JPH0972343A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の潤滑流体の動圧により回転軸を回転自
在に支承すると共に軸方向に支持する流体軸受装置にお
いて、スラスト受板の接合強度を高め、更にスラスト受
板の前記回転軸に対する直角度を精度良く出しながらな
お潤滑流体が外部流出しないような流体軸受装置を提供
する。 【解決手段】 スラスト受板とフレームとの接合面に潤
滑流体の侵入しうる独立空間を形成しないようにシール
剤を充填して、機械的結合手段とシール手段とで潤滑流
体の装置外への流出を防ぐと共に、スラスト受板の回転
軸に対する直角度を精度良く出した構成としたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑流体の動圧に
より回転軸を回転自在に支承する流体軸受装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、高精度、高速性を要求されるモー
タ等の各種装置において、流体軸受装置が広く用いられ
ている。この流体軸受装置は、所定の潤滑流体の動圧を
利用して回転軸を回転自在に支承するものであって、回
転軸のラジアル方向の支持を行うラジアル軸受と回転軸
のスラスト方向の支持を行うスラスト軸受が通常設けら
れている。

【０００３】このスラスト軸受では、例えば図１１に示
されているように、動圧発生用の溝が形成された回転軸
１１１の一端部がスラスト受板１１３に対面されてお
り、これら回転軸１１１とスラスト受板１１３との間
に、潤滑流体による動圧を発生させて軸方向、即ちスラ
スト方向の軸受作用を行っている。

【０００４】このとき上記スラスト受板１１３は、回転
軸１１１に対する直角度を出すために、通常、フレーム
等の固定部材１１４側に設けられた取付面１１５に接合
されており、上記固定部材１１４側に対する固着を、例
えばシール兼用の接着剤１１６により行っている。

【０００５】上記の流体軸受装置では、軸受の組立時に
空気を外部に逃がすための連通孔１１８をスラスト受板
１１３に設けるように構成されており、また固定部材１
１４には保持溝１１７を設け、軸受の組立時には軸受部
より溢れ出る潤滑流体を保持するような構成が採用され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の流体軸受装
置では、ラジアル軸受面及びスラスト軸受面と連通する
形にスラスト受板１１３には連通孔１１８が、また固定
部材１１４には、保持溝１１７が設けられている。連通
孔１１８は、接着剤１１６が充填されて塞がれることと
なるが、実際には連通孔１１８は接着剤１１６の充填だ
けでは完全に塞がれず、潤滑流体が侵入しうる空間が残
ることが多い。連通孔１１８が潤滑流体の侵入しうる空
間として残っていると、この空間内に潤滑流体が移動し
てしまい、そのため軸受面での潤滑流体の量が減少し、
軸受面での潤滑流体の不足から生じる軸受面での焼き付
きが発生するという問題がある。

【０００７】更に、上記固定部材１１４に設けた保持溝
１１７は、フレーム等の固定部材１１４側に設けられた
取付面１１５に接合されているが、実際にはこの接合面
にも微小な隙間が形成されることがあり、この微小な隙
間が保持溝１１７に連通していると、この保持溝１１７
が、潤滑流体の侵入しうる空間となり、この空間内に潤
滑流体が入り込み、軸受面での潤滑流体の量が減少する
という問題が生ずる。

【０００８】本発明は、スラスト受板とフレームとの接
合部におけるシール剤の有無にかかわらず、スラスト受
板とフレームとの接合部の外側、即ちフレームの取付面
より外側に充填されたシール剤によって、軸受内に注入
する潤滑流体の量の過不足を防止し、良好な軸受特性を
得ることのできる流体軸受装置を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明は、所定の潤滑流体の動圧により回転軸
を回転自在に支承すると共に、上記回転軸を軸方向に支
持するスラスト受板をフレームに接合し、固着した流体
軸受装置において、上記スラスト受板とフレームとの接
合部を固着する機械的結合手段と、上記スラスト受板と
フレームとの接合部から上記潤滑流体が漏出しないよう
に充填したシール剤とを有し、上記シール剤を、前記ス
ラスト受板とフレームとの接合部に連通する空間部に充
填した構成としている。

【００１０】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明に加えて、機械的結合手段は、スラスト受板をフ
レームに固着するネジからなるものであり、前記スラス
ト受板に設けたネジ孔の径の一部は、ネジの頭部の径よ
り大きい径を有するように構成されている。

