JP2013155868A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、負圧発生を低減させることができるスピンドルモータに関する。
【解決手段】本発明の一実施例によるスピンドルモータは、ベース部材に固設されるスリーブと、上記スリーブに回転可能に支持されるシャフトと、上記シャフトの上端部に固設され、上記シャフトと連動して回転するローターハブと、上記ローターハブの底面に対向配置されるように上記スリーブに固設される環状のスラストプレートとを含み、上記スラストプレートには上記スラストプレートの内側に配置される軸受隙間と上記スラストプレートの外側に配置される軸受隙間との圧力差を減少させるための流路部が形成されることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はスピンドルモータに関する。

一般的に記録ディスク駆動装置（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ、ＨＤＤ）に用いられる小型スピンドルモータには、流体動圧軸受アセンブリーが備えられ、流体動圧軸受アセンブリーのシャフトとスリーブとの間に形成された軸受隙間（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）にオイルのような潤滑流体が充填される。このような軸受隙間に充填されたオイルが圧縮されて流体動圧を形成し、シャフトを回転可能に支持する。

即ち、一般的に流体動圧軸受アセンブリーは軸方向のスラスト動圧グルーブと、円周方向のラジアル動圧グルーブを通じて動圧を発生させ、モータ回転駆動の安定性を図っている。

一方、最近の記録ディスク駆動装置の容量増加によりスピンドルモータの駆動中に発生する振動を減少させなければならないという技術的課題に直面している。即ち、スピンドルモータの駆動中に発生する振動によるエラーなしに駆動記録ディスク駆動装置を駆動させるためにスピンドルモータに備えられる流体動圧軸受アセンブリーの性能向上が求められている。

しかし、上記のようにスラスト動圧グルーブとラジアル動圧グルーブにより潤滑流体をポンプする場合、負圧（即ち、大気圧より低い圧力）が発生するという問題がある。

そして、負圧が発生すると、回転特性を悪化させるため、負圧発生を低減させる構造の開発が必要である。

以下の特許文献にはスラストプレートを備えるスピンドルモータが開示されている。

特開２００４−８４８６５号公報

負圧発生を低減させることができるスピンドルモータが提供される。

また、スラストプレートの摩耗を低減させることができるスピンドルモータが提供される。

本発明の一実施例によるスピンドルモータは、ベース部材に固設されるスリーブと、上記スリーブに回転可能に支持されるシャフトと、上記シャフトの上端部に固設され、上記シャフトと連動して回転するローターハブと、上記ローターハブの底面に対向配置されるように上記スリーブに固設される環状のスラストプレートを含み、上記スラストプレートには上記スラストプレートの内側に配置される軸受隙間と上記スラストプレートの外側に配置される軸受隙間との圧力差を減少させるための流路部が形成されてよい。

上記流路部は、上記スラストプレートの底面と内周面に形成される溝で構成されてよい。

上記スラストプレートは、摩耗を減少させるために焼結工程により形成されてよい。

上記スリーブには、上記スリーブの下端部側に配置される軸受隙間と上記スリーブの上端部側に配置される軸受隙間を連結する循環孔が備えられてよい。

上記スラストプレートの上面及び上記ローターハブの底面の少なくとも一つにはスラスト動圧グルーブが形成されてよい。

上記スリーブの内部面と上記シャフトの外部面の少なくとも一つには上部、下部ラジアル動圧グルーブが形成され、上記上部ラジアル動圧グルーブは潤滑流体を軸方向の下部側にポンプすることができる。

流路部を通じてスラストプレートの内側に配置される軸受隙間での負圧発生を低減させることができる。

また、焼結により成形されるスラストプレートを通じてスラストプレートの摩耗を低減させることができる。

本発明の一実施例によるスピンドルモータを示す概略断面図である。 図１のＡ部を示す拡大図である。 本発明の一実施例によるスピンドルモータに備えられるスラストプレートを示す底面斜視図である。 本発明の他の実施例によるスピンドルモータを示す概略断面図である。

