JP4559911B2 - モータ及びディスク駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、動圧軸受を用いたモータとこれを備えたディスク駆動装置とに関する。

ディスク駆動装置に搭載されディスクを回転駆動するモータとして、近年、潤滑油が注入された動圧軸受を用いたモータが多く採用されている。
これは、高速回転させるディスクの面振れを極力抑えるためであり、この動圧軸受を用いたモータを採用して面振れを抑えることによりディスク駆動装置におけるディスクに対する記録または再生時の性能が向上する。
動圧軸受に注入された潤滑油の漏出を防止するためのシール構造として、テーパシールを用いたものが知られており、一例として、特許文献１に記載されたものがある。

特開２００２−１０１６１０号公報

ところで、注入された潤滑油の液面は、モータ駆動時の温度変化に伴い潤滑油自体や軸受部材が熱膨張等した際には軸受の外側方向へ移動する。この液面の移動により潤滑剤が漏れないよう、テーパシール部は、この移動方向に余裕を持った長さを有するよう形成されなければならない。そのため、モータを小型にすることが難しいという問題があった。
一方、動圧軸受を用いたモータにおいては、外気に開放した液面からの蒸発により潤滑剤が減少する。軸受を長寿命化するには、この蒸発による減少を見越した充分な潤滑剤を保持する構造が望まれる。
特許文献１においては、これを解決するために、テーパシール部等に含油部材を用いる技術が開示されている。
しかしながら、含油部材を用いると、それが別部材となるために部品点数や組立工数が増加してコストアップになるという問題があった。
また、含油部材やこれを取り付ける部材を極めて高精度に加工する必要があり、部品単価が上昇するという問題もあった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、温度上昇による潤滑油の液面の移動があってもその漏出を防止し、信頼性が高く小型化が可能なモータとそれを用いたディスク駆動装置を提供することにある。
また、保持する潤滑油の量を多くし、蒸発による減少の影響を受けることなく長寿命化が可能なモータとそれを用いたディスク駆動装置とを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の１）〜４）の構成を有する。
１）シャフト（１）と、このシャフト（１）が所定の間隙を有して挿入される貫通孔（２ａ）が形成された環状のスリーブ（２）と、前記間隙に介在させる潤滑油（１８）と、前記シャフト（１）の外周面（１ａ）と前記貫通孔（２ａ）の内周面（２ａ１）と前記潤滑油（１８）とによりなる流体動圧軸受（ＲＢ）と、を備えたモータであって、
前記スリーブ（２）の一端部側に、前記シャフト（１）の外周面（１ａ）及びこの外周面（１ａ）に対向する前記貫通孔（２ａ）の内周面（２ａ１）であって前記一端部側の端面（２ｂ）に向かうに従って前記外周面（１ａ）から次第に離隔する傾斜面（２ｃ）より成るテーパシール部（３）を設け、前記傾斜面（２ｃ）は、前記回転軸（Ｃ）に対して第１の角度αで傾斜する第１の傾斜面（２ｃ１）と、この第１の傾斜面（２ｃ１）とその前記端部側で連接し、前記回転軸（Ｃ）に対して第２の角度βで傾斜する第２の傾斜面（２ｃ２）と、を有し、前記第１の角度α及び前記第２の角度βが、α＜βであることを特徴とするモータ（１０１）である。
２）前記傾斜面（２ｃ）は、前記第２の傾斜面（２ｃ２）にその前記端部側で連接すると共に、前記回転軸（Ｃ）に対して前記第２の角度βとは異なる角度を有する第３の傾斜面（２ｃ３，２ｃｐ）を有することを特徴とする１）記載のモータ（１０１）である。
３）前記傾斜面（２ｃ）と前記スリーブ（２）の前記一端部側の端面（２ｂ）とに跨る撥油処理部（４）を有することを特徴とする１）または２）記載のモータ（１０１）である。
４）１）乃至３）のいずれかに記載のモータ（１０１）と、このモータに装着されて回転駆動されるディスク（Ｄ）と、この回転駆動されたディスク（Ｄ）に対して情報の記録又は再生を行う記録又は再生手段（５３）とを備えたことを特徴とするディスク駆動装置（５１）である。

