JP3558728B2

JP3558728B2 - Motor with hydrodynamic bearing

Info

Publication number: JP3558728B2
Application number: JP06481195A
Authority: JP
Inventors: 義和市山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JPH08237906A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はモータに関する。より詳細には、動圧流体軸受を備えたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、例えば、図６に示すような、動圧流体軸受を使用しているスピンドルモータが、当業者に知られている。図６に示されているような動圧流体軸受を使用している公知のスピンドルモータ１では、固定ベース部材２のボス部３にシャフト４の下端部が固着され、更にこのボス部３の半径方向外方にはステータ５が固着されている。シャフト４の上端部には小径部６が設けてあり、この小径部６にスラストプレート７が嵌合固着され、かつこのスラストプレート７の上面を、同様に前記小径部６に嵌合しているブッシュ８が保持されている。該ブッシュ８の半径方向外方であって前記スラストプレート７の上面にはカバープレート９が配置されている。このカバープレート９の半径方向外方にはスリーブ部材１０が設けられており、カバープレート９及びスリーブ部材１０が相互に固定され、これらはシャフト保持部材を構成する。
【０００３】
更に、スリーブ部材１０の一部はスラストプレート７を保持しかつそこから該スラストプレート７の下方に伸長し、このスリーブ部１１がシャフト４の中間に形成されているラジアル動圧流体軸受手段１２を支承している。また、スリーブ部材１０は前記ステータ５の半径方向外方において当該ステータ５に対置する位置にロータマグネット１３を支持している。更にまた、スリーブ部材１０はその半径方向外方にハブ１４を有し、このハブ１４が磁気デイスク（図示せず）を保持している。そして、スラストプレート７の上面とカバープレート９の下面との間、スラストプレート７の下面とスリーブ部材１０との間にオイルが介在されてスラスト動圧流体軸受手段を構成し、またシャフト４とスリーブ部材１０との間にオイルが介在されてラジアル動圧流体軸受手段を構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、このようなスピンドルモータにおいては、作動時には極めて高速度で回転するため、スラスト動圧流体軸受手段においてオイルが遠心力によって半径方向外方に流動し、スラスト動圧流体軸受手段のオイルが不足する傾向にある。スラスト動圧流体軸受手段においてオイルが不足すると、スラストプレートとスリーブ部材とが金属接触し、軸受手段において焼き付きが発生する恐れがある。また、この種のモータでは、オイルを余分に保持するための溜部、即ち所謂オイル溜部が存在していなかった。このため軸受部に介在するオイルの量を厳密に計測する必要があり、もしオイルの量が所定値よりも多いと余分なオイルが軸受部から外部に漏れるという危険がある。また、このように予め余分なオイルを軸受部に保持するということが出来ないため、長時間にわたって軸受を使用すると、オイルが蒸発するが、そのような場合に、軸受部のオイルが減少し、軸受の寿命が短くなるという恐れがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決し、高速回転時に生ずるオイル不足による焼き付けを防止することができる動圧流体軸受手段を備えたモータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータでは、スラストプレートの外周面とシャフト保持部材の内周面との間に環状空間が規定され、この環状空間の一部に余剰のオイルが収容されており、スラストプレートには環状空間を大気に連通するための連通孔が設けられており、スラストプレートにはまた、環状空間に連通してオイルの一部を収容するためのオイル収容切欠きが設けられており、モータが回転していないときには、環状空間内のオイルはその下部に溜まり、モータが高速回転しているときには、このオイルはシャフト保持部材の内周面に保持され、この内周面に保持されたオイルを介して、スラストプレートの上面側のスラスト動圧流体軸受手段のオイルと、スラストプレートの下面側のスラスト動圧流体軸受手段のオイルとが、連続した状態になる。
【０００７】
【作用】
本発明のモータでは、スラストプレートの外周面とシャフト保持部材の内周面との間に規定される環状空間とスラストプレートに形成されたオイル収容切欠きとの一部に余剰オイルが収容される。従って、環状空間及びオイル収容切欠きの一部が余剰オイルの溜めとして、またそれらの残部が空気室として作用し、この空気室が連通孔を介して大気に連通され、温度変化により空気室の空気が膨張したときには、この空気は連通孔を通して大気に排出される。また、モータが高速回転した時には、オイルがシャフト保持部材の内周面に遠心力によって貼り付いた状態となり、この貼り付いたオイルを介してスラストプレートの上下面側のスラスト動圧流体軸受手段のオイルが連続した状態となる。従って、シャフト保持部材の内周面に保持されたオイルに作用する遠心力と、スラスト動圧流体軸受手段のオイルに作用する遠心力の分力とが均り合い、スラスト動圧流体軸受手段のオイルが遠心力によって半径方向外方へ流動することが阻止され、スラスト動圧流体軸受手段におけるオイル不足が防止される。
【０００８】
【実施例】
図１は、本発明のモータの実施例の要部を示している。図１において、図示のモータは、固定ベース部材のボス部（図示せず）へ下端部が固定保持されているシャフト２１を備えている。このシャフト２１の上端部にはスラストプレート２３が一体に設けられている。シャフト２１のスラストプレート２３より下側の部分、即ち第１の部分２４の外径は比較的大きく、一方シャフト２１のスラストプレート２３より上側の部分、即ち第２の部分２２の外径は比較的小さく、上記第１の部分２４の外径の約半分程度である。シャフト２１の第２の部分２２の半径方向外方であって前記スラストプレート２３の上方にはカバープレート２５が配設されている。このカバープレート２５には、図６に示すと同様に、スリーブ部材２６が取り付けてある。この例でも、カバープレート２５とスリーブ部材２６とは相互に固定されてシャフト保持部材を構成している。スリーブ部材２６の一部はスラストプレート２３の外周面を保持しかつそこからスラストプレート２３の下方に伸長し、更にシャフト２１の中間に設けられているラジアル動圧流体軸受手段２７を支持している。
