JPH1198763A

JPH1198763A - 動圧軸受装置

Info

Publication number: JPH1198763A
Application number: JP27057497A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Ikeda; 久池田
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ロータ部の振れ、非周期性振動、駆動電流の
増加、スラッジを防止できるモータの軸受装置を提供す
る。【解決手段】略円筒状に形成された固定スリーブ１
と、円筒面形状外周部を有する固定スリーブ１に内嵌さ
れる回転シャフト３と、回転シャフト３の端部にかかる
軸方向負荷を受けるスラスト板２と、を有し、回転シャ
フト３と固定スリーブ１との間には、流体潤滑剤による
ラジアル動圧軸受が設けられた動圧軸受装置であって、
ラジアル動圧軸受手段は回転シャフトに形成された複数
の動圧発生用の溝１ａと、回転シャフト３の外周面に対
応するスリーブ１とから構成され、スラスト軸受は、回
転シャフト３の先端凸曲面とスラスト板２との点接触で
構成され、スリーブ１及びスラスト板１２がビッカース
硬度ＨＶ1000以上の高硬度材料、例えばジルコニア等の
セラミックスあるいはサファイヤやルビー等の宝石で構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば記録ディスク又
は回転多面鏡等を回転駆動するスピンドルモータであっ
て、特に小型，高速，高精度を要求される、流体潤滑剤
による動圧軸受構造を備えたスピンドルモータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術および課題】磁気ディスクやポリゴンミラ
ー等の回転駆動用のスピンドルモータにおいては、近
時、高容量化や高精度化の要求により、高回転数による
回転駆動を必要としている。例えば、上述のスピンドル
モータを備えたハードディスクドライブ装置は、周知の
ように、磁気ディスク上に、あるトラック幅をもって磁
気情報を記憶する装置であり、このものでは、同一サイ
ズでの記憶容量向上が要求されており、そのためにはト
ラック幅を狭くする必要がある。その際、回転の中心で
あるスピンドルモータに非同期な軸振れとして示される
振動があると、情報をディスクに読み書きする場合にト
ラックから外れるなど、記憶情報に正確さがなくなると
いう問題が生じる。そのため、トラック幅を狭くでき
ず、記憶容量を大きくできないという問題があった。

【０００３】このスピンドルモータの振動発生の原因
は、軸受部の組立精度や、軸受の部品精度であることが
多く、特にボールベアリングのように必ず接触部があり
ながら回転するものには、どうしても振動が発生する。
この対策として、動圧軸受構造を採用したスピンドルモ
ータが種々提案されている。図３に一般的な従来の動圧
軸受を示すが、この動圧軸受は、ロータ３とステータ１
１との周方向の摺接面に、ヘリングボーン状の溝３ａを
刻設し、ロータ３が回転することにより、溝部分に充填
された潤滑剤の圧力を高めてラジアル動圧軸受として機
能させるものである。また、スラスト軸受は、ロータ３
である回転シャフト先端凸曲面３ｂとスラスト板１２と
の点接触で構成されている。

【０００４】しかしながら、流体動圧軸受においても、
回転の起動及び停止時のように動圧が不十分なとき、あ
るいはアンバランスによる偏心等による回転シャフトと
軸受スリーブとの間に側圧が発生した時に、境界潤滑領
域〜個体接触を伴う個体潤滑領域に移行して金属接触に
よる摩擦・摩耗が発生する。

【０００５】この摩擦・摩耗を低減するために、潤滑剤
として硫黄系、あるいは燐系化合物を含む摩擦係数低減
剤である極圧添加剤を含有したものを使用していた。し
かしながら、これら極圧添加剤の作用メカニズムは熱に
よって金属表面に吸着・反応して、表面に酸化膜や硫化
膜などの摺動性皮膜を形成するものであるため、軸受材
料である銅合金の腐食が発生した。さらには、潤滑油組
成物中にスラッジを生成し、このスラッジが流体軸受の
動圧発生溝に詰まり、動圧が低下して、軸受スリーブと
回転シャフトの摺動摩耗による流体動圧軸受の焼き付き
を発生するという問題点を有していた。

【０００６】また、上記構成のスピンドルモータにおい
ては、使用する潤滑剤の粘度やロータの質量・バランス
等に関係する非周期性振動が発生し、駆動電流の増加や
高精度化，高速化の要求に応えられないという問題があ
った。

