JP2014059047A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スピンドルモータに関する。
【解決手段】ベース部材と下部スラスト部材の何れか一つに下端部が固設され、上面から湾入形成される設置溝が形成されるシャフトと、上記シャフトの設置溝に挿入されて固定される挿入部を備える上部スラスト部材と、上記上、下部スラスト部材及び上記シャフトとともに軸受間隙を形成し、上記シャフトを中心に回転する回転部と、を含むスピンドルモータが開示される。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピンドルモータに関する。

通常、記録ディスク駆動装置（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ；ＨＤＤ）に用いられる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備えられ、流体動圧軸受アセンブリのシャフトとスリーブとの間に形成された軸受間隙（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）に、オイルなどの潤滑流体が充填される。このような軸受間隙に充填されたオイルが圧縮されることにより流体動圧が形成され、シャフトが回転可能に支持される。

即ち、通常、流体動圧軸受アセンブリは、軸方向にスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）状の溝と円周方向にヘリングボーン（ｈａｒｒｉｎｇｂｏｎｅ）状の溝により動圧を発生させて、モータの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生じ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生じる振動によるエラーが発生することなく記録ディスク駆動装置が駆動されるようにするために、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の性能向上が要求されている。

また、流体動圧軸受アセンブリの性能向上のためには、ヘリングボーン状の溝の間の間隔（即ち、軸受スパン長）を広げて、回転中心を上部側に移動させてモータの駆動安定性を図ることが必要である。

一方、最近は、記録ディスク駆動装置の薄型化の傾向に伴い、スピンドルモータが小型化、薄型化される傾向にある。そのために、スピンドルモータに備えられる溝の間の間隔、即ち、動圧部の長さを減少させることにより、薄型化を実現することができる。

ところが、上記のように動圧部の長さを減少させると、回転特性が低下するという問題がある。即ち、軸受スパン長が減少し、ロータの回転特性の低下につながるという問題がある。

従って、動圧部の長さを減少させず、換言すれば、スパン長を減少させることなく、スピンドルモータの薄型化を実現するための構造の開発が求められている状況である。

特開２０１１−１２７３７号公報

薄型化を実現しながらも、回転特性の低下を抑制することができるスピンドルモータを提供することをその目的とする。

本発明の一実施例によるスピンドルモータは、ベース部材と下部スラスト部材の何れか一つに下端部が固設され、上面から湾入形成される設置溝が形成されるシャフトと、上記シャフトの設置溝に挿入されて固定される挿入部を備える上部スラスト部材と、上記上、下部スラスト部材及び上記シャフトとともに軸受間隙を形成し、上記シャフトを中心に回転する回転部と、を含む。

上記上部スラスト部材は、円盤状の円盤部と、上記円盤部の端部から延長形成される延長壁部と、上記円盤部の内径部側から延長形成される上記挿入部と、を備えることができる。

上記挿入部の内周面にはねじ部が形成されることができる。

上記回転部は、上記上、下部スラスト部材及び上記シャフトとともに軸受間隙を形成するスリーブと、上記スリーブから延長形成され、ディスクが装着されるロータハブと、を備えることができる。

上記スリーブには、上記延長壁部が挿入されるシール溝が形成されることができる。

上記ベース部材は、外周面にステータコアが設けられる設置壁部を備え、上記設置壁部の上面は上記ロータハブの底面に隣接配置されることができる。

上記スピンドルモータは、上記ベース部材とともに内部空間を形成し、上記挿入部のねじ部に締結されるねじによって底面が上記円盤部の上面に密着される上部ケースをさらに含むことができる。

上記スピンドルモータは、ディスクを固定させるために上記回転部の外周面に設けられるクランプ部材をさらに含み、上記クランプ部材と上記回転部は、ねじ締結により結合されることができる。

本発明の他の実施例によるスピンドルモータは、ベース部材と下部スラスト部材の何れか一つに下端部が固設され、上面から湾入形成される設置溝が形成されるシャフトと、円盤状の円盤部、上記円盤部の端部から延長形成される延長壁部、及び上記円盤部の内径部側から延長形成され、上記設置溝に挿入固定される挿入部を備える上部スラスト部材と、上記上、下部スラスト部材及び上記シャフトとともに軸受間隙を形成し、上記シャフトを中心に回転する回転部と、を含み、上記挿入部の内周面にはねじ部が形成され、上記ベース部材とともに内部空間を形成し、上記挿入部のねじ部に締結されるねじによって底面が上記円盤部の上面に密着される上部ケースをさらに含むことができる。

