JP2004270850A - 動圧気体軸受モータ - Google Patents

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Abstract

【課題】動圧気体軸受モータにおいて、十分なラジアル軸受剛性を得られるように軸受半径を大きく設定できるとともに、軸受のロックおよび摩耗粉の軸受外への飛散を防止することを目的とする。
【解決手段】ハブ３の下端面８７に環状の溝１１を設けることで、記録ディスク９をハブ３に搭載した際のハブ３の内周面８２の変形を小さく抑えることができ、ラジアル軸受の部分接触を抑制し軸受のロックを防止することができる。また、ベース７には周方向に凸部１２を設け、環状の溝１１と嵌め合わせることによってラビリンスシールを構成し、軸受面で発生した摩耗粉の軸受外部への飛散を防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク装置等の小型のスピンドルモータに使用する動圧気体軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以前より、ハードディスク装置の高密度化、高速データ転送化にともない、使用されるスピンドルモータに高精度、高速回転が強く要求されており、近年ではこの要求に答える技術として動圧オイル軸受モータが使用されてきている。さらに、より高速回転が可能で、オイルの飛散やオイルの劣化の無い動圧気体軸受モータも検討されている。
【０００３】
気体はオイルに比べて粘度が低く、圧縮性流体であるため、動圧気体軸受は軸受単位面積あたりの負荷容量が低く必然的に動圧オイル軸受に比べ大型にする必要があり、ハードディスク装置のスピンドル用の小型モータの中で動圧気体軸受を構成しようとすると、十分な軸受剛性を得ることが困難であった。そのため、ラジアル軸受の直径を可能な限り大きく取ることが必要であると共に、軸受剛性を高めるための様々な構成が検討されている。
【０００４】
図１７に従来の動圧気体軸受の一例の断面図を示す。固定軸９１は円筒状のシャフト１と、そのシャフト１の上端に固定されたリング状のスラストプレート２とにより構成されており、固定軸９１の下端はベース７ａに固定されている。シャフト１の外周面８１とスラストプレート２の上面８５とを取り囲むように蓋付円筒形状のハブ３ｄが所定の隙間を介して嵌合され、ハブ３ｄの中央穴には、下部にマグネット５を固定し中央にフランジ部４１を有するピン４が挿入固定されており、ハブ３ｄとピン４とマグネット５とより回転体９２が構成されている。ハブ３ｄの下端部には半径方向外側に延びるつば状のディスク受部３１ｄが設けられ、記録ディスク９とスペーサ１０を搭載し、上部からクランプ８をハブ３ｄにねじ止めすることにより固定している。
【０００５】
シャフト１の外周面８１には動圧発生溝（図示せず）が設けられ、ハブ３ｄの内周面８２ｄとの間でラジアル軸受を構成している。スラストプレート２の上面８５と下面８４には動圧発生溝（図示せず）が設けられ、スラストプレート２の上面８５とハブ３ｄの内部上面８６とで第１のスラスト軸受を構成し、スラストプレート２の下面８４とピン４のフランジ部４１の上面８３とで第２のスラスト軸受を構成している。
【０００６】
マグネット５に対向してステータコイル群６がベース７ａに固定され、ステータコイル群６に通電することによって、回転体９２と共に記録ディスク９が回転する。回転体９２の回転によりラジアル軸受および第１・第２スラスト軸受において動圧が発生して回転体９２を非接触で支持することができる。
【０００７】
上記と同様な構成にて、ラジアル軸受では気体をスラスト軸受方向に圧送する動圧発生溝を設け、スラスト軸受には気体を外周方向に圧送する動圧発生溝を設けて、十分なスラスト負荷容量を得られるようにすることが行われていた（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
また、スラスト動圧オイル軸受をラジアル動圧気体軸受の内部に設ける構成とすることで、コンパクトでかつ、ラジアル軸受の直径を大きく設定し、十分なラジアル軸受剛性を得られるようにすることが行われていた（例えば特許文献２および特許文献３参照）。
【０００９】
