JP3901327B2 - 流体軸受装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、OA機器やAV機器に使用される流体軸受装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
流体軸受装置は、テーブル型VTRやカメラ一体型VTRの回転ヘッドシリンダ,レーザー複写機のポリゴンスキャナーモータ、フロッピーディスク装置やハードディスク装置の記録媒体の回転駆動部に採用されている。
【0003】
具体的には、ハードディスク装置ではそのメモリー容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、この種の記録装置にもちいられるディスク回転装置は高速、高精度回転が必要となっている。
【0004】
その回転主軸部には、米国特許第5504637号公報に開示されるような流体軸受装置が用いられている。
これは図3に示すように構成されている。
【0005】
固定軸2とこの固定軸2に枢支された回転スリーブ10を有している。固定軸2の基端は下ケース1に固定されている。回転スリーブ10の外周にはハードディスク13が取り付けられている。
【0006】
固定軸2と回転スリーブ10との間に形成されたラジアル側動圧発生部は、固定軸2の外周面に動圧発生溝が形成されている。
固定軸2の先端には、この固定軸2に螺合する雄ねじ部15が形成された延長軸2Aによって固定スラスト板16が取り付けられている。
【0007】
回転スリーブ10の側には、固定スラスト板16に対応して凹部が形成されている。この凹部の開口部は、中心に前記延長軸2Aの外径より大径の中心孔が穿設された回転スラスト板17によって閉塞してネジ18で回転スリーブ10に係止されている。
【0008】
また、固定スラスト板16の上面と下面に動圧発生溝を設けることによって、固定スラスト板16の下面と回転スリーブ10の側の対向面との間に内側スラスト動圧発生部19が形成され、固定スラスト板16の上面と回転スラスト板17との間に外側スラスト動圧発生部20が形成されている。
【0009】
このスラスト動圧発生部19,20と前記ラジアル側動圧発生部とには、潤滑流体が充填されている。
下ケース1には固定軸2の基端部の周囲にステータ巻線が施されたステータコア12が配置され、回転スリーブ10の内周部には前記ステータコア12に対向してマグネット11が取り付けられている。また、延長軸2Aは上ケース21にネジ22で固定されている。
【0010】
このように構成された流体軸受装置は、ステータ巻線12Aを励磁すると、回転スリーブ10を介してハードディスク13が、下ケース1と上ケース21との間に形成された密閉空間で高速回転する。
【0011】
固定軸2に対して回転スリーブ10が回転することによって、潤滑流体をポンピングして回転スリーブ10が非接触回転している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、次の様な問題点がある。
遠心力や潤滑流体の膨張などによって図4に示すように、ラジアル側動圧発生部から潤滑流体の飛散23や延長軸2Aと回転スラスト板17の間からの潤滑流体の飛散24が発生して、モータのロックや焼き付きが発生する。
【0013】
特に、飛散した潤滑流体がハードディスク13に付着した場合には、データの記録再生にエラーが発生する。
さらに詳しくは、スラスト動圧発生部の開放端から潤滑流体が飛散しないようにできるだけラジアル方向の隙間を小さくしているのが従来の技術思想である。
【0014】
本発明は動圧発生部からの潤滑流体の飛散を改善できる流体軸受装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の流体軸受装置は、スラスト3枚構成にした場合に、このスラストの両側の空間とスラストギャップとの間に特定の関係を満たすように設定したことを特徴とする。
【0016】
