JP3818064B2 - Spindle motor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば磁気ディスク、ハードディスク等の記録媒体を駆動するためのスピンドルモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
HDD(ハードディスクドライブ装置)の記録密度は、ここ数年で2倍になり、1インチあたりのトラック数(TPI)は現状のノートパソコンで25000TPIである。そして、今後さらに高密度化が求められる中で、限られた大きさのディスク上で更に記録密度を高めることが必要となる。ところで、この記録密度を高める指標となるのがTPIであり、現在主流の玉軸受では転動体と、内輪又は外輪が点接触しながら回転するため、軸受を介したモータの回転には相対的に真円からの振れ「NRRO」(非同期振れ、以下NRROと記す)が発生し、TPIの限界が見え始めている。
【0003】
このNRROが大きいと、ディスクのトラック幅からズレが発生し(オフトラック)、信号にノイズの発生やデータが読み取れないといった現象が起きるものである。
【0004】
NRROは、トラック幅の1/10以下に抑えなければならない。例えば、30000TPIのトラック幅では、0.8μmであり、従って、NRROは0.08μm以下にする必要がある。流体軸受を使用すればNRROを0.04以下に抑えることが可能であるが、玉軸受では0.08μm程度で使用できなくなる。そこで、玉軸受に代わり流体軸受が注目を浴びてきており、この流体軸受を用いたHDDモータの開発競争に拍車がかかっている。
【0005】
一方、機器の小型化に伴って情報を記録する手段としてのHDD(ハードディスクドライブ装置)の更なる小型化、薄型化が進んでいる。そして、この種の装置の心臓部である回転駆動部は、駆動ハブの中に軸受とモータ部の両方を内臓し、かつ駆動ハブの外周に複数枚の記録再生用のディスクを取付けることにより、装置の小型化と記憶容量の増大を図っている。また、記録の高密度化を図るためには回転主軸部の精度を飛躍的に高める必要がある。
【0006】
ここで、流体軸受構造を有するこの種スピンドルモータについて図4を用いて説明する。
【0007】
図4に示す如く、円盤状のベース2上には固定軸1が固定され、かつ上面には巻線3を巻回したコア4が固定されている。固定軸1の外周面には、軸方向に所定の間隔を保ったラジアル方向動圧発生用溝(ヘリングボーン溝)1a,1bが夫々形成されている。5は、アルミニウム製からなるディスク固定部であるハブ6と、その内部に焼ばめ等により圧入された青銅製のスリーブ7とからなるハブ組立体であり、スリーブ7が固定軸1に嵌挿されることによりハブ組立体5は固定軸1を中心として回転自在とされる。
【0008】
スリーブ7は、上記両ラジアル方向動圧発生用溝1a,1bの間隔と対応する面に凹部となるオイル溜まり7aが形成されている。上記ラジアル方向動圧発生用溝1a,1bは、固定軸1またはスリーブ7の少なくともいずれか一方に形成されていれば良いものである。なお、8はベース2上に配置された駆動回路部品等が搭載されたプリント基板9を固定するねじである。
【0009】
上記ハブ6の外周には、アルミニウム製の複数のディスク10,10がスペーサ11を介して取付けられ、これらディスク10,10はハブ6に固定板12を介してねじ13にて固定される。また、ハブ6の下部に固着されたヨーク14はベース2に形成された環状の凹部2aに囲繞される如く所定の間隔を保って配置される一方、ヨーク14の内面には上記コア4と所定の間隔を保ったマグネット15が固定されることにより磁気回路を形成するものである。
【0010】
また、上記固定軸1の上端部には軸径より膨出した円盤状のフランジ16がねじまたは圧入などの手段で固定されることにより、このフランジ16の外周面とハブ6に形成した切欠き6aとの間に上部オイル溜まり空間17が形成される(図5にa部を拡大して示す)。
【0011】
そして、フランジ16上に取付体となるスラスト板18を配置し、このスラスト板18をハブ6にねじ19にて固定することにより軸部が封止される。このように構成される軸受部は、スラスト板18の下面に形成したポンピング溝またはヘリングボーン溝のようなスラスト方向動圧発生用溝18a、上部オイル溜まり空間17及び上記各ラジアル方向動圧発生用溝1a,1bなどにオイルまたはグリースなどの潤滑剤20を充填・塗布することにより軸受部の潤滑が図られる。
【0012】
