JP3655492B2 - スピンドルモータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク等の回転駆動装置として用いられるスピンドルモータに関する。更に詳述すると、本発明は、動圧軸受を備えたスピンドルモータの信頼性を向上するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等の記録媒体の回転駆動装置として用いられるスピンドルモータとしては、例えば特開平８−４７６９号公報に記載のスピンドルモータが知られている。このスピンドルモータは、図７に示すように、フレーム１１に組み付けられたステータ組１０と、このステータ組１０と適宜の間隔をおいて対向する駆動マグネット２５を備えるロータ組２０とから主に構成されている。
【０００３】
ロータ組２０は、回転軸２１の上端部に圧入や焼き嵌め等により固着された略中空円筒状のハブ２２を有している。このハブ２２は、ディスクＤを搭載するためのもので、図示下端側にはバックヨーク３５を介して上記駆動マグネット２５が取り付けられている。
【０００４】
一方、ステータ組１０は各突極部にコイル１７を巻装したステータコア１６を有している。このステータコア１６は、フレーム１１に立設された略円筒状の軸受ホルダー部１５の外周部に嵌着されている。
【０００５】
また、軸受ホルダー部１５の内周部には、軸受スリーブ１３が取り付けられている。この軸受スリーブ１３の内周面には、動圧発生用の軸受面としてのラジアル軸受部ＲＢａ、ＲＢｂが軸方向に離間して形成されている。そして、回転軸２１と軸受スリーブ１３との対向面間に介在されたオイル等の潤滑流体５が、回転軸２１が回転する際に動圧発生用溝（図示せず）のポンピング作用で昇圧され、潤滑流体５の活性により発生する動圧力によって、回転軸２１および回転軸２１に一体に取り付けられたハブ２２が回転自在に支承されている。
【０００６】
また、回転軸２１の先端部（図示下側部）には、スラスト動圧軸受部を構成しているスラストプレート２６が圧入固着されている。さらに、フレーム１１の略円筒状の軸受ホルダー部１５の一方の開口端には、カウンタープレート１４が固定ネジ６等の機械的結合手段によって固定され、当該開口を閉塞している。また、潤滑流体５の漏洩を防止するために、接合部にＯリング７を介在させたり、接着剤で封止している。上記スラストプレート２６は、軸受スリーブ１３の下端面とカウンタープレート１４の内底面とによって僅かな空間を介して挟み込まれ、さらにこの空間に潤滑流体５が介在することで、潤滑流体５の活性により発生する動圧力に基づいて回転軸２１をスラスト方向に安定的に支持している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータの薄型化が要求される近年にあっては、従来のスピンドルモータでは、回転軸２１とスラストプレート２６との接合や回転軸２１とハブ２２との接合において、十分な接合長さを確保することができず、所望の耐衝撃性能（例えば，１０００Ｇ以上）や、組立時の外部応力に耐えられる接合強度を得ることが難しいという問題がある。
【０００８】
また、カウンタープレート１４とフレーム１１との接合、若しくはカウンタープレート１４と軸受スリーブ１３との接合を行うに当たっては、各種接合工法が採用されているが、図７に示されているような固定ネジ６を用いて締結する場合には、固定ネジ６の頭部が薄型化の弊害となる。カシメ工法によりカウンタープレート１４を固定する場合も、カシメ部をカウンタープレート１４の底面から突出させなければならず、やはり薄型化の弊害となる。また、圧入工法によりカウンタープレート１４を固定する場合は、十分な接合長さが得られないので、接合強度が不足する。
【０００９】
より具体的に説明すると、従来のスピンドルモータをハードディスク駆動用として搭載した薄型のノートパソコン等においては、求められる耐衝撃性をクリアできないという問題点がある。すなわち、頻繁に持ち運びされるノートパソコン等では、落下させてしまう危険性も高いので、高度な耐衝撃性が要求されるが、従来のスピンドルモータのままで薄型化を行った場合には、十分な接合長さが得られないため、上記各接合部の接合強度が弱くなり、比較的大きな外部衝撃が加わったときに、回転軸２１に対するハブ２２及びスラストプレート２６の直角度が劣化してしまうことがある。その結果、ディスクが回転したときに振れが発生したり、さらにはディスクの回転不能という事態が生じる虞がある。また、カウンタープレート１４の接合強度が不十分となっていると、外部衝撃により潤滑剤５が漏出してしまう虞もある。
【００１０】
そこで、本発明は、モータの薄型化を図りつつ、比較的接合長さが短い部品どうしの接合強度を高めることにより、ノートパソコンなどで要求される耐衝撃性、およびその信頼性を向上をさせることのできるスピンドルモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明にかかるスピンドルモータは、筒状保持部を有する固定フレームと、内周側に動圧軸受部を有して上記筒状保持部に取り付けられた略円筒状の軸受スリーブと、該軸受スリーブ内に保持された潤滑流体と、上記軸受スリーブに挿入され上記潤滑流体を介して回転自在に支承された回転軸と、該回転軸の一端側に固着されたハブと、上記回転軸の他端側に接合固着されスラスト動圧軸受部を構成する環状のスラストプレートと、上記軸受スリーブの開口部を閉塞するように上記軸受スリーブに接合固着されたカウンタープレートとを備え、上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記回転軸と上記スラストプレートとを溶接して両者を一体化すると共に、上記軸受スリーブと上記カウンタープレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記軸受スリーブと上記カウンタープレートとを溶接して両者を一体化してなることを特徴としている。
【００１２】
このような構成により、回転軸とスラストプレートとの接合長さ、および軸受スリーブとカウンタープレートとの接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができるので、モータ自信の耐衝撃性が向上する。その結果、回転軸に対するスラストプレートの直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。しかも、各接合境界部に軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において溶接して両者を一体化しているので、接合することにより肉盛部が形成されても、その肉盛部は逃げ部内に収容されるため、当該肉盛部がモータ全体の薄型化を阻害することはない。さらに、軸受スリーブとカウンタープレートとが溶接により接合されているので、Ｏリングや接着剤を用いることなく潤滑流体の漏洩を確実に防止することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明にかかるスピンドルモータは、請求項１記載のスピンドルモータとほぼ共通の構成である固定フレームと、軸受スリーブと、潤滑流体と、回転軸と、ハブと、スラストプレートとを備え、カウンタープレートが上記固定フレームの筒状保持部の開口部を閉塞するように上記筒状保持部に接合固着され、上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記回転軸と上記スラストプレートとを溶接して両者を一体化すると共に、上記筒状保持部と上記カウンタープレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記筒状保持部と上記カウンタープレートとを溶接して両者を一体化してなることを特徴としている。
【００１４】
したがって、回転軸とスラストプレートとの接合長さ、および固定フレームの筒状保持部とカウンタープレートとの接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができるので、モータの薄型化を図りつつ、モータ自信の耐衝撃性が向上する。その結果、回転軸に対するスラストプレートの直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。
【００１５】
また、請求項３記載の発明では、請求項１または２記載のスピンドルモータにおいて、上記各接合境界部において少なくとも何れか一方の素材が溶融して他方の素材と結合していることを特徴としている。
【００１６】
したがって、各接合境界部における部材どうしの結合が、機械的結合手段によらず金属溶融結合により行われるので、極めて強固に両部材を結合することができる。
【００１７】
また、回転軸とスラストプレートとの結合部分は潤滑流体の中に存在するが、接着剤等の有機溶剤を用いていないので、潤滑流体に対する触媒作用を生じることがなく、潤滑流体の特性を劣化させることがない。
【００１８】
また、請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、上記ハブと上記回転軸とが溶接により固着されていることを特徴としている。
【００１９】
したがって、ハブと回転軸との結合強度が高まり、モータ全体の耐衝撃性がより一層向上する。
【００２０】
