JPH1118363A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受のオイル流出による性能劣化，寿命低
下，ディスク駆動装置の汚染などの問題点を解決し高い
信頼性を確保することを課題とする。 【解決手段】 スリーブ４の端面に放射状の溝４ａを形
成し、さらにその溝４ａの巾は内径側で漸次小とする。
この溝４ａによりオイルを蓄え、内径側へ移動させ、飛
散を防ぐことができる。従って、高信頼性，高耐衝撃
性，低騒音，低振動，長寿命のモータが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として情報処理
分野で使われているディスク駆動装置等に用いられるス
ピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスク駆動装置は小型高密度化
が進展している。この種のディスク駆動装置のうち、可
搬性を重視したものは特に小型，高記録密度，高耐衝撃
性，低騒音，低振動，長寿命を兼ね備えた高品質の製品
が求められる。その中でディスクを回転駆動するスピン
ドルモータ（以下、モータと略称する）に対しても当然
同様の要求がある。

【０００３】モータの性能を決定付ける要素の一つに軸
受がある。従来、一般に軸受にはボールベアリングが用
いられてきたが、前記の要望にさらに高レベルで対応で
きる軸受として、ボールの転動を伴わない流体軸受、中
でも動圧流体軸受が注目され採用されている。動圧流体
軸受とは、円柱状のシャフトとそれに隙間をもって填め
あわされる中空円筒状のスリーブメタルとで構成し、そ
のいずれかにヘリングボーン溝などを設ける。そしてそ
の隙間に潤滑流体（以下本文ではオイルという）を満た
し、ロータの回転に伴ってオイルに発生する圧力でロー
タを回転支持する構造の軸受である。機構の占める体積
が小さい、流体を介してロータを回転支持するため低騒
音，低振動かつ耐衝撃性に優れている、シャフト全周で
荷重を受けるので積分効果により軸の非繰返し振れが小
さく、ディスク駆動装置の記録密度を向上できるなど、
原理的にディスク駆動装置の軸受として優れている。た
だ、この動圧流体軸受は多くの場合オイルを用いるの
で、その枯渇による性能劣化とオイル飛散によるディス
ク駆動装置の汚染を生じる可能性があり、これを解決し
なければならないという課題があった。

【０００４】オイルの枯渇に対する簡便な対策は、１つ
の従来例として図４のようにスリーブ４１の端面に含油
フェルト４２を置くものがあった。この方法は、うまく
機能すれば軸受寿命を延長することができるが、含油フ
ェルト４２がシャフト４３に接触して負荷になるか、そ
の接触部あるいはその繊維の一部が異物となって軸受内
部に侵入し潤滑を阻害する可能性をもっていた。さら
に、含油フェルト４２に含んだオイルが必ずしも軸受部
に全て供給できるとは限らない。

【０００５】また他の従来例として、図５に示すように
シャフト４３にカラー４４を設けることは、主としてそ
の端面からの異物の侵入とオイルの漏出を防ぐために行
われていた。この部分にオイルの保持とオイル飛散の防
止を期待することもできるが、このカラー４４はシャフ
ト４３とともに回転するので、高速回転時にオイルを周
囲に飛散させる不具合があった。このように、これらの
構造を採用したモータは、依然として上記課題を残して
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上述べた
従来のモータのもつ課題、すなわち、流体軸受のオイル
流出による性能劣化，寿命低下，ディスク駆動装置の汚
染などの問題点を解決し高い信頼性を確保して、小型，
高信頼性，高耐衝撃性，低騒音，低振動，長寿命を兼ね
備えた高品質のモータおよびディスク駆動装置を提供し
ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、スリーブの開口端面またはその対向する面
にオイルを保持し内周側へ移行させる機能を与えたもの
である。すなわち、スリーブの開口端面に半径方向放射
状に延びる溝を形成する。そして、その溝の巾は、半径
方向内周側を外周側よりも漸次小さくしたものである。

【０００８】上記のように構成することにより、オイル
はスリーブ端面に形成された放射状の溝の中に保持され
る。この放射状空間は軸方向厚さが小さく径方向にひろ
がっているので、スリーブのシャフト支持長さをほとん
ど犠牲にすることなく大量のオイルを蓄えることができ
る。

