JP2020005470A - スピンドルモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ベースプレートの貫通孔とこれに挿通された軸部材との間の密封性を向上することができる技術を提供する。【解決手段】スピンドルモータ1は、軸部材21と、軸部材21が挿入され固定される貫通孔40を有するベースプレート11と、ベースプレート11の軸方向一方側(上側(矢印a方向))に配置され、軸部材21を介して回転可能に支持されるロータ部材31と、を備えている。貫通孔40の内周面40iに形成された周溝42内では、空気溜まり50が形成されるように、軸方向一方側(上側(矢印a方向))及び軸方向他方側(下側(矢印b方向))で軸部材21とベースプレート11との間が接着剤ADで塞がれている。【選択図】図3
Description
本発明は、スピンドルモータに関する。
ハードディスクを駆動するハードディスク駆動装置には、筐体の内部空間にヘリウム等のガスが封入されているものがある。ハードディスク駆動装置においては、筐体を構成するベースプレートに形成された貫通孔からガスが漏れてしまうことを防止するために、硬化した接着剤によって軸部材とベースプレートの貫通孔との間の封止が図られている(例えば、特許文献1参照)。
ハードディスク駆動装置では、記憶容量の増加を図るために、ハードディスクの回転や磁気ヘッドの移動等を高精度に制御することが求められている。ハードディスク駆動装置の筐体の内部空間にヘリウム等のガスを封入することで、スピンドルモータの回転時においてハードディスクや磁気ヘッドに対する抵抗が低減される。その結果、ハードディスクや磁気ヘッドの振動が抑制され、高精度にデータが記録されることとなる。
しかしながら、ヘリウム等のガスは分子が空気に比べて小さいため、軸部材とベースプレートの貫通孔との間からガスがハードディスク駆動装置の外部に漏れるおそれがある。このため、ベースプレートの貫通孔で軸部材を固定する場合には、ベースプレートと軸部材との密封性を十分に確保する必要がある。
本発明の目的は、ベースプレートの貫通孔とこれに挿通された軸部材との間の密封性を向上することができる技術を提供することにある。
本発明の一態様に係るスピンドルモータは、軸部材と、前記軸部材が挿入され固定される貫通孔を有するベースプレートと、前記ベースプレートの軸方向一方側に配置され、前記軸部材を介して回転可能に支持されるロータ部材と、を備える。前記貫通孔の内周面に形成された周溝内では、空気溜まりが形成されるように、軸方向一方側及び軸方向他方側で前記軸部材と前記ベースプレートとの間が接着剤で塞がれている。
本発明に係るスピンドルモータによれば、ベースプレートの貫通孔とこれに挿通された軸部材との間の密封性を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るスピンドルモータ1が適用されたハードディスク駆動装置100の概略構成を示すための斜視図である。ハードディスク駆動装置100において、スピンドルモータ1がハウジング101の底部101aに固定又は形成されており、スピンドルモータ1は磁気ディスク102を回転可能に支持している。カバー(図示せず)とハウジング101とにより、ハードディスク駆動装置100の筐体が形成される。カバー(図示せず)とハウジング101とにより形成される内部の空間Sには、空気より密度の低いガス(例えば、ヘリウム、窒素、もしくはヘリウムと窒素との混合ガス)が充填されている。
ハードディスク駆動装置100では、軸受装置103により揺動可能に支持されているスイングアーム104の先端に配置された磁気ヘッド105が、回転している磁気ディスク102上を移動する。これにより、磁気ディスク102に情報を記録し、また、磁気ディスク102に記録されている情報を読み出すことができる。
図2は、図1に示すスピンドルモータ1の構成を概略的に示す断面図である。図3は、図2に示すスピンドルモータ1の下側の部分の構成を概略的に示す部分拡大断面図である。以下、説明の便宜上、図2におけるスピンドルモータ1の軸Y1の方向(以下、軸方向ともいう)における一方(矢印a方向)を上側(軸方向一方側)とし、他方(矢印b方向)を下側(軸方向他方側)とする。また、図2におけるスピンドルモータ1の軸Y1に直交して延在する半径方向における一方(矢印c方向)を内周側とし、他方(矢印d方向)を外周側とする。以下の説明において、各部材の位置関係や方向を用いて説明するときは、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。