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

図１は本発明の一実施例によるスピンドルモータを示す概略断面図であり、図２は図１のＡ部を示す拡大図であり、図３は本発明の一実施例によるスピンドルモータに備えられるスラストプレートを示す底面斜視図である。

図１〜図３を参照すると、本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００は、例えば、ベース部材１１０、スリーブ１２０、シャフト１３０、ローターハブ１４０、スラストプレート１５０及びカバー部材１６０を含んで構成されてよい。

スピンドルモータ１００は、記録ディスクを駆動させる記録ディスク駆動装置に採用されるモータであってよい。

まず、方向に対する用語を定義すると、図１を参照して、軸方向は上下方向、即ち、シャフト１３０の下部から上部に向かう方向、またはシャフト１３０の上部から下部に向かう方向を意味し、半径方向は左右方向、即ち、ローターハブ１４０の外周面からシャフト１３０に向かう方向、またはシャフト１３０からローターハブ１４０の外周面を向ける方向を意味する。

また、円周方向はローターハブ１４０またはシャフト１３０の外周面に沿って回転する方向を意味する。

ベース部材１１０は固定部材であって、ステータ２０を構成する。ここで、ステータ２０とは、回転する部材を除く全ての固定部材を意味し、ベース部材１１０、スリーブ１２０などを含んで構成されることができる。

そして、ベース部材１１０には、スリーブ１２０が挿設される設置部１１２が備えられてよい。設置部１１２は軸方向の上部側に突出形成され、設置部１１２にはスリーブ１２０が挿設されるように設置孔１１２ａが形成されてよい。

また、設置部１１２の外周面にはコイル１０２が巻線されるステータコア１０４が装着されるように装着面１１２ｂが形成されてよい。即ち、ステータコア１０４は装着面１１２ｂに装着された状態で接着剤により設置部１１２の外周面に固設されることができる。

但し、ステータコア１０４は、接着剤を用いず設置部１１２の外周面に圧入設置されてもよい。即ち、ステータコア１０４の設置方式は接着剤による方式に限定されない。

スリーブ１２０は、ベース部材１１０とともにステータ２０を構成する固定部材であり、シャフト１３０を回転可能に支持し、潤滑流体が充填される軸受隙間Ｃ１を形成する。

一方、スリーブ１２０は、上記のように、ベース部材１１０の設置部１１２に挿入されて固設されてよい。即ち、スリーブ１２０の外周面が設置部１１２の内周面に接着剤により接合されることができる。

また、スリーブ１２０にはシャフト１１０が挿配される軸孔１２２が形成されることができる。そして、シャフト１３０がスリーブ１２０の軸孔１２２に挿配される場合、スリーブ１２０の内周面とシャフト１３０の外周面は所定間隔離隔されて軸受隙間Ｃ１を形成する。

ここで、軸受隙間Ｃ１について詳しく説明する。上記のように、スリーブ１２０は潤滑流体が充填される軸受隙間Ｃ１を形成するが、この軸受隙間Ｃ１とは、シャフト１３０とスリーブ１２０により形成される隙間、スラストプレート１５０とローターハブ１４０により形成される隙間、スリーブ１２０とローターハブ１４０により形成される隙間、カバー部材１６０とシャフト１３０の底面により形成される隙間をいう。

本実施例によるスピンドルモータ１００は、軸受隙間Ｃ１の全体に潤滑流体が充填される構造を採用し、このような構造をフルフィル（Ｆｕｌｌ−ｆｉｌｌ）構造という。

一方、スリーブ１２０の内周面には、シャフト１３０が回転駆動するとき、流体動圧を形成するための上部、下部ラジアル動圧グルーブ１２３、１２４が形成されてよい。そして、上部、下部ラジアル動圧グルーブ１２３、１２４は、所定間隔離隔されて配置されることができ、ヘリンボーンまたはスパイラル状であってよい。

