JP2000346058A - 小型薄型動圧軸受装置 - Google Patents
小型薄型動圧軸受装置Info
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- JP2000346058A JP2000346058A JP11155822A JP15582299A JP2000346058A JP 2000346058 A JP2000346058 A JP 2000346058A JP 11155822 A JP11155822 A JP 11155822A JP 15582299 A JP15582299 A JP 15582299A JP 2000346058 A JP2000346058 A JP 2000346058A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動圧軸受を用いた従来の装置の構造は、潤滑
剤の流失や飛散を防止するために円筒状スリーブや回転
子軸の構造が複雑になるばかりではなく、小型化、薄型
化を達成できず、更に低温時の起動が不安定であった。 【解決手段】 下端凸部103を有する回転子軸101
に一対のヘリングボーン溝を形成した径大部104と、
内周側面122に配設した互いに逆向きの一対のスパイ
ラル溝123と、軸方向に複数個の縦溝124を有する
円筒状スリーブ120とでジャーナル動圧軸受けを、ま
た回転子軸101に圧入されたハブ130の第1の平坦
部131と円筒状スリーブ上端部125とを潤滑剤14
7を介してスラスト動圧軸受けを形成し、下端凸部10
3をスリーブ底部121で支持してアキシャル及びラジ
アル型の小型薄型の動圧軸受装置を構成する。
剤の流失や飛散を防止するために円筒状スリーブや回転
子軸の構造が複雑になるばかりではなく、小型化、薄型
化を達成できず、更に低温時の起動が不安定であった。 【解決手段】 下端凸部103を有する回転子軸101
に一対のヘリングボーン溝を形成した径大部104と、
内周側面122に配設した互いに逆向きの一対のスパイ
ラル溝123と、軸方向に複数個の縦溝124を有する
円筒状スリーブ120とでジャーナル動圧軸受けを、ま
た回転子軸101に圧入されたハブ130の第1の平坦
部131と円筒状スリーブ上端部125とを潤滑剤14
7を介してスラスト動圧軸受けを形成し、下端凸部10
3をスリーブ底部121で支持してアキシャル及びラジ
アル型の小型薄型の動圧軸受装置を構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は動圧軸受を用いた装
置に関し、特に小形化、薄型化が可能な動圧軸受装置の
構造に関するものである。
置に関し、特に小形化、薄型化が可能な動圧軸受装置の
構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の情報処理の端末装置では、映像処
理等に必要な記憶容量の飛躍的な増大に伴って、記憶装
置・HDDや、記録再生装置・DVD等の高速化と高性
能化、入出力装置の高速化のために、レーザプリンタ、
イメージスキャナ用に高速回転と同時に高精度が可能な
スピンドルモータやスキャナモータ等の動圧軸受装置が
求められている。例えば、記憶容量200〜400MB
の大容量FDDでも従来のFDDより1桁以上の高速回
転数となる3,600rpmに達し、更に記憶容量・数G
BのHDDでは、10,000rpm以上、回転精度を
表すNRRO(NonRepeatable Run Out)は約0.05
μmが要求されるようになって来ている。一方、従来か
らの装置に用いられてきたボールベアリング軸受では、
7,000rpm以上の使用時の高精度化は困難で、振
動、騒音、耐久性、回転精度とも前述の目標が達成でき
ないのが現状である。その結果、ボールベアリング軸受
に代わって、スリーブまたは回転子軸のいずれかにいわ
ゆるヘリカル溝またはヘリングボーン溝が形成された動
圧軸受が用いられるようになってきている。更に、前述
の動圧軸受を用いた装置には、一層の小形化、薄型化、
高性能化、低消費電力化が要求されている。
理等に必要な記憶容量の飛躍的な増大に伴って、記憶装
置・HDDや、記録再生装置・DVD等の高速化と高性
能化、入出力装置の高速化のために、レーザプリンタ、
イメージスキャナ用に高速回転と同時に高精度が可能な
スピンドルモータやスキャナモータ等の動圧軸受装置が
求められている。例えば、記憶容量200〜400MB
の大容量FDDでも従来のFDDより1桁以上の高速回
転数となる3,600rpmに達し、更に記憶容量・数G
BのHDDでは、10,000rpm以上、回転精度を
表すNRRO(NonRepeatable Run Out)は約0.05
μmが要求されるようになって来ている。一方、従来か
らの装置に用いられてきたボールベアリング軸受では、
7,000rpm以上の使用時の高精度化は困難で、振
動、騒音、耐久性、回転精度とも前述の目標が達成でき
ないのが現状である。その結果、ボールベアリング軸受
に代わって、スリーブまたは回転子軸のいずれかにいわ
ゆるヘリカル溝またはヘリングボーン溝が形成された動
圧軸受が用いられるようになってきている。更に、前述
の動圧軸受を用いた装置には、一層の小形化、薄型化、