図5に示すように、上記上部オイル溜まり空間17の間隙が小さいと、充填された潤滑剤20は毛細管現象によってスラスト板18上まで上って外部に飛散してしまい潤滑剤の減少を招く。また逆に上部オイル溜まり空間17の間隙が図6に示すように広すぎると、潤滑剤20と空気との接触面積が大となって潤滑剤の蒸発によって上記と同様に潤滑剤が減少する。
【0013】
この組立て状態にあって上記マグネット15とヨーク14は磁性体であるコア4の磁気中心に対して上側に位置するため、ハブ組立体5には吸引力(Pz)が作用することにより常時ベース2側に引き寄せられる。
【0014】
以上のように構成されたスピンドルモータは、巻線3に通電することにより磁界が発生しマグネット15と共にハブ組立体5が所定方向に回転駆動する。この駆動時、ラジアル方向動圧発生用溝1a,1bのポンピング力によりスリーブ7は固定軸1に対してセンタリングされ、また軸線方向に対してはスラスト板18のスラスト方向動圧発生用溝18aにより軸と一体のフランジ16に対してスラスト板18及びハブ組立体5が数μm 浮上し、ハブ組立体5は固定軸1及びフランジ16に対して潤滑剤20を介して無接触で回転する。そして、図示せぬ磁気ヘッドがディスク10上を半径方向に相対的に走査して情報の読み書きを行うものである。
【0015】
ところで、特にHDD(ハードディスクドライブ装置)等の情報機器に使用されるスピンドルモータには、高精度・高信頼性への要求が益々強くなつてきているのが現状である。上記したように回転駆動部を支持する動圧を発生させるためのフランジ16(例えば厚みが1.2mm)の固定軸1に対する取付けにあっては、図7に示すようにねじ21にて軸端側で固定する場合は、軸端部とフランジ16の下面との間に異物22が挟まったり、軸端部のバリ等によって固定軸1とフランジ16との垂直度が保てなくなって動圧軸受の機能が低下する原因となっている。
【0016】
また、図8に示すようにフランジ16を固定軸1に圧入によって固定する場合は、端部が面取りまたはR加工されている固定軸1にフランジ16を圧入した時におけるフランジ16の圧入面に作用する応力は、面取り等が施されて圧入面が減少した軸端部に向かうほど小さく不均一であるため、フランジ16はF方向に湾曲してしまってスラスト軸受部の平面度が悪化し、これまた動圧軸受部の信頼性が低下する原因となっている。
【0017】
そこで、本出願人は、固定軸及びコイルを巻回したコアを備えたベースと、前記固定軸と潤滑剤を介して嵌合する回転自在なハブと、前記固定軸または前記ハブのいずれか一方に形成した動圧発生用溝部と、前記固定軸の端部に圧入される円盤状のフランジと、前記フランジ及びこのフランジを封止するスラスト板のいずれか一方に形成した動圧発生用溝部とよりなり、前記固定軸またはこれに圧入される円盤状のフランジのいずれか一方の圧入面に、前記フランジの厚みに対応した上下位置に環状の凹部を形成して、かかる問題点を解決したスピンドルモータを出願している。(特開平8−322193号公報)
【0018】
以下に、その内容に係るスピンドルモータにつき図9乃至図11を参照して説明する。図9はスピンドルモータの半断面図であり、従来と同一の構成部分には同一の符号を付して重複する部分の詳細な説明は省略し、以下変更部分についてのみ説明する。
【0019】
図9に示す如く、固定軸1はステンレス材(SUS303)を採用し、かつスリーブ7は青銅を採用している。なお、両者の熱膨張率は略同一(17×10-6/°C)である。スリーブ7の固定軸1側の内面と反対側の、例えば、アルミニウム製のハブ6と対応する外周面には、スリーブ7の肉厚(W1)と同等もしくは十分に大なる肉厚(W2)を備えた補強用スリーブ71が固定されている。この補強用スリーブ71は、固定軸1及びスリーブ7の熱膨張率より小ない、例えば熱膨脹率が10×10-6/°Cであるステンレス材(SUS430)等が用いられ、ハブ6の切欠凹部6b内に、例えば、圧入等の固定手段にて固定されている。
【0020】
さらに、スリーブ7は補強用スリーブ71 内に、例えば、焼きばめによって固定されているものであり、このスリーブ7と補強用スリーブ71 とによりスリーブ部が構成されることにより、固定軸1の熱膨張率に対してスリーブ部の実質的な熱膨張率が低く設定される。このため動圧発生部の熱による隙間の変化の影響を小としている。
【0021】
例えば、軸径3mmの固定軸1に対する厚さ1.2mmのフランジ16の固定方法としては、圧入による方法を採用している。即ち、図10に示すようにフランジ16の圧入面である内周部16aには、上下面位置に環状の凹部23a,23bがそれぞれ形成してある。環状の凹部23a,23bの深さtは均一で、本実施例では0.1mmであり、直径は内周部16aの直径に対して約0.03mm大としてある。
