JP4752273B2 - Spindle motor - Google Patents
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Description
本発明は、流体動圧軸受装置を有するスピンドルモータおよび該スピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置に関する。 The present invention relates to a spindle motor having a fluid dynamic pressure bearing device and a recording disk driving device on which the spindle motor is mounted.
近年、携帯機器への記録ディスク駆動装置搭載化が進んでおり、記録ディスク駆動装置の小型化はもとより耐衝撃性および信頼性の向上が強く求められている。それに伴い、記録ディスク駆動装置に搭載されるスピンドルモータの耐衝撃性および信頼性の向上が求められている。この要望に答えるべく、スピンドルモータはボールベアリングを用いた軸受方式に換えて流体動圧を利用した軸受方式が採用されるようになっている(このような流体動圧軸受方式の従来の例として、例えば特許文献1参照)。しかしながらこの流体動圧軸受方式に使用される潤滑流体と外気との境界に形成される気液界面での潤滑流体の飛散の問題そして潤滑流体と接している複数の部品の結合部分に存在する空気と潤滑流体の置換の問題が新たに発生していた。 In recent years, mounting of a recording disk drive device to a portable device has progressed, and there is a strong demand for improvement in impact resistance and reliability as well as downsizing of the recording disk drive device. Accordingly, there is a demand for improvement in impact resistance and reliability of the spindle motor mounted on the recording disk drive. In order to meet this demand, the spindle motor has adopted a bearing system that uses fluid dynamic pressure instead of a ball bearing system (as a conventional example of such a fluid dynamic bearing system). For example, refer to Patent Document 1). However, there is a problem of scattering of the lubricating fluid at the gas-liquid interface formed at the boundary between the lubricating fluid and the outside air used in this fluid dynamic pressure bearing system, and the air present in the joint portion of the plurality of parts in contact with the lubricating fluid. And there was a new problem of replacement of lubricating fluid.
より具体的に特許文献1の図1を参照して説明すると、スリーブ(5)とこれに挿通された主軸(3)との間に潤滑オイル(本発明では潤滑流体に相当)が介在されてラジアル軸受部が構成され、スリーブ(5)の凹部とこの凹部を塞ぐようにスリーブ(5)に取付けられたプレート(8)とで、主軸(3)に固定されたスラストフランジ(6)を囲む空間が形成され、これに潤滑オイルが充填され、スラスト軸受部が構成されている。スリーブ(5)とプレート(8)とは共に潤滑オイルに接しており、スリーブ(5)の凹部上側の段部に対してプレート(8)は軸方向および半径方向に当接する。このような当接部においては、組立設計上、軸方向当接面と半径方向当接面との交差部分に間隙が存在する。この間隙には空気が存在する。 More specifically, referring to FIG. 1 of Patent Document 1, lubricating oil (corresponding to a lubricating fluid in the present invention) is interposed between the sleeve (5) and the main shaft (3) inserted through the sleeve (5). A radial bearing portion is formed, and a thrust flange (6) fixed to the main shaft (3) is surrounded by a concave portion of the sleeve (5) and a plate (8) attached to the sleeve (5) so as to close the concave portion. A space is formed and filled with lubricating oil to constitute a thrust bearing portion. Both the sleeve (5) and the plate (8) are in contact with the lubricating oil, and the plate (8) contacts the stepped portion on the upper side of the concave portion of the sleeve (5) in the axial direction and the radial direction. In such a contact portion, there is a gap at the intersection of the axial contact surface and the radial contact surface in assembly design. Air exists in this gap.
