JPH04277317A - スラスト軸受及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば小型モータ等に
用いられ、スラスト荷重によるスラスト軸受接触面の摩
耗を防止することのできるスラスト軸受及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ハードディスクのスピンドルモ
ータには、従来では、図７に示すような軸受構造が採用
されている。図７に示すように、スピンドルモータ２は
、モータベース４に固定されたステータコア６と、この
コア６の外周に配置され、ステータコア６が発生する回
転磁界により回転力が生じる円筒状のマグネット８とを
有する。このマグネット８は、ハブ１０に装着され、こ
のハブ１０が取り付けられた回転軸１２は、モータベー
ス４に装着されたラジアル軸受体１４及びスラスト軸受
体１６により回転自在に支持されている。そして、スラ
スト軸受体１６における回転軸１２との接触側表面１６
ａには、らせん状のスパイラル溝が形成してある。この
スパイラス溝の作用により、回転軸１２の所定回転数以
上の回転で、回転軸１２の端面とスラスト軸受体表面１
６ａとの隙間に潤滑油が入り込み、回転軸１２をスラス
ト軸受体１６から浮かせるような構成になっている。 このため、回転軸１２の端面とスラスト軸受体１６の表
面１６ａとの間に油膜が生じ、回転軸１２の回転を滑ら
かにさせている。なお、スパイラル溝を有するスラスト
軸受は、実開昭５７−１２８２８号公報にも開示されて
いる。

【０００３】ところが、このような軸受構造では、モー
タ停止時には、回転軸１２の端面がスラスト軸受体１６
の表面１６ａに接触し、しかも回転軸１６が一定の回転
に達するまでは接触し続けることから、モータの起動停
止を繰り返した場合などには、接触面での摩耗が生じ、
摩耗により金属粉が発生し、モータの故障の原因となる
という問題点を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
消するため、図８に示すように、回転軸１２の端面中央
に永久磁石１８が埋め込まれたスラスト板２０を装着し
、それに対向して配置されるスラスト軸受体１６の表面
にも、同極性の向きで永久磁石２２を埋め込み、両者間
をモータの停止時でも磁力の反発力で浮かせる構造にす
ることも考えられる。

【０００５】ところが、このような軸受構造では、次の
ような問題点を有している。すなわち、永久磁石１８，
２２をスラスト板２０またはスラスト軸受体１６に接着
剤で埋め込み固着する場合には、接着剤のはみ出しが生
じ、埋め込み作業が煩雑になり、生産性が低下するとい
う問題を有する。また、スラスト板表面とスラスト軸受
体表面とは、接触回転するおそれがあることから、高い
表面精度が要求され、永久磁石を埋め込む際にも、その
寸法精度の管理を行わなければならず、この点からも生
産性が低下する。さらに、永久磁石１８，２２は、一般
に耐衝撃性が低いため、外部からの衝撃により、この永
久磁石部分に割れや欠けが生じるおそれもある。さらに
また、永久磁石１８，２２を埋め込む分だけ、モータの
軸方向厚さを大きくしなければならず、モータの小型化
の要請にも反する。また、スラスト板２０及びスラスト
軸受体１６を磁性材料で構成することも考えられるが、
一般に磁性材料は重量が重く、耐衝撃性に劣るという不
都合を有する。

【０００６】本発明は、このような従来技術が有する不
都合を解消するためになされ、回転軸の停止時にも常時
一定の隙間がスラスト軸受に形成され、接触面での摩耗
の問題がなく、耐久性に優れ、低騒音かつ軽量で、製造
が容易であると共に、装置全体の小型化の要請にも合致
するスラスト軸受及びその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明のスラスト軸受は、回転軸に形成されたスラス
ト部材と、このスラスト部材の少なくとも一方の表面に
対向して配置されたスラスト軸受本体とから成り、前記
スラスト部材及びスラスト軸受本体の対向する表面には
、皮膜の微細孔に磁性金属を析出させて同極性に着磁し
た磁性膜が成膜してあることを特徴としている。前記ス
ラスト部材及びスラスト軸受本体の対向する表面の少な
くとも一方には、らせん状のスパイラル溝が形成してあ
ることが好ましい。また、本発明に係るスラスト軸受の
製造方法は、回転軸に形成されたスラスト部材と、この
スラスト部材に対向して配置されるスラスト軸受本体と
の表面を陽極酸化することにより、これらの対向する表
面に、多数の微細孔を持つ皮膜を形成する皮膜形成工程
と、この皮膜における微細孔内に、磁性材料を析出させ
、皮膜を磁性膜にさせる磁性膜形成工程と、この磁性膜
が形成されたスラスト部材とスラスト軸受本体との対向
する表面を、反発力が生じるように同極性に磁化する磁
化工程とを有することを特徴とする。前記磁性膜は、ア
ルミニウムの表面を陽極酸化して得られるアルマイト皮
膜の微細孔に磁性材料を析出させることにより形成する
ことができる。