【０００９】
ラジアル動圧流体軸受手段２７は、シャフト２１に軸方向に間隔を置いて形成された一対のラジアルベアリング溝２８、２９から構成され、シャフト２１に代えてスリーブ部材２６の内周面に形成することもできる。前記シャフト２１を保持している前記ベース部材のボス部５０には、ステータ５２が固着保持されている。図６に示すように、このステータ５２の半径方向外方において当該ステータ５２に対向する位置に、前記スリーブ部材２６はロータマグネット（図示せず）を支持している。更に、スリーブ部材２６は、図６に示すように、その半径方向外方にハブ（図示なし）を有し、このハブに磁気デイスク（図示せず）が保持されている。これにより、スラストプレート２３と、このスラストプレート２３の上面、側面及び下面を取り巻いているシャフト保持部材（カバープレート２５及びスリーブ部材２６）と、の間に、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂが設けられ、またシャフト２１とスリーブ部材２６との間に、ラジアル動圧流体軸受手段２７が設けられている。
【００１０】
実施例では、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂは、スラストプレート２３の上面及び下面に形成されたベアリング溝から構成されている。このスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのベアリング溝は、スラストプレート２３に代えて、カバープレート２５及び／又はスリーブ部材２６に形成することもできる。
【００１１】
ラジアル動圧流体軸受手段２７及びスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂに関連して、更に、次の通り構成されている。即ち、カバープレート２５の半径方向内方部分とシャフト２１の第２の部分２２との間にはモータの外部、即ち大気に連通する大気通路３１が規定されている。カバープレート２５の半径方向内方部分の下面には、そこから半径方向内方に向けて上方に所定角度（ａ°）で傾斜するテーパ部３２（第１のテーパ手段を構成する）が設けてある。また、テーパ部３２に続いてその外側には凹部５６が設けられており、この凹部５６はスラストプレート２３の上面と協働して第１のオイル溜め空間５８を規定する。オイル溜め空間５８は、余剰オイルを十分収容するようにその容積を比較的大きくするのが望ましい。実施例では、シャフト２１の小径部２２の基部に幾分径の大きい肩部６０が設けられており、この肩部６０とカバープレート２５の内径端部との間隔が小さく設定されている。従って、スラストプレート２３の上面側に配設されたスラスト動圧流体軸受手段５４ａの外側に、テーパ部３２から構成されたテーパシール手段が配設され、このテーパシール手段の外側に、肩部６０とカバープレート２５から構成された絞りシール手段が配設され、これら一対のシール手段の間にオイル溜め空間５８が配置される。尚、テーパ部３２の角度ａは５〜１５°であるのが好ましい。
【００１２】
スリーブ部材２６の、前記シャフト２１に面している下方部分には、シャフト２１の下方に向けて半径方向外方に所定角度（ｂ°）で傾斜するテーパ部３７（第２のテーパ手段を構成する）が設けてある。また、スリーブ部材２６の下端部とボス部５０の上端部との間隔は小さく設定されており、かく絞られた部位が絞りシール手段として機能する。更に、ボス部５０の内周部には環状の凹部６２が設けられ、この凹部６２を規定する内周面は下方に向けて半径方向外方に拡がっている。この凹部６２は、シャフト２１と協働して余剰オイルを収容する第２のオイル溜め空間として作用し、その容積を比較的大きくするのが好ましい。尚、テーパ部３７の角度ｂは５〜１５°であるのが好ましい。
【００１３】
図１に示すように、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂからラジアル動圧流体軸受手段２７に渡って、即ち、スラストプレート２３の上面、周側面、下面及びシャフト２１の下端部に渡ってオイルが充填されている（スラストプレート２３の周側面については、後に詳述する）。そして、これらの動圧流体軸受手段２７及び５４ａ，５４ｂからオイルが漏洩しないように、実施例では、テーパ部３２及び３７の最大間隔、即ちテーパ部３２及び３７の開口端の間隙Ｔ_１，Ｔ_２が、シャフト２１とシャフト保持部材との間隔よりも大きく設定されている。これによりテーパ部３２及び３７からのオイルの流出が困難となる。
【００１４】
スラストプレート２３に関連して、更に、次の通り構成されている。図１と共に図２及び図３を参照して、スラストプレート２３の外周面は円形であり、このスラストプレート２３を受け入れるスリーブ部材２６の部位２６ａの内周面も円形であり、スラストプレート２３と部位２６ａとの間に環状空間６４が規定されている。図４をも参照して、この環状空間６４には、その一部にオイル６６が収容される。このオイル６６の量は、上記環状空間６４の約半分程度であるのが望ましく、オイル６６の量が多くなると、後述する連通孔がオイル６６により閉塞されるようになり、一方オイル６６の量が少なくなると、高速回転時にスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂ間を接続するオイル層が形成されなくなる。
【００１５】
スラストプレート２３には、更に、周方向に実質上１８０度の間隔を置いて一対の連通孔４２が形成されている。連通孔４２の一端開口４２ａ（図３）はスラストプレート２３の外周面、即ち環状空間６４に開口し、その他端開口４２ｂ（図２）はスラストプレート２３の上面に開口している。実施例では、図１及び図２に明確に示す通り、連通孔４２の一端開口４２ａはスラストプレート２３の軸線方向のほぼ中央部に開口し、その他端開口４２ｂはテーパ部３２に開口し、仮に連通孔４２を通してオイル６６が送給されたとしてもテーパ部３２及びこれに続く第１のオイル溜空間５８にて空気とオイル６６とが分離され、オイル６６はスラスト動圧流体軸受手段５４ａに戻され、空気は大気通路３１を通してモータ外部に排出される。