【0022】
従って、固定軸1にフランジ16を圧入するとフランジ16の幾何学的な中心lに対して内周部16aに生じる応力(面圧)は対称(中心lに対して上下対称の位置L1=L2 )でかつ均一となり、フランジ16の固定軸1に対する垂直度及び平面度が良好に保てる。
【0023】
また、図11に示すものは図10の態様とは逆の態様を示すもので、固定軸1側にフランジ16の圧入面となる内周部16aと対応するよう、その幾何学的な中心lに対して上下の位置に環状の凹部24a,24bがそれぞれ形成してある。そのため上記実施例と同様に圧入面に生じる応力(面圧)は対称でかつ均一となり、フランジ16の固定軸1に対する垂直度及び平面度が良好となる。従って、両実施例にあっては動圧軸受の信頼性が向上し、振れの少ない小型でかつ高精度の信頼性の高いモータが得られるものである。
【0024】
ところで、かかる特開平8−322193号公報記載の技術によれば、フランジ16に対する軸1の組付けが、例えば、圧入によって行なわれている。この圧入によって両者の組付けが行なわれる場合には、その組付けが円滑に行なわれるように、前記した図8及び後述するように、フランジ16の内周部16a及び軸端1dには、挿入の際のガイドとして面取りが必要となるものである。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、本出願人は、この面取りについて考察を進めていった結果、単に面取りがあるだけでは駄目なのであり、後述するように軸1の先端部1dとフランジ16の内周部16aにおける面取りの大きさと、組付け後の両者の位置関係及び単に両者が組付けられているのみではなく、所定の組付け力で組付けられている必要があり、それぞれが重要であることが判明したものである。本発明は、かかる知見に基づきなされたものであり、以下その点につき説明する。
【0026】
ここで、面取りの説明に入る前に、焼きばめ時における軸と穴との一般的な関係(締め代(しろ)と組付け力の関係)について、図12、図13を用いて説明しておく。なお、締め代とは、軸1の径(D)と、フランジ16の内周部16aの穴径(d)との差(D−d)をいい、組付け力とは、両者を組付けた後にフランジ16を抜き去る力をいうものとする。また、当然の如く、焼きばめによる組付けであるので、フランジ16の内周部16aの穴径(d)を加熱することにより、その穴径(d)を膨張させて両者を結合するものが、その前提となるものである。また、この図12、図13の説明においては、便宜上面取り部については、省略してある。
【0027】
図12(A)は焼きばめ前の両者の状態を示すもので、締め代が小さい、すなわち、両者の差(D−d)が小さい場合の説明図であり、当然の如く、この場合、フランジ16の内周部16aの穴径(d)を膨張させる範囲は少なくなる。従って、同図(B)の如く、焼きばめ(組付け)後の組付け力G1は小である。なお、この図12(A)は、穴径(d)を膨張させる範囲が少なくなることより、フランジ16を反らせようとする力H1は小となるので、このフランジ16は反りにくい。すなわち、後述する如く所要の組付け力は得られないものの、フランジ16の平面度は得やすいという相反する結果が出る。
【0028】
一方、図13(A)は焼きばめ前の両者の状態を示すもので、締め代が大きい、すなわち、両者の差(D−d)が大きい場合の説明図であり、当然の如く、この場合、フランジ16の内周部16aの穴径(d)を膨張させる範囲は大きくなる。従って、同図(B)の如く、焼きばめ(組付け)後の組付け力G2は大である。なお、この図13(A)は、前記した穴径(d)を膨張させる範囲が大きくなることより、同図(B)の如く、フランジ16を反らせようとする力H2は大となるので、このフランジ16は反り易い。すなわち、これまた後述する所要の組付け力は得られるものの、フランジ16の平面度は得にくい、というこれまた相反する結果が出る。
【0029】
前記した如く、HDD用のスピンドルモータにあっては、NRROの関係上、流体軸受を用いることが主流になってきつつあるが、このNRROの低減化のために、スピンドルモータとして精密な回転精度が求められている。そのため、スラスト軸受を構成するスラストプレートとしては、平面度、表面粗さ、溝深さ等を高精度に仕上げることが必要とされている。従って、このスラストプレートと当接するフランジ16としても所定の平面度に仕上げられている必要があり、一般的には、1μm以下に仕上げられていることが望まれているものである。
【0030】