【０００７】本発明は、従来技術に存した上記のような
問題点に鑑み行われたものであって、その課題とすると
ころは、ロータ部の振れ、非周期性振動、駆動電流の増
加、スラッジを防止できるモータの軸受装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の課題
を解決するためになされたもので、本発明による請求項
１に係わる動圧軸受装置は、略円筒状に形成された固定
スリーブ１と、円筒面形状外周部を有する固定スリーブ
１に内嵌される回転シャフト３と、回転シャフト３の端
部にかかる軸方向負荷を受けるスラスト板２と、を有
し、回転シャフト３と固定スリーブ１との間には、流体
潤滑剤によるラジアル動圧軸受が設けられた動圧軸受装
置であって、ラジアル動圧軸受手段は回転シャフトに形
成された複数の動圧発生用の溝１ａと、回転シャフト３
の外周面に対応するスリーブ１とから構成され、スラス
ト軸受は、回転シャフト３の先端凸曲面とスラスト板２
との点接触で構成され、スリーブ１及びスラスト板１２
がビッカース硬度ＨＶ1000以上の高硬度材料例えばジル
コニア等のセラミックスあるいはサファイヤやルビー等
の宝石で構成したものである。

【０００９】本発明による請求項２に係わる動圧軸受装
置は、請求項１記載の動圧軸受装置において、スリーブ
１の内径の真円度を0.2μm以下としたものである。

【００１０】本発明による請求項３に係わる動圧軸受装
置は、請求項１または２記載の動圧軸受装置において、
スリーブ１の内径及びスラスト板２の軸受面２ａの表面
粗さ（最大高さＲ_max）を0.05μm以下としたものであ
る。

【００１１】

【作用】このような手段を備えた本発明の動圧軸受装置
は、スリーブ１及びスラスト板２にビッカース硬度ＨＶ
1000以上の高硬度材料を使用することにより、シャフト
の動圧溝による摩耗がなく、このため摩耗粉が発生しな
い。従って長期間高精度が維持される。

【００１２】また、軸受面の真円度及び表面粗さを上記
高硬度材料を使用することにより小さくできたので、高
精度に設計でき、軸の振れを極めて小さく抑えることが
でき、非同期な軸振れが防止できると共に、軸受ロスト
ルクが減少し、これにより発熱が減少し潤滑剤の劣化を
防止できる。

【００１３】さらに、一般にセラミックスやサファイヤ
等の高硬度材料は、熱膨張係数が低く、軸受の温度が変
化しても形状が変化しにくいので、広い温度範囲にわた
って高精度が維持できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に従う動圧軸受装
置の実施例について、添付の図面を参照しながら説明す
る。図１及び図２は、本発明による実施例の動圧軸受装
置を示し、例えば磁気ディスクを回転駆動するために用
いられる。なお、図１は動圧軸受装置を示す断面図、図
２は本発明の動圧軸受装置を組み込んだスピンドルモー
タを示す断面図である。

【００１５】本発明による動圧軸受装置は、略円筒状に
形成された固定スリーブ１と、円筒面形状外周部を有す
る固定スリーブ１に内嵌される回転シャフト３と、回転
シャフト３の端部にかかる軸方向負荷を受けるスラスト
軸受２ａと、を有し、回転シャフト３と固定スリーブ１
との間には、流体潤滑剤によるラジアル動圧軸受が設け
られた動圧軸受装置であって、ラジアル動圧軸受手段は
回転シャフトに形成された複数の動圧発生用の溝１ａ
と、回転シャフト３の外周面に対応するスリーブ１とか
ら構成され、スラスト軸受は、回転シャフト３の先端凸
曲面とスラスト板２との点接触で構成され、スリーブ１
及びスラスト板２がビッカース硬度ＨＶ1000以上の高硬
度材料例えばジルコニア等のセラミックスあるいはサフ
ァイヤやルビー等の宝石で構成している。

【００１６】スピンドルモータに本発明の動圧軸受装置
を組み込んだ場合は、図２に示すように、モータ基台で
あるステータハウジング１４には、軸受用固定スリーブ
１が内装され、このスリーブ１の外周部にはステータコ
アに巻線を施して構成されたステータコイル６が配設さ
れている。ロータハウジング５はその回転シャフト３が
前記軸受スリーブ１の内周面に動圧ラジアル軸受として
回転自在に支承されている。また、スピンドルハブであ
るロータハウジング５の外周部は前記ステータコイル６
の外周囲に立ち下がる形状をなしており、この外周部の
内周面にロータマグネット７が取り付けられている。