また、固定シャフトを基部側の第１部分と先端部側の第２部分とに分離して構成し、ラジアル軸受の径を可能な限り大きく設定し、十分なラジアル軸受剛性が得られるようにすることが行われていた（例えば特許文献４参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２３８２１２号公報（第１５図）
【００１１】
【特許文献２】
特許２８００２７８号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開２０００−１７９５４２号公報
【００１３】
【特許文献４】
特開２０００−５０５６８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来例のような動圧気体軸受モータにおいては、十分なラジアル軸受剛性を得られるようにするため、ラジアル軸受の直径を可能な限り大きく設定することが行われており、ハブの内周面と外周面との半径差であるハブの肉厚が薄くなる傾向にあった。その結果、記録ディスクをハブに搭載してクランプで固定した際に、ディスク受部に大きな力がかかるため、ハブが変形して、ハブの内周面の下端部が内側へ入り込む現象が発生していた。
【００１５】
また、従来の動圧気体軸受モータでは、記録ディスクをハブに搭載していない状態において、シャフトの外周面とハブの内周面との隙間が一定になるように加工していたため、記録ディスクをハブに搭載して組付けると、ラジアル軸受下端部でシャフトの外周面とハブの内周面とのなす隙間が狭くなり、部分接触が発生し、引っかくような摩耗が発生すると共に軸受をロックさせることがあった。
【００１６】
また、軸受面の摩擦により発生した摩耗粉が、ベースとハブの下端面との隙間からモータ外部に飛散し、ハードディスク装置内部を汚染することがあった。
本発明は上記課題を解決するもので、十分なラジアル軸受剛性を得られるようにするために、ラジアル軸受の直径を大きく設定し、回転体の肉厚が薄くなるような場合においても、記録ディスクを回転体に搭載した際の回転体の内周面の変形を小さく抑えることができ、回転体の内周面の下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができ、さらには、軸受面の摩擦により発生した摩耗粉が、ベースとハブの下端面との隙間からモータ外部に飛散することを防止することができる動圧気体軸受モータを提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の動圧気体軸受モータでは、円筒表面を有する固定軸と、その固定軸の半径方向に所定の隙間を有して対向し、回転自在に嵌合された円筒状部を有する回転体とからなり、前記固定軸の外周面もしくは前記回転体の内周面の少なくともいずれか一方に動圧発生溝を形成してラジアル軸受を構成し、前記回転体下端には半径方向外側に伸びるつば状のディスク受部が設けられ、所定の枚数の記録ディスクを、前記ディスク受部に搭載し、最上部にクランプを配置し、前記クランプを前記回転体に固定することで、前記ディスク受部と前記クランプとの間で、前記記録ディスクを所定の力で挟み込むことにより固定し、前記回転体を駆動用モータにより回転させることで、前記固定軸と前記回転体との隙間に介在させた気体の動圧により、前記固定軸と前記回転体および前記記録ディスクとを非接触で支持する動圧気体軸受モータにおいて、前記回転体の前記ディスク受部側の端面に環状の溝を前記固定軸と同軸に設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、十分なラジアル軸受剛性を得られるようにするため、ラジアル軸受の直径を大きく設定し、回転体の肉厚が薄くなるような場合においても、回転体のディスク受部側の端面に環状の溝を固定軸と同軸に設けたので、クランプを回転体に固定した際に発生する回転体の内周面側への変形量の一部が前記環状の溝により吸収されて、記録ディスクを回転体に搭載した際の回転体の内周面の変形を小さく抑えることができ、回転体の内周面の下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができる。
【００１９】