また、組付け力としても、各種実験結果及び現在市場に供給されているこの種のHDD用スピンドルモータのデータより、1000N以上必要であるとされている。その理由としては、これ以下の場合は、経時変化等によりスタート、ストップ時にズレが発生してしまうからである。
【0031】
更に、締め代は、前記した如く大きすぎても、小さすぎてもフランジを反らせようとする力と、組付け力との関係上相反する結果が出てくるものである。そこで、この締め代としても、各種実験結果及び現在市場に供給されているこの種のHDD用スピンドルモータのデータと、前記した組付け力の関係を検討した結果、0.03mm程度必要であるということが分かった。
【0032】
すなわち、この種のHDD用スピンドルモータの組付け力は、1000N以上必要であり、締め代は、0.03mm程度必要であり、更にフランジの平面度としては、1μm以下に仕上げられている必要があるものである。
【0033】
次に、面取りの大きさと組付け後の両者の位置関係が重要であり、この点が疎かにされている場合は、焼きばめ(組付け)後にフランジ16に変形(反り)が発生する理由について図14を用いて説明する。図14は、軸1とフランジ16とが、例えば、焼きばめにより組付けられた状態を示す側面図である。なお、従来と同一部分は同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【0034】
図14中、1cは、軸1の先端部1dの例えば上部に環状に形成された面取り部、16b、16cは、フランジ16の内周部16aに環状に形成された面取り部、16dは、フランジ16の上面に形成された上面部で、この上面部16dは、前記した如くスラスト軸受を構成するヘリングボーン溝のようなスラスト方向動圧発生用溝18aに当接するので、面精度(平面度)が出ている必要がある。
【0035】
この図14の状態においては、フランジ16側から見ると、このフランジ16と軸1とで当接していない部分があることがわかる。すなわち、フランジ16の内周部16a、この内周部16aと連続している面取り部16bと、軸1の先端部1d側に設けられた面取り部1cとにおいて、フランジ16側から見て軸1に当接していない三角地帯(Δ)が形成されていることがわかる。
【0036】
このように、フランジ16側から見て軸1に当接していない部分(三角地帯Δ)があると、組付けの際、矢印で示した如く、フランジ16の上面16dには、上方に反りたがる力I1が発生し、バランスが崩れてしまうことになる。すなわち、フランジ16が変形してしまうことにつながる。従って、このフランジ16の変形は、これと当接しているスラスト軸受に悪影響を与え、延いてはスピンドルモ−タそのものの性能の悪化につながるものである。このことから理解できるように、面取りの大きさによっては前記した如くの弊害、すなわち、単に面取りを施すのみでは駄目であるということが分かるものである。従って、軸1の先端部1d側に形成された面取り部1cとフランジ16の内周部16aに形成された面取り部16bの大きさは、後述する如く所定の範囲内のものでなければならないことが理解できる。
【0037】
次に、所定の組付け力を得る方法(フランジ16の内周部16aの面粗さと組付け力)について図15、図16を用いて説明する。図15は、軸1とフランジ16とが、例えば、焼きばめにより組付けられた状態を示す側面図、図16は、図15のX部におけるフランジ16の内周部16aの面粗さを示すものであり、(A)は面粗さが細かい状態、(B)は面粗さが荒い状態を示す側面図である。なお、従来と同一部分は同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【0038】
図16(A)において16a1〜16a1nは、フランジ16の内周部16aの面粗さ(ピッチ)を示すもので、この場合は、ピッチが細かい(Rt:2μm)。従って、この内周部16a1等と軸1との接触面積は大となるので、両者は摩擦力も大となり、その結果、組付け力も大となるものである。
【0039】
図16(B)において16a2〜16a2nは、フランジ16の内周部16aの面粗さ(ピッチ)を示すもので、この場合は、ピッチが荒い(Rt:8μm)。従って、この内周部16a2等と軸1との接触面積は小となるので、両者は摩擦力も小となり、その結果、組付け力も小となるものである。この例からも分かるように、所定の組付け力を得るためには、軸1とフランジ16の内周部16aの面粗さ(ピッチ)は、細かい状態が望ましいものであることが分かる。
【0040】
本発明は、かかる観点に鑑みなされたものであり、フランジの厚さに対応したフランジ穴エッジ部と軸先端部側の面取りの大きさ、フランジ面と軸先端部との位置関係等を具体的に設定することにより、前記した問題点を解決したものであり、以下その点につき説明する。