本発明の実施の形態に係るスピンドルモータ1は、軸部材21と、ベースプレート11と、ロータ部材31と、を備えている。ベースプレート11は、軸部材21が挿入され固定される貫通孔40を有している。ロータ部材31は、ベースプレート11の軸方向一方側(上側(矢印a方向))に配置され、軸部材21を介して回転可能に支持されている。貫通孔40の内周面40iに形成された周溝42内では、空気溜まり50が形成されるように、軸方向一方側(上側(矢印a方向))及び軸方向他方側(下側(矢印b方向))で軸部材21とベースプレート11との間が接着剤ADで塞がれている。以下、スピンドルモータ1の構成について具体的に説明する。
スピンドルモータ1は、図2に示すように、ステータ10と、軸部材21と、ロータ部材31とを有している。ステータ10は、ベースプレート11に固定されたステータコア12を有している。ベースプレート11には、軸部材21の下側(矢印b方向)の端部を挿通して固定するための貫通孔40と、貫通孔40と同心の円周壁部41とが形成されている。また、円周壁部41の外周面にはステータコア12が固定され、ステータコア12にはコイル13が巻回されている。
貫通孔40は、軸Y1を中心として軸方向(矢印ab方向)に延在する円筒状に形成されている。貫通孔40は、図3に示すように、円周壁部41の上側(矢印a方向)の面である上面41uと円周壁部41の下側(矢印b方向)の面である下面41bとの間を貫通している。貫通孔40は、内周面40iから外周側(矢印d方向)に凹む周溝42を有している。
具体的に、貫通孔40の周溝42は、貫通孔40の軸方向(矢印ab方向)における中央部分において、貫通孔40の内周面40iから外周側(矢印d方向)に向かって円環状に凹んでいる。また、貫通孔40の周溝42は、断面視長方形状に形成されており、軸方向(矢印ab方向)が長辺、半径方向(矢印cd方向)が短辺となっている。
貫通孔40の周溝42は、貫通孔40の内周面40iから外周側(矢印d方向)における所定の深さの位置に軸Y1を中心として軸方向(矢印ab方向)に沿って延びる円筒状の面である底面42tを有している。底面42tは、周溝42の外周側(矢印d方向)の境界を画成している。
周溝42の底面42tの上側(矢印a方向)には上面42uが形成されている。周溝42の上面42uは、周溝42の上側(矢印a方向)の境界を画成する面である。周溝42の上面42uは、底面42tの上側(矢印a方向)の縁から内周側(矢印c方向)に半径方向(矢印cd方向)に沿って延在する軸Y1を中心とする円環状の面である。
周溝42の底面42tの下側(矢印b方向)には下面42bが形成されている。周溝42の下面42bは、周溝42の下側(矢印b方向)の境界を画成する面である。周溝42の下面42bは、底面42tの下側(矢印b方向)の縁から内周側(矢印c方向)に半径方向(矢印cd方向)に沿って延在する軸Y1を中心とする円環状の面である。
貫通孔40は、軸方向一方側(上側(矢印a方向))の端部に、軸方向一方側(上側(矢印a方向))に向かって徐々に拡径する拡径部(傾斜面43)を有している。具体的に、貫通孔40の上側(矢印a方向)の端部における内周側(矢印c方向)の角には、図3に示すように、環状の傾斜面43が形成されている。傾斜面43は、円周壁部41の上面41uから下側(矢印b方向)に斜めに内周側(矢印c方向)に延在している。傾斜面43の下側(矢印b方向)の縁は、貫通孔40の内周面40iの上側(矢印a方向)の縁と接続している。
スピンドルモータ1は、図2に示すように、軸部材21と、軸部材21に固定された上側円錐軸受部材22a及び下側円錐軸受部材22bとを有している。軸部材21は、略円筒状に形成されており、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼であるSUS420J2で形成されている。
軸部材21は、軸方向他端側(下側(矢印b方向))の端部に、軸方向他方側(下側(矢印b方向))に向かって徐々に縮径する縮径部(傾斜面23)を有している。具体的に、軸部材21の下側(矢印b方向)の端部における外周側(矢印d方向)の角には、図3に示すように、環状の傾斜面23が形成されている。傾斜面23は、軸部材21の下側(矢印b方向)の面である下面21bから上側(矢印a方向)に斜めに外周側(矢印d方向)に延在している。傾斜面23の上側(矢印a方向)の縁は、軸部材21の外周面21xの下側(矢印b方向)の縁と接続している。