【０００９】スリーブ端面の溝に蓄えられたオイルはス
リーブとシャフト間に供給されることが必要である。前
記の溝は、その内周側の溝巾を外周側に対して漸次小さ
くしたので、オイルはその表面張力によって隙間の小さ
い方すなわち内周側へ移動する。この作用により、溝に
蓄えられたオイルを常に軸受部へ供給することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は各請求項に記載した形態
によって実施できる。すなわち請求項１記載のように、
ロータ部と、そのロータ部を回転支承する流体軸受機構
と、そのロータ部を軸方向に支持するスラスト軸受機構
とを備えたスピンドルモータにおいて、その流体軸受機
構は回転するシャフトと、そのシャフトの外周を軸受隙
間をもって囲んで支承するスリーブと、オイルとを有
し、前記スリーブの開口端面に半径方向に放射状に延び
る複数の溝を形成し、その溝の巾は半径方向外周側より
内周側に漸次狭くして実施することができる。

【００１１】そして請求項２記載のように、溝の内面の
曲率は、半径方向外周側より内周側で漸次小さくするよ
うにすると良い。

【００１２】また請求項３記載のように、溝の内周端を
軸受隙間と連通することが好ましい。

【００１３】また請求項４記載のように、溝の外周端近
傍に軸方向に延びた壁を設けると良い。

【００１４】また請求項５記載のように、ロータ部と、
前記ロータ部を回転支承する流体軸受機構と、前記ロー
タ部を軸方向に支持するスラスト軸受機構とを備え、前
記流体軸受機構は固定したシャフトと、前記シャフトの
外周を軸受隙間をもって囲んで支承するスリーブと、オ
イルとを有し、前記スリーブの開口端面に対向する面
に、半径方向放射状に延びる複数の溝を形成し、前記溝
の巾は半径方向外周側より内周側で漸次狭くするように
して実施することができる。

【００１５】そして請求項６記載のように、請求項５記
載の溝の内面の曲率は、半径方向外周側より内周側で漸
次小さくすることが良い。

【００１６】また請求項７記載のように、溝の外周端に
軸方向に延びた壁を設けるのが良い。

【００１７】以上の実施の形態の構成において、その作
用について以下に説明する。上記の各請求項における溝
にオイルを保持し移動させる作用は、オイルの表面張力
によるものである。従って、単に溝の巾を変化させるだ
けでなく溝の内面の曲率を変化させると効果が大きい。
すなわち溝の内周側の方の内面の曲率を外周側のそれよ
りも漸次小さくすると、オイル移動作用がより増大す
る。

【００１８】また、軸受内径部の隙間よりも溝部の巾を
大きくして表面張力作用に傾斜をつけると、オイルの表
面張力作用が溝部よりも軸受内径部で強くなるので、溝
の内周側にあるオイルを軸受部へ継続的に移行させるこ
とができる。このとき、溝の内周端を軸受隙間近傍と連
通するとオイルを軸受部に円滑に供給できる。

【００１９】上記の溝はまた別の作用をもっている。何
らかの原因でオイルが端面に付着したとき、スリーブの
端面が単なる平面である場合はオイルが盛り上がった状
態になる。そしてスリーブ端面とその対向する部材との
間の隙間が小さい場合、オイルが対向面に移行する可能
性がある。これに対し本発明の軸受では、端面に付着し
たオイルはただちに溝の中へ吸収され端面に盛り上がる
ことがない。

【００２０】本発明の溝にはさらに別の作用がある。シ
ャフトが固定されスリーブが回転する軸受構成において
はスリーブ端面からのオイル飛散が問題となることがあ
るが、本発明の溝は単なる平面よりも格段に大きなオイ
ル保持力を有し、かつ、オイルは複数の溝に分散保持さ
れ単位体積あたりの表面積が大きくなるので遠心力に対
する保持力の比率を大きくでき、さらに溝の巾の変化に
よってオイルを内周側へ向かわせる求心作用があるの
で、遠心力作用に抗してオイルを内周側に保持すること
ができる。すなわち本発明の構造はオイル飛散防止機能
を有する。

