JP2011122702A - モータおよびディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク駆動装置用のモータにおいて、高次の周波数の振動を低減させる。
【解決手段】ディスク駆動装置用のモータは、回転部と、静止部と、流体動圧を利用して前記回転部を前記静止部に対して回転可能に支持する軸受機構と、を備え、前記軸受機構が、断面が円形のシャフトと、前記シャフトが挿入されるスリーブと、を備え、前記スリーブの内側面に、前記シャフトの外側面との間にて流体動圧を発生する複数の動圧溝部が周方向に規則的に設けられ、前記外側面の起伏の周方向における周期成分の５次以上の次数のうち振幅が最大である次数と、前記複数の動圧溝部の数とが、１より大きい公約数を有する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、ディスク駆動装置用のモータに関する。

従来より、電動式のモータには、流体動圧を用いた軸受機構を備えるものがある。特開２００３−２３２３５３号公報に開示される動圧型軸受装置は、軸部材と、スリーブ状の軸受部材と、有底筒状のハウジングとを有する。軸受部材はハウジングの内周に固定される。軸部材は、軸受部材の内側に配置される。軸受部材は、含油焼結金属で形成され、圧粉成形、焼結、サイジングおよび含油の工程により製造される。軸受部材の内周面には、プレス加工等により動圧溝が形成される。軸受部材の外周には、軸に平行に伸びる３つの循環溝が、円周方向に等間隔に設けられる。

軸受部材では、循環溝の数を３とすることにより、軸受部材の製造において、サイジング後の軸受部材のスプリングバック変形に基づく軸受剛性の不安定化が防止される。その結果、軸受の回転精度が高められる。
特開２００３−２３２３５３号公報

ところで、シャフトの製造時に、高精度に加工しても、外側面において、周方向に僅かに起伏が残存する場合がある。この場合、スリーブに対するシャフトの相対回転により自励振動が発生してしまうことがある。自励振動が、ハードディスク駆動装置等のディスク駆動装置の動作に影響を及ぼすと、記憶容量の高容量化を図ることが困難になる場合がある。特に、自励振動のうち、１５次程度の高次の周期成分は、ディスク駆動装置に与える影響が大きい。また、軸受機構以外の部材の肉厚等を変更することにより、ディスク駆動装置の剛性や固有値を調整しても、シャフトの起伏に起因した微小な自励振動を低減することは困難である。

本発明は、ディスク駆動装置用のモータにおいて、高次の周波数の振動を低減することを目的としている。

本発明の第１の側面に係る例示的なディスク駆動装置用のモータは、回転部と、静止部と、流体動圧を利用して前記回転部を前記静止部に対して回転可能に支持する軸受機構と、を備え、前記軸受機構が、断面が円形のシャフトと、前記シャフトが挿入されるスリーブと、を備え、前記スリーブの内側面に、前記シャフトの外側面との間にて流体動圧を発生する複数の動圧溝部が周方向に規則的に設けられ、前記外側面の起伏の周方向における周期成分の５次以上の次数のうち振幅が最大である次数と、前記複数の動圧溝部の数とが、１より大きい公約数を有する。

本発明の第２の側面に係る例示的なディスク駆動装置用のモータは、回転部と、静止部と、流体動圧を利用して前記回転部を前記静止部に対して回転可能に支持する軸受機構と、を備え、前記軸受機構が、シャフトと、前記シャフトが挿入されるスリーブと、を備え、前記スリーブの内側面に、前記シャフトの外側面との間にて流体動圧を発生する複数の動圧溝部が周方向に規則的に設けられ、前記動圧溝部の数が１２である。

本発明によれば、ディスク駆動装置用のモータにおいて、高次の周波数の振動を低減することができる。

図１は、第１の実施形態に係るディスク駆動装置の断面図である。 図２は、モータの断面図である。 図３は、軸受機構の断面図である。 図４は、スリーブの底面図である。 図５は、スリーブの断面図である。 図６は、軸受機構の製造の流れを示す図である。 図７は、シャフトおよびスラストプレートを示す図である。 図８は、サイジング装置を示す図である。 図９は、溝形成装置を示す図である。 図１０は、シャフト、スラストプレート、ブッシュ、スリーブおよびシールキャップを示す図である。 図１１は、シャフトの表面形状の測定結果を示す図である。 図１２は、スリーブの表面形状の測定結果を示す図である。 図１３は、比較例に係るスリーブの底面図である。 図１４は、スリーブの表面形状の測定結果を示す図である。 図１５は、動圧の偏りの有無をシミュレートした結果を示す図である。 図１６は、シャフトの表面形状の測定結果を示す図である。 図１７は、動圧の偏りの有無をシミュレートした結果を示す図である。 図１８は、動圧の偏りの有無をシミュレートした結果を示す図である。 図１９は、ディスク駆動装置の振動の測定結果を示す図である。 図２０は、ディスク駆動装置の振動の測定結果を示す図である。 図２１は、他の例に係るスリーブの断面図である。 図２２は、動圧の偏りの有無をシミュレートした結果を示す図である。 図２３は、さらに他の例に係るスリーブの底面図である。 図２４は、さらに他の例に係るスリーブの底面図である。