高性能化、低消費電力化が要求されている。
【0003】スリーブまたは回転子軸のいずれかにいわ
ゆるヘリカル溝またはヘリングボーン溝が形成された動
圧軸受の構造は公知である。そして、従来からも動圧軸
受を用いた装置はその用途に応じて種々提案されている
が、動圧軸受の問題点は、回転子軸の高速回転に伴って
生じる潤滑剤の飛散または流失による性能の劣化、寿命
の低下及びディスク駆動装置の汚染等である。これを解
決するために、潤滑剤の飛散または流失を防止して、潤
滑剤を保持する技術に関して従来から種々の提案がなさ
れている。例えば、特開平11ー18363号公報(以
下文献A)、特開平11ー2235号公報(以下文献
B)及びUSP・5427456号公報(以下文献C)
等がある。
ゆるヘリカル溝またはヘリングボーン溝が形成された動
圧軸受の構造は公知である。そして、従来からも動圧軸
受を用いた装置はその用途に応じて種々提案されている
が、動圧軸受の問題点は、回転子軸の高速回転に伴って
生じる潤滑剤の飛散または流失による性能の劣化、寿命
の低下及びディスク駆動装置の汚染等である。これを解
決するために、潤滑剤の飛散または流失を防止して、潤
滑剤を保持する技術に関して従来から種々の提案がなさ
れている。例えば、特開平11ー18363号公報(以
下文献A)、特開平11ー2235号公報(以下文献
B)及びUSP・5427456号公報(以下文献C)
等がある。
【0004】文献Aによれば、スラスト軸受けを構成す
るスリーブの開口部の端面には放射状の溝が形成されて
いる。その溝の内径側の溝幅は外径側の溝幅より小さく
なっていて、表面張力によって前記放射状の溝の細い部
分で潤滑剤を保持することで潤滑剤の飛散を防止しよう
とするものである。
るスリーブの開口部の端面には放射状の溝が形成されて
いる。その溝の内径側の溝幅は外径側の溝幅より小さく
なっていて、表面張力によって前記放射状の溝の細い部
分で潤滑剤を保持することで潤滑剤の飛散を防止しよう
とするものである。
【0005】また、文献Bによれば、固定スリーブ体に
連通孔を回転軸体と平行に、そして固定スリーブ体の中
央部に設けた潤滑油貯留間隙部と界面付近開口との間に
配設される。潤滑液が蒸発、衝撃等によって減少した場
合、連通孔の界面付近開口が外気に通じて、潤滑油貯留
間隙部の潤滑液が荷重支持部側に補充されるとしてい
る。
連通孔を回転軸体と平行に、そして固定スリーブ体の中
央部に設けた潤滑油貯留間隙部と界面付近開口との間に
配設される。潤滑液が蒸発、衝撃等によって減少した場
合、連通孔の界面付近開口が外気に通じて、潤滑油貯留
間隙部の潤滑液が荷重支持部側に補充されるとしてい
る。
【0006】更に、文献Cによれば、基板に設けた固定
シャフトに一対の溝脚の異なる非対称溝を配設して、回
転スリーブとの間でジャーナル軸受を構成して、シャフ
トの軸方向にスラスト力が生じるようにし、シャフトの
上端に設けたスラストプレートをキャップでスリーブに
密閉する。シャフトの下端にはテーパを設けて發油機能
のあるbarrier film(商品名NYEーBAR・William F.Nye
Company 製)を配設し、毛細管シールするものである。
シャフトに一対の溝脚の異なる非対称溝を配設して、回
転スリーブとの間でジャーナル軸受を構成して、シャフ
トの軸方向にスラスト力が生じるようにし、シャフトの
上端に設けたスラストプレートをキャップでスリーブに
密閉する。シャフトの下端にはテーパを設けて發油機能
のあるbarrier film(商品名NYEーBAR・William F.Nye
Company 製)を配設し、毛細管シールするものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
各文献に開示されている動圧軸受を用いた装置において
は以下のような問題があった。先ず、文献Aでは、
(1)ジャーナル軸受に関する潤滑剤の保持が開示され
ていない。(2)スリーブの溝の内径側の溝幅は外径側
の溝幅より小さくなっていて、表面張力によって前記放
射状の溝の細い部分で潤滑剤を保持することで潤滑剤の
飛散を防止するとあるがそれだけでは潤滑剤の保持は不
十分である。(3)装置の小形化、薄形化に関する動圧
軸受けの構造の提案はない。
各文献に開示されている動圧軸受を用いた装置において
は以下のような問題があった。先ず、文献Aでは、
(1)ジャーナル軸受に関する潤滑剤の保持が開示され
ていない。(2)スリーブの溝の内径側の溝幅は外径側
の溝幅より小さくなっていて、表面張力によって前記放
射状の溝の細い部分で潤滑剤を保持することで潤滑剤の
飛散を防止するとあるがそれだけでは潤滑剤の保持は不
十分である。(3)装置の小形化、薄形化に関する動圧
軸受けの構造の提案はない。
【0008】文献Bでは、ジャーナル軸受に関する潤滑
剤の保持は開示されているものの、スリーブの構造が複
雑で特に装置の小形化、薄形化が困難である。また、文
献Cによれば、ジャーナル軸受及びスラスト軸受けに関
する潤滑剤の保持は開示されているものの、シャフトの
構造が複雑で特に装置の小形化、薄形化が困難である。
以上述べて来たことを踏まえて達成される本発明の目的
は、前述の従来例の欠点を除去して、構造簡単で低消費
電力が達成できてコスト/パフォーマンスの優れた小型
