JPH09303398A - 含油軸受ユニットおよび含浸軸受ユニットを備えたモータ - Google Patents
含油軸受ユニットおよび含浸軸受ユニットを備えたモータInfo
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- G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速性能、シール性能及び量産性等に優れた
含油軸受ユニットとこれを用いた長寿命で信頼性の高い
モータを提供すること。 【解決手段】 一端が開放され他端が閉じられた有底の
軸受ハウジング７内に回転軸１を回転自在に支持する含
油軸受２ａ，２ｂを間隔をおいて配置し、この含油軸受
間に潤滑油供給用の多孔質スペーサ３を密着させて挟み
込むとともに、軸受ハウジング７の上部に油切り８、底
部にスラスト軸受５を配置し、軸受ハウジング７の開放
端を上部にし、他端を下部にした状態で多孔質スペーサ
３の一部が浸漬する程度に潤滑油４ａを封入し、含油軸
受よりも気孔径の大きい多孔質スペーサ３による毛細管
現象を利用して、開放端側の含油軸受２ａに潤滑油４ａ
を供給するようにした。
含油軸受ユニットとこれを用いた長寿命で信頼性の高い
モータを提供すること。 【解決手段】 一端が開放され他端が閉じられた有底の
軸受ハウジング７内に回転軸１を回転自在に支持する含
油軸受２ａ，２ｂを間隔をおいて配置し、この含油軸受
間に潤滑油供給用の多孔質スペーサ３を密着させて挟み
込むとともに、軸受ハウジング７の上部に油切り８、底
部にスラスト軸受５を配置し、軸受ハウジング７の開放
端を上部にし、他端を下部にした状態で多孔質スペーサ
３の一部が浸漬する程度に潤滑油４ａを封入し、含油軸
受よりも気孔径の大きい多孔質スペーサ３による毛細管
現象を利用して、開放端側の含油軸受２ａに潤滑油４ａ
を供給するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は含油軸受ユニットお
よび含油軸受ユニットを備えたコンパクトディスクドラ
イブ、磁気ディスクドライブ、ポリゴンミラーなどの用
途に好適なモータに関する。
よび含油軸受ユニットを備えたコンパクトディスクドラ
イブ、磁気ディスクドライブ、ポリゴンミラーなどの用
途に好適なモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤ−ＲＯＭ装置、磁気ディスク装置、
レーザビームプリンタ、あるいは音響機器、映像機器等
に用いられる精密回転の小型モータに用いられる軸受ユ
ニットとしては、ボールベアリングや空気や油を潤滑剤
としたすべり軸受が使用されている。また機器の高性能
化や小型化、多機能化に伴い、これらの機器に使用され
るモータには高速性や精度の高い回転が要求されるよう
になってきた。高速性については、例えばＶＴＲ用シリ
ンダーモータでは、回転数が毎分１８００回転から９０
００回転に、レーザ走査用のポリゴンミラーモータでは
毎分数千回転から数万回転に、ＣＤ−ＲＯＭ装置に用い
られるディスクドライブ用モータでは毎分数百回転から
一万回転といった高速化が進められており、いずれのモ
ータも精度の高い回転が要求されている。このような高
速回転になると、回転精度の観点からボールベアリング
では対応することが困難となり、油を潤滑剤としたすべ
り軸受が採用されるようになってきた。具体的には、例
えば磁気ディスク装置においては特開平７−２７９９６
１号公報に記載されているように動圧軸受を搭載して高
速かつ回転精度の高いモータを提供しようとしている。
レーザビームプリンタ、あるいは音響機器、映像機器等
に用いられる精密回転の小型モータに用いられる軸受ユ
ニットとしては、ボールベアリングや空気や油を潤滑剤
としたすべり軸受が使用されている。また機器の高性能
化や小型化、多機能化に伴い、これらの機器に使用され
るモータには高速性や精度の高い回転が要求されるよう
になってきた。高速性については、例えばＶＴＲ用シリ
ンダーモータでは、回転数が毎分１８００回転から９０
００回転に、レーザ走査用のポリゴンミラーモータでは
毎分数千回転から数万回転に、ＣＤ−ＲＯＭ装置に用い
られるディスクドライブ用モータでは毎分数百回転から
一万回転といった高速化が進められており、いずれのモ
ータも精度の高い回転が要求されている。このような高
速回転になると、回転精度の観点からボールベアリング
では対応することが困難となり、油を潤滑剤としたすべ
り軸受が採用されるようになってきた。具体的には、例
えば磁気ディスク装置においては特開平７−２７９９６
１号公報に記載されているように動圧軸受を搭載して高
速かつ回転精度の高いモータを提供しようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の装置に
使用される精密回転用モータに対しては、高速性や軸振
れ精度のほか、クリーンな環境で使用されるためシール
性能に優れた軸受ユニットが必要とされている。さら
に、これらのモータは低コストで量産性に優れた軸受構
成が要求されるので、これまでに種々の工夫がなされて
いる。