また、本発明の動圧気体軸受モータでは、前記固定軸の外径を軸方向において一定とし、前記記録ディスクを前記ディスク受部に搭載した状態において、前記固定軸の外周面と前記回転体の内周面とのなす隙間がほぼ一定となるように、前記記録ディスクを前記ディスク受部に搭載していない状態において、前記回転体の内周面の直径を軸方向において変化させたことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明によれば、十分なラジアル軸受剛性を得られるようにするため、ラジアル軸受の直径を大きく設定し、回転体の肉厚が薄くなるような場合においても、記録ディスクを回転体に搭載した際の回転体の内周面の変形後に、固定軸の外周面と回転体の内周面とのなす隙間がほぼ一定となるため、回転体の内周面の下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができる。
【００２１】
また、本発明の動圧気体軸受モータでは、前記回転体の内径を軸方向において一定とし、前記記録ディスクを前記ディスク受部に搭載した状態において、前記固定軸の外周面と前記回転体の内周面とのなす隙間がほぼ一定となるように、前記固定軸の外周面の直径を軸方向において変化させたことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明によれば、十分なラジアル軸受剛性を得られるようにするため、ラジアル軸受の直径を大きく設定し、回転体の肉厚が薄くなるような場合においても、記録ディスクを回転体に搭載した際の回転体の内周面の変形後に、固定軸の外周面と回転体の内周面とのなす隙間がほぼ一定となるため、回転体の内周面の下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができる。
【００２３】
また、本発明の動圧気体軸受モータでは、前記ベースの周方向に凸部を設け、前記回転体に設けられた前記環状の溝と所定の隙間を設けて嵌合させることでラビリンスシールを構成したことを特徴とするものである。
【００２４】
本発明によれば、軸受面の摩擦により発生した摩耗粉がベースとハブの下端面との隙間からモータ外部に飛散することが、回転体に設けられた環状の溝とベースの凸部とにより阻止されて防止できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、本発明の第１の実施の形態について図１から図７を用いて説明する。図１は本発明の動圧気体軸受モータの断面図である。図４には動圧気体軸受モータのディスク受部近傍の拡大図を示す。
【００２６】
図１に示すように、固定軸９１は円筒状のシャフト１と、そのシャフト１の上端に固定されたリング状のスラストプレート２とにより構成されており、固定軸９１の下端はベース７に固定されている。シャフト１の外周面８１とスラストプレート２の上面８５とを取り囲むように蓋付円筒形状のハブ３が所定の隙間を介して嵌合され、ハブ３の中央穴には、下部にマグネット５を固定し中央にフランジ部４１を有するピン４が挿入固定されており、ハブ３とピン４とマグネット５とより回転体９２が構成されている。
【００２７】
シャフト１の外周面８１には図２に示した動圧発生溝７１が設けられ、シャフト１の外周面８１とハブ３の内周面８２とでラジアル軸受を構成している。スラストプレート２の上面８５と下面８４には、図３（ａ）および図３（ｂ）に示した動圧発生溝７２，７３が設けられ、スラストプレート２の上面８５とハブ３の内部上面８６とで第１のスラスト軸受を構成し、スラストプレート２の下面８４とピン４のフランジ部４１の上面８３とで第２のスラスト軸受を構成している。シャフト１の外周面８１およびスラストプレート２の上面８５と下面８４は耐摩耗性膜がコーティングされて、摩擦係数の低減と摩耗防止が行われている。
【００２８】
マグネット５に対向してステータコイル群６がベース７に固定され、ステータコイル群６に通電することによって回転体９２が回転する。回転体９２の回転によりラジアル軸受および第１・第２のスラスト軸受において、軸受隙間に介在する空気の動圧が発生し、回転体９２を非接触で支持することができる。
【００２９】
ハブ３の下端部には半径方向外側に延びるつば状のディスク受部３１が設けられ、このディスク受部３１に記録ディスク９とスペーサ１０を搭載し、上部からクランプ８をハブ３にねじ止めすることにより、１００Ｎ程度の締め付け力により固定している。なお、クランプ８をハブ３に固定する手段はねじ止めに限るものではなく、焼きばめや溶接などでもよい。
