JP2004316680A

JP2004316680A - Spindle motor and recording disk driving mechanism with the same

Info

Publication number: JP2004316680A
Application number: JP2003107572A
Authority: JP
Inventors: Kiyobumi Inoue; 清文井上
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize and reduce thickness of a spindle motor, and to reduce the power consumption by excellently maintaining a right angle between a radial bearing part and a thrust bearing part. <P>SOLUTION: This spindle motor is provided with a dynamic pressure bearing having the full-fill structure that the whole of a bearing clearance is filled with the oil. A bearing member 4 for rotatably supporting a rotor is formed of a sleeve 8, a plate-like member 32 fixed to an upper peripheral surface of the sleeve 8, and a nearly cup-like bearing housing 6 for holding the sleeve 8 and the plate-like member 32. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
本発明は、動圧軸受を備えたスピンドルモータ及びそれを備えた記録ディスク駆動装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、ハードディスク駆動装置、リムーバブルディスク駆動装置等において、記録ディスクを駆動するモータの軸受として、モータ回転時に、シャフトとスリーブとの間隙に保持される潤滑流体により動圧を発生される動圧軸受が用いられ、種々提案されている。
【０００３】
例えば、円筒状の焼結材から形成された軸受部材に軸が挿嵌され、軸の下端部外周にはフランジ部が軸と一体に形成され、軸受部材の外周及びフランジ部は有底円筒形のハウジングによって閉塞されている動圧軸受を用いたモータが知られている。
【０００４】
この従来のモータは、軸の外周面と軸受部材の内周面との間隙に一対のラジアル軸受部を形成すると共に、シャフトのフランジ部の上面とこれと軸方向に対向する軸受部材の下面、及びシャフトのフランジ部の下面とこれと軸方向に対向するハウジングのスラスト支持部の上面との微小間隙にそれぞれスラスト軸受部を形成している。
【０００５】
そして、ラジアル軸受部とスラスト軸受部とを形成する微小間隙には、潤滑流体としてオイルが途切れることなく、連続して保持されおり（このようなオイル保持構造を、以下「フルフィル構造」と記す）、モータが回転すると、ラジアル軸受部及びスラスト軸受部においてオイル動圧が発生し、軸受部材及びハウジングが軸を非接触にて回転自在に支持する構成を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１６８２４０号公報（第３貢及び第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、パソコン等の機器に使用されていたハードディスク駆動装置は、より小型で持ち運べる情報端末への適用が開始されており、スピンドルモータに対しては、これまでの高速且つ高精度な回転に加え、より小型且つ薄型化並びに低消費電力化が望まれるようになってきた。
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１に記載のモータを小型且つ薄型並びに低消費電力化しようとすると以下の問題が生じてくる。すなわち、特許文献１のモータでは、ロータの回転時の触れ回り等、ロータの姿勢の保持は、専ら一対のラジアル軸受部にて依存しており、スラスト軸受部は回転時のロータを浮上させる機能に過ぎなかった。従って、ロータの姿勢を安定して保持するためには、一対のラジアル軸受部の軸方向間隔を十分に取る必要があることから、要求される回転精度を維持しながらモータ全体を小型・薄型化することは非常に困難であった。また、スラスト軸受部は軸方向に相互に対向する方向の荷重支持力を発生する一対の軸受部によって初めてロータの軸方向の移動が規制されるものであり、このため通常はシャフトのフランジ部の上下部に一対形成されているが、軸受部においては潤滑流体の粘性が抵抗となり、モータの回転負荷が増すこととなるため、構成される軸受部の数が多いほどモータの回転に必要な消費電力が増加し、モータの電気的効率が低下してしまう。加えて、一対のラジアル軸受部及び一対のスラスト軸受部は、軸方向に並列に形成されているため、モータ全体を小型且つ薄型化することは非常に困難であった。
【０００９】
また、モータが小型且つ薄型化するとスラスト軸受部を構成するスラストプレートも薄くせねばならず、このためシャフトに対して直角度等の精度を維持して装着することが困難になるので、前記特許文献１のようにシャフトとスラストプレートとを一体に形成する方法が採用されることとなる。しかしながら、静止側部材と回転側部材との間に僅か数μｍの隙間しか有していない動圧軸受では、当然に軸受部を構成する部材表面に対して高い加工精度が要求されることとなるが、このように一体のシャフトとスラストプレートを採用した場合、モータが小型且つ薄型化すればする程、高精度な加工を行うためには加工工数や工程管理の手間を増やさなければならず、モータの低コスト化や生産性の改善を阻害する要因となっている。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みたものであり、その目的は、モータの小型及び薄型化並びに低消費電力化が可能であると同時に、高精度な加工及び組立が容易で高い軸保持力を有し、ロータを安定して保持できる動圧軸受を備えたスピンドルモータ及び記録ディスク駆動装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明のスピンドルモータは、シャフトと、該シャフトが挿通される軸受穴と該シャフトの端面と軸方向に対向する閉塞端面を有する一方開口の円筒状軸受部材と、該シャフトの外周面から径方向外方に延伸する円盤状の上壁部を有するロータと、を有し、
ロータの上壁部及びシャフトと軸受部材との間には、オイルで満たされた一連の軸受隙間が形成され、軸受部材とロータの上壁部との間には、ロータの回転時にオイルに対して径方向内方側に作用する圧力を付与する形状の動圧発生溝が設けられたスラスト軸受部が形成され、軸受穴の内周面とシャフトの外周面との間には、ロータの回転時にオイルに対して軸方向両側から作用する圧力を付与する形状の動圧発生溝が設けられたラジアル軸受部が形成され、軸受部材は、軸受穴が設けられた中空円筒状のスリーブと、スリーブを径方向外方側から保持する一方の端部が閉塞された略カップ状の軸受ハウジングと、軸受ハウジングの他方の開放端部に位置し、スリーブの外周面及び／又は軸受ハウジングの上端面に固定される円環状のプレート状部材と、から構成されており、スラスト軸受部は、プレート状部材とロータの上壁部との間に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、ラジアル軸受部の径方向外方にスラスト軸受部を構成することにより、限られた寸法内でロータを安定して支持するラジアル軸受部を形成できると共に、モータ全体を小型及び薄型化することができる。また、プレート状部材をスリーブの外周面に固定することにより、ラジアル軸受部とスラスト軸受部との直角度を容易に調節でき、ロータを安定して保持することができると共に、信頼性並びに耐久性の高いスピンドルモータを提供することができる。
【００１３】
請求項２記載のスピンドルモータは、スラスト軸受部に、動圧軸受溝としてポンプイン形状のスパイラル溝が設けられ、またラジアル軸受部に、シャフトの外周面と軸受穴の内周面との間に軸方向に離間して一対構成されていると共に、該一対のラジアル軸受部のうち少なくともいずれか一方のラジアル軸受部には、動圧発生溝としてオイルを軸受部材の開口端側から閉塞端側へと押圧する軸方向にアンバランスな形状のヘリングボーン溝が設けられており、シャフトの端面と軸受部材の閉塞端面との間には、これらスラスト軸受部及びラジアル軸受部で発生する動圧を利用した静圧軸受部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載のスピンドルモータは、スリーブと軸受ハウジングとの間に、静圧軸受部とスラスト軸受部の半径方向内方側とを連通する連通孔が形成されており、オイルは該連通孔を通じて軸受隙間内を流通可能に保持されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４及び５記載のスピンドルモータは、ロータに、上壁部から垂下し且つ軸受ハウジングの外周面及びプレート状部材の外周面と間隙を介して径方向に対向する周状突起が設けられ、また軸受ハウジングの外周面及びプレート状部材の外周面には、ロータの上壁部から離れるにしたがって外径が縮径するようテーパ面が設けられ、オイルは該テーパ面と該周状突起の内周面との間でメニスカスを形成して保持されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の記録ディスク駆動装置は、ハウジングと、該ハウジングの天面側及び底面側にそれぞれ固定された、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスピンドルモータと、該スピンドルモータのロータ外周部に固定された、情報を読み書きできる記録ディスクと、該記録ディスクの所要の位置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備えたことを特徴とする。