但し、上記上部、下部ラジアル動圧グルーブ１２３、１２４は、スリーブ１２０の内周面に形成されることに限らず、シャフト１３０の外周面に形成されてもよい。

また、シャフト１３０が回転駆動するとき、潤滑流体は上部ラジアル動圧グルーブ１２３側から下部ラジアル動圧グルーブ１２４に向かって流動することができる。即ち、本実施例によるスピンドルモータ１００はダウンポンプ構造であることができる。

また、スリーブ１２０には、スリーブ１２０の上端部に配置される軸受隙間Ｃ１とスリーブ１２０の下端部に配置される軸受隙間Ｃ１を連結させるための循環孔１２５が備えられてよい。

循環孔１２５に対する詳しい事項は後述する。

一方、スリーブ１２０の下端部にはカバー部材１６０が設けられるように装着溝１２６が形成され、また、スリーブ１２０の下端部には装着溝１２６から軸方向の上部側に湾入形成される湾入溝１２７が形成されてよい。

また、スリーブ１２０の上面には、スラストプレート１５０が設けられる装着部１２８が形成されてよい。

一方、シャフト１３０は回転部材であって、ローター４０を構成する。ここで、ローター４０とは、ステータ２０により回転可能に支持されて回転する部材を意味する。

シャフト１３０はスリーブ１２０により回転可能に支持されることができ、シャフト１３０の下端部には上記湾入溝１２７に挿配されるフランジ部１３２が備えられてよい。

フランジ部１３２は、シャフト１３０がスリーブ１２０の上部側に離脱することを防止するとともに、シャフト１３０の過浮上を防止する役割をする。即ち、シャフト１３０が回転駆動するとき、シャフト１３０は所定間隔浮上するが、この際、フランジ部１３２はシャフト１３０が過度に浮上することを防止する。そして、フランジ部１３２は外部衝撃によりシャフト１３０がスリーブ１２０の上部側に離脱して分離することを防止する役割をする。

そして、シャフト１３０の上端部にはローターハブ１４０が結合される結合部１３４が備えられてよい。結合部１３４はシャフト１３０の下部側より小さい直径を有するように形成されることができる。

また、結合部１３４はシャフト１３０がスリーブ１２０に設けられる場合、スリーブ１２０の上部に突出するように配置されてよい。

ローターハブ１４０は、シャフト１３０とともにローター４０を構成する回転部材で、シャフト１３０の上端部に固設されてシャフト１３０と連動して回転する。

ローターハブ１４０は、シャフト１３０の結合部１３４が挿入される装着孔１４２ａが形成されたローターハブボディー１４２と、ローターハブボディー１４２の縁から軸方向の下側に向かって延長形成されるマグネット装着部１４４と、マグネット装着部１４４の端から半径方向の外側に向かって延長形成されるディスク装着部１４６とを備えてよい。

マグネット装着部１４４の内部面には駆動マグネット１４４ａが設けられ、駆動マグネット１４４ａはコイル１０２が巻線されるステータコア１０４の先端に対向配置される。

一方、駆動マグネット１４４ａは環状であって、円周方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に着磁されて一定強さの磁気力を発生させる永久磁石であることができる。

ここで、ローターハブ１４０の回転駆動について簡単に説明すると、ステータコア１０４に巻線されたコイル１０２に電源が供給されると、駆動マグネット１４４ａとコイル１０２が巻線されたステータコア１０４との電磁気的相互作用によりローターハブ１４０が回転する駆動力が発生する。

これにより、ローターハブ１４０が回転する。そして、ローターハブ１４０の回転によりローターハブ１４０が固設されるシャフト１３０がローターハブ１４０と連動して回転することができる。

一方、ローターハブボディー１４２には、スリーブ１２０の外周面とともに、潤滑流体と空気との界面、即ち、気液界面を形成するように軸方向の下側に延長形成される延長壁部１４２ｂが備えられてよい。

延長壁部１４２ｂの内部面はスリーブ１２０の外周面に対向配置され、スリーブ１２０の外周面と延長壁部１４２ｂの内部面の少なくとも一つは気液界面を形成するように傾いて形成されることができる。

