JPH10285877A - Cooling structure of motor - Google Patents

Cooling structure of motor

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JPH10285877A
JPH10285877A JP9462997A JP9462997A JPH10285877A JP H10285877 A JPH10285877 A JP H10285877A JP 9462997 A JP9462997 A JP 9462997A JP 9462997 A JP9462997 A JP 9462997A JP H10285877 A JPH10285877 A JP H10285877A
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heat
shaft
heat pipe
case
motor
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祐士 斎藤
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Koichi Masuko
耕一 益子
Kazuhiko Goto
和彦 後藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide long-term continuos use for the cooling structure of a motor by forming a shaft member into a sealed hollow shape, sealing working fluid in it under a vaccum-deaerated condition, and forming the shaft into a member serving as heat pipe. SOLUTION: A shaft 19 is a pipe whose cross section is circular, and its upper end part is closed by a rectangular Cu plate 20 which serves as a heat slinger and its lower end part is closed by a circular end plate. Pure water is sealed as working fluid W in a shaft 19 under a vaccum-deaerated condition to form it into a member serving as heat pipe. By forming the shaft 19 itself into a member serving as heat pipe, the heat at a heated position is carried to a case 16 positively and is discharged to the outside of the case by the second heat pipe 33. Therefore, it is possible to prevent noise and vibration of a ball bearing 28 resulting from heating, thereby providing long-term continuos driving for a spindle motor 18.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、モータの軸受の
冷却に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cooling of a motor bearing.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7および図8は、ハードディスクドラ
イブ(以下、HDDと記す。)に備えられたスピンドル
モータを示す概略図である。プラスチック製の中空平板
容器からなるHDD1のケース2の内部に、複数枚のハ
ードディスク3(1枚のみ図示)およびそれらを回転駆
動させるためのスピンドルモータ4、更に読み書き用ヘ
ッド5およびそれを駆動させるステッピングモータ6等
が設けられている。
2. Description of the Related Art FIGS. 7 and 8 are schematic views showing a spindle motor provided in a hard disk drive (hereinafter, referred to as HDD). A plurality of hard disks 3 (only one is shown), a spindle motor 4 for rotating them, a read / write head 5, and a stepper for driving the hard disks 3 (only one is shown) are provided inside a case 2 of the HDD 1 made of a plastic hollow flat container. A motor 6 and the like are provided.

【0003】そのスピンドルモータ4は、一例としてダ
イレクトドライブのDCブラシレスモータが採用されて
おり、そのシャフト7を図8での上下方向に向けた姿勢
でケース2の底部に設けられている。このシャフト19
は、一例としてSUS304からなる円形断面のパイプ
であって、その上端部は、ケース2の上側の内壁面に固
定されている。
As the spindle motor 4, for example, a direct drive DC brushless motor is employed, and the spindle motor 4 is provided on the bottom of the case 2 with its shaft 7 oriented vertically in FIG. This shaft 19
Is a pipe having a circular cross section made of SUS304 as an example, and the upper end thereof is fixed to the inner wall surface on the upper side of the case 2.

【0004】これに対して、シャフト7の下端部は、ケ
ース2の下側の内壁面に固定されている。すなわち、ケ
ース2の上面部と下面部とがシャフト7によって支承さ
れた構成となっている。また、シャフト7の長さ方向で
のほぼ中央箇所の外周部には、巻線8を巻き付けた鉄心
9が設けられている。更に、シャフト7には鉄心9の上
方および側方を覆うアウターロータ10が設けられてい
る。
On the other hand, the lower end of the shaft 7 is fixed to the lower inner wall surface of the case 2. That is, the upper surface and the lower surface of the case 2 are supported by the shaft 7. An iron core 9 around which a winding 8 is wound is provided at an outer peripheral portion substantially at the center in the length direction of the shaft 7. Further, the shaft 7 is provided with an outer rotor 10 that covers the upper side and the side of the iron core 9.

【0005】このアウターロータ10は、ほぼ有底円筒
状の胴部11と、その胴部11の外周面のうち下方箇所
から図8での半径方向に突出したフランジ部12とによ
って構成されている。胴部11の内縁部には、ボールベ
アリング13が設けられていて、このボールベアリング
13がアウターロータ10をシャフト7に対して回転自
在に支持している。また、胴部11の内周面うち鉄心9
と対向する箇所には、永久磁石14が取り付けられてい
る。これに対して、フランジ部12には、複数枚のハー
ドディスク3が積層状態に設けられている。また、図示
しないが、スピンドルモータ4には、アウターロータ1
0を定速回転させるための駆動回路が組まれている。
[0005] The outer rotor 10 comprises a substantially bottomed cylindrical body 11 and a flange 12 protruding from a lower portion of the outer peripheral surface of the body 11 in the radial direction in FIG. . A ball bearing 13 is provided on the inner edge of the body 11, and the ball bearing 13 rotatably supports the outer rotor 10 with respect to the shaft 7. Also, the core 9 of the inner peripheral surface of the body 11
The permanent magnet 14 is attached to a position facing the. On the other hand, a plurality of hard disks 3 are provided on the flange portion 12 in a stacked state. Although not shown, the outer rotor 1 is attached to the spindle motor 4.
A drive circuit for rotating 0 at a constant speed is provided.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、パーソナル
コンピータの分野では、多機能化や処理速度の高速化が
日進月歩の状態で進行しており、これに関連して例えば
ハードディスク3の設置枚数の増加やスピンドルモータ
4の回転数の増加などがHDD1に望まれている。
By the way, in the field of personal computers, multi-functions and processing speeds have been steadily increasing, and in connection with this, for example, an increase in the number of hard disks 3 installed and An increase in the number of revolutions of the spindle motor 4 is desired for the HDD 1.

