(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトに設けられているスラストプレートと、該シャフト及び該スラストプレートを覆うように設けられ該シャフト及び該スラストプレートに対して軸受保持されているシャフト保持部材と、を有しており、該スラストプレートと該シャフト保持部材との間にスラスト動圧流体軸受手段が介在され、該シャフト保持部材と該シャフトとの間にラジアル動圧流体軸受手段が介在された動圧流体軸受手段を備えたモータであって、
該スラストプレートの外周面と該シャフト保持部材との間には、オイルが存在するオイル溜部と空気が存在する空気室とが設けられており、該スラストプレートには、該オイル溜部内の該オイルを該スラスト動圧流体軸受手段に供給するためのオイル供給路と、該空気室を大気に連通可能とするための空気路が設けられている、
ことを特徴とする動圧流体軸受手段を備えたモータ。
【請求項２】
該スラストプレートの該外周面には、周方向にその一部を除いて、両端部において該シャフト保持部材との間隔が最も小さく、その中央部において該シャフト保持部材との間隔が最も大きくなる断面形状が略Ｖ字状のテーパ状の溝が形成されており、該テーパ状の溝の該スラストプレートと該シャフト保持部材との間隔が小さい空間及び該スラストプレートの該外周面において該テーパ状の溝が形成されていない部部と該シャフト保持部材との間の空間が該オイル溜部として機能し、該スラストプレートと該シャフト保持部材との間隔が大きい空間が該空気室として機能する請求項１記載の動圧流体軸受手段を備えたモータ。
【請求項３】
該スラストプレートの該外周面には、周方向にその一部を除いて凹溝が形成され、該一部においては該シャフト保持部材との間隔が小さい第１の空間を規定し、凹溝においては該シャフト保持部材との間隔が大きい第２の空間を規定し、該第１の空間と該第２の空間の一部が該オイル溜部として機能し、該第２の空間の残部が該空気室として機能する請求項１記載の動圧流体軸受手段を備えたモータ。
【請求項４】
該スラスト動圧流体軸受手段と該ラジアル動圧流体軸受手段との間には第２の空気室が設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の動圧流体軸受手段を備えたモータ。
【請求項５】
該シャフトと該スラストプレートの角部に対向する該シャフト保持部材の対向部位には、テーパ部が設けられており、該テーパ部によって該第２の空気室が規定されている請求項４記載の動圧流体軸受手段を備えたモータ。
【請求項６】
該空気路の一端は該空気室に開口し、該空気路の他端は該第２の空気室及び大気に開口している請求項４又は５記載の動圧流体軸受手段を備えたモータ。
【請求項７】
該スラスト動圧流体軸受手段は該スラストプレートの上側及び下側に設けられており、該オイル供給路の一端は該オイル溜部に開口し、該オイル供給路の他端は該スラストプレートの上面及び下面に開口し、上側及び下側の該スラスト動圧流体軸受手段に該オイルを供給する請求項１乃至６のいずれかに記載の動圧流体軸受手段を備えたモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はモータに関する。詳細には、動圧流体軸受を備えたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、例えば、図４に示すような、動圧流体軸受を使用しているスピンドルモータは、当業者に知られている。図４に示されているような動圧流体軸受を使用している公知のスピンドルモータ１では、固定ベース部材２のボス部３にシャフト４の下端部が固着され、更にこのボス部３の半径方向外方には適当な手段によってステータ５が固着されている。シャフト４の上端部には縮径部６が設けてあり、この縮径部６にスラストプレート７が嵌合固着され、かつこのスラストプレート７の上面を、同様に前記縮径部６に嵌合しているブッシュ８が保持している。該ブッシュ８の半径方向外方であって前記スラストプレート７の上面にはカバープレート９が配置されている。このカバープレート９の半径方向外方にはスリーブ部材１０が設けられており、カバープレート９及びスリーブ部材１０が相互に固定され、これらはシャフト保持部材を構成する。