(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトを軸受保持するシャフト保持部材と、該シャフトに設けられたスラストプレートと、を有し、該スラストプレートの上面及び下面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夫々介在され、該シャフトと該シャフト保持部材との間にラジアル動圧流体軸受手段が介在されたモータにおいて、
該スラストプレートの外周面と該シャフト保持部材の内周面との間には環状空間が規定され、該環状空間の一部に余剰のオイルが収容されており、
該スラストプレートには、該環状空間を大気に連通するための連通孔が設けられており、
該スラストプレートには、また、該環状空間に連通して該オイルの一部を収容するためのオイル収容切欠きが設けられており、
モータが回転していないときには、該環状空間内の該オイルはその下部に溜まり、モータが高速回転しているときには、該オイルは該シャフト保持部材の内周面に保持され、該内周面に保持された該オイルを介して、該スラストプレートの上面側の該スラスト動圧流体軸受手段の該オイルと、該スラストプレートの下面側の該スラスト動圧流体軸受手段の該オイルとが、連続した状態となる、
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
該スラストプレートの両端部には、半径方向外方に突出する環状突起が設けられ、該シャフト保持部材には、該環状突起に対応して、一対の環状凹部が設けられ、該オイル収容切欠きは該環状突起間に配設されている請求項１記載のモータ。
【請求項３】
該スラストプレートには、実質上１８０度の間隔を置いて一対の連通孔が設けられ、該一対の連通孔の間に夫々該オイル収容切欠きが設けられている請求項１記載のモータ。
【請求項４】
余剰の該オイルは、該環状空間及び該オイル収容切欠きのほぼ半分の部分に収容されている請求項１記載のモータ。
【請求項５】
該オイル収容切欠きは、該スラストプレートの端面に沿って内方に延びている請求項１記載のモータ。
【請求項６】
該スラストプレートの該上面側の該スラスト動圧流体軸受手段の外側には第１のテーパシール手段が設けられ、該ラジアル動圧流体軸受手段の外側には第２のテーパシール手段が設けられ、該第１のテーパシール手段及び該第２のテーパシール手段の開口端の間隙は該オイル収容切欠きの幅よりも大きく設定されている請求項１記載のモータ。
【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。より詳細には、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６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が、当業者に知られている。図６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ステータ５が固着されている。シャフト４の上端部には小径部６が設けてあり、この小径部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、同様に前記小径部６に嵌合しているブッシュ８が保持されている。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。
【０００３】
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７の下方に伸長し、このスリーブ部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、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が磁気デイスク（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とスリーブ部材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。
【０００４】
【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ルモータにおいては、作動時には極めて高速度で回転するため、スラスト動圧流体軸受手段においてオイルが遠心力によって半径方向外方に流動し、スラスト動圧流体軸受手段のオイルが不足する傾向にある。スラスト動圧流体軸受手段においてオイルが不足すると、スラストプレートとスリーブ部材とが金属接触し、軸受手段において焼き付きが発生する恐れがある。また、この種のモータでは、オイルを余分に保持するための溜部、即ち所謂オイル溜部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、軸受の寿命が短くなるという恐れがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決し、高速回転時に生ずるオイル不足による焼き付けを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】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータでは、スラストプレートの外周面とシャフト保持部材の内周面との間に環状空間が規定され、この環状空間の一部に余剰のオイルが収容されており、スラストプレートには環状空間を大気に連通するための連通孔が設けられており、スラストプレートにはまた、環状空間に連通してオイルの一部を収容するためのオイル収容切欠きが設けられており、モータが回転していないときには、環状空間内のオイルはその下部に溜まり、モータが高速回転しているときには、このオイルはシャフト保持部材の内周面に保持され、この内周面に保持されたオイルを介して、スラストプレートの上面側のスラスト動圧流体軸受手段のオイルと、スラストプレートの下面側のスラスト動圧流体軸受手段のオイルとが、連続した状態になる。