本発明によれば、潤滑油の漏出を防止することができ、高い信頼性が得られ小型化が可能となる。また、保持する潤滑油の量を多くすることができ、長寿命化が可能となる。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図７を用いて説明する。
図１は、本発明のモータの実施例を説明する断面図である。
図２は、本発明のモータにおける実施例の第１変形例を説明する部分端面図である。
図３は、本発明のモータにおける実施例の第２変形例を説明する部分断面図である。
図４は、本発明のモータにおける実施例の第３変形例を説明する部分断面図である。
図５は、本発明のモータにおける実施例の第４変形例を説明する部分断面図である。
図６は、本発明のモータにおける実施例の第５変形例を説明する部分断面図である。
図７は、本発明のディスク駆動装置の構造を説明する斜視図である。

まず、本発明のモータの実施例について、図１及び図２を用いて説明する。
このモータ１０１はロータＲとステータＳとからなる。
ロータＲは、シャフト１の一端側が中心孔５ｃに圧入されたキャップ状のハブ５を有し、このハブ５の下面５ａには、略環状のヨーク１１が固着されている。
また、このヨーク１１の内周面には、リングマグネット１２が固着されている。
このモータ１０１がディスク装置に搭載される際には、ハブ５の外周面５ｂに、ディスクＤが装着される。

一方、ステータＳは、モータベース１３を有する。このモータベース１３の中心部には、環状の立ち上げ部１３ｂが設けられた中心孔１３ａが形成されており、この中心孔１３ａに貫通孔２ａを有する円環状のスリーブ２が圧入や接着等により固定されている。
立ち上げ部１３ｂの外周面には、所定数の凸極を有するリング状の積層コア１５が装着されている。その各凸極には、コイル１４が巻回されている。
積層コア１５の外周面とリングマグネット１２の内周面とは、僅かな隙間有して対向するように構成されている。
スリーブ２の貫通孔２ａには、シャフト１が回転自由に挿着される。

シャフト１において、ハブ５に圧入された側とは反対側の端部側には、リング状のフランジ１６が圧入、かしめ、溶接等により固定されている。このフランジ１６は、スリーブ２の開放端側に形成された段部２ｄに収容され、段部２ｄは、スラストプレート１７により封止される。
フランジ１６の軸方向両端面と、スリーブ２と、スラストプレート１７とは、互いの間に所定の間隙が得られるようそれぞれ寸法が設定されており、この間隙には潤滑油１８が充填される。
また、フランジ１６の軸方向端面には、動圧溝（図示せず）が形成されている。
これらフランジ１６，スリーブ２，スラストプレート１７及び潤滑油１８とでスラスト動圧軸受部ＳＢを構成している。

シャフト１とスリーブ２との間にも所定の間隙が得られるよう両者の径寸法が設定されており、潤滑油１８はこの間隙にも充填される。そして、シャフト１のハブ５側の後述するテーパシール部３に液面１８ａが位置するよう潤滑油１８は組立において適量が注入される。
シャフト１と対向するスリーブ２の内周面２ａ１には、軸方向に離隔して一対の動圧溝１９が形成されている。
この動圧溝１９とこの動圧溝に対向するシャフト１の外周面１ａとこれらの間隙に充填された潤滑油１８とによりラジアル動圧軸受部ＲＢが構成される。

また、スリーブ２のハブ５側の端面２ｂと、この端面２ｂに対向するハブ５の内側面５ｄとの間には間隙が設けらている。
以上の構成において、コイル１４への通電により、ロータＲは、ステータＳに対してラジアル動圧軸受部ＲＢ及びスラスト動圧軸受部ＳＢを介して回転する。