本明細書では、中心軸Ｊ１方向における上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、本発明の説明において、各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を示し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の例示的な第１の実施形態に係るスピンドルモータ（以下、単に「モータ」という）を備えるディスク駆動装置１の縦断面図である。ディスク駆動装置１は、いわゆるハードディスク駆動装置である。ディスク駆動装置１は、例えば、情報を記録する３枚の円板状のディスク１１と、モータ１２と、アクセス部１３と、ハウジング１４と、を備える。モータ１２は、ディスク１１を保持しつつ回転する。アクセス部１３は、ディスク１１に対して、情報の読み出しおよび／または書き込みを行う。

ハウジング１４は、無蓋箱状の第１ハウジング部材１４１と、板状の第２ハウジング部材１４２と、を備える。第１ハウジング部材１４１の内側には、モータ１２およびアクセス部１３が収容される。ディスク駆動装置１では、第１ハウジング部材１４１に第２ハウジング部材１４２が組み合わされて、ハウジング１４が形成される。ディスク駆動装置１の内部空間は、塵や埃が極度に少ない清浄な空間となっている。

３枚のディスク１１は、クランパ１５１とスペーサ１５２により、中心軸Ｊ１方向に等間隔にモータ１２のロータハブに固定される。アクセス部１３は、６つのヘッド１３１と、６つのヘッド１３１を支持する６つのアーム１３２と、ヘッド移動機構１３３と、を有する。ヘッド１３１はディスク１１に近接して、情報の読み出しおよび／または書き込みを磁気的に行う。ヘッド移動機構１３３は、アーム１３２を移動することにより、ヘッド１３１をディスク１１に対して相対的に移動させる。これらの構成により、ヘッド１３１は、回転するディスク１１に近接した状態にて、ディスク１１の所要の位置にアクセスし、情報の読み出しおよび／または書き込みを行う。

図２は、モータ１２の縦断面図である。モータ１２は、アウタロータ型のモータである。モータ１２は、固定組立体である静止部２と、回転組立体である回転部３と、流体動圧軸受機構４（以下、「軸受機構４」という）と、を備える。回転部３は、軸受機構４を介してモータ１２の中心軸Ｊ１を中心に、静止部２に対して回転可能に支持される。

静止部２は、略板状のベース部２１と、ステータ２２と、を有する。ベース部２１は、図１の第１ハウジング部材１４１と一つながりの部材として形成される。ベース部２１の底面には、図示省略の回路基板が取り付けられる。ステータ２２は、ベース部２１の円筒状のホルダ２１１の周囲に固定される。ステータ２２は、ステータコア２２１と、ステータコア２２１上に形成された複数のコイル２２２と、を備える。ステータコア２２１は、積層鋼板にて形成される。ホルダ２１１の内側には孔部が形成され、孔部には軸受機構４の下部が固定される。

回転部３は、環状のロータハブ３１と、円筒状のヨーク３２と、ロータマグネット３３と、を有する。ヨーク３２は、ロータハブ３１の径方向外側の端部から下方に伸びる。ロータマグネット３３は、ヨーク３２の内側に固定される。ロータマグネット３３は、ステータ２２と中心軸Ｊ１を中心とする径方向（以下、単に「径方向」という）に対向し、ステータ２２との間にてトルクが発生する。

図３は軸受機構４を示す図である。軸受機構４は、シャフト４１と、有底略円筒状のブッシュ４２と、スリーブ４３と、シールキャップ４４と、潤滑油４５と、を備える。シャフト４１を中心軸Ｊ１に垂直な面で切断した断面は円形であり、シャフト４１の直径は２〜５ｍｍ程度である。ブッシュ４２は、磁性材料をプレス加工することにより成型される。これにより、ブッシュ４２は安価に製造される。ブッシュ４２の内側には、潤滑油４５が保持される。ブッシュ４２の下部は、図２のホルダ２１１の内側に固定される。

軸受機構４では、スリーブ４３として、焼結スリーブが利用される。スリーブ４３は、ブッシュ４２の円筒部の内側面に固定され、スリーブ４３の内側には、シャフト４１が挿入される。シャフト４１の下部には、環状のスラストプレート４１２が設けられる。スラストプレート４１２の下面には、図示省略のスパイラル状のスラスト動圧溝部が形成される。シールキャップ４４は、ブッシュ４２の内側においてスリーブ４３の上方に配置される。シールキャップ４４の内側面は、シャフト４１の外側面４１１に対して傾斜する。