更に、スリーブ部材１０の一部はスラストプレート７を保持しかつそこから該スラストプレートの下方に伸長し、このスリーブ１１がシャフト４の中間に形成されているラジアル動圧流体軸受手段１２を支承している。また該スリーブ部材１０は前記ステータ５の半径方向外方において当該ステータ５に対置する位置にロータマグネット１３を支持している。更にまた、スリーブ部材１０はその半径方向外方にハブ１４を有し、このハブ１４がデイスク（図示せず）を保持している。そして、スラストプレート７の上面とカバープレート９の下面との間、スラストプレート７の下面とスリーブ部材１０との間にオイルが介在されてスラスト動圧流体軸受手段を構成し、またシャフト４とヨーク１０との間にオイルが介在されてラジアル動圧流体軸受手段を構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、このようなスピンドモータにおいては、作動時には極めて高速度で回転し、また停止状態と回転状態とを何度も繰り返すことが多いため、しばしばオイル中に空気が混入することがある。もしオイル中に空気が混入すると、その混入した空気は外部に排出されないでオイル中に気泡として留まることが多い。オイル中に気泡が溜まると、例えばオイルの温度が上がった場合に、オイルよりも空気の温度膨張係数が大きいため当該気泡が膨張し、オイルが軸受部から飛び出すおそれがある。
【０００４】
また、これまでのこの種の動圧流体軸受手段を備えたモータにおいては、オイルを余分に保持するための溜部、即ち所謂オイル溜めが存在していなかった。このため軸受部に介在するオイルの量を厳密に計測する必要があり、もしオイルの量が所定値よりも多いと余分なオイルが軸受部から外部に漏れるという危険がある。また、このように予め余分なオイルを軸受部に保持するということが出来ないため、長時間にわたって軸受を使用すると、オイルが蒸発するが、そのような場合に、軸受部のオイルが減少し、このことが焼き付き等の原因となり、結果的に軸受の寿命が短くなるというおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決し、オイルの漏れを効果的に防止てきると共に、オイルの供給不足による焼き付けをも防止することができる動圧流体軸受手段を備えたモータを提供することである。
【０００６】
本発明の動圧流体軸受手段を備えたモータは、シャフトと、シャフトに設けられているスラストプレートと、シャフト及びスラストプレートを覆うように設けられシャフト及びスラストプレートに対して軸受保持されているシャフト保持部材と、を有しており、スラストプレートと該シャフト保持部材との間にスラスト動圧流体軸受手段が介在され、シャフト保持部材とシャフトとの間にラジアル動圧流体軸受手段が介在されている。スラストプレートの外周面とシャフト保持部材との間には、オイルが存在するオイル溜部と空気が存在する空気室とが設けられており、スラストプレートには、オイル溜部内の該オイルをスラスト動圧流体軸受手段に供給するためのオイル供給路と、空気室を大気に連通可能とするための空気路が設けられている。
【０００７】
【作用】
本件発明のモータでは、スラストプレートの外周面とシャフト保持部材との間には、オイル溜部と空気室とが設けられている。そして、オイル溜部には、この溜部のオイルをスラスト動圧流体軸受手段に供給するためのオイル供給路が連通されている。従って、スラスト動圧流体軸受手段においては、ロータの回転によって発生する遠心力によりそのオイルが半径方向外方に流れる傾向にあるが、かかる傾向が生じたとしても、オイル溜部からのオイルがオイル供給路を通してスラスト動圧流体軸受手段に送給され、このスラスト動圧流体軸受手段におけるオイル不足が解消される。また、空気室には、この空気室を大気に連通するための空気路が連通されているので、オイル中から空気室に集まった空気は、空気路を通って大気に排出され、空気による悪影響を回避することができる。尚、オイル溜部及びオイル量の調整機能を有する空気室を設けたことにより軸受手段に介在するオイルの量を厳密に計測する必要がなくなり、また長時間にわたって軸受を使用した際オイルが蒸発して軸受手段内のオイルが減少しても、焼き付きを防止するだけの十分なオイルを予め保持出来る。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明のモータの一実施例の要部を示している。