【００１７】また、回転シャフト３に施された動圧発生
用の溝１ａの外周部と、これに外嵌される固定スリーブ
１の内周部との間には、オイル等の流体潤滑剤が介在し
て設けられており、回転シャフト３と固定スリーブ１と
の相対回転に伴い、動圧グルーブによるラジアル動圧軸
受が構成される。

【００１８】ここで、スリーブ１及びスラスト板２にビ
ッカース硬度ＨＶ1000以上の高硬度材料例えばジルコニ
ア等のセラミックスあるいはサファイヤやルビー等の宝
石を使用したので、回転シャフトの動圧溝による摩耗が
なく、このため摩耗粉が発生せず長期間高精度が維持さ
れた。

【００１９】また、軸受面の真円度及び表面粗さを上記
高硬度材料を使用することにより、スリーブ１の内径の
真円度を0.2μm以下に管理し、スリーブ１の内径及びス
ラスト板２の軸受面の表面粗さ（最大高さＲ_max）を0.0
5μm以下に管理できたので、高精度に設計でき、軸の振
れを極めて小さく抑えることができ、非同期な軸振れが
防止できた。

【００２０】さらに、一般にセラミックスやサファイヤ
等の高硬度材料は、熱膨張係数が低く、軸受の温度が変
化しても形状が変化しにくいので、広い温度範囲にわた
って高精度が維持できた。

【００２１】以上、本発明に従うスピンドルモータの種
々の実施例について説明したが、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲で設計変更乃至修正等自由である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の動圧軸受装置は、上述の構成を
有しているので、次の効果を奏する。即ち、本発明に係
る動圧軸受装置によれば、スリーブ及びスラスト板にビ
ッカース硬度ＨＶ1000以上の高硬度材料を使用すること
により、シャフトの動圧溝による摩耗がなく、このため
摩耗粉が発生しない。従って長期に渡り高精度が維持さ
れる。

【００２３】また、軸受面の真円度及び表面粗さを上記
高硬度材料を使用することにより小さくできたので、軸
受ロストルクが減少し、これにより発熱が減少し潤滑剤
の劣化を防止できる。また、モータに搭載した場合、そ
の消費電力が少なくてすむ。

【００２４】また、一般にセラミックスやサファイヤ等
の高硬度材料は、熱膨張係数が低く、軸受の温度が変化
しても形状が変化しにくいので、広い温度範囲にわたっ
て高精度が維持できる。その他に、軸受隙間を極端に小
さく設定しなくても動圧が発生する。過大な荷重に対し
ても焼き付きを起こさない。高精度に設計できるので、
軸の振れを極めて小さく抑えることができ、非同期な軸
振れ等も防止できる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る動圧軸受装置を示す断面
図。

【図２】本発明の実施例に係る動圧軸受装置含むスピン
ドルモータを示す断面図。

【図３】従来の動圧軸受装置を示す断面図。

【符号の説明】

１スリーブ２スラスト板３シャフト４スリーブハウジング５ロータハウジング６ステータコイル７ロータマグネット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略円筒状に形成されたスリーブと、円筒
面形状外周部を有する前記スリーブに内嵌されるシャフ
トと、前記シャフトの端部にかかる軸方向負荷を受ける
スラスト軸受と、を有し、前記シャフトと前記スリーブ
との間には、流体潤滑剤によるラジアル動圧軸受が設け
られた動圧軸受装置において、前記ラジアル動圧軸受手
段はシャフトに形成された複数の動圧発生用の溝と、シ
ャフト外周面に対応するスリーブとから構成され、前記
スラスト軸受は、前記シャフト先端凸曲面とスラスト板
との点接触で構成され、前記スリーブ及びスラスト板が
ビッカース硬度ＨＶ1000以上の高硬度材料、例えばジル
コニア等のセラミックスあるいはサファイヤやルビー等
の宝石で構成されていることを特徴とする動圧軸受装
置。
【請求項２】スリーブ内径の真円度を0.2μm以下とし
たことを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項３】スリーブ内径及びスラスト板の軸受面の
表面粗さ（最大高さＲ_max）を0.05μm以下としたことを
特徴とする請求項１または２記載の動圧軸受装置。