この本発明によると、潤滑流体の保持を確実にして、信頼性が高い流体軸受装置を実現できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の流体軸受装置は、少なくとも基端が下ケースに固定され、先端に第1の固定スラスト板と前記第1の固定スラスト板の前記下ケースとは反対側に第2の固定スラスト板が形成され、前記第2の固定スラスト板の前記下ケースとは反対側の面に上軸部を有する固定軸と、この固定軸の略中央部に回転自在に設けられ軸受穴を有する回転スリーブと、前記第1,第2の固定スラスト板を前記回転スリーブの軸受穴に連設される段部に収納し、前記第1,第2の固定スラスト板の中間位置において略環状の第1の回転スラスト板を前記段部に固定し、前記第2の固定スラスト板の前記下ケースとは反対側に略環状の第2の回転スラスト板を有し、この第2の回転スラスト板を前記段部に固定し、前記固定軸と前記回転スリーブ相互の対向面の少なくともいずれか一方にはラジアル動圧溝を設け、前記第1の固定スラスト板と前記第1の回転スラスト板との相互の対向面の少なくともいずれか一方には内側スラスト動圧溝を設け、前記第2の固定スラスト板と前記第1の回転スラスト板との相互の対向面の少なくともいずれか一方には外側スラスト動圧溝を設け、前記ラジアル動圧溝と内側スラスト動圧溝と外側スラスト動圧溝は潤滑流体で満たし、第1の回転スラスト板のスラスト方向の厚みをt,第1の固定スラスト板の上面と第2の固定スラスト板の下面との間隔をL,第1の固定スラスト板の下面と回転スリーブの側の対向面との間隔をg1第2の固定スラスト板の上面と第2の回転スラスト板の下面との間隔をg2とした場合に、回転中や停止時に
g1 > L − t ,g2 > L − t
であるように設定したことを特徴とする。
【0018】
以下、本発明の流体軸受装置を実施の形態に基づいて説明する。
図1は本発明の流体軸受装置を使用したハードディスク装置を示す。
下ケース1に基端が固定された固定軸2は、先端の近傍に第1の固定スラスト板3と、その第1の固定スラスト板3に隣接する位置で下ケース1とは反対側には第2の固定スラスト板4と、第2の固定スラスト板4に延長して上軸部2Aを有している。
【0019】
この固定軸2の外周には、軸受穴を有する回転スリーブ10が回転自在に填め合わされている。固定軸2の第2の固定スラスト板4には、略環状の第2の回転スラスト板8が対向し、第2の回転スラスト板8は回転スリーブ10の軸受穴に連設された第2の段部10Bに固定されている。また、固定軸2の第1の固定スラスト板3は、回転スリーブ10の第2の段部10Bに連設される第1の段部10Aに収納されている。
【0020】
第1の固定スラスト板3と第2の固定スラスト板4との間には、略環状の第1の回転スラスト板7が対向して設けられ、第2の段部10Bに固定されている。
固定軸2の外周面または回転スリーブ10の内周面のいずれか一方には少なくとも1組の、通常は2組の、例えば魚骨状のラジアル動圧溝が設けられ、第1の固定スラスト板3と第1の回転スラスト板7の対向面にいずれか一方には螺旋状の内側スラスト動圧溝5が設けられ、また第2の固定スラスト板4と、第1の回転スラスト板7の対向面のいずれか一方には外側スラスト動圧溝6が設けられ、ラジアル動圧溝、内側および外側スラスト動圧溝5,6には潤滑流体が注油されている。
【0021】
回転スリーブ10に固定されたハブ9にはモータロータとしてのマグネット11が、また下ケース1にはステータコア12が固定されている。なお、13はディスク、14はスペーサである。
【0022】
以上のように構成したため、ステータコア12に通電されて回転磁界が発生すると、マグネット11はハブ9、回転スリーブ10、第1の回転スラスト板7、第2の回転スラスト板8、ハードディスク13、スペーサ14と共に回転を始める。
【0023】
この時、ラジアル動圧溝は潤滑流体をかき集めポンピング作用により圧力を発生せしめ、また外側スラスト動圧溝6と内側スラスト動圧溝5もそれぞれ潤滑流体をかき集めこれらの発生圧力により回転体は完全な非接触状態となる。
