(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状内周面を有するスリーブと、該円筒状内周面に対向する円筒状外周面を有し前記スリーブと相対的に回転自在であるシャフトと、前記円筒状内周面と前記円筒状外周面との一方もしくは両方に形成された一対のラジアル動圧発生溝と、前記円筒状内周面と前記円筒状外周面との間に介在された流体潤滑剤とを備えたモータであって、
前記スリーブと前記シャフトのうち固定側は、前記一対のラジアル動圧発生溝間で軸方向に２分割されると共に、この両分割体が絶縁体を介して結合されており、前記流体潤滑剤は電気粘性流体からなり、前記両分割体間に所定電圧が印加されている、ことを特徴とする動圧軸受を使用したモータ。
【請求項２】
前記絶縁体の厚みは、前記円筒状内周面と前記円筒状外周面との間の最大間隙より大きく設定されている請求項１記載の動圧軸受を使用したモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば光・磁気ディスク等の記録ディスクを回転駆動するために用いられる、流体潤滑剤による動圧軸受を使用したモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、例えば光・磁気ディスク等の記録ディスクを回転駆動する動圧軸受を使用したシャフト回転タイプのスピンドルモータを示したものである。同図において、磁気ディスク駆動装置のベースａには、円筒状内周面を有する有底円筒状のスリーブｂが固定され、このスリーブｂ内に前記円筒状内周面に対向する円筒状外周面を有するシャフトｃが回転自在に挿入されている。このシャフトｃは、所要枚数（図では３枚）のディスクｄが搭載される椀状のロータハブｅに一体に固定され、ロータハブｃと共に回転するようになっている。スリーブｂにはステータｆが外嵌され、これに微小間隙を介して対向するように環状のロータマグネットｇがロータハブｅの周壁部内面に装着されている。
【０００３】
シャフトｃの円筒状外周面には、一対のヘリングボーン状のラジアル動圧発生溝ｈ，ｉが形成され、スリーブｂの円筒状内周面とでラジアル動圧軸受部が構成されている。スリーブｂの下端面には、スラスト動圧発生溝が形成され、スリーブｂの内底面とでスラスト動圧軸受部が構成され、これら動圧軸受部でもってロータハブｅがベースａに対し回転自在に支持される。スリーブｂとシャフトｃとの間には、オイル等からなる液体潤滑剤が介在されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような動圧軸受を使用したモータにあっては、シャフトｃとスリーブｂとの間に間隙が存在するので、シャフトｃ又はスリーブｂ（シャフト固定タイプの場合）を支持するための剛性を安定した状態で十分に確保することが困難になっている。
【０００５】
つまり、シャフトｃとスリーブｂとの間の間隙が大きいと、シャフトｃとスリーブｂとの間の潤滑剤の圧力が十分に高められないので、スリーブｂとシャフトｃとが振れながら相対回転するようになり、安定した状態でシャフトｃ又はスリーブｂを回転させることができない。一方、シャフトｃとスリーブｂとの間隙が小さいと、シャフトｃとスリーブｂとの間の潤滑剤の圧力が高められるので、スリーブｂ又はシャフトｃを比較的安定した状態で回転させることができるが、加工誤差や組立誤差によってシャフトｃとスリーブｂとが接触しやすくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、シャフトとスリーブとの間に加工誤差や組立誤差を吸収できる程度の間隙を設けても、シャフト及びスリーブの相対回転が安定して行える動圧軸受を使用したモータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明の動圧軸受を使用したモータにおいては、円筒状内周面を有するスリーブと、円筒状内周面に対向する円筒状外周面を有しスリーブと相対的に回転自在であるシャフトと、円筒状内周面と円筒状外周面との一方もしくは両方に形成された一対のラジアル動圧発生溝と、円筒状内周面と円筒状外周面との間に介在された流体潤滑剤とを備え、スリーブとシャフトのうち固定側を、一対のラジアル動圧発生溝間で軸方向に２分割すると共に、この両分割体を絶縁体を介して結合し、前記流体潤滑剤を電気粘性流体により構成し、両分割体間に所定電圧を印加することを特徴とするものである。
【０００８】
この場合、前記絶縁体の厚みを、スリーブの円筒状内周面とシャフトの円筒状外周面との間の最大間隙より大きく設定することが望ましい。
【０００９】