動圧軸受においては、軸受内部の空気を取り除くために一般に潤滑オイルを注入する前に減圧状態にして軸受内部の空気を排除する。しかしながらこの間隙においては、その周囲が軸方向と半径方向に当接しており、空気を排除する隙間が十分ではない。そのため、減圧状態にしても間隙においては空気が残留する可能性がある。そしてその残留した空気は軸方向当接面に侵入した潤滑オイルと置換してしまう可能性がある。その結果、その空気の体積分の潤滑オイルが減少してしまい、モータ寿命に影響を与える可能性がある。そしてこの空気が軸受内部に侵入してしまうとモータの回転性能に重大な影響を与えてしまい、このモータに載置した記録ディスクのリード/ライトに影響を与えてしまう可能性がある。 In a dynamic pressure bearing, in order to remove the air inside the bearing, generally, before the lubricating oil is injected, the pressure inside the bearing is reduced to exclude the air inside the bearing. However, in this gap, the periphery is in contact with the axial direction and the radial direction, and the gap for excluding air is not sufficient. Therefore, air may remain in the gap even when the pressure is reduced. The remaining air may be replaced with lubricating oil that has entered the axial contact surface. As a result, the lubricating oil corresponding to the volume of the air decreases, which may affect the motor life. If the air enters the inside of the bearing, the rotational performance of the motor is seriously affected, and there is a possibility that the read / write of the recording disk placed on the motor is affected.
本発明は上記の問題を解決した上に、耐衝撃性および信頼性を向上させたスピンドルモータを提供することである。 The present invention provides a spindle motor that has improved the impact resistance and reliability while solving the above problems.
本発明の請求項1によれば、静止部材と、該静止部材に対して相対的に回転自在である回転部材と、前記静止部材の軸受面、該軸受面と半径方向に対向する前記回転部材の軸受面、これら両軸受面間に介在された潤滑流体、および前記両軸受面の少なくとも一方に設けられた動圧発生溝により構成され、前記静止部材に対して前記回転部材を回転自在に支持する動圧軸受部と、前記回転部材または前記静止部材に軸方向および半径方向に当接して取付けられ、前記静止部材または回転部材の一部との間に半径方向にシール間隙を形成して対向し、前記動圧軸受部に通じた前記潤滑流体の気液界面を形成する補助部材と、
を具備するスピンドルモータにおいて、
前記補助部材が前記回転部材または前記静止部材に軸方向に当接する面と、該面と対応する前記回転部材または前記静止部材の面とのの少なくとも一方には、半径方向に連続する凹部がその端縁を前記シール間隙に開口させて形成され、
前記凹部は、前記動圧軸受部から前記シール間隙までの隙間に配置され、
前記凹部には、前記潤滑流体が充填されていることを特徴とする。
According to claim 1 of the present invention, a stationary member, a rotating member that is rotatable relative to the stationary member, a bearing surface of the stationary member, and the rotating member that faces the bearing surface in the radial direction Bearing surfaces, a lubricating fluid interposed between the two bearing surfaces, and a dynamic pressure generating groove provided on at least one of the two bearing surfaces, and rotatably supporting the rotating member with respect to the stationary member The bearing member is mounted in contact with the rotating member or the stationary member in the axial direction and the radial direction, and is opposed to the stationary member or a part of the rotating member by forming a seal gap in the radial direction. And an auxiliary member that forms a gas-liquid interface of the lubricating fluid that communicates with the hydrodynamic bearing portion;
In a spindle motor comprising:
Wherein a surface auxiliary member abuts axially on the rotary member or the stationary member, at least one of the face of the rotary member or the stationary member and corresponding said surface, the recess continuous in the radial direction Formed by opening an edge to the seal gap ,
The concave portion is disposed in a gap from the dynamic pressure bearing portion to the seal gap,
The recess is filled with the lubricating fluid .
本発明の請求項2によれば、請求項1に係り、前記凹部は、該凹部の幅が半径方向外方に向い広がることを特徴とする。 According to claim 2 of the present invention, according to claim 1, the recess is characterized in that the width of the recess expands outward in the radial direction.
本発明の請求項3によれば、請求項1および請求項2のいずれかに係り、前記凹部の形状が、湾曲状に形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, according to any one of the first and second aspects, the concave portion is formed in a curved shape.
本発明の請求項4によれば、請求項1乃至請求項3のいずれかに係り、前記シール間隙が軸方向下側に向い広がるテ−パ状に形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, according to any one of the first to third aspects, the seal gap is formed in a taper shape that extends downward in the axial direction.
本発明の請求項5によれば、前記シール間隙は軸方向上側に向い半径方向外側に傾斜して形成されていることを特徴とする。 According to claim 5 of the present invention, the seal gap is formed so as to be inclined in the radial direction toward the upper side in the axial direction.