【００１７】
以下、本発明の一実施形態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記録ディスク駆動装置を図１乃至図５を参照して説明する。尚、本発明の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、実際の取り付け状態における方向を限定するものではない。
【００１８】
図１に図示するとおり、本実施形態に係るスピンドルモータは、基本的には、ブラケット２と、これに固定される軸受部材４と、この軸受部材４によって回転自在に支持されるロータ１０とから構成されている。
【００１９】
静止部材を構成するブラケット２の中央部には、軸受部材４が嵌合固定される中心孔の周囲に環状のボス部２ａが設けられており、このボス部２ａの外周部には、ステータ１２が圧入又は接着等の手段によって固定される円筒部２ｂが形成されている。このボス部２ａの内周には、軸受部材４が圧入、接着等の手段によって固定されている。軸受部材４の構成及び作用等については、後に詳述する。
【００２０】
回転部材であるロータ１０は、軸受部材４の内周面と径方向に間隙を介し対向するシャフト１２と、このシャフト１２の上部に嵌合固定される略カップ状のロータハブ１４とから構成されている。ロータハブ１４は、中心孔がシャフト１２の上部に嵌合固定する上壁部１４ａと、上壁部１４ａの外周部から軸方向に垂下する周壁部１４ｂとから構成され、周壁部１４ｂの外周面には、例えばハードディスクの如き記録ディスク（図５においてディスク板４６と図示する）が載置され、また周壁部１４ｂの内周面には、ロータマグネット１６が接着等の手段によって固着されている。
【００２１】
このような構造においては、ロータハブ１４の上壁部１４ａの下面と軸受部材４の上端面との間隙と、軸受部材４の内周面とシャフト１２の外周面との間隙、シャフト１２の下端面と軸受部材４の上端面との間隙とは、すべて連続しており、その連続した間隙には、潤滑流体としてオイルが途切れることなく保持され、フルフィル構造を形成されている。
【００２２】
軸受部材４の上部外周面には、外径が上端面から軸方向に縮径する傾斜面が設けられており、これと径方向に対向するロータハブ１４の上壁部１４ａの周状突起１４ｃとの径方向間隙に規定される間隙寸法は、軸方向下方（ブラケット２側）に離間するに従って漸増しており、すなわち、軸受部材４の外周面上部とロータハブ１４の上壁部１４ａの周状突起１４ｃとが協動してテーパシール部１８を構成している。上述した各間隙内に保持されるオイルは、このテーパシール部１８においてのみ、オイルの表面張力と外気圧とがバランスされ、オイルと空気との界面３６（図２参照）がメニスカス状に形成される。
【００２３】
テーパシール部１８はオイルリザーバとして機能し、テーパシール１８内に保持されるオイル量に応じて界面３６の形成位置が適宜移動可能である。よって、後に詳述する各軸受部において、オイルの保持量が減少した場合には、毛細管力によって、テーパシール１８に保持されているオイルが各軸受部に供給されることとなる。逆に、各軸受部に保持されるオイルが温度上昇等により体積膨張した場合、オイルの界面３６がテーパシール部１８に形成されたテーパ状の空間内より隙間寸法が拡大する方向に移動することで、この体積増加した分のオイルがテーパシール部１８内に収容されることとなる。
【００２４】
このように、スリーブ８の外周面及び軸受ハウジング６の外周面とロータハブ１４の上壁部１４ａの周状突起１４ｃの内周面間にテーパ状間隙を形成し、表面張力を利用したテーパシール部１８を構成することで、テーパシール部１８が軸受部よりも大径となると共に、テーパシール部１８の軸線方向寸法も比較的に大とすることができる。従って、テーパシール部１８内の容積が増大し、フルフィル構造の動圧軸受に多量に保持されるオイルの熱膨張に対しても十分に追随可能となる。
【００２５】
テーパシール部１８の軸方向下方には、環状の抜け止め部材２０が設けられている。抜け止め部材２０は、ロータハブ１４の周状突起１４ｂの下方内周部に接着等の手段によって固定され、軸受部材４の外周部の傾斜面下端部より内径に、軸受部材４とは非接触状態で遊嵌されることにより、軸受部材４に対するロータ１０の軸方向の抜けを防止している。
【００２６】
抜け止め部材２０の上面は、軸受ハウジング６の外周面と、テーパシール部１８に連続し、且つテーパシール部１８の径方向の間隙の最小の隙間寸法よりも小な隙間寸法を有する軸方向の間隙を介し対向している。
【００２７】
抜け止め部材２０の上面と、抜け止め部材２０の上面と軸方向に対向する軸受部材４の外周部との間に規定される軸方向の微小間隙の間隙寸法を可能な限り小さく設定することによって、モータの回転時に、この軸方向の微小間隙における空気の流速とテーパシール部１８に規定される径方向の間隙における空気との流速との差が大きくなり、オイルが気化することによって生じた蒸気の外部への流出抵抗を大きくしてオイルの境界面近傍における蒸気圧を高く保ち、更なる潤滑油の蒸散を防止するよう、ラビリンスシールとして機能する。
【００２８】
次に軸受構造について図２、図３、及び図４を用いて説明する。図２は、図１に示すスピンドルモータの動圧軸受部近傍の拡大断面図である。図３は、図１に示すスピンドルモータの軸受部材の上端面を示す平面図である。図４は、図１に示すスピンドルモータの軸受部材４の組み立て動作の一部を示す拡大断面図である。
【００２９】
軸受部材４は、有底円筒状の軸受ハウジング６と、この軸受ハウジング６の内周部に圧入、接着等の手段によって固定される中空円筒状のスリーブ８と、スリーブ８の上部外周面から外方に張り出し、且つ軸受ハウジング６の上部に位置する部位に固定される円環状のプレート状部材３４と、から構成される。軸受ハウジング６は、例えばアルミニウム合金、銅、銅合金等からなる薄板状金属材であり、プレス加工により一端部に底部を有する形状に成形される。軸受ハウジング６の内周面に固定されるスリーブ８は、オイルが含浸された多孔質焼結体から成形されるが、その材質は特に限定するものではなく、各種金属粉末や金属化合物粉末、非金属粉末を原料として成型、焼結したものが使用できる。原料としては、Ｆｅ−Ｃｕ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ、Ｆｅ−Ｃなどが挙げられる。プレート状部材３４は、プレス加工或いは切削加工等によって成形した円盤状の環状部材であり、内周部に貫通孔を有し、外周部に外径が上端面から軸方向に縮径する傾斜面を有し、ロータハブ１４の上壁部１４ａの下端面と軸方向に微小間隙を介すよう、スリーブ６の上部外周面に圧入、接着等の手段によって固定されている。
【００３０】
スリーブ８の内周面とシャフト１２の外周面との径方向間隙には、図２及び図４に示すように、上部ラジアル軸受部２２及び下部ラジアル軸受部２４が軸方向に離間されて一対設けられている。上部ラジアル軸受部２２及び下部ラジアル軸受部２４は、スリーブ８の内周面と、シャフト１２の外周面と、径方向に対向する両部材間に保持されているオイルとから構成されている。
【００３１】
スリーブ８の内周面の上部ラジアル軸受部２２を構成する部位には、図４に示すように、軸方向にアンバランスな形状を有するヘリングボーン溝２６ａが形成され、ロータ１０が回転すると、オイルに上部ラジアル軸受部２２の軸方向両端部から略中央部に向かう圧力が誘起される。そして、上部ラジアル軸受部２２の中央部へと流動したオイルは、上述のようにヘリングボーン溝２６ａが軸方向にアンバランスな形状であるため、上部ラジアル軸受部２２の中央部よりやや下方にて最大圧力となりロータ４を支持すると共に、そのアンバランス分、オイルに対して、軸方向内方側への流動を促す。
【００３２】
また、スリーブ８の内周面の下部ラジアル動圧軸受部２４を構成する部位には、軸方向にバランスな形状を有するヘリングボーン溝２６ｂが形成され、ロータ１０が回転すると、オイルに下部ラジアル軸受部２４の軸方向両端部から略中央部に向かう圧力が誘起される。そして、下部ラジアル軸受部２４の中央部へと流動したオイルは、上述のようにヘリングボーン溝２６ｂが軸方向にバランスした形状であるため、下部ラジアル軸受部２４の略中央部にて最大圧力となりロータ４を支持する。これら上部及び下部ラジアル軸受部２２，２４に設けられるヘリングボーン溝２６ａ、２６ｂは、焼結材製のスリーブ８をプレス加工時に同様にして形成することができる。
【００３３】