即ち、スリーブ１２０の外周面と延長壁部１４２ｂの内部面の少なくとも一つは、毛細管現象により気液界面を形成するように傾いて形成されることができる。

一方、延長壁部１４２ｂの内部面とスリーブ１２０の外周面が両方とも傾いて形成される場合、二つの傾斜角が異なるように形成されることができる。

スラストプレート１５０は、スリーブ１２０とともにステータ２０を構成する固定部材であって、スラストプレート１５０はローターハブ１４０の底面に対向配置されるようにスリーブ１２０に固設され、環状を有することができる。

即ち、スラストプレート１５０はスリーブ１２０の装着部１２８に装着され、円環状を有することができる。

また、スラストプレート１５０には、内側と外側の圧力差を減少させるための流路部１５２が形成されてよい。即ち、スラストプレート１５０がスリーブ１２０に装着される場合、スラストプレート１５０の半径方向の内側に配置される軸受隙間Ｃ１とスラストプレート１５０の半径方向の外側に配置される軸受隙間Ｃ１との圧力差を減少させるための流路部１５２がスラストプレート１５０に備えられてよい。

流路部１５２は、スラストプレート１５０の底面と内周面に形成される溝で構成されてよい。

一方、スラストプレート１５０の上面には、ローターハブ１４０が回転するとき、ローターハブ１４０を浮上させるためのスラスト動圧グルーブ１５４が備えられてよい。そして、スラスト動圧グルーブ１５４はヘリンボーン状であってよく、潤滑流体をスラスト動圧グルーブ１５４の中心方向にポンプすることができる。

言い換えると、スラストプレート１５０の上面とローターハブ１４０の底面により形成される軸受隙間Ｃ１に充填された潤滑流体は、スラスト動圧グルーブ１５４の中心方向にポンプされることができる。

一方、スラストプレート１５０の内側に配置される軸受隙間Ｃ１に充填された潤滑流体は、上部ラジアル動圧グルーブ１２３とスラスト動圧グルーブ１５４によりポンプされる。

しかし、スラストプレート１５０には流路部１５２が形成されているため、スラストプレート１５０の内側に配置される軸受隙間Ｃ１での負圧発生を低減させることができる。言い換えると、流路部１５２を通じてスラストプレート１５０の内側と外側に配置される軸受隙間Ｃ１の圧力を大気圧に保持させることができる。

即ち、流路部１５２が備えられない場合には、スラストプレート１５０の内側に配置される軸受隙間Ｃ１の圧力が負圧（大気圧より低い圧力）に落ちるという問題が発生するが、スラストプレート１５０に流路部１５２が備えられるため、スラストプレート１５０の内側に配置される軸受隙間Ｃ１の圧力が負圧に落ちることを抑制することができる。

これにより、ローター４０の回転特性を向上させることができる。

本実施例では、スラスト動圧グルーブ１５４がスラストプレート１５０の上面に形成される場合を例に挙げて説明しているが、これに限定されず、スラスト動圧グルーブ１５４はローターハブ１４０の底面に形成されてもよい。

そして、スラスト動圧グルーブ１５４の形状もヘリボーン状に限定されず、浮上力が提供でき、スラストプレート１５０の内側から外側に潤滑流体をポンプすることができる形状であればよい。

一方、本実施例では、流路部１５２が４つ形成された場合を図示しているが、これに限定されず、流路部１５２は１つ、２つ、３つまたは４つ以上形成されてもよい。

即ち、流路部１５２の形成個数は限定されない。

また、スラストプレート１５０は焼結工程により成形されることができる。焼結工程によりスラストプレート１５０が成形される場合、スラストプレート１５０の耐摩耗特性を向上させることができる。

即ち、ローター４０の停止時、ローターハブ１４０の底面はスラストプレート１５０に接触されることができ、回転駆動時、ローターハブ１４０の底面とスラストプレート１５０の摩擦によりスラストプレート１５０が摩耗されることができる。

しかし、スラストプレート１５０が焼結工程により成形され、耐磨耗性材質からなることができるため、スラストプレート１５０の耐磨耗性が向上することができる。

ここで、スリーブ１２０の循環孔１２５について説明すると、循環孔１２５はシャフト１３０のフランジ部１３２の上面とスリーブ１２０により形成される軸受隙間Ｃ１とスラストプレート１５０の流路部１５２を連結するように形成されてよい。