【００１６】
スラストプレート２３には、また、オイル収容切欠き８０が設けられている。図２及び図３に明確に示す通り、オイル収容切欠き８０は、一対の連通孔４２の間に、実質上１８０度の間隔を置いて設けられており、それらは環状空間６４に開口している。オイル収容切欠き８０は、スラストプレート２３の一対の環状突部（後述する）の間に配設され、その幅Ｓは、オイル６６が上記切欠き８０に所要の通り保持されるように、テーパ部３２及び３７の開口端の間隙Ｔ_１，Ｔ_２よりも小さく設定するのが望ましい。オイル収容切欠き８０はスラストプレート２３の端面に沿って内方に延びており、その底面は連通孔４２の半径方向部分（半径方向に延びる部分）に対して実質上平行に延びている。オイル収容切欠き８０は、その容積を比較的大きくするのが望ましく、従ってその底面を連通孔４２に近づけ、またその幅も比較的大きくするのが望ましい。オイル６６は、このオイル収容切欠き８０においてもその半分程度収容されるようになる。
【００１７】
スラストプレート２３には、更に、その両端部に半径方向外方に突出する環状突起６８及び７０が設けられている。また、環状突起６８及び７０に対応して、スリーブ部材２６の部位２６ａの内周面には、所定の間隔を置いて一対の環状凹部７２及び７４が設けられている。後述する作用効果を得るためには、例えば、スラストプレート２３等に関連する寸法を、次の通り設定することができる。
スラストプレート２３の上面とカバープレート２５との間隔Ｌ１：約０．０１ｍｍ
スラストプレート２３の下面とスリーブ部材２６との間隔Ｌ２：約０．０１ｍｍ
スラストプレート２３の厚さ（軸線方向の長さ）Ｌ３：約１．４ｍｍ
環状突起６８及び７０の幅Ｗ１：約０．２ｍｍ
環状突起６８及び７０の高さＨ１：約０．１ｍｍ
環状凹部７２及び７４の幅Ｗ２：約０．２２ｍｍ
環状凹部７２及び７４の深さＤ１：約０．１ｍｍ
環状空間６４の幅Ｗ３：約０．１５ｍｍ
【００１８】
次いで、上述したモータの作用効果について説明する。
モータの回転していないときには、オイル６６は、図４に示す状態に保持される。即ち、オイル６６は自重によって環状空間６４の下部に集まり、スラストプレート２３の下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ｂのオイル６６ｂと環状空間６４に収容されたオイル６６ｃとが連続した状態になるが、かかるオイル６６ｃとスラストプレート２３の上面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａのオイル６６ａとは空気室を介して分離した状態に保持される。また、環状突起６８及び７０の間に位置する連通孔４２の一端開口は、少なくともその一部が環状空間６４内のオイル６６ｃの上方に位置し、環状空間６４の空気室と連通する。従って、温度変化等により上記空気室の空気が膨張しても、膨張した空気は連通孔４２、第１のオイル溜め空間５８及び空気通路３１を通して外部に排出され、空気膨張による悪影響が回避される。また、このとき、オイル６６はスラストプレート２３の切欠き８０にはその上下の間隔が十分に小さいので毛細管現象によって吸い込まれ、この切欠き８０がオイル溜めとして作用する。
【００１９】
一方、モータが高速回転しているときには、オイル６６は、図５に示す状態に保持される。即ち、スリーブ部材２６の高速回転によって遠心力がスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂ及び環状空間６４のオイル６６ｃに作用し、環状空間６４のオイル６６ｃはスリーブ部材２６の内周面に貼り付いた状態に保持され。切り欠き８０内のオイルはオイル６６ｃに連続した状態で切り欠き８０から引き出されオイル６６ｃと一体となってスリーブ材２６の内周面に貼り付く。またスラストプレート２３の上下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂは半径方向外方に流動する傾向にある。それ故に、図５に示す通り、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂは半径方向外方に流動してスリーブ部材２６の内周面に保持されているオイル６６ｃの層まで流れ、上面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａのオイル６６ａと下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ｂのオイル６６ｂとが、スリーブ部材２６の内周面のオイル６６ｃを介して連続した状態となる。かく連続した状態においては、容易に理解される如く、スリーブ部材２６に保持されたオイル６６ｃは、これと一体に高速で回転するために比較的大きい遠心力を受けている。一方、上下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂも半径方向外方への遠心力を受けるが，スリーブ内周面に貼り付いているオイル６６ｃに作用する遠心力の分力により半径方向内方への力を受けて均り合い、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ．５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂの半径方向外方への流動が抑えられ、高速回転時のオイル不足が防止される。この上下スラストギャップ中のオイル６６ａ，６６ｂの流動を支える上記遠心力の分力の大きさはスラストプレート２３の両端部の環状突起６８及び７０を結んだ線より内側に存するオイルに働く遠心力の累積に等しいことは容易に理解できる。したがって，上記環状突起部６８および７０を結んだ線より内側に存するオイルの量を多くすればこの構造の安定度が増すことになる。Ｗ３，Ｈ１，Ｌ１等の諸元は上下開口端でのオイルの封止を妨げない範囲で蓄えるオイルの量を多くするように設計し，動作の安定化を図っている。切り欠き８０内に蓄えられたオイルはまさに上記のように動作の安定化に寄与するために収容オイルを多くせんとするための手段であり，静止時には毛細管現象によってオイルは切り欠き８０に吸い込まれ，回転時には遠心力によってスリーブ２６の内周面に移動するオイル６６ｃに連続して引き出されることによってその役割を十分に果たすことになる。また，高速回転時においても、オイル６６はスリーブ部材２６の内周面に貼り付く故に、連通孔４２の一端開口は、図３に示す通り、環状空間６４の空気室に連通し、空気室とモータとの連通状態が維持される。