モータ１２では、スリーブ４３の内側面４３１とシャフト４１の外側面４１１との間のラジアル間隙５１、および、スリーブ４３の下面４３２とスラストプレート４１２の上面との間の第１スラスト間隙５２に、潤滑油４５が連続して充填される。さらに、ブッシュ４２の内側面の下部とスラストプレート４１２の外周面との間の間隙、および、ブッシュ４２の内底面とスラストプレート４１２の下面との間の第２スラスト間隙５３にも、潤滑油４５が連続して充填される。シールキャップ４４の内側面とシャフト４１の外側面４１１との間には、上方に向かって幅が漸次増大するテーパ状の間隙５４が設けられ、間隙５４にてテーパシールが形成される。これにより、軸受機構４内からの潤滑油４５の流出が防止される。

図４は、スリーブ４３の底面図である。図５は、スリーブ４３の縦断面図であり、内側面４３１の形状も示している。図４に示すように、スリーブ４３の下面４３２には、スパイラル状の１０本のスラスト動圧溝部６１が形成される。図４では、スラスト動圧溝部６１をクロスハッチングにて示している。以下の他の図においても、動圧溝を同様の手法にて示している。図４および図５に示すように、スリーブ４３の外側面４３３には、溝状の５本の連通部６２が、中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」という）に等間隔に設けられる。連通部６２は、スリーブ４３の下端から上端まで中心軸Ｊ１に平行に伸びる。スラスト動圧溝部６１の動圧溝本数は１０本に限定されない。

図５に示すスリーブ４３の内側面４３１の上部および下部には、上部溝群６３および下部溝群６４が設けられる。上部溝群６３は、１０本の第１動圧溝部６３１と、第１動圧溝部６３１の下側に位置する１０本の第２動圧溝部６３２と、を備える。第１動圧溝部６３１は周方向に等間隔、すなわち、等ピッチにて設けられ、中心軸Ｊ１に平行な方向に対して傾斜する。

第２動圧溝部６３２は、第１動圧溝部６３１を上下に反転したものとほぼ同形状であり、周方向に等間隔に設けられるとともに、第１動圧溝部６３１とは反対方向に向かって傾斜する。ただし、第２動圧溝部６３２は、第１動圧溝部６３１よりも短い。モータ１２の駆動時には、第１動圧溝部６３１と第２動圧溝部６３２との間の部位（以下、「第１中央部６３３」という）にて、潤滑油４５の動圧が高められる。

下部溝群６４は、１０本の第３動圧溝部６４１と、第３動圧溝部６４１の下側に位置する１０本の第４動圧溝部６４２と、を備える。第３動圧溝部６４１は周方向に等間隔に設けられ、中心軸Ｊ１に平行な方向に対して傾斜する。第４動圧溝部６４２は、第３動圧溝部６４１を上下に反転したものと同形状であり、周方向に等間隔に設けられるとともに、第３動圧溝部６４１とは反対方向に向かって傾斜する。モータ１２の駆動時には、第３動圧溝部６４１と第４動圧溝部６４２との間の部位（以下、「第２中央部６４３」という）にて、潤滑油４５の動圧が高められる。以下の説明では、第１動圧溝部６３１、第２動圧溝部６３２、第３動圧溝部６４１および第４動圧溝部６４２をまとめて「ラジアル動圧溝部」という。

モータ１２の回転時には、図３に示す軸受機構４において、潤滑油４５がラジアル間隙５１の下部から第１スラスト間隙５２へと流れ、連通部６２を通じてラジアル間隙５１の上部へと戻される。このとき、第１スラスト間隙５２および第２スラスト間隙５３では、図４に示すスリーブ４３のスラスト動圧溝部６１、および、図３のスラストプレート４１２の下面に設けられたスラスト動圧溝部により、スラスト動圧が発生する。これにより、スラストプレート４１２が中心軸Ｊ１方向に支持される。また、ラジアル間隙５１では、図５の上部溝群６３および下部溝群６４のラジアル動圧溝部によりラジアル動圧が発生し、シャフト４１がスリーブ４３に対して中心軸Ｊ１に垂直な方向に支持される。

図２に示すモータ１２では、軸受機構４がシャフト４１に固定された回転部３を潤滑油４５を介して非接触にて支持することにより、回転部３および図１のディスク１１を高精度かつ、低騒音にて回転することができる。本実施形態では、モータ１２の回転数は１２０回転毎秒（７２００ｒｐｍ）である。

図６は、軸受機構４の製造の流れを示す図である。軸受機構４が製造される際には、まず、ステンレス鋼等の金属材料をプレスすることにより、シャフト４１およびスラストプレート４１２が一体に成型される。図７に示すように、シャフト４１およびスラストプレート４１２は、一対の治具７１１，７１１により上下方向から挟持され、シャフト４１およびスラストプレート４１２の中心軸Ｊ２方向における位置が固定される。治具７１１，７１１は、中心軸Ｊ２を中心として回転可能である。シャフト４１の外側面４１１には、アルミナ系の砥石７１２が近接して配置される。中心軸Ｊ２を中心としてシャフト４１およびスラストプレート４１２を回転させて、砥石７１２をシャフト４１の外側面４１１に軽く当接させる。これにより、外側面４１１が高精度に研削され、シャフト４１の外側面４１１が仕上げられる。その結果、周方向において外側面４１１に凹凸がほとんど存在しないシャフト４１が形成される（ステップＳ１１）。なお、後述するように、シャフト４１の外側面４１１には、非常に僅かな起伏が発生する場合がある。