図１において、図示のモータは、固定ベース部材のボス部（図示せず）へ下端部が固定保持されているシャフト２１を備えている。このシャフト２１の上端部には縮径部２２が設けてある。縮径部２２にはスラストプレート２３が装着され、このスラストプレート２３は、従来技術と同様に、ブッシュ２４によって前記縮径部２２に固定されている。ブッシュ２４の半径方向外方であって前記スラストプレート２３の上面にはカバープレート２５が配設されている。このカバープレート２５には、図４に示すと同様に、スリーブ部材２６が取り付けてある。この例でも、カバープレート２３とスリーブ部材２６とは相互に固定されてシャフト保持部材を構成している。スリーブ部材２６の一部はスラストプレート２３の周側面を保持しかつそこからスラストプレート２３の下方に伸長し、更にシャフト２１の中間に設けられているラジアル動圧流体軸受手段２７を支持している。ラジアル動圧流体軸受手段２７は、シャフト２１に軸方向に間隔を置いて形成された一対のベアリング溝２８、２９から構成され、シャフト２１に代えてスリーブ部材２６の内周面に形成することもできる。前記シャフト２１を保持している前記ベース部材（図示せず）のボス部はその半径方向外方に適当な手段によってステータを固着保持している。図４に示すように、このステータの半径方向外方において当該ステータに対置する位置に、前記スリーブ部材２６はロータマグネット（図示せず）を支持している。更に、スリーブ部材２６は、図４に示すように、その半径方向外方にハブ（図示なし）を有し、このハブに磁気デイスク（図示せず）が保持されている。これにより、スラストプレート２３と、このスラストプレート２３の上面、側面及び下面を取り巻いている前記カバープレート２５及びスリーブ部材２６と、の間にスラスト動圧流体軸受手段が設けられ、またシャフト２１とスリーブ部材２６との間に、ラジアル動圧流体軸受手段が設けられている。実施例では、スラスト動圧流体軸受手段は、スラストプレート２３の上面及び下面に形成されたベアリング溝から構成されている。このスラスト動圧流体軸受手段のベアリング溝は、スラストプレート２３に代えて、カバープレート２５及び／又はスリーブ部材２６に形成することもできる。
【０００９】
実施例のモータにおいて、スラストプレート２３とシャフト２１の角部に対向するスリーブ部材２６の対向部分は、一部が三角状に削り取られており、かく削り取ることによって、この角部に空気室３０（第２の空気室を構成する）が規定されている。この空気室３０は、その容積を大きくするために、スラストプレート２３の一部を切り欠くようにしてもよい。
【００１０】
ラジアル動圧流体軸受手段及びスラスト動圧流体軸受手段２７に関連して、更に、次の通り構成されている。即ち、カバープレート２５の半径方向内方部分３１とブッシュ２４との間にはモータの外部、即ち大気に連通する大気通路３１が規定されている。カバープレート２５の半径方向内方部分の下面には、そこから半径方向内方に向けて上方に所定角度（ａ°）で傾斜するテ−パ部３２（第１のシール手段を構成する）が設けてある。これにより、カバープレート２５の半径方向内方の下面部分と、スラストプレート２３の上面と、ブッシュ２４と、の間に空所３３が形成されている。ここの角度ａは５°〜１０°であることが望ましい。
【００１１】
図１に示すように、スラストプレート２３の下面からシャフト２１のラジアル動圧流体軸受手段２７に至るスリーブ部材２６の角部は所定の角度（ｂ°、ｃ°）にテ−パ状に切り落とされ、これにより下側のスラスト動圧流体軸受手段に続くテーパ部３４（角度ｂ°）（第２のシール手段を構成する）とラジアル動圧流体軸受手段２７に続くテーパ部３５（角度ｃ°）（第３のシール手段を構成する）とが設けられている。ここで角度ｂは前記角度ａよりも大きい角度、例えば４５°前後の角度であることが望ましい。なお、角度ｃは角度ｂが特定されることにより自動的に特定されることになる。
【００１２】
さらに、テーパ部３４及び３５を規定する上記角部から垂下しているスリーブ部材２６の、前記シャフト２１に面している下方部分には、シャフト２１の下方に向けて半径方向外方に所定角度（ｄ°）で傾斜するテーパ部３７（第４のシール手段を構成する）が設けてある。ここで角度ｄは、例えば５°〜１０°であることが望ましい。
【００１３】