【０００８】

【作用】このような本発明に係るスラスト軸受では、回
転軸の停止時でも、スラスト部材とスラスト軸受本体と
の表面に成膜された磁性膜相互の磁力の反発力で、両者
間が非接触状態となる。したがって、回転軸の回転停止
を繰り返す場合でも、スラスト軸受では摩耗が生じない
ことになる。特に、スラスト部材とスラスト軸受本体と
のいずれかの対向する表面に、らせん状のスパイラル溝
を形成した場合には、回転軸が回転する際に、このスパ
イラル溝の作用で、スラスト板とスラスト軸受本体との
間に潤滑油が引き込まれ、磁力の反発力と相俟って、回
転軸を充分に浮上させ、外部から外力（外乱）が作用し
ても、回転軸が安定して回転し続け、スラスト荷重のみ
ならず、ラジアル荷重に対しても対抗することが可能に
なる。また、本発明に係るスラスト軸受の製造方法では
、スラスト部材とスラスト軸受本体との表面に磁性膜が
容易に成膜され、その磁性膜も薄いものとなるので、製
造コストの低下に寄与するとともに、スラスト軸受を含
む装置全体の小型化に寄与する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るスラスト軸受
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本
発明の一実施例に係るスラスト軸受を有するモータ全体
の要部断面図、図２は同実施例に係るスラスト軸受の要
部概略図、図３は図２に示すＡ−Ａ線に沿うスラスト軸
受本体の矢視図、図４は磁性膜表面の要部概略図、図５
は他の実施例に係るスラスト軸受の要部概略図、図６は
図５に示すＢ−Ｂ線に沿うスラスト軸受本体の矢視図で
ある。

【０００９】図１に示す実施例は、本発明に係るスラス
ト軸受を、例えばハードディスクのスピンドルモータ３
０に適用した例を示している。このモータ３０は、モー
タベース４を有し、このモータベース４の中央には、円
筒状の内筒部４ａが形成してあり、この内筒部４ａの外
周には、ステータコイル６が券回してある。また、内筒
部４ａの内周側には、ラジアル軸受１４が装着してある
。ステータコイル６の外周側には、ステータコイル６に
生じる回転磁界によりマグネット８に回転力が発生する
ように、所定距離はなれて、円筒状のマグネット８が配
置されている。マグネット８は、円周方向にＮＳ極交互
に着磁され、マグネットケース３１を介してハブに取り
付けられている。ハブ１０は、回転軸１２の一方の端部
に取り付けられ、回転軸１２がラジアル軸受１４により
回転自在に保持されることにより、回転軸１２と共に回
転するようになっている。

【００１０】回転軸１２の他方の端部には、スラスト部
材としての円盤状のスラスト板３２が装着してある。こ
のスラスト板３２に対向して配置されるように、本実施
例では、モータベース４の中央に、円盤状のスラスト軸
受本体３６が装着してある。なお、回転軸１２の外周面
には、ラジアル軸受１４との間の隙間に良好な油膜を形
成するために、溝３４が形成してある。本実施例では、
図２及び図３に示すように、スラスト板３２及びスラス
ト軸受本体３６の対向する表面相互のいずれか一方であ
るスラスト軸受本体３６の表面中央に、らせん状のスパ
イラル溝３８が形成してある。スパイラル溝３８の溝深
さは、特に限定されないが、３〜５μｍ程度が好ましい
。また、このスパイラル溝３８の外周位置には、スラス
ト板３２及びスラスト軸受本体３６の対向する表面相互
に、Ｎ極またはＳ極の同極性に磁化された磁性膜４０、
４２が成膜してある。磁性膜４０、４２を同極性に磁化
することで、両者間に反発力が生じ、スラスト板３２と
スラスト軸受本体３６との間には、回転軸１２が停止し
ている場合でも、所定の隙間が形成される。この隙間の
寸法は、回転軸１２を含むロータ重量及びステータコア
６とマグネット８との吸引力と、磁性膜４０，４２間の
反発力とのバランスにより決定される。磁性膜４０，４
２の膜厚は、特に限定されないが、３０〜５０μｍ程度
が好ましい。このような磁性膜６の成膜方法については
後述する。スラスト板３２及びスラスト軸受本体３６は
、モータ全体の軽量化及び加工の容易性から、それ自体
では磁化が困難なアルミニウム等の非磁性材で構成され
るが、後述する方法を採用することにより磁化が可能に
なる。なお、スラスト板３２は、回転軸１２と一体に成
形しても良い。