【００２１】モータの回転数が高速な場合オイルの求心
力が不足して外周へ飛ばされることもある。このときオ
イルが飛散してモータ内外部を汚染することを防ぐた
め、端面から軸方向に立ち上がる壁を設けるのが良い。
本発明の溝は、たとえ高速回転によってオイルが外周に
飛ばされても、モータが停止しまたは回転数が低下した
とき壁の内面に保持されたオイルを再び軸受側へ環流さ
せる機能を有する。

【００２２】このように、本発明の構造は、軸受部端面
に大量のオイルを保持し、そのオイルを継続的に軸受隙
間に供給するとともに、軸受部からのオイルの飛散を効
果的に防止し環流する作用をもつ。その結果、従来より
寿命が長く、かつオイル飛散によるディスク駆動装置の
汚染の少ない優れたモータが得られる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２４】（実施例１）図１，図２において、ブラケ
ット１にコイル２を巻回したステータコア３が取り付け
られ、そのコイル２にはモータ外部から給電される。そ
してブラケット１の中央にはスリーブ４が取り付けら
れ、スリーブ４の下端にはスラスト板５が取り付けられ
ている。以上の静止部材を総称してステータ部と呼ぶ。

【００２５】回転部品の主要部はハブ６である。ハブ６
の中央にはシャフト７が、ハブ６の内面のスリーブ４近
傍には抜け止め板８が、ハブ６の内面のステータコア３
に対向する位置にはマグネット９がそれぞれ固定されて
いる。以上の回転部品を総称してロータ部という。この
ハブ６の外周に、本実施例では磁気ディスク（図示せ
ず）が固定されロータ部とともに回転する。

【００２６】荷重は径方向の荷重と軸方向の荷重とに分
けることができるが、本実施例においてはスリーブ４の
内周面とシャフト７の外周面とその間にあるオイル（番
号を付与せず）とで流体軸受機構であるラジアル軸受を
構成し、スラスト板５の端面とシャフト７の端面とその
間にあるオイルとでスラスト軸受機構を構成している。

【００２７】本発明の主要部であるスリーブ端面の構造
を図２により説明する。スリーブ４の開口側の端面には
放射状の溝４ａが形成されている。その溝の内径側すな
わち図２（ａ）のＸ−Ｘ線断面を図２の（ｃ）に、そし
て外径側すなわち図２（ａ）のＹ−Ｙ線断面を図２の
（ｄ）に示す。図のように、内周側の溝巾Ｗ１は外周側
の溝巾Ｗ２よりも小さくなっている。また、溝の内面の
曲率は、内径側の曲率Ｒ１は外形側の曲率Ｒ２よりも小
さくなっている。

【００２８】溝の寸法は、蓄えるべきオイル量，オイル
粘度，使用温度範囲，モータの回転数，耐衝撃規格など
により決定される。本モータの搭載を想定するディスク
駆動装置の場合、通常の衝撃環境下においてオイルが保
持されるためにはおよそ０.５mm以下の溝巾が望まし
い。

【００２９】溝を端面に加工形成する方法についてであ
るが、スリーブを旋削加工するにあたりあらかじめ仕上
がり寸法よりもやや大きい素材を作り、その端面に溝形
状を刻んだパンチをプレスしてその形状を転写し、その
素材から所定寸法に仕上げ加工するのが良い。

【００３０】図１において、ハブ６の内面内周側には溝
６ａが形成されている。また、その外周端近傍には壁６
ｂが設けられている。このように、スリーブ端面および
その対向面の双方に本発明を適用してもよく、一方のみ
に適用しても良い。

【００３１】（実施例２）実施例２について図３に示
す。これはシャフト３０が固定されスリーブ３１が回転
するタイプのモータである。ハブ３２とともに回転する
スリーブ３１の開口端面には溝３１ａが形成してある。
さらに、溝３１ａの外周端には軸方向に延びる壁３１ｂ
が設けられている。軸受部からオイルが飛散した場合オ
イルはこの壁３１ｂでさえぎられ溝３１ａにより軸受部
に環流する。

【００３２】なお、図３において、３３はコイル３４を
巻回したステータコアでブラケット３５に取り付けられ
ている。ハブ３２の下端内周にはマグネット３６が固着
されている。ディスク駆動装置のカバー３７に固定ねじ
３８によりシャフト３０が固定して配設されている。３
９はトップスクリューを、４０はスラスト板、４１はス
ラストカラーを示している。