【0007】しかしながら、上記従来のスピンドルモー
タ4では、例えばハードディスク13の枚数を従来より
も多くした状態、あるいは回転速度を上げた状態で、長
期に亘り連続して駆動させた場合に、ボールベアリング
13のグリースが過熱して劣化し、異常振動や騒音など
が発生するおそれが多分にあった。
However, in the above-mentioned conventional spindle motor 4, when the hard disk 13 is driven continuously for a long period of time with the number of hard disks 13 increased or the rotational speed increased, for example, The grease overheated and deteriorated, possibly causing abnormal vibration and noise.

【0008】これは、アウターロータ10を回転させた
場合にボールベアリング13に生じる摩擦熱の大部分
が、ボールベアリング13自体からケース2の内部雰囲
気に放出されるか、あるいはシャフト7およびケース2
に伝達されるなどして、それらの壁面から放出されるの
みであり、換言すれば、発熱部に対する冷却が自然空冷
であることに起因している。
This is because most of the frictional heat generated in the ball bearing 13 when the outer rotor 10 is rotated is released from the ball bearing 13 itself to the atmosphere inside the case 2 or the shaft 7 and the case 2
And is only released from those wall surfaces, for example, by being transmitted to the heat generating portion. In other words, the cooling of the heat generating portion is caused by natural air cooling.

【0009】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、長期に亘り連続使用することのできるモータの冷
却構造を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a motor cooling structure that can be used continuously for a long period of time.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は上記の目的を達成するために、請求項1に記載した発
明は、軸部材の中心軸線を中心にして回転する回転体を
有するモータにおいて、前記軸部材が密閉中空状に形成
されるとともに、その内部に真空脱気した状態で作動流
体が封入されて、前記軸部材がヒートパイプ化されてい
ることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a motor having a rotating body which rotates about a center axis of a shaft member. The shaft member is formed in a hermetically sealed hollow shape, and a working fluid is sealed in the inside thereof in a vacuum degassed state, so that the shaft member is formed into a heat pipe.

【0011】したがって、請求項1の発明によれば、回
転体のみが回転する場合には、両者の摺動箇所に熱が生
じ、これに対して、回転体が軸部材と共に回転する場合
には、軸部材を支持する軸受に熱が生じる。いずれの場
合にも、発生した熱は軸部材を介してその内部の作動流
体に伝達され、それを蒸発させる。
Therefore, according to the first aspect of the present invention, when only the rotating body rotates, heat is generated at the sliding portion between them, whereas when the rotating body rotates together with the shaft member, In addition, heat is generated in the bearing supporting the shaft member. In either case, the generated heat is transferred to the working fluid inside the shaft member through the shaft member, and evaporates it.

【0012】作動流体の蒸気は、軸部材の内部空間のう
ち温度と内部圧力とが共に低い箇所に向けて流動し、そ
こで空気など熱を奪われて凝縮する。すなわち、外部に
向けて熱が放出される。このように、作動流体によって
発熱箇所の熱が外部に運ばれるから、その箇所の過熱が
未然に防止される。
The steam of the working fluid flows toward a location where both the temperature and the internal pressure are low in the internal space of the shaft member, where heat such as air is taken away and condensed. That is, heat is released to the outside. As described above, since the heat of the heat generating portion is transferred to the outside by the working fluid, overheating of the portion is prevented from occurring.

【0013】また、請求項2に記載した発明は、軸部材
の中心軸線を中心にして回転する回転体を有するモータ
において、前記軸部材が中空状に形成されるとともに、
その軸部材よりも熱伝導性の高い材料からなる伝熱部材
が軸部材の中空部分に設けられていることを特徴とする
ものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a motor having a rotating body that rotates about a central axis of a shaft member, wherein the shaft member is formed in a hollow shape,
A heat transfer member made of a material having higher thermal conductivity than the shaft member is provided in a hollow portion of the shaft member.

