JP3777474B2 - Fluid bearing, motor, rotor device, and fluid bearing manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体軸受け、モータ、回転体装置、及び流体軸受けの製造方法に関し、更に詳細には、オイル漏れを起こさずに回転振れが少なくロータを回転支持可能で、容易に製造できる流体軸受け、モータ、回転体装置、及び流体軸受けの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、アウターロータ型の流体軸受けとしては、図9に示すような片軸支持型の流体軸受けと、図10に示すような、両軸支持型の流体軸受けとが知られている。
図9に示す片軸支持型の流体軸受けでは、ステータ部材110が、柱状部111と、この柱状部111の一端部111bに同軸的に固定されたスラストプレート112とを含んでいる。柱状部111の他端部111cはねじ等により例えばシャーシ等の外部の部材に固定されている。そしてこの柱状部111の一端部111b側に、ロータ部材として、天面を有する中空状のスリーブ120が回転自在に装着されている。スラストプレート112の両端面や柱状部111の周面には動圧発生用の溝113,114が形成されている。柱状部111及びスラストプレート112とスリーブ120との間にはオイル等の動圧発生用の流体140が表面張力等により保持されている。そして、スリーブ120の回転時に、動圧発生用の溝113,114によって流体140が巻き込まれて動圧が発生し、この動圧によりスリーブ120がステータ部材110に対して浮上支持される。
【0003】
図10に示す両軸支持型の流体軸受けでは、ステータ部材210の柱状部211の両端部がねじ等によりシャーシ等に固定されており、その中腹にスラストプレート212が固定されている。そして、両端部の開放されたスリーブ220が、ステータ部材210を囲うように装着されている。スリーブ220と柱状部211及びスラストプレート212との間には、軸線方向の両端部が開放された隙間が形成され、この隙間に流体240が保持されている。
【0004】
図9及び図10に示すような流体軸受けは、ロータ部材とステータ部材とが直接接触しないことから耐久性に優れており、ハードディスク装置やプリンタ等の画像形成装置の回転多面鏡装置等、高速に回転する装置の軸受けとして有用である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図9に示すような片軸支持型流体軸受けは、構造上、流体軸受けの軸線方向の両端を固定することはできず、柱状部111の一端111c側だけが固定支持されているので、他端111b側における負荷の影響を受け易く、この流体軸受けにより支承されるロータが変位しやすい問題点がある。そのため、ハードディスク装置等、ロータの位置精度に特に精密度が必要とされる装置には用いることができない。尚、ハードディスク装置では、例えば、ラジアル方向のぶれ量が0.05μm以下、アキシャル方向のぶれ量は2μm以下等の位置精度が要請される。特に、ネットワークサーバ等に用いられるような高密度、高容量のハイエンド型のハードディスク装置等においては、ディスクを5枚以上搭載し、また7200r.p.m.や10000r.p.m.等の高速回転によりディスクの風損が大きいため、回転軸に大きな負荷力が加わって上述のような位置精度が保持できない。
そのため、従来、片軸支持型流体軸受けは、ディスクの枚数が4枚以下で2.5インチ以下の小さなディスクのハードディスク装置等のみに用いられている。
【0006】
一方、図10に示すような両軸支持型流体軸受けは、柱状部211の両端がともに固定支持されているため、負荷に対して影響を受けにくく、良好な位置精度を保持できる利点がある。
しかし、両軸支持型流体軸受けでは、動圧発生用の流体240が、上下両端の開放された隙間に保持されるため、外部からの振動等により加わる負荷が流体240の端面における表面張力より大きくなった場合、動圧の圧力差が大きくなり過ぎた場合、また、柱状部211が偏って隙間が広がった場合等に、簡単に漏れてしまう問題点がある。
【0007】
尚、流体漏れを防ぐために、従来より、動圧発生時に減圧される流体部分に外部との連通孔を形成し流体内に減圧により外部の気体を導入し空気溜まりを形成することが行われている。空気溜まりを形成すると、表面張力を生じる箇所が増え総合的な流体保持力が増加し、また、流体の総重量を軽減して自重の影響が減少し、更に、空気の膨張により動圧発生時の動圧の圧力差が少なくなり流体が途中でとぎれなくなる。そのため、流体の漏れが低減される。
しかし、両端が開放された状態下では、上述のような技術による流体を保持し漏れを防止するのにも限界があり、軸受けを傾けた場合や、温度変化や衝撃等の外部からの刺激が加えられるとやはり流体が漏洩しやすく、より確実に流体漏れを回避できる技術が求められている。
【0008】
前記片軸支持型流体軸受けのように良好な位置精度を保持でき、且つ両軸支持型流体軸受けのように流体漏れを防止できる流体軸受けとしては、片軸支持型流体軸受けを軸線方向の両端部に配設する、即ち、軸受けのロータ部材を、このロータ部材の軸線方向両端部それぞれにおいてステータ部材で共軸的に支持する技術が考えられる。
しかし、2つのロータステータ部材を共軸に配置するのが難しく、製造が困難である問題点がある。
【0009】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、オイル漏れを起こさずに回転振れが少なくロータを回転支持可能で、容易に製造できる流体軸受け、モータ、回転体装置、及び流体軸受けの製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明は、回転軸と同軸の貫通孔を有するロータ部材と、ロータ部材の前記貫通孔内に嵌合され、前記貫通孔を仕切って第1の支持穴及び第2の支持穴を形成する仕切り部材と、前記第1の支持穴に遊挿され、前記ロータ部材の前記第1の支持穴周縁部を前記回転軸回り方向に回転自在に支持する第1のステータ部材と、前記第2の支持穴に遊挿され、前記ロータ部材の前記第2の支持穴周縁部を前記回転軸回り方向に回転自在に支持する第2のステータ部材と、前記ロータ部材の前記第1及び第2の支持穴において、それぞれ前記ロータ部材と前記第1のステータ部材との間及び前記ロータ部と前記第2のステータ部材との間に介在する流体と、前記ロータ部材の回転時に、前記ロータ部材の前記第1及び第2の支持穴において、それぞれ前記ロータ部材と前記第1のステータ部材との間、及び前記ロータ部材と前記第2のステータ部材との間それぞれに、前記流体による動圧を発生させる流体動圧発生手段とを備える流体軸受けを提供する。