【００３０】
十分なラジアル軸受剛性を得られるようにするため、ラジアル軸受の直径を大きく設定し、ハブ３の肉厚が３ｍｍよりも小さくなるような場合には、クランプ８により記録ディスク９をディスク受部３１に固定した際のハブ３の内周面８２の変形が大きくなる。そこで、ハブ３のディスク受部３１のある下側端面８７の周方向に環状の溝１１を設けることで、クランプ８を回転体９２に固定した際に発生する回転体９２の内周面８２側への変形量の一部が環状の溝１１により吸収されて、ハブ３の内周面８２の変形を小さく抑えることができ、ハブ３の下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき磨耗および軸受のロックを防止することができる。ただし、ハブ３の内周面８２の軸方向長さが２０ｍｍよりも長い場合、および、ハブ３に環状の溝１１を設けない場合の内周面８２の下端部の変形が５μｍ以上の場合には、環状の溝１１を設けた場合においてもハブ３の内周面８２の変形を十分小さく抑えることができない可能性がある。また、ディスク受部３１の軸方向厚さが薄いと十分な大きさの環状の溝１１を設けることができないため、ディスク受部３１の軸方向厚さは１．５ｍｍ以上が好ましい。
【００３１】
また、ベース７には環状の溝１１に対向して、周方向に凸部１２を設け、環状の溝１１と数十μｍから数百μｍの隙間を介して嵌め合わせることによってラビリンスシールを構成し、軸受面で発生した摩耗粉の軸受外部への飛散を防止している。なお、環状の溝１１の断面形状は矩形に限るものではなく、三角形等でもよい。
【００３２】
環状の溝１１の作用について図４から図７を用いて詳しく説明する。ハブ３はステンレス鋼で形成され、外直径は２５ｍｍ、内周面８２の軸方向長さは９．５ｍｍ、ディスク受部３１の軸方向厚さは２．５ｍｍに加工されている。十分なラジアル軸受剛性を得るべく、可能な限りシャフト１の直径を大きく設定するため、ハブ３の内周面８２と外周面８８との差であるハブ３の肉厚は１ｍｍに加工されている。また、図４に示すように、ハブ３の外半径をｒ１、環状の溝１１の半径方向内側の壁８９の半径をｒ２とすると、ｒ１−ｒ２を０．２５ｍｍ、幅ｄを０．５ｍｍとし、深さｈを１．５ｍｍとした環状の溝１１を設けてある。
【００３３】
上記のような構成のモータにおいて、記録ディスク９を搭載していない状態と、記録ディスク９を搭載した状態と、環状の溝１１を設けていないモータに記録ディスクを搭載した状態との、ハブ３の内周面８２の断面形状を測定した結果を図５に示す。図５に示すように、環状の溝１１を設けることでハブ３の内周面８２の変形量が少なくなり、ハブ３の内周面８２の下端部の半径方向内側への変形量ａは、２μｍから１．２μｍへと小さくなっている。
【００３４】
ハードディスク装置用の動圧気体軸受モータとしては、シャフト１の外周面８１とハブ３の内周面８２とのなす隙間を３μｍから５μｍ程度に設定することが好ましく、下端部で発生していた部分接触による引っかき摩耗および軸受のロックを防止するには、シャフト１またはハブ３の加工精度などを考慮すると、ハブ３の内周面８２の下端部の半径方向内側への変形量を、シャフト１の外周面とハブ３の内周面８２とのなす隙間の少なくとも半分以下にする必要がある。図１に示したモータにおいては、シャフト１の外周面８１とハブ３の内周面８２とのなす隙間を３μｍに設定しているため、ハブ３の内周面８２の下端部の半径方向内側への変形量を約１．５μｍ以下にすることが好ましい。
【００３５】
図６に環状の溝１１の深さｈと、ハブ３の内周面８２の下端部の半径方向内側への変形量との関係の測定結果を示す。この図６より、ハブ３の下端部の変形量を約１．５μｍ以下にするには、環状の溝１１の深さｈを１．３ｍｍ以上にすればよい。ただし、シャフト１の外周面８１とハブ３の内周面８２とのなす隙間の違い、または、環状の溝１１の形状や、ハブ３の材料、形状等による変形量の違いがあるため、本発明では環状の溝１１の深さｈを１ｍｍ以上にすればよい。
【００３６】
