(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、
前記軸と嵌合しラジアル方向の負荷を支持するスリーブと、
前記軸と垂直となるように前記スリーブに嵌合されスラスト方向に負荷を支持するスラスト板とを備え、
前記スリーブにおける前記スラスト板の面に対向し前記軸の外径より大きい部位には環状の凹部を形成し、
前記軸と前記スラスト板と前記環状の凹部とより構成される空間は密閉された空間であって、前記凹部の最内周部においては前記スラスト板と前記スリーブとは接触していないものとし、
前記凹部には内周から外周に向かってスラスト板からの距離が大きくなるテーパ部を有し、前記テーパ部の先端部は前記凹部の最外周かつ最奥の位置とするとともに、
前記密閉された空間には潤滑剤を充填することで、
前記凹部のテーパ部の先端部に気泡が閉じ込められるように構成した動圧軸受。
【請求項２】
前記スラスト板には、動圧発生溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の動圧軸受。
【請求項３】
励磁状態で磁界を発生するステータコイルを備えたステータを有し、
このステータコイルの磁界との電磁相互作用により回転力を得るロータマグネットを備えたロータを有し、
前記ロータを支持するシャフト及びスリーブ及びスラスト板を有し、前記シャフトもしくは前記スリーブに請求項１または２に記載の動圧軸受を搭載したスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として磁気ディスク駆動装置に用いられるブラシレスモータ（以下、モータと略する）に係るもので、詳しくは、その動圧軸受構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＯＡ分野のＨＤＤ機器の高容量化，高速化，高精度化，低騒音化に伴い、磁気ディスクを駆動するモータに高精度が強く要求されており、この要求に応える技術として、ロータとステータとの間に設けられる軸受構造において、動圧軸受を採用することが検討されている。
【０００３】
この動圧軸受は、例えば特開平１１−５５８９８号公報にその一例が開示されているように、ロータを支持するシャフトがステータに固定されているスリーブに挿入されており、スリーブとシャフトの間には潤滑油が充填されている。そしてラジアル方向の負荷は、スリーブに設けられている動圧発生溝により、モータ駆動時に生じる動圧を利用してロータ荷重を支持している。一方スラスト方向の負荷は、ピボット軸受構造によりスラスト板とシャフト端部ＳＲ面の点接触にてロータのスラスト方向荷重を支持するものである。
【０００４】
図６に従来の動圧軸受の一例を示す。モータのロータ（図示せず）に取り付けられているシャフト５１は、ステータ（図示せず）に固定されているスリーブ５２に挿入されている。スリーブ５２にはスラスト板５３が設置されており、シャフト５１側面もしくは対向するスリーブ５２内周面には動圧発生溝５４ａが設けられている。また、シャフト５１とスリーブ５２とスラスト板５３の隙間には潤滑剤５５が充填されている。スリーブ５２のスラスト板５３に対向する面には環状の凹部５７が設けられている。
【０００５】
このように動圧軸受を構成することにより、ラジアル方向の負荷は、モータ駆動時にロータを回転させて生じる動圧発生溝５４ａに生じる圧力を利用して荷重を支持し、またスラスト方向の負荷は、シャフト端部のＳＲ面にてスラスト板５３と点接触することにより荷重を支持している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スリーブ５２のスラスト板５３に対向する面に環状の凹部５７を設けると、動圧軸受部を組み立てる工程にてスリーブ５２にシャフト５１を挿入する際、潤滑油５５に空気が噛み込み凹部５７に気泡５６が介在する危険がある。この気泡５６が軸受部に介在すると、モータ駆動時の潤滑油５５の軸受内循環による流動により気泡５６が動圧発生溝５４ａに入り込み、気泡５６が動圧発生部位に噛み込むことでポンピング力が小さくなり、ラジアル方向の軸受剛性が不足して負荷を支持できなくなり、回転体の振れ回りが大きくなるなど不具合を生じていた。
【０００７】
また、気泡５６がスラスト軸受部を構成するシャフト端部のＳＲ面に噛み込むと、シャフト５１とスラスト板５３が点接触している箇所が油切れを起こしてスラスト軸受部が焼き付いたり、前記点接触部からの発熱を吸収する潤滑油５５の不足により潤滑油５５の熱劣化が促進されていくなど不具合を生じていた。
