JP2004147459A

JP2004147459A - Spindle motor and disk drive unit equipped therewith

Info

Publication number: JP2004147459A
Application number: JP2002311306A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sodeoka; 袖岡　覚
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP4147086B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spindle motor reducible in size, thickness and cost, stably usable even under a variety of environments, and operable with low power consumption. <P>SOLUTION: A thrust bearing is constituted between the flat surface of the large-diameter part of a shaft of the spindle motor and the bottom face of a rotor, and a radial bearing having a dynamic pressure generation groove that is formed so as to make air flow toward the thrust bearing in the axial direction is constituted between the external peripheral surface of the large-diameter part of the shaft and the internal peripheral surface of the rotor. The rotor is magnetically applied with back-pressure in the direction opposing a floating force generated at the thrust bearing. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば外径が１インチの記録ディスクを回転駆動する、薄型で且つ小径なディスク駆動用のスピンドルモータ及びこのスピンドルモータを備えたディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ハードディスク等の記録ディスクを駆動するディスク駆動装置において使用されるスピンドルモータの軸受として、シャフトとスリーブとを相対回転自在に支持するために、両者の間に介在させたオイル等の潤滑流体の流体圧力を利用する動圧軸受が種々提案されている。
【０００３】
このような従来の動圧軸受を備えたスピンドルモータの構成を説明すると、スリーブの中心に軸が上下一対のラジアル流体軸受を介して回転自在に支持されており、スリーブはベースに一体的に固定されて固定部材を構成している。また、そのスリーブの中心を貫通して上方に突出した軸の上端に、磁気ディスクを搭載するハブが取り付けられており、軸の下端の外径面には、抜け止め機能を有すると共にスラスト流体軸受を構成するスラストプレートが回転可能に固着されている。このスラストプレートは、スリーブの下部に設けた段状の凹所内に収納されている。
【０００４】
ラジアル流体軸受を構成するラジアル受面は軸の外周面に形成され、これに対向するラジアル軸受面がスリーブの内径面に形成され、これら軸及びスリーブのラジアル受面の少なくとも一方に動圧発生用の溝が形成されている。
【０００５】
また、前記スラスト流体軸受を構成するスラスト受面がスラストプレートの上下両平面に形成され、これに対向するスラスト軸受面がスリーブの下部の凹所の内面及びスラストカバーの上面に形成されており、これらスラストプレート、スリーブ及びスラストカバーのスラスト軸受面の少なくとも一方に動圧発生用の溝が形成されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、近年このようなスピンドルモータが使用されるディスク駆動装置は、携帯情報端末等の小型機器への適用が開始されており、更なる薄型化の要求が高まりつつある。
【０００７】
このため、本願の出願人は、スラスト軸受部を構成するためのスラストプレートを不要として、モータの小型・薄型化を可能としつつ、ラジアル軸受部間の間隔を可能な限り大きくして所望の軸受剛性を得ることを可能としたディスク駆動装置用スピンドルモータを提案した（特許文献２参照）。
【０００８】
より具体的には、シャフトが挿通されるスリーブの上端面とロータハブの下面との間でスラスト軸受部を構成し、またシャフトの外周面とスリーブの内周面とで一対のラジアル軸受部を構成すると共に、スラスト軸受部とこれに隣接する側のラジアル軸受部との間にオイルを連続的に保持してこれら両軸受部の協働によってロータに所望の浮上力を付与し、ロータをベース部材側に磁気吸引することで、スラスト軸受部及び一方のラジアル軸受部とで発生したロータの浮上力とバランスさせている。
【０００９】
また、一対のラジアル軸受部に保持されるオイルは、シャフトとスリーブとの間に形成した空気介在部に保持される空気によって軸線方向に分離され、それぞれオイルと空気との気液界面を形成して保持されていると共に、スラスト軸受部に保持されるオイルは、スラスト軸受部の半径方向外方側に形成されたテーパシール部内でオイルと空気との気液界面を形成して保持されている。すなわち、動圧軸受内に保持されるオイルは、スラスト軸受部とこれに隣接する側のラジアル軸受部との間で保持されるオイルと、他方のラジアル軸受部で保持されるオイルとにそれぞれ空気によって分割され保持される構成となる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−１９７３０６号公報（第２−４頁、第１―３図）
【特許文献２】
特開２０００−１１３５８２号公報（第５−６頁、第２図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昨今、これらディスク駆動装置が用いられる装置の多様化から、様々な環境下でも安定した性能を維持することが必要となり、また、このような小型機器の殆どが充電池により駆動されることから、より長時間の使用に耐えるために、更なる低消費電力化が要求されるようになってきた。
【００１２】
これに対し、オイルを作動流体とする動圧軸受の場合、オイルは温度や気圧といった外部環境の変動によって特性が変化しやすいことから、その適用範囲は自ずと制約されることとなる。
【００１３】
また、オイルを作動流体とする動圧軸受では、オイルの粘度が高い低音時には粘性抵抗による損失が大きくなり、スピンドルモータの消費電力量が増大する。
【００１４】
本発明の目的は、小型・薄型且つ低コスト化が可能であると共に、様々な環境下であっても安定して使用することができ且つ低消費電力で駆動可能なスピンドルモータを提供することである。
【００１５】
また、本発明の別の目的は、上記スピンドルモータを備えることで、携帯情報端末等の小型機器への適用が可能であると共に、長時間使用することができ且つ信頼性の高いディスク駆動装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸心部に中央開口が設けられ且つ内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータの中央開口を通じて延伸される小外径部と該ロータの内周面と半径方向に対向する大外径部と該小外径部と大外径部との間に位置し且つ該ロータの中央開口縁から内周面に至る底面と軸線方向に対向する平面とを有するシャフトとを備えたスピンドルモータにおいて、前記シャフトの平面と前記ロータの底面との間には、スラスト軸受部が構成され、また前記シャフトの大外径部と前記ロータの内周面との間には、気体を該スラスト軸受部に向かって軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝を有するラジアル軸受部が構成されると共に、前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する浮上力と対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成において、空気等の気体はオイル等の液体に比べて温度変化による粘性等の特性変化が小さいことから、低温環境下での使用においても粘性抵抗に起因する回転時の損失を小さくすることができ、低電力化が可能になる。また、高温環境下での使用においても、粘性低下に起因する支持剛性の低下も抑制されるため、様々な環境下で安定して使用することが可能になる。
【００１８】
また、気体は液体に比べて粘性が小さく、圧縮性流体であることから、所定の支持剛性を得ようとした場合に、オイルを使用する軸受に比べて軸受部の寸法を比較的に大きく確保することが必要であるため、一般的には小型・薄型のスピンドルモータの軸受への適用は困難ではあるが、上記構成のように、軸受部にかえてロータを磁気背圧して支持することで、軸受の形成箇所を最小とし制限された寸法の中でも個々の軸受部の占有する面積を最大とすることによって、例えば外径が１インチの小径なディスクを駆動する極小のスピンドルモータにおいても適用可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１のスピンドルモータにおいて、前記ロータの底面における前記中央開口縁又は前記シャフトの平面における半径方向内周縁には軸線方向に突出する環状突部が設けられており、該環状突部が前記ラジアル軸受部側から流入した気体の流動を阻害して前記スラスト軸受部内の気圧を高めることで前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１のスピンドルモータにおいて、前記スラスト軸受部には前記気体を半径方向内方側か外方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、該動圧発生溝による気体の流動によって前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、回転軸心部に中央開口が設けられた略カップ状のロータと、該ロータの中央開口を通じて延伸される小外径部と該ロータの内周面と半径方向に対向する大外径部と該小外径部と大外径部との間に位置し且つ該ロータの中央開口縁から内周面に至る底面と軸線方向に対向する平面とを有するシャフトと、該シャフトが固着されるベース部材とを備えたスピンドルモータにおいて、前記ベース部材は、前記ロータの端面と間隙を介して対向する平坦面を有しており、前記ベース部材の平坦面と前記ロータの端面との間には、スラスト軸受部が構成され、また前記シャフトの大外径部と前記ロータの内周面との間には、気体を該スラスト軸受部に向かって軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝を有するラジアル軸受部が構成されると共に、前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する浮上力と対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項４のスピンドルモータにおいて、前記ロータの端面における外周縁又は前記ベース部材の平坦面における該ロータの端面における外周縁と対向する部位には軸線方向に突出する環状突部が設けられており、該環状突部が前記ラジアル軸受部側から流入した気体の流動を阻害して前記スラスト軸受部内の気圧を高めることで前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項４のスピンドルモータにおいて、前記スラスト軸受部には前記気体を半径方向内方側か外方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、該動圧発生溝による気体の流動によって前記ロータに浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかのスピンドルモータにおいて、前記シャフトの小外径部の先端部付近には、前記ロータの軸線方向の移動を規制するリング状部材が装着されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、前記スリーブの開口側端面は前記ロータの底面と軸線方向に対向すると共に、前記スリーブの開口側端面又は前記ロータの底面に気体を半径方向内方側に流動させる形状の動圧発生溝が形成されることで気体を作動流体とするスラスト軸受部が構成され、前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を作動流体とするラジアル軸受部が構成され、前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する動圧の作用方向とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項８のスピンドルモータにおいて、前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として軸線方向溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記スラスト軸受部で発生する動圧と実質的に同等の圧力を有する空気室が形成され、前記ロータは前記スラスト軸受部と該空気室との協働によって浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項８のスピンドルモータにおいて、前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として気体を軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記スラスト軸受部で発生する動圧と実質的に同等の圧力を有する空気室が形成され、前記ロータは前記スラスト軸受部と該空気室との協働によって浮上力が付与されることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、請求項８乃至１０のいずれかのスピンドルモータにおいて、前記シャフトは軸部材と該軸部材の外周面に嵌着される中空円筒状の外筒部材とから構成され、該軸部材と該外筒部材との間には、前記ラジアル軸受部の上端部と下端部とを連結する連通孔が形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を作動流体とするラジアル軸受部が構成され、前記ラジアル軸受部には、動圧発生溝として気体を軸線方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられており、また前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面との間には、前記ラジアル軸受部で発生する気体の軸線方向の流動によって昇圧された気体が保持される空気室が形成され、前記ロータは該空気室によって浮上力が付与されると共に、前記ロータには、前記空気室で発生する前記ロータの浮上力とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２のスピンドルモータにおいて、前記シャフトは軸部材と該軸部材の外周面に嵌着される中空円筒状の外筒部材とから構成され、該軸部材と該外筒部材との間には、前記ラジアル軸受部の上端部と下端部とを連結する連通孔が形成されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１４に記載の発明は、内部に空洞を規定する略カップ状のロータと、該ロータと一体的に回転するシャフトと、該シャフトが挿通される一端閉塞状の円筒状スリーブとを備えたスピンドルモータにおいて、前記スリーブの閉塞側端面と前記シャフトの端面とは軸線方向に対向すると共に、気体を半径方向内方側に向かって流動させる形状の動圧発生溝が設けられたスラスト軸受部が構成され、前記シャフトの外周面と前記スリーブの内周面とは半径方向に対向すると共に、気体を前記スラスト軸受部方向に流動させる形状の動圧発生溝が設けられたラジアル軸受部が構成され、前記ロータには、前記スラスト軸受部で発生する動圧の作用方向とは対向する方向に磁気背圧されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１５に記載の発明は、情報を記録できる記録ディスクが回転駆動されるディスク駆動装置において、ハウジングと、該ハウジングの内部に固定され該記録ディスクを回転させるスピンドルモータと、該記録ディスクに情報を書き込み又は読み出すための情報アクセス手段とを有するディスク駆動装置であって、前記スピンドルモータとして、請求項１乃至１４のいずれかに記載したスピンドルモータを備えてなることを特徴とするディスク駆動装置。
【００３３】
ところで、請求項１以外の請求項に記載する発明は、本発明の実施形態に即した構成に関するものであり、重複した記載を避けるために、各請求項に係る発明の構成による作用効果並びにその原理に関しては、下記発明の実施の形態において詳述する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、各図面を参照して本発明に係るスピンドルモータ及びこのスピンドルモータを用いたディスク駆動装置の実施形態について説明する。尚、本実施形態の説明では便宜上各図面の上下方向を「上下方向」とするが、スピンドルモータの実際の取付状態における方向を限定するものではない。
【００３５】
（実施例１）
まず、図１及び図２を参照して本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータについて説明する。図１に図示されるスピンドルモータは、ブラケット２の略中央部に立設されるシャフト４と、このシャフト４に回転自在に支持されるロータハブ６とを有している。シャフト４は、軸線方向下端部がブラケット２に固着される円柱状の軸部４ａと、この軸部４ａの外周面に嵌着される外筒部４ｂとから構成されている。
【００３６】
ロータハブ６は、軸部４ａの先端部が挿通される中央開口６ａ１が設けられた略円板状の天板６ａと、この天板６ａの外周縁部からブラケット２側に向かって軸線方向下方側に垂下する円筒壁部６ｂとから構成される。円筒壁部６ｂの外周面には、ハードディスク等の記録ディスク（図５においてディスク板５３として図示する）が載置されるフランジ状のディスク載置部６ｃが設けられていると共に、その軸線方向下側外周面にはリング状のロータマグネット８が取付けられている。
【００３７】
これらシャフト４を構成する外筒部４ｂ及びロータハブ６は、アルミナ等のセラミックス材あるいは表面にダイアモンドライクカーボンコーティング等の硬化被膜や二硫化モリブデンコーティング等の潤滑性被膜を形成したステンレス鋼等の金属材から形成するのが好ましい。
【００３８】
また、ブラケット２は、軸部４ａの軸線方向上端部側に向かって開口する略カップ状の形状を有しており、その内周面にはステータ１０がロータマグネット８に対して半径方向外方から空隙を介して対向するよう固着されている。ステータ１０の軸線方向上方は、ステータ１０とロータマグネット８との間に形成される磁路からの漏洩磁束による記録ディスクへの影響を排除するために、強磁性体からなる周状の磁気シールド板１２によって覆われている。
【００３９】
ロータハブ６から軸線方向上方側に突出した軸部４ａの外周面には、中央開口６ａ１の径よりも大外径なリング状部材１３が取付けられており、このリング状部材１３によって、ロータハブ６の軸線方向の移動が規制される。すなわち、ロータハブ６に対してリング状部材１３が係合することで、ロータハブ６の抜止めが構成される。
【００４０】
尚、ブラケット２及び軸部４ａの上端部は、このスピンドルモータが収納されるディスク駆動装置の筐体（図５においてハウジング５１として図示する）に固定される。このようにスピンドルモータの軸線方向上下端部がディスク駆動装置の筐体に固定された、いわゆる両端固定の構造を採用することによって、装置の薄型化等のためにディスク駆動装置の筐体が薄肉化された場合でも、スピンドルモータ自体が、筐体内でいわば柱としての役割を担うことで堅牢性を確保することが可能になる。また、ブラケット２及びシャフト４を含むスピンドルモータの固定側部材の剛性も強化されるので、ロータハブ６の振れ回りや振動あるいは衝撃等の外乱に対する特性が改善されることとなる。尚、ブラケット２は、ディスク駆動装置の筐体と一体に形成することも可能である。
【００４１】