次に、スリーブ４３の製造について説明する。スリーブ４３が製造される際には、まず、粉体材料が加圧されて略円筒状のスリーブ部材が成型される。図４の連通部６２は、スリーブ部材の成形時に形成される。連通部６２は、後述のサイジング工程および溝形成工程にて形成されてもよい。スリーブ部材は、加熱装置へと搬送され、高温に加熱されて焼結される。焼結されたスリーブ部材は、図８に示すサイジング装置７２へと搬送される。

サイジング装置７２は、円筒状の上パンチ７２１と、円筒状の下パンチ７２２と、ダイ７２３と、コアロッド７２４と、を備える。スリーブ部材４３ａがダイ７２３に挿入される前の状態において、スリーブ部材４３ａの内径はコアロッド７２４の外径よりも僅かに小さく、スリーブ部材４３ａの外径はダイ７２３の内径よりも僅かに大きい。サイジング装置７２によりサイジングが行われる際には、ダイ７２３に形成された孔部に、下パンチ７２２が下方から挿入される。スリーブ部材４３ａは、ダイ７２３の内側にて下パンチ７２２上に配置される。スリーブ部材４３ａの上端には上パンチ７２１が当接するとともに、内側にはコアロッド７２４が圧入される。スリーブ部材４３ａは、上パンチ７２１、下パンチ７２２、ダイ７２３およびコアロッド７２４により形成された空間内にて変形され、形が整えられる。

次に、スリーブ部材４３ａは、図９に示す溝形成装置７３に搬送される。溝形成装置７３は、円筒状の上パンチ７３１と、円筒状の下パンチ７３２と、ダイ７３３と、コアロッド７３４と、を備える。下パンチ７３２の上面には、スラスト動圧溝部６１を形成するための凸部７４１が設けられる。コアロッド７３４の外側面には、上下方向の２箇所に上部溝群６３および下部溝群６４を形成するための凸部７４２，７４３が設けられる。図９では、凸部７４１〜７４３を誇張して示している。

スリーブ部材４３ａがダイ７３３に挿入される前の状態において、スリーブ部材４３ａの内径はコアロッド７３４の外径よりも僅かに小さく、スリーブ部材４３ａの外径はダイ７３３の内径よりも僅かに大きい。溝形成装置７３により動圧溝が形成される際には、スリーブ部材４３ａが上パンチ７３１と下パンチ７３２との間に挟まれた状態にて、ダイ７３３とコアロッド７３４との間に押し込まれる。スリーブ部材４３ａは、上パンチ７３１、下パンチ７３２、ダイ７３３およびコアロッド７３４により押圧される。

スリーブ部材４３ａの下面４３２には、下パンチ７３２の凸部７４１が転写されてスラスト動圧溝部６１が形成される。内側面４３１の上部および下部には、コアロッド７３４の凸部７４２，７４３が転写され、周方向に規則的に上部溝群６３および下部溝群６４が形成される。以上により、スリーブ４３が製造される（ステップＳ１２）。

シャフト４１およびスリーブ４３が製造されると、図１０に示すように、シャフト４１およびスラストプレート４１２が、予め形成されたブッシュ４２に挿入される（ステップＳ１３）。さらに、スリーブ４３が中心軸Ｊ１に沿ってシャフト４１に挿入されるとともに、ブッシュ４２の円筒部の内側面に固定される（ステップＳ１４）。スリーブ４３の上部では、シールキャップ４４が中心軸Ｊ１に沿ってブッシュ４２に挿入されるとともに、ブッシュ４２の円筒部の内側面に固定される（ステップＳ１５）。ブッシュ４２の内側には、図３に示すシャフト４１とシールキャップ４４との間の間隙５４から、潤滑油４５が充填され（ステップＳ１６）、軸受機構４の組み立てが完了する。

図１１は、シャフト４１の外側面４１１の周方向における表面形状である半径の変動を、フーリエ変換により解析した結果の一部を示す図である。なお、半径は、例えば、直径の周方向における複数の測定値から最小二乗法により求めることができる中心軸に基づいて求められる。中心軸は、他の方法にて定められてもよい。横軸には、モータ１２の１回転における周期の数である次数を示している。以下、この次数を「周期成分の次数」ともいう。縦軸には、各次数の振幅を示している。図１１では、図５の第１動圧溝部６３１、第２動圧溝部６３２、第３動圧溝部６４１および第４動圧溝部６４２に対向する位置にて測定が行われ、これらの位置における周期成分の各次数の振幅に、符号９５１〜９５４を付している。

図１１に示すように、１５次の振幅は０．０３μｍ以上０．０４μｍ以下であり、他の次数の振幅に比べて大きい。シャフト４１の外側面４１１には、主として周期成分の１５次の僅かな起伏が発生していることが判る。このように、シャフト４１の製造では、外側面４１１の研削後に、周期成分の次数のうち５次以上の高次、特に、５次から２０次までの起伏が残存する場合がある。以下の説明では、周方向において振幅が最大となる周期成分の次数である１５次を「起伏の次数」と表現する。