使用される精密回転用モータに対しては、高速性や軸振
れ精度のほか、クリーンな環境で使用されるためシール
性能に優れた軸受ユニットが必要とされている。さら
に、これらのモータは低コストで量産性に優れた軸受構
成が要求されるので、これまでに種々の工夫がなされて
いる。
【０００４】高速性に対しては、軸受として回転軸に動
圧発生用の浅い溝を設けたグルーブ軸受が提案され一部
使用されている。このグルーブ軸受は高速性や軸振れ精
度等の特性面では優れた軸受であるが、動圧発生用溝は
工程の長いエッチングで形成しているため、製作コスト
が高く量産性の問題を抱えている。また、軸受の潤滑に
油を用いると油漏れ対策が必要となるので、磁性流体を
軸受の潤滑とシールに用いた軸受ユニットが提案されて
いる。一例として、特開平７−２７９９６１号公報に
は、シール機能を有する磁性流体軸受に高速性や軸振れ
精度の点で有効な回転軸に動圧発生用の浅い溝を設けた
グルーブ軸受を採用した軸受ユニットと、これを用いた
磁気ディスクドライブ用のモータが開示されている。し
かし、この軸受ユニットでは磁性流体を軸受ユニット内
に充満させた構成になっているので、温度上昇すると磁
性流体の体積膨張によって磁性流体が軸受ユニット外に
溢れ出る恐れがある。また、低コスト化を図るためにグ
ルーブ加工を簡単にする方法なども提案されているが、
軸に動圧発生用の浅い溝を設けたグルーブ軸受は極めて
高い加工精度を必要とするため十分なコスト低減が期待
できない。このほか量産されている小型モータの軸受に
は含油軸受がある。含油軸受は、量産性に優れた低コス
トのすべり軸受であるが、軸受に含浸した油のみでは流
体潤滑が期待できないので高速回転や高い回転精度を要
求されるモータには使用されていない。さらに、この軸
受を上記した精密回転用のモータに用いるには密封性に
優れた軸受ユニットの構成にする必要がある。
圧発生用の浅い溝を設けたグルーブ軸受が提案され一部
使用されている。このグルーブ軸受は高速性や軸振れ精
度等の特性面では優れた軸受であるが、動圧発生用溝は
工程の長いエッチングで形成しているため、製作コスト
が高く量産性の問題を抱えている。また、軸受の潤滑に
油を用いると油漏れ対策が必要となるので、磁性流体を
軸受の潤滑とシールに用いた軸受ユニットが提案されて
いる。一例として、特開平７−２７９９６１号公報に
は、シール機能を有する磁性流体軸受に高速性や軸振れ
精度の点で有効な回転軸に動圧発生用の浅い溝を設けた
グルーブ軸受を採用した軸受ユニットと、これを用いた
磁気ディスクドライブ用のモータが開示されている。し
かし、この軸受ユニットでは磁性流体を軸受ユニット内
に充満させた構成になっているので、温度上昇すると磁
性流体の体積膨張によって磁性流体が軸受ユニット外に
溢れ出る恐れがある。また、低コスト化を図るためにグ
ルーブ加工を簡単にする方法なども提案されているが、
軸に動圧発生用の浅い溝を設けたグルーブ軸受は極めて
高い加工精度を必要とするため十分なコスト低減が期待
できない。このほか量産されている小型モータの軸受に
は含油軸受がある。含油軸受は、量産性に優れた低コス
トのすべり軸受であるが、軸受に含浸した油のみでは流
体潤滑が期待できないので高速回転や高い回転精度を要
求されるモータには使用されていない。さらに、この軸
受を上記した精密回転用のモータに用いるには密封性に
優れた軸受ユニットの構成にする必要がある。
【０００５】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みなされたもので、その目的は高速性能、シール性能及
び量産性等に優れる軸受ユニットと、これを用いた長寿
命で信頼性の高いモータを提供することにある。
みなされたもので、その目的は高速性能、シール性能及
び量産性等に優れる軸受ユニットと、これを用いた長寿
命で信頼性の高いモータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、軸受ハウジング内に回転軸を回転自在に
支持するための含油軸受を間隔をおいて２個配置し、こ
の含油軸受間に潤滑油供給用の多孔質のスペーサを密着
させて挟み込むとともに、前記多孔質のスペーサが浸漬
する量の潤滑油を封入して含油軸受ユニットを構成した
ことを特徴とし、また、軸受ハウジング内に回転軸を回
転自在に支持するための含油軸受を間隔をおいて２個配
置し、この含油軸受間に磁性流体供給用の多孔質のスペ
ーサを密着させて挟み込むとともに、軸受ハウジングの
回転軸貫通側の含油軸受にリング状の永久磁石を配置
し、前記多孔質のスペーサが浸漬する量の磁性流体を封
入して含油軸受ユニットを構成したことを特徴とし、さ
らに、コンパクトディスクドライブ用、磁気ディスクド
ライブ用、ポリゴンミラー用などのモータの軸受ユニッ
トとして上記した各含油軸受ユニットを使用したことを
特徴とする。
め、本発明は、軸受ハウジング内に回転軸を回転自在に
支持するための含油軸受を間隔をおいて２個配置し、こ
の含油軸受間に潤滑油供給用の多孔質のスペーサを密着
させて挟み込むとともに、前記多孔質のスペーサが浸漬
する量の潤滑油を封入して含油軸受ユニットを構成した
ことを特徴とし、また、軸受ハウジング内に回転軸を回