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、上記スラストプレートの上記スラスト動圧軸受部には動圧発生用溝が形成されていて、上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部に形成された逃げ部は、上記動圧発生用溝の形成領域から外れた部位に形成されていることを特徴とする。
【００２１】
したがって、逃げ部によって動圧発生用溝が制限を受けることなく、所望のスラスト動圧力を発揮させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１にかかるスピンドルモータＭ１を示す半断面図である。図１において、当該スピンドルモータＭ１は、いわゆる軸回転型のモータであって、ステータ組１０とこのステータ組１０に対して回転自在に支持された回転軸２１を含むロータ組２０とから構成されている。このうちステータ組１０は、図示を省略したドライブシャーシにねじ止めされる固定フレーム１１を有している。この固定フレーム１１の略中央部分に立設するように形成された筒状保持部１２の内周側には中空円筒状に形成された軸受スリーブ１３が、圧入や焼き嵌め等の工法によって一体的に接合されている。この軸受スリーブ１３は、加工を容易にするために銅系金属又はステンレス金属から形成されており、その内周側には例えばへリングボーン形状のラジアル動圧発生用溝ＲＢａ，ＲＢｂが、軸方向に２ブロックに分離して凹設されている。これらのラジアル動圧発生用溝ＲＢａ，ＲＢｂは、動圧軸受部を構成している。
【００２４】
また、固定フレーム１１の筒状保持部１２の外周側には、各突極にコイル１７を巻装したステータコア１６が取り付けられており、これらコイル１７とステータコア１６により電機子が構成されている。
【００２５】
上記軸受スリーブ１３の中心孔内には、上述したロータ組２０を構成するステンレス鋼等からなる回転軸２１が回転自在に挿入されている。そして、軸受スリーブ１３の内周面に形成された動圧面は、回転軸２１の外周面に形成された動圧面に対して近接対向している。より詳細には、上記一対のラジアル動圧発生用溝ＲＢａ，ＲＢｂにおける軸受スリーブ１３側の動圧面と、回転軸２１側の動圧面とが数μｍの微少間隔を介して周状に対向配置されているとともに、その微少間隔からなる軸受空間内に、オイルや磁性流体や空気等の潤滑流体５が注入されている。このような軸受構造により、回転軸２１を含むロータ組２０が回転すると、ラジアル動圧発生用溝ＲＢａ，ＲＢｂのポンピング作用により潤滑流体５が昇圧されてその活性により動圧力を生じ、この潤滑流体５の動圧力によってロータ組２０がムラ無く回転するように構成されている。
【００２６】
回転軸２１の一端側には、磁気ディスク等の記録媒体を搭載する略カップ状のハブ２２が、後述する接合手段により固着されている。ハブ２２は、外周側にディスクが挿入される円筒部２３と、この円筒部２３の下端側から外側に拡がりディスクを搭載するディスク搭載面２４を有している。ハブ２２の円筒部２３の内周面には、多極着磁された環状の駆動マグネット２５が装着されていて、この駆動マグネット２５の内周面がステータコア１６の外周面と適宜の間隔をおいて対向している。ここで、ハブ２２は鉄等の磁性材により形成されているため、ハブ２２自身を駆動マグネット２５のバックヨークとして機能させることができる。したがって、本実施形態では、別部品のヨークを省略しているので、外径寸法が同等のハブ２２と比較すると、当該スピンドルモータＭ１ではハブ２２の内部空間、すなわち電機子を配置する空間が広くなる。それ故、比較的大きなモータトルクを得ることができる。なお、上記ハブ２２をアルミ合金等の非磁性材料で形成する場合は、ハブ２２と駆動マグネット２５との間に磁性材料からなるヨークを介在させることになる。
【００２７】
一方、回転軸２１の他端側、すなわち図示下方側には、円盤状のスラストプレート２６が後述の接合手段により固着されている。このスラストプレート２６は、軸受スリーブ１３の下端側における中央部分に凹設された窪み部１３ａ内に収容するように配置されており、その軸受スリーブ１３の窪み部１３ａ内においてスラストプレート２６と軸受スリーブ１３の端面とが軸方向に近接対向する動圧面によって、上側のスラスト動圧軸受部ＳＢａが形成されている。
【００２８】
さらに、スラストプレート２６の図示上側の動圧面に近接するようにして、当該スラストプレート２６よりも大型円盤状のカウンタープレート１４が軸受スリーブ１３の下端側開口部に後述の接合手段により固着されている。そして、カウンタープレート１４の上端面に設けられた動圧面とスラストプレート１４側の動圧面とによって、下側のスラスト動圧軸受部ＳＢｂが形成されている。
【００２９】
より詳細には、これら軸方向に隣接して配設された一対のスラスト動圧軸受部ＳＢａ，ＳＢｂにおけるスラストプレート１４側の動圧面と、これらに各対向する軸受スリーブ１３及びカウンタープレート１４の動圧面とが、数μｍの微少間隔を介して軸方向に対向配置されるとともに、その微少間隔からなる軸受空間内に、潤滑流体５がスラストプレート２６の外周側の通路を介して軸方向に連続するように注入されている。
【００３０】
さらに、上記スラストプレート２６の動圧面と、軸受スリーブ１３及びカウンタープレート１４の動圧面との少なくとも一方側には、図３に示すようなへリングボーン状またはスパイラル状等のスラスト動圧発生用溝２６１が環状に凹設されている。そして、ロータ組２０の回転に伴いスラストプレート２６が回転した際に、スラスト動圧発生用溝２６１の動圧力によって、回転軸２１、ハブ２２を含むロータ組２０がスラスト方向に軸支される構成になされている。
【００３１】
ここで、本実施形態にかかるスピンドルモータＭ１の回転軸２１とスラストプレート２６との結合構造について詳細に説明する。
【００３２】
当該スピンドルモータＭ１を薄型化して、例えば５ｍｍ程度の高さに設計した場合、回転軸２１とスラストプレート２６との結合長さは１ｍｍ未満になる。したがって、両者の結合を圧入工法や焼き嵌め工法のみで行っても十分な接合長さが得られないため、結合強度が弱くなってしまう。仮に、圧入代を多くとって圧入した場合、回転軸２１に対するスラストプレート２６の直角度が劣化する虞があり、所定量以上の圧入代を設けることができない。そこで、本実施形態では、回転軸２１とスラストプレート２６とを、上記直角度の劣化が生じない程度に圧入もしくは挿入した後、両者の接合境界部を表面側から溶接している。この際、当該接合境界部の表面部分には、予め軸方向に窪んだ逃げ部３０が環状に形成されていて、この逃げ部内において回転軸２１とスラストプレート２６とが溶接されている。
【００３３】
回転軸２１とスラストプレート２６との接合境界部における逃げ部３０の形状は図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に例示するような形状に構成されている。すなわち、図２（ａ）は、回転軸２１の先端側の外周縁にテーパー面２１ａが全周にわたって形成されている一方、スラストプレート２６の中心孔の内周面２６ａが上記テーパー面２１ａに隣接している。したがって、断面楔状の逃げ部３０が形成され、この逃げ部３０内にて両者が溶接されている。なお、回転軸２１の先端側のテーパー面２１ａはスラストプレート２６を回転軸２１に圧入する際のガイド部としても機能している。
【００３４】
図２（ｂ）は、回転軸２１の先端側の外周縁にテーパー面２１ａが全周にわたって形成されている一方、スラストプレート２６の中心孔の内周縁にもテーパー面２６ｂが形成されている。この形態の場合、断面三角形状の逃げ部３０が形成され、この逃げ部３０内にて両者が溶接されている。
【００３５】
図２（ｃ）は、回転軸２１の先端側の外周縁にテーパー面２１ａが全周にわたって形成されている一方、スラストプレート２６の底面部における中心孔の周辺は平坦な窪み２６ｃが形成され、その外周にテーパー面２６ｄが形成され、さらにその外側には動圧面ＳＢｂが形成されている。この形態の場合、台形状の逃げ部が３０が形成され、この逃げ部３０内にて両者が溶接されている。
【００３６】
なお、回転軸２１とスラストプレート２６との接合境界部に形成された逃げ部３０は、図３に示すように、スラストプレート２６に形成した動圧発生用溝２６１の形成領域から外れた部位に形成されている。したがって、逃げ部３０によって動圧発生用溝２６１が制限を受けることなく、所望のスラスト動圧力を発揮させることができる。
【００３７】
また、溶接箇所は、逃げ部３０内であれば、全周を溶接しても部分的に複数箇所を溶接してもよい。
【００３８】
溶接工法としては、プラズマ溶接法、ＴＩＧ溶接法等のアーク溶接法や、レ−ザ溶接法に代表される電子ビーム溶接法等が採用されるが、本実施形態においては、互いに接合する素材同士を溶融させて両者を接合するレ−ザ溶接法を利用している。このレ−ザ溶接法は、レーザ発信器より放射されるレーザビームを複数の鏡面を用いて収束し、これを接合境界部に照射して両者を接合するものである。このような電子ビーム溶接法によれば、アーク溶接法で用いる溶接棒を不要とするので、接合境界部における素材の盛り上がりを最小限に抑えることができる。また、仮に僅かな盛り上がりが生じたとしても、接合境界部には軸方向に窪んだ逃げ部３０が設けられているので、肉盛部が逃げ部３０内に収容され、動圧面よりもカウンタープレート１４側に突出することを防止できる。したがって、肉盛部がカウンタープレート１４側に接近し過ぎることがなく、スラストプレート２６を含むロータ組２０が回転した際に、肉盛部がカウンタープレート１４の軸受面に衝突することを防止できる。また、回転軸２１とスラストプレート２６との結合部分は潤滑流体５の中に存在するが、接着剤等の有機溶剤を用いずに溶接によって両者を接合しているので、潤滑流体５に対する触媒作用を生じることがなく、潤滑流体５の特性を劣化させることがない。