【0011】
この流体軸受けにおいては、ロータ部材に形成された貫通孔が仕切り部材によって仕切られて第1の支持穴及び第2の支持穴が形成される。従って、第1の支持穴と第2の支持穴はロータ部材において一体に位置方向から穿設形成することにより、容易かつ確実に同軸に形成することができる。そして、これらの第1及び第2の支持穴が、それぞれ第1のステータ部材と第2のステータ部材に支持されるので、負荷に対して変形し難く、ロータ部材の位置精度が良好に保持される。また、ロータ部材の両端部が互いに別体に形成されたステータ部材に別々に支持されるので、ロータ部材とステータ部材との間に配置される流体が開放端を1ずつしか持たず、流体は、開放端での表面張力と摩擦抵抗に加えて、連続体断裂力によりロータ部材と各ステータ部材との間に保持され、漏れ出難くなる。
【0012】
上述の課題を解決するために、本発明は、上記本発明の流体軸受けを備えたモータを提供する。
上述の課題を解決するために、本発明は、上記本発明のモータを備えた回転体装置を提供する。
【0013】
【発明の実施の形態】
(1)実施の形態の概要
本実施形態は、片軸支持型軸受けの構造のシャフト(第1のステータ部材10及び第2のステータ部材20)を一対共軸に配置し、シャフトの軸両端はねじ等で外部に固定・支持し、これらの1対のシャフトに共通のロータ部材30を保持させる構造である。従来の片軸支持構造と同様に、オイル40は開放端を1しか持たず、開放端での表面張力と摩擦抵抗以外にも、連続体断裂力をオイル漏れ防止力として作用させることができるために、オイル漏れを回避することができる。ロータ部材30は両端部の第1の支持穴31及び第2の支持穴32においてシャフトに保持される。
このように、本実施形態は、片軸支持型流体軸受けのオイル漏れし難さと両軸支持型流体軸受けの負荷に対する堅固性とを合わせ持つ。
また、ロータ部材30に形成した貫通孔を仕切り部材34で塞ぐことにより、ロータ部材30の第1の支持穴31と第2の支持穴32とをに容易に同軸に形成することができる。これにより、シャフトの高い同軸度が実現できるとともに、ロータ部材30を2つのシャフトによって正確に支持可能となる。
【0014】
(2)実施の形態の詳細
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の流体軸受けの一実施形態を示す軸線方向断面図である。
この図1に示すように、本実施形態の流体軸受けは、2つのステータ部材(第1のステータ部材10、第2のステータ部材20)と、これらの2つのステータ部材10,20に回転自在に支持されるロータ部材30とを備えている。
【0015】
図2は、第1のステータ部材10を示す斜視図である。
この図2にも示すように、第1のステータ部材10は、一端部11bにボルト穴11aを有する柱状部11と、スラストプレート12とを備えている。スラストプレート12は、ラジアル方向中央部をスラスト方向に貫通する貫通孔が形成された円環形状であり、この貫通孔に柱状部11を挿通させた状態で、柱状部11の軸線方向略中央に固定されている。
柱状部11の他端部11c側の周面にはラジアル方向の動圧を発生させるための動圧発生溝(軸線方向に対して互いに異なる方向へ傾いた2段の斜線状の溝)13が形成されている。
また、スラストプレート12の両端面にはそれぞれスラスト方向の動圧を発生させるための動圧発生溝(へリングボーン溝)14が形成されている。
【0016】
第2のステータ部材20は、図1に示すように、一端部20bにボルト穴20aを有する柱状をしており、第1のステータ部材10の柱状部11と同一の大きさ及び形状をしている。第2のステータ部材20の周面にも、ラジアル方向の動圧を発生させるための動圧発生溝(軸線方向に対して互いに異なる方向へ傾いた2段の斜線状の溝)23,24が形成されている。
【0017】
そして、第1のステータ部材10と第2のステータ部材20とは、第1のステータ部材10の柱状部11と第2のステータ部材20とが同軸となり、且つ、柱状部11の他端部11cと第2のステータ部材20の他端部20cとが対向するように配置されている。そしてこの状態で、第1のステータ部材10と第2のステータ部材20それぞれのボルト穴11a及びボルト穴20aにボルトが挿通され、図示しない外部の部材に固定される。
【0018】
図3は、ロータ部材30を示す軸線方向断面図であり、図4は、ロータ部材30の軸方向要部断面図である。
ロータ部材30は、図3に示すように、回転軸と同軸の貫通孔を有するスリーブ33と、このスリーブ33の前記貫通孔内に嵌合され該貫通孔内を仕切って第1の支持穴31及び第2の支持穴32を形成する仕切り部材34とを備えている。
【0019】
スリーブ33は、第1の部材33aと第2の部材33bを組み立ててなっている。
第1の部材33aは天面を有する円筒状部材であり、天面には中央に小孔が形成されている。第2の部材33bは、第1の部材33aの天面と同径であって中央に孔を有する円板部の孔周縁から垂直に小円筒状部を延設してなる。
そして、第1の部材33aの縁端部に第2の部材33aの円板状部の外周縁部が連設され、第1の部材33aの天面の小孔から中空部、第2の部材33bの円板部の孔、小円筒状部の中空部までが連通されスリーブ33の貫通孔が形成されている。
【0020】
図4に示すように、第2の部材32bの小円筒状部は、内周面に段部33cを有しており、段部33cよりも第1の部材33a側が径の小さい小径部となって、第1の部材33aと反対側は径の大きな大径部となっている。
【0021】