【作用】
本発明に従う動圧軸受を使用したモータによれば、固定側であるスリーブ又はシャフトにおいて、一対のラジアル動圧発生溝間で軸方向に２分割され絶縁体を介して結合された２つの分割体間に所定電圧を印加することにより、回転側であるシャフト又はスリーブが両分割体の中間の電位になり、絶縁体を挟んだ軸方向両側においてシャフトとスリーブ間に前記所定電位の１／２がそれぞれ与えられることになる。
【００１０】
流体潤滑剤を構成する電気粘性流体は、これに電圧を加えることにより分極を生じ、その粘度が変化する。従って、シャフトとスリーブ間に前記所定電位の１／２がそれぞれ与えられることにより、シャフトとスリーブ間に介在された流体潤滑剤つまり電気粘性流体は常に分極した状態となる。
【００１１】
ここで、シャフトとスリーブのうち回転側が固定側に対して偏芯した場合、シャフトの円筒状外周面とスリーブの円筒状内周面との間隙が小さくなった部分では電界強度が大となるので、この部分の電気粘性流体の分極が促進され、その粘度が大きくなり、反対に円筒状外周面と円筒状内周面との間隙が大きくなった部分ではその部分の電気粘性流体の粘度が小さくなる。従って、粘度が大きくなった部分の流体動圧は粘度が小さくなった部分のそれより大きくなり、回転側を中心に戻そうとする力が働く。これにより、シャフトとスリーブとの間隙を大きくしても、この間隙を小さくした場合と同等の効果が得られることになる。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳述する。
まず、実施例１を図１及び図２を用いて説明する。図１は、例えば磁気ディスクを回転駆動するシャフト回転タイプのスピンドルモータを示す断面図である。図１において、ディスク駆動装置のベース２には、円筒状内周面４を有するほぼ有底円筒状のスリーブ６が固定され、逆カップ状をなすロータハブ８には、スリーブ６の円筒状内周面４に対向する円筒状外周面１０を有するシャフト１２が一体にかつ同軸状に設けられ、このシャフト１２がスリーブ６内に回転自在に挿入されている。
【００１３】
ロータハブ８は、例えば強磁性のステンレス鋼から形成され、その外周部に図示省略の磁気ディスクが装着される。シャフト１２の円筒状外周面１０には、その軸線方向に所定間隔をもって一対のラジアル動圧発生用のヘリングボーン状溝１４、１６が形成され、シャフト１２における両ヘリングボーン状溝１４、１６の中間部には、円筒状外周面１０の外径よりも縮径して形成された環状溝１８が形成されている。更にシャフト２の端面２０には、スラスト動圧発生用のヘリングボーン状溝が形成されている。なお、図例では、シャフト１２はロータハブ８と一体形成されているが、これらは、別部材で構成されていても構わない。またシャフト２の端面２０のヘリングボーン状溝はスパイラル状溝でもよい。さらに各動圧発生溝は、シャフト１２側だけでなくスリーブ６側に設けられていても構わない。
【００１４】
前記スリーブ６は、例えば銅合金により構成され、その円筒状内周面４におけるシャフト１２の環状溝１８に対応する位置に、円筒状内周面４の内径よりも拡径して形成された環状溝２２が形成されている。ここで、固定側となるスリーブ６は、一対のヘリングボーン状溝１４、１６間つまり環状溝２２で、軸方向に２分割構成とされ、この両分割体が絶縁体２４を介して結合されている。この絶縁体２４の厚みは、スリーブ６の内面とシャフト１２との微小隙間よりはるかに大きくなるように設定されており、従って、両分割体に電圧を印可した場合、その近傍で短絡的に電気回路を形成すること無く、スリーブ６−シャフト１２−スリーブ６の経路で電気回路を構成して電流が流れようとする。
【００１５】
スリーブ６の内面とシャフト１２との微小隙間には、流体潤滑剤となる電気粘性流体２６が充填され、シャフト１２のヘリングボーン状溝１４、１６、これに対向する円筒状内周面４及び電気粘性流体２６によりラジアル動圧軸受部（ラジアル受部）が構成され、シャフト端面２０のヘリングボーン状溝、これに対向するスリーブ６の内底面及び電気粘性流体２６によりスラスト動圧軸受部（スラスト受部）が構成されている。スリーブ６の上端開口部内周面には全周に渡り、開口端側が拡開するようなテーパ面２８が形成され、シャフト１２との間で電気粘性流体２６の流出をいわゆるテーパシールで防止している。
【００１６】
スリーブ６の外周部には、絶縁層３０を介してステータ６が装着され、これがロータハブ８の周壁部内面に設けられたロータマグネット３４と僅かな隙間をもって半径方向に対向している。
３６は直流定圧源であり、両端電圧が前記スリーブ６の両分割体間に印加されている。
【００１７】