次に、この実施形態に係るスピンドルモータの軸受部の構成について説明する。ロータハブ６の天板６ａの下面には、中央開口６ａ１の周縁にそって環状突部６ａ２が設けられており、スピンドルモータの停止時には、この環状突部６ａ２がシャフト４の外筒部４ｂと当接する。このとき、ロータハブ６の天板６ａの下面にける環状突部６ａ２よりも半径方向外方側は、シャフト４の外筒部４ｂの上面との間に間隙１４を形成して対向しており、この天板６ａの下面と外筒部４ｂの上面との間に形成される間隙１４は、後に説明するとおり、スラスト軸受部として機能する。
【００４２】
また、シャフト４の外筒部４ｂの外周面は、ロータハブ６の円筒壁部６ｂの内周面と対向すると共に、その表面には動圧発生溝１６ａが設けられることで空気等の気体を作動流体とするラジアル軸受部１６が構成されている。このラジアル軸受部１６に形成される動圧発生溝１６ａは、図１において外筒部４ｂの一部を露出させて示すとおり、スパイラル形状とする他、間隙１４側に位置するスパイラル溝部の軸線方向寸法に比べて空気導通路Ａ側に位置するスパイラル溝部の軸線方向寸法の方が長く設定された、軸線方向にアンバランスなヘリングボーン形状とすることができる。
【００４３】
磁気シールド板１２の上面とディスク載置部６ｃの下面との間並びに磁気シールド板１２の内周面と円筒壁部６ｂの外周面との間には、ロータマグネット８とステータ１０との間に形成される空隙に連続する空隙が形成されており、また円筒壁部６ｂ及びロータマグネット８の下面とブラケット２の上面との間には、ロータマグネット８とステータ１０との間に形成される空隙に連続する空隙が形成されている。これら一連の空隙によって、モータの外部からラジアル軸受部１６まで連続する、空気導通路Ａが形成されている。
【００４４】
ロータハブ６が回転を始めると、ラジアル軸受部１６では、動圧発生溝１６ａによるポンピング作用によって空気導通路Ａを通じて外気を取り込みながら軸線方向上方側、すなわち間隙１４側へと押し込み、ラジアル軸受部１６の軸線方向下端部から間隙１４にかけて空気による高圧な流体膜を形成していく。上記したとおり、スピンドルモータの停止時には、ロータハブ６は環状突部６ａ２において外筒部４ｂの上面に接触していることから、ラジアル軸受部１６のポンピング作用によって軸線方向上方側に送り込まれた空気は、間隙１４内に溜り、この間隙１４内が一定圧以上にまで昇圧された段階で、ロータハブ６がシャフト４に対して浮上し、非接触で回転を開始する。このようにラジアル軸受部１６と協働することによって、間隙１４はスラスト軸受部としての機能を有することとなる。
【００４５】
ロータハブ２が浮上することで、環状突部６ａ２と外筒部４ｂの上面との間に隙間が生じるため、間隙１４に溜まった外気が抜け、ロータハブ６の浮上力は幾分低下することとなる。しかしながら、ブラケット２には、ロータマグネット８の下面と軸線方向に対向する位置にステンレス鋼等の強磁性体から形成された環状のスラストヨーク１８が配置されており、ロータハブ６には、このスラストヨーク１８とロータマグネット８との間に作用する磁気力によって、ブラケット２側に常時吸引されることとなるので、間隙１４内が昇圧することで発生するロータハブ６の浮上力とこの磁気力とがバランスし、環状突部６ａ２と外筒部４ｂとの間の隙間が所定量以上に大きくなることはなく、またロータハブ６の浮上が安定する。
【００４６】
このように、表面や形状等に対して高い加工精度が要求される動圧軸受部を外筒部材４ｂの外周面と円筒壁部６ｂの内周面との間に１つのみ形成した構成とすることで、加工工数が削減されて歩留まりが改善されると共に、低コスト化することが可能になる。また上記構成のように、軸受部にかえてロータハブ６を磁気背圧して支持することで、軸受の形成箇所を最小とし制限された寸法の中でもラジアル軸受部１６の占有する面積を最大とすることによって、例えば外径が１インチの小径なディスクを駆動する極小のスピンドルモータにおいても適用可能となる。
【００４７】
また、気体自体がオイル等の液体よりも粘度の低い流体であることから、動圧軸受部を１つのみ設けた構成と相俟って、回転時の粘性抵抗が可及的に小さくなる。よって、軸受部で発生する回転負荷等の損失が低減され、スピンドルモータの消費電力量を削減することが可能である。
【００４８】
更に、気体は液体に比べて温度や圧力といった外部環境の影響を受けにくい、つまり、特性の変化が非常に小さい流体であるので、これを作動流体として用いてロータハブ６を支持することで、様々な環境下にあっても所定の軸受剛性を維持し続けることが可能で、非常に安定した回転を得ることができる。
【００４９】
加えて、ロータハブ６とシャフト４とのスピンドルモータの停止時における接触が、環状突部６ａ２と外筒部４ｂの上面部分のみで発生することから、スピンドルモータの起動からロータハブ６が浮上するまでの間あるいは定常回転状態からロータハブ６が徐々に下降し完全に停止するまでの間に発生する、ロータハブ６とシャフト４との機械的な接触・摺動を最小限に抑え、異常摩耗の発生や発塵が防止される。
【００５０】
また、上記構成においては、スラスト軸受部をラジアル軸受部１６のポンピング作用に依存した形態となっているが、図１における環状突部６ａ２を設けず、天板６ａの下面との間でスラスト軸受部を構成する外筒部４ｂの上面に、ラジアル軸受部と同様に空気を半径方向外方側、すなわちラジアル軸受部１６側に圧送する形状のスパイラル溝あるいは半径方向にアンバランスなヘリングボーン溝による動圧発生溝を形成し、スピンドルモータの回転に応じて能動的に機能する動圧軸受を配置することも可能である。
【００５１】
このようにロータハブ６のスラスト方向の支持を動圧軸受によって行うことで、図１における構成による利点のいくつかは失われるものの、動圧発生溝によるポンピング作用によってロータハブ６を比較的に低い回転速度で浮上させることが可能になる。
【００５２】
（実施例２）
次に図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータについて説明する。尚、図２に図示されるスピンドルモータにおいて、上記第１の実施形態に係るスピンドルモータと実質的に同様の構成を有する部分については、同じ図番を付し、その説明は割愛する。
【００５３】
本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータにおいては、スラスト軸受部としての機能を担う間隙１４’が、ロータハブ６’とブラケット２との間に形成されている点で上記第１の実施形態に係るスピンドルモータとは異なる構成を有する。
【００５４】
すなわち、ロータハブ６’における円筒壁部６ｂ’の下面の外周縁部には、ブラケット２側に突出する環状突部６ｂ’１が設けられており、円筒壁部６ｂ’の下面における環状突部６ｂ’１よりも半径方向内方側の領域には、ブラケット２の上面との間に間隙１４’が形成されている。また、間隙１４’が円筒壁部６ｂ’の下面とブラケット２の上面との間に形成されることから、ラジアル軸受部１６’における動圧発生溝１６ａ’は、上記第１の実施形態のスパイラル溝又はヘリングボーン溝とは軸線方向における逆方向に外気を圧送する形状を有することとなる。
【００５５】
このとき、スピンドルモータの停止時においても軸部４ａの外周面とロータハブ６’の天板６ａ’に設けられた中央開口６ａ１’との間に形成される間隙からラジアル軸受部１６’の軸線方向上端部に至る空気導通路Ｂが形成されるよう、環状突部６ｂ’１の突出量を決定し、天板６ａ’の下面と外筒部４ｂの上面との間に隙間を確保しておく必要がある。
【００５６】
この構成においても、上記第１の実施形態に係るスピンドルモータと同様の利点を得ることが可能である。また、スラスト軸受部として動圧軸受部を外筒部６ｂ’の下面とブラケット２の上面との間に設けることも可能である。
【００５７】
（実施例３）
次に図３を参照して本発明に係るスピンドルモータの第３の実施形態について説明する。図３に図示されるスピンドルモータは、ブラケット２２の略中央部に設けた円筒状のボス部２２ａ内に立設される中空円筒状のスリーブ２３及びこのスリーブ２３の軸線方向下端部側の開口を密封する円板状のカバー部材２５と、これらスリーブ２３の内周面及びカバー部材２５の上面とによって規定される空間内に挿入されるシャフト２４が一体的に設けられたロータハブ２６とを有している。シャフト２４は、ロータハブ２６の中央部から延びる軸部２４ａと、この軸部２４ａの外周面に嵌着される外筒部２４ｂとから構成されている。
【００５８】
またロータハブ２６は、軸部４ａと同心状に形成された略円板状の天板２６ａと、この天板２６ａの外周縁部からブラケット２２側に向かって軸線方向下方側に垂下する円筒壁部２６ｂとから構成される。円筒壁部２６ｂの外周面には、ハードディスク等の記録ディスク（図５においてディスク板５３として図示する）が載置されるフランジ状のディスク載置部２６ｃが設けられていると共に、その軸線方向下側外周面にはリング状のロータマグネット２８が取付けられている。
【００５９】
これらシャフト２４を構成する外筒部２４ｂ並びにスリーブ２３及びカバー部材２５は、アルミナ等のセラミックス材あるいは表面にダイアモンドライクカーボンコーティング等の硬化被膜や二硫化モリブデンコーティング等の潤滑性被膜を施したステンレス鋼等の金属材から形成するのが好ましい。
【００６０】
また、ブラケット２２は、スリーブ２３の軸線方向上端部側に向かって開口する略カップ状の形状を有しており、その内周面にはステータ３０がロータマグネット２８に対して半径方向外方から空隙を介して対向するよう固着されている。ステータ３０の軸線方向上方は、ステータ３０とロータマグネット２８との間に形成される磁路からの漏洩磁束による記録ディスクへの影響を排除するために、強磁性体からなる周状の磁気シールド板３２によって覆われている。
【００６１】
更に、スリーブ２３の外周面上端部には半径方向外方側に突出する環状のフランジ部２３ａが設けられており、また、ロータハブ２６の円筒壁部２６ｂの内周面には、スリーブ２３の外径よりも小内径なリング状部材３３が取付けられており、このリング状部材３３とフランジ部２とによって、ロータハブ２６の軸線方向の移動が規制される。すなわち、フランジ部２３ａに対してリング状部材３３が係合することで、ロータハブ２６の抜止めが構成される。
【００６２】
次に、この実施形態に係るスピンドルモータの軸受部の構成について説明する。まず、スリーブ２３の上面には、空気を半径方向外方側に圧送する形状のスパイラル溝あるいは半径方向にアンバランスなヘリングボーン溝による動圧発生溝２７ａが形成されており、ロータハブ２６の天板２６ａの下面との間に空気等の気体を作動流体とするスラスト軸受部２７が構成されている。
【００６３】
またスリーブ２３の内周面は、シャフト２４の外筒部２４ｂの外周面と対向すると共に、その表面には軸線方向溝からなる動圧発生溝３６ａが周方向に断続的に設けられることで空気等の気体を作動流体とするラジアル軸受部３６が構成されている。
【００６４】
更に、軸部２４ａと外筒部２４ｂとで構成されるシャフト２４の軸線方向寸法は、スリーブ２３の内周面とカバー部材２５の上面とによって規定される空間の軸線方向寸法よりも幾分短く設定されており、これにより、シャフト２４の先端部下面とカバー部材２５の上面との間に空気が保持された空間である空気室２９が規定される。
【００６５】
磁気シールド板３２の上面とディスク載置部２６ｃの下面との間並びに磁気シールド板３２の内周面と円筒壁部２６ｂの外周面との間には、ロータマグネット２８とステータ３０との間に形成される空隙に連続する空隙が形成されており、また円筒壁部２６ｂ及びロータマグネット２８の下面とブラケット２２の上面との間には、ロータマグネット２８とステータ３０との間に形成される空隙に連続し、これら一連の空隙によって空気導通路Ｃが形成されている。
【００６６】
斯く構成において、スピンドルモータが回転すると、スラスト軸受部２７の動圧発生溝２７ａ内に保持されていた空気が半径方向内方側に流動することで動圧が発生し、ロータハブ２６の浮上が開始される。また、ラジアル軸受部３６においても、動圧発生溝３６ａによる動圧が発生し、ロータハブ２６が調心される。
【００６７】
ロータハブ２６が浮上することでスラスト軸受部２７が空気導通路Ｃに連続され、動圧発生溝２７ａによるポンピング作用で外気が軸受内に取り込まれていく。
【００６８】
このように、スラスト軸受部２７のポンピング作用によって外気が取り込まれると、シャフト２４の先端部下面とカバー部材２５の上面とによって規定される空気室内に保持される空気が昇圧される。すなわち、この実施形態に係るスピンドルモータにおいては、スラスト軸受部２７と空気室２９とが協働することでロータハブ２６の浮上力を得る構成となっている。
【００６９】
また、上記第１の実施形態の場合と同様に、この実施形態においてもロータハブ２６には、スラストヨーク３８とロータマグネット２８との間に作用する磁気力によって、ブラケット２側に常時吸引されており、シャフト２４の先端部下面とカバー部材２５の上面との間に形成される空間内が昇圧することで発生するロータハブ２６の浮上力とこの磁気力とがバランスし、ロータハブ６の浮上が安定する。
【００７０】
この構成においても、上記第１及び第２の実施形態に係るスピンドルモータと同様の利点を得ることが可能である。
【００７１】
尚、上記構成においてはスラスト軸受部２７によって空気を空気室２９側に向かって圧送する構成であることから、ラジアル軸受部３６では空気を軸線方向に流動させる必要がないので、動圧発生溝３６ａとして軸線方向溝を形成したいわゆるステップ型の動圧軸受の構成としているが、これにかえて、ラジアル軸受部３６に設けられる動圧発生溝３６ａを図１に図示されるスパイラル溝又はヘリングボーン溝とは軸線方向逆方向に空気を圧送する形状のスパイラル溝又はヘリングボーン溝としてラジアル軸受部３６のポンピング作用によって空気を空気室２９側に圧送する構成とし、スラスト軸受部２７を設けない構成とすることも可能である。
【００７２】
このようにラジアル軸受部３６によって空気の圧送を行う場合、スピンドルモータの停止時においてもラジアル軸受部３６を空気導通路Ｃに連続させることが必要である。従って、シャフト２４の軸線方向寸法をスリーブ２３とカバー部材２５とによって規定される空間の軸線方向寸法よりも大きくしておく必要がある。この場合、ロータハブ２６の浮上を確実に行うために、軸部２４ａの先端部下面の軸心部に小突起を設けておき、これをカバー部材２５の上面に点接触あるいは面接触させ、空気室２９を確保しておくことが望ましい。
【００７３】
（実施例４）
次に図４を参照して、本発明の第４の実施形態に係るスピンドルモータについて説明する。この図４は、シャフト２４’を構成する軸部２４ａ’の表面を露出させた状態で示す断面図である。尚、図４に図示されるスピンドルモータにおいて、上記第３の実施形態に係るスピンドルモータと実質的に同様の構成を有する部分については、同じ図番を付し、その説明は割愛する。
【００７４】
本発明の第４の実施形態に係るスピンドルモータにおいては、ラジアル軸受部３６の軸線方向上端部側と下端部側とを連通する連通孔４０が、軸部２４ａ’の外周面と外筒部２４ｂ’との間に形成されている点で上記第３の実施形態に係るスピンドルモータとは異なる構成を有する。
【００７５】
すなわち、シャフト２４’を構成する軸部２４ａ’の外周面には、その上端部側から下端部側に連続する一条の螺旋状溝４０ａが形成されており、軸部２４ａ’の外周面に外筒部２４ｂ’が嵌着されることで、螺旋状溝４０ａと外筒部２５４ｂ’の内周面との間に螺旋状溝４０が形成されることとなる。尚、図４においては、螺旋状溝４０ａは軸部２４ａの図示方向裏面側に形成された部分について破線で示している。
【００７６】
外筒部２４ｂ’の内周面上下端部には、螺旋状溝４０ａの上端部及び下端部に対応して、軸部２４ａ’の外周面との間にごく僅かな隙間が形成されるよう、その上端面及び下端面に至る円周状の凹部２４ｂ’１，２４ｂ’２が設けられている。連通孔４０は、この凹部２４ｂ’１，２４ｂ’２と軸部２４ａ’の外周面との間に形成される僅かな隙間を通じてラジアル軸受部３６に連続している。
【００７７】
次に、この連通孔４０の機能について説明する。
【００７８】
例えばスリーブ２３の内周面又は外筒部２４ｂの外周面の最大の加工公差が組み合わされることによって、スリーブ２３の内周面と外筒部２４ｂの外周面との間に形成される間隙が、その軸線方向上端部側と下端部側とで隙間寸法に変化が生じた場合、空気に対して異常な流動が誘起されることとなる。その結果、スリーブ２３の内周面と外筒部２４ｂの外周面との間に形成される間隙の軸線方向上端部側と下端部側、すなわちスラスト軸受部２７と空気室２９との間で、空気の圧力差が生じることとなる。この圧力差を放置しておくと、空気が軸線方向下端部側から上端部側へ流動する場合は、空気室２９内の空気を昇圧させることができず、ロータハブ２６の浮上量が不足し、また、空気が軸線方向上端部側から下端部側へと流動する場合は、空気室２９内が必要以上に昇圧され、ロータハブ２の過浮上が発生する。
【００７９】
これに対し、連通孔４０を設けることで、上記空気に軸線方向の流動が誘起され、スリーブ２３の内周面と外筒部２４ｂの外周面との間に形成される間隙の軸線方向上端部側と下端部側とで空気の圧力差が生じても、連通孔４０を通じて、内圧の高い側から低い側への空気流動が生じるため、軸受部内の圧力をバランスさせることが可能になる。
【００８０】
このように連通孔４０を設けておくことで、上記各実施形態のスピンドルモータの構成による利点に加え、加工誤差に対する許容範囲が格段に拡大するので、歩留まりが改善される。また、ラジアル軸受部での空気の軸線方向の流動が許容されるので設計の自由度も高くとれる。
【００８１】
また、図４に図示されるように、連通孔４０の両端開口部をそれぞれ、外筒部２４ｂ’の内周面に設けられた円周状の凹部２４ｂ’１，２４ｂ’２と軸部２４ａ’の外周面との間に形成される僅かな隙間内に位置させることで、空気の導通抵抗が生じ、連通孔４０内を急激に空気が流動することはない。すなわち、連通孔４０は上記した圧力の調整機能だけでなく、急激な圧力変動を抑制する緩衝機能を有することとなる。
【００８２】
つまり、振動や衝撃といった外乱によってロータハブ２６が振れると、軸受部内に形成される間隙はロータハブ２６の移動方向側で広く、またその反対側では狭くなろうとする。このとき、連通孔４０が直接的にラジアル軸受部３６の軸線方向上下端部に連通されていた場合には、間隙が狭くなろうとする側からその反対側に向かって空気が容易に流動することが可能となるため、圧力が急激に変動しロータハブ２６の振れを抑えることができない。しかしながら、連通孔４０の両開口部の流通抵抗を大きくすることで、空気の流動が妨げられ、ロータハブ２６の振れも最小限に抑えられると共に、時間を要することなく所定の浮上量へ復帰することが可能になる。
【００８３】
（ディスク駆動装置の構成）
図５に、一般的なディスク駆動装置５０の内部構成を模式図として示す。ハウジング５１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、その内部に情報を記憶する円板状のディスク板５３が装着されたスピンドルモータ５２が設置されている。加えてハウジング５１の内部には、ディスク板５３に対して情報を読み書きするヘッド移動機構５７が配置され、このヘッド移動機構５７は、ディスク板５３上の情報を読み書きするヘッド５６、このヘッドを支えるアーム５５及びヘッド５６及びアーム５５をディスク板５３上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部５４により構成される。
【００８４】
このようなディスク駆動装置５０のスピンドルモータ５２として上記実施形態のスピンドルモータを使用することで、携帯情報端末等の小型機器への適用が可能であると共に、長時間の使用並びに信頼性の向上が可能となる。
【００８５】
以上、本発明に従う動圧軸受、スピンドルモータ並びにディスク駆動装置の一実施形態について説明したが、本発明は係る実施形態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。
【００８６】
例えば、上記実施形態においては、シャフトは、軸部の外周面に外筒部を嵌着した二重構造にて構成されているが、組立工程上許容されるならば、シャフトは一体構造であっても構わない。
【００８７】
【発明の効果】
本発明のスピンドルモータによれば、小型・薄型化及び低コスト化を達成することが可能であると共に、様々な環境下にあっても安定した回転が可能で且つ低消費電力化することが可能となる。
【００８８】
また、本発明のディスク駆動装置によれば、携帯情報端末等の小型機器への適用が可能であると共に、長時間の使用並びに信頼性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータの概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るスピンドルモータの概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るスピンドルモータの概略構成を示す断面図である。
【図５】ディスク駆動装置の内部構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
６，６’　ロータ
４　シャフト
４ａ　軸部（小外径部）
４ｂ　外筒部（大外径部）
１４，１４’　間隙（スラスト軸受部）