ところで、シャフト１の外周面１ａとこれに対向するスリーブ２の内周面２ａ１とにおいて、スリーブ２のハブ５側の端部には、テーパシール部３が形成されている。
このテーパシール部３は、スリーブ２の内周面２ａ１においてシャフト１の端部に向かうに従ってシャフト１から離れ、その外周面１ａとの間隙が広がるように傾斜する傾斜面２ｃと、これに対向するシャフト１の外周面１ａにおける対向面１ａ１とにより構成される。
このスリーブ２に設けられた傾斜面２ｃに対向するシャフト１の対向面１ａ１は、図１のＡ部拡大図である図２において、シャフト１の端部に向かうに従って回転軸Ｃに近づくように僅かに傾斜して形成されているが、この対向面１ａ１は、回転軸Ｃと平行な面であってもよく、また、回転軸Ｃから遠ざかるように傾斜する面であってもよい。
一方、傾斜面２ｃについては、シャフト１の端部に向かうに従って回転軸Ｃに近づくように傾斜する面であってもよい。いずれにおいても、テーパシール部３は、対向面１ａ１と傾斜面２ｃとの間隙がシャフト１の端部に向かうに従って拡大するように形成されてなるものである。
その詳細を、図２を用いて説明する。

図２は、図１におけるＡ部の拡大部分断面図である。
この実施例において、傾斜面２ｃは、異なる傾斜角度を有する第１の傾斜面２ｃ１及び第２の傾斜面２ｃ２とを有している。
第１の傾斜面２ｃ１は、回転軸Ｃに対して角度αで傾斜する面である。
また、第２の傾斜面２ｃ２は、回転軸Ｃに対して角度βで傾斜する面である。
そして、両傾斜面２ｃ１，２ｃ２は、角度α及び角度βが、α＜β＜９０°となるように形成されている。
ここで、角度α，βは、端部２ｂに向かうに従って回転軸Ｃから離れる方向に傾斜する場合を正の値としている。
従って、この角度α，βの組み合わせは、具体的例として、α＝２°，β＝８９°やα＝５°，β＝４０°、あるいは、α＝−２°，β＝３０°等にすることができる。

また、この実施例においては、スリーブ２の端面２ｂと、この端面２ｂに連接する第２の傾斜面２ｃ２の一部とを跨るように撥油処理を施した撥油処理部４を設けてある。潤滑油１８の漏出をより確実にするためにこの撥油処理部４を設けることが望ましい。この撥油処理の例としては、撥油剤の塗布や撥油コーティングがある。

以上の構成によれば、例えば潤滑油１８の液面１８ａが第１の傾斜面２ｃ１の途中に位置するような量を充填した場合、外部からの振動や温度変化により液面１８ａが上昇して第２の傾斜面２ｃ２に到達しても、第２の傾斜面２ｃ２に対応するテーパシール部３は、軸方向の液面上昇距離に対する容量の増加率（以下、単に容量増加率と称する）が第１の傾斜面２ｃ１に対応するテーパシール部３の容量増加率よりも遥かに大きいので、結果として液面上昇を僅かに抑制することができ、潤滑油１８の外部への漏出を防止できる。
加えて、第２の傾斜部２ｃ２の開放端部側には、上述したように撥油処理がされた撥油処理部４を設けているので、より確実にこの漏出を防止できる。

また、図２に示したように、潤滑油１８の液面１８ａが第２の傾斜面２ｃ２の途中に位置するような量を充填した場合においても、上述したように第２の傾斜面２ｃ２に対応するテーパシール部３の容量増加率が大きいので、潤滑油１８の漏出防止を効果的に防止できるばかりでなく、テーパシール部３の回転軸方向の長さを大幅に長くすることなく保持する潤滑油１８の量を多くすることができる。

このように、潤滑油１８の漏出が防止できることから、モータの長寿命化と高信頼性が得られる。また、保持する潤滑油１８の量を多くすることができるので、さらに長寿命で高い信頼性を有するモータとすることができる。

この実施例は、以下に示すように変形してもよい。また、変形例はこれらに限るものではないことは言うまでもない。

＜第１変形例＞
図３に第１変形例を示す。
この例は、スリーブ２の端面２ｂ全体を第２の傾斜面２ｃ２とした例である。
モータを小型化するためにスリーブ２の外径を小さくする場合に有効な例である。撥油処理部４は、第２の傾斜面２ｃ２の外形側にその外周に沿うように設ける。