転自在に支持するための含油軸受を間隔をおいて２個配
置し、この含油軸受間に磁性流体供給用の多孔質のスペ
ーサを密着させて挟み込むとともに、軸受ハウジングの
回転軸貫通側の含油軸受にリング状の永久磁石を配置
し、前記多孔質のスペーサが浸漬する量の磁性流体を封
入して含油軸受ユニットを構成したことを特徴とし、さ
らに、コンパクトディスクドライブ用、磁気ディスクド
ライブ用、ポリゴンミラー用などのモータの軸受ユニッ
トとして上記した各含油軸受ユニットを使用したことを
特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【０００８】図１は、本発明の一実施形態を示すＣＤ−
ＲＯＭ装置用に使用されるコンパクトディスク（ＣＤ）
ドライブ用モータの縦断面図である。図１において軸受
ユニットは、一端が開放され他端が蓋６によって閉じら
れた有底の軸受ハウジング７とこの軸受ハウジング７に
油切り８と２個の含油軸受２ａ，２ｂと多孔質のスペー
サ３が配置され、適度の潤滑油４ａが封入されている。
そして、この軸受ハウジング７には、モータの固定子１
２、磁界発生用のコイル１３及びモータ基板１４が配置
されている。回転部材はモータの固定子１２に対向して
配置された多極着磁のモータロータ１１とロータケース
１０、ＣＤホルダー９及び回転軸１によって構成されて
いて、回転軸１は２個の含油軸受２ａ，２ｂによって回
転自在に支持されている。
ＲＯＭ装置用に使用されるコンパクトディスク（ＣＤ）
ドライブ用モータの縦断面図である。図１において軸受
ユニットは、一端が開放され他端が蓋６によって閉じら
れた有底の軸受ハウジング７とこの軸受ハウジング７に
油切り８と２個の含油軸受２ａ，２ｂと多孔質のスペー
サ３が配置され、適度の潤滑油４ａが封入されている。
そして、この軸受ハウジング７には、モータの固定子１
２、磁界発生用のコイル１３及びモータ基板１４が配置
されている。回転部材はモータの固定子１２に対向して
配置された多極着磁のモータロータ１１とロータケース
１０、ＣＤホルダー９及び回転軸１によって構成されて
いて、回転軸１は２個の含油軸受２ａ，２ｂによって回
転自在に支持されている。
【０００９】ここで、軸受ユニットについてさらに詳し
く説明する。図２は、軸受ユニットの縦断面図を示した
もので、軸受ハウジング７には開放端側に油切り８を設
けていて、次いで間隔をおいて第一の含油軸受２ａとこ
れに密着させてこの含油軸受よりも気孔径の大きい多孔
質のスペーサ３と第二の含油軸受２ｂ、さらに間隔をお
いてスラスト軸受５と蓋６が配置されている。そして、
潤滑油４ａはスペーサ３の一部が浸漬する程度にスラス
ト軸受５から図示のｅの位置まで封入している。
く説明する。図２は、軸受ユニットの縦断面図を示した
もので、軸受ハウジング７には開放端側に油切り８を設
けていて、次いで間隔をおいて第一の含油軸受２ａとこ
れに密着させてこの含油軸受よりも気孔径の大きい多孔
質のスペーサ３と第二の含油軸受２ｂ、さらに間隔をお
いてスラスト軸受５と蓋６が配置されている。そして、
潤滑油４ａはスペーサ３の一部が浸漬する程度にスラス
ト軸受５から図示のｅの位置まで封入している。
【００１０】一方、従来の含油軸受を備えた軸受ユニッ
トにおいては、含油軸受に含浸された潤滑油のみによっ
て円滑な回転をさせようとしているが、毎分数千回転以
上の高速回転になると含油軸受に含浸された潤滑油のみ
では油切れを起こして円滑な回転がなされず、軸受が摩
耗することがある。このため、本実施形態ではこのよう
な油切れを防止するために、あらかじめ図示のように潤
滑油４ａをスペーサ３の一部が浸漬する程度にスラスト
軸受５から図示のｅの位置まで封入している。したがっ
て、本実施形態の軸受ユニットではスラスト軸受５及び
下部の含油軸受２ｂは常に潤滑油４ａに浸漬されている
ので油切れが起こらない。また、上部の含油軸受２ａは
高速回転になるほど油不足になろうとするが、含油軸受
２ａ，２ｂよりも気孔径の大きい多孔質のスペーサ３を
設けているので、このスペーサ３から毛細管現象により
上部の含油軸受２ａに潤滑油４ａが供給される。したが
って、本実施形態の軸受ユニットでは高速回転時におい
ても流体潤滑で回転軸を円滑な回転で支持することがで
きる。この給油メカニズムは、多孔質材料間では気孔径
の大きいほうから気孔径の小さい方に流体が移行すると
いった、いわゆる毛細管現象の性質を利用したものであ
る。さらに、本実施形態においては、図２及び図３に示
すように潤滑油４ａをスペーサ３に供給し易くする目的
で、含油軸受２ａ，２ｂの外周部の３個所に通路ｓを設
けている。この通路ｓは、下部軸受側ではスペーサ３へ
の潤滑油４ａの吸い上げを高めるに有効であり、上部軸
受側では含油軸受２ａから溢れ出た潤滑油４ａをスペー
サ３に戻すために必要な通路になっている。したがっ
て、本実施形態による軸受ユニットの構成では高速回転
時に温度上昇によって潤滑油が体積膨張しても、この体
積膨張を吸収できる程度に適度の潤滑油４ａを封入して
いること及びたとえ上部の含油軸受２ａから潤滑油４が
溢れ出ても前記したように含油軸受と軸受ハウジング間