また、プレート状部材３４の上端面とロータハブ１４の上壁部１４ａの下面とは軸方向に間隙を介して互いに対向し、その間隙には、スラスト軸受部２８が設けられている。スラスト軸受部２８は、プレート状部材３４と、ロータハブ１４の上壁部１４ａの下面と、これら軸方向に対向する両部材間の間隙に保持されているオイルとから構成され、図３に示すように、プレート状部材３４の上端面には、径方向内方へと向かうスパイラル溝３０が形成されている。このスパイラル溝３０は、プレート状部材３４形成時に同時にコイニング等のプレス加工によって成形してもよく、所望の形状を成形後電解加工または機械加工によって形成しても良い。モータが回転すると、スラスト軸受部２８では、スパイラル溝３０により径方向内方へと向かう圧力が誘起される。この圧力によってオイル内圧が高められ、ロータ１０が浮上する方向に作用する流体動圧が発生するとともに、スラスト軸受部２８より軸受隙間の奥側（シャフト１２の下端側）に保持されるオイル全体の圧力が正圧に保たれることとなる。
【００３４】
なお、スラスト軸受部２８で発生する圧力は、大気圧を幾分上回る程度であるため、これのみでロータ１０を十分に浮上させることは困難である。しかし、一連の軸受隙間に保持されているオイルは全て途切れることなく連続していることから、シャフト１２の下端面と軸受ハウジング６の底部の上端面との間隙に保持されているオイル内圧も、スラスト軸受部２８で誘起される流体動圧によって高められたオイル内圧と同等の圧力となるので、静圧軸受部として機能する。従って、スラスト軸受部２８と静圧軸受部との協動によって、ロータ１０を十分に浮上させることが可能となる。
【００３５】
また、ブラケット２上に位置し、ロータマグネット１６と軸方向に対向する部位には強磁性材からなる環状のスラストヨーク３８を配置し、ロータマグネット１６及びスラストヨーク３８との間で軸方向の磁気吸引力を発生させることで、スラスト軸受２８と静圧軸受部とで発生するロータ１０の浮上圧とバランスさせて、ロータ１０のスラスト方向の支持を安定させている。なお、このようなロータ１０に対する磁気的な付勢は、例えば、ステータ１２とロータマグネット１６との磁気的中心を軸方向に相違させることによっても作用させることが可能である。
【００３６】
図１及び図３に示すように、スリーブ８の外周部にはスリーブ８の軸方向端部を貫通する軸方向溝が、断面形状が略矩形状、或いは半円状となるようプレス加工或いは切削加工によって形成されている。スリーブ８が軸受ハウジング６の内周面に取り付けられると、軸受ハウジング６の内周面と軸方向溝との間に、スリーブ８の軸方向上端部から軸方向下端部までを貫通する連通孔３２が規定される。連通孔３２内は、上述した一連の軸受間隙内に保持されるオイルに連続するオイルが保持されている。また、連通孔３２内のオイル内圧は、各軸受部に保持されているオイル内圧とバランスしている。
【００３７】
また、上部ラジアル軸受部２２に設けられている動圧発生溝を軸方向に非対称なヘリングボーン溝２６ａとすることにより、オイルに対して下方側へと押圧する動圧を誘起することで、上部ラジアル軸受部２２と下部ラジアル軸受部２４との間の領域の圧力が大気圧以上の正圧に保たれ、負圧の発生が防止されると共に、ヘリングボーン２６ａの発生する押圧力によって、オイルは常に下部ラジアル軸受部２４、スリーブ８の下端面側の端面とこれと軸方向に対向する軸受ハウジング６の端部の内面との間から連通孔３２、更にスリーブ８の上端側の端面とロータハブ１４の下面との間を経て、シャフト１２の外周面及びスリーブ８の内周面の軸方向上端側へと流動して、また上部ラジアル軸受部２２へと環流するよう加圧され、一連の連通路が形成される。
【００３８】
これにより、軸受内のオイルが常に一定方向に流動することとなり、圧力の均衡が図れるので、負圧による気泡の発生やロータ１０の過浮上の発生が防止されると共に、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。
【００３９】
なお、連通孔３２の一端がスラスト軸受部２８より径方向内方に開口するように配置することにより、大気圧よりも高圧な領域内でオイルの圧力が一定に保たれるようになる。このように、スラスト軸受部２８によって、これよりも軸受部の奥側は圧力的に密封された状態となる。
【００４０】
例えば、連通孔３２の一端を軸受部とテーパシール部１８との間に開口した場合も、モータの定常回転時に軸受部で所定の動圧が発生している場合は十分な軸受剛性が得られるため、軸受部の接触や摺動が発生する可能性は低い。しかし、モータの停止時等モータの回転速度が低下すると、連通孔３２の一端が圧力的に密閉領域以外の部分、すなわち、オイルの圧力が大気圧と同等若しくはそれ以下の領域に開口していることで軸受部内の高く維持されていたオイルの圧力が、連通孔３２の開口部分のオイルの圧力との差圧によって急激に低下することとなる。
【００４１】
このように軸受内の圧力が急激に低下することで、ロータ１０は容易に振れ回ったり偏心したりして、シャフト１２やスリーブ８等の軸受部を構成する部材に接触や摺動が発生することとなる。これは、ロータハブ１４に載置される記録ディスクを含むロータ１０の重量アンバランス、モータを構成する部材の加工や組み立て誤差、或いはステータ１２とロータマグネット１６との間に作用する磁気力のアンバランス等が原因と考えられるが、このような軸受部の接触や摺動がモータが停止する度に繰り返されることで、軸受部を構成する部材の摩耗や損傷が顕著となり、モータの信頼性や耐久性を低下させる。
【００４２】
これに対し、連通孔３２をスラスト軸受部２８の径方向内方に開口させることで、モータが完全に停止する直前までスパイラル溝３０によるポンピングが作用し、オイルには径方向内方側に作用する流体動圧が誘起され続ける。従って、スラスト軸受部２８が圧力的な隔壁として働くので、軸受部内の圧力の低下が緩やかになり、軸受部を構成する部材の接触や摺動が緩和され、モータの信頼性や耐久性の低下が抑制される。
【００４３】
なお、プレート状部材３４はスリーブ８と同様にオイルが含浸された多孔質焼結体から成形することもできる。また、軸受ハウジング６の外周面と周状突起１４ｃとの径方向隙間寸法によってテーパシール部１４が前述のオイルバッファとして十分に機能するのであれば、プレート状部材３４の外周面を外周端部から軸方向に垂下するストレート形状とすることも可能である。これらにより、よりプレート状部材３４の成形が容易となり、一層低コストでプレート状部材３４を製造することが出来る。
【００４４】
次に、軸受部材４の組立動作について説明する。図４に示すように、まずプレート状部材３４をスリーブ８の上部外周面に軽圧入して仮止めする。次に、図４に一点鎖線にて示すスリーブ８の内周面の軸方向仮想線Ｙとプレート状部材３４の上端面の径方向仮想線Ｘとが直角に交差するよう、プレート状部材３４上端面とスリーブ内周面との直角度を調節する。ここで、プレート状部材３４の上端面の高さは、径方向に隣接するスリーブ８の上端面と同等の高さ、若しくは幾分上方（ロータハブ１４の上壁部１４ａ側）に位置するよう設定される。そして、次の工程として、工具等を用いてプレート状部材３４の上端面とスリーブ８の内周面との直角度が得られる状態を保持したまま、プレート状部材３４とスリーブ８の外周面との接合部端面に接着剤を塗布、硬化させて本固定する。最後に、スリーブ８及びプレート状部材３４とを固定したものを、軸受ハウジング６の内周面及び上端面に接着及び／或いは圧入等の手段によって固定する。
【００４５】
なお、組み立て方法については、種々の方法を用いることが出来る。例えば、プレート状部材３４の内周面及び／或いはスリーブ８の上部外周面に予め接着剤を塗布した後、上述のような組み立て動作を行っても良い。また、軽圧入で工具等を用いなくてもプレート状部材３４の上端面とスリーブ６の内周面との直角度を保持できれば、接着剤を塗布した後、軸受ハウジング６をスリーブ８の外周面及びプレート状部材３４の下面に接着／或いは圧入等の手段によって固定させ、接着剤を硬化させても良い。また、スリーブ８を軸受ハウジング６に予め固定しておき、その後プレート状部材３４を軸受ハウジング６の上端面に、あるいはスリーブ８の外周面及び軸受ハウジング６の上端面の双方に対して接着固定することも可能である。
【００４６】
本実施形態に記載の構造にように、スラスト軸受部２８を上部及び下部ラジアル軸受部２２，２４の径方向外方に設けることにより、限られた寸法内で一対のラジアル軸受部を軸方向にできる限り離間させて設けることができるので薄型のモータであっても十分な軸保持力を確保することが可能になる。また、スラスト軸受部２８をプレート状部材３４の上端面とロータハブ１４の上壁部１４ａの下面との間に一つのみ形成することにより、構成される軸受の数が減少し、軸受部に保持されたオイルの粘性抵抗が低減され、モータの電気的効率向上させることができる。
【００４７】
また、スラスト軸受部２８の軸受面を構成すると共に、動圧発生用のスパイラル溝３０が形成されるプレート状部材３４を他の軸受部材から独立して別個に加工及び組立することができるので、小型且つ薄型のモータであっても比較的容易に高精度な加工・組立を行うことができるようになり、加工工数や工程管理の手間を増加させることなく低コスト且つ高生産性を実現することが可能になる。尚、プレート状部材３４は、スリーブ８の外周面と軸受ハウジング６の上端面とによって保持されることから、その厚みを薄くしても直角度等の精度を維持することが可能である。このためプレート状部材３４自体を容易に成形できる。またプレート状部材３４の厚みが薄いため、スリーブ６とプレート状部材３４との接合面積が小さく、その接合により発生する応力も小さくなるので、その応力がスリーブ６の内周面に形成されている上部及び下部ラジアル軸受部２２、２４に影響し、例えばヘリングボーン溝２６ａ、２６ｂが変形するといった不具合も発生しない。