図１に示すように、本発明のスラストプレート２３とカバープレート２５とスリーブ部材２６の間に形成されているスラスト動圧流体軸受手段、及びシャフト２１とスリーブ部材２６との間に形成されているラジアル動圧流体軸受手段２７には、オイルが充填されている。そして、これらの動圧流体軸受手段からオイルが漏洩しないように、実施例では、テーパ部３２（第１のシール手段）及びテーパ部３７（第４のシール手段）の最大間隙がスラストプレート２３とスリーブ部材２６との間の間隙よりも大きくなるように設定されており、これよりテーパ部３２及び３７からオイルの流出が困難となる。
【００１４】
スラストプレート２３に関連して、更に、次の通り構成されている。図１と共に図２を参照して、第１の実施例では、スラストプレート２３の外周面に周方向にテーパ状の溝３８が形成されている。この溝３８は、その深さが図１及び図２において左周部が最も小さく（実施例では実質上存在せず）、また図１および図２において右周部が最も大きく（例えば０．２乃至１ｍｍ程度でよい）なっている。この溝３８の断面は、例えば略Ｖ字形状又は略台形状でよい。実施例では、テーパ状の溝３８は、円形状のスラストプレート２３に対してその底面が図１及び図２において幾分左側に偏心するように形成され、かく形成することによって、スラストプレート２３の一周部においてスリーブ部材２６との間隔が最も小さくなるように、またスラストプレート２３の他周部においてスリーブ部材２６との間隔が最も大きくなるように構成している。スラストプレート２３にかく溝３８を形成することによって、スラストプレート２３の外周面とスリーブ部材２６の内周面との間に存在するオイルには、溝３８の底面に沿ってその間隔が小さくなる方向に、即ち図１及び図２において左方に移動しようとする力が作用し、このオイルは、図２に示す通り、スラストプレート２３の溝３８の左部側に集まり、この溝３８の左部（スラストプレート２３の左部に位置する部分）がオイル溜部４０として機能し、一方、スラストプレート２３の外周面とスリーブ部材２６との間のオイルが存在しない空間、即ち溝３８の右部（スラストプレート２３の右部に位置する部分）が空気が存在する空気室４１として機能する。尚、スラストプレート２３の外周面のうち、溝３８が存在しない領域とスリーブ部材２６の内周面との空間には、容易に理解される如く、オイルが介在され、図２において破線４４は凹溝３８におけるオイル境界面を示す。
【００１５】
スラストプレート２３には、更に、空気路４２及びオイル供給路４３が設けられている。空気路４２はスラストプレート２３の半径方向に図１及び図２において右方に直線状に伸び、その一端開口は上記空気室４１に開口している。この空気路４２の他端部は上方及び下方に分岐され、上側開口は空所３３（詳細には、テーパ部３２の実質上外側であって、オイルが存在しない領域）に開口し、下側開口は空気室３０に開口している。従って、オイル中に空気又は気泡が混入すると、空気室３０及び／又は４１にて気液の分離が行われ、空気等の気体のみが空気路４２を介して機外へ排出される。尚、片方の空気室４１のみで気液の分離を行うと共にオイル溜部４０にて充分なオイルを保持できる場合には、ラジアル動圧流体軸受手段２７とスラスト動圧流体軸受手段との間に存在する空気室３０を省略することができる。
【００１６】
また、オイル供給路４３は、スラストプレート２３の半径方向に図１及び図２において左方に直線状に伸び、その一端開口は上記オイル溜部４０に開口している。このオイル供給路４３の他端部は上方及び下方に分岐され、上側開口は上側のスラスト動圧流体軸受手段（詳細には、上側のスラストベアリング溝の内側であってオイルが存在する領域）に開口し、下側開口は下側のスラスト動圧流体軸受手段（詳細には、下側のスラストベアリング溝の内側であってオイルが存在する領域）に開口している。従って、スラスト動圧流体軸受手段のオイルが幾分減少すると、オイル溜部４０からのオイルがオイル供給路４３を通してスラスト動圧流体軸受手段（上側及び下側の双方）に供給され、スラスト動圧流体軸受手段のオイル減少による焼き付き等が確実に防止される。尚、オイル溜部４０は、空気室３０と共に、予備のオイルを収容するオイル量調整空間として作用し、従ってスラスト動圧流体軸受手段及びラジアル動圧流体軸受手段に介在するオイルの量を厳密に計測する必要がなくなり、また長時間にわたって使用した際オイルが蒸発して軸受手段内のオイルが減少しても、焼き付きを防止するだけの十分なオイルを予め保持出来る。