【０００８】
動圧軸受内部に気泡が混入した場合、前記気泡を排出する一つの方法が特開平７−７５３１３号公報に開示されている。その実施例を図７に引用する。
【０００９】
これは、凹部６７とスリーブ６２の他端面を連通させた気体通気用穴６８を設けて、シャフト６１をスリーブ６２に挿入する際に軸受内部に噛み込まれる空気を、前記気体通気用穴６８を介して軸受外部に排出させるものとしている。
【００１０】
しかしこれは、スリーブ６２に気体通気用穴６８を貫通させる構成としている。スリーブ６２を加工する際、通常は旋盤を使用する。上記気体通気用穴６８をスリーブ６２に貫通させるため、旋盤上にて同時加工しようとするとドリルによる穴開け加工になるが、穴開け加工に使用するドリルが径に対して長くなると、ドリル自身の剛性不足により加工途中にてドリルが破損していた。したがって、スリーブ６２の軸方向長さを長くすること、すなわち動圧軸受の軸受長さを長くすることが困難であるという問題を生じていた。
【００１１】
また旋盤上の同時加工を止めて、放電加工などによる微細穴開け加工をする場合、スリーブ６２の加工時間が長くなること及び加工コストの上昇などで実用性及び量産性に乏しいという問題を生じていた。
【００１２】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、動圧軸受の組立工程にて軸受内部に混入した気泡の影響をなくし、且つ安価に製作できる動圧軸受及びそれを搭載したスピンドルモータを実現することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の動圧軸受は、スラスト方向の負荷を支持するスラスト板に対向するスリーブ面上のシャフト軸径より大きい部位に環状凹部を形成し、スリーブに設けた環状の凹部が軸方向に段差もしくはテーパを有したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施例に係る動圧軸受を図１に示す。
【００１６】
図１において、シャフト１がスリーブ２に挿入され、スリーブ２にスラスト板３が固定されており、シャフト１には動圧発生溝４ａが形成されている。動圧軸受内部に潤滑油５が充填され、スリーブ２のスラスト板３に対向する面には環状の凹部７が設けられており、その凹部７のシャフト径より大きい部位に軸方向に段差部９を設けるように構成する。
【００１７】
このように構成された動圧軸受は、モータ駆動時、シャフト１上に形成した動圧発生溝４ａにより生じる動圧でラジアル方向の負荷を支持し、シャフト端部ＳＲ面とスラスト板３が点接触して構成するスラスト軸受にてスラスト方向の負荷を支持する。
【００１８】
図１のような動圧軸受を組み立てていく際、シャフト１をスリーブ２に挿入する。動圧軸受組立工程において、スラスト板３が既に固定されているスリーブ２にシャフト１を挿入する場合と、スリーブ２にシャフト１を挿入した後にスラスト板３を固定する場合がある。２つの場合ともに、シャフト１をスリーブ２に挿入する時には、シャフト１の外周面上もしくはスリーブ２の内周面上に潤滑油５を塗布しており、シャフト１の挿入時に潤滑油５が空気を噛み込む恐れがある。
【００１９】
シャフト１の挿入時に潤滑油５と共に軸受内部に噛み込まれた空気は、スリーブ２の内周部に設けた凹部７に押し込まれて、シャフト径より大きい部位に形成された段差部９により仕切られている部位に入る。段差部９により仕切られた凹部７に気泡６を閉じこめるように構成することにより、期待通りの動圧軸受として作用することができる。
【００２０】
したがって、シャフト１側面とスリーブ２内周面が構成するラジアル軸受に気泡６が入り込み動圧発生溝４ａに気泡６が噛み込むことを防ぐことができるので、ラジアル軸受剛性不足による、回転むら、軸の傾き、軸振れなどの不具合を防ぐことができる。また、シャフト１の端部ＳＲ面とスラスト板３が構成するスラスト軸受に気泡６が入り込みシャフト１とスラスト板３の点接触部に気泡６が噛み込むことを防ぐことができるので、潤滑油５の不足による点接触部の焼き付き、スラスト軸受部の摩耗促進、潤滑油５の熱劣化促進などの不具合を防ぐことが可能となり、軸受部の長寿命化を図ることができる。
【００２１】
なお、本実施の形態では、動圧発生溝をシャフト側面上に形成しているが、シャフト側面に対向するスリーブ内周面上に動圧発生溝を形成する場合でも同様の効果が得られる。