仕切り部材34は、スリーブ33と同一の材料で形成された円柱状の部材である。この仕切り部材34は、第2の部材32bの中空部に、第1の部材33aと反対側から嵌合され、第2の部材32bの小円筒状部の内周面と気密に接触し固定されている。そして、第1の部材33aと反対側から段部33cに当接することによって、位置決めされている。
これにより、図3に示すように、スリーブ33が仕切り部材34に仕切られて第1の支持穴31及び第2の支持穴32が形成される。第1の支持穴31は、第1の部材33aの中空部と、第2の部材33bの中空部のうちの仕切り部材34よりも第1の部材33a側とで構成され、第2の支持穴32は、第2の部材33bの中空部のうちの仕切り部材34よりも第1の部材33aと反対側で構成される。
【0022】
第1の支持穴31は第1のステータ部材10に対応した形状をしており、第1のステータ部材10よりもわずかに大きな内側形状に形成されている。そして、図1に示すように、この第1の支持穴31内に第1のステータ部材10が装着されており、第1のステータ部材10の柱状部11の一端部11bの先端が第1の支持穴31から露出している。
【0023】
第1の支持穴32と第1のステータ部材10との間には隙間があり、この隙間には流体動圧発生用のオイル40が満たされている。
第1のステータ部材10のスラストプレート12の周面とロータ部材30との間、及び柱状部11の他端部11cの端面とロータ部材30との間は他の間よりも若干大きくなっており、それぞれオイル溜まり41,42が形成されている。
【0024】
第1の支持穴31の縁部はテーパ状に切り欠かれてオイル漏れを防止するためのキャピラリーシール部31aが形成されている。このキャピラリーシール部31aの縁端には撥油処理が施されている。
キャピラリーシール部31aとは、オイル等の流体と壁面との接触角を幾何学的に大きくして表面張力を増加させるために、壁面を軸線に対して所定の角度傾斜を持たせて加工した構造の部分である。
また、撥油処理とは、オイルとの濡れ性を悪くして接触角を3°〜5°大きくすることによって表面張力を大きくするために、フッ化物高分子材料を塗布したり、長鎖アルコール等により脂質2分子膜を表面に形成する処理を言う。
【0025】
第2の支持穴32は第2のステータ部材20に対応した形状をしており、第2のステータ部材20よりもわずかに大きな内側形状に形成されている。また、第2の支持穴33は第2の支持穴31と同軸に形成されている。
そして、この第2の支持穴32内に第2のステータ部材20が装着されており、第2のステータ部材20の一端部20bの先端が第2の支持穴32から露出している。
第2の支持穴32と第2のステータ部材20との間には隙間があり、この隙間には流体動圧発生用のオイル40が満たされている。
第2のステータ部材20の他端部20cの端面とロータ部材30との間は他の間よりも若干大きくなっており、オイル溜まり43が形成されている。
【0026】
第2の支持穴32の縁部はテーパ状に切り欠かれて第1の支持穴31の縁部と同様のキャピラリーシール部32aが形成されている。更にキャピラリーシール部32aの縁端に、第1の支持穴32のキャピラリーシール部31aと同様の撥油処理が施されている。
【0027】
上述の構成を有する本実施形態の流体軸受けは、以下のようにして製造することができる。
まず、スリーブ33のもととなる第1の部材33a及び第2の部材33bを形成する。第2の部材は、円柱状部材の一端部がラジアル方向に延設され円板状部が形成された原部材に、回転軸方向に貫通孔を穿設して形成する。この貫通孔は、一端側(第1の部材33aが固定される縁端と逆側)から一方向に穿設していき、他端側(第1の部材33が固定される縁端側)まで貫通させる。
【0028】
そして、この貫通孔に仕切り部材34を焼きばめにより嵌合させる。このとき、仕切り部材34は、一端側から、段部33cに当接するまで挿入し、嵌合させる。
このように本実施形態では、仕切り部材34は段部33cに当接することによって位置決めされる。
【0029】
続いて、第2のステータ部材20を第2の部材33bの一端側から貫通孔に装着する。これにより第2のステータ部材20が第2の支持穴32に遊挿されかつその一端部20bの先端が第2の支持穴32から露出した状態ができあがる。
また、第1のステータ部材10の柱状部11を第2の部材33bの他端側から貫通孔に装着する。そして更に第1の部材33aを第2の部材の円板状部に固定する。これによって、第1のステータ部材10が第1の支持穴31に遊挿されかつ柱状部11の一端部11bの先端が第1の支持穴31から露出した状態ができあがる。
そして、第1の支持穴31及び第2の支持穴32に動圧発生用のオイル40を充填して本実施形態の流体軸受けの製造が完了する。
【0030】
上述のような行程により製造された本実施形態の流体軸受けでは、ロータ部材30を図2の矢印Aで示す方向(ボルト穴11a側からみて右回転方向)に回転させると、この回転に伴い、第1のステータ部材10のスラストプレート12の両端面とロータ部材30との間に動圧発生溝14によるポンプ作用でスラスト方向の流体動圧が発生する。また、第1のステータ部材10の柱状部11の他端部11c側の周面とロータ部材30との間に動圧発生溝13によるポンプ作用でオイルが押し込まれ、ラジアル方向の流体動圧が発生する。更に、第2のステータ部材20の周面とロータ部材30との間にも動圧発生溝23,24によりラジアル方向の流体動圧が発生する。
【0031】
そして、低速回転時には、発生する流体動圧が小さく十分な押圧力が働かないため、ロータ部材30は第1のステータ部材10及び第2のステータ部材20に摺接しながら回転し、オイル40を押し分けながら回転する。
ロータ部材30の回転速度が所定以上に達すると、動圧発生溝13,14,23,24によって、多量のオイルが、第1のステータ部材10及び第2のステータ部材20の動圧発生溝の形成されている部分とこれらに対向するロータ30の各部との間に巻き込まれるため、これらの各箇所における流体動圧が大きくなる。そして、ロータ部材30は第1のステータ部材10及び第2のステータ部材20から浮上して、間にオイル40を挟んだ非接触の状態で高速回転する。
【0032】
本実施形態によると、ロータ部材30の両端部が、第1の支持穴31及び第2の支持穴32において、それぞれ第1のステータ部材10と第2のステータ部材20に回転自在に支持されているので、負荷に対して強く、位置精度を良好に保持しながら回転する。
