JP2006197720A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ内部の空気を効率よく排除し、且つ耐衝撃性および信頼性の高いスピンドルモータを提供する。
【解決手段】 ロータハブ３０の円筒部３２の軸方向当接面３２ｄおよび半径方向当接面３２ｅに対して抜け止め４０は固定される。そして抜け止め４０の上端面４４に凹部４５を形成することによってロータハブ３０の軸方向当接面３２ｄおよび半径方向当接面３２ｅの交差部分３２ｆと抜け止め４０の面取部４３との間の間隙８０とモータ外部が連通される。これにより、この凹部４５の付近に有する抜け止め４０とハウジング２０との微少間隙に形成される気液界面８０の耐衝撃性を向上させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流体動圧軸受装置を有するスピンドルモータおよび該スピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置に関する。

近年、携帯機器への記録ディスク駆動装置搭載化が進んでおり、記録ディスク駆動装置の小型化はもとより耐衝撃性および信頼性の向上が強く求められている。それに伴い、記録ディスク駆動装置に搭載されるスピンドルモータの耐衝撃性および信頼性の向上が求められている。この要望に答えるべく、スピンドルモータはボールベアリングを用いた軸受方式に換えて流体動圧を利用した軸受方式が採用されるようになっている（このような流体動圧軸受方式の従来の例として、例えば特許文献１参照）。しかしながらこの流体動圧軸受方式に使用される潤滑流体と外気との境界に形成される気液界面での潤滑流体の飛散の問題そして潤滑流体と接している複数の部品の結合部分に存在する空気と潤滑流体の置換の問題が新たに発生していた。

特開２００２−３４９５５０号公報

より具体的に特許文献１の図１を参照して説明すると、スリーブ（５）とこれに挿通された主軸（３）との間に潤滑オイル（本発明では潤滑流体に相当）が介在されてラジアル軸受部が構成され、スリーブ（５）の凹部とこの凹部を塞ぐようにスリーブ（５）に取付けられたプレート（８）とで、主軸（３）に固定されたスラストフランジ（６）を囲む空間が形成され、これに潤滑オイルが充填され、スラスト軸受部が構成されている。スリーブ（５）とプレート（８）とは共に潤滑オイルに接しており、スリーブ（５）の凹部上側の段部に対してプレート（８）は軸方向および半径方向に当接する。このような当接部においては、組立設計上、軸方向当接面と半径方向当接面との交差部分に間隙が存在する。この間隙には空気が存在する。

動圧軸受においては、軸受内部の空気を取り除くために一般に潤滑オイルを注入する前に減圧状態にして軸受内部の空気を排除する。しかしながらこの間隙においては、その周囲が軸方向と半径方向に当接しており、空気を排除する隙間が十分ではない。そのため、減圧状態にしても間隙においては空気が残留する可能性がある。そしてその残留した空気は軸方向当接面に侵入した潤滑オイルと置換してしまう可能性がある。その結果、その空気の体積分の潤滑オイルが減少してしまい、モータ寿命に影響を与える可能性がある。そしてこの空気が軸受内部に侵入してしまうとモータの回転性能に重大な影響を与えてしまい、このモータに載置した記録ディスクのリード／ライトに影響を与えてしまう可能性がある。

本発明は上記の問題を解決した上に、耐衝撃性および信頼性を向上させたスピンドルモータを提供することである。

本発明の請求項１によれば、静止部材と、該静止部材に対して相対的に回転自在である回転部材と、前記静止部材の軸受面、該軸受面と半径方向に対向する前記回転部材の軸受面、これら両軸受面間に介在された潤滑流体、および前記両軸受面の少なくとも一方に設けられた動圧発生溝により構成され、前記静止部材に対して前記回転部材を回転自在に支持する動圧軸受部と、前記回転部材または前記静止部材に軸方向および半径方向に当接して取付けられ、前記静止部材または回転部材の一部との間に半径方向にシール間隙を形成して対向し、前記動圧軸受部に通じた前記潤滑流体のシール界面を形成する補助部材と、
を具備するスピンドルモータにおいて、前記補助部材が前記回転部材または前記静止部材に軸方向に当接する面と、該面と対応する前記回転部材または前記静止部材の面の少なくとも一方には、半径方向に連続する凹部がその端縁を前記シール間隙に開口させて形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項２によれば、請求項１に係り、前記凹部は、該凹部の幅が半径方向外方に向い広がることを特徴とする。