【００４８】
また、本実施形態においては、プレート状部材３４と軸受ハウジング６との当接面を、図２に示すように、テーパシール部１８に形成されているオイル界面３６より内側（ロータハブ１４の上壁部１４ａ側）に設けている。これにより、スリーブ８内に保持されているオイルが両部材の当接面を伝わり外周部へと流れたとしても、当接面の外周部はオイルによって満たされている領域であるので、オイルが界面３６より外部に飛散することはない。
【００４９】
次に、一般的な記録ディスク駆動装置４０の内部構成について、図５を参照して説明する。記録ディスク駆動装置４０は、矩形状をしたハウジング４２からなり、ハウジング４２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ディスク板４６が装着されたスピンドルモータ４４が配設されている。
【００５０】
また、ハウジング４２の内部には、ディスク板４６に対して情報を読み書きするヘッド移動機構５４が配置され、このヘッド移動機構５４は、ディスク板４６上の情報を読み書きするヘッド５２、このヘッド５２を支えるアーム５０及びヘッド５２及びアーム５０をディスク板４６上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部４８により構成される。
【００５１】
以上、本発明に従うスピンドルモータの一実施形態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。例えば、図示の実施形態の動圧軸受の構造に限定されず、溝の形状や個数、位置、さらにはオイルの種類も前記実施形態と異なっていてもよい。また、スリーブは、アルミニウム系の材料、銅系材料、ステンレス鋼といった無垢の金属材から適宜選択して使用することも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載のスピンドルモータでは、軸受部材をスリーブと、プレート状部材と、軸受ハウジングとによって構成することにより、スラスト軸受部とラジアル軸受部との直角度を容易に確保でき、モータの薄型及び小型化を実現することができる。
【００５３】
本発明の請求項２及び請求項３記載のスピンドルモータでは、スリーブ及びシャフトの加工誤差を許容することができる共にフルフィル構造の軸受においても軸受内のオイルを正圧に保つことができ且つロータの過浮上の発生も防止することができる。
【００５４】
本発明の請求項４及び５記載のスピンドルモータでは、テーパシール部の容積が増大しモータの信頼性および耐久性を向上することができる。
【００５５】
本発明の請求項６記載の記録ディスク駆動装置では、薄型及び小型化並びに低消費電力化できると同時に、スピンドルモータの安定性及び信頼性並びに耐久性を改善されるので、信頼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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る要部拡大断面図である。
【図３】本発明の軸受部材の上端面を示す断面図である。
【図４】本発明の軸受部材の組み立て動作を示す断面図であり、具体的にはスリーブとプレート状部材との固定を示すものである。
【図５】記録ディスク駆動装置を示す断面図である。
【符号の説明】
４軸受部材
６軸受ハウジング
８スリーブ
１０ロータ
１２シャフト
１４ロータハブ
１４ａ上壁部
１４ｃ周状突起
２２上部ラジアル軸受部
２４下部ラジアル軸受部
２６ａ，２６ｂヘリングボーン溝
２８スラスト軸受部
３０スパイラル溝
３４プレート状部材[0001]
The present invention relates to a spindle motor including a dynamic pressure bearing and a recording disk drive including the spindle motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a hard disk drive, a removable disk drive, and the like, as a bearing of a motor that drives a recording disk, a dynamic pressure bearing that generates dynamic pressure by a lubricating fluid held in a gap between a shaft and a sleeve when the motor rotates. And various proposals have been made.
[0003]
For example, a shaft is inserted into a bearing member formed of a cylindrical sintered material, a flange portion is formed integrally with the shaft at the outer periphery of a lower end portion of the shaft, and the outer periphery and the flange portion of the bearing member are cylindrical with a bottom. A motor using a dynamic pressure bearing closed by a housing is known.
[0004]
In this conventional motor, a pair of radial bearing portions are formed in a gap between an outer peripheral surface of a shaft and an inner peripheral surface of a bearing member, and an upper surface of a flange portion of a shaft and a lower surface of a bearing member axially opposed to the upper surface of the shaft. In addition, a thrust bearing portion is formed in a minute gap between the lower surface of the flange portion of the shaft and the upper surface of the thrust support portion of the housing which faces the axial direction.
[0005]
In a minute gap forming the radial bearing portion and the thrust bearing portion, oil as a lubricating fluid is continuously held without interruption (hereinafter, such an oil holding structure is referred to as a "full-fill structure"). When the motor rotates, oil dynamic pressure is generated in the radial bearing portion and the thrust bearing portion, and the bearing member and the housing have a configuration in which the shaft is rotatably supported in a non-contact manner (see, for example, Patent Document 1). ).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-168240 (3 Gong and FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, hard disk drives used in devices such as personal computers have begun to be applied to smaller and more portable information terminals, and in addition to the conventional high-speed and high-precision rotation of spindle motors, There has been a demand for smaller and thinner devices and lower power consumption.