１６　ラジアル軸受部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin and small-diameter spindle motor for driving a recording disk having an outer diameter of, for example, 1 inch, and a disk drive device provided with the spindle motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a bearing for a spindle motor used in a disk drive device for driving a recording disk such as a hard disk, a lubricating fluid such as oil interposed between the shaft and the sleeve to support the shaft and the sleeve so as to be relatively rotatable. Various dynamic pressure bearings utilizing the above fluid pressure have been proposed.
[0003]
The configuration of a spindle motor having such a conventional dynamic pressure bearing will be described. A shaft is rotatably supported at the center of a sleeve via a pair of upper and lower radial fluid bearings, and the sleeve is integrally fixed to the base. This constitutes a fixing member. A hub on which a magnetic disk is mounted is mounted on the upper end of a shaft that projects upward through the center of the sleeve. The outer diameter surface of the lower end of the shaft has a retaining function and a thrust fluid bearing. Are fixed rotatably. The thrust plate is housed in a stepped recess provided at the lower part of the sleeve.
[0004]
A radial bearing surface constituting the radial fluid bearing is formed on an outer peripheral surface of a shaft, and a radial bearing surface opposed thereto is formed on an inner diameter surface of a sleeve. At least one of the radial receiving surface of the shaft and the sleeve has a dynamic pressure generating surface. Grooves are formed.
[0005]
Further, a thrust receiving surface constituting the thrust fluid bearing is formed on both upper and lower planes of a thrust plate, and opposed thrust bearing surfaces are formed on an inner surface of a lower recess of the sleeve and an upper surface of the thrust cover, Grooves for generating dynamic pressure are formed on at least one of the thrust bearing surfaces of the thrust plate, sleeve and thrust cover. (For example, see Patent Document 1).
[0006]
However, in recent years, a disk drive device using such a spindle motor has been applied to a small device such as a portable information terminal, and a demand for further reduction in thickness has been increasing.
[0007]
For this reason, the applicant of the present application has made it possible to eliminate the need for a thrust plate for forming the thrust bearing portion, to reduce the size and thickness of the motor, and to increase the distance between the radial bearing portions as much as possible. A spindle motor for a disk drive device capable of obtaining rigidity has been proposed (see Patent Document 2).
[0008]
More specifically, a thrust bearing portion is formed between the upper end surface of the sleeve through which the shaft is inserted and the lower surface of the rotor hub, and a pair of radial bearing portions is formed by the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve. At the same time, oil is continuously held between the thrust bearing portion and the radial bearing portion on the side adjacent to the thrust bearing portion, and a desired levitation force is applied to the rotor by the cooperation of the two bearing portions. The magnetic attraction to the side balances the floating force of the rotor generated between the thrust bearing portion and one of the radial bearing portions.
[0009]
The oil held in the pair of radial bearings is separated in the axial direction by the air held in the air interposed part formed between the shaft and the sleeve, and forms a gas-liquid interface between the oil and the air. The oil held by the thrust bearing portion is held by forming a gas-liquid interface between oil and air in a taper seal portion formed on the radially outer side of the thrust bearing portion. . That is, the oil held in the dynamic pressure bearing is divided into oil held between the thrust bearing portion and the radial bearing portion adjacent to the thrust bearing portion, and oil held by the other radial bearing portion. Is divided and held.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-197306 (pages 2-4, FIG. 1-3)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-113582 (pages 5-6, FIG. 2)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, recently, with the diversification of devices in which these disk drive devices are used, it is necessary to maintain stable performance even in various environments, and most of such small devices are driven by rechargeable batteries. Therefore, further lower power consumption has been demanded in order to withstand use for a longer time.
[0012]
On the other hand, in the case of a dynamic pressure bearing using oil as a working fluid, the characteristics of oil tend to change due to changes in the external environment such as temperature and atmospheric pressure, and therefore its application range is naturally restricted.
[0013]
Further, in a dynamic pressure bearing using oil as a working fluid, loss due to viscous resistance increases when the oil viscosity is high and the sound is low, and the power consumption of the spindle motor increases.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a spindle motor that can be used stably even in various environments and can be driven with low power consumption, while being small, thin, and low in cost. is there.
[0015]
Another object of the present invention is to provide a highly reliable disk drive which can be used for a small device such as a portable information terminal by using the spindle motor and which can be used for a long time. To provide.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is provided with a substantially cup-shaped rotor having a center opening at a rotation axis portion and defining a cavity therein, and is extended through the center opening of the rotor. A small outer diameter portion, a large outer diameter portion radially opposed to the inner peripheral surface of the rotor, and a large outer diameter portion located between the small outer diameter portion and the large outer diameter portion, and a central opening edge of the rotor extending from the central opening edge to the inner peripheral surface. In a spindle motor including a shaft having a bottom surface and an axially opposed flat surface, a thrust bearing portion is formed between the flat surface of the shaft and the bottom surface of the rotor, and a large outer diameter of the shaft. A radial bearing portion having a dynamic pressure generating groove configured to flow gas in the axial direction toward the thrust bearing portion is formed between the portion and an inner peripheral surface of the rotor, and the rotor includes: Lifting force generated at the thrust bearing Characterized in that it is pressed magnetic back on opposite directions.
[0017]
In the above configuration, since gas such as air has a smaller change in characteristics such as viscosity due to temperature change than liquid such as oil, the loss during rotation caused by viscous resistance should be reduced even in a low temperature environment. And lower power consumption can be achieved. In addition, even when used in a high-temperature environment, a decrease in support rigidity due to a decrease in viscosity is suppressed, so that the device can be stably used in various environments.
[0018]
In addition, since gas is less viscous than liquid and is a compressible fluid, when trying to obtain a predetermined supporting rigidity, the dimensions of the bearing part are relatively large compared to bearings using oil. In general, it is difficult to apply a small and thin spindle motor to the bearing, but as in the above configuration, it is necessary to support the rotor by magnetic back pressure instead of the bearing. By minimizing the location of bearings and maximizing the area occupied by individual bearings within the limited dimensions, it can also be applied to ultra-small spindle motors that drive small-diameter disks with an outer diameter of 1 inch, for example. It becomes.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, in the spindle motor according to the first aspect, an annular protrusion is provided at the center opening edge on the bottom surface of the rotor or on a radially inner peripheral edge on a plane of the shaft in an axial direction. The annular projection inhibits the flow of gas flowing from the radial bearing portion side to increase the pressure in the thrust bearing portion, thereby imparting a floating force to the rotor.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in the spindle motor of the first aspect, the thrust bearing portion is provided with a dynamic pressure generating groove having a shape for causing the gas to flow inward or outward in the radial direction. In addition, a floating force is applied to the rotor by the flow of gas by the dynamic pressure generating groove.