本発明の請求項6によれば、請求項1乃至請求項5のいずれかに係るスピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a recording disk drive device equipped with the spindle motor according to any one of the first to fifth aspects.
本発明の請求項1によれば、静止部材と補助部材との接する面の少なくともいずれか一方に凹部を形成して、シール間隙に開口していることから、潤滑流体がモータ回転の遠心力その凹部に流れることによって、シール間隙付近の潤滑流体を引き込む力を強くさせるのでこのシール間隙の耐衝撃性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the concave portion is formed in at least one of the surfaces of the stationary member and the auxiliary member that are in contact with each other and the seal gap is opened, the lubricating fluid has the centrifugal force of the motor rotation. By flowing into the recess, the force for drawing the lubricating fluid in the vicinity of the seal gap is increased, so that the impact resistance of the seal gap can be improved.
本発明の請求項2および請求項3によれば、凹部の幅が半径方向外側に広がるので、凹部での遠心力作用が強化され、シール間隙の耐衝撃性を向上させることができる。また凹部形状が湾曲となることから、凹部での潤滑流体をスムーズに半径方向外側に移動させることができることから、シール間隙の耐衝撃性を向上させることができる。 According to the second and third aspects of the present invention, since the width of the concave portion extends radially outward, the centrifugal force action in the concave portion is strengthened, and the impact resistance of the seal gap can be improved. Further, since the shape of the concave portion is curved, the lubricating fluid in the concave portion can be smoothly moved radially outward, so that the impact resistance of the seal gap can be improved.
本発明の請求項4および請求項5によれば、シール間隙をテーパ構造または半径方向外側に傾斜させることにより、モータ回転による遠心力作用を向上させることができ、潤滑流体をモータ内部に引き込む力が強くなるので、シール間隙の耐衝撃性を向上させることができる。 According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the action of centrifugal force due to the rotation of the motor can be improved by inclining the seal gap to the taper structure or radially outward, and the force for drawing the lubricating fluid into the motor. Since it becomes stronger, the impact resistance of the seal gap can be improved.
本発明の請求項6によれば、本発明のスピンドルモータを搭載することによって、潤滑流体の飛散を抑えた、耐衝撃性の強い記録ディスク駆動装置を提供することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, by mounting the spindle motor of the present invention, it is possible to provide a recording disk drive device with high impact resistance, in which scattering of the lubricating fluid is suppressed.
本発明に係るスピンドルモータの実施例の一形態を図1に示す。図1は軸方向断面図である。また図1のA部の拡大図を図2に示す。 An embodiment of a spindle motor according to the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is an axial sectional view. An enlarged view of part A in FIG. 1 is shown in FIG.
まず図1を参照して、スピンドルモータ全体について説明する。 First, the entire spindle motor will be described with reference to FIG.