【０００７】
【作用】
本発明のモータでは、スラストプレートの外周面とシャフト保持部材の内周面との間に規定される環状空間とスラストプレートに形成されたオイル収容切欠きとの一部に余剰オイルが収容される。従って、環状空間及びオイル収容切欠きの一部が余剰オイルの溜めとして、またそれらの残部が空気室として作用し、この空気室が連通孔を介して大気に連通され、温度変化により空気室の空気が膨張したときには、この空気は連通孔を通して大気に排出される。また、モータが高速回転した時には、オイルがシャフト保持部材の内周面に遠心力によって貼り付いた状態となり、この貼り付いたオイルを介してスラストプレートの上下面側のスラスト動圧流体軸受手段のオイルが連続した状態となる。従って、シャフト保持部材の内周面に保持されたオイルに作用する遠心力と、スラスト動圧流体軸受手段のオイルに作用する遠心力の分力とが均り合い、スラスト動圧流体軸受手段のオイルが遠心力によって半径方向外方へ流動することが阻止され、スラスト動圧流体軸受手段におけるオイル不足が防止される。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明のモータの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の上端部にはスラストプレート２３が一体に設けられている。シャフト２１のスラストプレート２３より下側の部分、即ち第１の部分２４の外径は比較的大きく、一方シャフト２１のスラストプレート２３より上側の部分、即ち第２の部分２２の外径は比較的小さく、上記第１の部分２４の外径の約半分程度である。シャフト２１の第２の部分２２の半径方向外方であって前記スラストプレート２３の上方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６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２５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の外周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。
【０００９】
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ラジアルベアリング溝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のボス部５０には、ステータ５２が固着保持されている。図６に示すように、このステータ５２の半径方向外方において当該ステータ５２に対向する位置に、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６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シャフト保持部材（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５４ａ，５４ｂ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２７が設けられている。
【００１０】
実施例では、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂ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５４ａ，５４ｂ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。
【００１１】
ラジアル動圧流体軸受手段２７及びスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂ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とシャフト２１の第２の部分２２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°）で傾斜するテーパ部３２（第１のテーパ手段を構成する）が設けてある。また、テーパ部３２に続いてその外側には凹部５６が設けられており、この凹部５６はスラストプレート２３の上面と協働して第１のオイル溜め空間５８を規定する。オイル溜め空間５８は、余剰オイルを十分収容するようにその容積を比較的大きくするのが望ましい。実施例では、シャフト２１の小径部２２の基部に幾分径の大きい肩部６０が設けられており、この肩部６０とカバープレート２５の内径端部との間隔が小さく設定されている。従って、スラストプレート２３の上面側に配設されたスラスト動圧流体軸受手段５４ａの外側に、テーパ部３２から構成されたテーパシール手段が配設され、このテーパシール手段の外側に、肩部６０とカバープレート２５から構成された絞りシール手段が配設され、これら一対のシール手段の間にオイル溜め空間５８が配置される。尚、テーパ部３２の角度ａは５〜１５°であるのが好ましい。
【００１２】
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（ｂ°）で傾斜するテーパ部３７（第２のテーパ手段を構成する）が設けてある。また、スリーブ部材２６の下端部とボス部５０の上端部との間隔は小さく設定されており、かく絞られた部位が絞りシール手段として機能する。更に、ボス部５０の内周部には環状の凹部６２が設けられ、この凹部６２を規定する内周面は下方に向けて半径方向外方に拡がっている。この凹部６２は、シャフト２１と協働して余剰オイルを収容する第２のオイル溜め空間として作用し、その容積を比較的大きくするのが好ましい。尚、テーパ部３７の角度ｂは５〜１５°であるのが好ましい。
【００１３】