【００３９】
次に、本実施形態にかかるスピンドルモータＭ１の軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４との結合構造について詳細に説明する。
【００４０】
図１に戻って、円筒状に形成された軸受スリーブ１３の下端側の開口部には円盤状のカウンタープレート１４が固着されている。カウンタープレート１４は、その外周面が軸受スリーブ１３に圧入されると共に、上端面の外縁側が軸受スリーブ１３の段部１３ｂに当接している。さらに、軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４との接合境界部の表面部分には、軸方向に窪んだ逃げ部４０が形成されていて、この逃げ部４０内において両者が溶接により一体化されている。溶接工法としては、上述した回転軸２１とスラストプレート２６との接合工法と同様に、レ−ザ溶接法に代表される電子ビーム溶接法によって、溶接されている。したがって、軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４の少なくとも何れか一方の素材が電子ビームの照射により溶融して両者が接合されている。
【００４１】
また、逃げ部４０の形状は、図２に示した回転軸２１とスラストプレート２６との接合境界部に形成する逃げ部３０の段面形状と同様に、楔形、三角形、台形、あるいはその他の断面形状であっても良い。なお、軸受スリーブ１３の開口部の内周縁には、カウンタープレート１４の圧入もしくは挿入を容易にするためにテーパー状のガイド部１３ｃを形成しておくと良い。また、溶接箇所は、上記開口部を密閉させるために全周にわたって溶接することが好ましい。
【００４２】
このように、軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４との結合構造において、接合境界部に逃げ部４０を設け、この逃げ部４０内で溶接して両者を一体化しているので、接合することにより肉盛部が形成されても、モータ全体の薄型化を阻害することはない。さらに、軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４とが溶接により接合されているので、Ｏリングや接着剤を用いることなく潤滑流体５の漏洩を確実に防止することができる。
【００４３】
次に、本実施形態にかかるスピンドルモータＭ１の回転軸２１とハブ２２との結合構造について詳細に説明する。図１に示すように、回転軸２１とハブ２２との接合長さは、回転軸２１とスラストプレート２６との接合長さに比べて長いが、モータ全体の高さが短縮されると、回転軸２１とハブ２２との接合長さも必然的に短くなる。これに伴って、回転軸２１とハブ２２との接合強度が低下するので、本実施形態では、上述した回転軸２１とスラストプレート２６との接合構造と同様に、回転軸２１とハブ２２とを溶接により接合している。
【００４４】
ここで、仮に、回転軸２１に対するハブ２２の圧入代を多くとって強引に圧入した場合、圧入応力によってハブ２２に歪みが生じ、回転軸２１に対するハブ２１の直角度、具体的には回転軸２１に対するハブ２２のディスク搭載面２４の直角度が劣化して、ハブ２１にディスクを搭載して回転駆動した際に、許容範囲を超える振れが発生してしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態では、回転軸２１とハブ２２との接合境界部には軸方向に窪んだ逃げ部５０が形成されていて、この逃げ部５０内において両者がレーザ溶接により接合している。上記逃げ部５０は、回転軸２１の先端側の角部に形成したテーパー面２１ｂと、ハブ２２の軸取付孔２８の内周縁に形成したテーパー面２２ｂとにより画成されている。このうち回転軸２１のテーパー面２１ｂはハブ２２を回転軸２１に圧入する際のガイド部としても機能する。なお、本実施形態において、ハブ２２の上端面にはディスクを保持するためのクランパー（図示せず）をガイドするためのクランパーガイド部２９が回転軸２１とハブ２２との接合境界部よりも軸方向に僅かに突出して設けられているので、逃げ部５０を形成しなくてもモータの薄型化を阻害することはない。また、溶接箇所は、接合境界部の全周にわたって溶接しても、複数箇所に分けて溶接しても良い。
【００４６】
以上のような接合構造により、回転軸２１とハブ２２とを強引に圧入することなく、両者の接合強度を十分に高めることができるので、モータの耐衝撃性が向上すると共に、回転軸２１に対するハブ２２のディスク搭載面２４の直角度を高精度に維持することができる。
【００４７】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２にかかるスピンドルモータＭ２を示す半断面図である。図４において、図１に示した実施の形態１にかかるスピンドルモータＭ１と共通な機能の構成には同じ符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
固定フレーム１１の中央に立設された筒状保持部１２’の外周側には、コイル１７を巻装したステータコア１６が取り付けられている。この筒状保持部１２’は、図１に示した筒状保持部１２よりも軸方向に長く形成されていて、その内周側には軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４が固定されている。つまり、実施の形態１においてカウンタープレート１４は軸受スリーブ１３の開口部に接合されていたが、この実施の形態２では、カウンタープレート１４は固定フレーム１１の筒状保持部１２’の開口部に接合されている。
【００４９】
カウンタープレート１４を筒状保持部１２’に接合するにあたり、両者の接合境界部には、軸方向に窪んだ逃げ部４０を設け、この逃げ部４０内においてカウンタープレート１４と筒状保持部１２’とを溶接して両者を一体化している。溶接工法としては、上述のようにアーク溶接法や電子ビーム溶接法が採用されるが、好ましくはレーザ溶接に代表される電子ビーム溶接法により、カウンタープレート１４と筒状保持部１２’の少なくとも何れか一方を溶融させて両者を接合する。このように、逃げ部４０内において両者を接合することにより、固定フレーム１１やカウンタープレート１４の底面よりも突出する部位を形成することがなくなるので、モータの薄型化を阻害しない。なおかつ、固定フレーム１１とカウンタープレート１４とが溶接により強固に接合されるので、耐衝撃性が向上する。
また、回転軸２１とスラストプレート２６とは、上述の実施の形態１と同様に接合されている。すなわち、回転軸２１の一端がスラストプレート２６の中央孔に圧入されるとともに、回転軸２１とスラストプレート２６との接合境界部に逃げ部３０が形成され、この逃げ部３０内において両者が溶接により一体化されている。この溶接は、レーザ溶接等の電子ビーム溶接法を用いることが望ましい。
【００５０】
さらに、回転軸２１とハブ２２との接合は、回転軸２１とスラストプレート２６との接合と同様に、回転軸２１をハブ２２の中央孔に圧入するとともに、回転軸２１とハブ２２との接合境界部に逃げ部５０を形成し、この逃げ部５０内において両者を溶接により一体化させている。なお、この逃げ部５０は、ハブ２２の形状によっては省略しても良い。
【００５１】
以上のように、実施の形態２のスピンドルモータＭ２によれば、回転軸２１とスラストプレート２６との接合長さ、及び固定フレーム１１の筒状保持部１２’とカウンタープレート１４との接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができるので、モータ自信の耐衝撃性が向上する。その結果、回転軸２１に対するスラストプレート２６の直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。しかも、各接合境界部に軸方向に窪んだ逃げ部３０，４０を設け、この逃げ部３０，４０内において溶接して両者を一体化しているので、接合することにより突出部が形成されても、モータ全体の薄型化を阻害することはない。また、回転軸２１とスラストプレート２６とが溶接により接合されているので、潤滑流体５に対する触媒作用を生じることがなく、潤滑流体５の特性を劣化させることがない。さらに、筒状保持部１２’とカウンタープレート１４とが溶接により接合されているので、Ｏリングや接着剤を用いることなく潤滑流体５の漏洩を確実に防止することができる。
【００５２】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３にかかるＨＤＤ用スピンドルモータＭ３を示す半断面図である。上述した実施の形態１および実施の形態２に示したスピンドルモータＭ１，Ｍ２はいわゆる軸回転型モータであるが、実施の形態３にかかるスピンドルモータＭ３は、軸固定型モータである。
【００５３】