【００１７】
図３は、モータの変形例の要部を示し、図１及び図２の実施例と同一の部材は同一の番号を付して説明する。図３を参照して、スラストプレート２３の外周面には、その一部（図３において左部）を除いて実質上同じ深さの凹溝５２が形成されている。この溝５２の断面は、上述した例と同様に、例えば略Ｖ字形状又は略台形状でよい。かく凹溝５２を形成することによっても、スラストプレート２３の一周部（図３において左部の周部）においてスリーブ部材２６との間隔が小さくなり、またその他周部（上記一周部を除く部分）においてスリーブ部材２６との間隔が大きくなる。従って、スラストプレート２３の外周面とスリーブ部材２６の内周面との間に介在するオイルは、溝５２を除く領域に存在し、溝５２においてはその両端部に集まる傾向にある。それ故に、スラストプレート２３の左周面部にオイルが集まり、この部分がオイル溜部４０として機能し、一方、スラストプレート２３の外周面とスリーブ部材２６との間のオイルが存在しない空間、即ち溝５２の中間部（スラストプレート２３の右部に位置する部分）が空気が存在する空気室４１として機能し、この空気室４１がオイル量の調整空間として作用する。尚、破線５３は、溝５２内におけるオイル境界面を示している。
【００１８】
スラストプレート２３には、図１及び図２の実施例と同様に、空気路４２及びオイル供給路４３が設けられている。空気路４２は図３において右方に直線状に伸び、その一端開口は上記空気室４１に開口している。この空気路４２の他端部は、前記実施例と同様に、上方及び下方に分岐されて空所３３及び空気室３０（図１参照）に開口している。オイル供給路４３は、図３において左方に直線状に伸び、その一端開口は上記オイル溜部４０に開口し、オイル供給路４３の他端部は上方及び下方に分岐されて上側及び下側のスラスト動圧流体軸受手段に開口する。
【００１９】
かかる変形例のその他の構成は、図１及び図２に示す実施例と実質上同一であり、容易に理解される如く、この変形例においても、上記実施例と実質上同一の作用効果が達成される。
【００２０】
上述の実施例ではシャフト固定型のモータに適用して説明したがシャフト回転型のモータにも適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本件発明のモータでは、スラストプレート２３の外周面とシャフト保持部材との間にオイル溜部４０と空気室４１とが設けられている。そして、オイル溜部４０には、この溜部４０のオイルをスラスト動圧流体軸受手段に供給するためのオイル供給路４３が連通されている。従って、スラスト動圧流体軸受手段においては、モータの回転によって発生する遠心力によりそのオイルが半径方向外方に流れる傾向にあるが、かかる傾向が生じたとしても、オイル溜部４０からのオイルがオイル供給路４３を通してスラスト動圧流体軸受手段に送給され、このスラスト動圧流体軸受手段におけるオイル不足が解消される。
また、空気室４１には、この空気室４１を大気に連通するための空気路４２が連通されているので、オイル中から空気室４１に集まった空気は、空気路４２を通って大気に排出され、空気による悪影響を回避することができる。尚、オイル溜部４０及びオイル量調整作用をする空気室４１を設けたことにより軸受手段に介在するオイルの量を厳密に計測する必要がなくなり、オイルが蒸発してその量が減少しても補給されるようになり、軸受手段での焼き付きを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータの第１実施例を示す要部断面図。
【図２】図１のモータのスラストプレート及びその近傍を示す断面図。
【図３】本発明のモータの変形例の要部を示す断面図。
【図４】公知のモータの例を示す断面図。
【符号の説明】
２１  シャフト
２３  スラストプレート
２５  カバープレート
２６  スリーブ部材
２７  ラジアル動圧流体軸受手段
３０  空気室
３８  凹溝
４０  オイル溜部
４１  空気室
４２  空気路
４３  オイル供給路
４４  オイル境界面
５２  内側面
５３  オイル境界面
【図１】
0003558709.tif 000002
【図２】
0003558709.tif 000003
【図３】
0003558709.tif 000004
【図４】
0003558709.tif 000005