また、図７にハブ３の外半径ｒ１と環状の溝１１の半径方向内側の壁８９の半径ｒ２の差であるｒ１−ｒ２と、ハブ３の内周面８２の下端部の半径方向内側への変形量との関係の測定結果を示す。この図７より、ハブ３の下端部の変形量を約１．５μｍ以下にするには、ｒ１−ｒ２≧−０．１ｍｍにすればよい。ただし、シャフト１の外周面８１とハブ３の内周面８２とのなす隙間の違い、または、環状の溝１１の形状や、ハブ３の材料、形状等による変形量の違いがあるため、本発明ではｒ１−ｒ２≧−１．０ｍｍを満たせばよい。
【００３７】
また、環状の溝１１の幅ｄはハブ３の下端部の変形量に大きく影響しないが、なるべく小さくすることでディスク受部３１の剛性が大きくなりハブ３の下端部の変形量を小さくすることができる。加工法によって幅ｄの最小値はある程度決まるが、好ましくは１．５ｍｍ以下がよい。
【００３８】
（実施の形態２）
図８から図１３は本発明の第２の実施の形態の断面図を示している。なお、前述の実施の形態における動圧気体軸受モータと同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。また、形状および寸法はほぼ実施の形態１における動圧気体軸受モータと同じである。
【００３９】
シャフト１の外周面８１の直径を軸方向において一定とし、記録ディスクを搭載していない状態において、図８に示すようにハブ３ａの内周面８２ａの直径を、軸方向中央部を最も小さく、下端部の直径を最も大きくなるように滑らかに変化させた形状とする。
【００４０】
図１１に、記録ディスク９を搭載していない状態と、記録ディスク９を搭載している状態のときの、ハブ３ａの内周面８２ａの断面形状の測定結果を示す。図１１より、記録ディスクを搭載している状態で設定したハブ３ａの内周面８２ａの半径に対して、記録ディスク９を搭載していない状態において、中央部の半径を−１μｍとし、下端部の半径を＋２μｍとすることで、記録ディスク９を搭載している状態ではハブ３ａの内周面８２ａの断面形状はほぼ直線となる。したがって、ハブ３ａの肉厚が薄く、記録ディスク９を搭載時にハブ３ａの内周面８２ａが大きく変形する場合においても、本発明により、シャフト１の外周面８１とハブ３ａの内周面８２ａのなす隙間をほぼ一定とすることが可能で、ハブ３ａの下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができる。
【００４１】
また、記録ディスク９を搭載時のハブ３ａの内周面８２ａの変形量があまり大きくない場合は、図９に示すように、ハブ３ｂの内周面８２ｂの直径を、軸方向中央部から上部は一定とし、軸方向中央部から下端部に向けて徐々に大きくなるような湾曲形状とした場合や、または図１０に示すように、ハブ３ｃの内周面８２ｃの直径を、軸方向中央部から下端部に向けて大きくなるようなテーパ形状とした場合においても、同様の作用が得られる。さらに、形状が簡単になるために加工および形状検査が容易になる。
【００４２】
図１２に、ハブ３ｂの内周面８２ｂを湾曲形状とした場合の、記録ディスク９を搭載していない状態と、記録ディスク９を搭載している状態のときの、ハブ３ｂの内周面８２ｂの断面形状の測定結果を示す。また、図１３に、ハブ３ｃの内周面８２ｃをテーパ形状とした場合の、記録ディスク９を搭載していない状態と、記録ディスク９を搭載している状態のときの、ハブ３ｃの内周面８２ｃの断面形状の測定結果を示す。
【００４３】
図１２、１３に示すように、いずれの形状においても、記録ディスク９を搭載した状態において、シャフト１の外周面８１とハブ３ｂ、３ｃの内周面８２ｂ、８２ｃのなす隙間の最大値と最小値の差を１．５μｍ以下にすることが可能で、ハブ３ｂ、３ｃの下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができる。なお、本発明ではシャフト１の外周面８１とハブ３ｂ、３ｃの内周面８２ｂ、８２ｃのなす隙間の最大値と最小値の差が、隙間の半分以下であればよい。
【００４４】
（実施の形態３）
図１４から図１６は本発明の第３の実施の形態について示している。なお、前述の実施の形態における動圧気体軸受と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。また、形状および寸法はほぼ実施の形態１における動圧気体軸受モータと同じである。
【００４５】