【0041】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載された発明は、軸(1)の先端部(1d)側に、この軸(1)が挿入される孔(16a)を有する環状のフランジ(16)が焼きばめにより組み付けられて成るスピンドルモータにおいて、
前記フランジ(16)の前記孔のエッジ部に第1の面取り部(16b)を設ける一方、前記軸(1)の前記先端部(1d)側に第2の面取り部(1c)を設け、 前記第1の面取り部(16b)における前記軸(1)の長手方向の面取り量をT1とし、前記フランジ(16)における前記軸(1)の前記先端部(1d)側の端面(16d)から前記軸(1)の外周面における前記第2の面取り部(1c)の面取り開始位置までの前記軸の長手方向距離をT2としたときに、T1及びT2を、T1−T2≧0.01mmに設定すると共に、前記孔(16a)の内面の表面粗さ(Rt)を2μm以下にして成ることを特徴とする。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施例は本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【0044】
図1は、本実施例に係るスピンドルモータの固定軸とフランジとの全体の組立て状態を示す部分図、図2は、本発明に係るスピンドルモータの固定軸とフランジとの組立て状態の一例を示す部分図、図3は、スピンドルモータの固定軸とフランジとの悪い組立て状態を示す部分図である。なお、前記した従来例と同一部分は同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【0045】
図1は、本実施例に係るスピンドルモータの固定軸とフランジとの全体の組立て状態を示す部分図であり、例えば、フランジ16の外径を7.2mm、フランジ16の厚みを1.5mm、軸径1を4mmに設定した際、前記した組付け力を1000N以上、フランジの平面度1μm以下を得る目的でスピンドルモータを作製したものである。
【0046】
(実施例1)
具体的には、締め代を前記した0.03mm、フランジ穴16aのエッジ部16bの面取り量を0.12mm、軸1の先端部1d側に形成された面取り部1cの面取り量を0.08mm、フランジ16の上面部16dと軸1の上面部1dとの段差を0.03mm、フランジ穴16aの内面16a1〜16a1nの面粗さ(Rt)を2μmに設定した。
【0047】
前記した如くスピンドルモータを具体的に構成したことにより、組付け力1100N、フランジの平面度0.062μmという結果が得られた。
【0048】
(比較例1)
前記した実施例1と同じ条件において、フランジ穴16aの内面16a2〜16a2nの面粗さ(Rt)のみを8μmに設定した。その結果、組付け力が710Nまで低下してしまった。これは、前記した図16(B)で説明した如く、ピッチが荒く(Rt:8μm)なることによって、内周部16a2等と軸1との接触面積が小となるので、両者は摩擦力も小となり、その結果、組付け力も小となった結果である。なお、Rtを4μm、6μmとその面粗さを変化させたが組付け力は、前者の場合は940N、後者の場合は780Nといずれも所定の1000Nは得ることができなかった。
【0049】
(比較例2)
前記した実施例1と同じ条件において、軸1の先端部1d側に形成された面取り部1cの面取り量のみを0.2mmに設定した。その結果、フランジの平面度が1.524μmと悪化してしまった。図3は、この比較例2の結果を図面化したものである。この図3より明らかな如く、軸1の先端部1d側に形成された面取り部1cの面取り量を0.2mmと大きく取ってしまった場合、前記した図14にて説明した如く、フランジ16側から見て軸1に当接していない部分(三角地帯Δ)が発生してしまい、その結果、軸1が高速回転した際、フランジ16の上面16dには、上方に反りたがる力が発生し、バランスが崩れてしまったことによる。すなわち、フランジ16が変形してしまった例である。
【0050】
図2は、フランジ穴16aのエッジ部16b面取り後の高さをT1、フランジ16の上面部16dと軸1の先端部1d側に形成された面取り部1c面取り後の高さをT2とした場合、T1―T2≧0.01mmの不等式を満足するよう前記した高さ関係を設定することにより、前記したフランジ16の平面度を1μm以下にすることができたものである。
【0051】
