくなる方向の傾斜面として形成された前記壁部の内周面と、前記潤滑剤充填部の開放端に向かうほど外径が小さくなる方向の傾斜面として形成された前記シールプレートの外周面とにより構成されたことを特徴とする請求項1に記載のスピンドルモータ。
- 前記ハブの中心線上に孔が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のスピンドルモータ。
- 前記孔は、貫通して形成され、封止材が固着されていることを特徴とする請求項3に記載のスピンドルモータ。
- 前記封止材は、弾性体であることを特徴とする請求項4に記載のスピンドルモータ。
- 前記軸は、前記ハブに固着された芯部と、この芯部の外周部に嵌着された筒状部とより成ることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のスピンドルモータ。
- 前記軸部の外周部には軸方向に延在する複数の溝が形成されていることを特徴とする請求項6に記載のスピンドルモータ。
- 前記ハブは、貫通孔を有し、
前記軸は、前記貫通孔と圧入嵌合しており、前記貫通孔と嵌合する範囲の一部を小径とした小径部を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載のスピンドルモータ。
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