軸部材21は、図2に示すように、ロータ部材31に形成された貫通孔31aに挿通されている。また、軸部材21の下側(矢印b方向)の端部は、ベースプレート11に形成された貫通孔40に挿通され、固定されている。上側円錐軸受部材22a及び下側円錐軸受部材22bは、軸部材21の周囲を取り囲むように設けられており、例えばオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS303により形成されている。
スピンドルモータ1は、ロータ部材31と、ヨーク32と、ロータマグネット33と、エンドキャップ34とを有している。ロータ部材31は、略円筒状に形成されており、例えばアルミニウム合金A6061−T6で形成されている。また、ロータ部材31には、軸部材21を挿通するための貫通孔31aと、2つの動圧溝部31bと、ヨーク取付部31cとが形成されている。ヨーク取付部31cには、ヨーク32を介してロータマグネット33が固定されている。ロータマグネット33は、永久磁石からなり、ステータコア12に対向して配置されている。
動圧溝部31bは、貫通孔31aの外周側(矢印d方向)であって、上側円錐軸受部材22a及び下側円錐軸受部材22bと対向する位置に形成されている。動圧溝部31bには、動圧を発生させるための動圧溝(図示省略)が形成されている。この動圧溝は、例えば、ロータ部材31において貫通孔31aの上側(矢印a方向)及び下側(矢印b方向)に設けられた円錐内面31dに電解加工を施すことにより形成することが可能である。また、円錐内面31dと、上側円錐軸受部材22aの下側(矢印b方向)の外周面である下側円錐外面22ab及び下側円錐軸受部材22bの上側(矢印a方向)の外周面である上側円錐外面22buとは、微小な隙間(図示省略)を隔てて対向している。スピンドルモータ1では、この微小な隙間に潤滑油が充填され、流体動圧軸受(コニカル動圧軸受)が構成されている。
エンドキャップ34は、ロータ部材31に固定される部材である。エンドキャップ34と軸部材21との間には、エンドキャップ34によってロータ部材31の回転を妨げられないように、微小な隙間が形成されている。エンドキャップ34は、接着、又は接着及び圧入によって、ロータ部材31に固定されている。
ロータ部材31に固定されたロータマグネット33と、ステータ10に固定されたステータコア12とは、微小な隙間を挟んで対向している。そして、ステータ10の複数のコイル13に位相の異なる駆動電流を流すと回転磁界が発生し、この回転磁界によってロータマグネット33に回転力が発生する。これにより、ロータ部材31がステータ10及び軸部材21に対して回転する。
また、ロータ部材31が軸部材21に対して回転すると、動圧溝部31bの動圧溝(図示省略)により、ロータ部材31の円錐内面31dと、上側円錐軸受部材22aの下側円錐外面22ab及び下側円錐軸受部材22bの上側円錐外面22buを離間させる動圧が発生する。これにより、円錐内面31dと下側円錐外面22ab及び上側円錐外面22buとが非接触状態で支持される。そして、円錐内面31dと下側円錐外面22ab及び上側円錐外面22buとが非接触状態で支持されることにより、ロータ部材31は、軸部材21が固定されたステータ10に対して自在に回転する。
軸部材21の下側(矢印b方向)の端部は、硬化した接着剤ADによりベースプレート11の貫通孔40に固定されている。ベースプレート11の周溝42内に硬化した接着剤ADと周溝42の底面42tとの間に、全周に亘る空気溜まり50が形成されている。
具体的に、空気溜まり50は、図3に示すように、貫通孔40の周溝42及び軸部材21の外周面21xにより画成される空間S1内に形成されている。空気溜まり50は、空間S1の軸方向(矢印ab方向)における中央部分において、周溝42の底面42tから内周側(矢印c方向)に向かって形成されている。すなわち、空気溜まり50は、内周側(矢印c方向)に向かって膨らむように突出する曲面を有し、全周に亘って円環状に形成されている。また、周溝42内では、上側(矢印a方向)及び下側(矢印b方向)で軸部材21とベースプレート11との間を塞ぐ接着剤ADが繋がった状態で軸部材21の外周面21xに接している。周溝42内で軸部材21の外周面21xを露出させることなく、軸部材21とベースプレートとの間を接着剤ADで塞ぐことでより密封性を向上させることができる。
また、拡径部(傾斜面43)内の軸方向他方側(下側(矢印b方向))は、軸部材21とベースプレート11との間が接着剤ADで塞がれている。また、縮径部(傾斜面23)の軸方向一方側(上側(矢印a方向))とベースプレート11との間が接着剤ADで塞がれている。つまり、硬化した接着剤ADは、軸部材21とベースプレート11の貫通孔40の傾斜面43との間、及び軸部材21の傾斜面23とベースプレート11の貫通孔40との間にも存在している。