なお、本実施例の説明においては、スピンドルモータの軸として固定軸の例で説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、固定軸の代わりに回転子を用いても同様の効果が得られるものである。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度,高強度の固定軸若しくは回転子が得られ、振れの少ない高精度で信頼性の高いスピンドルモータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスピンドルモータの固定軸とフランジとの全体の組立て状態の一実施例を示す部分図である。
【図2】本発明に係るスピンドルモータの固定軸とフランジとの組立て状態の一実施例を示す部分図である。
【図3】スピンドルモータの固定軸とフランジとの悪い組立て状態を示す部分図である。
【図4】改良された従来のスピンドルモータの一例を示す半断面図である。
【図5】図4のスピンドルモータにおける固定軸とフランジとの関係を示す一部拡大図である。
【図6】図4のスピンドルモータにおける固定軸とフランジとの他の関係を示す一部拡大図である。
【図7】従来のスピンドルモータの一例を示す半断面図である。
【図8】従来のスピンドルモータのオイル溜まり空間を示す半断面図である。
【図9】従来のスピンドルモータの他のオイル溜まり空間を示す半断面図である。
【図10】従来のスピンドルモータの固定軸とフランジとの組立て状態を示す部分図である。
【図11】従来のスピンドルモータの固定軸とフランジとの他の組立て状態を示す部分図である。
【図12】スピンドルモータの固定軸とフランジとの組立て過程及び組立て状態の一例を示す部分図である。
【図13】スピンドルモータの固定軸とフランジとの組立て過程及び組立て状態の他の一例を示す部分図である。
【図14】スピンドルモータの固定軸とフランジとの組立て状態の一例を示す部分図である。
【図15】スピンドルモータの固定軸とフランジとの組立て状態の他の一例を示す部分図である。
【図16】図15における固定軸とフランジ取付け穴との関係を示す部分図である。
【符号の説明】
1 固定軸
1c 面取り
1d 先端部
2 ベース
5 ハブ組立体
6 ハブ
7 スリーブ
10 ディスク
11 スペーサ
14 ヨーク
15 マグネット
16 フランジ
16a フランジ穴
16b エッジ部(面取り)
16c 面取り
16d フランジ上面部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle motor for driving a recording medium such as a magnetic disk or a hard disk.
[0002]
[Prior art]
The recording density of HDDs (hard disk drive devices) has doubled in recent years, and the number of tracks per inch (TPI) is 25000 TPI with current notebook computers. In the future, a higher density is required, and it is necessary to further increase the recording density on a limited size disk. By the way, TPI is an index for increasing the recording density. In the current mainstream ball bearings, the rolling element and the inner ring or the outer ring rotate while being in point contact with each other. A shake “NRRO” (asynchronous shake, hereinafter referred to as NRRO) from a perfect circle occurs, and the limit of TPI is beginning to be seen.
[0003]
When this NRRO is large, deviation occurs from the track width of the disk (off-track), and a phenomenon such as generation of noise in the signal or inability to read data occurs.