【００３３】以上のように、本発明はシャフト回転タイ
プ、シャフト固定タイプのいずれのモータにも適用でき
る。同様に、スリーブ端面、またはその対向面のいずれ
にも適用できる。いうまでもなく本発明は上記実施例に
限定されるものではない。軸受はヘリングボーン溝を用
いた動圧発生機構を有するものとして説明したが、この
ような動圧発生機構を有しないもの、他の型の動圧発生
機構のものでも本発明は有効である。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、軸受部端面
の薄い空間に大量のオイルを保持し、そのオイルを継続
的に軸受隙間に供給し、かつ、軸受部からのオイルの洩
出、飛散を効果的に防止し環流する作用をもつ。そし
て、従来のモータのもつ課題、すなわち、流体軸受のオ
イル流出による性能劣化，寿命低下，ディスク駆動装置
の汚染などの問題点を解決し高い信頼性を確保する。そ
してそれにより、小型，高信頼性，高耐衝撃性，低騒
音，低振動，長寿命を兼ね備えた高品質のモータおよび
ディスク駆動装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるモータの要部断面図

【図２】（ａ）同実施例１におけるスリーブを上方から
見た平面図 （ｂ）同側方から見た断面図 （ｃ）同実施例１におけるスリーブ端面の溝の半径方向
内周側の部分拡大断面図 （ｄ）同スリーブ端面の溝の半径方向外周側の部分拡大
断面図

【図３】本発明の実施例２におけるモータの要部断面図

【図４】従来例１におけるモータの要部断面図

【図５】従来例２におけるモータの要部断面図

【符号の説明】

１，３５ ブラケット ２，３４ コイル ３，３３ ステータコア ４，３１ スリーブ ４ａ，３１ａ スリーブの端面の溝 ５，４０ スラスト板 ６，３２ ハブ ６ａ ハブ内面端面の溝 ６ｂ 溝６ａの外周部と隣接する壁 ７，３０ シャフト ８ 抜け止め板 ９，３６ マグネット ３１ｂ スリーブ端面外周部の壁 ３７ ディスク駆動装置カバー ３８ 固定ねじ ３９ トップスクリュー ４１ スラストカラー Ｒ１ 溝の内周側の内面の曲率 Ｒ２ 溝の内周側の内面の曲率 Ｗ１ 溝の外周側の巾 Ｗ２ 溝の外周側の巾

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータ部と、前記ロータ部を回転支承する
   流体軸受機構と、前記ロータ部を軸方向に支持するスラ
   スト軸受機構とを備え、前記流体軸受機構は回転するシ
   ャフトと、前記シャフトの外周を軸受隙間をもって囲ん
   で支承するスリーブと、潤滑流体とを有し、前記スリー
   ブの開口端面に半径方向放射状に延びる複数の溝を形成
   し、前記溝の巾は半径方向外周側より内周側に漸次狭く
   したことを特徴とするスピンドルモータ。
2. 【請求項２】溝の内面の曲率は、半径方向外周側より内
   周側で漸次小さくしたことを特徴とする請求項１記載の
   スピンドルモータ。
3. 【請求項３】溝の内周端を軸受隙間と連通したことを特
   徴とする請求項１または２のいずれかに記載のスピンド
   ルモータ。
4. 【請求項４】溝の外周端近傍に軸方向に延びた壁を設け
   たことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の
   スピンドルモータ。
5. 【請求項５】ロータ部と、前記ロータ部を回転支承する
   流体軸受機構と、前記ロータ部を軸方向に支持するスラ
   スト軸受機構とを備え、前記流体軸受機構は固定したシ
   ャフトと、前記シャフトの外周を軸受隙間をもって囲ん
   で支承するスリーブと、潤滑流体とを有し、前記スリー
   ブの開口端面に対向する面に、半径方向放射状に延びる
   複数の溝を形成し、前記溝の巾は半径方向外周側より内
   周側で漸次狭くしたことを特徴とするスピンドルモー
   タ。
6. 【請求項６】溝の内面の曲率は、半径方向外周側より内
   周側で漸次小さくしたことを特徴とする請求項５記載の
   スピンドルモータ。
7. 【請求項７】溝の外周端に軸方向に延びた壁を設けたこ
   とを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載のス
   ピンドルモータ。