上部スラスト部材の挿入部によってシャフトと上部スラスト部材との結合力を増大させることができるため、上部スラスト部材の厚さを減少させることができる効果がある。

これにより、薄型化を実現しながらも、スパン長の減少を防止することができるため、回転特性の低下を抑制することができるという効果がある。

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シャフト、上、下部スラスト部材及び回転部を示す部分切開分解斜視図である。 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上部スラスト部材を示す底面斜視図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。但し、本発明の実施例は様々な他の形態に変形することができ、本発明の範囲は以下で説明する実施例に限定されるものではない。また、本発明の実施例は当業界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等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シャフト、上、下部スラスト部材及び回転部を示す部分切開分解斜視図であり、図４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上部スラスト部材を示す底面斜視図である。

図１から図４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、一例として、ベース部材１１０と、下部スラスト部材１２０と、シャフト１３０と、上部スラスト部材１４０と、回転部１５０と、上部ケース１８０と、を含んで構成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、一例として、ハードディスク駆動装置などの情報記録再生装置に採用されるモータであることができる。

また、本発明の一実施例によるスピンドルモータ１００は、大きくステータ２０及びロータ４０で構成されることができる。

ステータ２０は、回転する部材を除いた全ての固定部材を意味するものであり、ベース部材１１０、下部スラスト部材１２０、シャフト１３０、上部スラスト部材１４０などを含んで構成されることができる。

また、ロータ４０は、シャフト１３０を回転中心として回転する部材を意味するものであり、回転部１５０、駆動マグネット１７４ａ及びクランプ部材１９０を含んで構成されることができる。

ここで、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から回転部１５０の外周面に向かう方向または回転部１５０の外周面からシャフト１３０に向かう方向を意味する。

また、円周方向は、シャフト１３０または回転部１５０の外周面に沿って回転される方向を意味する。

ベース部材１１０は、下部スラスト部材１２０が挿設される設置壁部１１２を備えることができる。設置壁部１１２は軸方向の上部側に突出形成されており、設置壁部１１２には、下部スラスト部材１２０が挿設されるように、設置孔１１２ａが形成されることができる。

また、設置壁部１１２の外周面には、コイル１０２が巻線されたステータコア１０４が載置されることができるように、支持面１１２ｂが形成されることができる。即ち、ステータコア１０４は、支持面１１２ｂに載置された状態で、設置壁部１１２の外周面に接着剤により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、設置壁部１１２の外周面に圧入されて設けられることもできる。即ち、ステータコア１０４の設置方式は、接着剤を用いる方式に限定されない。

また、ベース部材１１０は、アルミニウム（Ａｌ）材質でダイキャスト（Ｄｉｅ−Ｃａｓｔｉｎｇ）することにより製造されることができる。また、鋼板を塑性加工（例えば、プレス加工）してベース部材１１０に成形することもできる。

即ち、ベース部材１１０は、様々な材質と様々な加工方法により製造されることができ、図面に図示されたベース部材１１０に限定されない。

また、設置壁部１１２の上面は、回転部１５０の底面に隣接配置されることができる。これについての詳細な事項は後述する。

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２０に含まれるものであり、ベース部材１１０に固設される。即ち、下部スラスト部材１２０は設置壁部１１２に挿設される。より詳細には、下部スラスト部材１２０の外周面が設置壁部１１２の内周面に接合されるように設けられることができる。

また、下部スラスト部材１２０は、接着、溶接、圧入のうち少なくとも一つの方式により設置壁部１１２に接合されることができる。

一方、下部スラスト部材１２０は、円盤状のボディ部１２２と、上記ボディ部１２２の端部から軸方向に延長形成されるシール壁部１２４と、を備えることができる。

即ち、下部スラスト部材１２０はカップ状を有することができる。

一方、下部スラスト部材１２０のボディ部１２２は、内部面がシャフト１３０に接合される。そのために、下部スラスト部材１２０のボディ部１２２には、シャフト１３０を設けるための装着孔１２２ａが形成されることができる。即ち、シャフト１３０の下端部は装着孔１２２ａに挿入装着される。

また、下部スラスト部材１２０は、潤滑流体の漏れを防止するためのシール部材としての役割をさらにすることができる。

また、ボディ部１２２の上面、またはこれに対向配置される回転部１５０の底面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下部スラスト動圧溝（不図示）が形成されることができる。

一方、下部スラスト部材１２０のシール壁部１２４は、回転部１５０のスリーブ１６０の外周面とともに第１気液界面Ｆ１を形成するための下部シール部１０６を形成することができる。