本発明の請求項３によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係り、前記凹部の形状が、湾曲状に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項４によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに係り、前記シール間隙が軸方向下側に向い広がるテ−パ状に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項５によれば、前記シール間隙は軸方向上側に向い半径方向外側に傾斜して形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項６によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係るスピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置であることを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、静止部材と補助部材との接する面の少なくともいずれか一方に凹部を形成して、シール間隙に開口していることから、潤滑流体がモータ回転の遠心力その凹部に流れることによって、シール間隙付近の潤滑流体を引き込む力を強くさせるのでこのシール間隙の耐衝撃性を向上させることができる。

本発明の請求項２および請求項３によれば、凹部の幅が半径方向外側に広がるので、凹部での遠心力作用が強化され、シール間隙の耐衝撃性を向上させることができる。また凹部形状が湾曲となることから、凹部での潤滑流体をスムーズに半径方向外側に移動させることができることから、シール間隙の耐衝撃性を向上させることができる。

本発明の請求項４および請求項５によれば、シール間隙をテーパ構造または半径方向外側に傾斜させることにより、モータ回転による遠心力作用を向上させることができ、潤滑流体をモータ内部に引き込む力が強くなるので、シール間隙の耐衝撃性を向上させることができる。

本発明の請求項６によれば、本発明のスピンドルモータを搭載することによって、潤滑流体の飛散を抑えた、耐衝撃性の強い記録ディスク駆動装置を提供することができる。

本発明に係るスピンドルモータの実施例の一形態を図１に示す。図１は軸方向断面図である。また図１のＡ部の拡大図を図２に示す。

まず図１を参照して、スピンドルモータ全体について説明する。

スリーブ１０は焼結部材にて作製された中空円筒形状であり、その円筒部１１の内周面の軸方向上側および軸方向下側にそれぞれラジアル軸受部１１ａおよび１１ｂが形成される。また円筒部１１の外周面には略有底円筒状のハウジング２０が当接されている。ハウジング２０の円筒部の軸方向上側の一部には、軸方向上側にいくに従い半径方向外側に広がるテーパ部２１を有している。そしてハウジング２０の上端面にはスラスト軸受部２２が形成されている。またハウジング２０の円筒部の軸方向下側には、ケース６０の中空を有する突部６１が中空にハウジング２０を収納するように固定されている。ハウジング２０の底部２３はスリーブ１０の下端面１２を収容するように設けられる。

スリーブ１０の中空部分には、回転体であるロータハブ３０が挿通し、回転自在に支持されている。このロータハブ３０はその中心に突出し、スリーブ１０に挿通している軸部３１を有する略有底円筒状である。その円筒部３２の上端部は記録ディスクを載置する載置部３２ａが形成される。また円筒部３２の一部は半径方向外側に延びる延長部３２ｂが形成され、その延長部３２ｂの一部には軸方向下側に凸状となる突部３２ｃが形成されている。そして軸部３１と円筒部３２を連結するように底面部３３が設けられる。

ロータハブ３０の円筒部３２の内周面には、ハウジング２０と半径方向に微少間隙を介して対向して配置されるように略中空円筒状の抜け止め４０が当接されている。この抜け止め４０の軸方向上側部４１では、軸方向上側にいくに従い半径方向外側に傾斜するテーパ部４１ａが形成されている。また抜け止め４０の軸方向下側部４２では、中空部の内径が大きくなっており、軸方向上側部４１と軸方向下側部４２との境界部４３にはこれらを連結する面が形成されている。