図５において、スピンドルモータＭ３はステータ組１０とロータ組２０とから概略構成されている。このうち、ステータ組１０は、略中央部分に筒状保持部１２が一体的に立設された固定フレーム１１を有し、この筒状保持部１２の外周面にはコイル１７を巻装したステータコア１６が嵌着されている。
【００５４】
また、固定フレーム１１の軸固定孔１１ａには、固定軸１８が上方に向かって突出するように固定されている。この固定軸１８の外周側には、ロータ組２０を構成している軸受スリーブ１３が回転可能に挿入されている。さらに、軸受スリーブ１３の外周側には磁気ディスク等の記録媒体を搭載するためのハブ２２が接合されている。すなわち、軸受スリーブ１３の上端部分には半径方向外方側に向かって鍔状に形成された大径部１３１が設けられ、この大径部１３１の外周面に対して前記ハブ２２の中心部に貫通形成された接合孔が、圧入または焼き嵌めによって一体的に接合されている。また、ハブ２２は、円筒部２３とこの円筒部２３の外周面から外側に張り出してディスクを搭載するためのディスク搭載面２４を有している。円筒部２３の内周面にはバックヨーク３５を介して環状の駆動マグネット２５が装着されていて、この駆動マグネット２５の内周面が上記ステータコア１６の外周面に適宜の間隔をおいて対向している。
【００５５】
一方、軸受スリーブ１３はその加工を容易化するために銅系金属もしくはステンレス金属から形成されており、この軸受スリーブ１３に設けられた中心孔の内周面には、一対のラジアル動圧軸受部ＲＢａ、ＲＢｂが軸方向に所定間隔はなして形成されている。軸受スリーブ１３の内周面と固定軸１８の外周面との微少隙間内には、オイルや磁性流体やエアー等の潤滑流体５が注入されている。そして、軸受スリーブ１３および固定軸１８の両動圧面の少なくとも一方側には、図示を省略した例えばヘリングボーン状のラジアル動圧発生用溝が凹設されている。したがって、ロータ組２０の回転に伴い、軸受スリーブ１３が回転すると、ラジアル動圧発生用溝のポンピング作用により潤滑流体５が昇圧されて動圧力を生じ、その動圧力によって、ハブ２２がラジアル方向に軸支される構成になされている。
【００５６】
さらに、固定軸１８の先端側部分、すなわち図示上端部分には、円盤状のスラストプレート２６が後述する接合手段により固着されている。このスラストプレート２６は、軸受スリーブ１３の図示上端側における中心部分に凹設された窪み部内に収容するように配置されており、その窪み部内においてスラストプレート２６と軸受スリーブ１３の端面とが軸方向に近接対向する動圧面によって、下側のスラスト動圧軸受部ＳＢａが形成されている。
【００５７】
さらにまた、スラストプレート２６の図示上側の動圧面に近接するようにして、カウンタープレート１４が上記軸受スリーブ１３の上端部分に固着されている。そして、カウンタープレート１４の図示下端面側の動圧面とスラストプレート２６の動圧面とによって上側のスラスト動圧軸受部ＳＢｂが形成されている。この上側のスラスト動圧軸受部ＳＢｂおよび下側のスラスト動圧軸受部ＳＢａにはスパイラル状またはヘリングボーン状のスラスト動圧発生用溝がそれぞれ形成されている。したがって、ロータ組２０の回転に伴い、スラストプレート２６が回転すると、上記各スラスト動圧発生用溝のポンピング作用により潤滑流体５が昇圧されて動圧力を生じ、その動圧力によって、ハブ２２がスラスト方向に軸支される構成になされている。
【００５８】
ここで、本実施形態における固定軸１８とスラストプレート２６との接合構造について説明する。固定フレーム１１に立設された固定軸１８に対して、ハブ２２と一体化された軸受スリーブ１３を挿入した後、固定軸１８に環状のスラストプレート２６を適度な圧入力で圧入する。しかる後、固定軸１８とスラストプレート２６との接合境界部を溶接することにより両者が接合される。図６に示すように、スラストプレート２６側の接合境界部にあたる中心孔周縁には動圧面よりも窪んだ逃げ部３０が環状に形成されている。この溶接はレーザ溶接工法が好ましく、当該工法により銅系金属もしくはステンレス金属等からからなるスラストプレート２６が溶融して固定軸１８と金属溶融結合している。固定軸１８との溶接は上記逃げ部３０内にて行われ、溶接によって局部的な突出部が生じたとしても動圧面より突出しないように構成されている。
【００５９】
このような構成により、固定軸１８とスラストプレート２６との接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができるので、モータ自身の耐衝撃性が向上する。その結果、固定軸１８に対するスラストプレート２６の直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。しかも、接合境界部に軸方向に窪んだ逃げ部３０を設け、この逃げ部３０内において溶接により両者を一体化しているので、モータ全体の薄型化を阻害することはない。また、動圧力を発生させるための潤滑流体５に接するように位置する接合境界部が溶接されているので、潤滑流体に対する触媒作用を生じることが無く、潤滑流体５の特性を劣化させることがない。
【００６０】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのは言うまでもない。
【００６１】
例えば、上記実施形態１又は２において、カウンタープレート１４が軸受スリーブ１３又は固定フレーム１１の筒状保持部１２’の開口部を閉塞するように溶接で接合された例を示したが、接合境界部の一部を溶接することにより接合強度を確保するとともに、接合境界部の全周を接着剤で封止しても良い。これにより、潤滑流体の漏洩を確実に防止できる。
【００６２】
又、本発明は、上述したハードディスク駆動用以外のスピンドルモータ、例えばＣＤ−ＲＯＭ駆動用モータやポリゴンミラー駆動用モータに対しても同様に適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、回転軸とスラストプレートとの接合境界部、及び、軸受スリーブとカウンタープレートとの接合境界部または固定フレームとカウンタープレートとの接合境界部に逃げ部を設け、この逃げ部内において各々の部材を溶接して一体化しているので、各部材どうしの接合長さ接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができ、モータ自信の耐衝撃性が向上する。その結果、回転軸に対するスラストプレートの直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。しかも、接合することにより突出部が形成されても、モータ全体の薄型化を阻害することはない。さらに、軸受スリーブとカウンタープレートとが溶接により接合されているので、Ｏリングや接着剤を用いることなく潤滑流体の漏洩を確実に防止することができる。また、動圧力を発生させるための潤滑流体に接するように位置する回転軸とスラストプレートとの接合境界部が溶接されているので、潤滑流体に対する触媒作用を生じることが無く、潤滑流体の特性を劣化させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるスピンドルモータを示す半断面図である。
【図２】本発明にかかる回転軸とスラストプレートとの接合構造を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる回転軸とスラストプレートとの接合構造を示す平面図である
【図４】本発明の実施の形態２にかかるスピンドルモータを示す半断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかるスピンドルモータを示す半断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３にかかる固定軸とスラストプレートとの接合構造を示す断面図である
【図７】従来のスピンドルモータを示す半断面図である。
【符号の説明】
５ 潤滑流体
１１ 固定フレーム
１２、１２’筒状保持部
１３ 軸受スリーブ
１４ カウンタープレート
１８ 固定軸
２１ 回転軸
２２ ハブ
２６ スラストプレート
３０、４０、５０ 逃げ部
ＲＢａ、ＲＢｂ ラジアル動圧軸受部
ＳＢａ、ＳＢｂ スラスト動圧軸受部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク等の回転駆動装置として用いられるスピンドルモータに関する。更に詳述すると、本発明は、動圧軸受を備えたスピンドルモータの信頼性を向上するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク等の記録媒体の回転駆動装置として用いられるスピンドルモータとしては、例えば特開平８−４７６９号公報に記載のスピンドルモータが知られている。このスピンドルモータは、図７に示すように、フレーム１１に組み付けられたステータ組１０と、このステータ組１０と適宜の間隔をおいて対向する駆動マグネット２５を備えるロータ組２０とから主に構成されている。
【０００３】
ロータ組２０は、回転軸２１の上端部に圧入や焼き嵌め等により固着された略中空円筒状のハブ２２を有している。このハブ２２は、ディスクＤを搭載するためのもので、図示下端側にはバックヨーク３５を介して上記駆動マグネット２５が取り付けられている。
【０００４】
一方、ステータ組１０は各突極部にコイル１７を巻装したステータコア１６を有している。このステータコア１６は、フレーム１１に立設された略円筒状の軸受ホルダー部１５の外周部に嵌着されている。