但し、本実施例では、下部スラスト部材１２０がベース部材１１０に固設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、下部スラスト部材１２０はベース部材１１０から離隔されてシャフト１３０に固設されることもできる。

シャフト１３０は、上記のベース部材１１０とともにステータ２０を構成する固定部材であり、その下端部がベース部材と下部スラスト部材の何れか一つに固設されることができる。即ち、上記で説明したように、シャフト１３０の下端部は下部スラスト部材１２０の装着孔１２２ａに挿入されることができる。

また、シャフト１３０の下端部は、接着、溶接、圧入のうち少なくとも一つの方式により下部スラスト部材１２０に接合されることができる。

但し、本実施例ではシャフト１３０が下部スラスト部材１２０に固設される場合を例に取り説明しているが、これに限定されず、シャフト１３０はベース部材１１０に固設されることもできる。

一方、シャフト１３０には、上面から湾入形成される設置溝１３２が形成されることができる。設置溝１３２は、上部スラスト部材１４０の厚さを減少させる役割をする。これについての詳細な説明は、上部スラスト部材１４０の説明時にする。

上部スラスト部材１４０は、上記ベース部材１１０、下部スラスト部材１２０及びシャフト１３０とともにステータ２０を構成する固定部材であり、シャフト１３０の上端部に固設されることができる。

一方、上部スラスト部材１４０は、シャフト１３０の設置溝１３２に挿入されて固定される挿入部１４６を備えることができる。即ち、上部スラスト部材１４０は、円盤状の円盤部１４２と、円盤部１４２の端部から軸方向の下側に延長形成される延長壁部１４４と、円盤部１４２の内径部側から延長形成される上記挿入部１４６と、を備えることができる。

このように、上部スラスト部材１４０に延長壁部１４４及び挿入部１４６が備えられることにより、延長壁部１４４と挿入部１４６との間には所定空間が形成されることができる。また、延長壁部１４４と挿入部１４６との間に形成された空間に、シャフト１３０と回転部１５０のスリーブ１６０の上端部が挿入配置されることができる。

一方、上部スラスト部材１４０をシャフト１３０に固設するために、挿入部１４６がシャフト１３０の設置溝１３２に挿入配置される。この際、挿入部１４６の底面及び外周面は、接着、溶接、圧入のうち少なくとも一つの方式により設置溝１３２の底面及び側壁部に接合されることができる。

このように、挿入部１４６によってシャフト１３０と上部スラスト部材１４０との接触面積を増加させることができるため、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２の厚さを減少させることができる。

即ち、上部スラスト部材１４０とシャフト１３０の分離を防止するためには、上部スラスト部材１４０とシャフト１３０が一定大きさ以上の接触面積を有しなければならない。従って、上部スラスト部材１４０の内部面とシャフト１３０の外周面とを接合させる場合、上部スラスト部材１４０の厚さを減少させるには限界がある。しかし、挿入部１４６によってシャフト１３０と上部スラスト部材１４０との接触面積を増加させることにより、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２の厚さを減少させることができる。

結局、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２による厚さの増加を減少させることで、スピンドルモータ１００をより薄型化することができる。

一方、上部スラスト部材１４０の延長壁部１４４は、回転部１５０のスリーブ１６０とともに第２気液界面Ｆ２を形成する役割をする。

また、上部スラスト部材１４０も、潤滑流体の漏れを防止するためのシール部材としての役割をさらにすることができる。

一方、上部スラスト部材１４０の外周面は、ロータハブ１７０の内周面と所定間隔で離隔配置され、ラビリンスシールを形成することができる。これにより、第２気液界面Ｆ２からの潤滑流体の蒸発を抑制することができる。

また、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２の底面及びこれに対向配置されるスリーブ１６０の上面のうち少なくとも一つには、上部スラスト動圧溝１４８が形成されることができる。

一方、挿入部１４６の内周面には、上部ケース１８０を設けるためのねじ部１４６ａが形成されることができる。このように、ねじ部１４６ａにねじＳが締結されると、挿入部１４６とシャフト１３０との結合力がより増大し、これにより、円盤部１４２の厚さをより減少させることができる。

回転部１５０は、シャフト１３０を回転中心として回転する回転部材であり、ロータ４０を構成する。また、回転部１５０は、上記の上、下部スラスト部材１４０、１２０及びシャフト１３０とともに軸受間隙を形成する。