本実施形態によると、ロータ部材30の両端部が互いに別体に形成されたステータ部材(第1のステータ部材10、第2のステータ部材20)に別々に支持され、ロータ部材10とステータ部材との間に配置されるオイル40がロータ部材10の各端部で分断されて開放端を1ずつしか持っていない。従って、オイル40は、開放端での表面張力と摩擦抵抗に加えて、連続体断裂力をオイル漏れ防止力として作用させることができるために、オイル漏れし難くなる。
【0033】
本実施形態によると、2つのステータ部材10、20が装着される第1の支持穴31及び第2の支持穴32は、スリーブ33の貫通孔が仕切り部材34によって仕切られて形成されている。従って、スリーブ33に一端側から貫通孔を穿設形成することにより容易かつ確実に同軸の第1の支持穴31及び第2の支持穴32を形成することができる。
【0034】
本実施形態によると、スリーブ33の貫通孔に段部33cが形成されこの段部33cに仕切り部材34を当接させることにより、仕切り部材34を容易かつ正確に位置決めし配設することができる。
【0035】
本実施形態によると、ロータ部材30とステータ部材との間に容積の大きなオイル溜まり41,42,43が配設されているので、流体動圧発生時にオイルが流体動圧発生溝13,14,23,24の近傍に巻き込まれても、オイル40の圧力減少が抑えられ、減圧による気泡発生を回避することができる。
本実施形態によると、オイル40の開放端の位置する部分(第1の支持穴31の縁部、及び第2の支持穴32の縁部)にキャピラリーシール部31a,32aが形成されているので、オイルと壁面との接触角が幾何学的に大きくなり表面張力が増加し、オイル漏れがし難くなる。
本実施形態によると、オイル40の開放端の位置する部分キャピラリーシール部31a,32aに撥油処理が施されているので、表面張力が大きくなり、一層オイル漏れがし難くなる。
【0036】
続いて、本発明のモータの一実施形態について説明する。本実施形態のモータは、上述の流体軸受け1を用いている。
【0037】
図5は、本発明のモータの一実施形態を示す断面図である。
本実施形態のモータ5は、図5に示すように、上述した本実施形態の流体軸受け1と、モータのステータ部50と、モータのロータ部60とを備えている。
【0038】
モータのステータ部50は、ベース51と、モータのステータコイル52をラジアル方向回りに均等に複数支持する支持部材53とを備えている。
ベース51は中央に固定孔を備えており、この固定孔に流体軸受け1の第2のステータ部材20が一端を挿通されている。
支持部材53は、ベース51の第2のステータ部材20側の面に面接固定されている固定部53aと、固定部53aから上方に延設された円筒状部53bとを備えており、円筒状部53bは流体軸受け1のロータ部材30の他端部側を非接触状態に囲っている。そしてこの円筒状部53bの外周に、ステータコイル52が固定され、円筒状部53bの軸線回り方向に回転磁界を形成するようになっている。
【0039】
そして、流体軸受け1の第1のステータ部材10のボルト穴と外部のシャーシ81aのボルト穴にボルト9が螺合されることにより、第1のステータ部材10がシャーシ81aに固定されている。また、流体軸受け2の第2のステータ部材20のボルト穴とシャーシ81bのボルト穴にボルト9が螺合されることにより、第2のステータ部材20とベース51がシャーシ81bに固定されている。
モータのロータ部60は、流体軸受け1のロータ部材30の一端部に連設されたマグネット支持部61と、マグネット支持部61にステータコイル52と対向可能に固着されたロータマグネット62とを備えている。
【0040】
上述のような構成の本実施形態のモータ5は、起動スイッチ(図示せず)が入れられると、ステータコイル52に電流が流れ、この電流とロータマグネット62との電磁作用によってロータ部60とロータ部材30が一定方向に回転する。
【0041】
そして、前述したように、低速回転時には、ロータ部材30は第1のステータ部材10及び第2のステータ部材20に摺接しながら回転し、オイル40を押し分けながら回転する。回転が高速になるに従って、ロータ部材30と第1のステータ部材10及び第2のステータ部材20との間において動圧発生溝13,14,23,24により発生する流体動圧が増大し、所定以上の回転速度では、流体動圧によりロータ部材30がステータ部材から浮上し、ステータ部材と非接触の状態で回転する。
【0042】
本実施形態のモータ5は、上述の流体軸受け1を採用しており、流体軸受け1が両端部でシャーシに固定され支持されているので、振動ノイズが小さく、またオイル漏れし難く長寿命である。
【0043】
次に本発明の回転体装置の一実施形態として、上述のモータ5を採用した回転体装置について説明する。
図6は本発明の回転体装置の一実施形態としてのディスク装置を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は軸線方向断面図である。
図6に示すように、この回転体装置(ディスク装置)は、モータ5のマグネット支持部61に同軸に磁気ディスク又は光ディスク等のディスク80が複数枚担持されるようになっており、ディスク80がモータ5のロータ部60ととも回転されるようになっている。
【0044】
上述のモータ5を採用した本実施形態のディスク装置は、モータ5の振動ノイズが小さいので、サイズや記録密度の大きなディスクについて高い信頼性で書き込みや読み出しを行うすることができる。
【0045】
尚、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更が可能である。
例えば、上述の実施形態においては、流体軸受け13のスラスト方向の動圧を発生するための動圧発生溝14はスラストプレート12の両端面に形成されているが、これに代えて、これらの両端面に対向するロータ部材30のスラストプレート対向面に形成してもよい。またこの動圧発生溝14は、へリングボーン溝に限られるものではなく、スパイラル溝、その他種々の形状の溝とすることが可能である。
【0046】