[0004]
NRRO must be suppressed to 1/10 or less of the track width. For example, at a track width of 30000 TPI, it is 0.8 μm, and therefore, NRRO needs to be 0.08 μm or less. If a fluid bearing is used, the NRRO can be suppressed to 0.04 or less, but a ball bearing cannot be used at about 0.08 μm. Therefore, fluid bearings have attracted attention in place of ball bearings, and the development competition of HDD motors using these fluid bearings has been spurred.
[0005]
On the other hand, along with the miniaturization of devices, HDDs (hard disk drive devices) as means for recording information are further miniaturized and thinned. And the rotational drive part which is the heart part of this type of device has both a bearing and a motor part built in the drive hub, and by attaching a plurality of recording / reproducing disks on the outer periphery of the drive hub, The miniaturization of the device and the increase of the storage capacity are attempted. Further, in order to increase the recording density, it is necessary to dramatically improve the accuracy of the rotating main shaft portion.
[0006]
Here, this type of spindle motor having a hydrodynamic bearing structure will be described with reference to FIG.
[0007]
As shown in FIG. 4, a fixed shaft 1 is fixed on a disc-shaped base 2, and a
[0008]
The
[0009]
A plurality of
[0010]
Further, a disk-
[0011]
Then, a
[0012]
As shown in FIG. 5, when the gap between the upper
[0013]
In this assembled state, the
[0014]
The spindle motor configured as described above generates a magnetic field when the
[0015]
By the way, the present situation is that the demand for high precision and high reliability is becoming increasingly strong for spindle motors used in information equipment such as HDDs (hard disk drive devices). As described above, when the flange 16 (for example, the thickness is 1.2 mm) for generating the dynamic pressure for supporting the rotational drive unit is attached to the fixed shaft 1, the shaft end is fixed by the screw 21 as shown in FIG. In the case of fixing on the side, the
[0016]
In addition, when the
[0017]
Therefore, the applicant of the present invention has a base having a core around which a fixed shaft and a coil are wound, a rotatable hub that is fitted to the fixed shaft via a lubricant, and either the fixed shaft or the hub. And a dynamic pressure generating groove formed on one of the flange and the thrust plate sealing the flange. A spindle which solves such a problem by forming an annular recess on the press-fitting surface of either the fixed shaft or the disc-shaped flange press-fitted into the fixed shaft at a vertical position corresponding to the thickness of the flange. I have applied for a motor. (JP-A-8-322193)
[0018]
The spindle motor according to the contents will be described below with reference to FIGS. FIG. 9 is a half sectional view of the spindle motor. The same components as those in the prior art are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the overlapping portions is omitted. Only the changed portions will be described below.
[0019]
As shown in FIG. 9, the fixed shaft 1 is made of stainless steel (SUS303), and the
[0020]
Furthermore, the
[0021]
For example, as a method for fixing the
[0022]
Therefore, when the
[0023]
11 shows a mode opposite to the mode shown in FIG. 10, and the geometric center l thereof corresponds to the inner
[0024]
By the way, according to the technique described in JP-A-8-322193, the assembly of the shaft 1 to the
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
However, as a result of studying this chamfering, the applicant of the present application cannot simply be chamfered. As described later, the chamfering at the tip 1d of the shaft 1 and the inner
[0026]
Here, before entering the description of chamfering, the general relationship between the shaft and the hole during shrink fitting (the relationship between the interference and the assembly force) will be described with reference to FIGS. Keep it. The fastening allowance refers to the difference (D−d) between the diameter (D) of the shaft 1 and the hole diameter (d) of the inner
[0027]
FIG. 12 (A) shows the state before shrink fitting, and is an explanatory diagram when the interference is small, that is, when the difference (D−d) between the two is small. As a matter of course, in this case, The range in which the hole diameter (d) of the inner
[0028]
On the other hand, FIG. 13A shows the state before shrink fitting, and is an explanatory diagram when the interference is large, that is, when the difference (D−d) between the two is large. In this case, the range in which the hole diameter (d) of the inner
[0029]
As described above, for spindle motors for HDDs, the use of fluid bearings is becoming mainstream due to the NRRO relationship. However, due to the reduction in NRRO, precise rotation accuracy as a spindle motor has been increased. It has been demanded. Therefore, it is necessary to finish the flatness, surface roughness, groove depth, etc. with high precision as the thrust plate constituting the thrust bearing. Therefore, the
[0030]
Also, the assembly force is required to be 1000 N or more based on the results of various experiments and data of this type of HDD spindle motor currently supplied to the market. The reason for this is that if it is less than this, a deviation occurs at the time of start and stop due to a change with time or the like.