また、回転部１５０には、上記上部スラスト部材１４０の延長壁部１４４が挿入されるシール溝１５２が形成されることができる。また、シール溝１５２の内側壁と延長壁部１４４の内周面とにより形成される空間に第２気液界面Ｆ２が形成され、シール溝１５２の外側壁と延長壁部１４４の外周面とにより、ラビリンスシールが形成されることができる。

一方、回転部１５０は、上、下部スラスト部材１４０、１２０及びシャフト１３０とともに軸受間隙を形成するスリーブ１６０と、スリーブ１６０から延長形成され、ディスクが装着されるロータハブ１７０と、を備えることができる。

まず、スリーブ１６０について説明すると、スリーブ１６０には、シャフト１３０が挿入配置される軸孔１６２が形成されることができる。また、軸孔１６２にシャフト１３０が挿入配置される場合、スリーブ１６０の内周面とシャフト１３０の外周面とは、所定間隔で離隔配置されて軸受間隙を形成する。

この軸受間隙に潤滑流体が充填される。

一方、スリーブ１６０の内周面またはシャフト１３０の外周面のうち少なくとも一つには、上、下部ラジアル動圧溝１６４、１６５が形成されることができる。

上、下部ラジアル動圧溝１６４、１６５は所定距離で離隔配置されており、上、下部ラジアル動圧溝１６４、１６５の間には、貯油溝１３４が配置されることができる。

また、上、下部ラジアル動圧溝１６４、１６５はヘリングボーン状を有することができる。但し、これに限定されず、上、下部ラジアル動圧溝１６４、１６５は、スパイラル状を有してもよい。

ここで、スパン長について説明すると、スパン長とは、上部ラジアル動圧溝１６４により形成される流体動圧が最大になる領域と、下部ラジアル動圧溝１６５により形成される流体動圧が最大になる領域との間の長さを意味する。

通常、薄型化を実現するためにはスパン長が減少され、これは回転特性の低下につながる。しかし、上記したように、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２の厚さを減少させることができるため、スパン長を減少させずに済む。

これにより、回転特性の低下を抑制することができる。

また、スリーブ１６０の外周面の下端部は、下部スラスト部材１２０のシール壁部１２４とともに第１気液界面Ｆ１を形成するように、傾斜して形成されることができる。

但し、本実施例では、スリーブ１６０の外周面の下端部が傾斜して形成される場合を例に取り説明しているが、これに限定されず、下部スラスト部材１２０のシール壁部１２４が傾斜して形成されてもよい。

また、スリーブ１６０の外周面の上端部は、ベース部材１１０の設置壁部１１２の内周面とともにラビリンスシール形成することができる。これにより、第１気液界面Ｆ１を通じて潤滑流体が蒸発することを抑制することができる。そのために、設置壁部１１２がスリーブ１６０の外周面の上端部まで延長形成される。

換言すると、設置壁部１１２の上面は、ラビリンスシール形成するために、ロータハブ１７０の底面に隣接配置されることができる。

ロータハブ１７０は、円盤状のロータハブボディ１７２と、上記ロータハブボディ１７２の端部から軸方向に延長形成されるマグネット装着部１７４と、上記マグネット装着部１７４の端部から半径方向に延長形成されるディスク載置部１７６と、を備えることができる。

一方、マグネット装着部１７４の内部面には駆動マグネット１７４ａが設けられ、駆動マグネット１７４ａはコイル１０２が巻線されたステータコア１０４の端部と対向配置される。

一方、駆動マグネット１７４ａは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、回転部１５０の回転駆動について簡略に説明すると、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１７４ａ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、回転部１５０を回転させるための駆動力が発生する。これにより、回転部１５０が回転する。

これにより、軸受間隙に充填された潤滑流体が上、下部ラジアル動圧溝１６４、１６５によってポンピングされて流体動圧を発生させる。このように発生した流体動圧により、回転部１５０がさらに安定して回転することができる。

上部ケース１８０はベース部材１１０とともに内部空間を形成し、挿入部１４６のねじ部１４６ａに締結されるねじＳにより、シャフト１３０の周囲に配置される上部ケース１８０の底面が上部スラスト部材１４０の円盤部１４２に密着されることができる。

このように、上部ケース１８０が上部スラスト部材１４０を加圧するため、上部スラスト部材１４０とシャフト１３０がさらに堅固に結合されることができる。

また、上部ケース１８０には、挿入部１４６のねじ部１４６ａに締結されるねじＳが貫通するねじ孔１８２が形成されることができる。ねじ孔１８２は、ねじＳの頭部が支持されるように、傾斜して形成されることができる。