化、薄型化が可能な、特に大容量FDD等の厚み1/2
インチ以下を可能とする動圧軸受装置の構成を提案する
ものである。
剤の保持は開示されているものの、スリーブの構造が複
雑で特に装置の小形化、薄形化が困難である。また、文
献Cによれば、ジャーナル軸受及びスラスト軸受けに関
する潤滑剤の保持は開示されているものの、シャフトの
構造が複雑で特に装置の小形化、薄形化が困難である。
以上述べて来たことを踏まえて達成される本発明の目的
は、前述の従来例の欠点を除去して、構造簡単で低消費
電力が達成できてコスト/パフォーマンスの優れた小型
化、薄型化が可能な、特に大容量FDD等の厚み1/2
インチ以下を可能とする動圧軸受装置の構成を提案する
ものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】課題を解決するためにな
された本発明の請求項1の小型薄型動圧軸受装置の構成
は、ハウジングに固定された円筒状スリーブと、該円筒
状スリーブと潤滑剤が充填されている空隔を介して回転
自在に係合する回転子軸と、前記円筒状スリーブまたは
前記回転子軸の係合する内外周部のいずれかにヘリング
ボーン溝が形成された動圧軸受を有し、前記回転子軸に
ハブを介して支持された永久磁石回転子が、前記ハウジ
ングに固定された複数群の電機子駆動コイルと磁気的に
係合するように配設された装置において、前記ハブの複
数個の平坦部と対向する回路基板またはハウジングとの
間で少なくとも1個以上の磁気シールを形成し、前記円
筒状スリーブの内周側面に一対の逆向きのスパイラル溝
と回転子軸と平行に複数個の縦溝を設けたことを特徴と
するものである。
された本発明の請求項1の小型薄型動圧軸受装置の構成
は、ハウジングに固定された円筒状スリーブと、該円筒
状スリーブと潤滑剤が充填されている空隔を介して回転
自在に係合する回転子軸と、前記円筒状スリーブまたは
前記回転子軸の係合する内外周部のいずれかにヘリング
ボーン溝が形成された動圧軸受を有し、前記回転子軸に
ハブを介して支持された永久磁石回転子が、前記ハウジ
ングに固定された複数群の電機子駆動コイルと磁気的に
係合するように配設された装置において、前記ハブの複
数個の平坦部と対向する回路基板またはハウジングとの
間で少なくとも1個以上の磁気シールを形成し、前記円
筒状スリーブの内周側面に一対の逆向きのスパイラル溝
と回転子軸と平行に複数個の縦溝を設けたことを特徴と
するものである。
【0010】また、課題を解決するためになされた本発
明の請求項2の小型薄型動圧軸受装置の構成は、底部を
有する円筒状スリーブの内周側面に、上下軸方向に互い
に異なる向きに一対のスパイラル溝を設けると共に、前
記円筒状スリーブの内周側面の縦方向に回転子軸と平行
に複数個の縦溝を配設し、前記円筒状スリーブの上面に
スラスト動圧受を形成するヘリングボーン溝を配設し、
前記円筒状スリーブと係合する径大部と下面凸部とを有
する回転子軸の前記径大部の外周側面に一対のヘリング
ボーン溝を配設し、前記回転子軸の径大部の段部に、カ
ップ状ヨークを有する永久磁石回転子を支持する磁性材
料からなるハブを設け、該ハブの上面に薄板円盤状の厚
み方向に単磁極着磁されたディスクチャッキング磁石を
配設し、前記ハブの内周平坦部にスパイラル溝を設け、
該スパイラル溝と係合する前記円筒状スリーブの上面
と、前記円筒状スリーブの内周側面と前記回転子軸の径
大部と、前記円筒状スリーブの底部の内側と前記回転子
軸の下端凸部とが夫々潤滑剤を介して係合する動圧軸受
を用いたことを特徴とするものである。
明の請求項2の小型薄型動圧軸受装置の構成は、底部を
有する円筒状スリーブの内周側面に、上下軸方向に互い
に異なる向きに一対のスパイラル溝を設けると共に、前
記円筒状スリーブの内周側面の縦方向に回転子軸と平行
に複数個の縦溝を配設し、前記円筒状スリーブの上面に
スラスト動圧受を形成するヘリングボーン溝を配設し、
前記円筒状スリーブと係合する径大部と下面凸部とを有
する回転子軸の前記径大部の外周側面に一対のヘリング
ボーン溝を配設し、前記回転子軸の径大部の段部に、カ
ップ状ヨークを有する永久磁石回転子を支持する磁性材
料からなるハブを設け、該ハブの上面に薄板円盤状の厚
み方向に単磁極着磁されたディスクチャッキング磁石を
配設し、前記ハブの内周平坦部にスパイラル溝を設け、
該スパイラル溝と係合する前記円筒状スリーブの上面
と、前記円筒状スリーブの内周側面と前記回転子軸の径
大部と、前記円筒状スリーブの底部の内側と前記回転子
軸の下端凸部とが夫々潤滑剤を介して係合する動圧軸受
を用いたことを特徴とするものである。
【0011】また、課題を解決するためになされた本発
明の請求項3の小型薄型動圧軸受装置の構成は、前記装
置の磁気回路を、前記カップ状ヨークに配設された円盤
状で厚み方向に複数極が着磁された永久磁石と空隙を介
して、複数個のコイルが固着された磁性材料を基板とす
る回路基板とで構成し、前記円筒状スリーブをスリーブ
底部を介して前記回路基板上の中心部に圧入したことを
特徴とするものである。
明の請求項3の小型薄型動圧軸受装置の構成は、前記装
置の磁気回路を、前記カップ状ヨークに配設された円盤
状で厚み方向に複数極が着磁された永久磁石と空隙を介
して、複数個のコイルが固着された磁性材料を基板とす