【０００５】
また、軸受ホルダー部１５の内周部には、軸受スリーブ１３が取り付けられている。この軸受スリーブ１３の内周面には、動圧発生用の軸受面としてのラジアル軸受部ＲＢａ、ＲＢｂが軸方向に離間して形成されている。そして、回転軸２１と軸受スリーブ１３との対向面間に介在されたオイル等の潤滑流体５が、回転軸２１が回転する際に動圧発生用溝（図示せず）のポンピング作用で昇圧され、潤滑流体５の活性により発生する動圧力によって、回転軸２１および回転軸２１に一体に取り付けられたハブ２２が回転自在に支承されている。
【０００６】
また、回転軸２１の先端部（図示下側部）には、スラスト動圧軸受部を構成しているスラストプレート２６が圧入固着されている。さらに、フレーム１１の略円筒状の軸受ホルダー部１５の一方の開口端には、カウンタープレート１４が固定ネジ６等の機械的結合手段によって固定され、当該開口を閉塞している。また、潤滑流体５の漏洩を防止するために、接合部にＯリング７を介在させたり、接着剤で封止している。上記スラストプレート２６は、軸受スリーブ１３の下端面とカウンタープレート１４の内底面とによって僅かな空間を介して挟み込まれ、さらにこの空間に潤滑流体５が介在することで、潤滑流体５の活性により発生する動圧力に基づいて回転軸２１をスラスト方向に安定的に支持している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モータの薄型化が要求される近年にあっては、従来のスピンドルモータでは、回転軸２１とスラストプレート２６との接合や回転軸２１とハブ２２との接合において、十分な接合長さを確保することができず、所望の耐衝撃性能（例えば，１０００Ｇ以上）や、組立時の外部応力に耐えられる接合強度を得ることが難しいという問題がある。
【０００８】
また、カウンタープレート１４とフレーム１１との接合、若しくはカウンタープレート１４と軸受スリーブ１３との接合を行うに当たっては、各種接合工法が採用されているが、図７に示されているような固定ネジ６を用いて締結する場合には、固定ネジ６の頭部が薄型化の弊害となる。カシメ工法によりカウンタープレート１４を固定する場合も、カシメ部をカウンタープレート１４の底面から突出させなければならず、やはり薄型化の弊害となる。また、圧入工法によりカウンタープレート１４を固定する場合は、十分な接合長さが得られないので、接合強度が不足する。
【０００９】
より具体的に説明すると、従来のスピンドルモータをハードディスク駆動用として搭載した薄型のノートパソコン等においては、求められる耐衝撃性をクリアできないという問題点がある。すなわち、頻繁に持ち運びされるノートパソコン等では、落下させてしまう危険性も高いので、高度な耐衝撃性が要求されるが、従来のスピンドルモータのままで薄型化を行った場合には、十分な接合長さが得られないため、上記各接合部の接合強度が弱くなり、比較的大きな外部衝撃が加わったときに、回転軸２１に対するハブ２２及びスラストプレート２６の直角度が劣化してしまうことがある。その結果、ディスクが回転したときに振れが発生したり、さらにはディスクの回転不能という事態が生じる虞がある。また、カウンタープレート１４の接合強度が不十分となっていると、外部衝撃により潤滑剤５が漏出してしまう虞もある。
【００１０】
そこで、本発明は、モータの薄型化を図りつつ、比較的接合長さが短い部品どうしの接合強度を高めることにより、ノートパソコンなどで要求される耐衝撃性、およびその信頼性を向上をさせることのできるスピンドルモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明にかかるスピンドルモータは、筒状保持部を有する固定フレームと、内周側に動圧軸受部を有して上記筒状保持部に取り付けられた略円筒状の軸受スリーブと、該軸受スリーブ内に保持された潤滑流体と、上記軸受スリーブに挿入され上記潤滑流体を介して回転自在に支承された回転軸と、該回転軸の一端側に固着されたハブと、上記回転軸の他端側に接合固着されスラスト動圧軸受部を構成する環状のスラストプレートと、上記軸受スリーブの開口部を閉塞するように上記軸受スリーブに接合固着されたカウンタープレートとを備え、上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記回転軸と上記スラストプレートとを溶接して両者を一体化すると共に、上記軸受スリーブと上記カウンタープレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記軸受スリーブと上記カウンタープレートとを溶接して両者を一体化してなることを特徴としている。
【００１２】
このような構成により、回転軸とスラストプレートとの接合長さ、および軸受スリーブとカウンタープレートとの接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができるので、モータ自信の耐衝撃性が向上する。その結果、回転軸に対するスラストプレートの直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。しかも、各接合境界部に軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において溶接して両者を一体化しているので、接合することにより肉盛部が形成されても、その肉盛部は逃げ部内に収容されるため、当該肉盛部がモータ全体の薄型化を阻害することはない。さらに、軸受スリーブとカウンタープレートとが溶接により接合されているので、Ｏリングや接着剤を用いることなく潤滑流体の漏洩を確実に防止することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明にかかるスピンドルモータは、請求項１記載のスピンドルモータとほぼ共通の構成である固定フレームと、軸受スリーブと、潤滑流体と、回転軸と、ハブと、スラストプレートとを備え、カウンタープレートが上記固定フレームの筒状保持部の開口部を閉塞するように上記筒状保持部に接合固着され、上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記回転軸と上記スラストプレートとを溶接して両者を一体化すると共に、上記筒状保持部と上記カウンタープレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記筒状保持部と上記カウンタープレートとを溶接して両者を一体化してなることを特徴としている。
【００１４】
したがって、回転軸とスラストプレートとの接合長さ、および固定フレームの筒状保持部とカウンタープレートとの接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができるので、モータの薄型化を図りつつ、モータ自信の耐衝撃性が向上する。その結果、回転軸に対するスラストプレートの直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。
【００１５】
また、請求項３記載の発明では、請求項１または２記載のスピンドルモータにおいて、上記各接合境界部において少なくとも何れか一方の素材が溶融して他方の素材と結合していることを特徴としている。
【００１６】
したがって、各接合境界部における部材どうしの結合が、機械的結合手段によらず金属溶融結合により行われるので、極めて強固に両部材を結合することができる。
【００１７】
また、回転軸とスラストプレートとの結合部分は潤滑流体の中に存在するが、接着剤等の有機溶剤を用いていないので、潤滑流体に対する触媒作用を生じることがなく、潤滑流体の特性を劣化させることがない。
【００１８】
また、請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、上記ハブと上記回転軸とが溶接により固着されていることを特徴としている。
【００１９】
したがって、ハブと回転軸との結合強度が高まり、モータ全体の耐衝撃性がより一層向上する。
【００２０】
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、上記スラストプレートの上記スラスト動圧軸受部には動圧発生用溝が形成されていて、上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部に形成された逃げ部は、上記動圧発生用溝の形成領域から外れた部位に形成されていることを特徴とする。
【００２１】
したがって、逃げ部によって動圧発生用溝が制限を受けることなく、所望のスラスト動圧力を発揮させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１にかかるスピンドルモータＭ１を示す半断面図である。図１において、当該スピンドルモータＭ１は、いわゆる軸回転型のモータであって、ステータ組１０とこのステータ組１０に対して回転自在に支持された回転軸２１を含むロータ組２０とから構成されている。このうちステータ組１０は、図示を省略したドライブシャーシにねじ止めされる固定フレーム１１を有している。この固定フレーム１１の略中央部分に立設するように形成された筒状保持部１２の内周側には中空円筒状に形成された軸受スリーブ１３が、圧入や焼き嵌め等の工法によって一体的に接合されている。この軸受スリーブ１３は、加工を容易にするために銅系金属又はステンレス金属から形成されており、その内周側には例えばへリングボーン形状のラジアル動圧発生用溝ＲＢａ，ＲＢｂが、軸方向に２ブロックに分離して凹設されている。これらのラジアル動圧発生用溝ＲＢａ，ＲＢｂは、動圧軸受部を構成している。