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a substantially cup-shaped rotor having a central opening at a rotation axis, a small outer diameter portion extending through the central opening of the rotor, an inner peripheral surface of the rotor, and a radial direction. A shaft located between the large outer diameter portion facing the small outer diameter portion and the large outer diameter portion, and having a bottom surface extending from the central opening edge of the rotor to the inner peripheral surface and a flat surface facing the axial direction; A base member to which the shaft is fixed, wherein the base member has a flat surface opposed to an end surface of the rotor via a gap, and the flat surface of the base member and the rotor A thrust bearing portion is formed between the shaft and an end surface of the shaft, and a gas flows between the large outer diameter portion of the shaft and the inner peripheral surface of the rotor in the axial direction toward the thrust bearing portion. Radial bearing with a dynamic pressure generating groove Together they are made, the rotor is characterized by being pressed magnetic back in the direction opposite to the floating force generated by the thrust bearing portion.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, in the spindle motor according to the fourth aspect, an outer peripheral edge of the end face of the rotor or a portion of the flat surface of the base member opposed to the outer peripheral edge of the end face of the rotor protrudes in the axial direction. An annular protrusion is provided, and the annular protrusion inhibits the flow of the gas flowing from the radial bearing portion side to increase the air pressure in the thrust bearing portion, so that a floating force is applied to the rotor. Features.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, in the spindle motor of the fourth aspect, the thrust bearing portion is provided with a dynamic pressure generating groove having a shape for causing the gas to flow radially inward or outward. In addition, a floating force is applied to the rotor by the flow of gas by the dynamic pressure generating groove.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the spindle motor according to any one of the first to sixth aspects, a ring-shaped member that regulates the axial movement of the rotor is provided near a tip of the small outer diameter portion of the shaft. It is characterized by being worn.
[0025]
The invention according to claim 8 includes a substantially cup-shaped rotor defining a cavity therein, a shaft that rotates integrally with the rotor, and a cylindrical sleeve that is closed at one end and through which the shaft is inserted. In the spindle motor, an opening-side end surface of the sleeve is axially opposed to a bottom surface of the rotor, and a dynamic pressure is generated to flow gas radially inward to the opening-side end surface of the sleeve or the bottom surface of the rotor. A thrust bearing portion using gas as a working fluid is formed by forming the groove, and an outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the sleeve are radially opposed to each other, and a radial bearing portion using gas as a working fluid. Wherein the rotor is subjected to magnetic back pressure in a direction opposite to the direction of action of dynamic pressure generated in the thrust bearing portion.
[0026]
According to a ninth aspect of the present invention, in the spindle motor of the eighth aspect, the radial bearing portion is provided with an axial groove as a dynamic pressure generating groove, and the closed end surface of the sleeve and the end surface of the shaft. An air chamber having a pressure substantially equal to the dynamic pressure generated in the thrust bearing portion is formed between the thrust bearing portion and the rotor, and a floating force is applied to the rotor by the cooperation of the thrust bearing portion and the air chamber. It is characterized by being performed.
[0027]
According to a tenth aspect of the present invention, in the spindle motor according to the eighth aspect, the radial bearing portion is provided with a dynamic pressure generation groove having a shape for flowing gas in an axial direction as the dynamic pressure generation groove. An air chamber having a pressure substantially equal to the dynamic pressure generated in the thrust bearing portion is formed between the closed side end surface of the sleeve and the end surface of the shaft, and the rotor is provided between the thrust bearing portion and the air. A levitation force is provided by cooperation with the chamber.
[0028]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the spindle motor according to any one of the eighth to tenth aspects, the shaft includes a shaft member and a hollow cylindrical outer cylinder member fitted to the outer peripheral surface of the shaft member. A communication hole is formed between the shaft member and the outer cylindrical member for connecting an upper end and a lower end of the radial bearing portion.
[0029]
A twelfth aspect of the present invention includes a substantially cup-shaped rotor that defines a cavity therein, a shaft that rotates integrally with the rotor, and a cylindrical sleeve that is closed at one end and through which the shaft is inserted. In the spindle motor, an outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the sleeve are radially opposed to each other, and a radial bearing portion using a gas as a working fluid is configured.The radial bearing portion has a dynamic pressure generating groove. A dynamic pressure generating groove having a shape for causing gas to flow in the axial direction is provided, and between the closed end face of the sleeve and the end face of the shaft, the axial flow of gas generated in the radial bearing portion is provided. An air chamber for holding the gas pressurized by the air chamber is formed, the levitation force is applied to the rotor by the air chamber, and the rotor generated in the air chamber is provided to the rotor. The lift force is characterized by being pressed magnetically back in opposite directions.
[0030]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the spindle motor according to the twelfth aspect, the shaft includes a shaft member and a hollow cylindrical outer cylinder member fitted to an outer peripheral surface of the shaft member. A communication hole connecting the upper end and the lower end of the radial bearing portion is formed between the outer cylindrical member.
[0031]
The invention according to claim 14 includes a substantially cup-shaped rotor that defines a cavity therein, a shaft that rotates integrally with the rotor, and a cylindrical sleeve that is closed at one end and through which the shaft is inserted. In the spindle motor, a thrust bearing portion provided with a dynamic pressure generating groove having a shape in which a closed end surface of the sleeve and an end surface of the shaft are axially opposed to each other and in which gas flows radially inward. A radial bearing portion provided with a dynamic pressure generating groove configured to radially oppose an outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the sleeve, and to form a gas to flow in a direction of the thrust bearing portion. The magnetic back pressure is applied to the rotor in a direction opposite to the direction of action of the dynamic pressure generated in the thrust bearing portion.
[0032]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a disk drive device in which a recording disk capable of recording information is rotatably driven, a housing, a spindle motor fixed inside the housing to rotate the recording disk, and information recorded on the recording disk. 15. A disk drive device having information access means for writing or reading data, comprising the spindle motor according to claim 1 as said spindle motor.
[0033]
By the way, the inventions described in the claims other than claim 1 relate to the configuration according to the embodiment of the present invention. The principle will be described in detail in the following embodiments of the present invention.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of a spindle motor according to the present invention and a disk drive device using the spindle motor will be described with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the vertical direction in each drawing is referred to as “vertical direction” for convenience, but the direction in the actual mounting state of the spindle motor is not limited.
[0035]
(Example 1)
First, a spindle motor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The spindle motor shown in FIG. 1 has a shaft 4 erected substantially at the center of the bracket 2 and a rotor hub 6 rotatably supported by the shaft 4. The shaft 4 includes a cylindrical shaft portion 4a whose lower end in the axial direction is fixed to the bracket 2, and an outer cylindrical portion 4b fitted on the outer peripheral surface of the shaft portion 4a.
[0036]
The rotor hub 6 has a substantially disk-shaped top plate 6a provided with a central opening 6a1 into which the tip of the shaft portion 4a is inserted, and an axially downward side from the outer peripheral edge of the top plate 6a toward the bracket 2 side. And a cylindrical wall portion 6b that hangs down. On the outer peripheral surface of the cylindrical wall portion 6b, there is provided a flange-shaped disk mounting portion 6c on which a recording disk such as a hard disk (illustrated as a disk plate 53 in FIG. 5) is mounted. A ring-shaped rotor magnet 8 is attached to the outer peripheral surface.
[0037]
The outer cylindrical portion 4b and the rotor hub 6 constituting the shaft 4 are made of a ceramic material such as alumina or a metal material such as stainless steel having a hardened film such as a diamond-like carbon coating or a lubricating film such as a molybdenum disulfide coating formed on the surface. It is preferred to form from.
