JP2013243933A - 流体動圧軸受装置と固定シャフトとを備えるスピンドルモータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、固定シャフト(12)を取り囲むロータ構成部品(14)を含む流体動圧軸受装置を備えるスピンドルモータに関するものであり、シャフトは、その両端部の部位において軸方向を向いた軸受構成部品(16;18)と結合されており、これらの軸受構成部品は、両側が開口した流体動圧軸受装置をシールする毛細管シール間隙(32;34)及び任意選択で動的なポンピングシール(36)を形成するように成形されており、当該軸受装置の互いに離隔した領域を相互に接続する、軸受流体により充填された循環通路(28)と、ロータ構成部品を駆動するための電磁駆動装置(42,44)とが設けられている。
【選択図】図1
Description
前記シャフトに対して回転軸を中心として回転可能に支持されたロータ構成部品と、
前記シャフトの一端側に配置され、前記底面プレートに結合された第1の軸受構成部品と、
前記シャフトの他端側に配置された第2の軸受構成部品と、
軸受流体により充填され両端側が開口した軸受間隙であって、前記シャフトと前記ロータ構成部品との間、前記ロータ構成部品と前記第1の軸受構成部品との間、及び前記ロータ構成部品と前記第2の軸受構成部品との間に構成された前記軸受間隙と、
前記シャフト及び前記ロータ構成部品の互いに対向する軸方向に延在する軸受面の間に構成された第1のラジアル軸受部及び第2のラジアル軸受部と、
前記ロータ構成部品及び前記第1の軸受構成部品の互いに対向する半径方向に延在する軸受面の間に構成されたスパイラル状の動圧溝構造を有する第1のスラスト軸受部と、
前記軸受流体により充填された循環通路であって、前記第2の軸受構成部品と前記ロータ構成部品との間に構成された前記軸受間隙を、前記第1のスラスト軸受部の半径方向外側にあり、かつ前記第1のスラスト軸受部の前記軸受間隙の幅よりも大きい幅を有する拡大軸受間隙と接続する前記循環通路と、
前記ロータ構成部品を駆動するための電磁駆動装置とを備えたスピンドルモータとを含んでいる。
以下の説明から、本発明の上記以外の利点や構成要件が明らかとなる。
ロータ構成部品は、断面で見てほぼU字型に構成されている。上側の軸受構成部品18は、ロータ構成部品14の環状の切欠きの中に位置している。シャフト12、ロータ構成部品14及び軸受構成部品16,18の互いに接する面は、例えば軸受オイル等の軸受流体により充填された、両側が開いた軸受間隙20によって互いに分離されている。スピンドルモータの電磁駆動装置は、周知の方法により、底面プレート10に配置されたステータ構造42と、ロータ構成部品14の内側の円周面に配置された、ステータ構造と間隔をおきながら取り囲む環状の永久磁石44とによって構成されている。
さらに、充填量公差及び場合により軸受流体の熱膨張も補償することができる。シール間隙34のテーパ状領域を形成する、ロータ構成部品14及び軸受構成部品16の両方の面は、それぞれ回転軸46に対して相対的に内方に向かって傾いているものとするとよい。
それにより、軸受流体は、軸受が回転したときに、遠心力に基づいて内方に向かって軸受間隙20の方向へ押圧される。
内側ロータ構成部品114aはシャフト12を取り囲んでおり、これとともに両方のラジアル軸受部22a,22bを形成する。内側ロータ構成部品114aの一方の端面は、第1の軸受構成部品16の半径方向の面に向き合っており、これとともにスラスト軸受部26を形成する。動的なポンピングシール36は、内側ロータ構成部品114aの端面と、これと対向する第2の軸受構成部品18の面とによって形成されており、これら両方の面のうち少なくとも一方はポンピング構造を備えている。ポンピングシール36の外部にはシール間隙32が接続しており、このシール間隙は、カップ状カバー130の内周面と、第2の軸受構成部品18の傾斜外周面とによって形成されている。カップ状カバー130は、内側ロータ構成部品114aの他方の端面部外周に嵌合されており、例えばこれと溶接されている。カップ状カバー130の中心孔内周面と軸受構成部品18(又はシャフト12)の円筒状外周面と間には、毛細管シールを外部に対して追加的に封止する環状のラビリンス間隙48が形成されている。