【0024】
図2において、高速回転中に潤滑流体は、遠心力により径の大きい部分に移動しようとするが、第1の回転スラスト板7の上面と下面は第1,第2の固定スラスト板3,4により囲まれているので、この部分に密封された潤滑流体は流出しない。もし、潤滑流体が上方から流出しようとした時は、潤滑流体は第2の回転スラスト板8と第2の固定スラスト板4の間の隙間g2において遠心力により押し戻される。潤滑流体が下方から流出しようとした時は、第1の固定スラスト板3と回転スリーブ10の側の対向面10Cとの間の隙間g1において、潤滑流体は遠心力により押し戻されるので流出しない。
【0025】
また、第2の回転スラスト板8と第2の固定スラスト板4の間の隙間g2と、第1の固定スラスト板3と回転スリーブ10の側の対向面10Cとの間の隙間g1は、動圧溝のない平面隙間であり、安定した遠心力による潤滑流体の溜まり部として作用し、スラスト動圧溝5,6に発生した気泡をスムーズに排出するとともに、潤滑流体の流出を防止する。
【0026】
さらに、潤滑流体の溜まり部の隙間g1,g2を、スラスト動圧溝部より大きく設定することによって、潤滑流体は表面張力により隙間の狭いスラスト動圧溝5,6に保持されるので、高速回転中や停止中でも潤滑流体の流出を防止することができる。
【0027】
さらにこの実施の形態では、図2に示す第1の回転スラスト板7のスラスト方向の厚み:t=1.200mm,第1の固定スラスト板3の上面と第2の固定スラスト板4の下面との間隔:L=1.215mm,第1の固定スラスト板3の下面と回転スリーブの側の対向面との間隔:g1=27μm,第2の固定スラスト板(4)の上面と回転スリーブの側の対向面との間隔:g2=22μmに設定することで、表面張力でスラスト浮上部へ潤滑流体を供給し、浮上部の両側の潤滑流体の溜まりとして作用し、遠心力でこの部分に潤滑流体が保持され易くなる。
【0028】
これを、上記のt,L,g1,g2の間の好適な関係を検討すると、下記関係の範囲内で良好な結果が得られる。
g1 > L − t , g2 > L − t
また、隙間g1,g2の関係については g1 = g2 に設定しても良好な結果が得られた。
【0029】
さらに、回転数や使用状況によって潤滑流体の溜まり部の隙間のトータル値(g1+g2)に着目すると、
( g1 + g2 ) > 3・( L − t )
に設定することによって、使用状況による回転体のスラスト方向の変動に対しても、表面張力と遠心力が常にスラスト動圧溝部に働くことになり、潤滑流体が保持される。
【0030】
以上のように、潤滑流体は高速回転中,停止中,また圧力や温度による変化があった場合も潤滑流体が外部に流失しないため、流体軸受装置の信頼性が大幅に向上する。
【0031】
【発明の効果】
以上のように本発明の流体軸受装置によると、少なくとも基端が下ケースに固定され、先端に第1の固定スラスト板と前記第1の固定スラスト板の前記下ケースとは反対側に第2の固定スラスト板が形成され、前記第2の固定スラスト板の前記下ケースとは反対側の面に上軸部を有する固定軸と、この固定軸の略中央部に回転自在に設けられ軸受穴を有する回転スリーブと、前記第1,第2の固定スラスト板を前記回転スリーブの軸受穴に連設される段部に収納し、前記第1,第2の固定スラスト板の中間位置において略環状の第1の回転スラスト板を前記段部に固定し、前記第2の固定スラスト板の前記下ケースとは反対側に略環状の第2の回転スラスト板を有し、この第2の回転スラスト板を前記段部に固定し、前記固定軸と前記回転スリーブ相互の対向面の少なくともいずれか一方にはラジアル動圧溝を設け、前記第1の固定スラスト板と前記第1の回転スラスト板との相互の対向面の少なくともいずれか一方には内側スラスト動圧溝を設け、前記第2の固定スラスト板と前記第1の回転スラスト板との相互の対向面の少なくともいずれか一方には外側スラスト動圧溝を設け、前記ラジアル動圧溝と内側スラスト動圧溝と外側スラスト動圧溝は潤滑流体で満たし、第1の回転スラスト板のスラスト方向の厚みをt,第1の固定スラスト板の上面と第2の固定スラスト板の下面との間隔をL,第1の固定スラスト板の下面と回転スリーブの側の対向面との間隔をg1第2の固定スラスト板の上面と第2の回転スラスト板の下面との間隔をg2とした場合に、回転中や停止時に