またハウジング２０のスラスト軸受部２２と各ラジアル軸受部１１ａおよび１１ｂとの間を隙間なく満たすように潤滑流体を充填する。この際、ハウジング２０のテーパ部２１と抜け止め４０のテーパ部４１ａとの間に潤滑流体と外気との気液界面７０が形成される。

ロータハブ３０の円筒部３２の外周面、延長部３２ｂおよび突部３２ｃに囲まれた部分にはロータマグネット５０が円筒部３２の外周面および突部３２ｃと当接するように固定されている。このロータマグネット５０と半径方向に微少間隙を介して対向するようにステータ（図示せず）がケース６０に固定配置されている。このステータに通電することにより磁界が発生し、このステータの磁界とロータマグネット５０との相互作用により回転力を発生する。

次にＡ部の詳細について図２を参照して説明する。

図２を参照して、抜け止め４０はロータハブ３０の円筒部３２の軸方向当接面３２ｄおよび半径方向当接面３２ｅと接触しつつ固定される。また軸方向当接面３２ｄと半径方向当接面３２ｅとの交差部分３２ｆにはＲ面状が形成され、そして抜け止め４０の交差部分３２ｆに対向する箇所には面取部４３が形成されている。これはロータハブ３０に抜け止め４０を取付ける精度を向上させるために行う。その結果、ロータハブ３０の軸方向当接面３２ｄ、半径方向当接面３２ｅおよび交差部分３２ｆと抜け止め４０の面取部４３との間には間隙８０が形成される。またロータハブ３０の軸方向当接面３２ｄと当接する抜け止め４０の上端面４４の一部には、抜け止め４０の内周縁と外周縁とを連通する凹部４５が形成される。

凹部４５が形成されたことにより、間隙８０とモータ外部とを連通することができる。そのため、潤滑流体を注入する前に減圧状態にした際に間隙８０に存在する空気をスムーズに排除することができる。また凹部４５とロータハブ３０の軸方向当接面３２ｄとの空間分だけ余計に潤滑流体を充填することができるのでモータ寿命を延ばすことができる。そして凹部４５とロータハブ３０の軸方向当接面３２ｄとの空間における潤滑流体はモータの回転による遠心力により半径方向外側への力がかかり、気液界面７０のシール力を強化させ、耐衝撃性の向上を実現している。

ハウジング２０のテーパ部２１と抜け止め４０のテーパ部４１ａとで形成された微少間隙は、軸方向上側にいくに従い半径方向外側に傾斜する構造となっている。この構造により、気液界面７０は回転による遠心力により軸方向上側に力が作用するので耐衝撃性をさらに向上させることができる。

ハウジング２０のスラスト軸受面２２とテーパ部２１との間には、半径方向外側に突出する突部２５が形成されている。この突部２５の位置は抜け止め４０の上端面４４に対して軸方向上側かつ半径方向には交差するように配置されている。これにより、衝撃が加わってロータハブ３０が浮上したとしても、抜け止め４０の上端面４４とハウジング２０の突部２５とが接触することにより、軸方向の位置規制を行いロータハブ３０が外れるのを防ぐことができる。

次に抜け止め４０の上端面４４に形成された凹部４５に関して図３乃至図１０を参照して説明する。図３乃至図１０は抜け止め４０を上端面側より見た図である。また図４乃至図１０の矢印は回転方向を示す。

図３を参照して凹部４５は周方向に等間隔に、且つ半径方向に対して平行に４つ形成されている。この凹部４５の形状は、図４のように回転方向に対して同じ方向の壁４６ａを回転方向と同じ側に傾斜させること、また図５のように回転方向に対して異なる方向の壁４６ｂを回転方向と異なる側に傾斜させることにより、これらの壁４６ａおよび４６ｂが潤滑流体をガイドする形となり遠心力による半径方向外側への潤滑流体の流れをよりスムーズに行うことができる。またこれら壁４６ａおよび４６ｂを傾斜させることは、凹部４６を半径方向外側に対してその凹部４６の幅を広げることであるので、より多い流量の潤滑流体を半径方向外側に移動させることができる。また図６のように凹部の壁４６ａおよび４６ｂの両側を傾斜させても同様の効果を得ることができる。