図１に示すように、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂからラジアル動圧流体軸受手段２７に渡って、即ち、スラストプレート２３の上面、周側面、下面及びシャフト２１の下端部に渡ってオイルが充填されている（スラストプレート２３の周側面については、後に詳述する）。そして、これらの動圧流体軸受手段２７及び５４ａ，５４ｂからオイルが漏洩しないように、実施例では、テーパ部３２及び３７の最大間隔、即ちテーパ部３２及び３７の開口端の間隙Ｔ１，Ｔ２が、シャフト２１とシャフト保持部材との間隔よりも大きく設定されている。これによりテーパ部３２及び３７からの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及び図３を参照して、スラストプレート２３の外周面は円形であり、このスラストプレート２３を受け入れるスリーブ部材２６の部位２６ａの内周面も円形であり、スラストプレート２３と部位２６ａとの間に環状空間６４が規定されている。図４をも参照して、この環状空間６４には、その一部にオイル６６が収容される。このオイル６６の量は、上記環状空間６４の約半分程度であるのが望ましく、オイル６６の量が多くなると、後述する連通孔がオイル６６により閉塞されるようになり、一方オイル６６の量が少なくなると、高速回転時にスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂ間を接続するオイル層が形成されなくなる。
【００１５】
スラストプレート２３には、更に、周方向に実質上１８０度の間隔を置いて一対の連通孔４２が形成されている。連通孔４２の一端開口４２ａ（図３）はスラストプレート２３の外周面、即ち環状空間６４に開口し、その他端開口４２ｂ（図２）はスラストプレート２３の上面に開口している。実施例では、図１及び図２に明確に示す通り、連通孔４２の一端開口４２ａはスラストプレート２３の軸線方向のほぼ中央部に開口し、その他端開口４２ｂはテーパ部３２に開口し、仮に連通孔４２を通してオイル６６が送給されたとしてもテーパ部３２及びこれに続く第１のオイル溜空間５８にて空気とオイル６６とが分離され、オイル６６はスラスト動圧流体軸受手段５４ａに戻され、空気は大気通路３１を通してモータ外部に排出される。
【００１６】
スラストプレート２３には、また、オイル収容切欠き８０が設けられている。図２及び図３に明確に示す通り、オイル収容切欠き８０は、一対の連通孔４２の間に、実質上１８０度の間隔を置いて設けられており、それらは環状空間６４に開口している。オイル収容切欠き８０は、スラストプレート２３の一対の環状突部（後述する）の間に配設され、その幅Ｓは、オイル６６が上記切欠き８０に所要の通り保持されるように、テーパ部３２及び３７の開口端の間隙Ｔ１，Ｔ２よりも小さく設定するのが望ましい。オイル収容切欠き８０はスラストプレート２３の端面に沿って内方に延びており、その底面は連通孔４２の半径方向部分（半径方向に延びる部分）に対して実質上平行に延びている。オイル収容切欠き８０は、その容積を比較的大きくするのが望ましく、従ってその底面を連通孔４２に近づけ、またその幅も比較的大きくするのが望ましい。オイル６６は、このオイル収容切欠き８０においてもその半分程度収容されるようになる。
【００１７】
スラストプレート２３には、更に、その両端部に半径方向外方に突出する環状突起６８及び７０が設けられている。また、環状突起６８及び７０に対応して、スリーブ部材２６の部位２６ａの内周面には、所定の間隔を置いて一対の環状凹部７２及び７４が設けられている。後述する作用効果を得るためには、例えば、スラストプレート２３等に関連する寸法を、次の通り設定することができる。
スラストプレート２３の上面とカバープレート２５との間隔Ｌ１：約０．０１ｍｍ
スラストプレート２３の下面とスリーブ部材２６との間隔Ｌ２：約０．０１ｍｍ
スラストプレート２３の厚さ（軸線方向の長さ）Ｌ３：約１．４ｍｍ
環状突起６８及び７０の幅Ｗ１：約０．２ｍｍ
環状突起６８及び７０の高さＨ１：約０．１ｍｍ
環状凹部７２及び７４の幅Ｗ２：約０．２２ｍｍ
環状凹部７２及び７４の深さＤ１：約０．１ｍｍ
環状空間６４の幅Ｗ３：約０．１５ｍｍ
【００１８】
次いで、上述したモータの作用効果について説明する。
モータの回転していないときには、オイル６６は、図４に示す状態に保持される。即ち、オイル６６は自重によって環状空間６４の下部に集まり、スラストプレート２３の下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ｂのオイル６６ｂと環状空間６４に収容されたオイル６６ｃとが連続した状態になるが、かかるオイル６６ｃとスラストプレート２３の上面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａのオイル６６ａとは空気室を介して分離した状態に保持される。また、環状突起６８及び７０の間に位置する連通孔４２の一端開口は、少なくともその一部が環状空間６４内のオイル６６ｃの上方に位置し、環状空間６４の空気室と連通する。従って、温度変化等により上記空気室の空気が膨張しても、膨張した空気は連通孔４２、第１のオイル溜め空間５８及び空気通路３１を通して外部に排出され、空気膨張による悪影響が回避される。また、このとき、オイル６６はスラストプレート２３の切欠き８０にはその上下の間隔が十分に小さいので毛細管現象によって吸い込まれ、この切欠き８０がオイル溜めとして作用する。
【００１９】