【0014】請求項2の発明においても、回転体のみが
回転する場合には、両者の摺動箇所に熱が生じ、これに
対して、回転体が軸部材と共に回転する場合には、軸部
材を支持する軸受に熱が生じる。いずれの場合にも、発
生した熱は軸部材を介してその内部の伝熱部材に伝達さ
れ、その内部を伝導して外部に向けて放出される。これ
により、発熱箇所が冷却される。その場合、伝熱部材の
熱伝導性が軸部材よりも優れているから、従来に比べて
冷却能力が向上する。
According to the second aspect of the present invention, when only the rotating body rotates, heat is generated at the sliding portion between the two. On the other hand, when the rotating body rotates together with the shaft member, the shaft member is rotated. Heat is generated in the bearing that supports the motor. In any case, the generated heat is transmitted to the heat transfer member inside through the shaft member, and is conducted to the inside and released to the outside. As a result, the heat generating part is cooled. In this case, since the heat transfer member has better thermal conductivity than the shaft member, the cooling capacity is improved as compared with the related art.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、請求項1の発明に係る一具
体例を図1および図2を参照して説明する。なお、この
具体例では、冷却の対象としてHDDに内蔵されたスピ
ンドルモータを例に挙げて説明する。HDD15のケー
ス16は、プラスチック製の中空平板容器であって、そ
の内部には、複数枚のハードディスク17(1枚のみ図
示)およびそれらを回転駆動させるためのスピンドルモ
ータ18、更に読み書き用ヘッドおよびそれを駆動させ
るステッピングモータ(共に図示せず)等が設けられて
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the first aspect of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this specific example, a spindle motor built in an HDD will be described as an example of a cooling target. The case 16 of the HDD 15 is a plastic hollow flat container, in which a plurality of hard disks 17 (only one is shown), a spindle motor 18 for rotating them, a read / write head and And a stepping motor (both not shown) for driving the motor.

【0016】一例としてスピンドルモータ18は、ダイ
レクトドライブのDCブラシレスモータが採用されてお
り、そのシャフト19を図2での上下方向に向けた姿勢
でケース16の底部に設けられている。この発明の軸部
材に相当するシャフト19は、一例としてSUS304
からなる円形断面のパイプであって、その上端部は後述
する放熱板を兼用する四角形のCuプレート20によっ
て閉じられており、これに対して下端部は円形の端板に
よって閉じられている。
As an example, the spindle motor 18 is a direct drive DC brushless motor, and is provided on the bottom of the case 16 with its shaft 19 oriented vertically in FIG. The shaft 19 corresponding to the shaft member of the present invention is, for example, SUS304.
, The upper end of which is closed by a rectangular Cu plate 20 also serving as a heat radiating plate, which will be described later, and the lower end thereof is closed by a circular end plate.

【0017】また、シャフト19の内部には、真空脱気
した状態で純水が作動流体Wとして封入されてヒートパ
イプ化されている。換言すれば、シャフト19自体がヒ
ートパイプのコンテナとして形成されており、その内壁
面のうち側面には金属メッシュ製のウィック(図示せ
ず)が布設されている。なお、このシャフト19が第一
ヒートパイプ21とされている。
Further, inside the shaft 19, pure water is sealed as a working fluid W in a vacuum degassed state to form a heat pipe. In other words, the shaft 19 itself is formed as a heat pipe container, and a wick (not shown) made of metal mesh is laid on the side surface of the inner wall surface. The shaft 19 is a first heat pipe 21.

【0018】更に、シャフト19の下端部は、ケース1
6の下側の内壁面に対してE型輪止め22を介して固定
されており、これに対してシャフト19の上端部は、ケ
ース16の上面部に形成された凹部23にCuプレート
20を嵌め込むことによってケース16に固定されてい
る。すなわち、シャフト19は、Cuプレート20をケ
ース16から露出させた状態でケース16の上面部と下
面部とを支承するように配設されている。
Further, the lower end of the shaft 19 is
6 is fixed to the lower inner wall surface via an E-shaped wheel stopper 22, whereas the upper end of the shaft 19 is provided with a Cu plate 20 in a concave portion 23 formed in the upper surface of the case 16. It is fixed to the case 16 by being fitted. That is, the shaft 19 is disposed so as to support the upper surface and the lower surface of the case 16 with the Cu plate 20 exposed from the case 16.

【0019】シャフト19の長さ方向でのほぼ中央箇所
の外周部には、巻線24を巻き付けた鉄心25が設けら
れている。更に、シャフト19には鉄心25の上方およ
び側方を覆うアウターロータ26が設けられている。
An iron core 25 around which a winding 24 is wound is provided at an outer peripheral portion substantially at the center in the length direction of the shaft 19. Further, the shaft 19 is provided with an outer rotor 26 that covers the upper side and the side of the iron core 25.