＜第２変形例＞
図４に第２変形例を示す。
この例は、第２の傾斜面２ｃ２の端面２ｂ側に、回転軸Ｃと平行な平行面２ｃｐを形成した例である。
また、撥油処理はスリーブ２の端面２ｂに施し、撥油処理部４を設ける。この撥油処理部４は、平行面２ｃｐに跨るように設けてもよい。

＜第３変形例＞
図５に第３変形例を示す。
この例は、第２の傾斜面２ｃ２の端面２ｂ側に、さらに別の傾斜角度を有する第３の傾斜面２ｃ３を形成した例である。
この第３の傾斜面２ｃ３は、回転軸Ｃに対して角度γで傾斜する面である。角度γは、−９０゜＜γ＜９０°であればよく、γ＝０゜とした場合が第２変形例となる。角度は傾斜が端部２ｂに向かうに従って回転軸Ｃに接近する場合を負の値としている。
また、−９０゜＜γ＜０゜としてもよい。この範囲においては、第２の傾斜面２ｃ２とこの第３の傾斜面２ｃ３とで径方向に凹となる油溜まりが形成され、潤滑油１８の液面１８ａが上昇しても、回転時にはその遠心力でこの油溜まりに潤滑油１８が誘導されるので、撥油処理部４を設けなくても潤滑油１８の漏出が充分に防止できる。

＜第４変形例＞
図６に第４変形例を示す。この例は、第２の傾斜面２ｃ２を、断面において曲線を有する傾斜面とした例である。
この場合、第２の傾斜面２ｃ２が第１の傾斜面２ｃ１と連接する第１連接点Ｐ１と、同様にスリーブ２の端面２ｂと連接する第２連接点Ｐ２とを通る連接線Ｌと、回転軸Ｃと成す角度βが、α＜β＜９０゜となるように設定し、この連接線に対してスリーブ２側に抉る方向の曲面を有する傾斜面とすればよい。

以上、詳述したモータは、ディスク駆動装置においてディスクを回転駆動する動力源として用いることができる。
本発明のディスク駆動装置の一実施例について図７を用いて説明する。
このディスク駆動装置５１は、上蓋（図示せず）と略箱状の筐体５２とからなるベースの内部に、磁気ディスクＤと、この磁気ディスクＤに対して再生または記録を行う磁気ヘッド５３と、この磁気ヘッド５３を磁気ディスクＤの径方向に移動するキャリッジ５４と、磁気ディスクＤを装着するハブ５を有しこの磁気ディスクＤを回転駆動するモータ１０１とを備えている。
磁気ディスクＤは、上述したように、モータ１０１のハブ５の外周部に装着される。

この例は、ディスクとして磁気ディスクを用いたものであるが、ディスク駆動装置としては、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）あるいはＢｌｕ−ｒａｙ等の光ディスクを用い、レーザ光により情報の再生または記録を行う装置であってもよい。

本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上述した変形例以外の別の変形例としてもよいのは言うまでもない。

本発明のモータの実施例を説明する断面図である。 本発明のモータにおける実施例の第１変形例を説明する部分端面図である。 本発明のモータにおける実施例の第２変形例を説明する部分断面図である。 本発明のモータにおける実施例の第３変形例を説明する部分断面図である。 本発明のモータにおける実施例の第４変形例を説明する部分断面図である。 本発明のモータにおける実施例の第５変形例を説明する部分断面図である。 図７は、本発明のディスク駆動装置の構造を説明する斜視図である。