【００２２】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施例に係る動圧軸受を図２に示す。
【００２３】
図２において、シャフト１１がスリーブ１２に挿入され、スリーブ１２にスラスト板１３が固定されている。シャフト１１には動圧発生溝１４ａが形成され、スラスト板１３上のシャフト１１端面に対向する部位には動圧発生溝１４ｂを形成している。動圧軸受内部に潤滑油１５が充填され、スリーブ１２のスラスト板１３に対向する面には環状の凹部１７が設けられており、その凹部１７のシャフト径より大きい部位に軸方向に段差部１９を設けるように構成する。
【００２４】
このように構成された動圧軸受は、モータ駆動時、シャフト１１上に形成した動圧発生溝１４ａにより生じる動圧でラジアル方向の負荷を支持し、スラスト板１３上に形成した動圧発生溝１４ｂにより生じる動圧でスラスト方向の負荷を支持する。
【００２５】
本実施例においても前に説明したように、動圧軸受を組み立てていく際、シャフト１１の挿入時に潤滑油５が空気を噛み込む恐れがあるが、段差部１９により仕切られた凹部１７に気泡１６を閉じこめるように構成することにより、期待通りの動圧軸受として作用することができる。したがってモータは、ラジアル軸受剛性不足による、回転むら、軸の傾き、軸振れなどの不具合を防ぐことができ、軸受部の長寿命化を図ることができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、動圧発生溝１４ａをシャフト側面上に形成して動圧発生溝１４ｂをスラスト板上に形成しているが、シャフト側面に対向するスリーブ内周面上に動圧発生溝１４ａを形成し、スラスト板１３に対向するシャフト１１端面上に動圧発生溝１４ｂを形成する場合でも同様の効果が得られる。
【００２７】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施例に係る動圧軸受を図３に示す。
【００２８】
図３において、シャフト１がスリーブ２２に挿入され、スリーブ２２にスラスト板３が固定されており、シャフト１には動圧発生溝４ａが形成されている。動圧軸受内部に潤滑油２５が充填され、スリーブ２２のスラスト板３に対向する面には環状の凹部２７が設けられており、その凹部２７のシャフト径より大きい部位に軸方向にテーパ部２９を設けるように構成する。
【００２９】
このように構成された動圧軸受は、モータ駆動時、シャフト１上に形成した動圧発生溝４ａにより生じる動圧でラジアル方向の負荷を支持し、シャフト端部ＳＲ面とスラスト板３が点接触して構成するスラスト軸受にてスラスト方向の負荷を支持する。
【００３０】
本実施例においても前に説明したように、動圧軸受を組み立てていく際、シャフト１の挿入時に潤滑油２５が空気を噛み込む恐れがあるが、テーパ部２９により仕切られた凹部２７に気泡２６を閉じこめるように構成することにより、期待通りの動圧軸受として作用することができる。したがってモータは、ラジアル軸受剛性不足による、回転むら、軸の傾き、軸振れなどの不具合を防ぐことができ、軸受部の長寿命化を図ることができる。
【００３１】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施例に係る動圧軸受を図４に示す。
【００３２】
図４において、シャフト１１がスリーブ３２に挿入され、スリーブ３２にスラスト板１３が固定されている。シャフト１１には動圧発生溝１４ａが形成され、スラスト板１３上のシャフト１１端面に対向する部位には動圧発生溝１４ｂを形成している。動圧軸受内部に潤滑油３５が充填され、スリーブ３２のスラスト板１３に対向する面には環状の凹部３７が設けられており、その凹部３７のシャフト径より大きい部位に軸方向にテーパ部３９を設けるように構成する。
【００３３】
このように構成された動圧軸受は、モータ駆動時、シャフト１１上に形成した動圧発生溝１４ａにより生じる動圧でラジアル方向の負荷を支持し、スラスト板１３上に形成した動圧発生溝１４ｂにより生じる動圧でスラスト方向の負荷を支持する。
【００３４】
本実施例においても前に説明したように、動圧軸受を組み立てていく際、シャフト１１の挿入時に潤滑油３５が空気を噛み込む恐れがあるが、テーパ部３９により仕切られた凹部３７に気泡３６を閉じこめるように構成することにより、期待通りの動圧軸受として作用することができる。したがってモータは、ラジアル軸受剛性不足による、回転むら、軸の傾き、軸振れなどの不具合を防ぐことができ、軸受部の長寿命化を図ることができる。