【0020】アウターロータ26は、この発明の回転体
に相当するものであり、ほぼ有底円筒状の胴部26a
と、その胴部26aの外周面のうち下方箇所から図2で
の半径方向に突出したフランジ部26bとによって構成
されている。そして、アウターロータ26は、胴部26
aの内周部に取り付けられた2個のボールベアリング2
8を介してシャフト19の外周面に回転自在に取り付け
られている。これらのボールベアリング28は、図2で
の上下方向に位置をずらして配置されている。
The outer rotor 26 corresponds to the rotating body of the present invention, and has a substantially bottomed cylindrical body 26a.
And a flange portion 26b protruding in a radial direction in FIG. 2 from a lower portion of the outer peripheral surface of the body portion 26a. The outer rotor 26 is connected to the trunk 26
two ball bearings 2 attached to the inner periphery of
8 rotatably attached to the outer peripheral surface of the shaft 19. These ball bearings 28 are arranged so as to be shifted vertically in FIG.

【0021】アウターロータ26の胴部26aの内周面
うち鉄心25と対向する箇所には、永久磁石29が取り
付けられている。これに対して、フランジ部26bに
は、複数枚のハードディスク17が積層状態に設けられ
ている。
A permanent magnet 29 is attached to a portion of the inner peripheral surface of the body portion 26a of the outer rotor 26 which faces the iron core 25. On the other hand, a plurality of hard disks 17 are provided on the flange portion 26b in a stacked state.

【0022】他方、ケース16の上面部には、Cuプレ
ート20からなる放熱板31が露出している。この放熱
板31の上面部には、後述の第二ヒートパイプ33を固
定するための取り付け溝32が形成されており、その取
り付け溝32には、第二ヒートパイプ33の一端部が密
着状態に嵌め込まれている。
On the other hand, a heat radiating plate 31 made of the Cu plate 20 is exposed on the upper surface of the case 16. A mounting groove 32 for fixing a second heat pipe 33 to be described later is formed on the upper surface of the radiator plate 31, and one end of the second heat pipe 33 is brought into close contact with the mounting groove 32. It is fitted.

【0023】一例として、第二ヒートパイプ33として
は、矩形断面のCu製コンテナに純水を作動流体Wとし
た平板型ヒートパイプが採用されており、取り付け治具
34によってケース16の上面部に固定されている。な
お、第二ヒートパイプ33の内部には、毛細管圧力を生
じるウィック(図示せず)が設けられている。このよう
に、第一ヒートパイプ21と第二ヒートパイプ33とが
放熱板31を介して熱授受可能な構成となっている。ま
た、図示しないが、スピンドルモータ18には、アウタ
ーロータ10を定速回転させるための駆動回路が組まれ
ている。
As an example, as the second heat pipe 33, a flat plate heat pipe in which pure water is used as a working fluid W in a Cu container having a rectangular cross section is employed. Fixed. Note that a wick (not shown) that generates capillary pressure is provided inside the second heat pipe 33. Thus, the first heat pipe 21 and the second heat pipe 33 are configured to be able to exchange heat via the heat sink 31. Although not shown, the spindle motor 18 has a drive circuit for rotating the outer rotor 10 at a constant speed.

【0024】つぎに、上記のように構成されたスピンド
ルモータ18の作用について説明する。HDD15が駆
動していない場合、第一ヒートパイプ21は、ウィック
の毛細管圧力によって、コンテナ側壁面のほぼ全域に作
動流体が供給された状態となっている。他方、この具体
例においても、HDD15の駆動時には、ハードディス
ク17を保持したアウターロータ26がシャフト19の
外周部を回転する。これにより、2個のボールベアリン
グ28にそれぞれ摩擦熱が生じる。この熱は、シャフト
19の壁面を介して内部の作動流体Wに伝達される。
Next, the operation of the spindle motor 18 configured as described above will be described. When the HDD 15 is not driven, the first heat pipe 21 is in a state where the working fluid is supplied to almost the entire area of the container side wall surface by the capillary pressure of the wick. On the other hand, also in this specific example, when the HDD 15 is driven, the outer rotor 26 holding the hard disk 17 rotates around the outer periphery of the shaft 19. Thereby, friction heat is generated in each of the two ball bearings 28. This heat is transmitted to the working fluid W inside through the wall surface of the shaft 19.

【0025】この時点でシャフト19の両端部において
温度差が生じるから、第一ヒートパイプ21の動作が自
動的に開始される。すなわち、コンテナ内部のうち各ボ
ールベアリング28との対応箇所の近傍で液相作動流体
Wが加熱されて蒸発し、その蒸気がコンテナのうちの内
部圧力の低い上端部に向けて流動し、ケース16の外部
に露出した放熱板31および第二ヒートパイプ33のコ
ンテナに熱を奪われて凝縮する。
At this point, since a temperature difference occurs at both ends of the shaft 19, the operation of the first heat pipe 21 is automatically started. That is, the liquid-phase working fluid W is heated and evaporated in the vicinity of the location corresponding to each ball bearing 28 in the container, and the vapor flows toward the upper end of the container where the internal pressure is low, and the case 16 The heat is taken away by the heat sink 31 and the container of the second heat pipe 33 which are exposed to the outside, and the heat is condensed.