【００１１】また請求項３記載の発明は、請求項２記載
の発明に加えて、スラスト受板に設けたネジ孔が、スラ
スト受板の外周端部分をＵ字状に開放させるように切り
欠いてなるように構成されている。

【００１２】更に請求項４記載の発明は、請求項１記載
の発明に加えて、スラスト受板とフレームとが、接合部
に潤滑流体が侵入しうる空間が形成されないように密着
されて構成されている。

【００１３】また請求項５記載の発明は、請求項１記載
の発明に加えて、フレーム側の取付面は、フレームに形
成された壁面により囲まれるように形成されたものであ
り、スラスト受板は上記壁面に接触しない大きさで形成
され、上記スラスト受板の最外周端部とフレームに形成
された壁面との間に接着剤が充填されているように構成
されている。

【００１４】上記請求項１及び４記載の流体軸受装置に
よれば、スラスト受板とフレームとの接合部に潤滑流体
が侵入する空間が形成されないため、空間内への潤滑流
体の拡散が防止され、動圧発生用の潤滑流体が回転軸と
スラスト受板との接合面より流出してしまう量は極微量
となる。

【００１５】請求項２及び３記載の発明によれば、ネジ
孔が独立空間にならずにシール剤が充填される。

【００１６】また請求項５記載の発明によれば、フレー
ムに形成した接合部の外側端部に形成された切欠部にシ
ール剤が完全に充填されるようになっている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をＨＤＤスピンドル
モータに適用した実施の形態を図面に基づいて詳細に説
明する。

【００１８】図２はＨＤＤスピンドルモータの回転中心
軸線Ｘ−Ｘより右半分を示した図であるが、フレーム１
側に固定されたステータ組２と、このステータ組２に対
して、図示上側から組みつけられたロータ組３とから主
に構成されている。上記ステータ組２は、上記フレーム
１の略中心位置に立設された略円筒状の軸受ホルダー２
２の外周部に嵌着されたステータコア２１と、当該ステ
ータコア２１の突極部に巻回された巻線２３と、により
構成されている。

【００１９】また上記軸受ホルダー２２の内周部には、
一体形成された一対のラジアル滑り軸受２４，２４が、
軸方向に所定間隔離して設けられており、それら一対の
ラジアル滑り軸受２４，２４によって、回転軸３１が回
転自在に支承されている。すなわち上記両ラジアル滑り
軸受２４，２４の内周面は、回転軸３１の外周面に対し
て、所定の潤滑流体を介して摺動可能に滑り接触されて
おり、軸受２４の内周面又は回転軸３１の外周面の一方
に動圧発生用溝が形成されていることにより、上記各ラ
ジアル滑り軸受２４の内周面と回転軸３１の外周面とに
よってラジアル方向の動圧滑り面が構成されている。

【００２０】さらに上記回転軸３１の先端部（図示下側
部）には、スラスト方向の動圧を発生させるための動圧
発生用溝が形成されており、この回転軸３１の先端部
は、前記軸受ホルダー２２の図示下端側の開口部を覆う
スラスト受板２５に摺動可能に滑り接触されており、こ
れら回転軸３１の先端面とスラスト受板２５の受面とに
よって、スラスト方向の動圧滑り面が構成されている。
また上記回転軸３１の先端部分には、鍔状の抜止板３２
が固着されており、この抜止板３２によって回転軸３１
が抜け出ないようになっている。

【００２１】このとき図１にも示されているように、上
記スラスト受板２５は、前記軸受ホルダー２２の開口縁
に所定の精度で段状に凹設された接合面２２ａに密着す
るように当接されている。また図３に示すようにスラス
ト受板２５の外周縁部には、外方に向って開口するよう
に形成された複数のＵ字状のネジ孔２５ａ，２５ａ，…
が切欠形成されている。そして機械的結合手段である固
定螺子２８，２８，…が上記Ｕ字状のネジ孔２５ａ，２
５ａ，…を通して軸受ホルダー２２側に螺着され、これ
によってスラスト受板２５が軸受ホルダー２２に対して
強固に固着されている。このようにスラスト受板２５
は、軸受ホルダー２２の接合面２２ａに当接されること
によって回転軸３１に対して軸直角度が精度良く出され
ている。

