JP2012193840A - スピンドルモータおよびディスク駆動装置 - Google Patents

スピンドルモータおよびディスク駆動装置 Download PDF

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Junya Mizukami
順也 水上
Takayuki Oe
貴之 大江
Yoichi Sekii
洋一 関井
Naoki Sahashi
直紀 佐橋
Taketo Tamaoka
健人 玉岡
Takashi Yamamoto
孝 山本
Shigeki Horiki
茂樹 堀木
Kazuji Miura
和司 三浦
Mitsuhiro Takemoto
満厚 竹本
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Abstract

【課題】潤滑油の蒸発を抑制したモータを提供する。
【解決手段】モータ12は、静止部と、回転部と、を備え、前記静止部が、シャフト部と、前記シャフト部の上部から径方向外側に広がる上スラスト部42と、を備え、前記回転部が、スリーブ部と、筒状部と、環状蓋部と、を含む上ハブ環状部と、を備え、前記上スラスト部42が、前記外周面よりも径方向内側にて上下方向に延びる内側円筒面741と、前記内側円筒面741よりも径方向外側に位置する外側環状面742と、を有し、前記環状蓋部の下面と前記外側環状面742との間に、軸方向の幅が、前記上スラスト部42の前記外周面と前記筒状部の内周面との間の上シール部の最大幅より小さい環状の径方向間隙663aが構成され、前記環状蓋部の径方向内側の内縁と前記内側円筒面との間に、径方向の幅が前記上シール部の最大幅より小さい環状の軸方向間隙が構成される。
【選択図】図8

Description

本発明は、ディスク駆動装置用のスピンドルモータに関する。
従来より、ディスク駆動装置のモータとして、流体動圧を用いた軸受機構を備えるものが用いられる。特開2009−136143号公報に開示されるスピンドルモータは、固定シャフトと、環状の軸受構成部品と、ロータ構成部品と、環状カバーと、を備える。軸受構成部品は、固定シャフトの上側端部に設けられ、固定シャフトと一体的に構成される。固定シャフトの外側には、ロータ構成部品が配置される。環状カバーは、軸受構成部品の上側に位置し、径方向外側の端部がロータ構成部品の上端部に接着される。軸受構成部品の外周面は、ロータ構成部品の上端部の内周面と対向する。軸受構成部品の外周面とロータ構成部品の上端部の内周面との間にシール間隙が形成される。シール間隙は環状カバーにより覆われる。特開2009−136143号公報の段落0043には、「環状カバー330は、軸受構成部品318の上端面とともに、シール間隙332を追加的にシールするためのラビリンスシール348を形成している」とある。
特開2007−162759号公報に開示されるスピンドルモータの動圧流体軸受装置は、シャフト本体およびシャフト本体が挿入された筒状のスリーブ本体を有する。シャフト本体は、モータのベースプレートに固定される。スリーブ本体は、モータのロータに固定される。シャフト本体には、スリーブ本体の上側および下側に位置する環状の第1および第2スラストフランジが設けられる。動圧流体軸受装置では、シャフト本体とスリーブ本体との間にて、ラジアル軸受部が構成される。2つのスラストフランジのそれぞれとスリーブ本体との間にて、スラスト軸受部が構成される。また、スリーブ本体には、2つのスラスト間隙を連通する連通孔が設けられる。連通孔の上下の開口近傍には、テーパシール部が形成される。
米国特許第6991376号明細書に開示される流体動圧軸受モータは、シャフトと、トッププレートと、ボトムプレートと、ハブと、を備える。トッププレートおよびボトムプレートはそれぞれ、シャフトの上端および下端に固定される。ハブは、トッププレートとボトムプレートとの間に位置し、シャフトに対して回転可能に支持される。ハブには、ハブを貫通する循環路が設けられる。ハブの上部には、トッププレートの外縁部よりも外側に突起部が設けられる。突起部とトッププレートの外縁部との間には、毛管シールが形成される。ハブの下部には、ボトムプレートの外縁部よりも外側に他の突起部が設けられる。当該他の突起部とボトムプレートの外縁部との間においても毛管シールが形成される。循環路が、毛管シールよりも径方向において内側に位置することにより、毛管シールにおける潤滑油の圧力勾配の影響が最小限となる。
特開2009−136143号公報 特開2007−162759号公報 米国特許第6991376号明細書
ところで、特開2009−136143号公報に示されるように、モータには、シール間隙を覆うキャップ部材が回転部に設けられるものがある。このようなモータでは、キャップ部材と、シール間隙を形成する静止部側の部材との間に隙間が存在するため、当該隙間を通ってモータ外部に潤滑油が蒸発してしまう。また、キャップ部材を厚くして剛性を確保しようとすると、モータを薄型化することができない。キャップ部材を薄くすると、キャップ部材の形状精度が低下し、モータの回転時にキャップ部材と静止部とが接触する虞がある。
なお、特開2007−162759号公報では、上側のテーパシール部の界面と下側のテーパシール部の界面との間の軸方向の距離が大きいため、上下のテーパシール部における圧力差が大きい。このため、モータを様々な方向に向けた場合にテーパシール部において界面の位置が大きく変動する。その結果、潤滑油の漏れを防止する設計が煩雑となる。
米国特許第6991376号明細書においても同様に、上下の毛管シールの界面の軸方向の距離が大きいため、大きな圧力差が生じる。
本発明は、潤滑油の蒸発を抑制することを主たる目的の1つとしている。
本発明の例示的な第1の側面に係るモータは、ステータを有する静止部と、ロータマグネットを有し、潤滑油を介して前記静止部により回転可能に支持される回転部と、を備え、前記静止部が、上下方向を向く中心軸を中心として配置されるシャフト部と、前記シャフト部の上部から径方向外側に広がる上スラスト部と、を備え、前記回転部が、前記シャフト部の外周面および前記上スラスト部の下面に対向するスリーブ部と、前記スリーブ部の外縁部から上方へと広がり、前記上スラスト部の外周面と対向する筒状部と、前記筒状部から径方向内方に広がる環状蓋部と、を含む上ハブ環状部と、を備え、前記上スラスト部の前記下面と前記スリーブ部の上面との間の上スラスト間隙に潤滑油が存在し、前記上スラスト間隙が、前記上スラスト部の前記外周面と前記筒状部の内周面との間の上シール部と繋がり、前記上シール部に潤滑油の界面が位置し、前記上スラスト部が、前記外周面よりも径方向内側にて上下方向に延びる略円筒状であり、上端が前記外周面の上端よりも上方に位置する内側円筒面と、前記内側円筒面よりも径方向外側に位置し、前記内側円筒面の前記上端よりも下方に位置し、前記中心軸に略垂直な環状面である外側環状面と、を有し、前記環状蓋部の下面と前記外側環状面との間に、軸方向の幅が前記上シール部の最大幅より小さい環状の径方向間隙が構成され、前記環状蓋部の径方向内側の内縁と前記内側円筒面との間に、径方向の幅が前記上シール部の最大幅より小さい環状の軸方向間隙が構成される。
本発明の例示的な第2の側面に係るモータは、ステータを有する静止部と、ロータマグネットを有し、潤滑油を介して前記静止部により回転可能に支持される回転部と、を備え、前記静止部が、上下方向を向く中心軸を中心として配置されるシャフト部と、前記シャフト部の上部から径方向外側に広がる上スラスト部と、を備え、前記回転部が、前記シャフト部の外周面および前記上スラスト部の下面に対向するスリーブ部と、前記スリーブ部の外縁部から上方へと広がり、前記上スラスト部の外周面と対向する筒状部と、前記筒状部から径方向内方に広がる環状蓋部と、を含む上ハブ環状部と、を備え、前記上スラスト部の前記下面と前記スリーブ部の上面との間の上スラスト間隙に潤滑油が存在し、前記上スラスト間隙が、前記上スラスト部の外周面と前記筒状部の内周面との間の上シール部と繋がり、前記上シール部に潤滑油の界面が位置し、前記上スラスト部が、前記外周面よりも径方向内側にて上下方向に延びる略円筒状であり、上端が前記外周面の上端よりも上方に位置する内側円筒面と、前記内側円筒面よりも径方向外側に位置し、前記内側円筒面の前記上端よりも下方に位置し、前記中心軸に略垂直な環状面である外側環状面と、前記内側円筒面と前記外側環状面との間にて、下方に向かって窪む環状の溝部と、を備え、前記環状蓋部の径方向内側の内縁が、下方に突出する内側環状突出部を有し、前記内側環状突出部の下端が、前記溝部内に位置する。
本発明によれば、潤滑油の蒸発を抑制することができる。
図1は、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、軸受機構の断面図である。 図5は、スリーブ部の断面図である。 図6は、シャフト部および上スラスト部の底面図である。 図7は、下スラスト部の平面図である。 図8は、軸受機構の断面図である。 図9は、他の例に係る軸受機構の内筒部の底面図である。 図10は、第2の実施形態に係るモータの軸受機構の断面図である。 図11は、第3の実施形態に係るモータの断面図である。 図12は、軸受機構の断面図である。 図13は、シールキャップの断面図である。 図14は、シールキャップの底面図である。 図15は、シールキャップの他の例を示す図である。 図16は、上ハブ筒部の他の例を示す図である。 図17は、上ハブ筒部のさらに他の例を示す図である。 図18は、第4の実施形態に係るディスク駆動装置の断面図である。 図19は、シールキャップのさらに他の例を示す図である。 図20は、シールキャップのさらに他の例を示す図である。 図21は、シールキャップのさらに他の例を示す図である。 図22は、シールキャップのさらに他の例を示す図である。 図23は、他の例に係るシャフト部および上スラスト部を示す図である。 図24は、さらに他の例に係るシャフト部および上スラスト部を示す図である。 図25は、さらに他の例に係るシャフト部および上スラスト部の底面図である。 図26は、他の例に係る下スラスト部の平面図である。 図27は、他の例に係るモータの断面図である。