に通路ｓを設けているので、潤滑油４ａはスペーサ側に
回収され、軸受ユニット外に潤滑油が漏れ出すことはな
い。また、スラスト受け５も常に潤滑油４ａに浸漬さ
れ、確実な潤滑がなされるので、油切れがなくほとんど
摩耗が起こらない。なお、ここでは通路Ｓは３個所に設
けているが、これに限らず、１個所または２個所でもよ
く、あるいは３個所より多くてもよい。
トにおいては、含油軸受に含浸された潤滑油のみによっ
て円滑な回転をさせようとしているが、毎分数千回転以
上の高速回転になると含油軸受に含浸された潤滑油のみ
では油切れを起こして円滑な回転がなされず、軸受が摩
耗することがある。このため、本実施形態ではこのよう
な油切れを防止するために、あらかじめ図示のように潤
滑油４ａをスペーサ３の一部が浸漬する程度にスラスト
軸受５から図示のｅの位置まで封入している。したがっ
て、本実施形態の軸受ユニットではスラスト軸受５及び
下部の含油軸受２ｂは常に潤滑油４ａに浸漬されている
ので油切れが起こらない。また、上部の含油軸受２ａは
高速回転になるほど油不足になろうとするが、含油軸受
２ａ，２ｂよりも気孔径の大きい多孔質のスペーサ３を
設けているので、このスペーサ３から毛細管現象により
上部の含油軸受２ａに潤滑油４ａが供給される。したが
って、本実施形態の軸受ユニットでは高速回転時におい
ても流体潤滑で回転軸を円滑な回転で支持することがで
きる。この給油メカニズムは、多孔質材料間では気孔径
の大きいほうから気孔径の小さい方に流体が移行すると
いった、いわゆる毛細管現象の性質を利用したものであ
る。さらに、本実施形態においては、図２及び図３に示
すように潤滑油４ａをスペーサ３に供給し易くする目的
で、含油軸受２ａ，２ｂの外周部の３個所に通路ｓを設
けている。この通路ｓは、下部軸受側ではスペーサ３へ
の潤滑油４ａの吸い上げを高めるに有効であり、上部軸
受側では含油軸受２ａから溢れ出た潤滑油４ａをスペー
サ３に戻すために必要な通路になっている。したがっ
て、本実施形態による軸受ユニットの構成では高速回転
時に温度上昇によって潤滑油が体積膨張しても、この体
積膨張を吸収できる程度に適度の潤滑油４ａを封入して
いること及びたとえ上部の含油軸受２ａから潤滑油４が
溢れ出ても前記したように含油軸受と軸受ハウジング間
に通路ｓを設けているので、潤滑油４ａはスペーサ側に
回収され、軸受ユニット外に潤滑油が漏れ出すことはな
い。また、スラスト受け５も常に潤滑油４ａに浸漬さ
れ、確実な潤滑がなされるので、油切れがなくほとんど
摩耗が起こらない。なお、ここでは通路Ｓは３個所に設
けているが、これに限らず、１個所または２個所でもよ
く、あるいは３個所より多くてもよい。
【００１１】回転精度に対しては、含油軸受２ａ、２ｂ
の内周面を図３に示すように三円弧形状にすることによ
って油膜の楔効果を利用して、軸受摺動面に動圧を発生
させて回転軸１を精度よく支持できるようにしている。
さらに、スラスト軸受５は摩擦トルクを軽減する目的で
回転軸１の先端を球状にしたピボット軸受を構成してお
り、スラスト軸受５には摩擦係数の低い樹脂（例えばポ
リエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボ
ネイド、ポリイミドなどの摺動材料）を用いている。し
たがって、本実施形態による軸受ユニットを用いたモー
タは起動性がよく、高速回転させても円滑な回転が得ら
れるとともに、油漏れがなく軸受の摩耗の恐れがないの
で、長寿命で信頼性の高い精密回転のモータが提供でき
る。
の内周面を図３に示すように三円弧形状にすることによ
って油膜の楔効果を利用して、軸受摺動面に動圧を発生
させて回転軸１を精度よく支持できるようにしている。
さらに、スラスト軸受５は摩擦トルクを軽減する目的で
回転軸１の先端を球状にしたピボット軸受を構成してお
り、スラスト軸受５には摩擦係数の低い樹脂（例えばポ
リエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボ
ネイド、ポリイミドなどの摺動材料）を用いている。し
たがって、本実施形態による軸受ユニットを用いたモー
タは起動性がよく、高速回転させても円滑な回転が得ら
れるとともに、油漏れがなく軸受の摩耗の恐れがないの
で、長寿命で信頼性の高い精密回転のモータが提供でき
る。
【００１２】上記した軸受ユニットは、例えばベース上
に回転軸１とほぼ同径のガイドピンを植立した第１の治
具のガイドピンに下部含油軸受２ｂとスペーサ３及び軸
受ハウジング７、上部含油軸受２ａの順に配置し、次い
で、内周面が軸受ハウジングの外周面とほぼ同一形状の
円筒部とこの円筒部の上部から内側下方に突出した内方
突出部からなる第２の治具を、上方から軸受ハウジング
７に被せて、その内方突出部を上部含油軸受２ａの上面
に当接させ、この状態で第１及び第２の治具を上下方向
から同時にプレス機などで加圧することにより、各部品
を圧接して組み立てられる。この時、μｍのオーダの精
度で軸受の形状と内径精度が得られるので、機械加工は
特に必要としない。次いで、スラスト軸受５と蓋６と油
切り８が同様に圧入されて軸受ユニットが組み立てられ
る。この後、規定量の潤滑油がモータとしての組立の最