図１２は、図５に示すスリーブ４３の上部溝群６３の中央部６３３、および、下部溝群６４の中央部６４３の周方向における表面形状を、フーリエ変換した結果を示す図である。実線にて示す曲線９１１が上部溝群６３に対応し、二点鎖線にて示す曲線９１２が下部溝群６４に対応する。図１３は、比較例に係るスリーブ４６を示す図である。スリーブ４６では、連通部６２の数が３である。他の形状は、図４に示すスリーブ４３と同様である。図１４は、比較例のスリーブ４６の上部溝群６３、および、下部溝群６４における表面形状を解析した結果を示す図である。図１２と同様に、実線にて示す曲線９２１が上部溝群６３の中央部６３３に対応し、二点鎖線にて示す曲線９２２が下部溝群６４の中央部６４３に対応する。

スリーブ４３および比較例のスリーブ４６では、図５に示す内側面４３１の上部および下部において、周方向に１０本のラジアル動圧溝部が設けられるため、図１２および図１４に示すように、１０次の振幅が大きい。また、比較例のスリーブ４６では、３の連通部６２の影響により、３次の振幅も大きい。

一方、スリーブ４３では、図４に示すように、５本の連通部６２が設けられるが、図１２に示すグラフ９１１，９１２では、５次の振幅は他の次数の振幅とほぼ同程度となっている。したがって、５本の連通部６２が設けられる場合、連通部６２の存在により内側面４３１が変形しないものと考えられる。このように、少なくとも５の連通部６２が設けられる場合には、連通部６２による内側面４３１の形状への影響はない。また、４以下の連通部６２が設けられる場合には、図１４と同様に、連通部６２が内側面４３１に影響するものと推定される。

図１５は、シャフト４１の外側面４１１とスリーブ４３の内側面４３１の上部との間に生じる動圧の偏りの発生を、シミュレートした結果を示す図である。符号８１１を付す環状の曲線は、シャフト４１の外側面４１１に対応する。以下、この曲線を「第１環状曲線８１１」という。第１環状曲線８１１では、シャフト４１の起伏の次数に対応して凹凸の繰り返し数が１５に設定される。

符号８１２を付す環状の曲線は、図５に示す上部溝群６３の中央部６３３における周方向の表面形状に対応する。以下、この曲線を「第２環状曲線８１２」という。第２環状曲線８１２では、スリーブ４３の１０本のラジアル動圧溝部が周方向に規則的に設けられることから、凹凸の繰り返し数が１０に設定される。既述のように、スリーブ４３の外側面４３３に設けられた連通部６２が５以上の場合、連通部６２は内側面４３１の形状にほとんど影響しない。このため、図１５では、連通部６２を考慮することなく、第２環状曲線８１２を設定している。実際には、第２環状曲線８１２に対して、第１環状曲線８１１が相対的に回転する。

第１環状曲線８１１の凹凸の繰り返し数と、第２環状曲線８１２の凹凸の繰り返し数との間には、公約数２および５が存在する。第１環状曲線８１１および第２環状曲線８１２を、径方向に伸びる５つの破線８１４にて等分割した場合を考える。この場合、隣接する２つの破線８１４の間における、第１環状曲線８１１の部位および第２環状曲線８１２の部位が、周方向に５回繰り返されることが判る。このように、第１環状曲線８１１および第２環状曲線８１２では、これらをまとめて等分割した場合に、分割された部位が、繰り返しの最小単位となっている。以下の説明では、上記部位をシャフト４１の外側面４１１およびスリーブ４３の内側面４３１の「繰り返し単位」という。

符号８１３を付す曲線は、スリーブ４３とシャフト４１との間の周方向における各位置での動圧の大きさを示している。以下、曲線８１３を「動圧分布８１３」という。動圧分布８１３は、第１環状曲線８１１の回転に伴って変化する。動圧分布８１３の周方向における各位置では、第１環状曲線８１１が、第２環状曲線８１２よりも径方向外側に位置するほど、動圧が大きく、第２環状曲線８１２よりも径方向内側に位置するほど、動圧が小さい。

第１環状曲線８１１および第２環状曲線８１２では、繰り返し単位が周方向に５回繰り返されるため、動圧分布８１３は５回の回転対称、すなわち、一定の形状を周方向に５回繰り返したものとなる。したがって、動圧分布８１３の各位置と中心とを結ぶベクトルを合成した合成ベクトルの大きさは０となり、動圧分布８１３では、動圧の合計が特定の方向に偏らない。軸受機構４では、シャフト４１の外側面４１１とスリーブ４３の内側面４３１の下部との間においても、図１５と同様に、動圧の合計は特定の方向に偏らない。