本明細書では、モータの中心軸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、上下方向は、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。また、中心軸に平行な方向又は略平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
(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、3枚のディスク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、情報を記録するディスク11を回転する。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。すなわち、ディスク11に対して、情報の読み出しおよび書き込みの少なくとも一方が行われる。
ハウジング14は、無蓋箱状の下ハウジング部材141と、板状の上プレート部材142と、を備える。下ハウジング部材141の内側には、ディスク11、モータ12およびアクセス部13が収容される。下ハウジング部材141に上プレート部材142が嵌められて、ハウジング14が構成される。ディスク駆動装置1の内部空間は、塵や埃が極度に少なく、清浄な空間が好ましい。本実施形態では、ディスク駆動装置1内に空気が充填される。なお、ヘリウムガスや水素ガスが充填されてもよく、これらの気体と空気との混合気体が充填されてもよい。
3枚のディスク11は、クランパ151とスペーサ152により、モータ12の中心軸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つのアーム132と、ヘッド移動機構133とを備える。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。アーム132は、ヘッド131を支持する。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する。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する。なお、ディスク11は3枚に限らず、1枚または2以上でもよい。
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、を備える。図2では、静止部2の一部と回転部3の一部とにより構成される流体動圧軸受機構(以下、「軸受機構」という)に符号4を付している。回転部3は、潤滑油45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、ベース部であるベースプレート21と、ステータ22と、シャフト部41と、上スラスト部42と、下スラスト部43と、を含む。ベースプレート21と、図1の下ハウジング部材141とは単一の部材から構成され、ハウジング14の一部である。ステータ22は、ベースプレート21の円筒状のホルダ211の周囲に固定される。ホルダ211の内側には孔部が形成される。なお、ベースプレート21と下ハウジング部材141とは別部材であってもよい。シャフト部41および上スラスト部42は、一繋がりの部材として形成される。シャフト部41は、上部にねじ孔を有する。図1に示す上プレート部材142の中央部143は、下方に向かって窪む。以下、中央部143を「プレート中央部143」という。プレート中央部143の貫通孔およびシャフト部41のねじ孔にねじ161が挿入されることにより、プレート中央部143とシャフト部41とが固定される。プレート中央部143の下面は、上スラスト部42の上面に当接する。これにより、上プレート部材142をモータ12に強固に固定することができる。さらに、シャフト部41および上スラスト部42が一繋がりの部材であることから、締結強度を向上することができる。
図2に示すように、回転部3は、ロータハブ31と、ロータマグネット32と、を含む。ロータハブ31は、略円筒状のスリーブ部5と、蓋部311と、円筒部312と、を含む。蓋部311は、スリーブ部5の上部から径方向外方に広がる。円筒部312は、蓋部311の外縁部から下方へと延びる。ロータマグネット32は、円筒部312の内側に固定される。ロータマグネット32は、ステータ22と径方向に対向する。ステータ22とロータマグネット32との間にてトルクが発生する。なお、スリーブ部5は、蓋部311および円筒部312とは異なる部材から構成されていてもよい。この場合、スリーブ部5は蓋部311に固定される。
図3は、軸受機構4を拡大して示す図である。軸受機構4は、シャフト部41と、上スラスト部42と、下スラスト部43と、スリーブ部5と、キャップ部材である環状のシールキャップ44と、潤滑油45と、を含む。既述のように、シャフト部41、上スラスト部42および下スラスト部43は静止部2の一部であり、スリーブ部5およびシールキャップ44は回転部3の一部である。シャフト部41は、下スラスト部43の内側に形成された孔部に圧入固定され、中心軸J1に沿って上下方向を向いて配置される。上スラスト部42は、シャフト部41の上部から径方向外方へと広がるプレート状の上プレート部を含む。シャフト部41および上スラスト部42は、例えば、ステンレス鋼等により形成される。上スラスト部42の外周面422は、上方に向かうとともに径方向内方へと傾斜する傾斜面を含む。上スラスト部42では、上面の外縁部に下方に向かって窪む段差部423が形成される。
下スラスト部43は、下プレート部431と、外筒部432と、を含む。下スラスト部43は、例えば、銅や高力黄銅等により形成される。下プレート部431は、シャフト部41の下部から径方向外方へと広がる。外筒部432は、下プレート部431の外縁部から上方へと延びる。外筒部432の外周面の上部には、下方に向かうとともに径方向内方へと傾斜する傾斜面433が設けられる。
モータ12の組み立て時には、外筒部432の外周面の下部が、ベースプレート21のホルダ211の内周面に接着剤にて固定される。このため、圧入固定の場合に比べて、ベースプレート21に対する外筒部432の上下方向における位置決めを精度よく行うことができ、モータ12の高さの精度が向上する。
スリーブ部5は、内筒部51と、フランジ部52と、を含む。スリーブ部5は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等により形成される。内筒部51は、外筒部432とシャフト部41との間の略円筒状の空間内に配置される。フランジ部52は、内筒部51の上部から径方向外方に突出する。軸方向において、フランジ部52の厚さは、内筒部51の内周面511の高さの1/2以下が好ましい。フランジ部52の上面521および下面522は、好ましくは中心軸J1に略垂直に構成される。フランジ部52は、フランジ部52を上下方向に貫通する連通孔61を有する。本実施形態では、連通孔61の数は1である。なお、2以上の連通孔61が設けられてもよい。
ロータハブ31の蓋部311は、上ハブ筒部53と、下ハブ筒部54と、を含む。上ハブ筒部53は、スリーブ部5の外縁部、すなわち、フランジ部52の外縁部から上方へと広がる略円筒状に構成される。上ハブ筒部53は、上スラスト部42の径方向外側に位置する。上ハブ筒部53の内周面531は、上方に向かうとともに径方向内方へと傾斜する部位を含む。以下、フランジ部52の外縁部の上側に位置する回転部3の一部である上ハブ筒部53およびシールキャップ44をまとめて「上ハブ環状部591」と呼ぶ。
下ハブ筒部54は、フランジ部52の外縁部から下方へと広がる円筒状に構成される。下ハブ筒部54は、下スラスト部43の外筒部432の径方向外側に位置する。下ハブ筒部54の内周面541は、下方に向かうとともに径方向内方へと傾斜する部位を含む。なお、上ハブ筒部53および下ハブ筒部54は、フランジ部52または蓋部311とは別部材から構成されてもよい。
シールキャップ44は、中心軸J1を中心とするキャップ円筒部441と、キャップ円筒部441から径方向内方に向かう円環状のキャップ蓋部442と、を含む。シールキャップ44は、外縁部であるキャップ円筒部441が上ハブ筒部53に嵌め合わされることにより、スリーブ部5に取り付けられる。シールキャップ44が上ハブ筒部53に取り付けられた状態にて、キャップ円筒部441が上ハブ筒部53の外周面と径方向に当接し、キャップ蓋部442が上ハブ筒部53の上面に上下方向に当接する。上ハブ環状部591では、キャップ円筒部441および上ハブ筒部53により、フランジ部52の外縁部から上方へと広がる筒状部が構成される。また、キャップ蓋部442により筒状部から径方向内方に広がる環状蓋部が構成される。キャップ蓋部442の径方向内側の部位が、段差部423の底部の上方に位置する。
モータ12の駆動時には、図2に示すスリーブ部5を含む回転部3が、潤滑油45を介してシャフト部41、上スラスト部42および下スラスト部43に対して回転する。
