JP2014014253A

JP2014014253A - スピンドルモータ

Info

Publication number: JP2014014253A
Application number: JP2012233772A
Authority: JP
Inventors: Jung Hwan Song; ファンソン、ジュン; Shin Young Cheong; ヤンチョン、シン; Heung Suk Go; スクゴ、ヘン
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-01-23
Also published as: CN103532287A; KR101434020B1; KR20140005540A; US20140009019A1

Abstract

【課題】本発明は、スピンドルモータに関する。
【解決手段】磁性体材質のベース部材と、上記ベース部材に設けられる下部スラスト部材と、上記下部スラスト部材及び上記ベース部材のうち少なくとも一つに固定設置されるシャフトと、上記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持し、上記下部スラスト部材の上部に配置され、回転時に上記下部スラスト部材との間にスラスト動圧軸受を形成するスリーブと、上記スリーブに結合され、上記スリーブと連動して回転するロータハブと、上記スリーブの上部に位置するように上記シャフトの上端部に固定設置され、上記スリーブの回転時に上記スリーブとの間にスラスト動圧軸受を形成する上部スラスト部材と、を含み、上記下部スラスト部材と上記スリーブとの間に形成される上向きスラスト動圧は、上記上部スラスト部材と上記スリーブとの間に形成される下向きスラスト動圧より大きいことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピンドルモータに関する。

情報保存装置の一つであるハードディスクドライブ（ＨＤＤ；ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）は、記録再生ヘッド（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅｈｅａｄ）を用いてディスクに保存されているデータを再生したり、ディスクにデータを記録する装置である。

このようなハードディスクドライブは、ディスクを駆動させるためのディスク駆動装置を必要とし、上記ディスク駆動装置には小型のスピンドルモータが用いられる。

このような小型のスピンドルモータには流体動圧軸受アセンブリが利用されており、上記流体動圧軸受アセンブリの回転軸であるシャフトと上記シャフトを相対回転可能に支持するスリーブとの間には潤滑流体が介在され、上記潤滑流体から生じる流体圧力で軸受を形成し、相対部材を支持する。

また、シャフトとスリーブのうち回転する部材には、記録ディスクが搭載されるロータハブが装着され、上記ロータハブは、回転する部材の上側に固定結合され、回転軸を中心に半径方向へ広がる円盤状を有する。

ところが、従来は、ハードディスクドライブに提供されるベースを製造するにあたり、アルミニウム（Ａｌ）をダイキャスト（Ｄｉｅ−Ｃａｓｔｉｎｇ）した後、ダイキャストによって発生するバリ（Ｂｕｒｒ）などを除去する後加工方式により生産していた。

しかし、従来のダイキャスト方式は、アルミニウム（Ａｌ）を溶融状態で注入して形態を作る工程を経るため、高温高圧を必要とする。そのため、多くのエネルギーが工程に要求され、工程時間及びコストが増加するという問題がある。

特許文献１、特許文献２、特許文献３などには、ダイキャスティングベースを利用したスピンドルモータが開示されている。

米国公開特許公報ＵＳ２０１０／０３１５７４２米国公開特許公報ＵＳ２０１１／００１９３０３米国公開特許公報ＵＳ２０１２／００３３３２８

本発明は、上記問題点を解消するためのものであって、簡単かつ迅速に製造することができるベース及びそのベースを用いたスピンドルモータを提供することを目的とする。

本発明の一実施例によるスピンドルモータは、磁性体材質のベース部材と、上記ベース部材に設けられる下部スラスト部材と、上記下部スラスト部材及び上記ベース部材のうち少なくとも一つに固定設置されるシャフトと、上記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持し、上記下部スラスト部材の上部に配置され、回転時に上記下部スラスト部材との間にスラスト動圧軸受を形成するスリーブと、上記スリーブに結合され、上記スリーブと連動して回転するロータハブと、上記スリーブの上部に位置するように上記シャフトの上端部に固定設置され、上記スリーブの回転時に上記スリーブとの間にスラスト動圧軸受を形成する上部スラスト部材と、を含み、上記下部スラスト部材と上記スリーブとの間に形成される上向きスラスト動圧は、上記上部スラスト部材と上記スリーブとの間に形成される下向きスラスト動圧より大きいことができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト部材の上面または上記スリーブの下面には複数の下部スラスト動圧溝が備えられ、上記上部スラスト部材の下面または上記スリーブの上面には複数の上部スラスト動圧溝が備えられることができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝の領域の面積は上記上部スラスト動圧溝の領域の面積より大きいことができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝の個数は上記上部スラスト動圧溝の個数より多いことができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝の円周方向の幅と隣接する溝同士の間に形成されるランドの円周方向の幅との差は、上記上部スラスト動圧溝の円周方向の幅と隣接する溝同士の間に形成されるランドの円周方向の幅との差より小さいことができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝の深さは、上記上部スラスト動圧溝の深さより浅いことができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝及び上記上部スラスト動圧溝はスパイラル状であり、上記下部スラスト動圧溝の内側端及び回転中心の延長線と、上記下部スラスト動圧溝の内側端での接線とが成す角度が、上記上部スラスト動圧溝の内側端及び回転中心の延長線と、上記上部スラスト動圧溝の内側端での接線とが成す角度より小さいことができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記下部スラスト動圧溝及び上記上部スラスト動圧溝はヘリングボーン状であり、上記下部スラスト動圧溝の外側羽根と内側羽根とが成す角度は、上記上部スラスト動圧溝の外側羽根と内側羽根とが成す角度より大きいことができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータにおいて、上記ベース部材は圧延鋼板を塑性加工（ｐｌａｓｔｉｃｗｏｒｋｉｎｇ）して形成したものであることができる。