図１６は、図１１とは異なるシャフト４１の表面形状を解析した結果を示す図である。図１６では、シャフト４１の外側面４１１のうち、図５の第１動圧溝部６３１、第２動圧溝部６３２、第３動圧溝部６４１および第４動圧溝部６４２に対向する位置における各次数の振幅に、符号９６１〜９６４を付している。図１６に示すように、１６次の振幅は、０．０３μｍ以上０．０５μｍ以下であり、他の次数の振幅に比べて大きく、シャフト４１には、主として１６次の僅かな起伏が発生していることが判る。

図１７は、起伏の次数が１６であるシャフト４１と、スリーブ４３とを組み合わせた場合に、シャフト４１とスリーブ４３との間に生じる動圧の偏りの発生をシミュレートした結果を示す図である。第１環状曲線８２１は、シャフト４１の外側面４１１に対応し、第１環状曲線８２１の凹凸の繰り返し数が１６に設定される。スリーブの内側面４３１に対応する第２環状曲線８２２では、図１５と同様に凹凸の繰り返し数が１０に設定される。第１環状曲線８２１および第２環状曲線８２２の凹凸の繰り返し数は、公約数２を有する。２つの破線８２４，８２４にて示すように、第１環状曲線８２１および第２環状曲線８２２を２等分すると、分割された部位が、第１環状曲線８２１および第２環状曲線８２２の繰り返し単位となる。動圧分布８２３は２回の回転対称となり、動圧の合計は特定の方向に偏らない。

図１８は、起伏の次数が１３であるシャフトと、スリーブ４３とを組み合わせた場合における、動圧の偏りをシミュレートした結果を示す図である。図１８では、シャフト４１の外側面４１１に対応する第１環状曲線８３１の凹凸の繰り返し数が１３に設定される。第２環状曲線８３２は、図１５の第２環状曲線８１２と同様である。第１環状曲線８３１の凹凸の繰り返し数と第２環状曲線８３２の凹凸の繰り返し数との間には、１よりも大きい公約数が存在せず、第１環状曲線８３１および第２環状曲線８３２は、繰り返し単位が周方向に複数回繰り返されたものとはならない。このため、動圧分布８３３は、回転対称とはならず、符号８３４にて示すように、動圧の合計に偏りが発生する。

以上に説明したように、軸受機構４では、シャフト４１の起伏の次数とスリーブ４３のラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数との間に、１よりも大きい公約数が存在する場合、シャフト４１およびスリーブ４３では、繰り返し単位が最大公約数個周方向に繰り返されることとなる。これにより、動圧分布が回転対称となり、動圧の偏りが防止される。

図１９は、ディスク駆動装置１および比較例に係るモータが搭載されたディスク駆動装置の振動の測定結果を示す図である。太い実線にて示すグラフ８８１および細い実線にて示すグラフ８８２はそれぞれ、ディスク駆動装置１の振動および比較例のディスク駆動装置の振動を示している。ディスク駆動装置１の軸受機構４では、起伏の次数が１５であるシャフト４１が使用される。比較例のディスク駆動装置の軸受機構では、図１３に示すスリーブ４６が利用され、他の構造は、ディスク駆動装置１と同様である。

図２０は、他機種のディスク駆動装置における振動の測定結果を示す図である。太い実線にて示す曲線８９１は、軸受機構４と同じ軸受機構を有するディスク駆動装置に対応する。以下の説明では、当該ディスク駆動装置をディスク駆動装置１と区別することなく「ディスク駆動装置１」という。細い実線にて示すグラフ８９２のディスク駆動装置は、図１９の比較例に係るディスク駆動装置の軸受機構と同じ軸受機構を有する。以下、グラフ８９２のディスク駆動装置も「比較例に係るディスク駆動装置」という。

図１９および図２０のグラフ８８２，８９２に示すように、比較例に係るディスク駆動装置では、１８００Ｈｚの自励振動、すなわち、起伏の次数である１５次を整数倍した周波数の自励振動が発生することが判る。一方、ディスク駆動装置１では、グラフ８８１，８９１に示すように、比較例に係るディスク駆動装置に比べて１８００Ｈｚの自励振動が低減していることが判る。ディスク駆動装置１では、動圧の偏りが防止されることにより、シャフトの起伏に起因する自励振動が低減される。

以上、第１の実施形態について説明したが、モータ１２では、起伏の次数と、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数とが、１よりも大きい公約数を有する、すなわち、これらの数が互いに素でない関係であることにより、シャフト４１の起伏に起因した高次の周波数の自励振動が低減される。その結果、自励振動がディスク駆動装置１の動作に影響を与えることが防止される。また、モータ１２では、外側面４１１に起伏が残存するシャフト４１が使用されても、自励振動が低減されることから、モータ１２の信頼性を向上することができる。

シャフト４１では、振幅が０．０２μｍ以上の起伏が自励振動に影響し、０．０８μｍ以下の起伏がシャフトの加工により容易に除去されないため、自励振動を低減する上記手法は、０．０２μｍ以上０．０８μｍ以下の範囲の起伏が残存するシャフトに対して適用さることが好ましい。以下の実施形態においても同様である。