【００１１】このようなスラスト軸受にあっては、回転
軸１２の停止時でも、スラスト板３２とスラスト軸受本
体３６との表面に成膜された磁性膜４０，４２相互の磁
力の反発力で、両者間が非接触状態となる。したがって
、回転軸１２の回転停止を繰り返す場合でも、スラスト
軸受では摩耗が生じないことになる。また、スラスト軸
受本体３６の表面に、らせん状のスパイラル溝３８が形
成してあるので、回転軸１２が回転する際に、このスパ
イラル溝３８の作用で、スラスト板３２とスラスト軸受
本体３６との間に潤滑油が引き込まれ、磁力の反発力と
相俟って、回転軸１２を充分に浮上させ、外部から外力
（外乱）が作用しても、回転軸１２が安定して回転し続
け、スラスト荷重のみならず、ラジアル荷重に対しても
対抗することが可能になる。このようなスラスト軸受の
製造方法の一例を次に示す。まず、アルミニウム材を切
削加工し、スラスト板３２及びスラスト軸受本体３６の
元となる基材円盤を成形する。アルミニウム材は、後述
する磁性膜を良好に成形するためには、高純度のものが
好ましい。

【００１２】次に、スラスト軸受本体３６の素材である
基材円盤の中央表面にらせん状のスパイラル溝３８を、
プレスまたはエッチング等の手段で成形する。このよう
なスパイラル溝の形成は、次に述べる磁性膜の成形工程
の後でもよい。次に、このように成形した基材円盤を、
適切な電解浴（一般的には硫酸に代表される無機酸浴、
シュウ酸に代表される有機酸浴、及びこれらの混酸浴）
中で電解処理する。するとアルミニウム表面は電解酸化
され、図４に示すような特有な多数の微細孔４４を有す
るアルマイト皮膜（陽極酸化皮膜）４６が生成される。 このアルマイト皮膜４６の膜厚、微細孔４４の径等は、
電解酸化の諸条件を適宜選択することにより変化させる
ことができる。また、微細孔４４の内径の制御は、アル
マイト皮膜形成後、薬液などにより化学処理することに
よっても行うことができる。このようなアルマイト皮膜
４６は、アルミニウム素材との密着性が非常に良く、耐
摩耗性及び耐食性に優れている。したがって、このよう
なアルマイト皮膜を、スラスト板３２及びスラスト軸受
本体３６表面に形成することで、スラスト軸受の耐久性
が向上する。アルマイト膜の膜厚は、特に限定されない
が、３０〜５０μｍ程度が好ましい。

【００１３】次に、このようなアルマイト皮膜４６を磁
性膜４０，４２にするために、磁性材料を各微細孔４４
内に析出させる。磁性材料としては、鉄、ニッケル、コ
バルトなどの強磁性材料が用いられる。磁性材料を微細
孔４４内に析出させるには、メッキ技術を利用する。す
なわち、アルマイト皮膜４６が形成された基材円盤を磁
性メッキ中に浸漬し、交流電圧を印加することにより、
磁性材料を微細孔４４内に密に充填する。

【００１４】このようにしてアルマイト皮膜を磁性膜４
０，４２にした後に、スラスト板３２とスラスト軸受本
体３６との対向する表面を、Ｎ極またはＳ極のいずれか
同極性に磁化し、スラスト板３２を回転軸１２の端部に
取り付け、スラスト軸受本体３６をモータベース４に取
り付ければ、スラスト軸受が完成する。このような本実
施例に係るスラスト軸受の製造方法では、スラスト板３
２とスラスト軸受本体３６との表面に磁性膜４０，４２
が容易に成膜され、その磁性膜４０，４２も薄いものと
なるので、製造コストの低下に寄与すると共に、スラス
ト軸受を含む装置全体の小型化及び軽量化に寄与する。