図4は、軸受機構4の上部を拡大して示す図である。シャフト部41の外周面411は、スリーブ部5の内筒部51の内周面511と径方向に対向する。シャフト部41と内筒部51との間には、ラジアル間隙62が構成される。ラジアル間隙62の径方向における幅は、2〜4μm程度が好ましい。図3に示すように、軸方向において、内筒部51の下端と下プレート部431との間に間隙63が構成される。以下、間隙63を「下端間隙63」という。なお、本実施形態では、ラジアル間隙62が、第1間隙を指す。
図4に示すように、内筒部51の外周面512と外筒部432の内周面434との間に円筒状の間隙64が形成される。以下、間隙64を「円筒間隙64」という。図3に示すように、円筒間隙64は、下端間隙63を介してラジアル間隙62に連通する。円筒間隙64の径方向における幅は、ラジアル間隙62の径方向における幅よりも大きく、連通孔61の直径よりも小さい。なお、本実施形態では、円筒間隙64は第2間隙を示す。
図4に示すように、フランジ部52の上面521の連通孔61よりも内側の領域と、上面521と軸方向に対向する上スラスト部42の下面421との間に間隙651が構成される。以下、間隙651を「上スラスト間隙651」という。また、フランジ部52の下面522の連通孔61よりも内側の領域と、外筒部432の上面435との間に間隙652が構成される。以下、間隙652を「下スラスト間隙652」という。上スラスト間隙651および下スラスト間隙652は、連通孔61により連通される。軸受機構4では、ラジアル間隙62、下端間隙63、円筒間隙64、上スラスト間隙651および下スラスト間隙652、連通孔61が、この順にて径方向外方に向かって構成される。なお、本実施形態では、下スラスト間隙652は第3間隙を示す。
上ハブ筒部53の内周面531は、上スラスト部42の外周面422と径方向に対向する。上ハブ筒部53と上スラスト部42との間には、間隙661が構成される。上スラスト間隙651は、間隙661と繋がる。間隙661は、好ましくはラジアル間隙62、上スラスト間隙651および連通孔61よりも径方向外側に位置する。間隙661は、上方に向かって、すなわち、間隙661の開口に向かって幅が漸次増大する。以下、間隙661を「上シール間隙661」と呼ぶ。また、上シール間隙661は、上方に向かうに従って中心軸J1側、すなわち、図4の左側に向かって傾斜する。上シール間隙661内には、潤滑油45の界面が位置し、毛管現象を利用して潤滑油45が保持される。このように、上シール間隙661では、潤滑油45を保持する上シール部661aが構成される。上シール間隙661の界面よりも上側に位置する内周面531および外周面422上には、好ましくは撥油膜86が構成されている。上シール間隙661の開口は、シールキャップ44のキャップ蓋部442により覆われる。
下ハブ筒部54の内周面541は、外筒部432の傾斜面433と径方向に対向する。下ハブ筒部54と外筒部432との間には、下方に向かって延びる間隙662が形成される。間隙662は、ラジアル間隙62、下端間隙63、円筒間隙64、下スラスト間隙652および連通孔61よりも径方向外側に位置する。間隙662は、下方に向かって、すなわち、間隙662の開口に向かって幅が漸次増大する。以下、間隙662を「下シール間隙662」と呼ぶ。また、下シール間隙662は、下方に向かうに従って図4の左側に向かって傾斜する。下シール間隙662では、潤滑油45の界面が位置し、毛管現象を利用して潤滑油45を保持する下シール部662aが構成される。下シール間隙662の界面よりも下側に位置する内周面541および傾斜面433上には、撥油膜86が構成されている。以下の他の実施形態においても同様である。軸受機構4では、上シール間隙661と下シール間隙662とが連通孔61により連通される。
軸方向において、上シール部661aの界面と下シール部662aの界面との間の距離は、ラジアル間隙62の長さよりも短い。また、連通孔61の長さは、軸方向における上シール部661aの界面と下シール部662aの界面との間の距離よりも短い。ただし、上シール部661aの界面と下シール部662aの界面との間の距離は、上シール部661aの界面の上端と下シール部662aの界面の下端との間の距離を指すものとする。
また、図3に示すように、上シール間隙661の直径は、好ましくは下シール間隙662の直径と略等しい。これにより、連通孔61を中心軸J1に略平行に構成することができる。ただし、上シール間隙661の直径は、上シール間隙661の奥の位置における直径を指し、下シール間隙662の直径は、下シール間隙662の奥の位置における直径を指すものとする。
軸受機構4では、上シール間隙661から、上スラスト間隙651、ラジアル間隙62、下端間隙63、円筒間隙64、および、下スラスト間隙652を経由して下シール間隙662に至る領域6、並びに、連通孔61に潤滑油45が連続して満たされる。軸受機構4の組み立て時には、下シール間隙662を重力方向における上側に向けた状態にて、下シール間隙662から潤滑油45が注入される。下シール間隙662における界面の高さを視認することにより、潤滑油45の量を管理することができる。
なお、視認は、目視にて確認しても良いし、顕微鏡等の機器にて下シール間隙662を拡大して確認しても良い。また、視認は、機器にて下シール間隙662の拡大画像を画面上に映して確認してもよい。
図5は、スリーブ部5の断面図である。図5では、スリーブ部5の奥側の形状も示している。内筒部51は、内周面511の軸方向略中央よりも上側に設けられた上ラジアル動圧溝列711と、軸方向略中央よりも下側に設けられた下ラジアル動圧溝列712と、を備える。図5では、動圧溝にクロスハッチングを付している。以下、他の図においても、動圧溝にクロスハッチングを付している。上ラジアル動圧溝列711は、ヘリングボーン形状の溝、すなわち、外周面の周方向に沿って複数の略V字を横向きにした溝の集合体である。上ラジアル動圧溝列711では、上側の部位の軸方向長さが下側の部位の長さよりも長い。以下、上ラジアル動圧溝列711の上側の部位を「溝上部711a」といい、下側の部位を「溝下部711b」という。下ラジアル動圧溝列712もヘリングボーン形状の溝である。下ラジアル動圧溝列712では、溝上部712aの軸方向長さが、溝下部712bの軸方向長さより短い。
軸方向において、図4に示す下スラスト間隙652の位置は、下ラジアル動圧溝列712の溝上部712aの上端の位置よりも上方に位置する。ラジアル間隙62では、上ラジアル動圧溝列711および下ラジアル動圧溝列712により、潤滑油45に対してラジアル方向に流体動圧を発生するラジアル動圧軸受81が構成される。以下、上ラジアル動圧溝列711に対応する上側の動圧軸受部を「上ラジアル動圧軸受部811」といい、下ラジアル動圧溝列712に対応する下側の動圧軸受部を「下ラジアル動圧軸受部812」という。下ラジアル動圧軸受部812は、図3に示す外筒部432の外周面の下部とベースプレート21のホルダ211との固定領域436と径方向に重なる。
なお、下スラスト間隙652の位置は、下ラジアル動圧溝列712を構成する少なくとも一本の動圧溝よりも上方に位置していればよく、また下ラジアル動圧溝列712を構成する全ての動圧溝よりも上方に位置してもよい。これらの構成は実施形態の範囲に含まれる。
図6は、シャフト部41および上スラスト部42の底面図である。図6では、連通孔61に対応する位置を二点鎖線にて示している。図7においても同様である。上スラスト部42の下面421には、スパイラル形状の上スラスト動圧溝列721が設けられる。上スラスト動圧溝列721は、中心軸J1を中心とする円であって連通孔61の上側の開口に外接する円731よりも内側に設けられる。ただし、開口に面取りが設けられる場合には、上スラスト動圧溝列721は、面取りの径方向外側の部位に外接する円よりも内側に設けられる。また、上スラスト動圧溝列721では、外縁部が連通孔61の上側の開口と部分的に重なる。図4に示す上スラスト間隙651において、上スラスト動圧溝列721により、潤滑油45に対してスラスト方向に流体動圧を発生する動圧発生部である動圧軸受部821が構成される。以下の説明では、動圧軸受部821を「上スラスト動圧軸受部821」という。
なお、上スラスト動圧溝列721を構成する少なくとも一本の動圧溝が円731よりも内側に設けられていればよく、上スラスト動圧溝列721を構成する全ての動圧溝が円731よりも内側に設けられていてもよい。これらの構成は実施形態の範囲に含まれる。
図7は、下スラスト部43の平面図である。外筒部432の上面435には、スパイラル形状の下スラスト動圧溝列722が設けられる。下スラスト動圧溝列722は、中心軸J1を中心とする円であって連通孔61の下側の開口に外接する円732よりも内側に設けられる。ただし、開口に面取りが設けられる場合には、下スラスト動圧溝列722は、面取りの径方向外側の部位に外接する円よりも内側に設けられる。また、下スラスト動圧溝列722では、外縁部が、連通孔61の下側の開口と部分的に重なる。図4に示す下スラスト間隙652において、下スラスト動圧溝列722により、潤滑油45に対してスラスト方向に流体動圧を発生する動圧発生部である動圧軸受部822が構成される。以下、動圧軸受部822を「下スラスト動圧軸受部822」という。
なお、下スラスト動圧溝列722を構成する少なくとも一本の動圧溝が円732よりも内側に設けられていればよく、下スラスト動圧溝列722を構成する全ての動圧溝が円732よりも内側に設けられてもよい。これらの構成は実施形態の範囲に含まれる。
上スラスト動圧溝列721と連通孔61の上側の開口とが部分的に重なり、下スラスト動圧溝列722と連通孔61の下側の開口とが部分的に重なっていても、重なっていない部分で連通孔61の内部と外部との圧力差が解消される。その結果、上シール部661aと下シール部662aとの間における圧力差が低減される。