図５に示すスリーブ４３の上部溝群６３では、第１動圧溝部６３１が１本の溝により形成されるが、図２１に示すように、周方向に近接する２つの溝により第１動圧溝部６３１が形成されてもよい。同様に、周方向に近接する２つの溝により第２動圧溝部６３２が形成されてもよい。上部溝群６３には、１０個の第１動圧溝部６３１および１０個の第２動圧溝部６３２が、周方向に規則的に設けられる。

下部溝群６４においても、近接する２つの溝により第３動圧溝部６４１、および、第４動圧溝部６４２が形成されてよく、１０個の第３動圧溝部６４１および１０個の第４動圧溝部６４２が、周方向に規則的に設けられる。図２１のスリーブ４３が利用される場合であっても、シャフト４１の起伏の次数と、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数とが、１よりも大きい公約数を有することにより、シャフト４１の起伏に起因した高次の周波数の自励振動が低減される。スリーブ４３では、周方向において互いに近接する３以上の溝によりラジアル動圧溝部が構成されてよい。以下の実施形態においても同様である。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るモータでは、スリーブとして、３の連通部６２、および、内側面４３１の上下方向における４箇所にて周方向に１２のラジアル動圧溝部を有するものが利用される。以下の説明では、このスリーブに符号４７を付して説明する。また、起伏の次数が１５であるシャフト４１が使用される。他の構造はモータ１２と同様である。以下、モータ１２と同様の構成には、同符号を付して説明する。

第２の実施形態に係るスリーブ４７の内側面４３１では、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数が１２であることから、ラジアル動圧溝部の数と、連通部６２の数との間に公約数３が存在し、内側面４３１は、３回の回転対称となる。

さらに、シャフト４１の起伏の次数が１５であることから、シャフト４１の起伏の次数と、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数と、連通部６２の数との間においても、公約数３が存在する。このため、シャフト４１の外側面４１１およびスリーブ４７の内側面４３１は、繰り返し単位が周方向に３回繰り返されたものとなる。その結果、動圧が周方向において特定の方向に偏ることが防止される。このように、第２の実施形態に係るモータにおいても、シャフト４１の起伏に起因した高次の自励振動が低減される。

ここで、スリーブ部として、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数が１０である図１３に示すものを比較例として使用した場合について説明する。図２２は、スリーブ４６および起伏の次数が１５であるシャフト４１を有する比較例のモータにおける、動圧の偏りをシミュレートした結果を示す図である。シャフト４１に対応する第１環状曲線８４１は、図１５の第１環状曲線８１１と同様である。スリーブ４３の内側面４３１に対応する第２環状曲線８４２では、凹凸の繰り返し数が１０に設定される。また、連通部６２の数が４以下であるため、連通部６２がスリーブ４６の内側面４３１に与える影響を考慮して、第２環状曲線８４２は、周方向における３箇所にて半径が小さくなるように設定される。

第２環状曲線８４２は、ラジアル動圧溝部の数と、連通部６２の数との間に１よりも大きい公約数が存在しないことから、回転対称とはならない。これにより、動圧分布８４３は回転対称とならず、動圧分布８４３の周方向における各位置と中心とを結ぶベクトルを合成したものは、符号８４４に示すように、特定の方向に大きく偏る。

これに対し、第２の実施形態に係るスリーブ４７では、ラジアル動圧溝部の数が１２であり、約数として２，３，４，６，１２が存在する。モータでは、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数と、連通部６２の数と、起伏の次数との間に、上記多数の約数のうち少なくとも１つが公約数として存在する場合に動圧の偏りが防止される。このように、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数を１２とすることにより、シャフト４１の起伏に起因した自励振動の発生の可能性を低減できる。

第２の実施形態では、スリーブ４７の連通部６２の数が４以下の他の数であってもよい。起伏の次数と、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数と、連通部６２の数との間に１よりも大きい公約数が存在することにより、連通部６２による影響を受けることなく、自励振動を防止することができる。

また、連通部６２の数は５以上であってもよい。この場合、連通部６２が内側面４３１の形状に影響を与えないことから、第１の実施形態と同様に、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数と、シャフト４１の起伏の次数との間に、１よりも大きい公約数が存在することにより、自励振動の発生が低減される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、軸受機構４では、連通部６２がブッシュ４２の円筒部の内側面に設けられてもよい。この場合、スリーブ４３の外側面４３３には、内側面４３１に影響を及ぼす部位が設けられないため、シャフト４１の起伏の次数とスリーブ４３のラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数との間に１よりも大きい公約数が存在することにより、シャフト４１の起伏に起因した自励振動が低減される。モータ１２では、潤滑油４５を内側に保持するとともにベース部２１のホルダ２１１に固定されるスリーブが利用されてもよい。スリーブは金属材料をプレスすることにより成型されてもよい。