本発明の一実施例によるスピンドルモータは、シャフトと、上記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持するスリーブと、上記シャフトに半径方向の外側に突出されるように備えられ、上記シャフトと上記スリーブの相対回転時に対向する部材との間でスラスト動圧軸受を形成する上部スラスト部材及び下部スラスト部材と、を含む流体動圧軸受アセンブリと、上記流体動圧軸受アセンブリが装着される磁性体材質のベース部材と、上記ベース部材に装着される電磁石と、上記シャフト及び上記スリーブのうち回転する部材に装着され、上記電磁石と相互作用するマグネットと、を含み、上記上部スラスト部材及び下部スラスト部材と、これとそれぞれ対向する部材との間に形成されるスラスト動圧のうち、回転する部材を軸方向の上側に浮上させる上向きスラスト動圧は、回転する部材を軸方向の下側に引き下げる下向きスラスト動圧より大きいことができる。

本発明によるスピンドルモータは、プレス方式などによって簡単かつ迅速にベースを製造することができ、製品の生産性が向上する。また、ベースを薄く形成することで薄型化及び軽量化を図ることができる。また、軸方向に作用する力が均衡をなし、安定的に作動することができる。

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リーブと、上部スラスト部材及び下部スラスト部材を示す切開分解斜視図である。本発明の一実施例によるスラスト動圧溝を備える構造を説明するためのスリーブの上面の平面図である。本発明の一実施例によるスラスト動圧溝を備える構造を説明するためのスリーブの下面の平面図である。本発明の実施例によるスピンドルモータを用いるディスク駆動装置の概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施形態に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除等によって、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができ、これも本発明の思想の範囲内に含まれる。

また、本発明を説明するにあたり、係わる公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

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リーブと上部スラスト部材及び下部スラスト部材を示す切開分解斜視図であり、図４及び図５は本発明の一実施例によるスラスト動圧溝を備える構造を説明するためのスリーブの上面または下面の平面図である。

図１から図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、ベース部材１１０、下部スラスト部材１２０、シャフト１３０、スリーブ１４０、ロータハブ１５０、上部スラスト部材１６０、及びキャップ部材１９０を含んで構成されることができる。

まず、方向に関する用語を定義すると、軸方向は図１を参照して、上下方向、即ち、シャフト１３０の下部側から上部側に向かう方向またはシャフト１３０の上部側から下部側に向かう方向を意味し、半径方向は図１を参照して、左右方向、即ち、シャフト１３０からロータハブ１５０の外周面に向かう方向またはロータハブ１５０の外周面からシャフト１３０に向かう方向を意味し、円周方向は回転中心から所定半径に沿って回転する方向を意味する。例えば、ロータハブ１５０の外周面に沿って回転する方向を意味することができる。

本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００は、流体動圧軸受アセンブリを利用して回転部材が固定部材に対してスムーズに相対回転できるようにする。

ここで、上記流体動圧軸受アセンブリは潤滑流体を介して流体動圧を発生させることで相対回転する部材で構成され、下部スラスト部材１２０、スリーブ１４０、シャフト１３０、上部スラスト部材１６０及びロータハブ１５０を含むことができる。

また、回転部材は、固定部材に対して相対的に回転する部材であって、スリーブ１４０及びロータハブ１５０を含むことができ、上記ロータハブ１５０に備えられるマグネット１８４を含むことができる。

さらに、固定部材は、上記回転部材に相対的に固定されている部材であって、ベース部材１１０、シャフト１３０、下部スラスト部材１２０及び上部スラスト部材１６０を含むことができる。

ベース部材１１０はロータハブ１５０とともに所定の空間を形成するように装着溝１１２を備えることができる。また、ベース部材１１０は軸方向の上部側に延長形成されて外周面にステータコア１０２が設けられる結合部１１４を備えることができる。

また、結合部１１４の外周面にはステータコア１０２が載置されて設けられるように載置面１１４ａが備えられることができる。また、結合部１１４に載置されたステータコア１０２は、上記ベース部材１１０の装着溝１１２の上部に配置されることができる。