終工程で封入される。したがって、本実施形態による軸
受ユニットは、自動組立ができるので、製作コストが安
価で量産に対応できる構造である。
に回転軸１とほぼ同径のガイドピンを植立した第１の治
具のガイドピンに下部含油軸受２ｂとスペーサ３及び軸
受ハウジング７、上部含油軸受２ａの順に配置し、次い
で、内周面が軸受ハウジングの外周面とほぼ同一形状の
円筒部とこの円筒部の上部から内側下方に突出した内方
突出部からなる第２の治具を、上方から軸受ハウジング
７に被せて、その内方突出部を上部含油軸受２ａの上面
に当接させ、この状態で第１及び第２の治具を上下方向
から同時にプレス機などで加圧することにより、各部品
を圧接して組み立てられる。この時、μｍのオーダの精
度で軸受の形状と内径精度が得られるので、機械加工は
特に必要としない。次いで、スラスト軸受５と蓋６と油
切り８が同様に圧入されて軸受ユニットが組み立てられ
る。この後、規定量の潤滑油がモータとしての組立の最
終工程で封入される。したがって、本実施形態による軸
受ユニットは、自動組立ができるので、製作コストが安
価で量産に対応できる構造である。
【００１３】以上述べた作用効果を、回転数が毎分４０
００回転、回転軸の直径が３ｍｍのモータを用いて実験
により確認した結果、軸受ユニットに潤滑油を封入しな
いで含油軸受のみに潤滑油を含浸した従来の軸受ユニッ
トを用いたモータは、起動してから４０００回転に達し
た初期において、油切れによる回転異音と摩耗が発生し
た。これに対して、本実施形態による軸受ユニットを用
いたモータは、起動直後から４０００回転に達した後ま
で円滑な回転で作動し、潤滑油の封入効果とスペーサ３
の作用が確認できた。
００回転、回転軸の直径が３ｍｍのモータを用いて実験
により確認した結果、軸受ユニットに潤滑油を封入しな
いで含油軸受のみに潤滑油を含浸した従来の軸受ユニッ
トを用いたモータは、起動してから４０００回転に達し
た初期において、油切れによる回転異音と摩耗が発生し
た。これに対して、本実施形態による軸受ユニットを用
いたモータは、起動直後から４０００回転に達した後ま
で円滑な回転で作動し、潤滑油の封入効果とスペーサ３
の作用が確認できた。
【００１４】また、ＣＤはＣＤホルダーに０．１ｍｍ前
後の隙間をもって装着されるほか、エンドユーザにおい
てはＣＤにラベルを張り付けたりするので、回転時の不
釣り合い量が大きくなる場合がある。このため、高速回
転になるほど遠心力による荷重が増加して含油軸受を摩
耗させる恐れがある。そこで、本実施形態による軸受ユ
ニットを効果的に使用するためには、軸受の摩耗と潤滑
油の粘度の関係を実験により検討した結果、４０℃にお
ける粘度が８０〜１２０センチポアズの潤滑油が軸受を
摩耗させずかつ温度上昇的にも影響しないことが分かっ
た。
後の隙間をもって装着されるほか、エンドユーザにおい
てはＣＤにラベルを張り付けたりするので、回転時の不
釣り合い量が大きくなる場合がある。このため、高速回
転になるほど遠心力による荷重が増加して含油軸受を摩
耗させる恐れがある。そこで、本実施形態による軸受ユ
ニットを効果的に使用するためには、軸受の摩耗と潤滑
油の粘度の関係を実験により検討した結果、４０℃にお
ける粘度が８０〜１２０センチポアズの潤滑油が軸受を
摩耗させずかつ温度上昇的にも影響しないことが分かっ
た。
【００１５】図４は、本発明の他の実施形態を示すＣＤ
−ＲＯＭ装置用に使用されるコンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）ドライブ用モータの縦断面図である。図４における
実施形態は、図１に示した実施形態と基本的にはほぼ同
じ構成であるので、モータの構成については説明は省略
するが、異なる点は上部の含油軸受２ａに密着させてリ
ング状の永久磁石（全周にわたって上下方向にＮ，Ｓに
着磁されている）１５を配置し、潤滑油として磁性流体
（微細な磁性粉に界面活性剤を被着させたものを油中に
混入したもの）４ｂを封入している構造である。図５に
軸受ユニットの縦断面図を示す。ここで、図２に示した
軸受ユニットと機能的に異なる点について説明する。本
構成では、回転軸１はＳＵＳ４２０Ｊ２等の高透磁率材
料を使用して、リング状の永久磁石１５によって磁化可
能とし、軸受ハウジング７はリング状の永久磁石１５に
磁化されない非磁性材料を用いている。本構成によれ
ば、リング状の永久磁石１５を含油軸受２ａに配置する
ことによって回転軸１と磁性流体４ｂが磁化される。先
に説明した図２の構成では潤滑油４ａは毛細管現象によ
って上部の含油軸受２ａまで供給されるが、図５に示す
軸受ユニットにおいては毛細管現象のほかに磁性流体４
ｂが永久磁石１５による磁気吸引力で上部の含油軸受２
ａまで引き上げられるので、上部の含油軸受２ａに対し
てはより確実な給油ができる。また、回転軸１は磁化さ
れていて、回転軸１の表面には磁性流体４ｂが常に付着
しているので、起動停止時においても油膜が確実に形成
され、円滑な回転で使用できる。なお、本実施形態にお
いても、磁性流体の粘度は、図１及び図２の実施形態に
おける潤滑油の粘度と同様に４０℃において８０〜１２
０センチポアズが好ましかった。