スリーブ10は焼結部材にて作製された中空円筒形状であり、その円筒部11の内周面の軸方向上側および軸方向下側にそれぞれラジアル軸受部11aおよび11bが形成される。また円筒部11の外周面には略有底円筒状のハウジング20が当接されている。ハウジング20の円筒部の軸方向上側の一部には、軸方向上側にいくに従い半径方向外側に広がるテーパ部21を有している。そしてハウジング20の上端面にはスラスト軸受部22が形成されている。またハウジング20の円筒部の軸方向下側には、ケース60の中空を有する突部61が中空にハウジング20を収納するように固定されている。ハウジング20の底部23はスリーブ10の下端面12を収容するように設けられる。
The
スリーブ10の中空部分には、回転体であるロータハブ30が挿通し、回転自在に支持されている。このロータハブ30はその中心に突出し、スリーブ10に挿通している軸部31を有する略有底円筒状である。その円筒部32の上端部は記録ディスクを載置する載置部32aが形成される。また円筒部32の一部は半径方向外側に延びる延長部32bが形成され、その延長部32bの一部には軸方向下側に凸状となる突部32cが形成されている。そして軸部31と円筒部32を連結するように底面部33が設けられる。
A
ロータハブ30の円筒部32の内周面には、ハウジング20と半径方向に微少間隙を介して対向して配置されるように略中空円筒状の抜け止め40が当接されている。この抜け止め40の軸方向上側部41では、軸方向上側にいくに従い半径方向外側に傾斜するテーパ部41aが形成されている。また抜け止め40の軸方向下側部42では、中空部の内径が大きくなっており、軸方向上側部41と軸方向下側部42との境界部43にはこれらを連結する面が形成されている。
A substantially hollow
またハウジング20のスラスト軸受部22と各ラジアル軸受部11aおよび11bとの間を隙間なく満たすように潤滑流体を充填する。この際、ハウジング20のテーパ部21と抜け止め40のテーパ部41aとの間に潤滑流体と外気との気液界面70が形成される。
Further, the lubricating fluid is filled so as to fill the space between the
ロータハブ30の円筒部32の外周面、延長部32bおよび突部32cに囲まれた部分にはロータマグネット50が円筒部32の外周面および突部32cと当接するように固定されている。このロータマグネット50と半径方向に微少間隙を介して対向するようにステータ(図示せず)がケース60に固定配置されている。このステータに通電することにより磁界が発生し、このステータの磁界とロータマグネット50との相互作用により回転力を発生する。
The
次にA部の詳細について図2を参照して説明する。 Next, the detail of A part is demonstrated with reference to FIG.
図2を参照して、抜け止め40はロータハブ30の円筒部32の軸方向当接面32dおよび半径方向当接面32eと接触しつつ固定される。また軸方向当接面32dと半径方向当接面32eとの交差部分32fにはR面状が形成され、そして抜け止め40の交差部分32fに対向する箇所には面取部43が形成されている。これはロータハブ30に抜け止め40を取付ける精度を向上させるために行う。その結果、ロータハブ30の軸方向当接面32d、半径方向当接面32eおよび交差部分32fと抜け止め40の面取部43との間には間隙80が形成される。またロータハブ30の軸方向当接面32dと当接する抜け止め40の上端面44の一部には、抜け止め40の内周縁と外周縁とを連通する凹部45が形成される。
Referring to FIG. 2, the
凹部45が形成されたことにより、間隙80とモータ外部とを連通することができる。そのため、潤滑流体を注入する前に減圧状態にした際に間隙80に存在する空気をスムーズに排除することができる。また凹部45とロータハブ30の軸方向当接面32dとの空間分だけ余計に潤滑流体を充填することができるのでモータ寿命を延ばすことができる。そして凹部45とロータハブ30の軸方向当接面32dとの空間における潤滑流体はモータの回転による遠心力により半径方向外側への力がかかり、気液界面70のシール力を強化させ、耐衝撃性の向上を実現している。
Since the
ハウジング20のテーパ部21と抜け止め40のテーパ部41aとで形成された微少間隙は、軸方向上側にいくに従い半径方向外側に傾斜する構造となっている。この構造により、気液界面70は回転による遠心力により軸方向上側に力が作用するので耐衝撃性をさらに向上させることができる。
The minute gap formed by the
ハウジング20のスラスト軸受面22とテーパ部21との間には、半径方向外側に突出する突部25が形成されている。この突部25の位置は抜け止め40の上端面44に対して軸方向上側かつ半径方向には交差するように配置されている。これにより、衝撃が加わってロータハブ30が浮上したとしても、抜け止め40の上端面44とハウジング20の突部25とが接触することにより、軸方向の位置規制を行いロータハブ30が外れるのを防ぐことができる。
A
次に抜け止め40の上端面44に形成された凹部45に関して図3乃至図10を参照して説明する。図3乃至図10は抜け止め40を上端面側より見た図である。また図4乃至図10の矢印は回転方向を示す。
Next, the
図3を参照して凹部45は周方向に等間隔に、且つ半径方向に対して平行に4つ形成されている。この凹部45の形状は、図4のように回転方向に対して同じ方向の壁46aを回転方向と同じ側に傾斜させること、また図5のように回転方向に対して異なる方向の壁46bを回転方向と異なる側に傾斜させることにより、これらの壁46aおよび46bが潤滑流体をガイドする形となり遠心力による半径方向外側への潤滑流体の流れをよりスムーズに行うことができる。またこれら壁46aおよび46bを傾斜させることは、凹部46を半径方向外側に対してその凹部46の幅を広げることであるので、より多い流量の潤滑流体を半径方向外側に移動させることができる。また図6のように凹部の壁46aおよび46bの両側を傾斜させても同様の効果を得ることができる。
Referring to FIG. 3, four