【0026】その場合、放熱板31自体がケース16よ
りも熱伝導性に優れていることに加えて、受熱側のヒー
トパイプが放熱側の放熱板31の上面に面接触状態に配
設されているために、第一ヒートパイプ21と第二ヒー
トパイプ33との熱伝達が良好に行われる。なお、放熱
して液化した第一ヒートパイプ21の作動流体Wは、ウ
ィックの毛細管圧力あるいは重力によってケース16の
底部側に配設された端部に向けて還流し、その一部が上
方に位置するボールベアリング28の熱によって再度蒸
発し、更に残りの分が下方に位置するボールベアリング
28の熱によって再度蒸発する。
In this case, in addition to the heat radiation plate 31 having better thermal conductivity than the case 16, the heat pipe on the heat receiving side is disposed in surface contact with the upper surface of the heat radiation plate 31 on the heat radiation side. Therefore, heat transfer between the first heat pipe 21 and the second heat pipe 33 is favorably performed. The working fluid W of the first heat pipe 21 that has been radiated and liquefied flows toward the end disposed on the bottom side of the case 16 due to the capillary pressure of the wick or gravity, and a part thereof is positioned upward. Evaporates again due to the heat of the ball bearing 28, and the remaining portion evaporates again due to the heat of the ball bearing 28 located below.

【0027】他方、第一ヒートパイプ21から熱が伝達
されると、第二ヒートパイプ33の動作が開始される。
コンテナの内部に生じた作動流体Wの蒸気は、図1での
右斜め上方に配設された端部に向けて流動し、そこで空
気やケース16の上面部に熱を奪われて凝縮する。換言
すれば、放熱板31を含めたケース16の上面部のほぼ
全域がヒートシンクとして作用する。
On the other hand, when the heat is transmitted from the first heat pipe 21, the operation of the second heat pipe 33 is started.
The vapor of the working fluid W generated inside the container flows toward the end disposed obliquely to the upper right in FIG. 1, where it is deprived of heat by the air and the upper surface of the case 16 and condensed. In other words, almost the entire upper surface of the case 16 including the heat radiating plate 31 functions as a heat sink.

【0028】なお、放熱して液相に戻った作動流体W
は、ウィックの毛細管作用によって放熱板31に配設さ
れた端部に向けて還流し、第一ヒートパイプ21の作動
流体によって運ばれるボールベアリング2の熱によって
再度蒸発する。以降、同様のサイクルが継続され、その
結果、シャフト19とボールベアリング28との接触箇
所が冷却される。
The working fluid W that has returned to the liquid phase by releasing heat
Is returned toward the end arranged on the heat sink 31 by the capillary action of the wick, and is evaporated again by the heat of the ball bearing 2 carried by the working fluid of the first heat pipe 21. Thereafter, the same cycle is continued, and as a result, the contact point between the shaft 19 and the ball bearing 28 is cooled.

【0029】このように、シャフト19自体をヒートパ
イプ化することによって、発熱箇所の熱をケース16ま
で積極的に運び、この熱を第二ヒートパイプ33によっ
てケース外部に放出するから、過熱に起因したボールベ
アリング28の騒音や振動などを防止することができ、
これにより、スピンドルモータ18の長期連続駆動が可
能になる。なお、第一ヒートパイプ21は、既存するシ
ャフト19をヒートパイプ化したものであり、第二ヒー
トパイプ33は厚さの薄い平板型のものであるから、ケ
ース16の大きさは従来一般のHDDとほぼ同じとする
ことができる。
As described above, since the shaft 19 itself is formed into a heat pipe, the heat of the heat generating portion is actively transferred to the case 16 and this heat is released to the outside of the case by the second heat pipe 33. Noise and vibration of the ball bearing 28 can be prevented.
Thus, long-term continuous driving of the spindle motor 18 becomes possible. The first heat pipe 21 is a heat pipe formed from the existing shaft 19, and the second heat pipe 33 is a thin flat plate. And almost the same.

【0030】つぎに、図3および図4を参照して請求項
1の発明に係る他の具体例について説明する。ここに示
す例は、上記第一具体例における第二ヒートパイプ33
を省いた構成である。なお、上記具体例と同じ構成につ
いては、その詳細な説明を省略する。
Next, another embodiment according to the first aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. The example shown here is the second heat pipe 33 in the first specific example.
Is omitted. The detailed description of the same configuration as the above specific example is omitted.

【0031】ケース16の内部には、スピンドルモータ
18がシャフト19を図4での上下方向に向けた姿勢で
収容されている。スピンドルモータ18のシャフト19
は、放熱板31を兼用した四角形のCuプレート20に
よってその上端部を閉じられるとともに、円形の端板に
よって下端部を閉じられた構成の円形断面のパイプであ
り、その内部には真空脱気した状態で純水が作動流体W
として封入され、ヒートパイプ27として形成されてい
る。また、シャフト19の内壁面の側面には、金属メッ
シュ製のウィック(図示せず)が布設されている。
A spindle motor 18 is accommodated in the case 16 with the shaft 19 oriented vertically in FIG. The shaft 19 of the spindle motor 18
Is a pipe having a circular cross section in which the upper end is closed by a rectangular Cu plate 20 also serving as a heat sink 31 and the lower end is closed by a circular end plate, and the inside of which is vacuum degassed. Pure water is working fluid W in the state
And is formed as a heat pipe 27. A wick (not shown) made of metal mesh is laid on the side surface of the inner wall surface of the shaft 19.