一方、一実施例による上記ベース部材１１０は、圧延鋼板を塑性加工（ｐｌａｓｔｉｃｗｏｒｋｉｎｇ）することによって製造されることができる。より詳細には、上記ベース部材１１０は、プレス（ｐｒｅｓｓ）、スタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）、深絞り（ｄｅｅｐｄｒａｗｉｎｇ）方式などにより製造されることができる。但し、ベース部材１１０の製造はこれに限定されず、例示していない様々な方式によって製造されたものを使用することができる。

即ち、一実施例によるベース部材１１０は、圧延鋼板を塑性加工することによって製造されるため、基本的に磁性体材質で構成されることができる。これにより、ロータハブ１５０に装着されるマグネット１８４及び上記ベース部材１１０は磁気相互作用によって相互間に引力が発生する。従って、本発明では軸方向に作用する力として上記マグネット１８４と上記ベース部材１１０との間の力を考慮しなければならない。これに関する詳細は後述する。

一方、上記ベース部材１１０は、圧延鋼板を塑性加工することによって製造されるため、均一かつ薄い厚さを有する。そのため、上記ベース部材１１０に備えられる結合部１１４を一体に形成することが容易でないこともある。従って、一実施例によるベース部材１１０の場合、上記結合部１１４を別の部材として製作し、スピンドルモータを組み立てる際に上記ベース部材１１０に結合することができる。

下部スラスト部材１２０は、ベース部材１１０に固定設置される。即ち、下部スラスト部材１２０は結合部１１４に挿入設置され、より詳細には、下部スラスト部材１２０の外周面が結合部１１４の内周面に接合されるように設けられることができる。下部スラスト部材１２０は、第１スラスト部材であってよい。

一方、下部スラスト部材１２０は、内部面がシャフト１３０に固定設置され、外部面がベース部材１１０に固定設置される円盤部１２２と、円盤部１２２から軸方向の上側に延長形成される延長部１２４と、を備えることができる。

即ち、下部スラスト部材１２０は中空カップ状に形成されることができる。即ち、「Ｌ」状の断面を有するように形成されることができる。

また、円盤部１２２にはシャフト１３０を設けるための取付孔１２２ａが形成されることができ、シャフト１３０は取付孔１２２ａに挿入装着される。

また、下部スラスト部材１２０はベース部材１１０とともに固定部材、即ちステータに含まれる。

一方、下部スラスト部材１２０の外部面は、接着剤及び／又は溶接によってベース部材１１０の内部面に接合されることができる。即ち、下部スラスト部材１２０の外部面はベース部材１１０の結合部１１４の内部面に固定接合される。

また、下部スラスト部材１２０の上面またはスリーブ１４０の底面１４０ｂのうち少なくとも一つにはスラスト流体動圧を発生させるためのスラスト動圧溝１４８が形成されることができる。これに関する詳細は図３から図５を参照して後述する。

さらに、下部スラスト部材１２０は潤滑流体が漏れることを防止するためのシーリング部材の機能を同時に果たすことができる。これに関する詳細も図２及び図３を参照して後述する。

シャフト１３０は、下部スラスト部材１２０及びベース部材１１０のうち少なくとも一つに固定設置される。即ち、シャフト１３０の下端部が下部スラスト部材１２０の円盤部１２２に形成された取付孔１２２ａに挿入されるように設けられることができる。

また、シャフト１３０の下端部は、接着剤及び／又は溶接によって円盤部１２２の内部面に接合されることができる。これにより、シャフト１３０が固定されることができる。

但し、本発明の一実施例では、シャフト１３０が下部スラスト部材１２０に固定設置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、シャフト１３０はベース部材１１０に固定設置されることもできる。

一方、シャフト１３０も上記下部スラスト部材１２０、ベース部材１１０とともに固定部材、即ち、ステータに含まれる構成である。

シャフト１３０の上面にはカバー部材（不図示）が固定設置されることができるように結合手段、例えば、ネジが締結されるネジ部が備えられることができる。

スリーブ１４０はシャフト１３０に回転可能に設けられることができる。このためにスリーブ１４０はシャフト１３０が挿入される貫通孔１４１を備えることができる。一方、スリーブ１４０がシャフト１３０に設けられる場合、スリーブ１４０の内周面及びシャフト１３０の外周面は所定間隔離隔して配置されることで軸受隙間Ｂを形成する。また、この軸受隙間Ｂに潤滑流体が充填される。

一方、スリーブ１４０の上端部には、スリーブ１４０の上面と段差があるように形成され、上部スラスト部材１６０との間にラビリンス状のシーリング部を形成する段差面１４４が形成されることができる。上記段差面１４４及び上記上部スラスト部材１６０によって形成されるラビリンス状のシーリング部により、潤滑流体が堅固にシールされることができる。上部スラスト部材１６０は、第２スラスト部材であってよい。