符号の説明

１ シャフト
１ａ 外周面
１ａ１ 対向面
２ スリーブ
２ａ 貫通孔
２ａ１ 内周面
２ｂ 端面
２ｃ１〜２ｃ３ 第１〜第３の傾斜面
２ｃｐ 平行面
２ｄ 段部
３ テーパシール部
４ 撥油処理部
５ ハブ
５ａ 下面
５ｂ 外周面
５ｃ 中心孔
５ｄ 内側面
１１ ヨーク
１２ リングマグネット
１３ モータベース
１３ａ 中心孔
１３ｂ 立ち上げ部
１４ コイル
１５ 積層コア
１６ フランジ
１７ スラストプレート
１８ 潤滑油
１８ａ 液面
５１ ディスク駆動装置
５２ 筐体
５３ 磁気ヘッド
５４ キャリッジ
１０１ モータ
Ｃ 回転軸
Ｄ ディスク
Ｌ 連接線
ＳＢ スラスト動圧軸受部
ＲＢ ラジアル動圧軸受部
α，β，γ 角度

Claims (7)

1. シャフトと、このシャフトが所定の間隙を有して挿入される貫通孔が形成された環状のスリーブと、前記間隙に介在させる潤滑油と、前記シャフトの外周面と前記貫通孔の内周面と前記潤滑油とによりなる流体動圧軸受と、を備えたモータであって、
   前記スリーブの一端部側に、前記シャフトの外周面及びこの外周面に対向する前記貫通孔の内周面であって前記一端部に向かうに従って前記外周面から次第に離隔する傾斜面より成るテーパシール部を設け、
   前記傾斜面は、回転軸に対して第１の角度αで傾斜する第１の傾斜面と、この第１の傾斜面とその前記一端部側で連接し、前記回転軸に対して第２の角度βで傾斜する第２の傾斜面と、を有し、前記第１の角度α及び前記第２の角度βが、
   α＜βであり、
   前記第２の傾斜面は、前記スリーブの前記一端部側の端面全体に設けられたことを特徴とするモータ。
2. 前記第２の傾斜面に撥油処理部を有することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. シャフトと、このシャフトが所定の間隙を有して挿入される貫通孔が形成された環状のスリーブと、前記間隙に介在させる潤滑油と、前記シャフトの外周面と前記貫通孔の内周面と前記潤滑油とによりなる流体動圧軸受と、を備えたモータであって、
   前記スリーブの一端部側に、前記シャフトの外周面及びこの外周面に対向する前記貫通孔の内周面であって前記一端部側の端面に向かうに従って前記外周面から次第に離隔する傾斜面より成るテーパシール部を設け、
   前記傾斜面は、回転軸に対して第１の角度αで傾斜する第１の傾斜面と、この第１の傾斜面とその前記一端部側で連接し、前記回転軸に対して第２の角度βで傾斜する第２の傾斜面と、を有し、前記第１の角度α及び前記第２の角度βが、
   α＜βであり、
   前記第２の傾斜面と前記一端部側で連接する、回転軸と平行な平行面を形成したことを特徴とするモータ。
4. シャフトと、このシャフトが所定の間隙を有して挿入される貫通孔が形成された環状のスリーブと、前記間隙に介在させる潤滑油と、前記シャフトの外周面と前記貫通孔の内周面と前記潤滑油とによりなる流体動圧軸受と、を備えたモータであって、
   前記スリーブの一端部側に、前記シャフトの外周面及びこの外周面に対向する前記貫通孔の内周面であって前記一端部側の端面に向かうに従って前記外周面から次第に離隔する傾斜面より成るテーパシール部を設け、
   前記傾斜面は、回転軸に対して第１の角度αで傾斜する第１の傾斜面と、この第１の傾斜面とその前記一端部側で連接し、前記回転軸に対して第２の角度βで傾斜する第２の傾斜面と、を有し、前記第１の角度α及び前記第２の角度βが、
   α＜βであり、
   前記第２の傾斜面は凹んだ曲面であることを特徴とするモータ。
5. 前記スリーブの前記一端部側の端面に撥油処理部を有することを特徴とする請求項３または４に記載のモータ。
6. 前記撥油処理部は、前記スリーブの前記一端部側の端面から前記第２の傾斜面または前記平行面に跨ることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータと、このモータのロータ部に装着されて回転駆動されるディスクと、この回転駆動されたディスクに対して情報の記録又は再生を行う記録又は再生手段とを備えたことを特徴とするディスク駆動装置。

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