スラスト軸受部25は、軸受構成部品18の下面及び/又はロータ構成部品14の対応する上面に配置されたスラスト軸受溝構造(動圧溝)を有することを特徴としている。スラスト軸受溝構造は、軸受装置の内部即ちラジアル軸受部22a,22bの方向に向かって、軸受間隙20の軸受流体に対するポンプ作用を発生させる。
12 シャフト
14;114a,114b ロータ構成部品
16 第1の軸受構成部品
18 第2の軸受構成部品
19 軸受構成部品
20 軸受間隙
21 間隙
22a,22b ラジアル軸受部
24 溝
25 スラスト軸受部
26 スラスト軸受部
27 矢印方向
28;128 循環通路
29 矢印方向
30;130 カバー
32 シール間隙
34 シール間隙
36,136 ポンピングシール
38 環状溝
40 強磁性リング
42 ステータ構造
44 磁石
46 回転軸
48 ラビリンスシール
50 ハウジング蓋
52 ねじ穴(シャフト)
54 保持部
56 ねじ穴(ロータ構成部品)
58 記憶ディスク
60 スペーサ
210 底面プレート
212 シャフト
214 ロータ構成部品
216 第1の軸受構成部品
218 第2の軸受構成部品
220 軸受間隙
222a,222b ラジアル軸受部
226 スラスト軸受部
228 循環通路
232 シール間隙
234 シール間隙
236 ポンピングシール
237 ポンピングシール
246 回転軸
310 底面プレート
312 シャフト
314,314a,314b ロータ構成部品
314c ロータ構成部品
316 第1の軸受構成部品
318 第2の軸受構成部品
320 軸受間隙
322a,322b ラジアル軸受部
324 溝
326 スラスト軸受部
327 スラスト軸受部
328 循環通路
330 カバー
332 シール間隙
334 シール間隙
336 ポンピングシール
340 強磁性リング
342 ステータ構造
344 磁石
346 回転軸
348 ラビリンスシール
Claims (22)
- 底面プレートに直接的又は間接的に保持された固定シャフトと、
前記シャフトに対して回転軸を中心として回転可能に支持されたロータ構成部品と、
前記シャフトの一端側に配置され、前記底面プレートに結合された第1の軸受構成部品と、
前記シャフトの他端側に配置された第2の軸受構成部品と、
軸受流体により充填され両端側が開口した軸受間隙であって、前記シャフトと前記ロータ構成部品との間、前記ロータ構成部品と前記第1の軸受構成部品との間、及び前記ロータ構成部品と前記第2の軸受構成部品との間に構成された前記軸受間隙と、
前記シャフト及び前記ロータ構成部品の互いに対向する軸方向に延在する軸受面の間に構成された第1のラジアル軸受部及び第2のラジアル軸受部と、
前記ロータ構成部品及び前記第1の軸受構成部品の互いに対向する半径方向に延在する軸受面の間に構成されたスパイラル状の動圧溝構造を有する第1のスラスト軸受部と、
前記軸受流体により充填された循環通路であって、前記第2の軸受構成部品と前記ロータ構成部品との間に構成された前記軸受間隙を、前記第1のスラスト軸受部の半径方向外側にあり、かつ前記第1のスラスト軸受部の前記軸受間隙の幅よりも大きい幅を有する拡大軸受間隙と接続する前記循環通路と、
前記ロータ構成部品を駆動するための電磁駆動装置と、を備えたスピンドルモータ。 - 前記ロータ構成部品及び前記第2の軸受構成部品の互いに対向する面の間に構成された動的なポンピングシールを有することを特徴とする請求項1に記載のスピンドルモータ。
- 前記ポンピングシールは、スパイラル溝形状を有することを特徴とする請求項2に記載のスピンドルモータ。
- 前記ロータ構成部品及び前記第2の軸受構成部品の互いに対向する面が半径方向および軸方向の少なくともいずれかの方向に延在する面であることを特徴とする請求項2および3のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記ロータ構成部品及び前記第2の軸受構成部品の互いに対向する半径方向に延在する軸受面の間に構成された第2のスラスト軸受部を有することを特徴とする請求項1乃至4に記載のスピンドルモータ。
- 前記第2のスラスト軸受部は、スパイラル状の動圧溝構造を有することを特徴とする請求項5に記載のスピンドルモータ。