【００２０】
以上、本発明のモータの一実施例について説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００２１】
例えば、図示の実施例では、スラストプレート２３に連通孔４２を２個設けているが、これに限定されず、例えば連通孔４２を１個又は３個以上設けるようにしてもよい。また、図示の実施例では、切欠き８０を２個設けているが、これに限定されず、スラストプレート端面に周回するよう設けても良いし，複数の周回する切り欠きを設けてもよい。
【００２２】
更に、図示の実施例では、スラストプレート２３に環状突起６８及び７０を設けると共に、スリーブ部材２６の内周面に一対の環状凹部７２及び７４を設けているが、場合によりこれらの片方又は双方を省略することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のモータでは、スラストプレート２３の外周面とシャフト保持部材の内周面との間に規定される環状空間６４及びスラストプレート２３の切欠き８０の一部に余剰オイル６６が収容される。それ故に、環状空間６４及び切欠き８０の一部が余剰オイル６６の溜め部として、またそれらの残部が空気室として作用し、この空気室が連通孔４２を介して大気に連通され、温度変化により空気室の空気が膨張したときには、この空気は連通孔４２を通して大気に排出される。また、モータの高速回転時にシャフト保持部材の内周面に遠心力によって貼り付いたオイル６６ｃを介してスラストプレート２３の上下面側のスラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂが連続した状態となる。従って、シャフト保持部材の内周面に保持されたオイル６６ｃに作用する遠心力と、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂに作用する遠心力の分力とが均り合い、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂのオイル６６ａ，６６ｂが遠心力によって半径方向外方へ流動することが阻止され、スラスト動圧流体軸受手段５４ａ，５４ｂにおけるオイル不足が防止される。また、オイル６６は環状空間６４及びスラストプレート２３の切欠き８０に収容されるので、余剰オイルの量が多くなり、従ってシャフト保持部材に保持されるオイル６６ｃの層が厚くなり、大きな遠心力に十分耐え得るオイル層とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータの第１実施例を示す要部断面図。
【図２】図１のモータのスラストプレートを示す平面図。
【図３】図２のスラストプレートの正面図。
【図４】図１のモータのスラストプレート及びその近傍を示す拡大部分断面図。
【図５】図のモータを高速回転させたときのオイルの状態を示す、図２に対応する拡大部分断面図。
【図６】公知のモータの例を示す断面図。
【符号の説明】
２１シャフト
２３スラストプレート
２５カバープレート
２６スリーブ部材
２７ラジアル動圧流体軸受手段
３２及び３７テーパ部
４２連通孔
５４ａ，５４ｂスラスト動圧流体軸受手段
６４環状空間
６６，６６ａ，６６ｂ，６６ｃオイル
６８及び７０環状突起
７２及び７４環状凹部[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a motor. More specifically, the present invention relates to a motor including a hydrodynamic bearing.
[0002]
[Prior art]
Heretofore, those skilled in the art have known spindle motors using a hydrodynamic bearing as shown in FIG. 6, for example. In a known spindle motor 1 using a hydrodynamic bearing as shown in FIG. 6, a lower end of a shaft 4 is fixed to a boss 3 of a fixed base member 2, and a radius of the boss 3 The stator 5 is fixed outward in the direction. A small-diameter portion 6 is provided at the upper end of the shaft 4, and a thrust plate 7 is fitted and fixed to the small-diameter portion 6, and the upper surface of the thrust plate 7 is similarly fitted to the small-diameter portion 6. The bush 8 is held. A cover plate 9 is disposed radially outward of the bush 8 and on the upper surface of the thrust plate 7. A sleeve member 10 is provided radially outward of the cover plate 9, and the cover plate 9 and the sleeve member 10 are fixed to each other, and these constitute a shaft holding member.