【００２２】また上記スラスト受板２５と軸受ホルダー
２２、即ちフレーム１に形成した取付面２２ａとの接合
部より外側の部分には、固定螺子２８の頭部２８ａの周
辺部を被覆するようにしてシール部としての接着剤２７
が充填されており、これにより接着とシールとが行われ
ている。このように、スラスト受板２５にＵ字状のネジ
孔２５ａを形成すると、このネジ孔２５ａの一部は固定
螺子２８の頭部２８ａよりも大きい径を有するものとな
るから、接着剤２７は上記ネジ孔２５ａ内に確実に入り
込み、このネジ孔２５ａが軸受用の潤滑流体が侵入しう
る空間として残ることはなく、スラスト受板２５と軸受
ホルダー２２、即ちフレーム１に形成した取付面２２ａ
との間の接着及びシールもより確実になる。上記接着剤
２７としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノー
ル樹脂等が採用される。

【００２３】尚、上記スラスト受板２５は、上記軸受ホ
ルダー２２の開口縁に段状に凹設されることによって形
成されるフレーム側の壁面２２ｂ内にぴったり嵌まる大
きさとしているが、上記スラスト受板２５を、上記壁面
２２ｂとの間で全周にわたり隙間を生ずる上記壁面２２
ｂに接触しない大きさとし、上記スラスト受板２５の最
外周端部と上記フレーム１に形成された壁面２２ｂとの
間に接着剤２７を充填すれば、接着剤２７は確実に上記
スラスト受板２５の最外周端部と上記フレームに形成さ
れた壁面２２ｂとの間に充填できるから、上記スラスト
受板２５の最外周端部と上記フレーム１に形成された壁
面２２ｂとの間に軸受用の潤滑流体が侵入しうる空間が
形成されることはなく、その接着とシールもより確実な
ものとすることができる。

【００２４】以上のように、スラスト受板２５を機械的
結合手段である固定螺子２８により軸受ホルダー２２側
の取付面２２ａに固着した後に、接着剤２７をＵ字状の
ネジ孔２５ａ等に充填すると、既に固着されたスラスト
受板２５と取付面２２ａとの間の接合面に残るわずかな
隙間に接着剤２７が毛細管現象により入り込むことにな
るので、スラスト受板２５の回転軸３１に対する直角度
に影響を及ぼさずにシール性能と接着強度を向上させる
ことができる。またスラスト受板２５と取付面２２ａと
の間の接合面にわずかな隙間が残り、この隙間内に軸受
用の潤滑流体が侵入したとしてもその隙間は非常にわず
かなものであるから、潤滑流体の軸受特性に悪影響は生
じない。

【００２５】また上記の実施の形態では、Ｕ字状ネジ孔
２５ａ，２５ａ，…と固定螺子２８，２８，…とを嵌合
した構成となっているが、上記Ｕ字状ネジ孔２５ａ，２
５ａ，…を図４に示すように周方向に長径を有する長孔
４５，４５，…としても良い。このようにスラスト受板
２５に形成する螺子孔を長孔４５，４５，…とした場合
は、固定螺子２８の頭部２８ａの両側に位置するネジ孔
が潤滑流体が侵入しうる空間とならずに外部に開放され
る構造となり、前述した固定螺子２８，２８，…の周辺
部に充填されたシール剤がネジ孔内に良好に充填される
こととする。

【００２６】再び図２に戻って、上記回転軸３１の軸方
向外側端（図示上側端）には、前記ロータ組３を構成す
るハブ３３が一体に回転するように固定されている。上
記ハブ３３は、複数体の磁気ディスク３４を外周部に装
着する略円筒形状の胴部３３ａを有していると共に、こ
の胴部３３ａの図示下端縁に取付部３３ｂを有してお
り、この取付部３３ｂに、バックヨーク３５を介して環
状の駆動マグネット３６が装着されている。上記駆動マ
グネット３６は、前記ステータコア２１の突極に対して
対向するように近接配置されている。

【００２７】また上記軸受ホルダー２２の図示上端側の
開口部分には、前述した軸受流体の流出を防止するため
の磁性流体シール２６が配置されている。この磁性流体
シール２６は、軸受ホルダー２２の内周壁に対して環状
に取り付けられた磁石体２６ａを有しており、この環状
磁石体２６ａの軸方向両端面に、一対のポールピース２
６ｂ，２６ｂが取り付けられている。そしてこれらの各
ポールピース２６ｂの内周端縁と、前記回転軸３１の外
周面との間に、磁性流体２６ｃが保持されており、この
磁性流体２６ｃによって磁性流体のシール機能が得られ
るように構成されている。