【００２４】
また、固定フレーム１１の筒状保持部１２の外周側には、各突極にコイル１７を巻装したステータコア１６が取り付けられており、これらコイル１７とステータコア１６により電機子が構成されている。
【００２５】
上記軸受スリーブ１３の中心孔内には、上述したロータ組２０を構成するステンレス鋼等からなる回転軸２１が回転自在に挿入されている。そして、軸受スリーブ１３の内周面に形成された動圧面は、回転軸２１の外周面に形成された動圧面に対して近接対向している。より詳細には、上記一対のラジアル動圧発生用溝ＲＢａ，ＲＢｂにおける軸受スリーブ１３側の動圧面と、回転軸２１側の動圧面とが数μｍの微少間隔を介して周状に対向配置されているとともに、その微少間隔からなる軸受空間内に、オイルや磁性流体や空気等の潤滑流体５が注入されている。このような軸受構造により、回転軸２１を含むロータ組２０が回転すると、ラジアル動圧発生用溝ＲＢａ，ＲＢｂのポンピング作用により潤滑流体５が昇圧されてその活性により動圧力を生じ、この潤滑流体５の動圧力によってロータ組２０がムラ無く回転するように構成されている。
【００２６】
回転軸２１の一端側には、磁気ディスク等の記録媒体を搭載する略カップ状のハブ２２が、後述する接合手段により固着されている。ハブ２２は、外周側にディスクが挿入される円筒部２３と、この円筒部２３の下端側から外側に拡がりディスクを搭載するディスク搭載面２４を有している。ハブ２２の円筒部２３の内周面には、多極着磁された環状の駆動マグネット２５が装着されていて、この駆動マグネット２５の内周面がステータコア１６の外周面と適宜の間隔をおいて対向している。ここで、ハブ２２は鉄等の磁性材により形成されているため、ハブ２２自身を駆動マグネット２５のバックヨークとして機能させることができる。したがって、本実施形態では、別部品のヨークを省略しているので、外径寸法が同等のハブ２２と比較すると、当該スピンドルモータＭ１ではハブ２２の内部空間、すなわち電機子を配置する空間が広くなる。それ故、比較的大きなモータトルクを得ることができる。なお、上記ハブ２２をアルミ合金等の非磁性材料で形成する場合は、ハブ２２と駆動マグネット２５との間に磁性材料からなるヨークを介在させることになる。
【００２７】
一方、回転軸２１の他端側、すなわち図示下方側には、円盤状のスラストプレート２６が後述の接合手段により固着されている。このスラストプレート２６は、軸受スリーブ１３の下端側における中央部分に凹設された窪み部１３ａ内に収容するように配置されており、その軸受スリーブ１３の窪み部１３ａ内においてスラストプレート２６と軸受スリーブ１３の端面とが軸方向に近接対向する動圧面によって、上側のスラスト動圧軸受部ＳＢａが形成されている。
【００２８】
さらに、スラストプレート２６の図示上側の動圧面に近接するようにして、当該スラストプレート２６よりも大型円盤状のカウンタープレート１４が軸受スリーブ１３の下端側開口部に後述の接合手段により固着されている。そして、カウンタープレート１４の上端面に設けられた動圧面とスラストプレート１４側の動圧面とによって、下側のスラスト動圧軸受部ＳＢｂが形成されている。
【００２９】
より詳細には、これら軸方向に隣接して配設された一対のスラスト動圧軸受部ＳＢａ，ＳＢｂにおけるスラストプレート１４側の動圧面と、これらに各対向する軸受スリーブ１３及びカウンタープレート１４の動圧面とが、数μｍの微少間隔を介して軸方向に対向配置されるとともに、その微少間隔からなる軸受空間内に、潤滑流体５がスラストプレート２６の外周側の通路を介して軸方向に連続するように注入されている。
【００３０】
さらに、上記スラストプレート２６の動圧面と、軸受スリーブ１３及びカウンタープレート１４の動圧面との少なくとも一方側には、図３に示すようなへリングボーン状またはスパイラル状等のスラスト動圧発生用溝２６１が環状に凹設されている。そして、ロータ組２０の回転に伴いスラストプレート２６が回転した際に、スラスト動圧発生用溝２６１の動圧力によって、回転軸２１、ハブ２２を含むロータ組２０がスラスト方向に軸支される構成になされている。
【００３１】
ここで、本実施形態にかかるスピンドルモータＭ１の回転軸２１とスラストプレート２６との結合構造について詳細に説明する。
【００３２】
当該スピンドルモータＭ１を薄型化して、例えば５ｍｍ程度の高さに設計した場合、回転軸２１とスラストプレート２６との結合長さは１ｍｍ未満になる。したがって、両者の結合を圧入工法や焼き嵌め工法のみで行っても十分な接合長さが得られないため、結合強度が弱くなってしまう。仮に、圧入代を多くとって圧入した場合、回転軸２１に対するスラストプレート２６の直角度が劣化する虞があり、所定量以上の圧入代を設けることができない。そこで、本実施形態では、回転軸２１とスラストプレート２６とを、上記直角度の劣化が生じない程度に圧入もしくは挿入した後、両者の接合境界部を表面側から溶接している。この際、当該接合境界部の表面部分には、予め軸方向に窪んだ逃げ部３０が環状に形成されていて、この逃げ部内において回転軸２１とスラストプレート２６とが溶接されている。
【００３３】
回転軸２１とスラストプレート２６との接合境界部における逃げ部３０の形状は図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に例示するような形状に構成されている。すなわち、図２（ａ）は、回転軸２１の先端側の外周縁にテーパー面２１ａが全周にわたって形成されている一方、スラストプレート２６の中心孔の内周面２６ａが上記テーパー面２１ａに隣接している。したがって、断面楔状の逃げ部３０が形成され、この逃げ部３０内にて両者が溶接されている。なお、回転軸２１の先端側のテーパー面２１ａはスラストプレート２６を回転軸２１に圧入する際のガイド部としても機能している。
【００３４】
図２（ｂ）は、回転軸２１の先端側の外周縁にテーパー面２１ａが全周にわたって形成されている一方、スラストプレート２６の中心孔の内周縁にもテーパー面２６ｂが形成されている。この形態の場合、断面三角形状の逃げ部３０が形成され、この逃げ部３０内にて両者が溶接されている。
【００３５】
図２（ｃ）は、回転軸２１の先端側の外周縁にテーパー面２１ａが全周にわたって形成されている一方、スラストプレート２６の底面部における中心孔の周辺は平坦な窪み２６ｃが形成され、その外周にテーパー面２６ｄが形成され、さらにその外側には動圧面ＳＢｂが形成されている。この形態の場合、台形状の逃げ部が３０が形成され、この逃げ部３０内にて両者が溶接されている。
【００３６】
なお、回転軸２１とスラストプレート２６との接合境界部に形成された逃げ部３０は、図３に示すように、スラストプレート２６に形成した動圧発生用溝２６１の形成領域から外れた部位に形成されている。したがって、逃げ部３０によって動圧発生用溝２６１が制限を受けることなく、所望のスラスト動圧力を発揮させることができる。
【００３７】
また、溶接箇所は、逃げ部３０内であれば、全周を溶接しても部分的に複数箇所を溶接してもよい。
【００３８】
溶接工法としては、プラズマ溶接法、ＴＩＧ溶接法等のアーク溶接法や、レ−ザ溶接法に代表される電子ビーム溶接法等が採用されるが、本実施形態においては、互いに接合する素材同士を溶融させて両者を接合するレ−ザ溶接法を利用している。このレ−ザ溶接法は、レーザ発信器より放射されるレーザビームを複数の鏡面を用いて収束し、これを接合境界部に照射して両者を接合するものである。このような電子ビーム溶接法によれば、アーク溶接法で用いる溶接棒を不要とするので、接合境界部における素材の盛り上がりを最小限に抑えることができる。また、仮に僅かな盛り上がりが生じたとしても、接合境界部には軸方向に窪んだ逃げ部３０が設けられているので、肉盛部が逃げ部３０内に収容され、動圧面よりもカウンタープレート１４側に突出することを防止できる。したがって、肉盛部がカウンタープレート１４側に接近し過ぎることがなく、スラストプレート２６を含むロータ組２０が回転した際に、肉盛部がカウンタープレート１４の軸受面に衝突することを防止できる。また、回転軸２１とスラストプレート２６との結合部分は潤滑流体５の中に存在するが、接着剤等の有機溶剤を用いずに溶接によって両者を接合しているので、潤滑流体５に対する触媒作用を生じることがなく、潤滑流体５の特性を劣化させることがない。
【００３９】
次に、本実施形態にかかるスピンドルモータＭ１の軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４との結合構造について詳細に説明する。
【００４０】
図１に戻って、円筒状に形成された軸受スリーブ１３の下端側の開口部には円盤状のカウンタープレート１４が固着されている。カウンタープレート１４は、その外周面が軸受スリーブ１３に圧入されると共に、上端面の外縁側が軸受スリーブ１３の段部１３ｂに当接している。さらに、軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４との接合境界部の表面部分には、軸方向に窪んだ逃げ部４０が形成されていて、この逃げ部４０内において両者が溶接により一体化されている。溶接工法としては、上述した回転軸２１とスラストプレート２６との接合工法と同様に、レ−ザ溶接法に代表される電子ビーム溶接法によって、溶接されている。したがって、軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４の少なくとも何れか一方の素材が電子ビームの照射により溶融して両者が接合されている。