g1 > L − t ,g2 > L − t
であるように設定してスラストの両側の空間とスラストギャップとの間に特定の関係を満たすことによって、潤滑流体の保持を確実にして信頼性が高い流体軸受装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における流体軸受装置の断面図
【図2】図1におけるスラスト板の部分の詳細図
【図3】従来の流体軸受装置の断面図
【図4】図3の部分詳細図
【符号の説明】
1 下ケース
2 固定軸
2A 上軸部
3,4 第1,第2の固定スラスト板
5 内側スラスト動圧溝
6 外側スラスト動圧溝
7,8 第1,第2の回転スラスト板
9 ハブ
10 回転スリーブ
10A 第1の段部
10B 第2の段部
11 マグネット
12 ステータコア
12A ステータ巻線
13 ハードディスク
14 スペーサ
21 上ケース
t 第1の回転スラスト板7のスラスト方向の厚み
L 第1,第2の固定スラスト板3,4の間隔
g1 第1の固定スラスト板3と回転スリーブ10との間隔
g2 第2の固定スラスト板4と第2の回転スラスト板8との間隔
Claims (3)
- 少なくとも基端が下ケース(1)に固定され、先端に第1の固定スラスト板(3)と前記第1の固定スラスト板の前記下ケースとは反対側に第2の固定スラスト板(4)が形成され、前記第2の固定スラスト板の前記下ケースとは反対側の面に上軸部(2A)を有する固定軸(2)と、
この固定軸の略中央部に回転自在に設けられ軸受穴を有する回転スリーブ(10)と、
前記第1,第2の固定スラスト板(3,4)を前記回転スリーブの軸受穴に連設される段部(10A)に収納し、
前記第1,第2の固定スラスト板(3,4)の中間位置において略環状の第1の回転スラスト板(7)を前記段部に固定し、
前記第2の固定スラスト板(4)の前記下ケースとは反対側に略環状の第2の回転スラスト板(8)を有し、この第2の回転スラスト板を前記段部に固定し、
前記固定軸と前記回転スリーブ相互の対向面の少なくともいずれか一方にはラジアル動圧溝を設け、
前記第1の固定スラスト板(3)と前記第1の回転スラスト板(7)との相互の対向面の少なくともいずれか一方には内側スラスト動圧溝(5)を設け、
前記第2の固定スラスト板(4)と前記第1の回転スラスト板(7)との相互の対向面の少なくともいずれか一方には外側スラスト動圧溝(6)を設け、
前記ラジアル動圧溝と内側スラスト動圧溝(5)と外側スラスト動圧溝(6)は潤滑流体で満たし、
第1の回転スラスト板(7)のスラスト方向の厚みをt,
第1の固定スラスト板(3)の上面と第2の固定スラスト板(4)の下面との間隔をL,
第1の固定スラスト板(3)の下面と回転スリーブの側の対向面との間隔をg1
第2の固定スラスト板(4)の上面と第2の回転スラスト板(8)の下面との間隔をg2
とした場合に、回転中や停止時に
g1 > L − t
g2 > L − t
であるように設定した
流体軸受装置。 - g1 と g2 の和を、3・( L − t )より大きく設定した請求項1記載の流体軸受装置。
- 請求項1〜請求項2の何れかに記載の流体軸受装置を使用したモータ。
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JP03343098A JP3901327B2 (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 流体軸受装置 |
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