【００３５】
（実施の形態５）
本発明の第１の実施例に係る動圧軸受を搭載したスピンドルモータを図５に示す。図５はその断面図である。
【００３６】
図５において、励磁状態で磁界を発生するステータコイルを備えたステータ４１を有し、このステータコイルの磁界との電磁相互作用により回転力を得るロータマグネット４２を備えたロータを有し、ロータを支持するシャフト１及びシャフト１を支持するスリーブ２を有している。シャフト１側面には動圧発生溝４ａを形成して対向するスリーブ２とラジアル軸受を構成している。スラスト板３はスリーブ２に固定されており、スラスト板３に対向するシャフト端部ＳＲ面と点接触することによりスラスト軸受を構成している。スラスト板３に対向するスリーブ２の面には環状の凹部７が設けられており、その凹部７のシャフト径より大きい部位に軸方向に段差部９を有している。動圧軸受内部には潤滑油５が充填されているが、動圧軸受組立工程にてシャフト１をスリーブ２に挿入する際に、潤滑油５が空気を噛み込み気泡６を軸受内部に介在させている。
【００３７】
このようにスリーブ２の環状の凹部７に段差部９を設けたとき、動圧軸受組立工程にて空気と共に軸受内部に噛み込まれた気泡６を段差部９により凹部７に閉じこめることが可能となる。したがって、シャフト１側面とスリーブ２内周面が構成するラジアル軸受に気泡６が入り込み動圧発生溝４ａに気泡６が噛み込むことを防ぐことができるので、ラジアル軸受剛性不足による、回転むら、軸の傾き、軸振れなどの不具合を防ぐことができる。また、シャフト１の端部ＳＲ面とスラスト板３が構成するスラスト軸受に気泡６が入り込みシャフト１とスラスト板３の点接触部に気泡６が噛み込むことを防ぐことができるので、潤滑油５の不足による点接触部の焼き付き、スラスト軸受部の摩耗促進、潤滑油５の熱劣化促進などの不具合を防ぐことが可能となり、モータの長寿命化を図ることができる。
【００３８】
以上本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で様々な応用展開が可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る動圧軸受においては、動圧軸受組立工程時の軸受内部への空気混入を生じた場合でも、軸受内部に介在する気泡が動圧発生部位に入り込むことを防ぐことにより、動圧発生部の圧力上昇が順調に進行して期待通りの軸受剛性を得ることができる。そして、軸受剛性不足による、回転むら、浮上量不足、軸の傾き、軸振れ、また潤滑油不足による軸受部の焼き付き、摩耗促進、潤滑油の劣化促進などの不具合を防ぐことができる。
【００４０】
また、このような動圧軸受を搭載したから、回転むら、浮上量不足、軸の傾き、軸振れなどの不具合がなく、且つ安価で長寿命である優れたスピンドルモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る動圧軸受の断面図
【図２】本発明の他の実施例に係る動圧軸受の断面図
【図３】本発明さらに他の実施例に係る動圧軸受の断面図
【図４】本発明さらに他の実施例に係る動圧軸受の断面図
【図５】本発明の実施例に係る動圧軸受を搭載したスピンドルモータの断面図
【図６】従来の動圧軸受の断面図
【図７】従来の動圧軸受を搭載したスピンドルモータの断面図
【符号の説明】
１、１１、５１、６１  シャフト
２、１２、２２，３２，５２，６２  スリーブ
３、１３、５３  スラスト板
４ａ、４ｂ、１４ａ、１４ｂ、５４ａ  動圧発生溝
５、１５、２５、３５、５５  潤滑油
６、１６、２６、３６、５６  気泡
７、１７、２７、３７、５７、６７  凹部
９、１９  段差部
２９、３９  テーパ部
４１  ステータ
４２  ロータマグネット
６８  気体通気用穴
【図１】
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【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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【図７】
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