このような構成のスピンドルモータにあっては、固定側であるスリーブ６において、絶縁体２４を介して結合された２つの分割体間に直流定圧源３６による所定電圧が印加されているため、回転側であるシャフト１２が両分割体の中間の電位になり、両ラジアル動圧軸受においてシャフト１２とスリーブ６間に前記所定電位の１／２がそれぞれ与えられる。
【００１８】
流体潤滑剤を構成する電気粘性流体２６は、これに電圧を加えることにより分極を生じ、その粘度が変化するが、シャフト１２とスリーブ６間に前記所定電位の１／２がそれぞれ与えられることにより、シャフト１２とスリーブ６間に介在された電気粘性流体２６は常に分極した状態となり、印加された電位に応じた粘度で動圧を発生し、シャフト１２を回転支持する。
【００１９】
ここで、例えば図２に示すように、シャフト１２がスリーブ６に対して偏芯した場合、シャフト１２の円筒状外周面１０とスリーブ６の円筒状内周面４との間隙が小さくなった部分Ａでは、電界強度が大となるので、この部分Ａの電気粘性流体２６の分極が促進され、その粘度が大きくなり、反対に円筒状外周面１０と円筒状内周面４との間隙が大きくなった部分Ｂでは、その部分Ｂの電気粘性流体２６の粘度が小さくなる。従って、粘度が大きくなった部分Ａの流体動圧は粘度が小さくなった部分Ｂのそれより大きくなり、同図に太線矢印に示すようにシャフト１２を中心に戻そうとする力が働き、シャフト１２のスリーブ６に対する偏芯が自動的に解消され、シャフト１２が常にスリーブ６の軸芯上に調芯され、保持されることになる。
【００２０】
この結果、シャフト１２とスリーブ６との間の間隙を比較的大きく設定しても、この間隙を小さくした場合と同等の効果、つまり必要な剛性が得られることになり、シャフト１２及びスリーブ６の寸法精度を比較的緩和でき、量産性が高まると共に、コストの大幅な低減を図ることが可能になる。
【００２１】
次に、本発明の実施例２について、図３を用いて説明する。
図３は、シャフト固定タイプのスピンドルモータを示し、固定ベース部材５２のボス部５４には、円筒状外周面５６を有するシャフト５８の下端部が固着され、ボス部５４の半径方向外方にステータ６０が固着されている。シャフト５８の上端部にはシャフト５８の軸芯に対して直交する円盤状のスラストプレート６２が嵌合固着されている。
【００２２】
シャフト５８に対して回転自在であるロータハブ６４は、シャフト５８の円筒状外周面５６に対向する円筒状内周面６６を有するスリーブ６８と、このスリーブ６８の上端部に結合されたハブ７０とからなり、このハブ７０が磁気デイスク（図示せず）を保持する。ハブ７０の下部内周面には、前記ステータ６０の半径方向外方において当該ステータ６０に対向する位置にロータマグネット７２がヨーク７４を介して装着されている。
【００２３】
前記スリーブ６８は、その上部が太径に形成され、この太径部の上端部に円筒状内周面６６の内径より大きな開口径を有する段付きの開口部７６が形成されており、開口部７６の下側に前記スラストプレート６２が遊挿し、開口部７６の上側にカバープレート７８が嵌合固定されている。
【００２４】
シャフト５８の中腹部には、円筒状外周面５６より小径の環状溝８０が形成されており、この環状溝８０の中央部においてシャフト５８が上下に２分割されると共に、この上下の分割体が絶縁体８２により連結され、シャフト５８の上下が電気的に絶縁されている。絶縁体８２は、その厚みが円筒状外周面５６と円筒状内周面６６との間の隙間より大きく設定されている。シャフト５８の環状溝８０を挟んだ円筒状外周面５６の上下部に対応するスリーブ６８の円筒状内周面６６には、動圧発生用のヘリングボーン状溝（図示せず）が形成され、スラストプレート６２の上下面にはそれぞれ、ヘリングボーン状溝（図示せず）が円周上に配列して形成されている。
【００２５】
シャフト５８の円筒状外周面５６とスリーブ６８の円筒状内周面６６との間、及びスラストプレート６２の周面（上下面及び外周面）とスリーブ６８の開口部内面及びカバープレート７８の下面との間には、潤滑剤としての電気粘性流体８４が連続して充填され、スリーブ６８の一対のヘリングボーン状溝とこれに対向する円筒状外周面５６と電気粘性流体８４とにより、一対のラジアル動圧軸受部（ラジアル受部）が構成され、更にスラストプレート６２の両面のヘリングボーン状溝とこれに対向するスリーブ６８及びスラストカバー７８と電気粘性流体８４とにより、一対のスラスト動圧軸受部（スラスト受部）が構成され、これら動圧軸受部によってロータハブ６４がシャフト５８に対して回転自在に支持されている。
【００２６】