[0003]
Furthermore, a part of the sleeve member 10 holds the thrust plate 7 and extends therefrom below the thrust plate 7, and this sleeve part 11 is provided with a radial hydrodynamic bearing means 12 formed in the middle of the shaft 4. I support it. The sleeve member 10 supports the rotor magnet 13 at a position facing the stator 5 radially outward of the stator 5. Furthermore, the sleeve member 10 has a hub 14 radially outward, and the hub 14 holds a magnetic disk (not shown). Oil is interposed between the upper surface of the thrust plate 7 and the lower surface of the cover plate 9 and between the lower surface of the thrust plate 7 and the sleeve member 10 to constitute thrust hydrodynamic bearing means. The oil is interposed between the member 10 and the radial dynamic pressure fluid bearing means.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a spindle motor, since it rotates at an extremely high speed during operation, oil flows radially outward due to centrifugal force in the thrust hydrodynamic bearing means, and the oil of the thrust hydrodynamic bearing means is discharged. Tends to be short. If there is insufficient oil in the thrust hydrodynamic bearing means, the thrust plate and the sleeve member come into metallic contact, and there is a risk that seizure may occur in the bearing means. In addition, in this type of motor, there is no reservoir for holding extra oil, that is, a so-called oil reservoir. For this reason, it is necessary to strictly measure the amount of oil interposed in the bearing portion. If the amount of oil is larger than a predetermined value, there is a risk that excess oil leaks from the bearing portion to the outside. In addition, since it is not possible to retain excess oil in the bearing portion in advance in this way, if the bearing is used for a long time, the oil evaporates, but in such a case, the oil in the bearing portion decreases, The life of the bearing may be shortened.
[0005]
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a motor provided with a hydrodynamic bearing means capable of preventing burning due to oil shortage at the time of high-speed rotation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the motor of the present invention, an annular space is defined between the outer peripheral surface of the thrust plate and the inner peripheral surface of the shaft holding member, and a portion of the annular space contains excess oil. A communication hole for communicating the space with the atmosphere is provided.The thrust plate is also provided with an oil storage notch for communicating with the annular space and storing a part of oil, and the motor rotates. When the motor is not rotating, the oil in the annular space accumulates in the lower portion, and when the motor is rotating at a high speed, the oil is held on the inner peripheral surface of the shaft holding member, and passes through the oil held on the inner peripheral surface. Thus, the oil of the thrust dynamic pressure fluid bearing means on the upper surface side of the thrust plate and the oil of the thrust dynamic pressure fluid bearing means on the lower surface side of the thrust plate become continuous.
[0007]
[Action]
In the motor of the present invention, surplus oil is stored in a part of the annular space defined between the outer peripheral surface of the thrust plate and the inner peripheral surface of the shaft holding member and the oil storage notch formed in the thrust plate. . Therefore, a part of the annular space and the oil storage notch functions as a reservoir for excess oil, and the remaining part functions as an air chamber. The air chamber is communicated with the atmosphere through the communication hole, and the air chamber is changed due to a temperature change. When the air expands, the air is discharged to the atmosphere through the communication hole. Also, when the motor rotates at high speed, the oil is stuck to the inner peripheral surface of the shaft holding member by centrifugal force, and the thrust dynamic pressure fluid bearing means on the upper and lower surfaces of the thrust plate via the stuck oil. The oil is in a continuous state. Therefore, the centrifugal force acting on the oil held on the inner peripheral surface of the shaft holding member and the component force of the centrifugal force acting on the oil of the thrust dynamic pressure fluid bearing means are balanced, and the thrust dynamic pressure fluid bearing means has Oil is prevented from flowing radially outward due to centrifugal force, and shortage of oil in the thrust hydrodynamic bearing means is prevented.
[0008]
【Example】
FIG. 1 shows a main part of an embodiment of the motor of the present invention. In FIG. 1, the illustrated motor includes a shaft 21 whose lower end is fixedly held to a boss (not shown) of a fixed base member. A thrust plate 23 is integrally provided at the upper end of the shaft 21. The portion of the shaft 21 below the thrust plate 23, ie, the first portion 24, has a relatively large outer diameter, while the portion of the shaft 21 above the thrust plate 23, ie, the second portion 22, has a relatively large outer diameter. It is small and is about half the outer diameter of the first portion 24. A cover plate 25 is disposed radially outward of the second portion 22 of the shaft 21 and above the thrust plate 23. A sleeve member 26 is attached to the cover plate 25 as shown in FIG. Also in this example, the cover plate 25 and the sleeve member 26 are fixed to each other to form a shaft holding member. A part of the sleeve member 26 holds the outer peripheral surface of the thrust plate 23 and extends therefrom below the thrust plate 23, and further supports a radial hydrodynamic bearing means 27 provided in the middle of the shaft 21. .
[0009]
The radial hydrodynamic bearing means 27 includes a pair of radial bearing grooves 28 and 29 formed on the shaft 21 at intervals in the axial direction, and is formed on the inner peripheral surface of the sleeve member 26 instead of the shaft 21. You can also. A stator 52 is fixedly held on the boss 50 of the base member holding the shaft 21. As shown in FIG. 6, the sleeve member 26 supports a rotor magnet (not shown) at a position facing the stator 52 radially outward of the stator 52. Further, as shown in FIG. 6, the sleeve member 26 has a hub (not shown) radially outward, and a magnetic disk (not shown) is held on the hub. Accordingly, between the thrust plate 23 and the shaft holding members (the cover plate 25 and the sleeve member 26) surrounding the upper surface, the side surface, and the lower surface of the thrust plate 23, the thrust hydrodynamic bearing means 54a and 54b are provided. A radial dynamic pressure fluid bearing means 27 is provided between the shaft 21 and the sleeve member 26.