上述の実施形態においては、流体軸受け13のラジアル方向の動圧を発生するための動圧発生溝13,23,24は第1のステータ部材10及び第2のステータ部材20の周面に形成されているが、これに代えてロータ部材30の内周面に形成してもよい。またこの動圧発生溝10の形状は、斜線状に限定されるものではなく、スパイラル溝、へリングボーン溝その他の形状としてもよい。また上述の実施形態においては第2のステータ部材20の周面には動圧発生溝23が軸線方向2箇所に形成されているが第1のステータ部材10と同様に軸線方向1箇所に形成してもよい。
【0047】
上述の実施形態においては、第2のステータ部材20は円柱形状となっているが、図7に示すように、第1のステータ部材10と同様のスラストプレート12’を備えた第1のステータ部材10と同様の形状の第2のステータ部材20’として、第2の支持穴32’もこれに対応した形状のものとしてもよい。この場合、ロータ部材30が軸線方向の2箇所においてスラスト方向について支持されるので、より安定した位置での回転が可能となる。また、第2のステータ部材20’を、第1のステータ部材10の柱状部11aにスラストプレート12をその端面を逆に固定して構成することができるので、製造する部材の種類を少なくすることができる利点がある。
【0048】
上述の実施形態においては、ロータ部材30の第1の支持穴31及び第2の支持穴32のもととなる貫通孔は、スリーブ33の第2の部材33bの原部材を穿設して形成しているが、スリーブの材料等により、最初から貫通孔を有する第2の部材等の部材を型抜き成形等により形成してもよい。
上述の実施形態においては、仕切り部材34の位置決め手段として、スリーブ33の貫通孔に段部33cを形成しているが、位置決め手段はこれに限られるものではなく、例えば治具を用いてもよい。
【0049】
上述の実施形態においては、仕切り部材34はスリーブ33と同一の材料により形成され、スリーブ33の第2の部材33bの貫通孔に焼きばめにより気密に嵌合固定されているが、圧入によってもよい。また、例えば仕切り部材34はリン青銅や銅等の銅系材料で形成しスリーブ33をステンレス鋼で形成する等、仕切り部材34をスリーブ33よりも熱膨張係数の大きな材料で構成し、0°C以下望むらくは−30°C以下で圧入してもよい。
上述の実施形態やこの変形例においては、オイル40は仕切り部材34を介して極めてわずかに染み出す程度であり第1の支持穴31側と第2の支持穴32側とを行き来するが、外力に対してはほとんどオイル40の行き来はない。従って、オイル40は、実質的に片軸支持構造の軸受けが1対構成されたのと同様に良好に保持されオイル漏れが回避される。
【0050】
上述の実施形態においてはモータ5は上述の実施形態の流体軸受け1により支承されているが、これに限られるものでなく、本発明の流体軸受けの実施形態を用いたもとのとすることもできる。その一例として、図7に示す変形例の流体軸受け1’を用いたモータを図8に示す。
【0051】
上述の実施形態においては、回転体装置8はハードディスクドライブやCD−ROMドライブ等の各種ディスク装置に限られるものではなく、例えば、スピンドルモータのスピンドルにポリゴンミラーを取り付けてなる回転多面鏡装置、その他の装置とすることもできる。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る流体軸受け、モータ、及び回転体装置によると、オイル漏れを起こさずに回転振れが少なくロータを回転支持可能で、製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の流体軸受けの一実施形態を示す軸線方向断面図である。
【図2】図1の流体軸受けの第1のステータ部材を示す斜視図である。
【図3】図1の流体軸受けのロータ部材を示す軸線方向断面図である。
【図4】図1の流体軸受けのロータ部材の軸方向要部断面図である。
【図5】本発明のモータの一実施形態を示す軸線方向断面図である。
【図6】本発明の回転体装置の一実施形態としてのディスク装置を示す斜視図である。
【図7】本発明の流体軸受けのその他の実施形態を示す軸線方向断面図であって、図1に相当する図である。
【図8】本発明のモータのその他の実施形態を示す軸線方向断面図であって、図5に相当する図である。
【図9】従来技術の流体軸受けの一例を示す軸線方向断面図である。
【図10】従来技術の流体軸受けの他の例を示す軸線方向断面図である。
【符号の説明】
1 流体軸受け
5 モータ
9 ボルト
10 第1のステータ部材
11 柱状部
11b 一端部
11c 他端部
12 スラストプレート
13 動圧発生溝
14 動圧発生溝
20 第2のステータ部材
20b 一端部
20c 他端部
23 動圧発生溝
24 動圧発生溝
30 ロータ部材
31 第1の支持穴
32 第2の支持穴
33 スリーブ
33c 段部
34 仕切り部材
40 オイル
50 モータのステータ部
51 ベース
52 ステータコイル
53 支持部材
60 モータのロータ部
61 マグネット支持部
62 ロータマグネット
81a シャーシ
81b シャーシ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid bearing, a motor, a rotating body device, and a method of manufacturing a fluid bearing, and more specifically, a fluid bearing that can be easily manufactured by rotating and supporting a rotor with less rotational vibration without causing oil leakage, The present invention relates to a method of manufacturing a motor, a rotating body device, and a fluid bearing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an outer rotor type fluid bearing, a single shaft support type fluid bearing as shown in FIG. 9 and a dual shaft support type fluid bearing as shown in FIG. 10 are known.