スリーブ６８の下端部内面に対応するシャフト５８には、テーパ面８６が環状に形成され、これと円筒状内周面６６とで下方に拡開する間隙が形成され、シャフト５８、スリーブ６８間の電気粘性流体８４の下方への流出をいわゆるテーパシールの作用で防止している。またカバープレート７８の内周部には、シャフト５８の内周面との間で微小ギャップを形成する環状の内方突出部８８が形成されており、上側のスラスト動圧軸受部より流出しようとする電気粘性流体８４に対してこの微小ギャップが抵抗となって外部への流出を防止する。
【００２７】
シャフト５８における絶縁体８２を挟んだ上下の分割体間には、直流定圧源９０による直流電圧が印加されており、シャフト５８の両分割体が直流定圧源９０の両端電位になり、スリーブ６８がこの両端電位の中間電位となる。
【００２８】
このような構成のスピンドルモータにあっては、固定側であるシャフト５８に直流定圧源９０による所定電圧が印加され、両ラジアル動圧軸受においてシャフト５８と回転側であるスリーブ６８間に前記所定電位の１／２がそれぞれ与えられるため、シャフト５８とスリーブ６８間に介在された電気粘性流体８４が常に分極した状態となり、印加された電位に応じた粘度で動圧を発生する。
【００２９】
そして、ロータハブ６４がシャフト５８に対して偏芯し、スリーブ６８がシャフト５８に対して偏芯した状態になると、ラジアル動圧軸受部及びスラスト動圧軸受部において、回転側と固定側との間の間隙が小さくなる部分と反対に大きくなる部分とが生じ、実施例１で説明したように、間隙が小さくなった部分では、電界強度が大となってこの部分の電気粘性流体８４の分極が促進され、その粘度が大きくなり、反対に間隙が大きくなった部分では、その部分の電気粘性流体８４の粘度が小さくなる。従って、粘度が大きくなった部分の流体動圧は粘度が小さくなった部分のそれより大きくなり、シャフト５８に対してスリーブ６８を中心に戻そうとする力が働き、スリーブ６８のシャフト５８に対する偏芯が自動的に解消され、ロータハブ６４が常にシャフト５８の軸芯上に調芯され、保持されることになる。
【００３０】
この結果、シャフト５８とスリーブ６８との間の間隙を大きくしても、この間隙を小さくした場合と同等の効果、つまり必要な剛性が得られることになり、シャフト５８及びスリーブ６８の寸法精度を比較的緩和でき、量産性が高まると共に、コストの大幅な低減を図ることが可能になる。
【００３１】
以上、本発明に従うスピンドルモータの実施例について詳述したが、本発明はこれら実施例に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更乃至修正が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、次に記載する効果を奏する。
固定側であるスリーブ又はシャフトの絶縁体を挟んだ２つの軸方向分割体間に所定電圧を印加し、シャフトとスリーブ間に介在された流体潤滑剤である電気粘性流体をシャフトとスリーブ間の電位に応じた分極状態としてその粘度を変えることができるようにしたので、シャフトとスリーブのうち回転側が固定側に対して偏芯した場合に、シャフトの円筒状外周面とスリーブの円筒状内周面との間隙が小さくなった部分の電気粘性流体の粘度を、円筒状外周面と円筒状内周面との間隙が大きくなった部分の電気粘性流体の粘度より大きくすることができ、粘度が大きくなった部分の流体動圧を粘度が小さくなった部分のそれより大きくさせて回転側を中心に戻そうとする力を働かせることができる。
【００３３】
従って、シャフトとスリーブとの間隙を大きくしても、この間隙を小さくした場合と同等の効果が得られることになり、シャフトとスリーブとの間隙を比較的大きくしながら必要な剛性が得られ、シャフト及びスリーブの寸法精度を比較的緩和でき、量産性が高まると共に、コストの大幅な低減を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスピンドルモータの実施例１を示す切断正面図である。
【図２】図１のシャフトとスリーブとの切断平面図である。
【図３】本発明のスピンドルモータの実施例２を示す切断正面図である。
【図４】従来のスピンドルモータを示す切断正面図である。
【符号の説明】
４、６６  円筒状内周面
６、６８  スリーブ
１０、５６    円筒状外周面
１２、５８  シャフト
１４、１６  ヘリングボーン状溝
２４、８２  絶縁体
２６、８４  電気粘性流体
３６、９０  直流定圧源
【図１】
0003556999.tif 000002
【図２】
0003556999.tif 000003
【図３】
0003556999.tif 000004
【図４】
0003556999.tif 000005