一方、上記上部スラスト部材１６０の上端部の外側面には、ロータハブ１５０との間に第１気液界面Ｆ１を形成するために、上部側の外径が下部側の外径より小さく形成される傾斜部１６３を有することができる。

即ち、上部スラスト部材１６０の外周面とロータハブ１５０の内周面との間の空間に第１気液界面Ｆ１が形成されることができるように、上部スラスト部材１６０の上端部には、上部側の外径が下部側の外径より小さく形成される傾斜部１６３が形成されることができる。

また、スリーブ１４０の外周面にはロータハブ１５０が接合される。即ち、段差面１４４の下部はロータハブ１５０の内部面に対応する形状を有することでロータハブ１５０が固定設置されるように形成されることができる。即ち、スリーブ１４０の外周面には接合面１４５が形成されることができる。

ここで、上記スリーブ１４０とロータハブ１５０は一体型で備えられることができる。スリーブ１４０とロータハブ１５０が一体型で備えられる場合、一つの部材にスリーブ１４０及びロータハブ１５０が全て提供されるため、部品数が減り、製品を容易に組み立て、組立公差を最小化することができる。

一方、スリーブ１４０の外周面の下端部は、下部スラスト部材１２０の延長部１２４とともに気液界面を形成するために、半径方向の内側に向かって上向き傾斜状に形成されることができる。

即ち、スリーブ１４０の外周面と下部スラスト部材１２０の延長部１２４との間の空間に第２気液界面Ｆ２が形成されることができるように、スリーブ１４０の下端部は半径方向の内側に向かって上向きの傾斜状に形成されることができる。即ち、スリーブ１４０の外周面と下部スラスト部材１２０の延長部１２４との間の空間に潤滑流体のシーリング部Ｓ２が形成されることができる。

このように、第２気液界面Ｆ２がスリーブ１４０の下端部と延長部１２４との間の空間に形成されるため、軸受隙間Ｂに充填された潤滑流体は第１気液界面Ｆ１及び第２気液界面Ｆ２を形成する。

また、スリーブ１４０の内部面には、スリーブ１４０の回転時に軸受隙間Ｂに充填された潤滑流体を介して流体動圧を発生させるためのラジアル動圧溝１４６が形成されることができる。即ち、ラジアル動圧溝１４６は図３に図示されたように、上、下部ラジアル動圧溝１４６ａ、１４６ｂからなることができる。

但し、ラジアル動圧溝１４６は、スリーブ１４０の内部面に形成される場合に限定されず、シャフト１３０の外周面に形成されることもでき、ヘリングボーン状、スパイラル状、螺旋状など様々な形状を有することができる。

また、上記スリーブ１４０は、上記スリーブ１４０の上面と下面を連通する循環孔１４７をさらに備えることができる。上記循環孔１４７は軸受隙間Ｂの潤滑流体に含まれた気泡を外部に排出することができ、潤滑流体の循環を容易にすることができる。

さらに、上記スリーブ１４０及び上記シャフト１３０によって形成される軸受隙間Ｂと、上記循環孔１４７とを連通させるために半径方向に形成される連通孔１４２をさらに備えることができる。上記連通孔１４２は、上部ラジアル動圧溝と下部ラジアル動圧溝との間の間隔である軸受スパンの長さを長く形成できるようにする。即ち、上記上、下部ラジアル動圧溝１４６のポンピング方向を流動的に活用できるようにすることでモータ設計の多様性を高めることができる。

ロータハブ１５０はスリーブ１４０に結合され、スリーブ１４０と連動して回転する。

ロータハブ１５０は、上部スラスト部材１６０が内部に挿入配置される挿入部が形成されたロータハブボディ１５２と、ロータハブボディ１５２の端部から延長形成され、内部面にマグネットアセンブリ１８０が装着される装着部１５４と、装着部１５４の先端から半径方向の外側に向かって延長形成される延長部１５６と、を備えることができる。

一方、ロータハブボディ１５２の内部面の下端部はスリーブ１４０の外部面に接合されることができる。即ち、スリーブ１４０の接合面１４５にロータハブボディ１５２の内部面の下端部が接着剤及び／又は溶接によって接合されることができる。

これにより、ロータハブ１５０の回転時にスリーブ１４０がロータハブ１５０とともに回転されることができる。

また、装着部１５４はロータハブボディ１５２から軸方向の下側に向かって延長形成される。さらに、装着部１５４の内部面にマグネットアセンブリ１８０が固定設置されることができる。

一方、マグネットアセンブリ１８０は装着部１５４の内部面に固定設置されるヨーク１８２と、ヨーク１８２の内周面に設けられるマグネット１８４と、で構成されることができる。