In the single shaft support type fluid bearing shown in FIG. 9, the
[0003]
In the dual shaft support type fluid bearing shown in FIG. 10, both end portions of the
[0004]
The fluid bearings as shown in FIGS. 9 and 10 are excellent in durability because the rotor member and the stator member are not in direct contact with each other, and such as a rotary polygon mirror device of an image forming apparatus such as a hard disk device or a printer at high speed. Useful as a bearing for rotating devices.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the single-shaft support type fluid bearing as shown in FIG. 9 cannot structurally fix both ends of the fluid bearing in the axial direction, and only the one end 111c side of the
For this reason, the single-axis supported fluid bearing is conventionally used only for a hard disk device or the like of a small disk having 4 or less disks and 2.5 inches or less.
[0006]
On the other hand, since the both ends of the
However, in the dual shaft support type fluid bearing, the
[0007]
In order to prevent fluid leakage, conventionally, a communication hole with the outside is formed in a fluid portion that is decompressed when dynamic pressure is generated, and an external gas is introduced into the fluid by decompression to form an air reservoir. Yes. When an air pocket is formed, the number of places where surface tension is generated increases and the overall fluid holding power increases, and the total weight of the fluid is reduced to reduce the influence of its own weight. The difference in the dynamic pressure is reduced and the fluid is not interrupted. Therefore, fluid leakage is reduced.
However, under the condition that both ends are open, there is a limit to holding the fluid and preventing leakage by the technology as described above. When the bearing is tilted, external stimuli such as temperature change and impact are not received. When added, it is easy for fluid to leak, and there is a need for a technique that can more reliably avoid fluid leakage.
[0008]
As a fluid bearing capable of maintaining good positional accuracy like the single shaft support type fluid bearing and preventing fluid leakage like the double shaft support type fluid bearing, the single shaft support type fluid bearing is provided at both ends in the axial direction. In other words, a technique is conceivable in which the rotor member of the bearing is coaxially supported by the stator member at both ends in the axial direction of the rotor member.
However, there is a problem that it is difficult to arrange the two rotor stator members on the same axis and it is difficult to manufacture.