クランプ部材１９０は、ディスクＤを固定させるために回転部１５０の外周面に設けられる。クランプ部材１９０と回転部１５０は、ねじ締結により結合されることができる。即ち、クランプ部材１９０の内周面とロータハブ１７０には雌、雄ねじ部が形成されることができ、クランプ部材１９０が回転部１５０、即ち、ロータハブ１７０の外周面にねじ結合により設けられることができるため、クランプ部材１９０によるスピンドルモータ１００の厚さ増加を防止することができる。

即ち、クランプ部材１９０がロータハブ１７０の上面に設けられる場合に比べ、クランプ部材１９０による厚さ増加を防止することができる。

一方、本実施例では、二枚のディスクＤが装着され、ディスクＤの間にスペーサー１９２が配置される場合を例に取り説明しているが、これに限定されず、一枚または三枚以上のディスクＤが装着されてもよい。

上記したように、挿入部１４６によってシャフト１３０と上部スラスト部材１４０との接触面積を増加させることができるため、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２の厚さを減少させることができる。

即ち、上部スラスト部材１４０とシャフト１３０の分離を防止するためには、上部スラスト部材１４０とシャフト１３０が一定大きさ以上の接触面積を有しなければならない。従って、上部スラスト部材１４０の内部面とシャフト１３０の外周面とを接合させる場合、上部スラスト部材１４０の厚さを減少させるには限界がある。しかし、挿入部１４６によってシャフト１３０と上部スラスト部材１４０との接触面積を増加させることにより、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２の厚さを減少させることができる。

これにより、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２による厚さを減少させて、スピンドルモータ１００をより薄型化することができる。

さらに、通常、薄型化を実現するためにはスパン長が減少され、これは回転特性の低下につながる。しかし、上記したように、上部スラスト部材１４０の円盤部１４２の厚さを減少させることができるため、スパン長を減少させずに済む。これにより、回転特性の低下を抑制することができる。

一方、本実施例では、上部スラスト部材及びこれに対向配置されるスリーブ１６０の対向面のうち少なくとも一つに上部スラスト動圧溝１４８が形成され、下部スラスト部材及びこれに対向配置されるスリーブ１６０の対向面のうち少なくとも一つに下部スラスト動圧溝が形成される場合を例に取り説明しているが、これに限定されない。

即ち、上、下部スラスト動圧溝のうち何れか一つのみが形成されてもよい。

以上、本発明の実施例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、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々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おいては明らかである。

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 上部スラスト部材
１５０ 回転部
１６０ スリーブ
１７０ ロータハブ
１８０ 上部ケース
１９０ クランプ部材

Claims (8)

1. 一方の端部がベース部材と第１スラスト部材の何れか一つに固設され、他方の端部の端面に設置溝が湾入形成されるシャフトと、
   前記設置溝に挿入されて固定される挿入部を備える第２スラスト部材と、
   前記第１スラスト部材、前記第２スラスト部材、及び前記シャフトとともに軸受間隙を形成し、前記シャフトを中心に回転する回転部と
   を含むスピンドルモータ。
2. 前記第２スラスト部材は、
   円盤状の円盤部と、
   前記円盤部の端部から延長形成される延長壁部と
   をさらに備え、
   前記挿入部は、前記円盤部の内径部側から延長形成される、請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記挿入部の内周面にはねじ部が形成される、請求項２に記載のスピンドルモータ。
4. 前記回転部は、
   前記第１スラスト部材、前記第２スラスト部材、及び前記シャフトとともに軸受間隙を形成するスリーブと、
   前記スリーブから前記ベース部材と対向するように延長形成され、ディスクが装着されるロータハブと
   を備える、請求項２または３に記載のスピンドルモータ。
5. 前記スリーブには、前記延長壁部が挿入されるシール溝が形成される、請求項４に記載のスピンドルモータ。
6. 前記ベース部材は、外周面にステータコアが設けられる設置壁部を備え、
   前記設置壁部の端面は前記ロータハブの前記ベース部材との対向面に隣接配置される、請求項４または５に記載のスピンドルモータ。
7. 前記ベース部材とともに内部空間を形成し、前記ねじ部に締結されるねじによって、前記ベース部材との対向面が前記円盤部の前記挿入部が形成されない側の面に密着されるケースをさらに含む、請求項３に記載のスピンドルモータ。
8. ディスクを固定させるために前記回転部の外周面に設けられるクランプ部材をさらに含み、
   前記クランプ部材と前記回転部は、ねじ締結により結合される、請求項１から７の何れか１項に記載のスピンドルモータ。

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