ヨーク１８２は、マグネット１８４からの磁場がステータコア１０２に向かうようにすることで磁束密度を増加させる機能を果たす。一方、ヨーク１８２は円環状を有することができ、マグネット１８４から発生する磁場によって磁束密度を向上させることができるように、一端部が折り曲げられた形状を有するように形成されることができる。

マグネット１８４は円環状を有することができ、円周方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に着磁され、一定強度の磁場を発生させる永久磁石であることができる。

一方、マグネット１８４は、コイル１０１が巻線されるステータコア１０２の先端に対向配置され、コイル１０１が巻線されたステータコア１０２との電磁相互作用によってロータハブ１５０を回転させる駆動力を発生する。

即ち、コイル１０１に電源が供給されると、コイル１０１が巻線されたステータコア１０２と、これに対向配置されるマグネット１８４との電磁相互作用によってロータハブ１５０を回転させる駆動力が発生し、これによってロータハブ１５０がスリーブ１４０と連動して回転されることができる。

上部スラスト部材１６０は、シャフト１３０の上端部に固定設置され、スリーブ１４０またはロータハブ１５０とともに気液界面を形成する。

上記上部スラスト部材１６０は、内部面がシャフト１３０に接合されるボディ１６２と、ボディ１６２から延長形成されて傾斜部１５３とともに気液界面を形成する突出部１６４と、を備えることができる。

突出部１６４は、ボディ１６２から軸方向の下側に延長形成され、内部面がスリーブ１４０の外側面と対向し、外部面がロータハブ１５０の内部面と対向することができる。

また、突出部１６４はシャフト１３０と平行にボディ１６２から延長形成されることができる。

また、上部スラスト部材１６０はシャフト１３０の外周面の上端部、スリーブ１４０の外部面及びロータハブ１５０の内部面によって形成される空間に挿入配置されることができる。

また、上部スラスト部材１６０も、ベース部材１１０、下部スラスト部材１２０、及びシャフト１３０とともに固定設置される固定部材であって、ステータを構成する部材である。

一方、上部スラスト部材１６０がシャフト１３０に固定設置され、スリーブ１４０がロータハブ１５０とともに回転されるため、ロータハブ１５０と突出部１６４との間の空間に第１気液界面Ｆ１が形成されることができる。これにより、上記ロータハブ１５０の内側面は傾斜状に備えられる傾斜部１５３を備えることができる。

但し、上記上部スラスト部材１６０の突出部１６４は、スリーブ１４０とロータハブ１５０との間に形成される空間に配置される。また、スリーブ１４０と上部スラスト部材１６０のボディ１６２の下面、上記スリーブ１４０の外側面と突出部１６４の内側面、上記突出部１６４の外側面と上記ロータハブ１５０の内側面がそれぞれ形成する空間に沿って、迷路（ラビリンス）状に潤滑流体が充填されてシーリング部Ｓ１が形成される。

従って、上記第１気液界面Ｆ１は、図１及び図２に図示されたように、上部スラスト部材１６０の外側面及びロータハブ１５０の内側面が形成する空間に形成されることができるだけでなく、上記スリーブ１４０の外側面及び突出部１６４の内側面に形成されることができる。勿論、後者の場合、上記スリーブ１４０の外側面または上記突出部１６４の内側面が傾斜状に形成されることで、潤滑流体を容易にシールすることができる。

一方、上部スラスト部材１６０の底面または上部スラスト部材１６０の底面に対向配置されるスリーブ１４０の上面１４０ａのうち少なくとも一つには、スラスト動圧を発生させるためのスラスト動圧溝１４８ａが形成されることができる。

そして、上部スラスト部材１６０は、軸受隙間Ｂに充填される潤滑流体が上部側に漏れることを防止するシーリング部材の機能も同時に果たすことができる。

一方、気液界面、即ち、第１気液界面Ｆ１及び第２気液界面Ｆ２を形成する回転部材（即ち、スリーブ）、及び固定部材（即ち、上、下部スラスト部材）のうち、回転部材であるスリーブ１４０が固定部材に対して半径方向の内側に配置されることで、遠心力によって潤滑流体が飛散することを減少させることができる。但し、これは第１気液界面Ｆ１及び第２気液界面Ｆ２が全てスリーブと上、下部スラスト部材との間に形成される場合に該当することができる。

即ち、図１及び図２に図示された一実施例の場合、上部スラスト部材１６０とロータハブ１５０との間に第１気液界面Ｆ１が形成される。そのため、この場合には、ロータハブ１５０の回転時に潤滑流体が遠心力によって半径方向の外側に偏り、流体の飛散が発生する可能性がある。

そのため、本発明の一実施例では、上記上部スラスト部材１６０及び上記ロータハブ１５０が形成する空間を上側でカバーするキャップ部材１９０を備えることができる。

上記キャップ部材１９０はリング状に備えられ、外側端が上記ロータハブ１５０の内側に固定されることができる。

一方、本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００は、圧延鋼板を塑性加工（プレスなど）してベース部材１１０を製造することができる。この場合、ロータハブ１５０に備えられるマグネット１８４と、上記ベース部材１１０との間に磁力（ｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｃｅ）が作用して上記ロータハブ１５０を下側に引き下げる力が発生する。