[0009]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A fluid bearing, a motor, a rotating body device, and a fluid bearing that can rotate and support the rotor without causing oil leakage and can rotate the rotor easily. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fluid bearing.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a rotor member having a through hole coaxial with a rotation shaft, and is fitted into the through hole of the rotor member, partitioning the through hole, and a first support hole and A partition member that forms a second support hole, and a first member that is loosely inserted into the first support hole and that supports the periphery of the first support hole of the rotor member so as to be rotatable about the rotation axis. A stator member, a second stator member loosely inserted in the second support hole, and rotatably supporting a peripheral edge portion of the second support hole of the rotor member in a direction around the rotation axis; and In the first and second support holes, the fluid interposed between the rotor member and the first stator member and between the rotor portion and the second stator member, respectively, and the rotation of the rotor member Sometimes the first and second of the rotor member Fluid dynamic pressure generating means for generating dynamic pressure by the fluid between the rotor member and the first stator member and between the rotor member and the second stator member respectively in the support holes A fluid bearing is provided.
[0011]
In this fluid bearing, the first support hole and the second support hole are formed by partitioning the through hole formed in the rotor member by the partition member. Therefore, the first support hole and the second support hole can be easily and surely formed coaxially by being formed integrally in the rotor member from the position direction. Since these first and second support holes are respectively supported by the first stator member and the second stator member, they are not easily deformed with respect to the load, and the positional accuracy of the rotor member is maintained well. The In addition, since both end portions of the rotor member are separately supported by the stator members formed separately from each other, the fluid disposed between the rotor member and the stator member has only one open end, and the fluid is In addition to the surface tension and frictional resistance at the open end, it is held between the rotor member and each stator member by the continuum tearing force, making it difficult to leak.
[0012]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a motor including the fluid bearing of the present invention.
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a rotating body device including the motor of the present invention.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(1) Outline of the embodiment
In this embodiment, a shaft (
Thus, the present embodiment combines the difficulty of oil leakage of the single shaft support type fluid bearing with the robustness against the load of the dual shaft support type fluid bearing.
Further, by closing the through hole formed in the
[0014]
(2) Details of the embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an axial sectional view showing an embodiment of a fluid bearing of the present invention.
As shown in FIG. 1, the fluid bearing of the present embodiment has two stator members (a
[0015]
FIG. 2 is a perspective view showing the
As shown in FIG. 2, the
On the peripheral surface of the
Further, dynamic pressure generating grooves (herringbone grooves) 14 for generating dynamic pressure in the thrust direction are formed on both end faces of the
[0016]
As shown in FIG. 1, the
[0017]
The
[0018]
FIG. 3 is a cross-sectional view in the axial direction showing the
As shown in FIG. 3, the
[0019]
The
The
And the outer peripheral edge part of the disk-shaped part of the
[0020]
As shown in FIG. 4, the small cylindrical portion of the second member 32b has a
[0021]
The
As a result, as shown in FIG. 3, the
[0022]
The
[0023]
There is a gap between the
The space between the circumferential surface of the
[0024]
The edge portion of the
The
In addition, the oil repellent treatment is the application of a fluoride polymer material or a long-chain alcohol in order to increase the surface tension by deteriorating the wettability with oil and increasing the contact angle by 3 ° to 5 °. The process which forms a lipid bilayer membrane on the surface by the above.
[0025]
The
The
There is a gap between the
The space between the end surface of the
[0026]
The edge portion of the
[0027]
The fluid bearing of the present embodiment having the above-described configuration can be manufactured as follows.
First, the
[0028]
Then, the
Thus, in this embodiment, the
[0029]
Subsequently, the
Further, the
Then, the
[0030]
In the fluid bearing of the present embodiment manufactured by the process as described above, when the
[0031]
During low-speed rotation, the generated fluid dynamic pressure is small and sufficient pressing force does not work. Therefore, the
When the rotational speed of the
[0032]
According to the present embodiment, both end portions of the
According to this embodiment, both end portions of the
[0033]
According to the present embodiment, the
[0034]
According to the present embodiment, the
[0035]
According to the present embodiment, since the
According to the present embodiment, since the
According to the present embodiment, since the partial
[0036]
Subsequently, an embodiment of the motor of the present invention will be described. The motor of this embodiment uses the
[0037]
FIG. 5 is a sectional view showing an embodiment of the motor of the present invention.
As shown in FIG. 5, the motor 5 of the present embodiment includes the
[0038]
The
The
The
[0039]
The
The rotor 60 of the motor includes a
[0040]
In the motor 5 of the present embodiment configured as described above, when a start switch (not shown) is turned on, a current flows through the
[0041]
As described above, at the time of low speed rotation, the
[0042]
The motor 5 of the present embodiment employs the
[0043]
Next, as one embodiment of the rotating body device of the present invention, a rotating body device employing the above-described motor 5 will be described.
6A and 6B are diagrams showing a disk device as an embodiment of the rotating body device of the present invention, in which FIG. 6A is a perspective view and FIG. 6B is an axial sectional view.
As shown in FIG. 6, the rotating body device (disk device) is configured such that a plurality of disks 80 such as a magnetic disk or an optical disk are coaxially supported on the
[0044]
The disk device of this embodiment that employs the motor 5 described above can perform writing and reading with high reliability on a disk having a large size and recording density because vibration noise of the motor 5 is small.