[0038]
The bracket 2 has a substantially cup-like shape that opens toward the upper end in the axial direction of the shaft portion 4a. Are fixed so as to face each other via a gap. A circumferential magnetic shield plate made of a ferromagnetic material is disposed above the stator 10 in the axial direction in order to eliminate the influence on the recording disk due to magnetic flux leakage from a magnetic path formed between the stator 10 and the rotor magnet 8. 12 is covered.
[0039]
A ring-shaped member 13 having an outer diameter larger than the diameter of the central opening 6a1 is attached to the outer peripheral surface of the shaft portion 4a projecting upward from the rotor hub 6 in the axial direction. Axial movement is restricted. That is, engagement of the ring-shaped member 13 with the rotor hub 6 prevents the rotor hub 6 from being pulled out.
[0040]
The upper ends of the bracket 2 and the shaft 4a are fixed to a housing (shown as a housing 51 in FIG. 5) of the disk drive in which the spindle motor is housed. By adopting a so-called both-end fixed structure in which the upper and lower ends in the axial direction of the spindle motor are fixed to the housing of the disk drive, the housing of the disk drive is made thinner in order to make the device thinner. Even in the case where the spindle motor is used, the rigidity can be ensured by the role of the spindle motor itself as a pillar in the housing. In addition, since the rigidity of the fixed side member of the spindle motor including the bracket 2 and the shaft 4 is strengthened, the characteristics of the rotor hub 6 against disturbances such as whirling, vibration, and impact are improved. Note that the bracket 2 can be formed integrally with the housing of the disk drive device.
[0041]
Next, the configuration of the bearing portion of the spindle motor according to this embodiment will be described. An annular protrusion 6a2 is provided on the lower surface of the top plate 6a of the rotor hub 6 along the peripheral edge of the central opening 6a1, and when the spindle motor stops, the annular protrusion 6a2 comes into contact with the outer cylindrical portion 4b of the shaft 4. Touch At this time, the outer side in the radial direction from the annular projection 6a2 on the lower surface of the top plate 6a of the rotor hub 6 is opposed to the upper surface of the outer cylindrical portion 4b of the shaft 4 by forming a gap 14 therebetween. The gap 14 formed between the lower surface of the top plate 6a and the upper surface of the outer cylindrical portion 4b functions as a thrust bearing as described later.
[0042]
Further, the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 4b of the shaft 4 is opposed to the inner peripheral surface of the cylindrical wall portion 6b of the rotor hub 6, and a dynamic pressure generating groove 16a is provided on the surface to operate gas such as air. A radial bearing portion 16 which is a fluid is formed. The dynamic pressure generating groove 16a formed in the radial bearing portion 16 has a spiral shape as shown in FIG. 1 by exposing a part of the outer cylindrical portion 4b, and the axial direction of the spiral groove portion located on the gap 14 side. An axially unbalanced herringbone shape in which the axial dimension of the spiral groove located on the air conduction path A side is set longer than the dimension can be obtained.
[0043]
Between the upper surface of the magnetic shield plate 12 and the lower surface of the disk mounting portion 6c, and between the inner peripheral surface of the magnetic shield plate 12 and the outer peripheral surface of the cylindrical wall portion 6b, between the rotor magnet 8 and the stator 10 A gap that is continuous with the formed gap is formed, and a gap that is formed between the rotor magnet 8 and the stator 10 is formed between the cylindrical wall 6 b and the lower surface of the rotor magnet 8 and the upper surface of the bracket 2. Is formed. These series of gaps form an air passage A that is continuous from the outside of the motor to the radial bearing portion 16.
[0044]
When the rotor hub 6 starts rotating, the radial bearing 16 pushes the air toward the upper side in the axial direction, that is, toward the gap 14 while taking in the outside air through the air passageway A by the pumping action of the dynamic pressure generating groove 16a. A high-pressure fluid film of air is formed from the lower end in the axial direction to the gap 14. As described above, when the spindle motor is stopped, since the rotor hub 6 is in contact with the upper surface of the outer cylindrical portion 4b at the annular protrusion 6a2, the air sent upward in the axial direction by the pumping action of the radial bearing 16 is The rotor hub 6 floats with respect to the shaft 4 at the stage when the pressure in the gap 14 is increased to a certain pressure or more, and starts rotating without contact. By cooperating with the radial bearing portion 16 in this manner, the gap 14 has a function as a thrust bearing portion.
[0045]
When the rotor hub 2 floats, a gap is formed between the annular protrusion 6a2 and the upper surface of the outer cylindrical portion 4b, so that the outside air accumulated in the gap 14 escapes, and the floating force of the rotor hub 6 is somewhat reduced. . However, an annular thrust yoke 18 made of a ferromagnetic material such as stainless steel is disposed on the bracket 2 at a position facing the lower surface of the rotor magnet 8 in the axial direction. The magnetic force acting between the rotor 18 and the rotor magnet 8 causes the magnetic force to be constantly attracted to the bracket 2 side, so that the floating force of the rotor hub 6 generated by the pressure increase in the gap 14 and the magnetic force are balanced. However, the gap between the annular projection 6a2 and the outer cylindrical portion 4b does not become larger than a predetermined amount, and the floating of the rotor hub 6 is stabilized.
[0046]
As described above, only one hydrodynamic bearing portion requiring high processing accuracy for the surface and shape is formed between the outer peripheral surface of the outer cylinder member 4b and the inner peripheral surface of the cylindrical wall portion 6b. By doing so, the number of processing steps is reduced, the yield is improved, and the cost can be reduced. Further, as in the above configuration, by supporting the rotor hub 6 with magnetic back pressure instead of the bearing portion, the formation area of the bearing can be minimized and the area occupied by the radial bearing portion 16 can be maximized even in the limited dimensions. Accordingly, the present invention can be applied to a very small spindle motor for driving a small-diameter disk having an outer diameter of 1 inch, for example.
[0047]
Further, since the gas itself is a fluid having a lower viscosity than a liquid such as oil, the viscous resistance during rotation is reduced as much as possible in combination with the configuration in which only one dynamic pressure bearing is provided. Therefore, a loss such as a rotational load generated in the bearing portion is reduced, and power consumption of the spindle motor can be reduced.
[0048]
Further, gas is a fluid that is less affected by an external environment such as temperature and pressure than a liquid, that is, a fluid whose characteristics change is extremely small. Therefore, by using this as a working fluid to support the rotor hub 6, various effects can be obtained. It is possible to maintain a predetermined bearing stiffness even in an unfavorable environment, and to obtain extremely stable rotation.
[0049]
In addition, since the contact between the rotor hub 6 and the shaft 4 when the spindle motor is stopped occurs only at the upper surface portions of the annular projection 6a2 and the outer cylindrical portion 4b, from when the spindle motor starts until the rotor hub 6 floats. The mechanical contact / sliding between the rotor hub 6 and the shaft 4 which occurs during the time between the rotation or the steady rotation state and the time when the rotor hub 6 gradually descends and stops completely is minimized, and the occurrence or occurrence of abnormal wear is minimized. Dust is prevented.
[0050]
Further, in the above configuration, the thrust bearing portion is configured to depend on the pumping action of the radial bearing portion 16, but the annular projection 6a2 in FIG. 1 is not provided, and the thrust bearing is provided between the thrust bearing portion and the lower surface of the top plate 6a. A spiral groove or a herringbone groove which is unbalanced in the radial direction is formed on the upper surface of the outer cylindrical portion 4b constituting the portion, in the same manner as the radial bearing portion, in such a manner that air is radially outwardly fed to the radial bearing portion 16 side. It is also possible to form a dynamic pressure generating groove and arrange a dynamic pressure bearing that functions actively according to the rotation of the spindle motor.
[0051]
By supporting the rotor hub 6 in the thrust direction by the dynamic pressure bearing in this manner, although some of the advantages of the configuration in FIG. 1 are lost, the rotor hub 6 is driven at a relatively low rotational speed by the pumping action of the dynamic pressure generating groove. It becomes possible to float.