従って、上記スピンドルモータ１００がスムーズに回転作動するようにするためには、上記スピンドルモータ１００の駆動時に軸方向に作用する力として、上記マグネット１８４と上記ベース部材１１０との間に作用する磁力を考慮しなければならない。

即ち、ロータハブ１５０及びスリーブ１４０を含む回転部材に対して軸方向の下側に作用する力と、軸方向の上側に作用する力とが均衡となし、上記スピンドルモータ１００がスムーズに回転することができる。

上記回転部材に対して軸方向の下側に作用する力としては、上部スラスト動圧溝１４８ａによって軸方向の下側に形成される動圧（Ｆ_Ｔｄ）と、上述した上記マグネット１８４と上記ベース部材１１０との間に作用する磁力（Ｆ_Ｍ）と、回転部材の自重（Ｆ_Ｗ）と、が挙げられる。また、上記回転部材に対して軸方向の上側に作用する力としては、下部スラスト動圧溝１４８ｂによって軸方向の上側に形成される動圧（Ｆ_Ｔｕ）が挙げられる。

一方、上記回転部材に対して軸方向に作用する力が相互均衡をなす場合、スピンドルモータ１００が容易に回転することができ、下記式が成立することができる。

Ｆ_Ｔｄ＋Ｆ_Ｍ＋Ｆ_Ｗ＝Ｆ_Ｔｕ（数１）

また、上記式に基づいて判断すると、上記下部スラスト動圧溝１４８ｂによって軸方向の上側に形成される動圧（Ｆ_Ｔｕ）は、上記上部スラスト動圧溝１４８ａによって軸方向の下側に形成される動圧（Ｆ_Ｔｄ）より常に大きく形成されなければならないという結論が導き出される。

従って、本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００は、上記下部スラスト部材１２０と上記スリーブ１４０との間に形成される上向きスラスト動圧が、上記上部スラスト部材１６０と上記スリーブ１４０との間に形成される下向きスラスト動圧より大きく形成されることができる。

スラスト動圧をより大きく形成するために、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝が相違する形状を有するようにすることができる。

図４及び図５を参照すると、スラスト動圧をより大きくするためには、１）スラスト動圧溝の領域の面積Ｓ_Ｔをさらに拡大するか（スラスト動圧溝の領域の面積Ｓ_Ｔは、溝の外側端が形成する円周と、溝の内側端が形成する円周との間の面の面積を意味する）、２）スラスト動圧溝の個数（Ｎ_Ｔ）をさらに増加させるか、３）スラスト動圧溝の幅Ｗ_Ｇと、スラスト動圧溝同士の間に形成されるランドの幅Ｗ_Ｌとの差をさらに減少させるか（スラスト動圧溝の幅Ｗ_Ｇと、スラスト動圧溝同士の間に形成されるランドの幅Ｗ_Ｌとは、所定半径の同一の円周方向に沿って測定することが好ましい）、４）スラスト動圧溝の深さ（Ｗ_Ｄ）をさらに浅くするか、５）スラスト動圧溝がスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）状の場合、スラスト動圧溝の内側端及び回転中心（Ｏ）の延長線Ｌ_Ｏと、上記スラスト動圧溝の内側端での接線Ｌ_Ｔとが成す角度θ_Ｓがより小さいか、６）スラスト動圧溝がヘリングボーン（ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ）状の場合、スラスト動圧溝の外側羽根Ｗ_Ｏと内側羽根Ｗ_Ｉとが成す角度θ_Ｈをより大きくすることができる。

図４及び図５を参照して各実施例ごとに本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００を適用して詳細に説明する。

まず、スラスト動圧溝の領域の面積Ｓ_Ｔをさらに拡大してスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝１４８ｂの領域の面積は、上記上部スラスト動圧溝１４８ａの領域の面積より大きく形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝１４８ｂのうちの少なくとも１つの領域の面積が、複数の上部スラスト動圧溝１４８ａのうちの少なくとも１つの領域の面積より大きく形成されていてよい。また、複数の下部スラスト動圧溝１４８ｂの領域の各々の面積の合計が、複数の上部スラスト動圧溝１４８ａの領域の各々の面積の合計より大きくなるように形成されていてよい。

次に、スラスト動圧溝の個数（Ｎ_Ｔ）をさらに増加させてスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝１４８ｂの個数を上記上部スラスト動圧溝１４８ａの個数より多くすることができる。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。