モータ12の駆動時には、ラジアル動圧軸受81により、スリーブ部5の内筒部51がシャフト部41に対してラジアル方向に支持される。また、上スラスト動圧軸受部821および下スラスト動圧軸受部822により構成されるスラスト動圧軸受により、フランジ部52が上スラスト部42および外筒部432に対してスラスト方向に支持される。
このとき、図5の上ラジアル動圧溝列711および下ラジアル動圧溝列712では、潤滑油45がそれぞれの中央にポンピング(誘起)され、十分な動圧が発生する。既述のように、上ラジアル動圧溝列711の溝下部711bは、溝上部711aよりも短く、下ラジアル動圧溝列712では、溝上部712aは、溝下部712bよりも短い。ラジアル動圧軸受81全体では、潤滑油45に対して上下方向に向かう圧力はほとんど生じない。
また、図4に示す上スラスト間隙651では、上スラスト動圧軸受部821により、潤滑油45に対してシャフト部41へと向かう圧力が生じる。ラジアル間隙62と上スラスト間隙651との間では、潤滑油45の圧力が高い状態となり、空気の析出が防止される。
下スラスト動圧軸受部822では、潤滑油45に対して円筒間隙64へと向かう圧力が生じる。ラジアル間隙62と下スラスト間隙652との間では、潤滑油45の圧力が高い状態となり、円筒間隙64および下端間隙63での空気の析出が防止される。以上のように、モータ12では、連通孔61を除く潤滑油45の循環経路全体に潤滑油45に対して圧力を与えることができ、軸受機構4の軸受性能が十分に確保される。
次に、モータ12の上シール間隙661近傍の構造について説明する。図8に示すように、上スラスト部42の段差部423は、内側円筒面741と、外側環状面742と、環状の溝部743と、を含む。内側円筒面741は、外周面422よりも径方向内側にて上下方向に延びる略円筒状である。内側円筒面741は、図4のラジアル動圧軸受81よりも径方向外方に位置する。内側円筒面741の上端は、外周面422の上端よりも上方に位置する。外側環状面742は、内側円筒面741よりも径方向外側、かつ、外周面422の径方向内側に位置し、中心軸J1に略垂直な環状面である。外側環状面742は、内側円筒面741の上端よりも下方に位置する。溝部743は、内側円筒面741と外側環状面742との間に位置し、外側環状面742よりも下方に向かって窪む。なお、上スラスト部42では、外側環状面742および溝部743の底面と下面421との間の厚さが十分に確保されており、段差部423が存在しても上スラスト部42の剛性が大きく低下することはない。
シールキャップ44のキャップ蓋部442の下面と外側環状面742との間に、径方向に広がる環状の径方向間隙663aが構成される。キャップ蓋部442の径方向内側の内縁443と内側円筒面741との間に環状の軸方向間隙663bが構成される。上シール間隙661の上部は、径方向間隙663aに連続する。径方向間隙663aは、キャップ蓋部442と溝部743との間の間隙663cを介して軸方向間隙663bに連続する。以下、間隙663cを「溝部間隙663c」という。軸方向間隙663bは上スラスト部42の上側の空間に開口する。このように、上シール間隙661は、径方向間隙663a、溝部間隙663cおよび軸方向間隙663bを介して、上スラスト部42の上側の空間に連絡する。以下、径方向間隙663a、溝部間隙663cおよび軸方向間隙663bをまとめて「連絡間隙663」という。連絡間隙663において、径方向間隙663aは、局所的に軸方向における幅が小さくなっている領域でもある。軸方向間隙663bは、局所的に径方向における幅が小さくなっている領域でもある。
径方向間隙663aの軸方向における幅は、上シール間隙611の径方向における最大幅、すなわち、外側環状面742と外周面422との間のエッジ422aと上ハブ筒部53の上部の内側に設けられた面取面531aの上側のエッジとの間の径方向における幅よりも小さい。なお、外側環状面742と外周面422との間に面取面が設けられる場合は、上シール間隙611の径方向における最大幅とは、当該面取面の上端のエッジと、上ハブ筒部53の面取面531aの上端のエッジとの間の径方向における幅をいう。
径方向間隙663aの軸方向における幅、および軸方向間隙663bにおける径方向の幅は、大きすぎると、軸方向および径方向の通気を抑制する効果が、著しく低下する。一方、径方向間隙663aの軸方向における幅、および軸方向間隙663bにおける径方向の幅が小さすぎると、シールキャップ44と上スラスト部42とが接触する可能性が高くなる。したがって、径方向間隙663aの軸方向における幅は、軸方向の通気を抑制しつつ、軸方向間隙663bにおける径方向の幅は、径方向の通気を抑制しつつ、シールキャップ44と上スラスト部42との接触を防止すべく、適切な値が好ましい。
例えば、径方向間隙663aの軸方向における幅は、0.05mm以上0.2mm以下が好ましく、より具体的には0.05mm以上0.1mm以下がより好ましい。軸方向間隙663bの径方向における幅は、0.05mm以上0.2mm以下が好ましい、径方向間隙663aと同様に、上シール間隙611の径方向における最大幅よりも小さい。また、径方向間隙663aの軸方向における幅は、軸方向間隙663bにおける径方向の幅よりも小さいのが好ましい。
モータ12では、連絡間隙663が、径方向に延びる間隙および軸方向に延びる間隙を含むラビリンス構造であることから、上シール間隙661内の気化した潤滑油を含む空気がモータ12外部へと移動することが抑制される。特に、連絡間隙663が上シール間隙661の径方向内側に位置するため、モータ12の駆動時には、連絡間隙663内の空気に対して上シール間隙661に向かう方向へと遠心力が作用する。これにより、気化した潤滑油を含む空気がモータ12外部へと移動することがより抑制される。なお、モータ12では、シミュレーションにより、シール間隙の径方向外側にて外部と連絡する連絡間隙が構成されるモータに比べて、連絡間隙における空気の流れの抵抗が増加することが確認されている。さらに、軸方向間隙663b内では、周方向に気流が発生するため、上スラスト部42の上側の空間と溝部間隙663cとの間の空気の移動が防止される。連絡間隙663では、径方向間隙663aの径方向における長さを容易に確保することができる。幅が小さく、かつ、径方向に長い径方向間隙663aが設けられることにより、空気の流れの抵抗を十分に確保することができる。
以上、第1の実施形態に係るモータ12について説明したが、モータ12では、径方向間隙663aおよび軸方向間隙663bが設けられることにより、潤滑油45の蒸発を抑制することができ、モータ12の寿命を向上することができる。上シール部661aを軸受機構4の外側に構成することにより、軸受機構4の内側に連絡間隙663を構成するためのスペースが十分に確保される。
上スラスト部42の段差部423に溝部743を設けることにより、内側円筒面741と外側環状面742とを滑らかに接続する湾曲面が設けられる場合に比べて、シールキャップ44の内縁443を内側円筒面741に近接させることができ、軸方向間隙663bを容易に構成することができる。
軸受機構4では、軸方向において、上シール部661aの界面と下シール部662aの界面との間の距離が、ラジアル動圧軸受81の軸方向の長さよりも短い。ラジアル動圧軸受81の軸方向の長さは、ラジアル動圧軸受81の上端と下端との間の距離をいう。より具体的には、ラジアル動圧軸受81の軸方向の長さは、上ラジアル動圧溝列711における溝上部711aの上端から下ラジアル動圧溝列712における溝下部712bの下端までの長さを示す。なお、上端と下端との間には、動圧軸受として機能しない部分が存在してよい。以下の他の実施形態においても同様である。このように、軸方向において上シール部661aと下シール部662aとを近づけることにより、上下シール部661a,662a間の圧力差を低減することができる。これにより、潤滑油45の漏出を防止する設計が容易となる。
さらに、軸方向における連通孔61の長さが、上シール部661aと下シール部662aとの間の軸方向の距離よりも短い。これにより、連通孔61内の潤滑油45の量を抑えることができるとともに、流路抵抗を低減することができる。上下シール間隙661,662間では、連通孔61内の潤滑油45に作用する重力や流路抵抗の影響による圧力差を低減することができる。その結果、上下シール間隙661,662間の潤滑油45の移動量が抑えられ、潤滑油45の漏出がより容易に防止される。
さらに、第1の間隙であるラジアル間隙62の下部に第2の間隙である円筒間隙64が連通し、かつ、第3の間隙である下スラスト間隙652が、軸方向において下ラジアル動圧軸受部812よりも上側に位置する。これにより、下スラスト間隙652を上スラスト間隙651に近づけることができ、上スラスト間隙651と下スラスト間隙652とを連通する連通孔61の長さを容易に短くすることができる。その結果、上シール部661aと下シール部662aとをより近づけることができる。
連通孔61が中心軸J1に略平行であることにより連通孔61の上側の開口から上シール間隙661までの距離と、連通孔61の下側の開口から下シール間隙662までの距離との差を低減することができる。この構成により、上下シール間隙661,662間の圧力差をより低減することができる。
また、上シール間隙661および下シール間隙662では、開口が中心軸J1に向かって傾斜するため、モータ12の回転時に、遠心力により潤滑油45が上シール間隙661および下シール間隙662の内部へと向かう。これにより、潤滑油45の漏れがより確実に防止される。その結果、モータ12の設計が容易となる。