[0052]
(Example 2)
Next, a spindle motor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the spindle motor illustrated in FIG. 2, portions having substantially the same configuration as the spindle motor according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0053]
In the spindle motor according to the second embodiment of the present invention, the gap 14 'serving as a thrust bearing is formed between the rotor hub 6' and the bracket 2 in the first embodiment. Has a different configuration from the spindle motor according to the first embodiment.
[0054]
That is, an annular protrusion 6b′1 protruding toward the bracket 2 is provided on the outer peripheral edge of the lower surface of the cylindrical wall 6b ′ in the rotor hub 6 ′, and the annular protrusion 6b on the lower surface of the cylindrical wall 6b ′ is provided. A gap 14 ′ is formed between the upper surface of the bracket 2 and a region radially inward of the region 1. Further, since the gap 14 'is formed between the lower surface of the cylindrical wall portion 6b' and the upper surface of the bracket 2, the dynamic pressure generating groove 16a 'in the radial bearing portion 16' is the spiral pressure generating groove of the first embodiment. The groove or the herringbone groove has a shape for pumping outside air in a direction opposite to the axial direction.
[0055]
At this time, even when the spindle motor is stopped, the axial direction of the radial bearing portion 16 'is determined by the gap formed between the outer peripheral surface of the shaft portion 4a and the central opening 6a1' provided in the top plate 6a 'of the rotor hub 6'. The amount of protrusion of the annular protrusion 6b'1 is determined so that the air conduction path B reaching the upper end is formed, and a gap is secured between the lower surface of the top plate 6a 'and the upper surface of the outer cylindrical portion 4b. There is a need.
[0056]
Also in this configuration, the same advantages as those of the spindle motor according to the first embodiment can be obtained. Further, a dynamic pressure bearing portion may be provided between the lower surface of the outer cylinder portion 6b 'and the upper surface of the bracket 2 as a thrust bearing portion.
[0057]
(Example 3)
Next, a third embodiment of the spindle motor according to the present invention will be described with reference to FIG. The spindle motor shown in FIG. 3 has a hollow cylindrical sleeve 23 erected in a cylindrical boss 22 a provided substantially at the center of the bracket 22 and an opening at the lower end in the axial direction of the sleeve 23. It has a disk-shaped cover member 25 for sealing, and a rotor hub 26 integrally provided with a shaft 24 inserted into a space defined by the inner peripheral surface of the sleeve 23 and the upper surface of the cover member 25. ing. The shaft 24 includes a shaft portion 24a extending from a central portion of the rotor hub 26, and an outer cylindrical portion 24b fitted on the outer peripheral surface of the shaft portion 24a.
[0058]
The rotor hub 26 has a substantially disk-shaped top plate 26a formed concentrically with the shaft portion 4a, and a cylindrical wall portion hanging downward from the outer peripheral edge of the top plate 26a toward the bracket 22 in the axial direction. 26b. On the outer peripheral surface of the cylindrical wall portion 26b, a flange-shaped disk mounting portion 26c on which a recording disk such as a hard disk (shown as a disk plate 53 in FIG. A ring-shaped rotor magnet 28 is attached to the outer peripheral surface.
[0059]
The outer tubular portion 24b, the sleeve 23 and the cover member 25 constituting the shaft 24 are made of a ceramic material such as alumina or a stainless steel having a hardened film such as a diamond-like carbon coating or a lubricating film such as a molybdenum disulfide coating on the surface. And the like.
[0060]
The bracket 22 has a substantially cup-like shape that opens toward the upper end of the sleeve 23 in the axial direction, and the stator 30 has an inner peripheral surface on which the stator 30 is disposed radially outward with respect to the rotor magnet 28. It is fixed so as to face through a gap. A circumferential magnetic shield plate made of a ferromagnetic material is disposed above the stator 30 in the axial direction in order to eliminate an influence on a recording disk due to a magnetic flux leaking from a magnetic path formed between the stator 30 and the rotor magnet 28. 32.
[0061]
Further, an annular flange portion 23a protruding outward in the radial direction is provided at the upper end of the outer peripheral surface of the sleeve 23, and the outer peripheral surface of the sleeve 23 is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical wall portion 26b of the rotor hub 26. A ring-shaped member 33 having an inner diameter smaller than the diameter is attached, and the axial movement of the rotor hub 26 is restricted by the ring-shaped member 33 and the flange portion 2. That is, the engagement of the ring-shaped member 33 with the flange portion 23a prevents the rotor hub 26 from being pulled out.
[0062]
Next, the configuration of the bearing portion of the spindle motor according to this embodiment will be described. First, on the upper surface of the sleeve 23, a dynamic pressure generating groove 27 a is formed by a spiral groove or a herringbone groove that is unbalanced in the radial direction, and is formed into a spiral groove having a shape for sending air to the outside in the radial direction. A thrust bearing 27 using a gas such as air as a working fluid is formed between the thrust bearing 27 and the lower surface of 26a.
[0063]
The inner peripheral surface of the sleeve 23 is opposed to the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 24b of the shaft 24, and a dynamic pressure generating groove 36a composed of an axial groove is provided on the surface of the sleeve 23 intermittently in the circumferential direction. A radial bearing portion 36 using a gas such as a working fluid is configured.
[0064]
Further, the axial dimension of the shaft 24 composed of the shaft portion 24a and the outer cylindrical portion 24b is somewhat shorter than the axial dimension of the space defined by the inner peripheral surface of the sleeve 23 and the upper surface of the cover member 25. As a result, an air chamber 29 which is a space in which air is held between the lower surface of the distal end portion of the shaft 24 and the upper surface of the cover member 25 is defined.
[0065]
Between the upper surface of the magnetic shield plate 32 and the lower surface of the disk mounting portion 26c and between the inner peripheral surface of the magnetic shield plate 32 and the outer peripheral surface of the cylindrical wall portion 26b, between the rotor magnet 28 and the stator 30 A gap that is continuous with the formed gap is formed, and a gap that is formed between the rotor magnet 28 and the stator 30 is formed between the cylindrical wall 26 b and the lower surface of the rotor magnet 28 and the upper surface of the bracket 22. And an air passage C is formed by the series of gaps.
[0066]
In such a configuration, when the spindle motor rotates, the air held in the dynamic pressure generating groove 27a of the thrust bearing portion 27 flows inward in the radial direction to generate a dynamic pressure, and the floating of the rotor hub 26 starts. Is done. Also in the radial bearing portion 36, a dynamic pressure is generated by the dynamic pressure generating groove 36a, and the rotor hub 26 is aligned.
[0067]
When the rotor hub 26 floats, the thrust bearing 27 is connected to the air passage C, and the outside air is taken into the bearing by the pumping action of the dynamic pressure generating groove 27a.
[0068]
As described above, when the outside air is taken in by the pumping action of the thrust bearing 27, the pressure of the air held in the air chamber defined by the lower surface of the distal end portion of the shaft 24 and the upper surface of the cover member 25 is increased. That is, in the spindle motor according to this embodiment, the floating force of the rotor hub 26 is obtained by the cooperation of the thrust bearing 27 and the air chamber 29.
[0069]
Further, similarly to the case of the first embodiment, in this embodiment, the rotor hub 26 is constantly attracted to the bracket 2 by the magnetic force acting between the thrust yoke 38 and the rotor magnet 28. The floating force of the rotor hub 26, which is generated when the pressure formed in the space formed between the lower surface of the distal end portion of the shaft 24 and the upper surface of the cover member 25 is increased, and this magnetic force are balanced, and the floating of the rotor hub 6 is stabilized. .
[0070]
Also in this configuration, it is possible to obtain the same advantages as those of the spindle motor according to the first and second embodiments.
[0071]