る回路基板とで構成し、前記円筒状スリーブをスリーブ
底部を介して前記回路基板上の中心部に圧入したことを
特徴とするものである。
【0012】また更に、課題を解決するためになされた
本発明の請求項4の小型薄型動圧軸受装置の構成は、前
記カップ状ヨークに配設された円盤状で厚み方向に複数
極が着磁された永久磁石と、前記回路基板と空隙を介し
て形成される磁気回路と並列に、前記ハブの第1の平坦
部と前記円筒状スリーブの上面及び前記ハブを経由して
回転子軸の径大部と前記スリーブの内周側面との間で磁
気回路が形成され、前記ハブの第1の平坦部のスパイラ
ル溝と係合する前記円筒状スリーブの上面と、前記円筒
状スリーブの内周側面と前記回転子軸の径大部と、前記
円筒状スリーブの底部の内面と前記回転子軸の下端凸部
とに、夫々磁性流体の潤滑剤を配設したことを特徴とす
るものである。
本発明の請求項4の小型薄型動圧軸受装置の構成は、前
記カップ状ヨークに配設された円盤状で厚み方向に複数
極が着磁された永久磁石と、前記回路基板と空隙を介し
て形成される磁気回路と並列に、前記ハブの第1の平坦
部と前記円筒状スリーブの上面及び前記ハブを経由して
回転子軸の径大部と前記スリーブの内周側面との間で磁
気回路が形成され、前記ハブの第1の平坦部のスパイラ
ル溝と係合する前記円筒状スリーブの上面と、前記円筒
状スリーブの内周側面と前記回転子軸の径大部と、前記
円筒状スリーブの底部の内面と前記回転子軸の下端凸部
とに、夫々磁性流体の潤滑剤を配設したことを特徴とす
るものである。
【0013】また更に、課題を解決するためになされた
本発明の請求項5の小型薄型動圧軸受装置の構成は、前
記装置の磁気回路を、前記カップ状ヨークに配設された
リング状でラジアル方向に複数極が着磁された永久磁石
と空隙を介して、磁性材料からなるスパイダに複数個の
ステータコイルが巻回されて形成されたステータと磁気
的に係合すように構成し、前記ステータを前記円筒状ス
リーブの外周側面に圧入したことを特徴とするものであ
る。
本発明の請求項5の小型薄型動圧軸受装置の構成は、前
記装置の磁気回路を、前記カップ状ヨークに配設された
リング状でラジアル方向に複数極が着磁された永久磁石
と空隙を介して、磁性材料からなるスパイダに複数個の
ステータコイルが巻回されて形成されたステータと磁気
的に係合すように構成し、前記ステータを前記円筒状ス
リーブの外周側面に圧入したことを特徴とするものであ
る。
【0014】また更に、課題を解決するためになされた
本発明の請求項6の小型薄型動圧軸受装置の構成は、前
記ハブの上面に配設した前記ディスクチャッキング磁石
の漏洩磁束によって、前記ハブ、前記回転子軸及び前記
円筒状スリーブ間に磁性流体を保持する磁気回路を形成
したこことを特徴とするものである。
本発明の請求項6の小型薄型動圧軸受装置の構成は、前
記ハブの上面に配設した前記ディスクチャッキング磁石
の漏洩磁束によって、前記ハブ、前記回転子軸及び前記
円筒状スリーブ間に磁性流体を保持する磁気回路を形成
したこことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図1は、本発明のアキシャル
ギャップ型の小型薄型動圧軸受装置の第1の実施例の横
断面図である。図2は、本発明の小型薄型動圧軸受装置
の第1の実施例の円筒状スリーブの上面斜視図である。
図3は、図2のXーX線断面図である。図4は、本発明
のラジアルギャップ型の小型薄型動圧軸受装置の第2の
実施例の横断面図である。図5は、本発明の小型薄型動
圧軸受装置の第1の実施例の磁場の説明図である。図6
は、本発明の小型薄型動圧軸受装置の第1の実施例の潤
滑剤の流れの説明図である。
図面に基づいて説明する。図1は、本発明のアキシャル
ギャップ型の小型薄型動圧軸受装置の第1の実施例の横
断面図である。図2は、本発明の小型薄型動圧軸受装置
の第1の実施例の円筒状スリーブの上面斜視図である。
図3は、図2のXーX線断面図である。図4は、本発明
のラジアルギャップ型の小型薄型動圧軸受装置の第2の
実施例の横断面図である。図5は、本発明の小型薄型動
圧軸受装置の第1の実施例の磁場の説明図である。図6
は、本発明の小型薄型動圧軸受装置の第1の実施例の潤
滑剤の流れの説明図である。
【0016】図1において、回転子100を構成する磁
性材料(例えばSUS304)からなる回転子軸101
は、段部102を境に径大部104が形成され、径大部
104の中央部には微小の溝からなる潤滑剤留部106
が配設され、潤滑剤留部106の軸方向上下に一対のヘ
リカル溝またはヘリングボーン溝105(105a、1
05b)がエッチング、転造または機械加工等によって
形成され、回転子軸101の下端部には半球状の下端凸
部103が設けられている。回転子軸101の段部10
4には、厚み方向に複数極が着磁された円盤状の例えば
NdFeB系のボンドまたは焼結製の永久磁石134が接着
剤等で固着されたカップ状ヨーク133を保持する磁性
材料(例えばSUS304)からなるハブ130が圧入
されている。ハブ130は第1の平坦部131、第2の
平坦部132を有し、第1の平坦部131にはハブスパ
イラル溝137が配設されている。永久磁石134は、
空隙138を介して、巻線、エッチングまたはメッキ等
で形成された複数個の駆動コイル136を搭載した磁性