【００４１】
また、逃げ部４０の形状は、図２に示した回転軸２１とスラストプレート２６との接合境界部に形成する逃げ部３０の段面形状と同様に、楔形、三角形、台形、あるいはその他の断面形状であっても良い。なお、軸受スリーブ１３の開口部の内周縁には、カウンタープレート１４の圧入もしくは挿入を容易にするためにテーパー状のガイド部１３ｃを形成しておくと良い。また、溶接箇所は、上記開口部を密閉させるために全周にわたって溶接することが好ましい。
【００４２】
このように、軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４との結合構造において、接合境界部に逃げ部４０を設け、この逃げ部４０内で溶接して両者を一体化しているので、接合することにより肉盛部が形成されても、モータ全体の薄型化を阻害することはない。さらに、軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４とが溶接により接合されているので、Ｏリングや接着剤を用いることなく潤滑流体５の漏洩を確実に防止することができる。
【００４３】
次に、本実施形態にかかるスピンドルモータＭ１の回転軸２１とハブ２２との結合構造について詳細に説明する。図１に示すように、回転軸２１とハブ２２との接合長さは、回転軸２１とスラストプレート２６との接合長さに比べて長いが、モータ全体の高さが短縮されると、回転軸２１とハブ２２との接合長さも必然的に短くなる。これに伴って、回転軸２１とハブ２２との接合強度が低下するので、本実施形態では、上述した回転軸２１とスラストプレート２６との接合構造と同様に、回転軸２１とハブ２２とを溶接により接合している。
【００４４】
ここで、仮に、回転軸２１に対するハブ２２の圧入代を多くとって強引に圧入した場合、圧入応力によってハブ２２に歪みが生じ、回転軸２１に対するハブ２１の直角度、具体的には回転軸２１に対するハブ２２のディスク搭載面２４の直角度が劣化して、ハブ２１にディスクを搭載して回転駆動した際に、許容範囲を超える振れが発生してしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態では、回転軸２１とハブ２２との接合境界部には軸方向に窪んだ逃げ部５０が形成されていて、この逃げ部５０内において両者がレーザ溶接により接合している。上記逃げ部５０は、回転軸２１の先端側の角部に形成したテーパー面２１ｂと、ハブ２２の軸取付孔２８の内周縁に形成したテーパー面２２ｂとにより画成されている。このうち回転軸２１のテーパー面２１ｂはハブ２２を回転軸２１に圧入する際のガイド部としても機能する。なお、本実施形態において、ハブ２２の上端面にはディスクを保持するためのクランパー（図示せず）をガイドするためのクランパーガイド部２９が回転軸２１とハブ２２との接合境界部よりも軸方向に僅かに突出して設けられているので、逃げ部５０を形成しなくてもモータの薄型化を阻害することはない。また、溶接箇所は、接合境界部の全周にわたって溶接しても、複数箇所に分けて溶接しても良い。
【００４６】
以上のような接合構造により、回転軸２１とハブ２２とを強引に圧入することなく、両者の接合強度を十分に高めることができるので、モータの耐衝撃性が向上すると共に、回転軸２１に対するハブ２２のディスク搭載面２４の直角度を高精度に維持することができる。
【００４７】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２にかかるスピンドルモータＭ２を示す半断面図である。図４において、図１に示した実施の形態１にかかるスピンドルモータＭ１と共通な機能の構成には同じ符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
固定フレーム１１の中央に立設された筒状保持部１２’の外周側には、コイル１７を巻装したステータコア１６が取り付けられている。この筒状保持部１２’は、図１に示した筒状保持部１２よりも軸方向に長く形成されていて、その内周側には軸受スリーブ１３とカウンタープレート１４が固定されている。つまり、実施の形態１においてカウンタープレート１４は軸受スリーブ１３の開口部に接合されていたが、この実施の形態２では、カウンタープレート１４は固定フレーム１１の筒状保持部１２’の開口部に接合されている。
【００４９】
カウンタープレート１４を筒状保持部１２’に接合するにあたり、両者の接合境界部には、軸方向に窪んだ逃げ部４０を設け、この逃げ部４０内においてカウンタープレート１４と筒状保持部１２’とを溶接して両者を一体化している。溶接工法としては、上述のようにアーク溶接法や電子ビーム溶接法が採用されるが、好ましくはレーザ溶接に代表される電子ビーム溶接法により、カウンタープレート１４と筒状保持部１２’の少なくとも何れか一方を溶融させて両者を接合する。このように、逃げ部４０内において両者を接合することにより、固定フレーム１１やカウンタープレート１４の底面よりも突出する部位を形成することがなくなるので、モータの薄型化を阻害しない。なおかつ、固定フレーム１１とカウンタープレート１４とが溶接により強固に接合されるので、耐衝撃性が向上する。
また、回転軸２１とスラストプレート２６とは、上述の実施の形態１と同様に接合されている。すなわち、回転軸２１の一端がスラストプレート２６の中央孔に圧入されるとともに、回転軸２１とスラストプレート２６との接合境界部に逃げ部３０が形成され、この逃げ部３０内において両者が溶接により一体化されている。この溶接は、レーザ溶接等の電子ビーム溶接法を用いることが望ましい。
【００５０】
さらに、回転軸２１とハブ２２との接合は、回転軸２１とスラストプレート２６との接合と同様に、回転軸２１をハブ２２の中央孔に圧入するとともに、回転軸２１とハブ２２との接合境界部に逃げ部５０を形成し、この逃げ部５０内において両者を溶接により一体化させている。なお、この逃げ部５０は、ハブ２２の形状によっては省略しても良い。
【００５１】
以上のように、実施の形態２のスピンドルモータＭ２によれば、回転軸２１とスラストプレート２６との接合長さ、及び固定フレーム１１の筒状保持部１２’とカウンタープレート１４との接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができるので、モータ自信の耐衝撃性が向上する。その結果、回転軸２１に対するスラストプレート２６の直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。しかも、各接合境界部に軸方向に窪んだ逃げ部３０，４０を設け、この逃げ部３０，４０内において溶接して両者を一体化しているので、接合することにより突出部が形成されても、モータ全体の薄型化を阻害することはない。また、回転軸２１とスラストプレート２６とが溶接により接合されているので、潤滑流体５に対する触媒作用を生じることがなく、潤滑流体５の特性を劣化させることがない。さらに、筒状保持部１２’とカウンタープレート１４とが溶接により接合されているので、Ｏリングや接着剤を用いることなく潤滑流体５の漏洩を確実に防止することができる。
【００５２】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３にかかるＨＤＤ用スピンドルモータＭ３を示す半断面図である。上述した実施の形態１および実施の形態２に示したスピンドルモータＭ１，Ｍ２はいわゆる軸回転型モータであるが、実施の形態３にかかるスピンドルモータＭ３は、軸固定型モータである。
【００５３】
図５において、スピンドルモータＭ３はステータ組１０とロータ組２０とから概略構成されている。このうち、ステータ組１０は、略中央部分に筒状保持部１２が一体的に立設された固定フレーム１１を有し、この筒状保持部１２の外周面にはコイル１７を巻装したステータコア１６が嵌着されている。
【００５４】
また、固定フレーム１１の軸固定孔１１ａには、固定軸１８が上方に向かって突出するように固定されている。この固定軸１８の外周側には、ロータ組２０を構成している軸受スリーブ１３が回転可能に挿入されている。さらに、軸受スリーブ１３の外周側には磁気ディスク等の記録媒体を搭載するためのハブ２２が接合されている。すなわち、軸受スリーブ１３の上端部分には半径方向外方側に向かって鍔状に形成された大径部１３１が設けられ、この大径部１３１の外周面に対して前記ハブ２２の中心部に貫通形成された接合孔が、圧入または焼き嵌めによって一体的に接合されている。また、ハブ２２は、円筒部２３とこの円筒部２３の外周面から外側に張り出してディスクを搭載するためのディスク搭載面２４を有している。円筒部２３の内周面にはバックヨーク３５を介して環状の駆動マグネット２５が装着されていて、この駆動マグネット２５の内周面が上記ステータコア１６の外周面に適宜の間隔をおいて対向している。
【００５５】