In the above configuration, since the air is pressure-fed toward the air chamber 29 by the thrust bearing 27, the radial bearing 36 does not need to flow the air in the axial direction. In this case, a so-called step-type dynamic pressure bearing having an axial groove formed therein is used. Instead, a dynamic pressure generating groove 36a provided in the radial bearing portion 36 is replaced with a spiral groove or a herringbone groove shown in FIG. A configuration in which air is pumped toward the air chamber 29 by the pumping action of the radial bearing portion 36 as a spiral groove or a herringbone groove having a shape for pumping air in the direction opposite to the axial direction, and the thrust bearing portion 27 is not provided. It is also possible.
[0072]
As described above, when air is supplied by the radial bearing portion 36, it is necessary to connect the radial bearing portion 36 to the air passage C even when the spindle motor is stopped. Therefore, the axial dimension of the shaft 24 needs to be larger than the axial dimension of the space defined by the sleeve 23 and the cover member 25. In this case, in order to assure the floating of the rotor hub 26, a small projection is provided on the axial center portion of the lower surface of the tip portion of the shaft portion 24a, and this is brought into point contact or surface contact with the upper surface of the cover member 25, and the air chamber It is desirable to secure 29.
[0073]
(Example 4)
Next, a spindle motor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the surface of a shaft portion 24a 'constituting the shaft 24' is exposed. In the spindle motor shown in FIG. 4, portions having substantially the same configuration as the spindle motor according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0074]
In the spindle motor according to the fourth embodiment of the present invention, the communication hole 40 communicating the upper end side and the lower end side in the axial direction of the radial bearing portion 36 is formed with the outer peripheral surface of the shaft portion 24a 'and the outer cylindrical portion 24b. The configuration is different from that of the spindle motor according to the third embodiment in that it is formed between '
[0075]
That is, a single spiral groove 40a that is continuous from the upper end to the lower end is formed on the outer peripheral surface of the shaft portion 24a ′ that forms the shaft 24 ′, and is formed on the outer peripheral surface of the shaft portion 24a ′. By fitting the cylindrical portion 24b ', the spiral groove 40 is formed between the spiral groove 40a and the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 254b'. In FIG. 4, the helical groove 40a is indicated by a broken line in a portion formed on the back side in the illustrated direction of the shaft portion 24a.
[0076]
At the upper and lower ends of the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 24b ', a very small gap is formed between the outer peripheral surface of the shaft portion 24a' and the upper and lower ends of the spiral groove 40a. , Are provided with circumferential concave portions 24b'1, 24b'2 reaching the upper end surface and the lower end surface. The communication hole 40 is continuous with the radial bearing portion 36 through a small gap formed between the concave portions 24b'1, 24b'2 and the outer peripheral surface of the shaft portion 24a '.
[0077]
Next, the function of the communication hole 40 will be described.
[0078]
For example, the gap formed between the inner peripheral surface of the sleeve 23 and the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 24b is formed by combining the maximum processing tolerance of the inner peripheral surface of the sleeve 23 or the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 24b, If the gap size changes between the upper end side and the lower end side in the axial direction, an abnormal flow of air will be induced. As a result, the gap formed between the inner peripheral surface of the sleeve 23 and the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 24b has an axially upper end portion and a lower end portion, that is, between the thrust bearing portion 27 and the air chamber 29, An air pressure difference will result. If this pressure difference is left, the air in the air chamber 29 cannot be pressurized when the air flows from the lower end to the upper end in the axial direction, and the floating amount of the rotor hub 26 becomes insufficient, When the air flows from the upper end to the lower end in the axial direction, the pressure in the air chamber 29 is increased more than necessary, and the rotor hub 2 is over-floated.
[0079]
On the other hand, by providing the communication hole 40, an axial flow is induced in the air, and an upper end in the axial direction of a gap formed between the inner peripheral surface of the sleeve 23 and the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 24b. Even if an air pressure difference occurs between the side and the lower end, air flows from the side with a high internal pressure to the side with a low internal pressure through the communication hole 40, so that the pressure in the bearing portion can be balanced.
[0080]
By providing the communication hole 40 in this manner, in addition to the advantages of the configuration of the spindle motor of each of the above-described embodiments, the allowable range for the processing error is significantly increased, and the yield is improved. Further, since the flow of the air in the axial direction in the radial bearing portion is allowed, the degree of freedom in design can be increased.
[0081]
As shown in FIG. 4, the openings at both ends of the communication hole 40 are respectively formed in circumferential concave portions 24 b ′, 24 b ′ 2 provided on the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 24 b ′ and the shaft portion 24 a. By being positioned in a slight gap formed between the outer peripheral surface of the 'and the', an air conduction resistance is generated, and the air does not flow rapidly in the communication hole 40. That is, the communication hole 40 has not only the above-described pressure adjusting function but also a buffer function of suppressing a sudden pressure fluctuation.
[0082]
That is, when the rotor hub 26 swings due to disturbance such as vibration or impact, the gap formed in the bearing portion tends to be wide on the moving direction side of the rotor hub 26 and narrow on the opposite side. At this time, if the communication hole 40 is directly communicated with the upper and lower ends in the axial direction of the radial bearing portion 36, the air easily flows from the side where the gap is to be narrowed to the opposite side. Therefore, the pressure fluctuates rapidly and the runout of the rotor hub 26 cannot be suppressed. However, by increasing the flow resistance between the two openings of the communication hole 40, the flow of air is hindered, the run-out of the rotor hub 26 is minimized, and the flying height can be returned to a predetermined flying height without time. Becomes possible.
[0083]
(Configuration of disk drive)
FIG. 5 is a schematic diagram showing the internal configuration of a general disk drive device 50. The inside of the housing 51 forms a clean space with extremely small amount of dust and the like, and a spindle motor 52 having a disk-shaped disk plate 53 for storing information installed therein is installed therein. In addition, inside the housing 51, a head moving mechanism 57 for reading and writing information from and to the disk plate 53 is arranged. The head moving mechanism 57 supports a head 56 for reading and writing information on the disk plate 53, and supports the head. The actuator 55 is configured to move the arm 55, the head 56, and the arm 55 to a required position on the disk plate 53.
[0084]
By using the spindle motor of the above embodiment as the spindle motor 52 of such a disk drive device 50, it can be applied to small devices such as portable information terminals, and can be used for a long time and improved in reliability. It becomes possible.
[0085]
The embodiments of the dynamic pressure bearing, the spindle motor, and the disk drive device according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It can be modified.
[0086]
For example, in the above embodiment, the shaft has a double structure in which the outer cylindrical portion is fitted to the outer peripheral surface of the shaft portion, but if the assembly process allows, the shaft has an integral structure. It does not matter.
[0087]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the spindle motor of this invention, while being small and thin and achieving low cost can be achieved, stable rotation is possible even under various environments, and low power consumption is possible. It becomes.
[0088]
Further, according to the disk drive device of the present invention, it can be applied to a small device such as a portable information terminal, and can be used for a long time and the reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a spindle motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view illustrating a schematic configuration of a spindle motor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a spindle motor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a spindle motor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an internal configuration of the disk drive device.
[Explanation of symbols]
6,6 'rotor
4 shaft
4a Shaft (small outer diameter)
4b outer cylinder (large outer diameter)
14, 14 'clearance (thrust bearing)
16 Radial bearing