また図7乃至図10のように凹部46の壁46aおよび46bを湾曲させてもよい。図7乃至図10は図3乃至図6を順番に対応させた図を示すものである。凹部46の壁46aおよび46bを湾曲させることにより、よりスムーズに潤滑流体を半径方向外側に移動させることができる。その結果、潤滑流体の遠心力作用が強化させるので、気液界面70のシール力がより強化され、耐衝撃性がさらに向上することができる。この湾曲させる方向は回転方向のどちらに対しても同様の効果を得ることができる。
Moreover, you may curve the
最後に本発明のスピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置の実施例の一形態について図11を参照して説明する。 Finally, an embodiment of a recording disk drive apparatus equipped with the spindle motor of the present invention will be described with reference to FIG.
図11を参照して、記録ディスク駆動装置100は、矩形状をしたハウジング110(本発明のスピンドルモータのケース60に相当)からなり、ハウジング110の内部は、塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部には、情報を記録する円板状のハードディスク120が装着されたスピンドルモータ130が配設されている。
Referring to FIG. 11, the recording
また、ハウジング110の内部には、ハードディスク120に対して情報を読み書きするヘッド移動機構140が配置され、このヘッド移動機構140は、ハードディスク120上の情報を読み書きする磁気ヘッド141、この磁気ヘッド141を支えるアーム142および磁気ヘッド141およびアーム142をハードディスク120上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部143により構成される。
In addition, a
このような記録ディスク駆動装置100のスピンドルモータ130として、本願発明のスピンドルモータを適用することで、十分な機能を確保した上で記録ディスク駆動装置100の小型且つ薄型化を実現できると共に、信頼性並びに耐久性の高い記録ディスク駆動装置を提供することができる。
By applying the spindle motor of the present invention as the
以上、本発明のスピンドルモータおよびスピンドルモータを備えた記録ディスク駆動装置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、本発明を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。 While the spindle motor and the recording disk driving device including the spindle motor according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and various modifications and corrections can be made without departing from the present invention. It is.
例えば、図12および図13は本発明に係る実施例の他の一形態を示した図である。図12のa)のB部拡大図が図12のb)で示し、図13のa)のC部拡大図が図13のb)で示している。またスピンドルモータの構造が軸に対して対称であるので軸中心より切り取った半断面図としている。 For example, FIGS. 12 and 13 are diagrams showing another embodiment of the embodiment according to the present invention. 12B is an enlarged view of part B of FIG. 12B, and FIG. 13B is an enlarged view of part C of FIG. 13B. Further, since the structure of the spindle motor is symmetric with respect to the axis, the half sectional view taken from the axis center is shown.
図12のb)を参照して、抜け止め40の代わりにテーパブッシュ200がロータハブ210に取付けられており、そのテーパブッシュ200の上端面201に凹部202を形成することにより、気液界面220に対して同様の効果が得られることができる。
Referring to FIG. 12 b), a tapered
図13のb)を参照して、抜け止め40の代わりにキャピラリーシール300がロータハブ310に取付けられており、そのキャピラリーシール300の下端面301に凹部302を形成することにより、気液界面320に対して同様の効果が得られることができる。
Referring to FIG. 13 b, a
またこれら凹部202および302はそれぞれのロータハブ210および310側に形成してもよい。
The
ここで本発明のスピンドルモータはインナーロータ型であったが、これに限定されることなく図12のa)および図13のa)のようにアウターロータ型でもよい。また図13のa)のように軸固定のスピンドルモータに対しても適用することができる。 Here, the spindle motor of the present invention is an inner rotor type, but is not limited to this, and may be an outer rotor type as shown in FIG. 12 a) and FIG. 13 a). Further, the present invention can also be applied to a spindle motor with a fixed shaft as shown in FIG.