材料を基板とする回路基板135との間で磁気回路を構
成する。回路基板135の中央部には、カップ状の樹脂
またはセラミック等からなるスリーブ底部121が圧入
されており、スリーブ底部121には磁性材料(例えば
SUS304)からなる円筒状スリーブ120がが保持
されている。円筒状スリーブ120の内周側面122
は、潤滑剤147が注入された微小空隙を介して回転子
軸101の径大部104との間でジャーナル軸受けを、
また円筒状スリーブ120の円筒状スリーブ上端部12
5とハブ130の第1の平坦部131との間でスラスト
軸受けが構成される。そして、ハブ130の平坦部13
1、円筒状スリーブ120の内周側面122及び回転子
軸101の径大部104には耐磨耗性、加工性を考慮し
て磁性材料とは異なる異種材料をメッキ、溶着等で密着
させた上で、スパイラル溝やヘリングボーン溝を配設し
てもよい。また、薄板円盤状の厚み方向に単磁極に着磁
されたフエライトまたは希土類ボンド磁石からなるディ
スクチャッキング磁石145、ディスクチャッキングア
ーム146がハブ130に配設されている。
性材料(例えばSUS304)からなる回転子軸101
は、段部102を境に径大部104が形成され、径大部
104の中央部には微小の溝からなる潤滑剤留部106
が配設され、潤滑剤留部106の軸方向上下に一対のヘ
リカル溝またはヘリングボーン溝105(105a、1
05b)がエッチング、転造または機械加工等によって
形成され、回転子軸101の下端部には半球状の下端凸
部103が設けられている。回転子軸101の段部10
4には、厚み方向に複数極が着磁された円盤状の例えば
NdFeB系のボンドまたは焼結製の永久磁石134が接着
剤等で固着されたカップ状ヨーク133を保持する磁性
材料(例えばSUS304)からなるハブ130が圧入
されている。ハブ130は第1の平坦部131、第2の
平坦部132を有し、第1の平坦部131にはハブスパ
イラル溝137が配設されている。永久磁石134は、
空隙138を介して、巻線、エッチングまたはメッキ等
で形成された複数個の駆動コイル136を搭載した磁性
材料を基板とする回路基板135との間で磁気回路を構
成する。回路基板135の中央部には、カップ状の樹脂
またはセラミック等からなるスリーブ底部121が圧入
されており、スリーブ底部121には磁性材料(例えば
SUS304)からなる円筒状スリーブ120がが保持
されている。円筒状スリーブ120の内周側面122
は、潤滑剤147が注入された微小空隙を介して回転子
軸101の径大部104との間でジャーナル軸受けを、
また円筒状スリーブ120の円筒状スリーブ上端部12
5とハブ130の第1の平坦部131との間でスラスト
軸受けが構成される。そして、ハブ130の平坦部13
1、円筒状スリーブ120の内周側面122及び回転子
軸101の径大部104には耐磨耗性、加工性を考慮し
て磁性材料とは異なる異種材料をメッキ、溶着等で密着
させた上で、スパイラル溝やヘリングボーン溝を配設し
てもよい。また、薄板円盤状の厚み方向に単磁極に着磁
されたフエライトまたは希土類ボンド磁石からなるディ
スクチャッキング磁石145、ディスクチャッキングア
ーム146がハブ130に配設されている。
【0017】図2、図3において、円筒状スリーブ12
0のスリーブ上端部125には、ヘリングボーン溝12
6が形成され、円筒状スリーブ120の内周側面122
には、中央部を境にして互いに反対方向に向き合う一対
のスリーブスパイラル溝123(123a、123b)
が形成され、また円筒状スリーブ120の軸方向と平行
に複数個(図では4本であるがこれに限定されない)の
スリーブ縦溝124(124a、124b、124c、
124d)が形成される。
0のスリーブ上端部125には、ヘリングボーン溝12
6が形成され、円筒状スリーブ120の内周側面122
には、中央部を境にして互いに反対方向に向き合う一対
のスリーブスパイラル溝123(123a、123b)
が形成され、また円筒状スリーブ120の軸方向と平行
に複数個(図では4本であるがこれに限定されない)の
スリーブ縦溝124(124a、124b、124c、
124d)が形成される。
【0018】図4において、説明を簡単にするために図
1と同一の符号を用いて主として相違点を中心に説明す
れば、カップ状ヨーク133の内周側面にラジアル方向
に複数極が着磁された円筒状の例えばNdFeB系のボンド
または焼結製の永久磁石140が配設され、永久磁石1
40と微小空隙143を介して、磁性材料からなり複数
個のスロットを有するスパイダ142に複数個の巻線が
施されたステータコイル141有するステータ144と
の間で磁気回路が構成される。円筒状スリーブ127と
スリーブ底部128は圧入合体されてステータ144を
保持する。円筒状スリーブ127とスリーブ底部128
は、ハウジング(図省略)にネジ穴129で固定されて
いる。また、薄板円盤状の厚み方向に単磁極に着磁され
たフエライトまたは希土類ボンド磁石からなるディスク
チャッキング磁石145、ディスクチャッキングアーム
146がハブ130に配設されている。後述する図5に
示す構成同様に、ディスクチャッキング磁石145か
ら、ハブ130、回転子軸101に向かって漏洩磁束1