[0008]
However, if the motor described in Patent Literature 1 is reduced in size and thickness and power consumption is reduced, the following problem occurs. That is, in the motor of Patent Literature 1, the holding of the posture of the rotor, such as the rotation of the rotor during rotation, depends exclusively on a pair of radial bearings, and the thrust bearing functions to lift the rotor during rotation. It was only. Therefore, in order to maintain a stable posture of the rotor, it is necessary to provide a sufficient distance between the pair of radial bearings in the axial direction. Therefore, the entire motor is reduced in size and thickness while maintaining the required rotational accuracy. It was very difficult to do. In addition, the axial movement of the rotor is restricted only for the first time by a pair of bearings that generate a load supporting force in the axially opposing direction in the thrust bearing. Although a pair is formed in the upper and lower parts, the viscosity of the lubricating fluid becomes a resistance in the bearing part, and the rotational load of the motor increases. Therefore, as the number of the configured bearing parts increases, the consumption required for the rotation of the motor increases. The power increases and the electrical efficiency of the motor decreases. In addition, since the pair of radial bearings and the pair of thrust bearings are formed in parallel in the axial direction, it has been extremely difficult to reduce the size and thickness of the entire motor.
[0009]
In addition, when the motor is reduced in size and thickness, the thrust plate constituting the thrust bearing portion must be made thinner, which makes it difficult to mount the motor while maintaining accuracy such as perpendicularity to the shaft. A method of integrally forming the shaft and the thrust plate as in Document 1 will be adopted. However, in a dynamic pressure bearing having only a gap of only a few μm between the stationary side member and the rotating side member, high processing accuracy is naturally required for the surface of the member constituting the bearing portion. However, when such an integrated shaft and thrust plate are employed, as the motor becomes smaller and thinner, the processing man-hours and process management must be increased in order to perform high-precision processing. This is a factor that hinders cost reduction and improvement in productivity of the motor.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to realize a motor having a small and thin motor and low power consumption, and at the same time, having a high shaft holding force with high precision machining and assembly being easy. Another object of the present invention is to provide a spindle motor and a recording disk drive provided with a dynamic pressure bearing capable of stably holding a rotor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a spindle motor according to the present invention includes a shaft, a cylindrical bearing member having a one-sided opening having a bearing hole through which the shaft is inserted, and a closed end surface axially opposed to an end surface of the shaft. A rotor having a disk-shaped upper wall extending radially outward from the outer peripheral surface of the shaft,
A series of bearing gaps filled with oil are formed between the upper wall of the rotor and the shaft and the bearing member. A thrust bearing portion is provided with a dynamic pressure generating groove having a shape for applying a pressure acting radially inward, and a rotation of the rotor is provided between an inner peripheral surface of the bearing hole and an outer peripheral surface of the shaft. A radial bearing portion provided with a dynamic pressure generating groove shaped to apply pressure acting on the oil from both sides in the axial direction is formed, and the bearing member includes a hollow cylindrical sleeve provided with a bearing hole, and a sleeve. And a substantially cup-shaped bearing housing whose one end is closed from the outside in the radial direction, and which is located at the other open end of the bearing housing, and is provided on the outer peripheral surface of the sleeve and / or the upper end surface of the bearing housing. Annular play fixed And Jo member is constituted by a thrust bearing unit is characterized in that it is formed between the upper wall portion of the plate-like member and the rotor.
[0012]
In this configuration, by forming the thrust bearing portion radially outward of the radial bearing portion, a radial bearing portion that stably supports the rotor within limited dimensions can be formed, and the entire motor is reduced in size and thickness. can do. In addition, by fixing the plate-shaped member to the outer peripheral surface of the sleeve, the perpendicularity between the radial bearing portion and the thrust bearing portion can be easily adjusted, and the rotor can be stably held, and the reliability and durability are improved. And a spindle motor with a high height can be provided.
[0013]
In the spindle motor according to the second aspect, the thrust bearing portion is provided with a pump-in-shaped spiral groove as a dynamic pressure bearing groove, and the radial bearing portion is provided between the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the bearing hole. A pair of radial bearings are spaced apart in the axial direction, and at least one of the pair of radial bearings is provided with oil as a dynamic pressure generating groove from the opening end side of the bearing member to the closing end side. A herringbone groove with an unbalanced shape is provided in the axial direction that presses against the shaft.The dynamic pressure generated in the thrust bearing and the radial bearing is used between the end face of the shaft and the closed end face of the bearing member. Characterized in that a static pressure bearing portion is formed.
[0014]
In the spindle motor according to the third aspect, a communication hole is formed between the sleeve and the bearing housing to communicate the hydrostatic bearing portion and the radially inner side of the thrust bearing portion, and the oil passes through the communication hole. It is characterized in that it is held so as to be able to flow through the bearing gap.
[0015]
In the spindle motor according to claims 4 and 5, the rotor is provided with a circumferential projection that hangs down from the upper wall and is radially opposed to the outer circumferential surface of the bearing housing and the outer circumferential surface of the plate-shaped member via a gap. A tapered surface is provided on the outer peripheral surface of the bearing housing and the outer peripheral surface of the plate-shaped member so that the outer diameter decreases as the distance from the upper wall of the rotor increases. It is characterized in that a meniscus is formed and held between itself and the peripheral surface.
[0016]
The recording disk drive device according to claim 6, wherein the housing, the spindle motor according to any one of claims 1 to 5, fixed to a top surface side and a bottom surface side of the housing, respectively. It is characterized by comprising a recording disk fixed to the outer periphery of the rotor and capable of reading and writing information, and information access means for writing or reading information at a required position on the recording disk.
[0017]
Hereinafter, a spindle motor according to an embodiment of the present invention and a recording disk drive using the spindle motor will be described with reference to FIGS. In the description of the embodiments of the present invention, the vertical direction in each drawing is referred to as the “vertical direction” for convenience, but the direction in the actual mounting state is not limited.
[0018]
As illustrated in FIG. 1, the spindle motor according to the present embodiment basically includes a bracket 2, a bearing member 4 fixed to the bracket 2, and a rotor 10 rotatably supported by the bearing member 4. It is configured.
[0019]
An annular boss portion 2a is provided around a center hole in which the bearing member 4 is fitted and fixed at a central portion of the bracket 2 constituting the stationary member, and an outer peripheral portion of the boss portion 2a is provided with a stator 12a. Is formed by means of press fitting or bonding. A bearing member 4 is fixed to the inner periphery of the boss portion 2a by means such as press-fitting or bonding. The configuration and operation of the bearing member 4 will be described later in detail.
[0020]
The rotor 10, which is a rotating member, includes a shaft 12 that faces the inner peripheral surface of the bearing member 4 with a gap in the radial direction, and a substantially cup-shaped rotor hub 14 that is fitted and fixed to an upper portion of the shaft 12. I have. The rotor hub 14 is composed of an upper wall portion 14a whose center hole is fitted and fixed to the upper portion of the shaft 12, and a peripheral wall portion 14b that axially hangs from the outer peripheral portion of the upper wall portion 14a. A recording disk such as a hard disk (shown as a disk plate 46 in FIG. 5) is mounted on the peripheral wall portion 14b, and a rotor magnet 16 is fixed to the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 14b by bonding or the like.
[0021]
In such a structure, the gap between the lower surface of the upper wall portion 14a of the rotor hub 14 and the upper end surface of the bearing member 4, the gap between the inner peripheral surface of the bearing member 4 and the outer peripheral surface of the shaft 12, and the lower end surface of the shaft 12 The gap between the bearing member 4 and the upper end surface thereof is all continuous. In the continuous gap, oil as a lubricating fluid is held without interruption, forming a full-fill structure.