また本発明のスピンドルモータはロータハブ30と軸部31とが一体であったがこれに限定されることなく、図12のa)および図13のa)のように別体であってもよい。また本発明のスピンドルモータはスリーブ10とハウジング20とが別体であったがこれに限定されることなく、一体であってもよい。
Further, in the spindle motor of the present invention, the
また例えば、本発明では抜け止め40の凹部46以外の上端面44がロータハブ30の軸方向当接面32dと接していたが、これに限定されることなく、凹部46の部分を突形状とし、この凹部46の部分とロータハブ30の軸方向当接面32dと接してもよい。また凹部46の数は本発明では4つであったがこれに限定されることなく、少なくとも一つあればよい。そして本発明では凹部46は抜け止め40の上端面44に形成されていたが、ロータハブ30と抜け止め40との結合面に形成され、且つ間隙80に連通していればよいのでロータハブ30の軸方向当接面32d側に形成してもよい。
Further, for example, in the present invention, the
10 スリーブ
11a、11b ラジアル軸受部
20 ハウジング
21 テーパ部
22 スラスト軸受部
23 底面
30、210、310 ロータハブ
31 軸部
32 円筒部
32a 載置部
32b 延長部
32c 突部
32d 軸方向当接面
32e 半径方向当接面
32f 交差部分
33 底面部
40 抜け止め
41 軸方向当接面
41a テーパ部
42 半径方向当接面
43 面取部
44 上端面
45、202、302 凹部
46a、46b 壁
50 ロータマグネット
60 ケース
70、220、320 気液界面
80 間隙
100 記録ディスク駆動装置
200 テーパブッシュ
300 キャピラリーシール
DESCRIPTION OF
80
200
Claims (6)
該静止部材に対して相対的に回転自在である回転部材と、
前記静止部材の軸受面、該軸受面と半径方向に対向する前記回転部材の軸受面、これら両軸受面間に介在された潤滑流体、および前記両軸受面の少なくとも一方に設けられた動圧発生溝により構成され、前記静止部材に対して前記回転部材を回転自在に支持する動圧軸受部と、
前記回転部材または前記静止部材に軸方向および半径方向に当接して取付けられ、前記静止部材または回転部材の一部との間に半径方向にシール間隙を形成して対向し、前記動圧軸受部に通じた前記潤滑流体の気液界面を形成する補助部材と、
を具備するスピンドルモータにおいて、
前記補助部材が前記回転部材または前記静止部材に軸方向に当接する面と、該面と対応する前記回転部材または前記静止部材の面との少なくとも一方には、半径方向に連続する凹部がその端縁を前記シール間隙に開口させて形成され、
前記凹部は、前記動圧軸受部から前記シール間隙までの隙間に配置され、
前記凹部には、前記潤滑流体が充填されていることを特徴とするスピンドルモータ。 A stationary member;
A rotating member that is rotatable relative to the stationary member;
The bearing surface of the stationary member, the bearing surface of the rotating member that faces the bearing surface in the radial direction, the lubricating fluid interposed between the bearing surfaces, and the generation of dynamic pressure provided on at least one of the bearing surfaces A hydrodynamic bearing configured by a groove and rotatably supporting the rotating member with respect to the stationary member;
The dynamic pressure bearing portion is attached to the rotating member or the stationary member so as to be in contact with each other in the axial direction and the radial direction, and is opposed to the stationary member or a part of the rotating member by forming a seal gap in the radial direction. An auxiliary member that forms a gas-liquid interface of the lubricating fluid leading to
In a spindle motor comprising:
At least one of the surface where the auxiliary member abuts against the rotating member or the stationary member in the axial direction and the surface of the rotating member or the stationary member corresponding to the surface has a concave portion that is continuous in the radial direction. Formed by opening an edge to the seal gap ,
The concave portion is disposed in a gap from the dynamic pressure bearing portion to the seal gap,
The spindle motor according to claim 1, wherein the recess is filled with the lubricating fluid .
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