上記実施形態では、スリーブ４３の外側面４３３に溝状の連通部６２が設けられるが、図２３の底面図に示すように、外側面４３３近傍の部位（以下、当該部位と外側面４３３とをまとめて「外周部４３３ａ」という）に、下端から上端まで中心軸Ｊ１に平行に伸びる孔状の連通部６２ａが設けられてもよい。図２３では、スラスト動圧溝部の図示を省略している。以下の図２４においても同様である。連通部６２ａの数が５であるため、第１の実施形態と同様に、連通部６２ａによる内側面４３１への影響が低減される。図２３のスリーブ４３においても、シャフト４１の起伏の次数と、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数との間に１よりも大きい公約数が存在することにより、自励振動を低減することができる。６以上の連通部６２ａを有するスリーブにおいても同様である。

また、連通部６２ａの数が４以下の場合には、シャフト４１の起伏の次数と、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数と、連通部６２ａの数との間に１よりも大きい公約数が存在することにより、連通部６２による影響を受けることなく、自励振動を低減することができる。なお、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数に関する上記条件は、上部溝群６３または下部溝群６４のいずれか一方のみに適用されてもよい。

軸受機構４では、図２４に示すように、外周部４３３ａを平面視したときの形状が五角形のスリーブ４８が利用されてもよい。外周部４３３ａの５つの面とブッシュ４２との間に連通部が構成される。スリーブ４８においても、起伏の次数と、ラジアル動圧溝部による凹凸の繰り返し数と、連通部の数との間に１よりも大きい公約数が存在することにより、自励振動の低減が可能である。外周部を平面視したときの形状が６以上の多角形となるスリーブの場合も同様である。

軸受機構４では、１４次以上１６次以下の起伏に起因した自励振動を低減することによりディスク駆動装置１の動作への影響を効果的に低減することができるが、５以上２０次以下の他の次数に対応する自励振動が低減されてもよい。

上記実施形態では、軸受機構４の製造において、サイジング工程にて動圧溝が形成されてもよい。ベース部２１は第１ハウジング部材１４１の一部ではなく、例えば、ハウジングに取り付けられるブラケットであってもよい。ディスク駆動装置１は、ハードディスク駆動装置に限定されず、光ディスク駆動装置、光磁気ディスク駆動装置等、ディスクに対する情報の読み出しおよび／または書き込みを行う他の装置であってもよい。

本発明は、ディスク駆動装置のモータとして利用可能であり、ディスク駆動装置以外のモータとしても利用可能である。

１ ディスク駆動装置
２ 静止部
３ 回転部
４ 軸受機構
１１ ディスク
１２ モータ
１３ アクセス部
１４ ハウジング
４１ シャフト
４２ ブッシュ
４３ スリーブ
６２，６２ａ 連通部
４１１ （シャフトの）外側面
４３１ （スリーブの）内側面
４３３ａ （スリーブの）外周部
６３１ 第１上部動圧溝
６３２ 第２上部動圧溝
６４１ 第１下部動圧溝
６４２ 第２下部動圧溝

Claims (9)

1. 回転部と、
   静止部と、
   流体動圧を利用して前記回転部を前記静止部に対して回転可能に支持する軸受機構と、
   を備え、
   前記軸受機構が、
   断面が円形のシャフトと、
   前記シャフトが挿入されるスリーブと、
   を備え、
   前記スリーブの内側面に、前記シャフトの外側面との間にて流体動圧を発生する複数の動圧溝部が周方向に規則的に設けられ、
   前記外側面の起伏の周方向における周期成分の５次以上の次数のうち振幅が最大である次数と、前記複数の動圧溝部の数とが、１より大きい公約数を有する、ディスク駆動装置用のモータ。
2. 前記スリーブの外周部に、下端から上端まで伸びる溝または孔である、少なくとも５本の連通部が周方向に等間隔に設けられている、請求項１に記載のモータ。
3. 前記スリーブの外周部に、下端から上端まで伸びる溝または孔である、４以下の連通部が周方向に等間隔に設けられ、
   前記シャフトにおける前記起伏の前記次数と、前記複数の動圧溝部の数と、前記連通部の数とが、１より大きい公約数を有する、請求項１に記載のモータ。
4. 前記連通部が溝である、請求項２または３に記載のモータ。
5. 前記スリーブが焼結スリーブである、請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記複数の動圧溝部のそれぞれが、１つの溝である、請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記複数の動圧溝部のそれぞれが、周方向において互いに近接する複数の溝により構成される、請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ。
8. 回転部と、
   静止部と、
   流体動圧を利用して前記回転部を前記静止部に対して回転可能に支持する軸受機構と、
   を備え、
   前記軸受機構が、
   シャフトと、
   前記シャフトが挿入されるスリーブと、
   を備え、
   前記スリーブの内側面に、前記シャフトの外側面との間にて流体動圧を発生する複数の動圧溝部が周方向に規則的に設けられ、前記動圧溝部の数が１２である、ディスク駆動装置用のモータ。
9. ディスクを回転させる請求項１ないし８のいずれかに記載のモータと、
   前記ディスクに対して情報の読み出しおよび／または書き込みを行うアクセス部と、
   前記モータおよび前記アクセス部を収容するハウジングと、
   を備えるディスク駆動装置。

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