【0032】放熱板31は、ケース16の上面部に露出
した状態に設けられている。この平板状のCuプレート
20からなり、第一具体例に対する4倍程度の表面積を
有している。
The heat radiating plate 31 is provided so as to be exposed on the upper surface of the case 16. It is made of this flat Cu plate 20, and has a surface area about four times that of the first specific example.

【0033】つぎに、上記のように構成されたスピンド
ルモータ18の作用について説明する。この具体例にお
いても、HDD15の駆動時には、ハードディスク17
を保持したアウターロータ26がシャフト19の外周部
を回転する。これにより、各ボールベアリング28に熱
が生する。この熱は、シャフト19の壁面を介して内部
の液相作動流体Wに伝達される。すると作動流体Wは、
蒸発するとともに、放熱板31を備えた端部に向けて上
昇し、その放熱板31を介してケース16外部の空気に
熱を奪われて凝縮する。すなわち、放熱板31の表面か
ら外部に向けて熱が放出される。
Next, the operation of the spindle motor 18 configured as described above will be described. Also in this specific example, when the HDD 15 is driven,
The outer rotor 26 holding the outer circumference of the shaft 19 rotates. As a result, heat is generated in each ball bearing 28. This heat is transmitted to the internal liquid-phase working fluid W via the wall surface of the shaft 19. Then, the working fluid W becomes
As it evaporates, it rises toward the end provided with the heat radiating plate 31, and the heat outside the case 16 takes heat through the heat radiating plate 31 to condense. That is, heat is released from the surface of the heat sink 31 to the outside.

【0034】なお、放熱して液化したヒートパイプ27
の作動流体Wは、ケース16の底部側に配設された端部
に向けてウィックに沿うように下方に還流するととも
に、2個のボールベアリング28とそれぞれ対応した箇
所で再度蒸発する。以降、同様のサイクルが継続され、
その結果、各ボールベアリング28とシャフト19との
接触箇所が冷却される。
It should be noted that the heat pipe 27 that has liquefied by releasing heat
The working fluid W flows downward along the wick toward the end disposed on the bottom side of the case 16 and evaporates again at locations respectively corresponding to the two ball bearings 28. Thereafter, a similar cycle is continued,
As a result, the contact point between each ball bearing 28 and the shaft 19 is cooled.

【0035】このように、ヒートパイプ化したシャフト
19とその上端部に一体化し、かつケース16から露出
した放熱板31とにより、ボールベアリング28に生じ
る熱を積極的にケース16の外部に排出するから、上記
具体例と同様に長期連続駆動時での過熱を確実に防止で
きる。また、上記第一具体例における第二ヒートパイプ
33に替えて表面積の大きい放熱板31を備えた構成と
したから、イニシャルコストがより低下する。
As described above, the heat generated in the ball bearing 28 is positively discharged to the outside of the case 16 by the heat pipe shaft 19 and the heat radiating plate 31 integrated with the upper end thereof and exposed from the case 16. Thus, overheating during long-term continuous driving can be reliably prevented as in the above specific example. Further, since the heat sink 31 having a large surface area is provided instead of the second heat pipe 33 in the first specific example, the initial cost is further reduced.

【0036】更に、図5および図6を参照して請求項2
の発明に係る一具体例について説明する。ここに示す例
は、上記第一具体例における第一ヒートパイプ21を省
いた構成である。なお、上記いずれかの具体例と同じ構
成については、その詳細な説明を省略する。
Further, referring to FIGS.
A specific example according to the present invention will be described. The example shown here is a configuration in which the first heat pipe 21 in the first specific example is omitted. The detailed description of the same configuration as any of the above specific examples is omitted.

【0037】スピンドルモータ18は、そのシャフト1
9を図6での上下方向に向けた姿勢でHDD15のケー
ス16に収容されている。ケース16の内壁面には、上
下に対向する一対のスリーブ35が形成されている。こ
れらのスリーブ35は、ケース16の内壁面からそれぞ
れ対向する方向に突出したパイプ状のものであり、その
内外径はスピンドルモータ18のシャフト19と等しく
設定されている。
The spindle motor 18 has its shaft 1
9 is accommodated in the case 16 of the HDD 15 in a posture in which it is oriented in the vertical direction in FIG. A pair of sleeves 35 facing up and down is formed on the inner wall surface of the case 16. These sleeves 35 are in the form of pipes protruding from the inner wall surface of the case 16 in opposite directions, and the inner and outer diameters thereof are set equal to the shaft 19 of the spindle motor 18.