また図７乃至図１０のように凹部４６の壁４６ａおよび４６ｂを湾曲させてもよい。図７乃至図１０は図３乃至図６を順番に対応させた図を示すものである。凹部４６の壁４６ａおよび４６ｂを湾曲させることにより、よりスムーズに潤滑流体を半径方向外側に移動させることができる。その結果、潤滑流体の遠心力作用が強化させるので、気液界面７０のシール力がより強化され、耐衝撃性がさらに向上することができる。この湾曲させる方向は回転方向のどちらに対しても同様の効果を得ることができる。

最後に本発明のスピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置の実施例の一形態について図１１を参照して説明する。

図１１を参照して、記録ディスク駆動装置１００は、矩形状をしたハウジング１１０（本発明のスピンドルモータのケース６０に相当）からなり、ハウジング１１０の内部は、塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部には、情報を記録する円板状のハードディスク１２０が装着されたスピンドルモータ１３０が配設されている。

また、ハウジング１１０の内部には、ハードディスク１２０に対して情報を読み書きするヘッド移動機構１４０が配置され、このヘッド移動機構１４０は、ハードディスク１２０上の情報を読み書きする磁気ヘッド１４１、この磁気ヘッド１４１を支えるアーム１４２および磁気ヘッド１４１およびアーム１４２をハードディスク１２０上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部１４３により構成される。

このような記録ディスク駆動装置１００のスピンドルモータ１３０として、本願発明のスピンドルモータを適用することで、十分な機能を確保した上で記録ディスク駆動装置１００の小型且つ薄型化を実現できると共に、信頼性並びに耐久性の高い記録ディスク駆動装置を提供することができる。

以上、本発明のスピンドルモータおよびスピンドルモータを備えた記録ディスク駆動装置について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、図１２および図１３は本発明に係る実施例の他の一形態を示した図である。図１２のａ）のＢ部拡大図が図１２のｂ）で示し、図１３のａ）のＣ部拡大図が図１３のｂ）で示している。またスピンドルモータの構造が軸に対して対称であるので軸中心より切り取った半断面図としている。

図１２のｂ）を参照して、抜け止め４０の代わりにテーパブッシュ２００がロータハブ２１０に取付けられており、そのテーパブッシュ２００の上端面２０１に凹部２０２を形成することにより、気液界面２２０に対して同様の効果が得られることができる。

図１３のｂ）を参照して、抜け止め４０の代わりにキャピラリーシール３００がロータハブ３１０に取付けられており、そのキャピラリーシール３００の下端面３０１に凹部３０２を形成することにより、気液界面３２０に対して同様の効果が得られることができる。

またこれら凹部２０２および３０２はそれぞれのロータハブ２１０および３１０側に形成してもよい。

ここで本発明のスピンドルモータはインナーロータ型であったが、これに限定されることなく図１２のａ）および図１３のａ）のようにアウターロータ型でもよい。また図１３のａ）のように軸固定のスピンドルモータに対しても適用することができる。

また本発明のスピンドルモータはロータハブ３０と軸部３１とが一体であったがこれに限定されることなく、図１２のａ）および図１３のａ）のように別体であってもよい。また本発明のスピンドルモータはスリーブ１０とハウジング２０とが別体であったがこれに限定されることなく、一体であってもよい。