具体的に、硬化した接着剤ADは、軸部材21と貫通孔40の傾斜面43との間において、貫通孔40の傾斜面43の下側(矢印b方向)の縁から貫通孔40の傾斜面43の軸方向(矢印ab方向)における所定の位置まで存在している。また、硬化した接着剤ADは、軸部材21の傾斜面23とベースプレート11の貫通孔40との間に存在していると共に、軸部材21の傾斜面23とベースプレート11の貫通孔40の下側(矢印b方向)の一部にまで広がっている。
また、硬化した接着剤ADは、軸部材21の外周面21xとベースプレート11の貫通孔40の内周面40iとの間にも存在している。具体的に、硬化した接着剤ADは、貫通孔40の周溝42よりも上側(矢印a方向)における軸部材21の外周面21xと貫通孔40の内周面40iとの間に存在している。また、硬化した接着剤ADは、貫通孔40の周溝42よりも下側(矢印b方向)における軸部材21の外周面21xと貫通孔40の内周面40iとの間に存在している。
接着剤ADには、加熱硬化する樹脂剤が用いられており、例えば、エポキシ系熱硬化性接着剤が用いられている。
続いて、上述した構成を有するスピンドルモータ1における軸部材21のベースプレート11への取り付け方法について説明する。図4,5は、本発明の実施の形態に係るスピンドルモータ1における軸部材21のベースプレート11への取り付け方法を説明するための図である。接着剤ADは、傾斜面43の下側(矢印b方向)の端部、及び傾斜面43の下側(矢印b方向)の縁において接続する貫通孔40の内周面40iの端部に断面視円弧状に円環状に塗布されている。また、接着剤ADは、貫通孔40の周溝42の下面42b、及び下面42bの下側(矢印b方向)の縁において接続する貫通孔40の内周面40iの端部に断面視円弧状に円環状に塗布されている。
まず、図4に示すように、軸部材21は、上側(矢印a方向)から下側(矢印b方向)に向かって、ベースプレート11の貫通孔40の上側(矢印a方向)から挿入される。その後、軸部材21は、図5に示すように、上側(矢印a方向)の接着剤ADと接触し、更に下側(矢印b方向)に移動する。このとき、上側(矢印a方向)の接着剤ADの一部は、軸部材21とベースプレート11の貫通孔40の傾斜面43との間に押し出される。また、上側(矢印a方向)の接着剤ADの一部は、軸部材21に追従して下側へと押し出されていく。
その後、軸部材21が貫通孔40の周溝42付近まで移動すると、軸部材21に追従した上側(矢印a方向)の接着剤ADは、貫通孔40の周溝42の上側(上面42u側)において周溝42の底面42tに向かって押し出される。その後、軸部材21は、下側(矢印b方向)の接着剤ADと接触した後、更に下側(矢印b方向)に移動する。このとき、下側(下面42b側)の接着剤ADは、図5に示すように、貫通孔40の周溝42の底面42tに向かって押し出される部分と、軸部材21に追従して貫通孔40の下側(矢印b方向)に押し出される部分の2つの動きがある。
ここで、貫通孔40の周溝42よりも上側(矢印a方向)の軸部材21と貫通孔40の内周面40iとの間は接着剤ADにより塞がれているため、貫通孔40の周溝42の上側(矢印a方向)には空気の逃げ道がないこととなる。このため、貫通孔40の周溝42内に空気溜まり50が形成される。
このように、本発明の実施の形態に係るスピンドルモータ1は、ベースプレート11の貫通孔40の内周面40iから外周側(矢印d方向)に凹む周溝42を有している。また、周溝42内に硬化した接着剤ADと周溝42の底面42tとの間に、全周に亘って空気溜まり50が形成されている。
接着剤ADがエポキシ系熱硬化性接着剤である場合には、接着剤ADを加熱硬化する際に、空間S1内に形成されている空気溜まり50が熱により膨張する。このため、全周に亘る空気溜まり50により周溝42内の接着剤ADを内周側(矢印c方向)に向かって押し付けることができる。従って、軸部材21とベースプレート11の貫通孔40との間の密封性を高めることができる。
また、本発明の実施の形態に係るスピンドルモータ1は、硬化した接着剤ADが、軸部材21との貫通孔40の傾斜面43との間、及び軸部材21の傾斜面23との貫通孔40との間に存在している。また、硬化した接着剤ADが、軸部材21の外周面21xとの貫通孔40の内周面40iとの間に存在している。このため、硬化した接着剤ADにより軸部材21とベースプレート11の貫通孔40との間の密封性を更に高めることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