[0010]
In the embodiment, the thrust hydrodynamic bearing means 54a and 54b are constituted by bearing grooves formed on the upper and lower surfaces of the thrust plate 23. The bearing grooves of the thrust hydrodynamic bearing means 54a, 54b may be formed in the cover plate 25 and / or the sleeve member 26 instead of the thrust plate 23.
[0011]
In addition to the radial dynamic pressure fluid bearing means 27 and the thrust dynamic pressure fluid bearing means 54a, 54b, it is further configured as follows. That is, between the radially inner portion of the cover plate 25 and the second portion 22 of the shaft 21, the outside of the motor, that is, the atmosphere passage 31 communicating with the atmosphere is defined. The lower surface of the radially inner portion of the cover plate 25 is provided with a tapered portion 32 (constituting first taper means) which is inclined upward at a predetermined angle (a °) radially inward therefrom. is there. A concave portion 56 is provided outside the tapered portion 32 following the tapered portion 32, and the concave portion 56 cooperates with the upper surface of the thrust plate 23 to define a first oil reservoir space 58. It is desirable that the volume of the oil storage space 58 be relatively large so as to sufficiently store excess oil. In the embodiment, a shoulder portion 60 having a somewhat larger diameter is provided at the base of the small diameter portion 22 of the shaft 21, and the gap between the shoulder portion 60 and the inner diameter end of the cover plate 25 is set to be small. Therefore, a taper seal comprising the taper portion 32 is provided outside the thrust hydrodynamic bearing means 54a provided on the upper surface side of the thrust plate 23, and a shoulder portion 60 is provided outside the taper seal means. And an aperture sealing means constituted by a cover plate 25 and an oil storage space 58 are arranged between the pair of sealing means. Note that the angle a of the tapered portion 32 is preferably 5 to 15 °.
[0012]
A lower portion of the sleeve member 26 facing the shaft 21 has a tapered portion 37 (a second taper means) which is inclined downward at a predetermined angle (b °) radially outward toward the lower side of the shaft 21. Is provided. In addition, the distance between the lower end of the sleeve member 26 and the upper end of the boss 50 is set small, and the narrowed portion functions as a diaphragm seal. Further, an annular concave portion 62 is provided in an inner peripheral portion of the boss portion 50, and an inner peripheral surface defining the concave portion 62 extends radially outward toward the lower side. It is preferable that the concave portion 62 acts as a second oil storage space for accommodating excess oil in cooperation with the shaft 21 and has a relatively large volume. Preferably, the angle b of the tapered portion 37 is 5 to 15 degrees.
[0013]
As shown in FIG. 1, the oil extends from the thrust hydrodynamic bearing means 54 a and 54 b to the radial hydrodynamic bearing means 27, that is, over the upper surface, the peripheral side surface, the lower surface of the thrust plate 23 and the lower end of the shaft 21. (The peripheral side surface of the thrust plate 23 will be described later in detail). In order to prevent oil from leaking from the hydrodynamic bearing means 27 and 54a, 54b, in the embodiment, the maximum interval between the tapered portions 32 and 37, that is, the gaps T ₁ , T between the open ends of the tapered portions 32 and 37. ₂ is set to be larger than the distance between the shaft 21 and the shaft holding member. This makes it difficult for oil to flow out of the tapered portions 32 and 37.
[0014]
In addition to the configuration of the thrust plate 23, the configuration is as follows. Referring to FIGS. 2 and 3 together with FIG. 1, the outer peripheral surface of thrust plate 23 is circular, and the inner peripheral surface of portion 26a of sleeve member 26 for receiving thrust plate 23 is also circular. 26a, an annular space 64 is defined. Referring to FIG. 4 as well, oil 66 is contained in a part of annular space 64. The amount of the oil 66 is desirably about half of the annular space 64. When the amount of the oil 66 increases, a communication hole to be described later is closed by the oil 66, while the amount of the oil 66 decreases. When the number decreases, an oil layer connecting between the thrust hydrodynamic bearing means 54a and 54b at the time of high speed rotation is not formed.
[0015]
The thrust plate 23 is further formed with a pair of communication holes 42 at substantially 180 degrees intervals in the circumferential direction. One end opening 42a (FIG. 3) of the communication hole 42 opens to the outer peripheral surface of the thrust plate 23, that is, the annular space 64, and the other end opening 42b (FIG. 2) opens to the upper surface of the thrust plate 23. In the embodiment, as clearly shown in FIGS. 1 and 2, one end opening 42 a of the communication hole 42 is opened at a substantially central portion in the axial direction of the thrust plate 23, and the other end opening 42 b is opened at the tapered portion 32. Even if the oil 66 is supplied through the communication hole 42, the air and the oil 66 are separated in the tapered portion 32 and the first oil storage space 58 following the tapered portion 32, and the oil 66 is returned to the thrust hydrodynamic bearing means 54a. Then, the air is discharged to the outside of the motor through the atmosphere passage 31.
[0016]
The thrust plate 23 is also provided with an oil storage notch 80. As clearly shown in FIGS. 2 and 3, the oil storage notches 80 are provided at a substantially 180-degree interval between the pair of communication holes 42, and they open into the annular space 64. I have. The oil storage notch 80 is disposed between a pair of annular protrusions (described later) of the thrust plate 23, and has a width S such that the oil 66 is tapered so that the oil 66 is held in the notch 80 as required. It is desirable to set smaller than the gaps T ₁ , T ₂ between the open ends of the portions 32 and 37. The oil storage notch 80 extends inward along the end surface of the thrust plate 23, and the bottom surface thereof extends substantially parallel to the radial portion (radially extending portion) of the communication hole 42. It is desirable that the oil storage notch 80 has a relatively large volume, and therefore it is desirable that the bottom surface thereof be close to the communication hole 42 and that the width thereof be relatively large. The oil 66 is also accommodated in the oil accommodation notch 80 by about half.