また例えば、本発明では抜け止め４０の凹部４６以外の上端面４４がロータハブ３０の軸方向当接面３２ｄと接していたが、これに限定されることなく、凹部４６の部分を突形状とし、この凹部４６の部分とロータハブ３０の軸方向当接面３２ｄと接してもよい。また凹部４６の数は本発明では４つであったがこれに限定されることなく、少なくとも一つあればよい。そして本発明では凹部４６は抜け止め４０の上端面４４に形成されていたが、ロータハブ３０と抜け止め４０との結合面に形成され、且つ間隙８０に連通していればよいのでロータハブ３０の軸方向当接面３２ｄ側に形成してもよい。

本発明に係るスピンドルモータの実施例の一形態を示した軸方向断面図である。 本発明の要部を示したロータハブ、抜け止めおよびハウジングとの関係を示した図である（図１のＡ部の拡大図）。 スラストプレートの上端面に形成された凹部の実施例の一形態を示した上面図である。 スラストプレートの上端面に形成された凹部の他の実施例を示した上面図である。 スラストプレートの上端面に形成された凹部の他の実施例を示した上面図である。 スラストプレートの上端面に形成された凹部の他の実施例を示した上面図である。 スラストプレートの上端面に形成された凹部の他の実施例を示した上面図である。 スラストプレートの上端面に形成された凹部の他の実施例を示した上面図である。 スラストプレートの上端面に形成された凹部の他の実施例を示した上面図である。 スラストプレートの上端面に形成された凹部の他の実施例を示した上面図である。 本発明の記録ディスク駆動装置の実施例の一形態を示した断面図である。 ａ）は本発明に係るスピンドルモータの他の実施例の一形態を示した半断面図であり、ｂ）はａ）のＢ部拡大図である。 ａ）は本発明に係るスピンドルモータの他の実施例の一形態を示した半断面図であり、ｂ）はａ）のＣ部拡大図である。

符号の説明

１０ スリーブ
１１ａ、１１ｂ ラジアル軸受部
２０ ハウジング
２１ テーパ部
２２ スラスト軸受部
２３ 底面
３０、２１０、３１０ ロータハブ
３１ 軸部
３２ 円筒部
３２ａ 載置部
３２ｂ 延長部
３２ｃ 突部
３２ｄ 軸方向当接面
３２ｅ 半径方向当接面
３２ｆ 交差部分
３３ 底面部
４０ 抜け止め
４１ 軸方向当接面
４１ａ テーパ部
４２ 半径方向当接面
４３ 面取部
４４ 上端面
４５、２０２、３０２ 凹部
４６ａ、４６ｂ 壁
５０ ロータマグネット
６０ ケース
７０、２２０、３２０ 気液界面
８０ 間隙
１００ 記録ディスク駆動装置
２００ テーパブッシュ
３００ キャピラリーシール

Claims (6)

1. 静止部材と、
   該静止部材に対して相対的に回転自在である回転部材と、
   前記静止部材の軸受面、該軸受面と半径方向に対向する前記回転部材の軸受面、これら両軸受面間に介在された潤滑流体、および前記両軸受面の少なくとも一方に設けられた動圧発生溝により構成され、前記静止部材に対して前記回転部材を回転自在に支持する動圧軸受部と、
   前記回転部材または前記静止部材に軸方向および半径方向に当接して取付けられ、前記静止部材または回転部材の一部との間に半径方向にシール間隙を形成して対向し、前記動圧軸受部に通じた前記潤滑流体のシール界面を形成する補助部材と、
   を具備するスピンドルモータにおいて、
   前記補助部材が前記回転部材または前記静止部材に軸方向に当接する面と、該面と対応する前記回転部材または前記静止部材の面の少なくとも一方には、半径方向に連続する凹部がその端縁を前記シール間隙に開口させて形成されていることを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記凹部は、該凹部の幅が半径方向外方に向い広がることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記凹部の形状が、湾曲状に形成されていることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のスピンドルモータ。
4. 前記シール間隙が軸方向下側に向い広がるテ−パ状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピンドルモータ。
5. 前記シール間隙は軸方向上側に向い半径方向外側に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスピンドルモータ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかのスピンドルモータを搭載したことを特徴とする記録ディスク駆動装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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