ハブ３ｄの内周面８２ｄの直径を軸方向において一定とし、記録ディスク９を搭載していない状態において、図１４に示すように、シャフト１ａの外周面８１ａの直径を、軸方向中央部を最も大きく、下端部の直径を最も小さくなるように滑らかに変化させた形状とする。または、図１５に示すように、シャフト１ｂの外周面８１ｂの直径を、軸方向中央部から上部は一定とし、軸方向中央部から下端部に向けて徐々に小さくなるような湾曲形状や、図１６に示すように、シャフト１ｃの外周面８１ｃの直径を、軸方向中央部から下端部に向けて小さくなるようなテーパ形状とする。図１４、１５、１６に示すような形状とすることで、実施の形態２と同じ作用が得られ、ハブ３ｄの肉厚が薄く、記録ディスク９を搭載時にハブ３ｄの内周面８２ａが大きく変形する場合においても、記録ディスク９を搭載した状態において、シャフト１ａ、１ｂ、１ｃの外周面８１ａ、８１ｂ、８１ｃとハブ３ｄの内周面８２ｄとのなす隙間の最大値と最小値の差を、隙間の半分以下にすることが可能で、ハブ３ｄの下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動圧気体軸受モータによれば、十分なラジアル軸受剛性を得られるようにするため、ラジアル軸受の直径を大きく設定し、ハブ肉厚が薄くなるような場合においても、ハブの下端面に環状の溝を設けることで、記録ディスクをハブに搭載した際のハブの変形を小さく抑え、ハブの内周面の下端部が内側に入り込むことによる、軸受下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができる。
【００４７】
また、ハブの内周面の直径を軸方向において変化させるか、または、シャフトの外周面の直径を軸方向において変化させることで、記録ディスクをハブに搭載した状態において、シャフトの外周面とハブの内周面のなす隙間をほぼ一定とすることができ、軸受下端部で発生していた部分接触を抑制し、引っかき摩耗および軸受のロックを防止することができる。
【００４８】
また、ベースには環状の凸部を設け、環状の溝と所定の隙間を介して嵌め合わせることによってラビリンスシールを構成し、軸受面の摩擦により発生した摩耗粉が、ベースとハブの下端面との隙間からモータ外部に飛散することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における動圧気体軸受の断面図
【図２】同動圧気体軸受のシャフトの側面図
【図３】（ａ）と（ｂ）は同動圧気体軸受のスラストプレートの上面図と下面図
【図４】同動圧気体軸受のディスク受部近傍の拡大断面図
【図５】同動圧気体軸受における、記録ディスク搭載時と、非搭載時のハブの内周面の断面形状を示す図
【図６】同動圧気体軸受における、環状の溝の深さとハブ下端部の変形量との関係を示す図
【図７】同動圧気体軸受における、ハブの外半径ｒ１と、溝の半径方向内側の壁の半径ｒ２との差（ｒ１−ｒ２）とハブ下端部の変形量との関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態２における動圧気体軸受の断面図
【図９】本発明の実施の形態２における他の動圧気体軸受の断面図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるその他の動圧気体軸受の断面図
【図１１】図８に示す動圧気体軸受における、記録ディスク搭載時と非搭載時とのハブの内周面の断面形状を示す図
【図１２】図９に示す動圧気体軸受における、記録ディスク搭載時と非搭載時とのハブの内周面の断面形状を示す図
【図１３】図１０に示す動圧気体軸受における、記録ディスク搭載時と非搭載時とのハブの内周面の断面形状を示す図
【図１４】本発明の実施の形態３における動圧気体軸受の断面図
【図１５】本発明の実施の形態３における他の動圧気体軸受の断面図
【図１６】本発明の実施の形態３におけるその他の動圧気体軸受の断面図
【図１７】従来の動圧気体軸受の断面図
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ シャフト
２ スラストプレート
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ ハブ
４ ピン
５ マグネット
６ ステータコイル群
７、７ａ ベース