[0022]
The upper outer peripheral surface of the bearing member 4 is provided with an inclined surface whose outer diameter is reduced in the axial direction from the upper end surface, and a circumferential projection 14c of the upper wall portion 14a of the rotor hub 14 which faces the outer peripheral surface in a radial direction. The gap dimension defined by the radial gap gradually increases as the distance from the upper side of the bearing member 4 and the upper wall portion 14a of the rotor hub 14 increases, as the distance from the bearing member 4 decreases in the axial direction (toward the bracket 2). 14c cooperate with each other to form the tapered seal portion 18. The oil held in each of the gaps described above balances the surface tension of the oil and the external pressure only in the taper seal portion 18, and the interface 36 between the oil and the air (see FIG. 2) is formed in a meniscus shape. You.
[0023]
The taper seal portion 18 functions as an oil reservoir, and the formation position of the interface 36 can be appropriately moved according to the amount of oil held in the taper seal 18. Therefore, when the amount of retained oil is reduced in each bearing section described later in detail, the oil held in the taper seal 18 is supplied to each bearing section by capillary force. Conversely, when the oil held in each bearing part expands in volume due to a rise in temperature or the like, the oil interface 36 moves in a direction in which the gap dimension is larger than in the tapered space formed in the tapered seal part 18. Thus, the oil of the increased volume is stored in the taper seal portion 18.
[0024]
In this manner, a tapered gap is formed between the outer peripheral surface of the sleeve 8 and the outer peripheral surface of the bearing housing 6 and the inner peripheral surface of the peripheral projection 14c of the upper wall portion 14a of the rotor hub 14, and the taper seal portion utilizing surface tension is formed. By configuring the taper seal portion 18, the taper seal portion 18 can have a larger diameter than the bearing portion, and the axial dimension of the taper seal portion 18 can be relatively large. Accordingly, the volume in the taper seal portion 18 increases, and it is possible to sufficiently follow the thermal expansion of oil held in a large amount by the dynamic pressure bearing having the full-fill structure.
[0025]
An annular retaining member 20 is provided below the tapered seal portion 18 in the axial direction. The retaining member 20 is fixed to the inner peripheral portion below the circumferential protrusion 14b of the rotor hub 14 by means of adhesion or the like, and is in contact with the bearing member 4 in an inner diameter from the lower end of the inclined surface of the outer peripheral portion of the bearing member 4. The loose fit prevents the rotor 10 from coming off the bearing member 4 in the axial direction.
[0026]
The upper surface of the retaining member 20 is continuous with the outer peripheral surface of the bearing housing 6 and the taper seal portion 18, and has an axial dimension smaller than the minimum radial dimension of the taper seal portion 18. They are opposed via a gap.
[0027]
By setting the gap dimension of the minute axial gap defined between the upper surface of the retaining member 20 and the outer peripheral portion of the bearing member 4 axially opposed to the upper surface of the retaining member 20 as small as possible. When the motor rotates, the difference between the flow rate of the air in the minute gap in the axial direction and the flow rate of the air in the radial gap defined by the tapered seal portion 18 increases, and the steam generated by the vaporization of the oil becomes large. Functions as a labyrinth seal to increase the outflow resistance to the outside, keep the vapor pressure near the boundary surface of the oil high, and prevent further evaporation of the lubricating oil.
[0028]
Next, the bearing structure will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4. FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view near the dynamic pressure bearing portion of the spindle motor shown in FIG. FIG. 3 is a plan view showing an upper end surface of a bearing member of the spindle motor shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the assembling operation of the bearing member 4 of the spindle motor shown in FIG.
[0029]
The bearing member 4 has a cylindrical bearing housing 6 with a bottom, a hollow cylindrical sleeve 8 fixed to the inner peripheral portion of the bearing housing 6 by means of press-fitting, bonding, or the like, and an outer peripheral surface of the upper portion of the sleeve 8. And an annular plate-shaped member 34 that projects toward the upper side and is fixed to a portion located above the bearing housing 6. The bearing housing 6 is a sheet metal material made of, for example, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, or the like, and is formed into a shape having a bottom at one end by press working. The sleeve 8 fixed to the inner peripheral surface of the bearing housing 6 is formed from a porous sintered body impregnated with oil, but the material is not particularly limited, and various metal powders, metal compound powders, Molded and sintered metal powders can be used. Examples of the raw material include Fe-Cu, Cu-Sn, Cu-Sn-Pb, and Fe-C. The plate-shaped member 34 is a disk-shaped annular member formed by pressing or cutting, has a through hole in the inner peripheral portion, and has an inclined surface whose outer diameter is reduced in the axial direction from the upper end surface in the outer peripheral portion. And is fixed to the upper outer peripheral surface of the sleeve 6 by means of press-fitting, bonding, or the like, with a small gap in the axial direction from the lower end surface of the upper wall portion 14a of the rotor hub 14.
[0030]
As shown in FIGS. 2 and 4, a pair of upper radial bearing portions 22 and lower radial bearing portions 24 are provided in the radial gap between the inner peripheral surface of the sleeve 8 and the outer peripheral surface of the shaft 12 so as to be separated in the axial direction. Have been. The upper radial bearing portion 22 and the lower radial bearing portion 24 are composed of an inner peripheral surface of the sleeve 8, an outer peripheral surface of the shaft 12, and oil held between the radially opposed members.
[0031]
As shown in FIG. 4, a herringbone groove 26 a having an unbalanced shape in the axial direction is formed in a portion of the inner peripheral surface of the sleeve 8 that constitutes the upper radial bearing portion 22. A pressure is induced from both axial ends of the upper radial bearing portion 22 to a substantially central portion. The oil flowing to the central portion of the upper radial bearing portion 22 is slightly below the central portion of the upper radial bearing portion 22 because the herringbone groove 26a has an unbalanced shape in the axial direction as described above. At the maximum pressure, the rotor 4 is supported, and the oil is urged to flow inward in the axial direction by the amount of the unbalance.
[0032]
Further, a herringbone groove 26b having a shape balanced in the axial direction is formed in a portion constituting the lower radial dynamic pressure bearing portion 24 on the inner peripheral surface of the sleeve 8, and when the rotor 10 rotates, the lower radial bearing A pressure is induced from both ends in the axial direction of the portion 24 toward the substantially central portion. The oil flowing to the central portion of the lower radial bearing portion 24 has the maximum pressure at substantially the central portion of the lower radial bearing portion 24 because the herringbone groove 26b has a shape balanced in the axial direction as described above. The rotor 4 is supported. The herringbone grooves 26a and 26b provided in the upper and lower radial bearing portions 22 and 24 can be formed in a similar manner when the sleeve 8 made of a sintered material is pressed.
[0033]
The upper end surface of the plate-shaped member 34 and the lower surface of the upper wall portion 14a of the rotor hub 14 are opposed to each other via a gap in the axial direction, and a thrust bearing 28 is provided in the gap. The thrust bearing portion 28 includes a plate-shaped member 34, a lower surface of the upper wall portion 14a of the rotor hub 14, and oil held in a gap between the axially opposed members, as shown in FIG. A spiral groove 30 is formed on the upper end surface of the plate-shaped member 34 so as to extend radially inward. The spiral groove 30 may be formed by press working such as coining at the same time when the plate-shaped member 34 is formed, or may be formed by electrolytic processing or mechanical processing after forming a desired shape. When the motor rotates, the spiral groove 30 induces a radially inward pressure in the thrust bearing portion 28. The internal pressure of the oil is increased by this pressure to generate a fluid dynamic pressure acting in the direction in which the rotor 10 floats, and at the same time the entire oil held on the back side of the bearing gap (the lower end side of the shaft 12) from the thrust bearing portion 28. The pressure will be maintained at a positive pressure.