一方、軸受スリーブ１３はその加工を容易化するために銅系金属もしくはステンレス金属から形成されており、この軸受スリーブ１３に設けられた中心孔の内周面には、一対のラジアル動圧軸受部ＲＢａ、ＲＢｂが軸方向に所定間隔はなして形成されている。軸受スリーブ１３の内周面と固定軸１８の外周面との微少隙間内には、オイルや磁性流体やエアー等の潤滑流体５が注入されている。そして、軸受スリーブ１３および固定軸１８の両動圧面の少なくとも一方側には、図示を省略した例えばヘリングボーン状のラジアル動圧発生用溝が凹設されている。したがって、ロータ組２０の回転に伴い、軸受スリーブ１３が回転すると、ラジアル動圧発生用溝のポンピング作用により潤滑流体５が昇圧されて動圧力を生じ、その動圧力によって、ハブ２２がラジアル方向に軸支される構成になされている。
【００５６】
さらに、固定軸１８の先端側部分、すなわち図示上端部分には、円盤状のスラストプレート２６が後述する接合手段により固着されている。このスラストプレート２６は、軸受スリーブ１３の図示上端側における中心部分に凹設された窪み部内に収容するように配置されており、その窪み部内においてスラストプレート２６と軸受スリーブ１３の端面とが軸方向に近接対向する動圧面によって、下側のスラスト動圧軸受部ＳＢａが形成されている。
【００５７】
さらにまた、スラストプレート２６の図示上側の動圧面に近接するようにして、カウンタープレート１４が上記軸受スリーブ１３の上端部分に固着されている。そして、カウンタープレート１４の図示下端面側の動圧面とスラストプレート２６の動圧面とによって上側のスラスト動圧軸受部ＳＢｂが形成されている。この上側のスラスト動圧軸受部ＳＢｂおよび下側のスラスト動圧軸受部ＳＢａにはスパイラル状またはヘリングボーン状のスラスト動圧発生用溝がそれぞれ形成されている。したがって、ロータ組２０の回転に伴い、スラストプレート２６が回転すると、上記各スラスト動圧発生用溝のポンピング作用により潤滑流体５が昇圧されて動圧力を生じ、その動圧力によって、ハブ２２がスラスト方向に軸支される構成になされている。
【００５８】
ここで、本実施形態における固定軸１８とスラストプレート２６との接合構造について説明する。固定フレーム１１に立設された固定軸１８に対して、ハブ２２と一体化された軸受スリーブ１３を挿入した後、固定軸１８に環状のスラストプレート２６を適度な圧入力で圧入する。しかる後、固定軸１８とスラストプレート２６との接合境界部を溶接することにより両者が接合される。図６に示すように、スラストプレート２６側の接合境界部にあたる中心孔周縁には動圧面よりも窪んだ逃げ部３０が環状に形成されている。この溶接はレーザ溶接工法が好ましく、当該工法により銅系金属もしくはステンレス金属等からからなるスラストプレート２６が溶融して固定軸１８と金属溶融結合している。固定軸１８との溶接は上記逃げ部３０内にて行われ、溶接によって局部的な突出部が生じたとしても動圧面より突出しないように構成されている。
【００５９】
このような構成により、固定軸１８とスラストプレート２６との接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができるので、モータ自身の耐衝撃性が向上する。その結果、固定軸１８に対するスラストプレート２６の直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。しかも、接合境界部に軸方向に窪んだ逃げ部３０を設け、この逃げ部３０内において溶接により両者を一体化しているので、モータ全体の薄型化を阻害することはない。また、動圧力を発生させるための潤滑流体５に接するように位置する接合境界部が溶接されているので、潤滑流体に対する触媒作用を生じることが無く、潤滑流体５の特性を劣化させることがない。
【００６０】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのは言うまでもない。
【００６１】
例えば、上記実施形態１又は２において、カウンタープレート１４が軸受スリーブ１３又は固定フレーム１１の筒状保持部１２’の開口部を閉塞するように溶接で接合された例を示したが、接合境界部の一部を溶接することにより接合強度を確保するとともに、接合境界部の全周を接着剤で封止しても良い。これにより、潤滑流体の漏洩を確実に防止できる。
【００６２】
又、本発明は、上述したハードディスク駆動用以外のスピンドルモータ、例えばＣＤ−ＲＯＭ駆動用モータやポリゴンミラー駆動用モータに対しても同様に適用することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、回転軸とスラストプレートとの接合境界部、及び、軸受スリーブとカウンタープレートとの接合境界部または固定フレームとカウンタープレートとの接合境界部に逃げ部を設け、この逃げ部内において各々の部材を溶接して一体化しているので、各部材どうしの接合長さ接合長さが比較的短くても十分な接合強度を得ることができ、モータ自信の耐衝撃性が向上する。その結果、回転軸に対するスラストプレートの直角度が安定的に保たれ、モータの信頼性が向上する。しかも、接合することにより突出部が形成されても、モータ全体の薄型化を阻害することはない。さらに、軸受スリーブとカウンタープレートとが溶接により接合されているので、Ｏリングや接着剤を用いることなく潤滑流体の漏洩を確実に防止することができる。また、動圧力を発生させるための潤滑流体に接するように位置する回転軸とスラストプレートとの接合境界部が溶接されているので、潤滑流体に対する触媒作用を生じることが無く、潤滑流体の特性を劣化させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるスピンドルモータを示す半断面図である。
【図２】本発明にかかる回転軸とスラストプレートとの接合構造を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる回転軸とスラストプレートとの接合構造を示す平面図である
【図４】本発明の実施の形態２にかかるスピンドルモータを示す半断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかるスピンドルモータを示す半断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３にかかる固定軸とスラストプレートとの接合構造を示す断面図である
【図７】従来のスピンドルモータを示す半断面図である。
【符号の説明】
５ 潤滑流体
１１ 固定フレーム
１２、１２’筒状保持部
１３ 軸受スリーブ
１４ カウンタープレート
１８ 固定軸
２１ 回転軸
２２ ハブ
２６ スラストプレート
３０、４０、５０ 逃げ部
ＲＢａ、ＲＢｂ ラジアル動圧軸受部
ＳＢａ、ＳＢｂ スラスト動圧軸受部
Claims (5)
- 筒状保持部を有する固定フレームと、内周側に動圧軸受部を有して上記筒状保持部に取り付けられた略円筒状の軸受スリーブと、該軸受スリーブ内に保持された潤滑流体と、上記軸受スリーブに挿入され上記潤滑流体を介して回転自在に支承された回転軸と、該回転軸の一端側に固着されたハブと、上記回転軸の他端側に接合固着されスラスト動圧軸受部を構成する環状のスラストプレートと、上記軸受スリーブの開口部を閉塞するように上記軸受スリーブに接合固着されたカウンタープレートとを備え、
上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記回転軸と上記スラストプレートとを溶接して両者を一体化すると共に、
上記軸受スリーブと上記カウンタープレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記軸受スリーブと上記カウンタープレートとを溶接して両者を一体化してなるスピンドルモータ。 - 筒状保持部を有する固定フレームと、内周側に動圧軸受部を有して上記筒状保持部に取り付けられた略円筒状の軸受スリーブと、該軸受スリーブ内に保持された潤滑流体と、上記軸受スリーブに挿入され上記潤滑流体を介して回転自在に支承された回転軸と、該回転軸の一端側に固着されたハブと、上記回転軸の他端側に接合固着されスラスト動圧軸受部を構成する環状のスラストプレートと、上記固定フレームの筒状保持部の開口部を閉塞するように上記筒状保持部に接合固着されたカウンタープレートとを備え、
上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記回転軸と上記スラストプレートとを溶接して両者を一体化すると共に、
上記筒状保持部と上記カウンタープレートとの接合境界部の軸方向他端側の表面部分に、軸方向に窪んだ逃げ部を設け、この逃げ部内において上記筒状保持部と上記カウンタープレートとを溶接して両者を一体化してなるスピンドルモータ。 - 上記各接合境界部において少なくとも何れか一方の素材が溶融して他方の素材と結合していることを特徴とする請求項１または２に記載のスピンドルモータ。
- 上記ハブと上記回転軸とが溶接により固着されていることを特徴とする請求項３に記載のスピンドルモータ。
- 上記スラストプレートの上記スラスト動圧軸受部には動圧発生用溝が形成されていて、上記回転軸と上記スラストプレートとの接合境界部に形成された逃げ部は、上記動圧発生用溝の形成領域から外れた部位に形成されていることことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスピンドルモータ。
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