本発明の実施の形態に係るスピンドルモータ1においては、貫通孔40の周溝42が断面視長方形状に形成されている場合を一例に本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の断面視形状とすることができる。例えば、貫通孔40の周溝42は、断面視三角形状や断面視半円形状であってもよい。貫通孔40の周溝42が断面視三角形状や断面視半円形状の場合には、接着剤ADが毛細管現象により上側(矢印a方向)及び下側(矢印b方向)の径の小さい側に流入するようになっている。このため、軸部材21とベースプレート11の貫通孔40との間の密封性を高めることができる。また、貫通孔40の周溝42は、軸方向(矢印ab方向)に所定の間隔を空けて複数並んで設けられていてもよい。
また、貫通孔40の周溝42は、例えば、図6に示すように、断面視台形形状であってもよい。図6は、図2に示す本発明の実施の形態に係るスピンドルモータ1の下側(矢印b方向)の部分の変形例の構成を概略的に示す部分拡大断面図である。具体的に、周溝42の上面42uは、底面42tの上側(矢印a方向)の縁から内周側(矢印c方向)に向かうにつれて上側(矢印a方向)に傾いて延在している。また、周溝42の下面42bは、底面42tの下側(矢印a方向)の縁から内周側(矢印c方向)に向かうにつれて下側(矢印b方向)に傾いて延在している。
空気溜まり50は、周溝42の底面42tから内周側(矢印c方向)に向かって膨らむように突出して軸部材21の外周面21xまで達しており、全周に亘って円環状に形成されている。つまり、周溝42内では、上側(矢印a方向)及び下側(矢印b方向)で軸部材21とベースプレート11との間を塞ぐ接着剤ADが繋がった状態で軸部材21の外周面21xに接していない。このような場合であっても、接着剤ADが毛細管現象により上側(矢印a方向)及び下側(矢印b方向)の径の小さい側に流入するようになっているため、軸部材21とベースプレート11の貫通孔40との間の密封性を高めることができる。
また、本発明の実施の形態に係るスピンドルモータ1においては、周溝42内に硬化した接着剤ADと周溝42の底面42tとの間に、全周に亘って空気溜まり50が形成されている場合を一例に本発明の実施の形態について説明した。本発明はこれに限らず、接着剤ADを押し付ける空気溜まり50であれば、全周に亘る1つの空気溜まり50でなくともよく、複数の空気溜まり50が形成されていてもよい。
1…スピンドルモータ、10…ステータ、11…ベースプレート、12…ステータコア、13…コイル、21…軸部材、21b…下面、21x…外周面、22a…上側円錐軸受部材、22b…下側円錐軸受部材、22ab…下側円錐外面、22bu…上側円錐外面、23…傾斜面、31…ロータ部材、31a…貫通孔、31b…動圧溝部、31c…ヨーク取付部、31d…円錐内面、32…ヨーク、33…ロータマグネット、34…エンドキャップ、40…貫通孔、41…円周壁部、41b…下面、41u…上面、42…周溝、42b…下面、42t…底面、42u…上面、43…傾斜面、50…空気溜まり、100…ハードディスク駆動装置、101…ハウジング、101a…底部、102…磁気ディスク、103…軸受装置、104…スイングアーム、105…磁気ヘッド、AD…接着剤、S,S1…空間、Y1…軸
Claims (4)
- 軸部材と、
前記軸部材が挿入され固定される貫通孔を有するベースプレートと、
前記ベースプレートの軸方向一方側に配置され、前記軸部材を介して回転可能に支持されるロータ部材と、を備え、
前記貫通孔の内周面に形成された周溝内では、空気溜まりが形成されるように、軸方向一方側及び軸方向他方側で前記軸部材と前記ベースプレートとの間が接着剤で塞がれていることを特徴とするスピンドルモータ。 - 前記貫通孔は、軸方向一方側の端部に、軸方向一方側に向かって徐々に拡径する拡径部を有し、
前記拡径部内の軸方向他方側は、前記軸部材と前記ベースプレートとの間が接着剤で塞がれていることを特徴とする請求項1記載のスピンドルモータ。 - 前記軸部材は、軸方向他端側の端部に、軸方向他方側に向かって徐々に縮径する縮径部を有し、
前記縮径部の軸方向一方側と前記ベースプレートとの間が接着剤で塞がれていることを特徴とする請求項1または2項記載のスピンドルモータ。 - 前記周溝内では、軸方向一方側及び軸方向他方側で前記軸部材と前記ベースプレートとの間を塞ぐ接着剤が繋がった状態で前記軸部材の外周面に接していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。
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