−ＲＯＭ装置用に使用されるコンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）ドライブ用モータの縦断面図である。図４における
実施形態は、図１に示した実施形態と基本的にはほぼ同
じ構成であるので、モータの構成については説明は省略
するが、異なる点は上部の含油軸受２ａに密着させてリ
ング状の永久磁石（全周にわたって上下方向にＮ，Ｓに
着磁されている）１５を配置し、潤滑油として磁性流体
（微細な磁性粉に界面活性剤を被着させたものを油中に
混入したもの）４ｂを封入している構造である。図５に
軸受ユニットの縦断面図を示す。ここで、図２に示した
軸受ユニットと機能的に異なる点について説明する。本
構成では、回転軸１はＳＵＳ４２０Ｊ２等の高透磁率材
料を使用して、リング状の永久磁石１５によって磁化可
能とし、軸受ハウジング７はリング状の永久磁石１５に
磁化されない非磁性材料を用いている。本構成によれ
ば、リング状の永久磁石１５を含油軸受２ａに配置する
ことによって回転軸１と磁性流体４ｂが磁化される。先
に説明した図２の構成では潤滑油４ａは毛細管現象によ
って上部の含油軸受２ａまで供給されるが、図５に示す
軸受ユニットにおいては毛細管現象のほかに磁性流体４
ｂが永久磁石１５による磁気吸引力で上部の含油軸受２
ａまで引き上げられるので、上部の含油軸受２ａに対し
てはより確実な給油ができる。また、回転軸１は磁化さ
れていて、回転軸１の表面には磁性流体４ｂが常に付着
しているので、起動停止時においても油膜が確実に形成
され、円滑な回転で使用できる。なお、本実施形態にお
いても、磁性流体の粘度は、図１及び図２の実施形態に
おける潤滑油の粘度と同様に４０℃において８０〜１２
０センチポアズが好ましかった。
【００１６】ところで、上記した各実施形態において
は、軸受ユニットを縦置きで使用する場合について述べ
たが、横置きで使用する場合にも適用可能である。特
に、図５の構成では、リング状の永久磁石１５によって
磁性流体４ｂが磁化されている。したがって、リング状
の永久磁石１５は含油軸受２ａへの磁性流体の供給ばか
りでなく、軸シールとして作用するので、モータを横置
きで使用しても磁性流体が軸受ユニット外に漏れること
はない。また、含油軸受の材質はモータの使用条件等で
選定すればよいが、図５の構成では含油軸受の材質を鉄
系の含油軸受にすると、特に上部の含油軸受２ａはリン
グ状の永久磁石１５によって直接磁化されるので、磁性
流体４ｂの保持と軸受摺動面の給油がより確実となる。
具体的には、含油軸受の材質として軸受のなじみ性を含
め約５０％鉄ー５０％銅を成分とする鉄ー銅系の含油軸
受が好ましい。また、潤滑油や磁性流体の粘度は磁気デ
ィスクドライブ用スピンドルモータ及びポリゴンミラー
モータの場合、軸受の温度上昇が重視されるので、実験
結果によると、軸受損失を少なくする点で２５℃の温度
における粘度が５０センチポアズ以下の潤滑油や磁性流
体を使用することが好ましいことが分かった。
は、軸受ユニットを縦置きで使用する場合について述べ
たが、横置きで使用する場合にも適用可能である。特
に、図５の構成では、リング状の永久磁石１５によって
磁性流体４ｂが磁化されている。したがって、リング状
の永久磁石１５は含油軸受２ａへの磁性流体の供給ばか
りでなく、軸シールとして作用するので、モータを横置
きで使用しても磁性流体が軸受ユニット外に漏れること
はない。また、含油軸受の材質はモータの使用条件等で
選定すればよいが、図５の構成では含油軸受の材質を鉄
系の含油軸受にすると、特に上部の含油軸受２ａはリン
グ状の永久磁石１５によって直接磁化されるので、磁性
流体４ｂの保持と軸受摺動面の給油がより確実となる。
具体的には、含油軸受の材質として軸受のなじみ性を含
め約５０％鉄ー５０％銅を成分とする鉄ー銅系の含油軸
受が好ましい。また、潤滑油や磁性流体の粘度は磁気デ
ィスクドライブ用スピンドルモータ及びポリゴンミラー
モータの場合、軸受の温度上昇が重視されるので、実験
結果によると、軸受損失を少なくする点で２５℃の温度
における粘度が５０センチポアズ以下の潤滑油や磁性流
体を使用することが好ましいことが分かった。
【００１７】図６は、本発明の他の実施形態を示す磁気
ディスク装置用に使用される磁気ディスクドライブ用ス
ピンドルモータの縦断面図である。図６における実施形
態は、図４に示した実施例と基本的には同じ構成であ
る。したがって、モータの構成及び作用効果については
説明は省略するが、磁気ディスクドライブ用スピンドル
モータではスペーサリング１８によって間隔を置いて磁
気ディスク１７がハブ１６に装着され、このハブ１６が
回転軸１に固定されていて軸受ユニットによって回転自
在に支持されている。特に、磁気ディスク装置では、回
転軸と軸受が接触すると軸振れの回転成分のほかに不規
則な回転非同期成分が発生し、情報の書き込みや読み出
しができなくなる。本実施形態の軸受ユニットを搭載し
た磁気ディスクドライブ用スピンドルモータでは、起動
直後から軸受摺動面に油膜が形成されているので回転軸
と軸受が接触することがなく、精度の高い回転が維持で
き信頼性の高いモータが提供できる。ここでは、ポリゴ