【0038】上下のスリーブ35同士の間には、円形断
面のパイプからなるシャフト19が両スリーブ35と同
軸上に配設されている。換言すれば、上側のスリーブ3
5の端面とシャフト19の上端面とが密着状態に連結さ
れ、下側のスリーブ35の端面とシャフト19の下端面
とが密着状態に保持されている。更に、下側のスリーブ
35およびシャフト19の内部には、ケース16の底面
部側から止め捩子36が挿入されていて、これによりシ
ャフト19がケース16に対して固定されている。
Between the upper and lower sleeves 35, a shaft 19 made of a pipe having a circular cross section is disposed coaxially with the two sleeves 35. In other words, the upper sleeve 3
5 and the upper end surface of the shaft 19 are connected in close contact with each other, and the end surface of the lower sleeve 35 and the lower end surface of the shaft 19 are held in close contact with each other. Further, a set screw 36 is inserted into the lower sleeve 35 and the shaft 19 from the bottom side of the case 16, thereby fixing the shaft 19 to the case 16.

【0039】また、シャフト19の内部には、シャフト
19の内径と等しい外径の棒状の伝熱部材37が配設さ
れている。この伝熱部材37の上端面は、ケース16の
上面部の凹部32に嵌め込まれた放熱板31の底面にま
で延ばされて、そこに密着している。一例として伝熱部
材37は、シャフト19の材料であるSUS304より
も熱伝導率が2倍程度に高いCuからなっている。
A rod-shaped heat transfer member 37 having an outer diameter equal to the inner diameter of the shaft 19 is provided inside the shaft 19. The upper end surface of the heat transfer member 37 extends to the bottom surface of the heat radiating plate 31 fitted into the concave portion 32 of the upper surface of the case 16 and is in close contact therewith. As an example, the heat transfer member 37 is made of Cu whose thermal conductivity is about twice as high as that of SUS 304 which is a material of the shaft 19.

【0040】前述の通り、ケース16の上面部には、放
熱板31が露出した状態に設けられている。この放熱板
31の上面部には、取り付け溝32が形成されており、
その取り付け溝32には、一例として矩形断面のCu製
コンテナに純水を封入した平板型のヒートパイプ38が
密着状態に嵌め込まれて固定されている。すなわち、放
熱板31を介して伝熱部材37とヒートパイプ38とが
熱授受可能に連結されている。
As described above, the heat radiating plate 31 is provided on the upper surface of the case 16 so as to be exposed. A mounting groove 32 is formed on the upper surface of the heat sink 31.
As an example, a flat heat pipe 38 in which pure water is sealed in a Cu container having a rectangular cross section is fitted into and fixed to the mounting groove 32 in a close contact state. That is, the heat transfer member 37 and the heat pipe 38 are connected via the heat radiating plate 31 so as to be able to exchange heat.

【0041】つぎに、上記のように構成されたスピンド
ルモータ18の作用について説明する。HDD15の駆
動に伴って、ハードディスク17を保持したアウターロ
ータ26がシャフト19の外周部を回転すると、各ボー
ルベアリング28に熱が生じる。この熱は、シャフト1
9の側壁面を介して伝熱部材37に伝達されるととも
に、その内部を伝導して、その上端部から伝熱板31の
底面部に伝達され、更にヒートパイプ38の一端部に伝
達される。その場合、受熱側のヒートパイプ38が放熱
側の伝熱部材37の上部に配設され、更に互いに面接触
しているから、両者の熱伝達が良好に行われる。
Next, the operation of the spindle motor 18 configured as described above will be described. When the outer rotor 26 holding the hard disk 17 rotates around the outer periphery of the shaft 19 as the HDD 15 is driven, heat is generated in each ball bearing 28. This heat is transferred to shaft 1
9 is transmitted to the heat transfer member 37 via the side wall surface, is transmitted through the inside thereof, is transmitted from the upper end to the bottom surface of the heat transfer plate 31, and is further transmitted to one end of the heat pipe 38. . In this case, the heat pipe 38 on the heat receiving side is disposed above the heat transfer member 37 on the heat radiating side, and furthermore, is in surface contact with each other, so that heat transfer between the two can be performed well.

【0042】ヒートパイプ38に熱が伝達されると、コ
ンテナの内部に作動流体蒸気が生じ、その上記は図5で
の右斜め上方の端部に向けて流動するとともに、空気お
よびケース16の上面部に熱を奪われて凝縮する。した
がって、ケース16の上面部が伝熱部材37およびヒー
トパイプ38のヒートシンクとして作用し、各ボールベ
アリング28が冷却される。
When heat is transferred to the heat pipe 38, a working fluid vapor is generated inside the container, and the above-mentioned fluid flows toward the upper right end in FIG. Heat is deprived of the part and condenses. Therefore, the upper surface of the case 16 acts as a heat sink for the heat transfer member 37 and the heat pipe 38, and each ball bearing 28 is cooled.