上スラスト動圧溝列721は、外縁部が連通孔61の一部と重なるように径方向外側に設けられることから、効率よくスラスト動圧が得られ、かつ、上スラスト動圧軸受部821によりフランジ部52の外縁近傍が支持される。これにより、スリーブ部5が安定して支持される。下スラスト動圧溝列722においても同様である。
モータ12では、下スラスト間隙652が軸受機構4の上部に設けられる。そのため、下スラスト間隙652の下側に空間が形成され、当該空間に外筒部432とベースプレート21との固定領域436を配置できる。従って、固定領域436の軸方向長さを十分に得ることができる。モータ12では、ラジアル間隙62を軸方向に長く構成するのが好ましい。ラジアル動圧軸受81の軸方向の長さも長く構成でき、回転部3が傾く方向に作用する外力に対して軸受機構4の剛性を向上することができる。固定領域436は、少なくとも下ラジアル動圧軸受部812の一部と径方向において重なるように配置される。その結果、ラジアル間隙62の軸方向長さを得られると共に固定領域436の軸方向長さも得られる。また、ラジアル動圧軸受81の下部の周囲がベースプレート21により囲まれる。このため、ラジアル動圧軸受81の下部の周囲の剛性が高められる。さらに、モータ12全体の中心軸J1方向における厚さを薄くすることができる。
シャフト部41と上スラスト部42とが一繋がりの部材であり、下プレート部431と外筒部432とが一繋がりの部材であることから、モータ12の部品点数を削減することができる。スリーブ部5では、連通孔61の軸方向長さが短く、かつ、中心軸J1に略平行であるため、連通孔61を容易に形成することができる。また、潤滑油45の全体の量を抑えることができる。なお、潤滑油45の量をより抑えるために、連通孔61の直径を円筒間隙64の幅程度に細くしてもよい。
モータ12では、図9の内筒部51の底面図に示すように、内筒部51の下面にスラスト動圧溝列723が形成されてもよい。これにより、図3の下端間隙63には、内筒部51をスラスト方向に支持するスラスト動圧軸受部が構成される。この場合、下スラスト間隙652では、スラスト動圧軸受部として機能する動圧発生部を構成しなくてもよい場合もある。ただし、下スラスト間隙には、潤滑油45に対して径方向内方へと向かう圧を誘起する程度の動圧発生部である動圧溝列が設けられることが好ましい。図9の構成の場合、軸方向において、好ましくは下スラスト間隙の幅は、下端間隙の幅よりも大きい。以下の第2の実施形態においても同様である。
(第2の実施形態)
図10は、第2の実施形態に係るモータの軸受機構の一部を示す図である。軸受機構4aのスリーブ部5aには、フランジ部52の径方向内側の部位から上方に向かって延びる環状の上内筒部55が設けられる。以下の説明では、フランジ部52の下側に位置する内筒部51を上内筒部55と区別するときは、「下内筒部51」という。上スラスト部42aは、シャフト部41の上部から径方向外方へと広がる上プレート部424と、上プレート部424の外縁部から下方へと延びる上外筒部425と、を含む。以下の説明では、下スラスト部43のプレート部431を上プレート部424と区別するときは、「下プレート部431」という。外筒部432を上外筒部425と区別するときは、「下外筒部432」という。軸受機構4aの他の構造は、第1の実施形態に係るモータ12の軸受機構4と同様である。以下、同様の構成には同符号を付して説明する。
上スラスト部42aには、上プレート部424の上面と上外筒部425の外周面429との間に下方に向かって窪む段差部423が設けられる。図10では、図8に示す符号の一部を省略しているが、図8と同様に、段差部423の外側環状面742とキャップ蓋部442の下面との間に径方向間隙663aが構成され、内側円筒面741とキャップ蓋部442の内縁443との間に軸方向間隙663bが構成される。これにより、第1の実施形態と同様に、上シール部661aからの潤滑油45の蒸発を抑制することができ、モータの寿命を向上することができる。
図10に示すように、軸方向、すなわち、図10における上下方向において、上内筒部55の上面551と、上プレート部424の下面426との間に間隙671が構成される。以下、間隙671を「上端間隙671」という。また、径方向において、上内筒部55の外周面552と上外筒部425の内周面427との間に、円筒状の間隙672が構成される。以下、間隙672を「上円筒間隙672」という。以下の説明では、下内筒部51の外周面512と下外筒部432の内周面434との間の円筒間隙64を上円筒間隙672と区別する場合は、「下円筒間隙64」という。
上スラスト部42では、上外筒部425の下面428に、図6と同様の上スラスト動圧溝列721が設けられる。これにより、下面428とフランジ部52の上面521との間の上スラスト間隙651に、上スラスト動圧軸受部821が構成される。軸受機構4aでは、上円筒間隙672および上端間隙671を介して上スラスト動圧軸受部821とラジアル動圧軸受81とが連通する。
上外筒部425の外周面429と上ハブ筒部53の内周面531との間には、上シール部661aが構成される。下外筒部432の傾斜面433と下ハブ筒部54の内周面541との間には、下シール部662aが構成される。上シール部661aと下シール部662aとは、連通孔61を介して連通する。上シール部661aの界面の上端と下シール部662aの界面の下端との間の軸方向における距離は、連通孔61よりも長く、かつ、ラジアル動圧軸受81の長さよりも短い。
第2の実施形態においても、軸方向において、上シール部661aの界面と下シール部662aの界面との間の距離が、ラジアル動圧軸受81の長さよりも短いことにより、上下シール部661a,662a間の圧力差を低減することができる。これにより、潤滑油45の漏出が防止される。さらに、連通孔61の長さが、上シール部661aと下シール部662aとの間の距離よりも短いことにより、潤滑油45の漏出がより容易に防止される。
上円筒間隙672および下円筒間隙64が設けられることにより、連通孔61の長さを短くすることができる。その結果、上シール部661aと下シール部662aとをより近づけることができる。これにより、潤滑油45の漏出がより容易に防止される。また、上スラスト動圧軸受部821とラジアル動圧軸受81との間に上端間隙671および上円筒間隙672が位置するため、上端間隙671および上円筒間隙672では、潤滑油45の圧力が高い状態となり、空気の析出が防止される。
軸受機構4aでは、上内筒部55の上面551に図9に準じたスラスト動圧溝列が設けられてもよい。これにより、上端間隙671には、上内筒部55をスラスト方向に支持するスラスト動圧軸受部が構成される。この場合、上スラスト間隙651では、上スラスト動圧軸受部として機能する動圧発生部を構成しなくてもよい場合もある。ただし、上スラスト間隙には、潤滑油45に対して径方向内方へと向かう圧を誘起する程度の動圧発生部である動圧溝列が設けられることが好ましい。また、上端間隙の軸方向における幅は、好ましくは上スラスト間隙よりも小さい。
(第3の実施形態)
図11は、第3の実施形態に係るモータ12aを示す図である。モータ12aでは、スリーブ部5、上ハブ筒部53aおよび下ハブ筒部54が一繋がりの部材である。また、蓋部311および円筒部312が一繋がりの部材である。上ハブ筒部53aは、上方に向かって突出する環状の突起部532を含む。シールキャップ44aは、中心軸J1を中心とする円環状である。モータ12aでは、上ハブ筒部53aにより上ハブ環状部591の筒状部が構成され、シールキャップ44aにより上ハブ環状部591の環状蓋部が構成される。モータ12aの他の構造は、第1の実施形態に係るモータ12とほぼ同様である。
図12に示すように、モータ12aでは、シールキャップ44aの径方向外側の外縁444が、突起部532の内周面に締まり嵌め状態にて固定される。なお、外縁444が、上ハブ筒部53aに接着剤にて固定されてもよい。また、締まり嵌め状態および接着剤が併用されてもよい。
図13は、シールキャップ44aの断面図である。図14は、シールキャップ44aの底面図である。シールキャップ44aの内縁443は、下方に突出する内側環状突出部461を含む。シールキャップ44aの下面は、上方に向かって窪む凹部462を含む。凹部462の深さは、およそ10〜50μmである。図12に示すように、上スラスト部42は、外周面422の径方向内側に位置する内側円筒面741と、内側円筒面741よりも径方向外側に位置する外側環状面742との間に深い溝部744を含む。内側円筒面741の上端は、外周面422の上端および外側環状面742よりも上方に位置する。
シールキャップ44aの内側環状突出部461の下端は、溝部744内に位置する。凹部462の中心軸J1に垂直な底面445と上スラスト部42の外側環状面742との間には、中心軸J1に垂直に広がる環状の径方向間隙663aが構成される。
径方向間隙663aの軸方向における幅は、上シール間隙661の径方向における最大幅、すなわち、外側環状面742と外周面422との間の面取面661bの上端のエッジと上ハブ筒部53aの上部の内側に設けられた面取面661cの上端のエッジとの間の径方向における幅よりも小さい。なお、上シール間隙661の上部において、上スラスト部42および上ハブ筒部53aに面取面661b,661cが設けられない場合は、上シール間隙661の径方向における最大幅は、外周面422の上端のエッジと上ハブ筒部53aの内周面531の上端のエッジとの間の径方向における幅をいう。