[0045]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the dynamic
[0046]
In the above-described embodiment, the dynamic
[0047]
In the above-described embodiment, the
[0048]
In the above-described embodiment, the through hole that is the basis of the
In the above-described embodiment, the
[0049]
In the above-described embodiment, the
In the above-described embodiment and this modification, the
[0050]
In the above-described embodiment, the motor 5 is supported by the
[0051]
In the above-described embodiment, the
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the fluid bearing, the motor, and the rotating body device according to the present invention, the rotor can be rotatably supported without causing oil leakage, and the manufacture is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial cross-sectional view showing an embodiment of a fluid bearing of the present invention.
2 is a perspective view showing a first stator member of the fluid bearing of FIG. 1; FIG.
3 is an axial sectional view showing a rotor member of the fluid bearing of FIG. 1; FIG.
4 is a cross-sectional view of the main part in the axial direction of a rotor member of the fluid bearing of FIG. 1;
FIG. 5 is an axial sectional view showing an embodiment of the motor of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a disk device as an embodiment of the rotating body device of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view in the axial direction showing another embodiment of the fluid bearing of the present invention, corresponding to FIG.
FIG. 8 is a sectional view in the axial direction showing another embodiment of the motor of the present invention and corresponding to FIG.
FIG. 9 is an axial sectional view showing an example of a conventional fluid bearing.
FIG. 10 is an axial sectional view showing another example of a conventional fluid bearing.
[Explanation of symbols]
1 Fluid bearing
5 Motor
9 volts
10 First stator member
11 Columnar part
11b One end
11c The other end
12 Thrust plate
13 Dynamic pressure generating groove
14 Dynamic pressure generating groove
20 Second stator member
20b one end
20c other end
23 Dynamic pressure generating groove
24 Dynamic pressure generating groove
30 Rotor member
31 First support hole
32 Second support hole
33 sleeve
33c Step
34 Partition members
40 oil
50 Stator part of motor
51 base
52 Stator coil
53 Support members
60 Motor rotor
61 Magnet support
62 Rotor magnet
81a chassis
81b chassis
Claims (6)
前記ロータ部材の前記貫通孔内に嵌合され、前記貫通孔を仕切って第1の支持穴及び第2の支持穴を形成する仕切り部材と、
前記第1の支持穴に遊挿され、前記ロータ部材の前記第1の支持穴周縁部を前記回転軸回り方向に回転自在に支持する第1のステータ部材と、
前記第2の支持穴に遊挿され、前記ロータ部材の前記第2の支持穴周縁部を前記回転軸回り方向に回転自在に支持する第2のステータ部材と、
前記ロータ部材の前記第1及び第2の支持穴において、それぞれ前記ロータ部材と前記第1のステータ部材との間及び前記ロータ部と前記第2のステータ部材との間に介在する流体と、
前記ロータ部材の回転時に、前記ロータ部材の前記第1及び第2の支持穴において、それぞれ前記ロータ部材と前記第1のステータ部材との間、及び前記ロータ部材と前記第2のステータ部材との間それぞれに、前記流体による動圧を発生させる流体動圧発生手段と
を備えることを特徴とする流体軸受け。A rotor member having a through hole coaxial with the rotation shaft;
A partition member that is fitted into the through hole of the rotor member and partitions the through hole to form a first support hole and a second support hole;
A first stator member that is loosely inserted into the first support hole and rotatably supports a peripheral edge portion of the first support hole of the rotor member in a direction around the rotation axis;
A second stator member loosely inserted into the second support hole, and rotatably supporting the peripheral edge of the second support hole of the rotor member around the rotation axis;
Fluids interposed between the rotor member and the first stator member and between the rotor portion and the second stator member, respectively, in the first and second support holes of the rotor member;
During the rotation of the rotor member, in the first and second support holes of the rotor member, between the rotor member and the first stator member, and between the rotor member and the second stator member, respectively. Fluid dynamic pressure generating means for generating dynamic pressure by the fluid is provided between each of the fluid bearings.
ことを特徴とする請求項1に記載の流体軸受け。The fluid bearing according to claim 1, further comprising positioning means for determining a position of the partition member.
前記ロータ部材の前記貫通孔の周壁には前記大径部と前記小径部との境界部に段部が形成され、
前記仕切り部材は、前記大径部内において前記段部に当接して位置決めされることを特徴とする請求項2に記載の流体軸受け。The through hole of the rotor member includes a large-diameter portion having a large diameter and a small-diameter portion having a smaller diameter than the large-diameter portion,
On the peripheral wall of the through hole of the rotor member, a step portion is formed at a boundary portion between the large diameter portion and the small diameter portion,
The fluid bearing according to claim 2, wherein the partition member is positioned in contact with the stepped portion within the large diameter portion.
前記ロータ部材形成行程において形成された前記ロータ部材の前記貫通孔内に仕切り部材を嵌合させて前記貫通孔内を仕切って第1の支持穴及び第2の支持穴を形成する支持穴形成行程と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の流体軸受けの製造方法。A rotor member forming step of forming a rotor member having a through hole;
A support hole forming step of forming a first support hole and a second support hole by fitting a partition member into the through hole of the rotor member formed in the rotor member forming step to partition the through hole. The manufacturing method of the fluid bearing of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
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