54が生じており、これを磁性流体を潤滑剤とするとき
の磁気シールに用いることができる。
1と同一の符号を用いて主として相違点を中心に説明す
れば、カップ状ヨーク133の内周側面にラジアル方向
に複数極が着磁された円筒状の例えばNdFeB系のボンド
または焼結製の永久磁石140が配設され、永久磁石1
40と微小空隙143を介して、磁性材料からなり複数
個のスロットを有するスパイダ142に複数個の巻線が
施されたステータコイル141有するステータ144と
の間で磁気回路が構成される。円筒状スリーブ127と
スリーブ底部128は圧入合体されてステータ144を
保持する。円筒状スリーブ127とスリーブ底部128
は、ハウジング(図省略)にネジ穴129で固定されて
いる。また、薄板円盤状の厚み方向に単磁極に着磁され
たフエライトまたは希土類ボンド磁石からなるディスク
チャッキング磁石145、ディスクチャッキングアーム
146がハブ130に配設されている。後述する図5に
示す構成同様に、ディスクチャッキング磁石145か
ら、ハブ130、回転子軸101に向かって漏洩磁束1
54が生じており、これを磁性流体を潤滑剤とするとき
の磁気シールに用いることができる。
【0019】図5において、永久磁石134による主磁
束Φm・150は、カップ状ヨーク133と回路基板1
35との間に形成されるが、その一部はカップ状ヨーク
133、ハブ130、回転子軸101、円筒状スリーブ
120を経由して、第1のシール磁束Φm1・151、第
2のシール磁束Φm2・152、第3のシール磁束Φm3・
153を形成する。潤滑剤147を磁性流体とするなら
ば、第1のシール磁束Φm1・151、第2のシール磁束
Φm2・152によって潤滑剤147の流失及び飛散を防
止することができる。また、ディスクチャッキング磁石
145から、ハブ130、回転子軸101に向かって漏
洩磁束154が生じており、第1のシール磁束Φm1・1
51、第2のシール磁束Φm2・152と相加えて、これ
を磁性流体を潤滑剤147とするときの磁気シールに用
いることができる。そして、更に必要に応じて、第3の
シール磁束Φm3・153を利用してハブ130の第2の
平坦部132と回路基板135との間に磁気シールを設
けてもよい。
束Φm・150は、カップ状ヨーク133と回路基板1
35との間に形成されるが、その一部はカップ状ヨーク
133、ハブ130、回転子軸101、円筒状スリーブ
120を経由して、第1のシール磁束Φm1・151、第
2のシール磁束Φm2・152、第3のシール磁束Φm3・
153を形成する。潤滑剤147を磁性流体とするなら
ば、第1のシール磁束Φm1・151、第2のシール磁束
Φm2・152によって潤滑剤147の流失及び飛散を防
止することができる。また、ディスクチャッキング磁石
145から、ハブ130、回転子軸101に向かって漏
洩磁束154が生じており、第1のシール磁束Φm1・1
51、第2のシール磁束Φm2・152と相加えて、これ
を磁性流体を潤滑剤147とするときの磁気シールに用
いることができる。そして、更に必要に応じて、第3の
シール磁束Φm3・153を利用してハブ130の第2の
平坦部132と回路基板135との間に磁気シールを設
けてもよい。
【0020】図6において、回転子軸101の径大部1
04の外周側面には一対のヘリカル溝107(107
a、108b)が潤滑剤留部106の軸方向の上下に形
成されている。回転子軸101が回転すると、回転子軸
101の中央部の動圧が高くなり矢印108の方向に潤
滑剤147は流れようとするが、円筒状スリーブ120
の内周部122に形成されたスリーブスパイラル123
(123a、123b)によってその流れが急激になら
ないように緩和されて、同じく円筒状スリーブ120の
内周部122に形成されたスリーブ縦溝124(124
a、124b、124c、124d)によって矢印10
9の方向に流されて潤滑剤留部106に戻される。ま
た、ハブ130の第1の平坦部131の内面に回転子軸
101の回転に対抗するように形成された(図略)ハブ
スパイラル溝によって潤滑剤147の流失と飛散は防止
される。この場合は、必ずしも潤滑剤147として磁性
流体を用いなくてもよい。
04の外周側面には一対のヘリカル溝107(107
a、108b)が潤滑剤留部106の軸方向の上下に形
成されている。回転子軸101が回転すると、回転子軸
101の中央部の動圧が高くなり矢印108の方向に潤
滑剤147は流れようとするが、円筒状スリーブ120
の内周部122に形成されたスリーブスパイラル123
(123a、123b)によってその流れが急激になら
ないように緩和されて、同じく円筒状スリーブ120の
内周部122に形成されたスリーブ縦溝124(124
a、124b、124c、124d)によって矢印10
9の方向に流されて潤滑剤留部106に戻される。ま
た、ハブ130の第1の平坦部131の内面に回転子軸
101の回転に対抗するように形成された(図略)ハブ
スパイラル溝によって潤滑剤147の流失と飛散は防止
される。この場合は、必ずしも潤滑剤147として磁性
流体を用いなくてもよい。
【0021】動圧軸受けを用いた装置の欠点の一つは、
軸受け剛性が潤滑剤の粘性に依存し、また軸受け損失も
潤滑剤の粘性に依存しているために、周囲温度が低い状