[0034]
Since the pressure generated in the thrust bearing portion 28 is slightly higher than the atmospheric pressure, it is difficult to sufficiently float the rotor 10 alone. However, since the oil held in the series of bearing gaps is all continuous without interruption, the oil internal pressure held in the gap between the lower end surface of the shaft 12 and the upper end surface of the bottom of the bearing housing 6 also increases. Since the pressure becomes equal to the oil internal pressure increased by the fluid dynamic pressure induced in the thrust bearing portion 28, it functions as a hydrostatic bearing portion. Therefore, the cooperation between the thrust bearing 28 and the hydrostatic bearing allows the rotor 10 to sufficiently float.
[0035]
An annular thrust yoke 38 made of a ferromagnetic material is disposed at a position located on the bracket 2 and opposed to the rotor magnet 16 in the axial direction, and an axial magnetic field between the rotor magnet 16 and the thrust yoke 38 is provided. By generating the suction force, the floating pressure of the rotor 10 generated by the thrust bearing 28 and the hydrostatic bearing portion is balanced, and the support of the rotor 10 in the thrust direction is stabilized. Note that such magnetic biasing of the rotor 10 can also be exerted by, for example, making the magnetic centers of the stator 12 and the rotor magnet 16 different in the axial direction.
[0036]
As shown in FIGS. 1 and 3, an axial groove penetrating the axial end of the sleeve 8 is formed on the outer peripheral portion of the sleeve 8 by pressing or cutting so that the cross-sectional shape is substantially rectangular or semicircular. It is formed by processing. When the sleeve 8 is attached to the inner peripheral surface of the bearing housing 6, a communication hole 32 penetrating from the axial upper end to the axial lower end of the sleeve 8 between the inner peripheral surface of the bearing housing 6 and the axial groove. Is defined. In the communication hole 32, oil continuous with the oil held in the above-described series of bearing gaps is held. The internal oil pressure in the communication hole 32 is balanced with the internal oil pressure held in each bearing.
[0037]
In addition, the dynamic pressure generating groove provided in the upper radial bearing portion 22 is a herringbone groove 26a that is asymmetric in the axial direction, thereby inducing a dynamic pressure that presses the oil downward, whereby the upper portion is formed. The pressure in the region between the radial bearing portion 22 and the lower radial bearing portion 24 is maintained at a positive pressure equal to or higher than the atmospheric pressure to prevent the generation of a negative pressure, and the oil is pressed by the pressing force generated by the herringbone 26a. The lower radial bearing portion 24, the communication hole 32 from the end face on the lower end face side of the sleeve 8 and the inner face of the end of the bearing housing 6 axially opposed thereto, and the end face on the upper end side of the sleeve 8 and the rotor hub 14 Through the upper surface of the shaft 12 and the inner peripheral surface of the sleeve 8 toward the upper end in the axial direction, and pressurized so as to recirculate to the upper radial bearing portion 22, thereby forming a series of communication. There is formed.
[0038]
As a result, the oil in the bearing always flows in a fixed direction, and the pressure can be balanced, so that the generation of bubbles due to negative pressure and the occurrence of excessive floating of the rotor 10 are prevented, and the allowable range for processing errors is reduced. The yield is improved because of the remarkable expansion.
[0039]
By arranging one end of the communication hole 32 so as to open radially inward from the thrust bearing portion 28, the oil pressure can be kept constant in a region higher than the atmospheric pressure. As described above, the thrust bearing portion 28 allows the inner side of the bearing portion to be pressure-tightly sealed.
[0040]
For example, when one end of the communication hole 32 is opened between the bearing portion and the tapered seal portion 18, sufficient bearing rigidity can be obtained when a predetermined dynamic pressure is generated in the bearing portion during steady rotation of the motor. Therefore, the possibility of contact or sliding of the bearing portion is low. However, when the rotation speed of the motor is reduced, such as when the motor is stopped, one end of the communication hole 32 is open to a portion other than the pressure-tight region, that is, a region where the oil pressure is equal to or lower than the atmospheric pressure. As a result, the oil pressure maintained at a high level in the bearing portion rapidly decreases due to a pressure difference from the oil pressure at the opening of the communication hole 32.
[0041]
As described above, the pressure in the bearing suddenly decreases, so that the rotor 10 easily swings or is eccentric, and the members such as the shaft 12 and the sleeve 8 that make up the bearing portion contact or slide. It will be. This is due to the weight imbalance of the rotor 10 including the recording disk mounted on the rotor hub 14, the processing and assembly error of the members constituting the motor, or the imbalance of the magnetic force acting between the stator 12 and the rotor magnet 16. However, the contact and sliding of the bearings are repeated each time the motor stops, so that the members that make up the bearings are significantly worn and damaged, and the reliability and durability of the motor Reduce the nature.
[0042]
On the other hand, by opening the communication hole 32 radially inward of the thrust bearing portion 28, pumping by the spiral groove 30 acts until immediately before the motor completely stops, and oil acts radially inward. Fluid dynamic pressure is continuously induced. Therefore, since the thrust bearing portion 28 functions as a pressure partition, the pressure in the bearing portion decreases gradually, and the contact and sliding of members constituting the bearing portion are reduced, and the reliability and durability of the motor decrease. Is suppressed.
[0043]
The plate-shaped member 34 can be formed from a porous sintered body impregnated with oil, similarly to the sleeve 8. Further, if the tapered seal portion 14 functions sufficiently as the above-described oil buffer due to the radial gap between the outer peripheral surface of the bearing housing 6 and the peripheral projection 14c, the outer peripheral surface of the plate-shaped member 34 is moved from the outer peripheral end portion. It is also possible to have a straight shape that hangs in the axial direction. Thus, molding of the plate-shaped member 34 becomes easier, and the plate-shaped member 34 can be manufactured at a lower cost.
[0044]
Next, the assembling operation of the bearing member 4 will be described. As shown in FIG. 4, first, the plate-shaped member 34 is lightly pressed into the upper outer peripheral surface of the sleeve 8 and temporarily fixed. Next, on the plate-like member 34, an axial imaginary line Y of the inner peripheral surface of the sleeve 8 shown by a chain line in FIG. 4 and a radial imaginary line X of the upper end surface of the plate-like member 34 intersect at right angles. Adjust the perpendicularity between the end surface and the inner peripheral surface of the sleeve. Here, the height of the upper end surface of the plate-shaped member 34 is set to be the same height as the upper end surface of the sleeve 8 adjacent in the radial direction, or to be somewhat higher (on the upper wall portion 14a side of the rotor hub 14). Is done. Then, as a next step, while maintaining a state where a perpendicularity between the upper end surface of the plate-shaped member 34 and the inner peripheral surface of the sleeve 8 is obtained using a tool or the like, the plate-shaped member 34 and the outer peripheral surface of the sleeve 8 are An adhesive is applied to the end face of the joint portion, cured, and permanently fixed. Finally, the one in which the sleeve 8 and the plate-shaped member 34 are fixed is fixed to the inner peripheral surface and the upper end surface of the bearing housing 6 by means such as bonding and / or press fitting.
[0045]
Note that various methods can be used for the assembling method. For example, the above-described assembling operation may be performed after an adhesive is previously applied to the inner peripheral surface of the plate-shaped member 34 and / or the upper outer peripheral surface of the sleeve 8. If the perpendicularity between the upper end surface of the plate-shaped member 34 and the inner peripheral surface of the sleeve 6 can be maintained without using a tool or the like by light press-fitting, after applying an adhesive, the bearing housing 6 is moved to the outer peripheral surface of the sleeve 8. Alternatively, the adhesive may be fixed to the lower surface of the plate-shaped member 34 by bonding or press-fitting or the like, and the adhesive may be cured. In addition, the sleeve 8 is fixed to the bearing housing 6 in advance, and then the plate-shaped member 34 is adhesively fixed to the upper end surface of the bearing housing 6 or to both the outer peripheral surface of the sleeve 8 and the upper end surface of the bearing housing 6. It is also possible.