【００２８】このとき上記磁性流体シール２６の軸方向
外側（図示上側）のポールピース２６ｂは、前述したハ
ブ３３の下面に対して軸方向に対向配置されており、こ
れらポールピース２６ｂ及びハブ３３の両対向面に、例
えばテフロン系樹脂からなる撥油剤の被膜２９，３７が
コーティング形成されている。

【００２９】次に本発明の実施の形態の流体軸受装置を
適用したスピンドルモータの組立方法を図面に基づいて
説明する。

【００３０】図５中符号１は、本発明の流体軸受装置の
ステータ組２を組みつけられたフレームを示しており、
このフレーム１には軸受ホルダー２２が一体的に形成さ
れている。そしてまず軸受ホルダー２２に形成された接
合面２２ａにスラスト受板２５を当接させて固定螺子２
８によりスラスト受板２５を軸受ホルダー２２に固定し
た後、固定螺子２８の頭部２８ａより大きい径の部分で
あるネジ孔２５ａを介して固定螺子２８，２８の頭部２
８ａ，２８ａの周辺部に接着剤２７，２７を充填し、接
着剤２７，２７を良く乾燥させる。

【００３１】上記接着剤２７，２７が乾燥し固化した
後、図６に示したように、ラジアル滑り軸受２４の内
側、すなわち動圧軸受内の空洞部４３を略真空状態にし
ながら、潤滑流体３８を上側開口部より動圧軸受内に注
入する。このとき潤滑流体３８は、接着剤２７が固化し
た後に注入しているため、潤滑流体３８は接着剤２７と
反応することがほとんどなく、潤滑流体３８が接着剤２
７によってシールした部分から漏洩することが良好に防
止される。その結果、上記空洞部４３内の潤滑流体３８
の量はほとんど減少することがなく、一定量に維持され
る。

【００３２】次に図７に示したように、ステータ組２を
組みつけたフレーム１の上方より、回転部材としてのロ
ータ組３を真空中で組み付け、ロータ組３の回転軸３１
がラジアル軸受部２４内に回転自在となるように挿入す
る。これにより図８に示すように潤滑流体３８が回転軸
３１の外周面及び下端面に万遍なく行き渡り、ラジアル
軸受及びスラスト軸受において、動圧を発生可能とする
ことができる。

【００３３】このようにして、本発明の流体軸受装置を
構成したため、スラスト受板２５が回転軸３１に対して
軸直角度が出ると共に、潤滑流体が軸受装置外に漏洩す
ることが無い装置とすることができる。すなわち上述し
た実施の形態においては、スラスト受板２５を固着する
機械的結合手段すなわち固定螺子２８が固定部材として
機能し、軸受ホルダー２２の接合面２２ａに対しスラス
ト受板２５を密着するように当接しているため、軸受流
体の外部漏れが良好に防止されるとともに、上記スラス
ト受板２５の軸直角性が精度良く得られる。またスラス
ト受板２５と軸受ホルダー２２との間、つまり固定螺子
２８の頭部２８ａの周辺部に充填されたシール剤及び固
定手段としての接着剤２７により、スラスト受板２５の
結合強度が増大される。

【００３４】特に本実施の形態においては、図１に示す
ように軸受ホルダー２２の接合面２２ａ内に潤滑流体が
侵入しうる空間がないため動圧軸受内に充填されている
潤滑流体３８が、スラスト受板２５と軸受ホルダー２２
との接合面２２ａ内に侵入しようとしても、滞留すべき
独立空間がないため、動圧軸受部側から流出しようとす
る潤滑流体の量は極微量に抑えられる。従って動圧軸受
部内の潤滑流体の量は殆ど減少することなく略一定に維
持される。

【００３５】また図９に示すように、例えば接着剤溜り
溝のような潤滑流体が侵入しうる空間３５が軸受ホルダ
ー２２とスラスト受板２５との接合面２２ａ内にある場
合には、この独立した空間５５を接着剤２７が充満する
ように充填し、空間としての機能を失わせることとす
る。このようにすれば動圧軸受内に充填されている潤滑
流体が、独立空間内に滞留するように流出することが防
止され、動圧軸受内から流出しようとする潤滑流体の量
を極微量とすることができる。