- 前記第1のスラスト軸受部および前記第2のスラスト軸受部の少なくともいずれかの前記スパイラル状の動圧溝構造は、前記ロータ構成部品の端面全体にわたって延在することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記第2の軸受構成部品は、前記ロータ構成部品に形成された環状凹部に配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記ロータ構成部品は、単一の部品で構成されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記ロータ構成部品は、前記シャフトとの間で前記軸受間隙を構成する内側ロータ構成部品と、前記内側ロータ構成部品に結合された外側ロータ構成部品とを含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記循環通路は、前記第2の軸受構成部品と前記ロータ構成部品との間に構成された前記軸受間隙のうち、前記ポンピングシールの半径方向内側にある前記軸受間隙に開口していることを特徴とする請求項2乃至10のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記循環通路は、前記第2の軸受構成部品と前記ロータ構成部品との間に構成された前記軸受間隙のうち、前記ポンピングシールの半径方向外側にある前記軸受間隙に開口していることを特徴とする請求項2乃至10のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記軸受間隙の他端をシールする第1のシール間隙を有し、前記第1のシール間隙は、前記第2の軸受構成部品の軸方向に延在する外周面と、前記第2の軸受構成部品の前記外周面と対向する内側面を有するカバーとで構成されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記軸受間隙の他端をシールする第1のシール間隙を有し、前記第1のシール間隙は、前記ロータ構成部品の内周面及び前記第2の軸受構成部品の外周面によって構成され、前記第1のシール間隙は、カバーによって覆われているをことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記カバーは、前記第2の軸受構成部品もしくは前記シャフトとでラビリンスシールを構成することを特徴とする請求項13または14のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記カバーは、前記シャフトに配置され、前記第2の軸受構成部品とでラビリンスシールを構成することを特徴とする請求項15に記載のスピンドルモータ。
- 前記電磁駆動装置は、前記底面プレートに配置されたステータ構造と、前記ロータ構成部品に配置されたロータ磁石とを有し、前記ステータ構造と前記ロータ磁石とは軸方向において互いにオフセットされた状態で配置されていることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 軸方向において前記ロータ磁石と対向するよう前記底面プレートに配置された強磁性部品であって、前記ロータ磁石と前記強磁性部品は、前記第1のスラスト軸受部により生成される力と反対方向を向いた磁力を生成することを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記軸受間隙の一端をシールする第2のシール間隙を有し、前記第2のシール間隙は、前記ロータ構成部品の外周面及び前記第1の軸受構成部品の内周面によって構成されていることを特徴とする請求項14に記載のスピンドルモータ。
- 前記第1及び第2のシール間隙は、軸方向において同一の方向に向かって開口していることを特徴とする請求項19に記載のスピンドルモータ。
- 前記シャフトは、前記第1の軸受構成部品を介して前記底面プレートに保持されていることを特徴とする請求項1乃至20のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
- 前記シャフトの一端側には半径方向に延在する拡径端部が形成されており、前記拡径端部は、半径方向に延在する内側端面と、前記内側端面に連続する軸方向に延在する外周端面とを備えており、前記内側端面は、前記ロータ構成部品との間で前記軸受間隙の一部を構成しており、前記外周端面は、前記第1の軸受構成部品に結合されていることを構成していることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
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