また、スラスト動圧溝の幅Ｗ_Ｇと、スラスト動圧溝同士の間に形成されるランドの幅Ｗ_Ｌとの差をさらに減少させてスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝１４８ｂの幅と、隣接する上記下部スラスト動圧溝１４８ｂ同士の間隔との差は、上記上部スラスト動圧溝１４８ａの幅と、隣接する上記上部スラスト動圧溝１４８ａ同士の間隔との差より小さく形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝１４８ｂのうちの少なくとも１つの円周方向の幅と隣接する溝同士の間隔との差が、複数の上部スラスト動圧溝１４８ａのうちの少なくとも１つの円周方向の幅と隣接する溝同士の間隔との差より小さく形成されていてよい。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。

また、スラスト動圧溝の深さ（Ｗ_Ｄ）をさらに浅くしてスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝１４８ｂの深さは、上記上部スラスト動圧溝１４８ａの深さより浅く形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝１４８ｂのうちの少なくとも１つの深さが、複数の上部スラスト動圧溝１４８ａのうちの少なくとも１つの深さより浅く形成されていてよい。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。

また、スラスト動圧溝がスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）状である場合、スラスト動圧溝の内側端及び回転中心の延長線Ｌ_Ｏと、上記スラスト動圧溝の内側端での接線Ｌ_Ｔとが成す角度θ_Ｓをさらに小さくしてスラスト動圧をより大きく形成することができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝１４８ｂの内側端及び回転中心の延長線と、上記下部スラスト動圧溝１４８ｂの内側端での接線とが成す角度を上記上部スラスト動圧溝１４８ａの内側端及び回転中心の延長線と、上記上部スラスト動圧溝１４８ａの内側端での接線とが成す角度より小さく形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝１４８ｂのうちの少なくとも１つの、内側端と回転中心との間に延びる線及び内側端での接線が成す角度が、複数の上部スラスト動圧溝１４８ａのうちの少なくとも１つの、内側端と回転中心との間に延びる線及び内側端での接線が成す角度より小さく形成されていてよい。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。

また、スラスト動圧溝がヘリングボーン（ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ）形状である場合、スラスト動圧溝の外側羽根Ｗ_Ｏと内側羽根Ｗ_Ｉとが成す角度θ_Ｈをより大きくすることができる。即ち、上記下部スラスト動圧溝１４８ｂの外側羽根と内側羽根とが成す角度は、上記上部スラスト動圧溝１４８ａの外側羽根と内側羽根とが成す角度より大きく形成することができる。複数の下部スラスト動圧溝１４８ｂのうちの少なくとも１つの外側羽根と内側羽根とが成す角度が、複数の上部スラスト動圧溝１４８ａのうちの少なくとも１つの外側羽根と内側羽根とが成す角度より小さく形成されていてよい。但し、この場合、上部スラスト動圧溝及び下部スラスト動圧溝はほぼ類似した大きさを有し、回転中心を基準として半径方向にほぼ類似した位置に溝が形成されていなければならない。

図１から図５の実施例では、ロータハブがスリーブに結合して回転する軸固定型構造について説明したが、ロータハブがシャフトに結合して回転する軸回転型構造に対しても適用できることは言うまでもない。

即ち、流体動圧軸受アセンブリを用いるスピンドルモータであればどのような構造でも適用することができる。

より詳細に説明すると、シャフトと、シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持するスリーブと、を備え、シャフトから半径方向の外側に突出されるように備えられ、シャフトとスリーブの相対回転時に対向する部材との間でスラスト動圧軸受を形成する上部スラスト部材及び下部スラスト部材と、を含む流体動圧軸受アセンブリを含む構造であれば適用可能である。

ここで、シャフトから半径方向の外側に突出される上部スラスト部材及び下部スラスト部材は、別に備えられるスラスト部材、ロータハブ、ストッパなど様々な構成がこれに相当することができる。

さらに、流体動圧軸受アセンブリは磁性体材質のベース部材に装着され、ベース部材と回転部材に装着されるマグネットとの間に磁力が形成されなければならない。

勿論、回転部材に装着されるマグネットは、ベース部材に装着される電磁石と相互作用して回転部材に回転動力を提供することができる。

本発明の実施例は、シャフトに備えられる上部スラスト部材及び下部スラスト部材と、これとそれぞれ対向する部材との間に形成されるスラスト動圧のうち回転する部材を軸方向の上側に浮上させる上向きスラスト動圧は、回転する部材を軸方向の下側に引き下げる下向きスラスト動圧より大きく形成されることができる。そうすることで、ベース部材と回転部材に装着されるマグネットとの間の磁力によって回転部材を下側に引き下げる力を上向きスラスト動圧が補充できるためである。

図６は本発明の実施例によるスピンドルモータを用いるディスク駆動装置の概略断面図である。

図６を参照すると、本発明によるスピンドルモータ１００が装着された記録ディスク駆動装置８００はハードディスク駆動装置であり、スピンドルモータ１００、ヘッド移送部８１０及びハウジング８２０を含むことができる。