[0017]
The thrust plate 23 is further provided with annular projections 68 and 70 projecting outward in the radial direction at both ends. Further, a pair of annular concave portions 72 and 74 are provided at predetermined intervals on the inner peripheral surface of the portion 26a of the sleeve member 26 corresponding to the annular protrusions 68 and 70. In order to obtain the operation and effect described below, for example, dimensions related to the thrust plate 23 and the like can be set as follows.
Distance L1 between upper surface of thrust plate 23 and cover plate 25: about 0.01 mm
Distance L2 between lower surface of thrust plate 23 and sleeve member 26: about 0.01 mm
Thickness of the thrust plate 23 (length in the axial direction) L3: about 1.4 mm
Width W1 of annular projections 68 and 70: about 0.2 mm
Height H1: about 0.1 mm of annular projections 68 and 70
Width W2 of annular concave portions 72 and 74: about 0.22 mm
Depth D1 of annular concave portions 72 and 74: about 0.1 mm
The width W3 of the annular space 64: about 0.15 mm
[0018]
Next, the operation and effect of the above-described motor will be described.
When the motor is not rotating, the oil 66 is held in the state shown in FIG. That is, the oil 66 collects at the lower part of the annular space 64 by its own weight, and the oil 66b of the thrust hydrodynamic bearing means 54b on the lower surface side of the thrust plate 23 and the oil 66c stored in the annular space 64 are continuous. The oil 66c and the oil 66a of the thrust hydrodynamic bearing means 54a on the upper surface side of the thrust plate 23 are kept separated via an air chamber. Further, at least a part of the one end opening of the communication hole 42 located between the annular projections 68 and 70 is located above the oil 66 c in the annular space 64 and communicates with the air chamber of the annular space 64. Therefore, even if the air in the air chamber expands due to a temperature change or the like, the expanded air is discharged to the outside through the communication hole 42, the first oil storage space 58, and the air passage 31, and the adverse effect due to the air expansion is avoided. . Further, at this time, the oil 66 is sucked into the notch 80 of the thrust plate 23 by the capillary action because the space above and below is sufficiently small, and the notch 80 acts as an oil reservoir.
[0019]
On the other hand, when the motor is rotating at high speed, the oil 66 is maintained in the state shown in FIG. That is, the centrifugal force acts on the oils 66a and 66b of the thrust hydrodynamic bearing means 54a and 54b and the oil 66c of the annular space 64 by the high-speed rotation of the sleeve member 26, and the oil 66c of the annular space 64 It is held in a state of sticking to the surface. The oil in the notch 80 is drawn out of the notch 80 in a state of being continuous with the oil 66c, and adheres to the inner peripheral surface of the sleeve member 26 integrally with the oil 66c. The oils 66a, 66b of the thrust hydrodynamic bearing means 54a, 54b on the upper and lower surfaces of the thrust plate 23 tend to flow radially outward. Therefore, as shown in FIG. 5, the oil 66a, 66b of the thrust hydrodynamic bearing means 54a, 54b flows outward in the radial direction and flows to the layer of oil 66c held on the inner peripheral surface of the sleeve member 26. The oil 66a of the thrust dynamic pressure fluid bearing means 54a on the upper surface side and the oil 66b of the thrust dynamic pressure fluid bearing means 54b on the lower surface side are connected via the oil 66c on the inner peripheral surface of the sleeve member 26. In such a continuous state, as can be easily understood, the oil 66c held by the sleeve member 26 is subjected to a relatively large centrifugal force because it rotates at a high speed integrally therewith. On the other hand, the oils 66a and 66b of the thrust hydrodynamic bearing means 54a and 54b on the upper and lower surfaces also receive the centrifugal force outward in the radial direction, but the centrifugal force acting on the oil 66c attached to the inner peripheral surface of the sleeve is also reduced. The components of the thrust hydrodynamic bearing means 54a. The flow of the oils 66a and 66b to the radially outward direction of the oil 54b is suppressed, and shortage of oil during high-speed rotation is prevented. The magnitude of the centrifugal force component supporting the flow of the oils 66a and 66b in the upper and lower thrust gaps is determined by the centrifugal force acting on the oil existing inside the line connecting the annular projections 68 and 70 at both ends of the thrust plate 23. It is easy to understand that it is equal to the accumulation. Therefore, if the amount of oil existing inside the line connecting the annular projections 68 and 70 is increased, the stability of this structure is increased. Specifications such as W3, H1, and L1 are designed to increase the amount of oil to be stored within a range that does not hinder the sealing of the oil at the upper and lower opening ends, thereby stabilizing the operation. The oil stored in the notch 80 is a means for increasing the amount of oil contained in the oil to contribute to stabilization of the operation as described above. When the oil is stopped, the oil is sucked into the notch 80 by capillary action. When rotating, the oil 66c, which moves to the inner peripheral surface of the sleeve 26 due to the centrifugal force, is continuously drawn out to fulfill its role. Further, even at the time of high-speed rotation, the oil 66 sticks to the inner peripheral surface of the sleeve member 26, so that one end opening of the communication hole 42 communicates with the air chamber of the annular space 64 as shown in FIG. The state of communication with the motor is maintained.