[0046]
By providing the thrust bearing portion 28 radially outward of the upper and lower radial bearing portions 22 and 24 as in the structure described in the present embodiment, a pair of radial bearing portions can be axially limited within limited dimensions. Since it can be provided as far apart as possible, it is possible to secure a sufficient shaft holding force even with a thin motor. Further, by forming only one thrust bearing portion 28 between the upper end surface of the plate-shaped member 34 and the lower surface of the upper wall portion 14a of the rotor hub 14, the number of configured bearings is reduced, and the thrust bearing portion is held by the bearing portion. The viscous resistance of the applied oil is reduced, and the electrical efficiency of the motor can be improved.
[0047]
In addition, the plate-shaped member 34, which forms the bearing surface of the thrust bearing portion 28 and in which the spiral groove 30 for generating dynamic pressure is formed, can be processed and assembled independently of other bearing members. High-precision machining / assembly can be performed relatively easily even with a small and thin motor, and low cost and high productivity can be realized without increasing the number of machining steps and labor of process management. Becomes possible. In addition, since the plate-shaped member 34 is held by the outer peripheral surface of the sleeve 8 and the upper end surface of the bearing housing 6, even if its thickness is reduced, it is possible to maintain accuracy such as perpendicularity. Therefore, the plate member 34 itself can be easily formed. Further, since the thickness of the plate-shaped member 34 is small, the joint area between the sleeve 6 and the plate-shaped member 34 is small, and the stress generated by the joining is also small, so that the stress is formed on the inner peripheral surface of the sleeve 6. The upper and lower radial bearing portions 22 and 24 are not affected and, for example, a problem that the herringbone grooves 26a and 26b are deformed does not occur.
[0048]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the contact surface between the plate-shaped member 34 and the bearing housing 6 is located inside the oil interface 36 formed on the tapered seal portion 18 (the upper wall of the rotor hub 14). (The part 14a side). Accordingly, even if the oil held in the sleeve 8 flows along the contact surface of the two members and flows to the outer peripheral portion, the outer peripheral portion of the contact surface is a region filled with oil. It does not fly outside the interface 36.
[0049]
Next, an internal configuration of a general recording disk drive device 40 will be described with reference to FIG. The recording disk drive 40 includes a housing 42 having a rectangular shape. The inside of the housing 42 forms a clean space extremely free of dust and dirt, and a disk for recording information therein. A spindle motor 44 on which a disk-shaped plate 46 is mounted is provided.
[0050]
A head moving mechanism 54 for reading / writing information from / to the disk plate 46 is disposed inside the housing 42. The head moving mechanism 54 includes a head 52 for reading / writing information on the disk plate 46, and a head 52 for reading / writing information from / to the disk plate 46. It is composed of a supporting arm 50, a head 52, and an actuator section 48 for moving the arm 50 to a required position on the disk plate 46.
[0051]
As described above, one embodiment of the spindle motor according to the present invention has been described, but the present invention is not limited to such an embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the present invention is not limited to the structure of the dynamic pressure bearing of the illustrated embodiment, and the shape, the number, the position, and the type of oil of the groove may be different from those of the above-described embodiment. Further, the sleeve can be appropriately selected and used from a solid metal material such as an aluminum-based material, a copper-based material, and stainless steel.
[0052]
【The invention's effect】
In the spindle motor according to the first aspect of the present invention, by forming the bearing member with the sleeve, the plate-shaped member, and the bearing housing, the perpendicularity between the thrust bearing portion and the radial bearing portion can be easily secured, and Thin and compact.
[0053]
According to the spindle motor according to the second and third aspects of the present invention, machining errors in the sleeve and the shaft can be tolerated, and the oil in the bearing can be maintained at a positive pressure even in a full-fill structure bearing, and the rotor can be used in the same manner. The occurrence of over-floating can be prevented.
[0054]
In the spindle motor according to the fourth and fifth aspects of the present invention, the volume of the tapered seal portion is increased, and the reliability and durability of the motor can be improved.
[0055]
According to the recording disk drive device of the present invention, the stability, reliability and durability of the spindle motor can be improved while the thickness, size and power consumption can be reduced. A drive device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing an upper end surface of the bearing member of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an assembling operation of the bearing member of the present invention, and specifically shows fixing of the sleeve and the plate-shaped member.
FIG. 5 is a sectional view showing a recording disk drive.
[Explanation of symbols]
4 Bearing members
6 Bearing housing
8 sleeve
10 rotor
12 shaft
14 Rotor hub
14a Upper wall
14c circumferential protrusion
22 Upper radial bearing
24 Lower radial bearing
26a, 26b Herringbone groove
28 Thrust bearing
30 spiral grooves
34 plate member

Claims

Shaft and
A one-sided cylindrical bearing member having a bearing hole through which the shaft is inserted, and a closed end surface axially facing the end surface of the shaft;
A rotor having a disk-shaped upper wall portion extending radially outward from the outer peripheral surface of the shaft,
A series of oil-filled bearing gaps are formed between the upper wall of the rotor and the shaft and the bearing member,
A thrust bearing having a dynamic pressure generating groove formed between the bearing member and the upper wall of the rotor to apply a pressure acting radially inward to the oil when the rotor rotates. Part is formed,
A radial pressure generating groove is provided between an inner peripheral surface of the bearing hole and an outer peripheral surface of the shaft, the dynamic pressure generating groove being configured to apply pressure acting on the oil from both sides in the axial direction when the rotor rotates. Bearing part is formed,
The bearing member includes a hollow cylindrical sleeve provided with the bearing hole, a substantially cup-shaped bearing housing having one end that holds the sleeve from a radially outer side, and a substantially cup-shaped bearing housing. An annular plate-shaped member located at the other open end and fixed to the outer peripheral surface of the sleeve and / or the upper end surface of the bearing housing;
The thrust bearing portion is formed between the plate-shaped member and an upper wall portion of the rotor.

The thrust bearing portion is provided with a pump-in-shaped spiral groove as the dynamic pressure bearing groove, and the radial bearing portion is provided between an outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the bearing hole in an axial direction. A pair of the bearings are separated from each other, and at least one of the pair of radial bearings is provided with the oil as the dynamic pressure generating groove from the opening end side of the bearing member to the closing end side. A herringbone groove having an unbalanced shape in the axial direction is provided to press the dynamic pressure generated in the thrust bearing portion and the radial bearing portion between the end surface of the shaft and the closed end surface of the bearing member. The spindle motor according to claim 1, wherein a hydrostatic bearing portion is formed by using a shaft.

A communication hole is formed between the sleeve and the bearing housing for communicating the hydrostatic bearing portion and the radially inner side of the thrust bearing portion, and the oil passes through the bearing gap through the communication hole. The spindle motor according to claim 1, wherein the spindle motor is held so as to be able to flow therethrough.

The rotor has a circumferential projection that hangs down from the upper wall and radially opposes the outer peripheral surface of the bearing housing and the outer peripheral surface of the plate-shaped member via a gap. The surface is provided with a tapered surface so that the outer diameter decreases as the distance from the upper wall of the rotor increases, and the oil forms a meniscus between the tapered surface and the inner peripheral surface of the circumferential projection. 2. The spindle motor according to claim 1, wherein the spindle motor is held.

The rotor has a circumferential projection that hangs down from the upper wall and radially opposes the outer peripheral surface of the bearing housing and the outer peripheral surface of the plate-shaped member via a gap. A surface and an outer peripheral surface of the plate-like member are provided with a tapered surface such that an outer diameter decreases as the distance from the upper wall portion of the rotor increases, and the oil is provided on the inner peripheral surface of the tapered surface and the peripheral projection. The spindle motor according to claim 1, wherein a meniscus is formed and held between the spindle motor and the motor.

A housing,
The spindle motor according to claim 1, wherein the spindle motor is fixed to a top surface side and a bottom surface side of the housing, respectively.
A recording disk fixed to the outer peripheral portion of the rotor of the spindle motor and capable of reading and writing information,
An information access means for writing or reading information at a required position on the recording disk.