一方、モータが高速回転しているときには、オイル６６は、図５に示す状態に保持される。即ち、スリーブ部材２６の高速回転によって遠心力がスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂ及び環状空間６４のオイル６６ｃに作用し、環状空間６４のオイル６６ｃはスリーブ部材２６の内周面に貼り付いた状態に保持され。切り欠き８０内のオイルはオイル６６ｃに連続した状態で切り欠き８０から引き出されオイル６６ｃと一体となってスリーブ材２６の内周面に貼り付く。またスラストプレート２３の上下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂは半径方向外方に流動する傾向にある。それ故に、図５に示す通り、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂは半径方向外方に流動してスリーブ部材２６の内周面に保持されているオイル６６ｃの層まで流れ、上面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａのオイル６６ａと下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ｂのオイル６６ｂとが、スリーブ部材２６の内周面のオイル６６ｃを介して連続した状態となる。かく連続した状態においては、容易に理解される如く、スリーブ部材２６に保持されたオイル６６ｃは、これと一体に高速で回転するために比較的大きい遠心力を受けている。一方、上下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂも半径方向外方への遠心力を受けるが，スリーブ内周面に貼り付いているオイル６６ｃに作用する遠心力の分力により半径方向内方への力を受けて均り合い、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ．５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂの半径方向外方への流動が抑えられ、高速回転時のオイル不足が防止される。この上下スラストギャップ中のオイル６６ａ，６６ｂの流動を支える上記遠心力の分力の大きさはスラストプレート２３の両端部の環状突起６８及び７０を結んだ線より内側に存するオイルに働く遠心力の累積に等しいことは容易に理解できる。したがって，上記環状突起部６８および７０を結んだ線より内側に存するオイルの量を多くすればこの構造の安定度が増すことになる。Ｗ３，Ｈ１，Ｌ１等の諸元は上下開口端でのオイルの封止を妨げない範囲で蓄えるオイルの量を多くするように設計し，動作の安定化を図っている。切り欠き８０内に蓄えられたオイルはまさに上記のように動作の安定化に寄与するために収容オイルを多くせんとするための手段であり，静止時には毛細管現象によってオイルは切り欠き８０に吸い込まれ，回転時には遠心力によってスリーブ２６の内周面に移動するオイル６６ｃに連続して引き出されることによってその役割を十分に果たすことになる。また，高速回転時においても、オイル６６はスリーブ部材２６の内周面に貼り付く故に、連通孔４２の一端開口は、図３に示す通り、環状空間６４の空気室に連通し、空気室とモータとの連通状態が維持される。
【００２０】
以上、本発明のモータの一実施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００２１】
例えば、図示の実施例では、スラストプレート２３に連通孔４２を２個設けているが、これに限定されず、例えば連通孔４２を１個又は３個以上設けるようにしてもよい。また、図示の実施例では、切欠き８０を２個設けているが、これに限定されず、スラストプレート端面に周回するよう設けても良いし，複数の周回する切り欠きを設けてもよい。
【００２２】
更に、図示の実施例では、スラストプレート２３に環状突起６８及び７０を設けると共に、スリーブ部材２６の内周面に一対の環状凹部７２及び７４を設けているが、場合によりこれらの片方又は双方を省略することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のモータでは、スラストプレート２３の外周面とシャフト保持部材の内周面との間に規定される環状空間６４及びスラストプレート２３の切欠き８０の一部に余剰オイル６６が収容される。それ故に、環状空間６４及び切欠き８０の一部が余剰オイル６６の溜め部として、またそれらの残部が空気室として作用し、この空気室が連通孔４２を介して大気に連通され、温度変化により空気室の空気が膨張したときには、この空気は連通孔４２を通して大気に排出される。また、モータの高速回転時にシャフト保持部材の内周面に遠心力によって貼り付いたオイル６６ｃを介してスラストプレート２３の上下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂが連続した状態となる。従って、シャフト保持部材の内周面に保持されたオイル６６ｃに作用する遠心力と、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂに作用する遠心力の分力とが均り合い、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂが遠心力によって半径方向外方へ流動することが阻止され、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂにおけるオイル不足が防止される。また、オイル６６は環状空間６４及びスラストプレート２３の切欠き８０に収容されるので、余剰オイルの量が多くなり、従ってシャフト保持部材に保持されるオイル６６ｃの層が厚くなり、大きな遠心力に十分耐え得るオイル層とすることができる。
【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を示す平面図。
【図３】図２のスラストプレートの正面図。
【図４】図１のモータのスラストプレート及びその近傍を示す拡大部分断面図。
【図５】図のモータを高速回転させたときのオイルの状態を示す、図２に対応する拡大部分断面図。
【図６】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
３２及び３７  テーパ部
４２  連通孔
５４ａ，５４ｂ  スラスト動圧流体軸受手段
６４  環状空間
６６，６６ａ，６６ｂ，６６ｃ  オイル
６８及び７０  環状突起
７２及び７４  環状凹部
【図１】
0003558728.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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