【００３６】上述した実施の形態では、機械的固定手段
として固定螺子を用いているが、図１０に示すように軸
受ホルダー２２の接合部外周端に設けられた折曲部２２
ｂ，２２ｂをスラスト受板２５の外周端２５ｄ，２５ｄ
に嵌めるようにして機械的固定手段を構成しても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、スラスト受
板とフレームとの接合部に潤滑流体の侵入しうる独立し
た空間を形成しないようにシール剤を充填する構成と
し、動圧を発生させるための潤滑流体の流出を防止する
ように構成したものであるから、スラスト受板とフレー
ムとの接合部におけるシール剤の有無にかかわらず、潤
滑流体の軸受面内の量を一定に保持できると共に、回転
軸とスラスト受板との直角度を良好に得ることができ
る。従って本発明によれば、動圧軸受内の潤滑流体の不
足による軸受面の焼き付き等を防止し、スピンドルモー
タ等の各種モータに適用した場合には、モータの起動停
止等の不具合のない良好な特性を有する軸受装置とする
ことができる。

【００３８】また本発明は、スラスト受板とフレームと
の固着手段として機械的結合手段を採用すると共に、ス
ラスト受板とフレームとの間にシール剤を介在させたこ
とにより、スラスト受板の接合強度を良好にしつつ、し
かも軸受流体が外部漏洩しないように構成されている。
このため、ＨＤＤモータ等に使用する場合、ディスク面
に軸受用の潤滑流体が飛散してディスク面に付着すると
いうような問題を解決すると共に信頼のある製品を提供
することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における流体軸受装置の要
部断面説明図である。

【図２】本発明の実施の形態における流体軸受装置を使
用したＨＤＤ用スピンドルモータの断面説明図である。

【図３】図１に表した流体軸受装置のスラスト受板の平
面説明図である。

【図４】図１に表した流体軸受装置のスラスト受板の変
形例の平面説明図である。

【図５】図１に表した流体軸受装置の組立説明図であっ
て、ステータ組を組みつけられたフレームの断面説明図
である。

【図６】図１に表した流体軸受装置の組立説明図であっ
て、ステータ組を組みつけられたフレームに潤滑流体を
注入した後の断面説明図である。

【図７】図１に表した流体軸受装置のステータ組を組み
つけられたフレームに積層状に組み付けられたロータ組
を挿入する組立説明図である回転部材。

【図８】図７の組立説明図で表した流体軸受装置の組立
後の断面説明図である。

【図９】本発明の他の実施の形態における流体軸受装置
の要部断面説明図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施の形態における流体
軸受装置の要部断面説明図である。

【図１１】従来の流体軸受装置の要部断面説明図であ
る。

【符号の説明】

２２ 軸受ホルダー ２２ａ 接合面 ２５ スラスト受板 ２７ 接着剤 ２８ 固定螺子 ３１ 回転軸 ５５ 独立空間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の潤滑流体の動圧により回転軸を回
   転自在に支承すると共に、上記回転軸を軸方向に支持す
   るスラスト受板をフレーム側の取付面に接合し、固着し
   た流体軸受装置において、 上記スラスト受板とフレーム側の取付面との接合部を固
   着する機械的結合手段と、上記スラスト受板とフレーム
   側の取付面との接合部から上記潤滑流体が漏出しないよ
   うに充填したシール剤とを有し、 前記接合部に連通する空間部に上記シール剤を充填した
   ことを特徴とする流体軸受装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の機械的結合手段は、スラ
   スト受板をフレームに固着するネジからなるものであ
   り、前記スラスト受板に設けたネジ孔の径の一部は、ネ
   ジの頭部の径より大きい径を有していることを特徴とす
   る流体軸受装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のスラスト受板に設けたネ
   ジ孔は、スラスト受板の外周端部分をＵ字状に開放させ
   るように切り欠いてなることを特徴とする流体軸受装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のスラスト受板とフレーム
   とが、接合部に潤滑流体が侵入しうる空間が形成されな
   いように密着されていることを特徴とする流体軸受装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のフレーム側の取付面は、
   フレームに形成された壁面により囲まれるように形成さ
   れたものであり、スラスト受板は上記壁面に接触しない
   大きさで形成され、上記スラスト受板の最外周端部とフ
   レームに形成された壁面との間に接着剤が充填されてい
   ることを特徴とする流体軸受装置。