[0020]
Although the embodiment of the motor according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention.
[0021]
For example, in the illustrated embodiment, two communication holes 42 are provided in the thrust plate 23, but the present invention is not limited to this. For example, one or three or more communication holes 42 may be provided. In the illustrated embodiment, two notches 80 are provided. However, the present invention is not limited to this. The notches 80 may be provided so as to extend around the end surface of the thrust plate, or a plurality of notches may be provided.
[0022]
Further, in the illustrated embodiment, the annular projections 68 and 70 are provided on the thrust plate 23, and a pair of annular recesses 72 and 74 are provided on the inner peripheral surface of the sleeve member 26. It is also possible to omit it.
[0023]
【The invention's effect】
In the motor of the present invention, the excess oil 66 is stored in the annular space 64 defined between the outer peripheral surface of the thrust plate 23 and the inner peripheral surface of the shaft holding member, and in a part of the notch 80 of the thrust plate 23. Therefore, a part of the annular space 64 and the notch 80 serves as a reservoir for the surplus oil 66, and the remaining part serves as an air chamber. This air chamber is communicated with the atmosphere through the communication hole 42, and the temperature change. When the air in the air chamber expands, the air is discharged to the atmosphere through the communication hole 42. Also, when the motor rotates at high speed, the oil 66a, 66b of the thrust hydrodynamic bearing means 54a, 54b on the upper and lower surfaces of the thrust plate 23 continuously flows through the oil 66c adhered to the inner peripheral surface of the shaft holding member by centrifugal force. It will be in the state of having done. Therefore, the centrifugal force acting on the oil 66c held on the inner peripheral surface of the shaft holding member and the component force of the centrifugal force acting on the oils 66a, 66b of the thrust hydrodynamic bearing means 54a, 54b are balanced. The oil 66a, 66b of the thrust hydrodynamic bearing means 54a, 54b is prevented from flowing radially outward due to the centrifugal force, and shortage of oil in the thrust hydrodynamic bearing means 54a, 54b is prevented. Further, since the oil 66 is accommodated in the annular space 64 and the notch 80 of the thrust plate 23, the amount of surplus oil increases, and therefore, the layer of the oil 66c held by the shaft holding member becomes thicker, and a large centrifugal force is applied. An oil layer that can withstand sufficiently can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a first embodiment of a motor according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a thrust plate of the motor of FIG. 1;
FIG. 3 is a front view of the thrust plate of FIG. 2;
FIG. 4 is an enlarged partial sectional view showing a thrust plate of the motor shown in FIG. 1 and its vicinity;
FIG. 5 is an enlarged partial sectional view corresponding to FIG. 2 and showing a state of oil when the motor of FIG.
FIG. 6 is a sectional view showing an example of a known motor.
[Explanation of symbols]
21 Shaft 23 Thrust plate 25 Cover plate 26 Sleeve member 27 Radial dynamic pressure fluid bearing means 32 and 37 Tapered portion 42 Communication holes 54a, 54b Thrust dynamic pressure fluid bearing means 64 Annular space 66, 66a, 66b, 66c Oil 68 and 70 Protrusions 72 and 74 annular recess

Claims

A shaft, a shaft holding member that holds the shaft as a bearing, and a thrust plate provided on the shaft, and a thrust hydrodynamic bearing means between the upper and lower surfaces of the thrust plate and the shaft holding member Are respectively interposed, and a radial dynamic pressure fluid bearing means is interposed between the shaft and the shaft holding member.
An annular space is defined between the outer peripheral surface of the thrust plate and the inner peripheral surface of the shaft holding member, and a part of the annular space contains excess oil,
The thrust plate is provided with a communication hole for communicating the annular space with the atmosphere,
The thrust plate is further provided with an oil storage notch for storing a part of the oil in communication with the annular space,
When the motor is not rotating, the oil in the annular space accumulates at the lower portion, and when the motor is rotating at high speed, the oil is held on the inner peripheral surface of the shaft holding member, and the oil is retained on the inner peripheral surface. Through the held oil, the oil of the thrust hydrodynamic bearing means on the upper surface side of the thrust plate and the oil of the thrust hydrodynamic bearing means on the lower surface side of the thrust plate continued. State
A motor characterized in that:

At both ends of the thrust plate, annular projections projecting outward in the radial direction are provided, and the shaft holding member is provided with a pair of annular recesses corresponding to the annular projections. 2. The motor according to claim 1, wherein the motor is disposed between the annular projections.

2. The motor according to claim 1, wherein the thrust plate is provided with a pair of communication holes at substantially 180-degree intervals, and the oil storage notches are provided between the pair of communication holes.

2. The motor according to claim 1, wherein the surplus oil is stored in substantially half of the annular space and the oil storage notch.

The motor according to claim 1, wherein the oil storage notch extends inward along an end surface of the thrust plate.

A first taper seal means is provided outside the thrust hydrodynamic bearing means on the upper surface side of the thrust plate, and a second taper seal means is provided outside the radial hydrodynamic bearing means. 2. The motor according to claim 1, wherein the gap between the open ends of the first taper seal means and the second taper seal means is set to be larger than the width of the oil storage notch.