径方向間隙663aの軸方向における幅は、0.05mm以上0.2mm以下である。径方向間隙663aは、上シール間隙661の上部と連続する。凹部462の底面445および外側環状面742には、撥油剤が全周に亘って塗布される。以下、シールキャップ44aの凹部462の底面445のうち、撥油膜86が構成された中心軸J1を囲む環状の領域を「第1撥油膜領域851」と呼ぶ。外側環状面742のうち、撥油膜86が構成された中心軸J1を囲む環状の領域を「第2撥油膜領域852」と呼ぶ。
モータ12aに強い衝撃が加わることにより、上シール間隙661内の潤滑油45の液滴が飛散し、シールキャップ44aの下面や外側環状面742に液滴が付着する場合がある。モータ12aでは、第1撥油膜領域851および第2撥油膜領域852が存在することにより、潤滑油45の液滴が、シールキャップ44aの下面や外側環状面742の、径方向内方に移動することが防止される。その結果、潤滑油45が、径方向間隙663aを超えてモータ12a外部に漏れ出すことが防止される。すなわち、潤滑油45が、第1撥油膜領域851および第2撥油膜領域852よりも、径方向内方に移動することが防止される。また、第1および第2撥油膜領域851,852が存在することにより、潤滑油45が上シール間隙661内から流出することを、より確実に防止することができる。また、径方向間隙663aは微小間隙であるため、第1および第2撥油膜領域851,852の少なくとも一方が存在すれば、潤滑油45が上シール間隙661内から流出することを、抑制することができる。
シールキャップ44aの下面には、図13および図14に示すように、底面445から径方向内方に向かうに従って下方に向かう環状の段差部462aおよび底面445から径方向外方に向かうに従って下方に向かう環状の段差部462bが存在する。図12に示すように、底面445の径方向内側の段差部462aは、径方向間隙663aよりも径方向内側に位置する。シールキャップ44aでは、図13および図14に示す段差部462a,462bを目印として底面445に撥油剤を適切に塗布することができる。なお、撥油剤は、段差部462a,462bにも塗布されてよい。
図12に示すように、内側環状突出部461と内側円筒面741との間には、上スラスト部42の上側の空間に開口する軸方向間隙663bが構成される。軸方向間隙663bの径方向における幅は、0.05mm以上0.2mm以下である。径方向間隙663aは、溝部744とシールキャップ44aとの間の溝部間隙663cを介して軸方向間隙663bに連続する。モータ12aでは、径方向間隙663a、溝部間隙663cおよび軸方向間隙663bにより、上シール間隙661と上スラスト部42の上側の空間とを連絡する連絡間隙663が構成される。
第3の実施形態においても、連絡間隙663に径方向間隙663aおよび軸方向間隙663bが存在することにより、上シール間隙661内の気化した潤滑油を含む空気がモータ12a外部へと移動することが抑制される。これにより、潤滑油45の蒸発を抑制することができ、モータ12aの寿命を向上することができる。また、内側環状突出部461の下端が溝部744内に位置することにより、潤滑油45の蒸発をより抑制することができる。以下の他の実施形態における同様の構造においても同様である。
上スラスト部42に溝部744が設けられることにより、内側環状突出部461を内側円筒面741に近接させることができ、軸方向間隙663bを容易に構成することができる。シールキャップ44aに内側環状突出部461が設けられることにより、軸方向間隙663bの軸方向の長さを確保することができる。また、シールキャップ44aの剛性を確保することができる。特に、シールキャップ44aの曲げ強度が向上するため、シールキャップ44aを突起部532に圧入固定する場合に、シールキャップ44aが変形することを防止することができる。モータ12aでは、シールキャップ44aを薄くすることができ、モータ12aの小型化を実現することができる。モータ12aを含むディスク駆動装置では、図1のハウジング14の上プレート部材142をモータ12aに固定する際に、上スラスト部42に大きな力が加わっても、内側円筒面741および溝部744が撓むことにより力が吸収され、上スラスト部42の下面421が歪むことが防止される。その結果、上スラスト動圧軸受部821の性能低下が防止される。
図15は、他の例に係るモータの一部を示す図である。モータ12aのシールキャップ44aの径方向外側の外縁444は、上方に向かって突出する外側環状突出部463を有する。外側環状突出部463の外周面は、突起部532に締まり嵌め状態にて固定される。シールキャップ44aでは、外側環状突出部463が存在することにより、突起部532との接触面積を増加することができ、圧入強度を向上することができる。なお、外側環状突出部463と突起部532とが接着剤にて固定される場合は、接着強度を向上することができる。
図16は、他の例に係るモータを示す図である。上ハブ筒部53aの突起部532は、径方向内側に向かって凸となる凸部533を含む。モータ12aでは、シールキャップ44aの外縁444の上側のエッジと凸部533とが上下方向に接触する。これにより、シールキャップ44aが上ハブ筒部53aから外れてしまうことをより確実に防止することができる。シールキャップ44aを上ハブ筒部53aに固定する際には、シールキャップ44aの外縁444は、凸部533に当接することにより上方に向かって弾性変形しつつ下方に移動し、外縁444が凸部533の下側に移動すると、復元力により元の形状に戻る。
図17は、さらに他の例に係るモータの上シール間隙661近傍を示す図である。上ハブ筒部53aの上部530は、段差部534を含む。段差部534は、突起部532よりも径方向内側にてシールキャップ44aと軸方向に対向する領域に存在し、径方向外方に向かって上方に向かう。上ハブ筒部53aの上部530では、段差部534、段差部534の内側の中心軸J1を中心とする環状の内側環状面535および面取面661cに全周に亘って撥油膜86が構成される。以下、段差部534、内側環状面535および面取面661cをまとめて「第3撥油膜領域853」と呼ぶ。また、図12と同様に、シールキャップ44aの下面および上スラスト部42の外側環状面742には、それぞれ、第1撥油膜領域851および第2撥油膜領域852が構成される。
上ハブ筒部53aの上部530に中心軸J1を囲む環状の第3撥油膜領域853が存在することにより、シールキャップ44aの取り付け前の状態でモータ12の回転の検査をする際に、遠心力による潤滑油45の漏れを防止することができる。上ハブ筒部53aでは、段差部534を目印として、内側環状面535および面取面661cに撥油剤を適切に塗布することができる。
また、第2撥油膜領域852および第3撥油膜領域853が存在することにより、軸受機構4の上下を反転して図4の下シール間隙662から潤滑油45を注入する際に、上シール間隙661内に流入した潤滑油45が、上ハブ筒部53aの上部530や上スラスト部42の外側環状面742よりも内側の領域に移動することを防止することができる。
軸受機構4では、段差部534の径方向内側に、第3撥油膜領域853の少なくとも一部が構成されるのであれば、第3撥油膜領域の位置を適宜変更してもよい。例えば、内周面531の上部が第3撥油膜領域の一部であってもよい。また、必ずしも、段差部534に撥油膜86が構成される必要はなく、内側環状面535、面取面661cおよび内周面531の上部が第3撥油膜領域であってもよい。内側環状面535のみが第3撥油膜領域であってもよく、面取面661cのみが第3撥油膜領域であってもよい。
(第4の実施形態)
図18は、第4の実施形態に係るモータを有するディスク駆動装置の一部を示す図である。モータの構造は、図11に示すモータ12aと同様である。シールキャップ44aでは、上面440のうち、ハウジングのプレート中央部143の下面143aの外縁部と対向する面440aが周囲よりも上側に位置する。なお、上面440とは、法線が上方を向く面をいう。ディスク駆動装置1では、当該面440aとプレート中央部143の下面143aとの間に径方向に広がる環状の間隙663dが構成される。以下、シールキャップ44aと上スラスト部42との間の径方向間隙663aを「第1径方向間隙663a」といい、間隙663dを「第2径方向間隙663d」という。第2径方向間隙663dの軸方向における幅は、0.05mm以上0.2mm以下である。第2径方向間隙663dは、シールキャップ44aの上面440の径方向内側の領域とプレート中央部143の下面143aとの間の間隙663eを介して、軸方向間隙663bに連続する。なお、間隙663eの軸方向における幅も0.05mm以上0.2mm以下であることが好ましい。
ディスク駆動装置1では、第1径方向間隙663a、溝部間隙663c、軸方向間隙663b、間隙663eおよび第2径方向間隙663dにより、上シール間隙661とモータ外部の空間とを連絡する連絡間隙664が構成される。連絡間隙663において、第2径方向間隙663dは、第1径方向間隙663aおよび軸方向間隙663bと同様に、シール間隙661の径方向における最大幅よりも局所的に幅が小さい領域である。
第4の実施形態においても、連絡間隙664は、径方向に延びる間隙および軸方向に延びる間隙を含むラビリンス構造であるため、潤滑油45の蒸発を抑制することができる。軸方向の幅が小さい第2径方向間隙663dが設けられることにより、潤滑油45の蒸発をより抑制することができる。