さらに、循環孔１２５は所定角度傾いて形成されることができる。

カバー部材１６０は上記ベース部材１１０、スリーブ１２０とともにステータ２０を構成する固定部材であって、スリーブ１２０の下端部に設けられ、軸受隙間Ｃ１に充填される潤滑流体がスリーブ１２０の下端部側に漏れることを防止する役割を行う。

カバー部材１６０は、スリーブ１２０の装着溝１２６に接着剤または／及び溶接により接合されることができる。

上記のように、流路部１５２を通じてスラストプレート１５０の内側に配置される軸受隙間Ｃ１での負圧発生を低減させることができる。

また、焼結によりスラストプレート１５０が形成されるため、スラストプレート１５０の耐摩耗特性を向上させることができる。

以下では、図面を参照して本発明の他の実施例によるスピンドルモータについて説明する。但し、上記で説明した構成要素と同じ構成要素に対しては詳しい説明を省略し、上記説明に代える。

図４は本発明の他の実施例によるスピンドルモータを示す概略断面図である。

図４を参照すると、本発明の他の実施例によるスピンドルモータ２００は、例えば、ベース部材２１０、スリーブ２２０、シャフト２３０、ローターハブ２４０、スラストプレート２５０及びカバー部材２６０を含んで構成されてよい。

本発明の他の実施例によるスピンドルモータ２００は、スリーブ２２０の循環孔２２５を除き、上記本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００と同じ構成を有するため、以下では循環孔２２５に対してのみ説明する。

循環孔２２５は、シャフト２３０のフランジ部２３２の上面とスリーブ２２０により形成される軸受隙間Ｃ１と、延長壁部２４２ｂとスリーブ２２０により形成される軸受隙間Ｃ１を連結するように形成されてよく、このために循環孔２２５は傾いて形成されることができる。

そして、本発明の他の実施例によるスピンドルモータ２００は、上記本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００により具現される効果を同様に具現することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

１００、２００ スピンドルモータ
１１０、２１０ ベース部材
１２０、２２０ スリーブ
１３０、２３０ シャフト
１４０、２４０ ローターハブ
１５０、２５０ スラストプレート
１６０、２６０ カバー部材

Claims (6)

1. 軸方向一方側がベース部材に固設されるスリーブと、
   前記スリーブに回転可能に支持されるシャフトと、
   前記シャフトの軸方向他方側の端部に固設され、前記シャフトと連動して回転するローターハブと、
   前記ローターハブに対向配置されるように前記スリーブに固設される環状のスラストプレートと、
   を含み、
   前記スラストプレートには、前記スラストプレートの内側に配置される軸受隙間と前記スラストプレートの外側に配置される軸受隙間との圧力差を減少させるための流路部が形成されるスピンドルモータ。
2. 前記流路部は、前記スラストプレートの前記スリーブに固設される面と内周面とに形成される溝で構成される請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記スラストプレートは、摩耗を減少させるために焼結工程により形成される請求項１または２に記載のスピンドルモータ。
4. 前記スリーブには、前記スリーブの前記軸方向一方側に配置される軸受隙間と前記スリーブの前記軸方向他方側に配置される軸受隙間とを連結する循環孔が備えられる請求項１から３の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
5. 前記スラストプレートの前記ローターハブとの対向面と前記ローターハブの前記スラストプレートとの対向面との少なくとも一つには、スラスト動圧グルーブが形成される請求項１から４の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
6. 前記スリーブの内部面と前記シャフトの外部面との少なくとも一つには、回転軸方向に並ぶ一対のラジアル動圧グルーブが形成され、
   前記一対のラジアル動圧グルーブのうち前記軸方向他方側に形成されたラジアル動圧グルーブは潤滑流体を前記軸方向一方側にポンプする請求項１から５の何れか１項に記載のスピンドルモータ。

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