ンミラーモータの実施形態は、上記したモータと基本的
に同じ構成のため省略するが、磁気ディスクドライブ用
スピンドルモータと同様精度の高い回転が要求されてお
り、前記した磁気ディスクドライブ用スピンドルモータ
の実施形態と同様の構成を採用することにより同様の作
用効果が得られる。
ディスク装置用に使用される磁気ディスクドライブ用ス
ピンドルモータの縦断面図である。図６における実施形
態は、図４に示した実施例と基本的には同じ構成であ
る。したがって、モータの構成及び作用効果については
説明は省略するが、磁気ディスクドライブ用スピンドル
モータではスペーサリング１８によって間隔を置いて磁
気ディスク１７がハブ１６に装着され、このハブ１６が
回転軸１に固定されていて軸受ユニットによって回転自
在に支持されている。特に、磁気ディスク装置では、回
転軸と軸受が接触すると軸振れの回転成分のほかに不規
則な回転非同期成分が発生し、情報の書き込みや読み出
しができなくなる。本実施形態の軸受ユニットを搭載し
た磁気ディスクドライブ用スピンドルモータでは、起動
直後から軸受摺動面に油膜が形成されているので回転軸
と軸受が接触することがなく、精度の高い回転が維持で
き信頼性の高いモータが提供できる。ここでは、ポリゴ
ンミラーモータの実施形態は、上記したモータと基本的
に同じ構成のため省略するが、磁気ディスクドライブ用
スピンドルモータと同様精度の高い回転が要求されてお
り、前記した磁気ディスクドライブ用スピンドルモータ
の実施形態と同様の構成を採用することにより同様の作
用効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
含油軸受を用い、この含油軸受に多孔質のスペーサを利
用して潤滑油を供給するようにしたので、確実な軸受潤
滑ができ、高速回転に対応できるとともに、含油軸受は
低コストで量産性に優れているので、製作コストが安価
で、量産対応のモータに適した軸受ユニットとして提供
できる。また、潤滑油として磁性流体を用い、永久磁石
の磁気的吸引力を利用して確実な軸受潤滑とシール機能
を持たせたので、クリーンな環境での使用に適したモー
タの軸受ユニットとして提供できる。さらに、潤滑油及
び磁性流体の粘度の適正化と動圧軸受の利用によって軸
受ユニットの信頼性向上とこれを用いたモータの性能向
上を図ることができる。
含油軸受を用い、この含油軸受に多孔質のスペーサを利
用して潤滑油を供給するようにしたので、確実な軸受潤
滑ができ、高速回転に対応できるとともに、含油軸受は
低コストで量産性に優れているので、製作コストが安価
で、量産対応のモータに適した軸受ユニットとして提供
できる。また、潤滑油として磁性流体を用い、永久磁石
の磁気的吸引力を利用して確実な軸受潤滑とシール機能
を持たせたので、クリーンな環境での使用に適したモー
タの軸受ユニットとして提供できる。さらに、潤滑油及
び磁性流体の粘度の適正化と動圧軸受の利用によって軸
受ユニットの信頼性向上とこれを用いたモータの性能向
上を図ることができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す含油軸受ユニットを
用いたＣＤ−ＲＯＭ装置用に使用されるコンパクトディ
スク（ＣＤ）ドライブ用モータの縦断面図である。
用いたＣＤ−ＲＯＭ装置用に使用されるコンパクトディ
スク（ＣＤ）ドライブ用モータの縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す含油軸受ユニットの
縦断面図である。
縦断面図である。
【図３】図２に示した含油軸受ユニットのＩ−Ｉ断面図
である。
である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す含油軸受ユニット
を用いたＣＤ−ＲＯＭ装置用に使用されるコンパクトデ
ィスク（ＣＤ）ドライブ用モータの縦断面図である。
を用いたＣＤ−ＲＯＭ装置用に使用されるコンパクトデ
ィスク（ＣＤ）ドライブ用モータの縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す含油軸受ユニット
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態を示す含油軸受ユ
ニットを用いた磁気ディスク装置用に使用される磁気デ
ィスクドライブ用スピンドルモータの縦断面図である。
ニットを用いた磁気ディスク装置用に使用される磁気デ
ィスクドライブ用スピンドルモータの縦断面図である。
１ 回転軸 ２ａ，２ｂ 多孔質含油軸受 ３ 多孔質スペーサ ４ａ 潤滑油 ４ｂ 磁性流体 ５ スラスト軸受 ７ 軸受ハウジング １５ 永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 敬 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 佐藤 良広 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 寺島 精一郎 茨城県ひたちなか市稲田1410番地 株式会 社日立製作所映像情報メディア事業部内