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、第3の実施形態では、図19に示すように、シールキャップ44aの下面に下方に突出する環状の凸部464が設けられてもよい。凸部464の中心軸J1に垂直な面464aには、撥油剤が塗布される。シールキャップ44aでは、面464aから径方向内方に向かうに従って上方に向かう環状の段差部464b、および、径方向外方に向かうに従って上方に向かう環状の段差部464cが存在する。段差部464b,464cを目印として撥油剤を適切に塗布することができる。
また、シールキャップ44aでは、下面のうち、径方向間隙663aの径方向内側に存在する部位を径方向間隙663aを構成する部位よりも上方または下方に位置させることにより、撥油剤の塗布位置を明確にすることができる。さらに、図20に示すように、シールキャップ44aの下面に切欠状の環状の微小凹部465が設けられてよい。微小凹部465は、図12に示す径方向間隙663aよりも径方向内側に位置する。シールキャップ44aの下面には、微小凹部465よりも径方向外側に撥油剤が塗布される。シールキャップ44aの下面には、環状の微小凸部が設けられてもよい。
このように、シールキャップ44aの下面では、少なくとも、径方向間隙663aよりも径方向内側において、径方向内方に向かうに従って上方または下方に向かう環状の段差部が存在することにより、当該段差部よりも径方向外側に撥油剤を適切に塗布することができる。図18に示す第1径方向間隙663aにおいても同様である。図12に示す上ハブ筒部53aでは、撥油膜86がシールキャップ44aの取り付けに影響を与えないのであれば、上シール間隙661の開口近傍の面取面661cおよび面取面661cの周囲に第3撥油膜領域853が構成されてもよい。上記第1、第2および第4の実施形態では、第3の実施形態と同様に、シールキャップ44,44aの下面に第1撥油膜領域が構成され、上スラスト部42,42aの外側環状面742に第2撥油膜領域が構成されてよい。上ハブ筒部53,53aの上部に第3撥油膜領域が構成されてよい。
図21に示すように、第3の実施形態では、シールキャップ44aの内縁443に上方に向かって突出する内側環状突出部466が設けられることにより、内側環状突出部466と内側円筒面741との間に軸方向間隙663bが構成されてよい。内縁443が軸方向に突出する環状突出部を有することにより、シールキャップ44aの剛性を確保しつつ軸方向間隙663bの長さを容易に確保することができる。
図22に示すように、シールキャップ44aの内縁443が、中心軸J1に垂直であってもよい。この場合であっても、シールキャップ44aの下側に径方向に長い径方向間隙を設けることができ、潤滑油45の蒸発を抑制することができる。第1の実施形態では、図23に示すように、上スラスト部42とシャフト部41とが別部材でもよい。シャフト部41は、上スラスト部42に下方から挿入されるとともに、上スラスト部42の上部にて径方向内方に突出する部位471がシャフト部41の上端に上下方向に当接する。これにより、上スラスト部42のシャフト部41に対する軸方向の位置決めを行うことができる。部位471が設けられることにより、上スラスト部42の下方への移動を確実に防止することができる。また、図24に示すように、シャフト部41の外周面411に段差部472を設けてもよい。段差部472に上スラスト部42の下部の径方向内側の端部が上下方向に当接することにより、上スラスト部42のシャフト部41に対する軸方向の位置決めを行うことができる。他の実施形態においても同様である。
シールキャップ44,44aは、上ハブ筒部53,53aに溶接されてもよい。下スラスト部43は、ベースプレート21と一繋がりの部材で構成されてよい。これにより、部品点数を削減することができる。また、第1および第2の実施形態では、シャフト部41と上スラスト部42とが別部材とされてもよい。下プレート部431と外筒部432とが別部材とされてよい。下スラスト部43は、シャフト部41と一繋がりの部材で構成されてもよい。
図5の上ラジアル動圧溝列711では、溝上部の間に、溝上部に沿って傾斜する複数の傾斜溝が設けられてもよい。また、溝上部の溝深さを溝下部よりも深くしてもよい。これにより、潤滑油45に下方へと向かう圧を増大することができる。下ラジアル動圧溝列712の溝下部においても同様である。また、上ラジアル動圧溝および下ラジアル動圧溝では、上側の部位の長さと下側の部位の長さとほぼ同じにしてもよい。動圧溝の溝長さ、溝深さ、溝幅等は、発明の範囲を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
上スラスト動圧溝列721および下スラスト動圧溝列722は、ヘリングボーン形状であってもよい。この場合、上スラスト動圧溝列721および下スラスト動圧溝列722では、径方向外側の部位の長さが径方向内側の部位の長さよりも長いことにより、潤滑油45に径方向内方に向かう圧力が生じる。なお、スラスト動圧溝の径方向外側の部位の間に、複数の傾斜溝が設けられてもよい。スラスト動圧溝の径方向外側の部位の溝深さを内側の部位よりも深くしてもよい。上記実施形態では、潤滑油45の循環方向は定められていないが、図4において反時計回りまたは時計回りに潤滑油45の循環方向が定められてもよい。
図4では、上スラスト部42の下面421の面積が確保される場合には、図25に示すように、上スラスト動圧溝列721が、連通孔61の上側の開口よりも径方向内側に設けられてもよい。さらに、図25に示す場合よりも、連通孔61から径方向内方に大きく離れた位置に上スラスト動圧溝列721が設けられてよい。同様に、外筒部432の上面435の面積が確保される場合には、図26に示すように、下スラスト動圧溝列722が、連通孔61の下側の開口よりも径方向内側に設けられてもよい。図26に示す場合よりも、連通孔61から径方向内方に大きく離れた位置に下スラスト動圧溝列722が設けられてよい。上スラスト間隙651および下スラスト間隙652では、フランジ部52の上面521および下面522のそれぞれに上スラスト動圧溝列および下スラスト動圧溝列が設けられてもよい。また、シャフト部41の外周面411にラジアル動圧溝列が設けられてもよい。
上記実施形態では、上シール間隙661の幅が略一定であってもよい。この場合、上スラスト部42の外周面422または上ハブ筒部53の内周面531の少なくとも一方に動圧溝列が設けられることにより、いわゆる、ポンピングシールが構成される。これにより、潤滑油45に対して上シール間隙661の内部に向かう動圧が発生し、潤滑油45が保持される。下シール間隙662においても同様である。上シール部661aおよび下シール部662aは、必ずしも中心軸J1にほぼ平行に設けられる必要はなく、中心軸J1に対して大きく傾斜してもよい。
図27に示すように、上ハブ筒部53の内側にシールキャップ44のキャップ円筒部441が固定されてもよい。この場合、上ハブ環状部591の筒状部の内周面が、キャップ円筒部441の内周面にて構成され、キャップ円筒部441の内周面と上スラスト部42の外周面422との間に上シール間隙661が構成される。キャップ円筒部441は、上ハブ筒部53の一部と捉えられてもよい。ただし、シールキャップ44を取り付ける前に上シール間隙661内の潤滑油45の量を確認するために、上ハブ環状部591の筒状部の少なくとも内周面が、上ハブ筒部53,53aの内周面にて構成されることがより好ましい。上ハブ環状部591では、ハブ筒部とシールキャップとが一繋がりの部材であってもよい。また、潤滑油45の漏出の可能性が低い場合、シールキャップ44,44aが省略され、上ハブ筒部53,53aのみにて上ハブ環状部が構成されてもよい。
上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
本発明は、ディスク駆動用のモータとして利用可能である。
1 ディスク駆動装置
2 静止部
3 回転部
5,5a〜5c スリーブ部
11 ディスク
12,12a スピンドルモータ
13 アクセス部
14 ハウジング
21 ベースプレート
22 ステータ
32 ロータマグネット
41 シャフト部
42,42a 上スラスト部
44,44a シールキャップ
45 潤滑油
51 内筒部
52 フランジ部
53,53a 上ハブ筒部
61 連通孔
62 ラジアル間隙
64 円筒間隙
81 ラジアル動圧軸受
86 撥油膜
142 上プレート部
143 プレート中央部
143a (上プレート部の)下面
440 (シールキャップの)上面
411 (シャフト部の)外周面
421 (上スラスト部の)下面
422 (上スラスト部の)外周面
431 下プレート部
432 外筒部
434 (外筒部の)内周面
435 (外筒部の)上面
436 固定領域
443 (キャップ部材の)内縁
444 (キャップ部材の)外縁
461,466 内側環状突出部
462a,462b,464b,464c (シールキャップの)段差部
463 外側環状突出部
511 (内筒部の)内周面
512 (内筒部の)外周面
521 (フランジ部の)上面
522 (フランジ部の)下面
531 (上ハブ筒部の)内周面
534 (上ハブ筒部の)段差部
591 上ハブ環状部
651 上スラスト間隙
652 下スラスト間隙
661 上シール間隙
662 下シール間隙
661a 上シール部
662a 下シール部
663a (第1)径方向間隙
663b 軸方向間隙
663c 溝部
663d 第2径方向間隙
741 内側円筒面
742 外側環状面
811 上ラジアル動圧軸受部
812 下ラジアル動圧軸受部
821 上スラスト動圧軸受部
851 第1撥油膜領域
852 第2撥油膜領域
853 第3撥油膜領域
J1 中心軸

Claims (18)

  1. ステータを有する静止部と、