【0043】このように、シャフト19自体よりも熱伝
導性に優れる伝熱部材37をシャフト19内に配設させ
ることによって、ボールベアリング28に生じる熱が放
熱板31までスムースに伝達され、そこからヒートパイ
プ38によって熱を奪いかつ放出するから、発熱箇所の
過熱を確実に防止することができ、これにより、スピン
ドルモータ18の長期連続駆動が可能になる。更に、こ
の具体例は、Cu製中実材を既存のシャフト19に組み
付けた簡単な構成であるから、シャフト19自体をヒー
トパイプ化した第一具体例よりもコストが低下する利点
もある。
As described above, by disposing the heat transfer member 37 having a higher thermal conductivity than the shaft 19 itself in the shaft 19, the heat generated in the ball bearing 28 is smoothly transmitted to the radiator plate 31, and from there. Since heat is removed and released by the heat pipe 38, overheating of the heat-generating portion can be reliably prevented, whereby the spindle motor 18 can be driven continuously for a long period of time. Further, since this specific example has a simple configuration in which a solid Cu material is attached to the existing shaft 19, there is an advantage that the cost is lower than that of the first specific example in which the shaft 19 itself is formed into a heat pipe.

【0044】なお、上記各具体例では、HDD用のスピ
ンドルモータを例示したが、この発明は上記具体例に限
定されず、例えばCDプレーヤーあるいはFDD(フロ
ッピーディスクドライブ)に備えられるスピンドルモー
タ、更にロータとなる巻線と共にシャフトが回転する一
般のDCモータ等に適用することもできる。
In each of the above embodiments, the spindle motor for the HDD has been exemplified. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, a spindle motor provided in a CD player or an FDD (floppy disk drive), It can be applied to a general DC motor or the like in which the shaft rotates together with the winding.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1および請求項2のいずれの発明においても、軸部材に
おける熱輸送能力が良好になるから、軸部材とそれを支
持する軸受との摺動箇所、あるいは回転体と軸部材との
摺動箇所の過熱を防止でき、これにより長期連続駆動が
可能になる。
As is apparent from the above description, in any of the first and second aspects of the present invention, the heat transfer capability of the shaft member is improved, so that the connection between the shaft member and the bearing supporting the shaft member is improved. Overheating of the sliding part or the sliding part between the rotating body and the shaft member can be prevented, thereby enabling long-term continuous driving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項1の発明に係るHDD用スピンドルモー
タの外観を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing the appearance of an HDD spindle motor according to the first embodiment of the present invention.

【図2】そのスピンドルモータおよびケースの構成を示
す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of the spindle motor and a case.

【図3】請求項1の発明に係る他の具体例を示す概略図
である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing another specific example according to the invention of claim 1;

【図4】そのスピンドルモータおよびケースの構成を示
す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of the spindle motor and a case.

【図5】請求項2の発明に係るHDD用スピンドルモー
タの外観を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing the appearance of a spindle motor for an HDD according to the invention of claim 2;

【図6】そのスピンドルモータおよひせケースの構成を
示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of the spindle motor and a case.

【図7】従来のHDD用スピンドルモータを示す概略図
である。
FIG. 7 is a schematic view showing a conventional HDD spindle motor.

【図8】そのスピンドルモータおよびケースの構成を示
す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of the spindle motor and a case.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15…HDD、 16…ケース、 17…ハードディス
ク、 18…スピンドルモータ、 19…シャフト、
21…第一ヒートパイプ、 24…巻線、 26…アウ
ターロータ、 28…ボールベアリング、 31…放熱
板、 35…スリーブ、 37…伝熱部材、 38…ヒ
ートパイプ。
15: HDD, 16: Case, 17: Hard Disk, 18: Spindle Motor, 19: Shaft,
21: first heat pipe, 24: winding, 26: outer rotor, 28: ball bearing, 31: heat sink, 35: sleeve, 37: heat transfer member, 38: heat pipe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 和彦 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式会 社フジクラ内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on front page (72) Inventor Kazuhiko Goto 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸部材の中心軸線を中心にして回転する
回転体を有するモータにおいて、 前記軸部材が密閉中空状に形成されるとともに、その内
部に真空脱気した状態で作動流体が封入されて、前記軸
部材がヒートパイプ化されていることを特徴とするモー
タの冷却構造。
1. A motor having a rotating body that rotates about a central axis of a shaft member, wherein the shaft member is formed in a hermetically sealed hollow shape, and a working fluid is sealed in the inside thereof in a vacuum-degassed state. Wherein the shaft member is a heat pipe.
【請求項2】 軸部材の中心軸線を中心にして回転する
回転体を有するモータにおいて、 前記軸部材が中空状に形成されるとともに、その軸部材
よりも熱伝導性の高い材料からなる伝熱部材が軸部材の
中空部分に設けられていることを特徴とするモータの冷
却構造。
2. A motor having a rotating body that rotates about a central axis of a shaft member, wherein the shaft member is formed in a hollow shape, and heat transfer made of a material having higher thermal conductivity than the shaft member. A cooling structure for a motor, wherein the member is provided in a hollow portion of a shaft member.
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