態、例えばー5℃以下で、モータへの供給電圧が定格の
最も低い値のときには、潤滑剤の粘性が大幅に大きくな
って起動不良を起こしやすい点にあるが、これが本発明
によって改善されている。
軸受け剛性が潤滑剤の粘性に依存し、また軸受け損失も
潤滑剤の粘性に依存しているために、周囲温度が低い状
態、例えばー5℃以下で、モータへの供給電圧が定格の
最も低い値のときには、潤滑剤の粘性が大幅に大きくな
って起動不良を起こしやすい点にあるが、これが本発明
によって改善されている。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、アキシャルギャップ型
及びラジアルギャップ型両方に適用できる小型薄型動圧
軸受装置が簡単な構成で実現することができる。
及びラジアルギャップ型両方に適用できる小型薄型動圧
軸受装置が簡単な構成で実現することができる。
【0023】また、本発明によれば、潤滑剤の流失、飛
散を防止する動圧軸受けが特に薄く構成できるので、
3,600rpm以上の高速回転数の大容量FDD等の
(200〜400MB)の厚み1/2インチ以下のドラ
イブに適用して顕著な効果を発揮するものである。
散を防止する動圧軸受けが特に薄く構成できるので、
3,600rpm以上の高速回転数の大容量FDD等の
(200〜400MB)の厚み1/2インチ以下のドラ
イブに適用して顕著な効果を発揮するものである。
【0024】また更に、本発明によれば、動圧軸受けの
欠点である低温時の起動不安定の問題が、回転子軸の下
端凸部がスリーブ底部の内面と接触していて、回転子軸
のスラスト荷重による損失は大幅に軽減されるので起動
の安定性が図られる。また、通常の回転数に達すると、
スラスト動圧がハブの第1の平坦部と円筒状スリーブの
上端部との間で生じて回転子はやや浮いて回転子軸の下
端凸部は円筒状スリーブ底部の内面の接触から離脱する
ので、回転子軸のスラスト荷重による摩擦損失は大幅に
軽減されるので、起動不良が減少する。
欠点である低温時の起動不安定の問題が、回転子軸の下
端凸部がスリーブ底部の内面と接触していて、回転子軸
のスラスト荷重による損失は大幅に軽減されるので起動
の安定性が図られる。また、通常の回転数に達すると、
スラスト動圧がハブの第1の平坦部と円筒状スリーブの
上端部との間で生じて回転子はやや浮いて回転子軸の下
端凸部は円筒状スリーブ底部の内面の接触から離脱する
ので、回転子軸のスラスト荷重による摩擦損失は大幅に
軽減されるので、起動不良が減少する。
【図1】図1は、本発明のアキシャルギャップ型の小型
薄型動圧軸受装置の第1の実施例の横断面図である。
薄型動圧軸受装置の第1の実施例の横断面図である。
【図2】本発明の小型薄型動圧軸受装置の第1の実施例
の円筒状スリーブの上面斜視図である。
の円筒状スリーブの上面斜視図である。
【図3】図2のXーX線断面図である。
【図4】本発明のラジアルギャップ型の小型薄型動圧軸
受装置の第2の実施例の横断面図である。
受装置の第2の実施例の横断面図である。
【図5】本発明の小型薄型動圧軸受装置の第1の実施例
の磁場の説明図である。
の磁場の説明図である。
【図6】本発明の小型薄型動圧軸受装置の第1の実施例
の潤滑剤の流れの説明図である。
の潤滑剤の流れの説明図である。
100 回転子 101 回転子軸 102 段部 103 下端凸部 104 径大部 105 ヘリングボーン溝 106 潤滑剤流部 120、127 円筒状スリーブ 121、128 スリーブ底部 122 スリーブ内周側面 123 スリーブスパイラル溝 124 スリーブ縦溝 125 スリーブ上端部 126 上端部ヘリングボーン溝 130 ハブ 131 第1の平坦部 132 第2の平坦部 133 カップ状ヨーク 134、140 永久磁石 135 回路基板 136 駆動コイル 137 ハブスパイラル溝 138、143 空隙 141 ステータコイル 142 スパイダ 144 ステータ 145 ディスクチャッキング磁石 146 ディスクチャッキングアーム 150 主磁束 151 第1のシール磁束 152 第2のシール磁束 153 第2のシール磁束 154 ディスクチャッキング漏洩磁束
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴 和男 東京都田無市本町6丁目1番12号 シチズ ン時計株式会社田無製造所内 (72)発明者 金澤 豊次 東京都田無市本町6丁目1番12号 シチズ ン時計株式会社田無製造所内 Fターム(参考) 3J011 AA01 AA04 AA08 AA10 AA12 BA05 BA08 CA03 CA06 DA02 JA03 KA02 KA03 KA04 LA05 MA01 MA12 3J016 AA02 AA03 AA06 BB25 5H607 AA04 AA05 BB01 BB09 BB14 BB17 CC01 CC05 DD03 FF12 GG01 GG02 GG09 GG12 GG15 JJ10
Claims (6)
- 【請求項1】 ハウジングに固定された円筒状スリーブ
と、該円筒状スリーブと潤滑剤が充填されている空隔を
介して回転自在に係合する回転子軸と、前記円筒状スリ
ーブまたは前記回転子軸の係合する内外周部のいずれか
にヘリングボーン溝が形成された動圧軸受を有し、前記