【００１５】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で種々に改変すること
が可能である。例えば、図５及び図６に示すように、ス
ラスト板３２及びスラスト軸受本体３６相互の対向する
表面における中央部分に磁性膜４０、４２を形成すると
共に、スラスト軸受３６の表面における磁性膜４２の外
周位置に、スパイラル溝３８を形成するようにしても良
い。また、上述した実施例では、製造上の利便性を考慮
して、磁性膜４０、４２の形成位置と、スパイラル溝３
８の形成位置とを別々に位置させたが、磁性膜上にスパ
イラル溝３８を形成するようにしてもよい。また、上述
した実施例では、スパイラス溝３８をスラスト板３２及
びスラスト軸受本体３６のいずれか一方の表面に形成し
たが、本発明では，必ずしもスパイラス溝３８を形成す
る必要はない。さらに、上述した実施例に係るスラスト
軸受の製造方法では、スラスト板３２及びスラスト軸受
本体３６をアルミニウムで成形したが、これに限定され
ず、例えばステンレス等のその他の金属で成形してもよ
い。その場合には、対向する表面に磁性膜を形成するた
めに、対向する表面にアルミニウム材を蒸着などの薄膜
形成手段で成膜し、そのアルミニウム膜を上述したよう
な方法で磁性膜にするのである。

【００１６】さらにまた、本発明に係るスラスト軸受は
、上述した実施例に示すようなモータ用の軸受に適用す
る場合に限定されるものではなく、回転軸のスラスト荷
重を受ける全てのスラスト軸受に適用することが可能で
ある。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るスラ
スト軸受によれば、回転軸の停止時にもスラスト板とス
ラスト軸受本体との間には常時一定の隙間が形成され、
接触面での摩耗の問題がなく、低騒音で耐久性に優れる
。また、磁性膜が薄いため、スラスト軸受を含む装置全
体の小型化の要請に合致すると共に、軽量化の要請にも
合致する。また、直接永久磁石を埋め込み接着する方法
でないため、製造も容易である。特に、スラスト板とス
ラスト軸受本体とのいずれかの対向する表面に、らせん
状のスパイラル溝を形成した場合には、回転軸が回転す
る際に、このスパイラル溝の作用で、スラスト板とスラ
スト軸受本体との間に潤滑油が引き込まれ、磁力の反発
力と相俟って、回転軸を充分に浮上させ、外部から外力
（外乱）が作用しても、回転軸が安定して回転し続け、
スラスト荷重のみならず、ラジアル荷重に対しても対抗
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係るスラスト軸受を
有するモータ全体の要部断面図である。

【図２】図２は同実施例に係るスラスト軸受の要部概略
図である。

【図３】図３は図２に示すＡ−Ａ線に沿うスラスト軸受
本体の矢視図である。

【図４】図４は磁性膜表面の要部概略図である。

【図５】図５は他の実施例に係るスラスト軸受の要部概
略図である。

【図６】図６は図５に示すＢ−Ｂ線に沿うスラスト軸受
本体の矢視図である。

【図７】図７は従来例に係るスラスト軸受を用いたモー
タの概略断面図である。

【図８】図８は他の従来例に係るスラスト軸受の要部概
略断面図である。

【符号の説明】

１２　　回転軸 ３２　　スラスト板 ３６　　スラスト軸受本体 ３８　　スパイラル溝 ４０　　磁性膜 ４２　　磁性膜 ４４　　微細孔 ４６　　アルマイト皮膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転軸のスラスト方向荷重を受けるよ
   うに構成されたスラスト軸受において、前記回転軸に形
   成されたスラスト部材と、このスラスト部材の少なくと
   も一方の表面に対向して配置されたスラスト軸受本体と
   から成り、前記スラスト部材及びスラスト軸受本体の対
   向する表面には、皮膜の微細孔に磁性金属を析出させて
   同極性に着磁した磁性膜が成膜してあることを特徴とす
   るスラスト軸受。
2. 【請求項２】　　前記スラスト部材及びスラスト軸受本
   体の対向する表面の少なくとも一方には、らせん状のス
   パイラル溝が形成してある請求項１に記載のスラスト軸
   受。
3. 【請求項３】　　回転軸に形成されたスラスト部材と、
   このスラスト部材に対向して配置されるスラスト軸受本
   体との表面を陽極酸化することにより、これらの対向す
   る表面に、多数の微細孔を持つ皮膜を形成する皮膜形成
   工程と、この皮膜における微細孔内に、磁性材料を析出
   させ、皮膜を磁性膜にさせる磁性膜形成工程と、この磁
   性膜が形成されたスラスト部材とスラスト軸受本体との
   対向する表面を、同極性に磁化する磁化工程とを有する
   スラスト軸受の製造方法。