上記スピンドルモータ１００は上述した本発明によるスピンドルモータの特徴を全て有し、記録ディスク８３０を搭載することができる。

上記ヘッド移送部８１０は、上記スピンドルモータ１００に搭載された記録ディスク８３０の情報を検出する磁気のヘッド８１５を検出しようとする記録ディスクの面に移送させることができる。

ここで、上記磁気ヘッド８１５は上記ヘッド移送部８１０の支持部８１７上に配置されることができる。

上記ハウジング８２０は、上記スピンドルモータ１００及び上記ヘッド移送部８１０を収容する内部空間を形成するために、モータ搭載プレート８２２及び上記モータ搭載プレート８２２の上部を遮蔽するトップカバー８２４を含むことができる。

１００スピンドルモータ
１１０ベース部材
１２０下部スラスト部材
１３０シャフト
１４０スリーブ
１５０ロータハブ
１６０上部スラスト部材

Claims

磁性体材質のベース部材と、
前記ベース部材に設けられる第１スラスト部材と、
前記第１スラスト部材及び前記ベース部材のうち少なくとも一つに固定設置されるシャフトと、
前記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持し、前記第１スラスト部材と回転軸方向において対向するように配置され、回転時に前記第１スラスト部材との間にスラスト動圧軸受を形成するスリーブと、
前記スリーブに結合され、前記スリーブと連動して回転するロータハブと、
前記スリーブの前記第１スラスト部材と対向する側と反対の側に位置するように前記シャフトの端部に固定設置され、前記スリーブの回転時に前記スリーブとの間にスラスト動圧軸受を形成する第２スラスト部材と
を含み、
前記第１スラスト部材と前記スリーブとの間に形成される、前記回転軸方向における前記第２スラスト部材が配置される側に向かうスラスト動圧は、前記第２スラスト部材と前記スリーブとの間に形成される、前記回転軸方向における前記第１スラスト部材が配置される側に向かうスラスト動圧より大きい、スピンドルモータ。
前記第１スラスト部材の前記スリーブとの対向面または前記スリーブの前記第２スラスト部材との対向面には複数の第１スラスト動圧溝が備えられ、
前記第２スラスト部材の前記スリーブとの対向面または前記スリーブの前記第２スラスト部材との対向面には複数の第２スラスト動圧溝が備えられる、請求項１に記載のスピンドルモータ。
前記第１スラスト動圧溝の領域の面積は前記第２スラスト動圧溝の領域の面積より大きい、請求項２に記載のスピンドルモータ。
前記複数の第１スラスト動圧溝の個数は前記複数の第２スラスト動圧溝の個数より多い、請求項２または３に記載のスピンドルモータ。
前記第１スラスト動圧溝の円周方向の幅と隣接する溝同士の間に形成されるランドの円周方向の幅との差は、前記第２スラスト動圧溝の円周方向の幅と隣接する溝同士の間に形成されるランドの円周方向の幅との差より小さい、請求項２から４の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
前記第１スラスト動圧溝の深さは、前記第２スラスト動圧溝の深さより浅い、請求項２から５の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
前記第１スラスト動圧溝及び前記第２スラスト動圧溝はスパイラル状であり、
前記第１スラスト動圧溝の内側端と回転中心との間に延びる線と、前記第１スラスト動圧溝の内側端での接線とが成す角度が、前記第２スラスト動圧溝の内側端と回転中心との間に延びる線と、前記第２スラスト動圧溝の内側端での接線とが成す角度より小さい、請求項２から６の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
前記第１スラスト動圧溝及び前記第２スラスト動圧溝はヘリングボーン状であり、
前記第１スラスト動圧溝の外側羽根と内側羽根とが成す角度は、前記第２スラスト動圧溝の外側羽根と内側羽根とが成す角度より大きい、請求項２から６の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
前記ベース部材は圧延鋼板を塑性加工（ｐｌａｓｔｉｃｗｏｒｋｉｎｇ）して形成したものである、請求項１から８の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
シャフトと、前記シャフトを流体動圧によって相対回転可能に支持するスリーブと、前記シャフトに半径方向の外側に突出されるように備えられ、前記シャフトと前記スリーブの相対回転時に対向する部材との間でスラスト動圧軸受を形成する第１スラスト部材及び第２スラスト部材と、を含む流体動圧軸受アセンブリと、
前記流体動圧軸受アセンブリが装着される磁性体材質のベース部材と、
前記ベース部材に装着される電磁石と、
前記シャフト及び前記スリーブのうち回転する部材に装着され、前記電磁石と相互作用するマグネットと
を含み、
前記第１スラスト部材及び第２スラスト部材とそれぞれ対向する部材との間に形成されるスラスト動圧のうち、回転する部材を回転軸方向の重力方向と逆側に向かわせる第１スラスト動圧は、回転する部材を回転軸方向の重力方向側に向かわせる第２スラスト動圧より大きい、スピンドルモータ。