Claims

A substantially cup-shaped rotor having a center opening provided in the rotation axis and defining a cavity therein, a small outer diameter portion extending through the center opening of the rotor, and radially opposing the inner peripheral surface of the rotor. A shaft that is located between the large outer diameter portion, the small outer diameter portion, and the large outer diameter portion and that has a bottom surface extending from the central opening edge of the rotor to the inner peripheral surface and a plane that faces the axial direction. In spindle motors,
A thrust bearing portion is formed between the plane of the shaft and the bottom surface of the rotor, and gas is supplied between the large outer diameter portion of the shaft and the inner peripheral surface of the rotor to the thrust bearing portion. A radial bearing portion having a dynamic pressure generating groove shaped to flow toward the axial direction is configured,
A spindle motor, wherein a magnetic back pressure is applied to the rotor in a direction opposite to a levitation force generated in the thrust bearing portion.

An annular projection is provided at the center opening edge on the bottom surface of the rotor or on a radially inner peripheral edge in the plane of the shaft, the annular projection projecting from the radial bearing portion side. 2. The spindle motor according to claim 1, wherein a levitation force is applied to the rotor by increasing a pressure in the thrust bearing portion by obstructing a flow. 3.

The thrust bearing portion is provided with a dynamic pressure generating groove having a shape for causing the gas to flow radially inward or outward, and a floating force is applied to the rotor by the flow of the gas by the dynamic pressure generating groove. The spindle motor according to claim 1, wherein:

A substantially cup-shaped rotor having a center opening at the rotation axis, a small outer diameter portion extending through the center opening of the rotor, and a large outer diameter portion radially opposed to the inner peripheral surface of the rotor; A shaft that is located between the small outer diameter portion and the large outer diameter portion and has a bottom surface extending from the central opening edge of the rotor to the inner peripheral surface and a plane that faces in the axial direction, and a base member to which the shaft is fixed In a spindle motor having
The base member has a flat surface facing the end surface of the rotor with a gap therebetween,
A thrust bearing portion is formed between the flat surface of the base member and the end surface of the rotor, and gas is supplied between the large outer diameter portion of the shaft and the inner peripheral surface of the rotor. A radial bearing portion having a dynamic pressure generating groove shaped to flow in the axial direction toward the portion is configured,
A spindle motor, wherein a magnetic back pressure is applied to the rotor in a direction opposite to a levitation force generated in the thrust bearing portion.

An outer peripheral edge at the end face of the rotor or a portion of the flat surface of the base member opposed to the outer peripheral edge at the end face of the rotor is provided with an annular projection projecting in the axial direction, and the annular projection is provided with the radial bearing. 5. The spindle motor according to claim 4, wherein a levitation force is applied to the rotor by increasing a pressure in the thrust bearing portion by obstructing a flow of gas flowing from the portion side.

The thrust bearing portion is provided with a dynamic pressure generating groove having a shape for causing the gas to flow inward or outward in the radial direction. The spindle motor according to claim 4, wherein:

The spindle motor according to any one of claims 1 to 6, wherein a ring-shaped member that restricts movement of the rotor in the axial direction is mounted near a tip portion of the small outer diameter portion of the shaft. .

A spindle motor including a substantially cup-shaped rotor that defines a cavity therein, a shaft that rotates integrally with the rotor, and a cylindrical sleeve that is closed at one end through which the shaft is inserted.
The opening end face of the sleeve is axially opposed to the bottom face of the rotor, and a dynamic pressure generating groove is formed on the opening end face of the sleeve or the bottom face of the rotor so as to flow gas radially inward. By doing so, a thrust bearing part using gas as the working fluid is configured,
The outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve are radially opposed to each other, and constitute a radial bearing portion using gas as a working fluid.
A spindle motor, wherein a magnetic back pressure is applied to the rotor in a direction opposite to a direction of action of dynamic pressure generated in the thrust bearing portion.

The radial bearing portion is provided with an axial groove as a dynamic pressure generating groove. 9. The spindle motor according to claim 8, wherein an air chamber having substantially the same pressure is formed, and a floating force is applied to the rotor by cooperation between the thrust bearing portion and the air chamber.

The radial bearing portion is provided with a dynamic pressure generating groove as a dynamic pressure generating groove that allows gas to flow in the axial direction, and between a closed end surface of the sleeve and an end surface of the shaft, An air chamber having a pressure substantially equal to the dynamic pressure generated in the thrust bearing portion is formed, and the rotor is provided with a levitation force by cooperation between the thrust bearing portion and the air chamber. A spindle motor according to claim 8.

The shaft includes a shaft member and a hollow cylindrical outer cylinder member fitted to the outer peripheral surface of the shaft member. An upper end of the radial bearing portion is provided between the shaft member and the outer cylinder member. The spindle motor according to any one of claims 8 to 10, wherein a communication hole connecting the lower end and the lower end is formed.

A spindle motor including a substantially cup-shaped rotor that defines a cavity therein, a shaft that rotates integrally with the rotor, and a cylindrical sleeve that is closed at one end through which the shaft is inserted.
The outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve are radially opposed to each other, and constitute a radial bearing portion using gas as a working fluid.
The radial bearing portion is provided with a dynamic pressure generation groove as a dynamic pressure generation groove that allows gas to flow in the axial direction, and between the closed end surface of the sleeve and the end surface of the shaft, An air chamber is formed in which the gas pressurized by the axial flow of the gas generated in the radial bearing portion is formed, and the rotor is given a floating force by the air chamber,
A spindle motor, wherein a magnetic back pressure is applied to the rotor in a direction opposite to a levitation force of the rotor generated in the air chamber.

The shaft includes a shaft member and a hollow cylindrical outer cylinder member fitted to the outer peripheral surface of the shaft member. An upper end of the radial bearing portion is provided between the shaft member and the outer cylinder member. 13. The spindle motor according to claim 12, wherein a communication hole for connecting the lower end and the lower end is formed.

A spindle motor including a substantially cup-shaped rotor that defines a cavity therein, a shaft that rotates integrally with the rotor, and a cylindrical sleeve that is closed at one end through which the shaft is inserted.
A thrust bearing portion provided with a dynamic pressure generating groove having a shape in which the closed side end surface of the sleeve and the end surface of the shaft are axially opposed to each other and in which gas flows inward in the radial direction,
An outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the sleeve are radially opposed to each other, and a radial bearing portion provided with a dynamic pressure generating groove configured to flow gas in the direction of the thrust bearing portion is configured.
A spindle motor, wherein a magnetic back pressure is applied to the rotor in a direction opposite to a direction of action of dynamic pressure generated in the thrust bearing portion.

In a disk drive in which a recording disk capable of recording information is driven to rotate, a housing, a spindle motor fixed inside the housing and rotating the recording disk, and information access means for writing or reading information on or from the recording disk A disk drive having:
15. A disk drive comprising the spindle motor according to claim 1 as the spindle motor.