Claims (16)
- 【請求項１】 軸受ハウジング内に回転軸を回転自在に
支持するための含油軸受を間隔をおいて２個配置し、こ
の含油軸受間に潤滑油供給用の多孔質のスペーサを密着
させて挟み込むとともに、前記多孔質のスペーサが浸漬
する量の潤滑油を封入して構成したことを特徴とする含
油軸受ユニット。 - 【請求項２】 軸受ハウジング内に回転軸を回転自在に
支持するための含油軸受を間隔をおいて２個配置し、こ
の含油軸受間に磁性流体供給用の多孔質のスペーサを密
着させて挟み込むとともに、軸受ハウジングの回転軸貫
通側の含油軸受にリング状の永久磁石を配置し、前記多
孔質のスペーサが浸漬する量の磁性流体を封入して構成
したことを特徴とする含油ユニット。 - 【請求項３】 請求項２において、前記軸受ハウジング
を非磁性材料で構成するとともに前記回転軸を高透磁率
材料で構成し、この構成と前記リング状の永久磁石の組
み合わせによって前記磁性流体の保持とシール機能を持
たせたことを特徴とする含油軸受ユニット。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１つ
の項において、前記軸受ハウジングは、一端が開放され
他端が閉じられた有底の筒状体からなり、その底部にス
ラスト軸受を配置するとともに、その開放端を上部に
し、他端を下部にしたことを特徴とする含油軸受ユニッ
ト。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１つ
の項において、前記軸受ハウジングの内周面と前記含油
軸受の外周面の嵌合部に回転軸方向に貫通する通路を設
けたことを特徴とする含油軸受ユニット。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１つ
の項において、前記含油軸受は鉄系あるいは鉄−銅系の
材質からなることを特徴とする含油軸受ユニット。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれか１つ
の項において、前記含油軸受は内周面が非円形状の動圧
型軸受であることを特徴とする含油軸受ユニット。 - 【請求項８】 請求項１〜請求項７のいずれか１つの項
において、前記多孔質のスペーサはその気孔径が前記含
油軸受の気孔径よりも大きいことを特徴とする含油軸受
ユニット。 - 【請求項９】 請求項１において、前記潤滑油は４０℃
における粘度が８０〜１２０センチポアズであることを
特徴とする含油軸受ユニット。 - 【請求項１０】 請求項２および請求項３のいずれか１
つの項において、前記磁性流体は４０℃における粘度が
８０〜１２０センチポアズであることを特徴とする含油
軸受ユニット。 - 【請求項１１】 請求項１において、前記潤滑油は２５
℃における粘度が５０センチポアズ以下であることを特
徴とする含油軸受ユニット。 - 【請求項１２】 請求項２および請求項３のいずれか１
つの項において、前記磁性流体は２５℃における粘度が
５０センチポアズ以下であることを特徴とする含油軸受
ユニット。 - 【請求項１３】 請求項１ないし請求項１２のいずれか
１つの項に記載の含油軸受ユニットを備えたモータ。 - 【請求項１４】 請求項７、請求項９および請求項１０
のいずれか１つの項に記載の含油軸受ユニットを備えた
コンパクトディスクドライブ用モータ。 - 【請求項１５】 請求項７、請求項１１および請求項１
２のいずれか１つの項に記載の含油軸受ユニットを備え
た磁気ディスクドライブ用モータ。 - 【請求項１６】 請求項７、請求項１１および請求項１
２のいずれか１つの項に記載の含油軸受ユニットを備え
たポリゴンミラー用モータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8113739A JPH09303398A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 含油軸受ユニットおよび含浸軸受ユニットを備えたモータ |
| US08/852,246 US5810481A (en) | 1996-05-08 | 1997-05-06 | Oil retaining bearing unit and motor having oil retaining bearing unit |
| KR1019970017426A KR970075419A (ko) | 1996-05-08 | 1997-05-07 | 오일함유 베엉링유닛 및 오일함유 베어링유닛을 구비한 모터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8113739A JPH09303398A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 含油軸受ユニットおよび含浸軸受ユニットを備えたモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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