    ロータマグネットを有し、潤滑油を介して前記静止部により回転可能に支持される回転部と、
    を備え、
    前記静止部が、
    上下方向を向く中心軸を中心として配置されるシャフト部と、
    前記シャフト部の上部から径方向外側に広がる上スラスト部と、
    を備え、
    前記回転部が、
    前記シャフト部の外周面および前記上スラスト部の下面に対向するスリーブ部と、
    前記スリーブ部の外縁部から上方へと広がり、前記上スラスト部の外周面と対向する筒状部と、前記筒状部から径方向内方に広がる環状蓋部と、を含む上ハブ環状部と、
    を備え、
    前記上スラスト部の前記下面と前記スリーブ部の上面との間の上スラスト間隙に潤滑油が存在し、前記上スラスト間隙が、前記上スラスト部の前記外周面と前記筒状部の内周面との間の上シール部と繋がり、前記上シール部に潤滑油の界面が位置し、
    前記上スラスト部が、
    前記外周面よりも径方向内側にて上下方向に延びる略円筒状であり、上端が前記外周面の上端よりも上方に位置する内側円筒面と、
    前記内側円筒面よりも径方向外側に位置し、前記内側円筒面の前記上端よりも下方に位置し、前記中心軸に略垂直な環状面である外側環状面と、
    を有し、
    前記環状蓋部の下面と前記外側環状面との間に、軸方向の幅が前記上シール部の最大幅より小さい環状の径方向間隙が構成され、
    前記環状蓋部の径方向内側の内縁と前記内側円筒面との間に、径方向の幅が前記上シール部の最大幅より小さい環状の軸方向間隙が構成される、モータ。
  2. 前記上スラスト部が、前記内側円筒面と前記外側環状面との間に、下方に向かって窪む環状の溝部、をさらに有する、請求項1に記載のモータ。
  3. 前記環状蓋部の径方向内側の前記内縁が、軸方向に突出する内側環状突出部を有する、請求項1または2に記載のモータ。
  4. 前記環状蓋部の径方向内側の前記内縁が、下方に突出する内側環状突出部を有し、
    前記内側環状突出部の下端が、前記溝部内に位置する、請求項2に記載のモータ。
  5. 前記環状蓋部の下面には撥油膜が構成された第1撥油膜領域があり、前記第1撥油膜領域は中心軸を囲む環状である、請求項1ないし4のいずれかに記載のモータ。
  6. 前記環状蓋部の前記下面が、前記径方向間隙よりも径方向内側に、径方向内方に向かって上方または下方に向かう環状段差部、を有し、前記第1撥油膜領域の少なくとも一部は前記下面の前記環状段差部の径方向外側に構成される、請求項5に記載のモータ。
  7. 前記外側環状面には撥油膜が構成された第2撥油膜領域があり、前記第2撥油膜領域は中心軸を囲む環状である、請求項5または6に記載のモータ。
  8. ステータを有する静止部と、
    ロータマグネットを有し、潤滑油を介して前記静止部により回転可能に支持される回転部と、
    を備え、
    前記静止部が、
    上下方向を向く中心軸を中心として配置されるシャフト部と、
    前記シャフト部の上部から径方向外側に広がる上スラスト部と、
    を備え、
    前記回転部が、
    前記シャフト部の外周面および前記上スラスト部の下面に対向するスリーブ部と、
    前記スリーブ部の外縁部から上方へと広がり、前記上スラスト部の外周面と対向する筒状部と、前記筒状部から径方向内方に広がる環状蓋部と、を含む上ハブ環状部と、
    を備え、
    前記上スラスト部の前記下面と前記スリーブ部の上面との間の上スラスト間隙に潤滑油が存在し、前記上スラスト間隙が、前記上スラスト部の外周面と前記筒状部の内周面との間の上シール部と繋がり、前記上シール部に潤滑油の界面が位置し、
    前記上スラスト部が、
    前記外周面よりも径方向内側にて上下方向に延びる略円筒状であり、上端が前記外周面の上端よりも上方に位置する内側円筒面と、
    前記内側円筒面よりも径方向外側に位置し、前記内側円筒面の前記上端よりも下方に位置し、前記中心軸に略垂直な環状面である外側環状面と、
    前記内側円筒面と前記外側環状面との間にて、下方に向かって窪む環状の溝部と、
    を備え、
    前記環状蓋部の径方向内側の内縁が、下方に突出する内側環状突出部を有し、前記内側環状突出部の下端が、前記溝部内に位置する、モータ。
  9. 前記筒状部の少なくとも前記内周面が、前記スリーブ部から上方に広がる略円筒状の上ハブ筒部の内周面であり、
    前記環状蓋部が、外縁部が前記上ハブ筒部に固定される環状のキャップ部材の少なくとも一部である、請求項1ないし8のいずれかに記載のモータ。
  10. 前記キャップ部材の径方向外側の外縁が、上方に突出する外側環状突出部を有し、
    前記外側環状突出部の外周面が、前記上ハブ筒部に固定される、請求項9に記載のモータ。
  11. 前記上ハブ筒部の上部には撥油膜が構成された第3撥油膜領域があり、前記第3撥油膜領域は中心軸を囲む環状である、請求項9または10に記載のモータ。
  12. 前記上ハブ筒部が、前記キャップ部材と軸方向に対向する領域に径方向外方に向かって上方に向かう段差部、を有し、前記第3撥油膜領域の少なくとも一部は前記段差部の径方向内側に構成される、請求項11に記載のモータ。
  13. 前記スリーブ部が、上下に貫通する連通孔、を有し、
    前記シャフト部と前記スリーブ部との間の第1間隙に、動圧軸受が構成され、
    前記上シール部が前記動圧軸受より径方向外側に位置し、前記動圧軸受よりも径方向外側に下方に向かって延びる下シール部が構成され、前記下シール部に、潤滑油の界面が位置し、前記上シール部と前記下シール部とが前記連通孔によって連通し、
    前記上シール部から前記第1間隙を経由して前記下シール部に至る領域、および、前記連通孔が、潤滑油で満たされ、
    前記上シール部の前記界面と前記下シール部の前記界面との間の軸方向における距離が、前記動圧軸受の前記軸方向における上端と下端との間の距離よりも短い、請求項1ないし12のいずれかに記載のモータ。
  14. 前記静止部が、
    前記シャフト部の下部から径方向外方へと広がる下プレート部と、
    前記下プレート部の外縁部から上方へと延びる外筒部と、
    をさらに備え、
    前記スリーブ部が、
    前記シャフト部の前記外周面との間に前記第1間隙を構成する内周面と、前記外筒部の内周面との間に第2間隙を構成する外周面と、を有する内筒部と、
    前記内筒部から径方向外方に突出し、前記外筒部の上面との間に第3間隙を構成する下面、を有するフランジ部と、
    を備え、
    前記第1間隙に、上動圧軸受部と、下動圧軸受部と、を有する前記動圧軸受が構成され、
    前記第3間隙の位置が、軸方向において、前記下動圧軸受部よりも上方に位置する、請求項13に記載のモータ。
  15. 前記静止部が、
    前記シャフト部の下部から径方向外方へと広がる下プレート部と、
    前記下プレート部の外縁部から上方へと延びる外筒部と、
    を備え、
    前記回転部が、
    前記シャフト部の前記外周面との間に第1間隙を構成する内周面と、前記外筒部の内周面との間に第2間隙を構成する外周面と、を有する内筒部と、
    前記内筒部から径方向外方に突出し、前記外筒部の上面との間に第3間隙を構成する下面と、上下方向に貫通する連通孔と、を有するフランジ部と、
    を備え、
    前記上シール部が前記第1間隙よりも径方向外側に位置し、前記第2間隙よりも径方向外側に下シール部が構成され、前記下シール部に潤滑油の界面が位置し、前記上シール部と前記下シール部とが前記連通孔によって連通し、
    前記上シール部から前記第1間隙、前記第2間隙、前記第3間隙を経由して前記下シール部に至る領域、および、前記連通孔が、潤滑油で満たされ、
    前記第1間隙に、動圧軸受が構成され、
    前記第3間隙に、潤滑油に径方向内方へと向かう圧を誘起する動圧発生部が構成される、請求項1ないし12のいずれかに記載のモータ。
  16. 前記静止部が、
    前記シャフト部の下部から径方向外方へと広がる下プレート部と、
    前記下プレート部の外縁部から上方へと延びる外筒部と、
    前記外筒部の外周が固定されるベース部と、
    を備え、
    前記スリーブ部が、上下に貫通する連通孔、を有し、
    前記シャフト部と前記スリーブ部との間の第1間隙に、動圧軸受が構成され、
    前記動圧軸受の径方向外側に前記上シール部が位置し、前記動圧軸受よりも径方向外側に下方に向かって延びる下シール部が構成され、前記下シール部に潤滑油の界面が位置し、前記上シール部と前記下シール部とが前記連通孔によって連通し、
    前記上シール部から前記第1間隙を経由して前記下シール部に至る領域、および、前記連通孔が、潤滑油で満たされ、
    前記外筒部と前記ベース部との固定領域が、前記動圧軸受と径方向において重なる、請求項1ないし12のいずれかに記載のモータ。
  17. ディスクを回転させる請求項1ないし16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書き込みの少なくとも一方を行うアクセス部と、
    前記ディスク、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。
  18. 前記ハウジングの上プレート部材の下面と、前記環状蓋部の上面との間に、軸方向の幅が小さい環状の間隙が構成される、請求項17に記載のディスク駆動装置。
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