８ クランプ
９ 記録ディスク
１０ スペーサ
１１ 環状の溝
１２ 凸部
３１ ディスク搭載部
４１ フランジ部
７１，７２，７３ 動圧発生溝
８１ シャフトの外周面
８２ ハブの内周面
８３ ピンのフランジ部上面
８４ スラストプレートの下面
８５ スラストプレートの上面
８６ ハブの内部上面
８７ ハブの下側端面
８８ ハブの外周面
８９ 環状の溝の半径方向内側の壁
９１ 固定軸
９２ 回転体
ａ ハブの内周面下端部の変形量
ｄ 溝の幅
ｈ 溝の深さ
ｒ１ ハブの外周面の半径
ｒ２ 環状の溝の半径方向内側の壁の半径

Claims (19)

  1. 円筒表面を有する固定軸と、その固定軸の半径方向に所定の隙間を有して対向し、回転自在に嵌合された円筒状部を有する回転体とからなり、
    前記固定軸の外周面もしくは前記回転体の内周面の少なくともいずれか一方に動圧発生溝を形成してラジアル軸受を構成し、
    前記回転体下端には半径方向外側に伸びるつば状のディスク受部が設けられ、所定の枚数の記録ディスクを、前記ディスク受部に搭載し、最上部にクランプを配置し、前記クランプを前記回転体に固定することで、前記ディスク受部と前記クランプとの間で、前記記録ディスクを所定の力で挟み込むことにより固定し、
    前記回転体を駆動用モータにより回転させることで、前記固定軸と前記回転体との隙間に介在させた気体の動圧により、前記固定軸と前記回転体および前記記録ディスクとを非接触で支持する動圧気体軸受モータにおいて、
    前記回転体の前記ディスク受部側の端面に環状の溝を前記固定軸と同軸に設けたことを特徴とする動圧気体軸受モータ。
  2. 前記回転体の前記ラジアル軸受を構成している部分の軸方向長さが２０ｍｍ以内で、かつ前記ディスク受部の軸方向厚さが１．５ｍｍ以上で、かつ前記回転体の内周面と外周面の半径差が３ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の動圧気体軸受モータ。
  3. 前記環状の溝の軸方向の深さが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の動圧気体軸受モータ。
  4. 前記回転体の外周面の半径をｒ１とし、前記環状の溝の半径方向内側の壁までの半径をｒ２としたときの関係が、ｒ１−ｒ２≧−１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の動圧気体軸受モータ。
  5. 前記記録ディスクを前記ディスク受部に搭載する前と、搭載した後との前記回転体の内周面の半径方向の変形の差が、前記固定軸の外周面と前記回転体の内周面とのなす隙間の半分以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の動圧気体軸受モータ。
  6. 円筒表面を有する固定軸と、その固定軸の半径方向に所定の隙間を有して対向し、回転自在に嵌合された円筒状部を有する回転体とからなり、
    前記固定軸の外周面もしくは前記回転体の内周面の少なくともいずれか一方に動圧発生溝を形成してラジアル軸受を構成し、
    前記回転体下端には半径方向外側に伸びるつば状のディスク受部が設けられ、所定の枚数の記録ディスクを、前記ディスク受部に搭載し、最上部にクランプを配置し、前記クランプを前記回転体に固定することで、前記ディスク受部と前記クランプとの間で、前記記録ディスクを所定の力で挟み込むことにより固定し、
    前記回転体を駆動用モータにより回転させることで、前記固定軸と前記回転体との隙間に介在させた気体の動圧により、前記固定軸と前記回転体および前記記録ディスクとを非接触で支持する動圧気体軸受モータにおいて、
    前記固定軸の外径を軸方向において一定とし、前記記録ディスクを前記ディスク受部に搭載した状態において、前記固定軸の外周面と前記回転体の内周面とのなす隙間がほぼ一定となるように、前記記録ディスクを前記ディスク受部に搭載していない状態において、前記回転体の内周面の直径を軸方向において変化させたことを特徴とする動圧気体軸受モータ。
  7. 前記回転体の内周面の直径を、軸方向略中央部を最も小さく、前記ディスク受部側の端部を最も大きくなるように滑らかに変化させたことを特徴とする請求項６に記載の動圧気体軸受モータ。