回転子軸にハブを介して支持された永久磁石回転子が、
前記ハウジングに固定された複数群の電機子駆動コイル
と磁気的に係合するように配設された小型薄型動圧軸受
装置において、 前記ハブの複数個の平坦部と対向する回路基板またはハ
ウジングとの間で少なくとも1個以上の磁気シールを形
成し、前記円筒状スリーブの内周側面に一対の逆向きの
スパイラル溝と、回転子軸と平行に複数個の縦溝を設け
たことを特徴とする小型薄型動圧軸受装置。 - 【請求項2】 底部を有する円筒状スリーブの内周側面
に、上下軸方向に互いに異なる向きに一対のスパイラル
溝を設けると共に、前記円筒状スリーブの内周側面の縦
方向に回転子軸と平行に複数個の縦溝を配設し、前記円
筒状スリーブの上面にスラスト動圧受を形成するヘリン
グボーン溝を配設し、前記円筒状スリーブと係合する径
大部と下面凸部とを有する回転子軸の前記径大部の外周
側面に一対のヘリングボーン溝を配設し、前記回転子軸
の径大部の段部に、カップ状ヨークを有する永久磁石回
転子を支持する磁性材料からなるハブを設け、該ハブの
上面に薄板円盤状の厚み方向に単磁極着磁されたディス
クチャッキング磁石を配設し、前記ハブの内周平坦部に
スパイラル溝を設け、該スパイラル溝と係合する前記円
筒状スリーブの上面と、前記円筒状スリーブの内周側面
と前記回転子軸の径大部と、前記円筒状スリーブの底部
の内側と前記回転子軸の下端凸部とが夫々潤滑剤を介し
て係合する動圧軸受を用いたことを特徴とする請求項1
に記載の小型薄型動圧軸受装置。 - 【請求項3】 前記小型薄型動圧軸受装置の磁気回路
を、前記カップ状ヨークに配設された円盤状で厚み方向
に複数極が着磁された永久磁石と空隙を介して、複数個
のコイルが固着された磁性材料を基板とする回路基板と
で構成し、前記円筒状スリーブをスリーブ底部を介して
前記回路基板上の中心部に圧入したことを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の小型薄型動圧軸受装置。 - 【請求項4】 前記カップ状ヨークに配設された円盤状
で厚み方向に複数極が着磁された永久磁石と、前記回路
基板と空隙を介して形成される磁気回路と並列に、前記
ハブの第1の平坦部と前記円筒状スリーブの上面及び前
記ハブを経由して回転子軸の径大部と前記スリーブの内
周側面との間で磁気回路が形成され、前記ハブの第1の
平坦部のスパイラル溝と係合する前記円筒状スリーブの
上面と、前記円筒状スリーブの内周側面と前記回転子軸
の径大部と、前記円筒状スリーブの底部の内面と前記回
転子軸の下端凸部とに、夫々磁性流体の潤滑剤を配設し
たことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに
記載の小型薄型動圧軸受装置。 - 【請求項5】 前記小型薄型動圧軸受装置の磁気回路
を、前記カップ状ヨークに配設されたリング状でラジア
ル方向に複数極が着磁された永久磁石と空隙を介して、
磁性材料からなるスパイダに複数個のステータコイルが
巻回されて形成されたステータと磁気的に係合すように
構成し、前記ステータを前記円筒状スリーブの外周側面
に圧入したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のい
ずれかに記載の小型薄型動圧軸受装置。 - 【請求項6】前記ハブ上面に配設した前記ディスクチャ
ッキング磁石の漏洩磁束によって、前記ハブ、前記回転
子軸及び前記円筒状スリーブ間に磁性流体を保持する磁
気回路を形成したこことを特徴とする請求項1乃至請求
項5のいずれかに記載の小型薄型動圧軸受装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11155822A JP2000346058A (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 小型薄型動圧軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11155822A JP2000346058A (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 小型薄型動圧軸受装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000346058A true JP2000346058A (ja) | 2000-12-12 |
Family
ID=15614255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11155822A Pending JP2000346058A (ja) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | 小型薄型動圧軸受装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000346058A (ja) |
-
1999
- 1999-06-02 JP JP11155822A patent/JP2000346058A/ja active Pending
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