  8. 前記回転体の内周面の直径を、軸方向略中央部から前記ディスク受部側の端部に向けて徐々に大きくなるような湾曲形状としたことを特徴とする請求項６に記載の動圧気体軸受モータ。
  9. 前記回転体の内周面の直径を、軸方向略中央部から前記ディスク受部側の端部に向けて大きくなるようなテーパ形状としたことを特徴とする請求項６に記載の動圧気体軸受モータ。
  10. 円筒表面を有する固定軸と、その固定軸の半径方向に所定の隙間を有して対向し、回転自在に嵌合された円筒状部を有する回転体とからなり、
    前記固定軸の外周面もしくは前記回転体の内周面の少なくともいずれか一方に動圧発生溝を形成してラジアル軸受を構成し、
    前記回転体下端には半径方向外側に伸びるつば状のディスク受部が設けられ、所定の枚数の記録ディスクを、前記ディスク受部に搭載し、最上部にクランプを配置し、前記クランプを前記回転体に固定することで、前記ディスク受部と前記クランプとの間で、前記記録ディスクを所定の力で挟み込むことにより固定し、
    前記回転体を駆動用モータにより回転させることで、前記固定軸と前記回転体との隙間に介在させた気体の動圧により、前記固定軸と前記回転体および前記記録ディスクとを非接触で支持する動圧気体軸受モータにおいて、
    前記回転体の内径を軸方向において一定とし、前記記録ディスクを前記ディスク受部に搭載した状態において、前記固定軸の外周面と前記回転体の内周面とのなす隙間がほぼ一定となるように、前記固定軸の外周面の直径を軸方向において変化させたことを特徴とする動圧気体軸受モータ。
  11. 前記固定軸の外周面の直径を、軸方向略中央部を最も大きく、前記ディスク受部側の端部を最も小さくなるように滑らかに変化させたことを特徴とする請求項１０に記載の動圧気体軸受モータ。
  12. 前記固定軸の外周面の直径を、軸方向略中央部から前記ディスク受部側の端部に向けて徐々に小さくなるような湾曲形状としたことを特徴とする請求項１０に記載の動圧気体軸受モータ。
  13. 前記固定軸の外周面の直径を、軸方向略中央部から前記ディスク受部側の端部に向けて小さくなるようなテーパ形状としたことを特徴とする請求項１０に記載の動圧気体軸受モータ。
  14. 前記記録ディスクを前記ディスク受部に搭載した状態において、前記固定軸の外周面と前記回転体の内周面とのなす隙間の最大値と最小値の差が、前記隙間の半分以下であることを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の動圧気体軸受モータ。
  15. 請求項１に記載の環状の溝を設けたことを特徴とする請求項６〜１４のいずれかに記載の動圧気体軸受モータ。
  16. 前記回転体の内周面と外周面の半径差が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６〜１５のいずれかに記載の動圧気体軸受モータ。
  17. 前記固定軸は、円筒状のシャフトと、そのシャフトの上端内側に固定されたリング状のスラストプレートとにより構成され、前記固定軸の下端はベースに固定されており、前記シャフトと前記スラストプレート上面とを取り囲むように蓋付円筒形状のハブが所定の隙間を介して嵌合され、前記ハブ中央には下部にマグネットを固定したピンが固定され、前記ピンの前記マグネット上部にはフランジ部が設けられ、前記スラストプレートを前記ハブの内部上面と前記ピンの前記フランジ部とにより挟み込むように構成されており、前記回転体は前記ハブと前記ピンと前記マグネットとにより構成され、前記マグネットに対向してステータコイル群が前記ベースに固定され、インナーロータ型のモータを構成していることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の動圧気体軸受モータ。
  18. 前記ベースの周方向に凸部を設け、前記回転体に設けられた環状の溝と所定の隙間を設けて嵌合させることでラビリンスシールを構成したことを特徴とする請求項１７に記載の動圧気体軸受モータ。
  19. 請求項１〜１８のいずれかに記載の動圧気体軸受モータを用いたハードディスク装置。
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