[0031]
Furthermore, if the tightening margin is too large or too small as described above, there is a contradictory result due to the relationship between the force for bending the flange and the assembling force. Therefore, as a result of examining the relationship between the above-described assembly force and various experimental results and data of this type of HDD spindle motor currently being supplied to the market, it is said that about 0.03 mm is necessary. I understood that.
[0032]
That is, the assembly force of this type of HDD spindle motor needs to be 1000 N or more, the tightening margin needs to be about 0.03 mm, and the flatness of the flange needs to be finished to 1 μm or less. There is something.
[0033]
Next, the relationship between the size of the chamfer and the position after assembly is important. If this point is neglected, the reason why the
[0034]
In FIG. 14, 1 c is a chamfered portion formed annularly at, for example, the upper portion of the tip portion 1 d of the shaft 1, 16 b and 16 c are chamfered portions formed annularly on the inner
[0035]
In the state of FIG. 14, it can be seen from the
[0036]
As described above, when there is a portion (triangular zone Δ) that is not in contact with the shaft 1 when viewed from the
[0037]
Next, a method for obtaining a predetermined assembling force (surface roughness and assembling force of the inner
[0038]
16a 1 ~16a 1 n in FIG. 16 (A) shows the surface roughness of the inner
[0039]
16a 2 ~16a 2 n in FIG. 16 (B) shows the surface roughness of the inner
[0040]
The present invention has been made in view of such a viewpoint, and specifically describes the size of the chamfer on the flange hole edge portion and the shaft tip portion side corresponding to the thickness of the flange, the positional relationship between the flange surface and the shaft tip portion, and the like. The above-mentioned problem is solved by setting to, and this point will be described below.
[0041]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is an annular flange having a hole (16a) into which the shaft (1) is inserted on the tip (1d) side of the shaft (1). 16) is a spindle motor assembled by shrink fitting,
While providing the first chamfered portion (16b) to an edge portion of the hole of the flange (16), a second chamfer (1c) provided at the distal end (1d) side of the shaft (1), wherein The longitudinal chamfering amount of the shaft (1) in the first chamfered portion (16b) is T1, and the end surface (16d) on the distal end (1d) side of the shaft (1) in the flange (16) When the longitudinal distance of the shaft to the chamfer start position of the second chamfered portion (1c) on the outer peripheral surface of the shaft (1) is T2, T1 and T2 are set to T1−T2 ≧ 0.01 mm. In addition, the surface roughness (Rt) of the inner surface of the hole (16a) is 2 μm or less .
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the examples described below are preferred specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise described, the present invention is not limited to these embodiments.
[0044]
FIG. 1 is a partial view showing an entire assembled state of a fixed shaft and a flange of a spindle motor according to the present embodiment, and FIG. 2 shows an example of an assembled state of the fixed shaft and the flange of the spindle motor according to the present invention. FIG. 3 is a partial view showing a bad assembly state of the fixed shaft and the flange of the spindle motor. The same parts as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0045]
FIG. 1 is a partial view showing an entire assembled state of the fixed shaft and the flange of the spindle motor according to the present embodiment. For example, the outer diameter of the
[0046]
Example 1
Specifically, 0.03 mm of the interference described above, 0.12 mm chamfering amount of the flange holes 16 a of the edge portion 16b, and chamfering of the tip portions 1d side formed chamfered portion 1c of the shaft 1 0. 08Mm, was set a level difference between the upper surface portion 1d of the
[0047]
By specifically configuring the spindle motor as described above, results were obtained that the assembly force was 1100 N and the flatness of the flange was 0.062 μm.
[0048]
(Comparative Example 1)
In the same conditions as in Example 1 described above were set surface roughness of the inner surface 16a2~
[0049]
(Comparative Example 2)
Under the same conditions as in Example 1 described above, only the chamfering amount of the chamfered portion 1c formed on the tip 1d side of the shaft 1 was set to 0.2 mm. As a result, the flatness of the flange deteriorated to 1.524 μm. FIG. 3 shows the result of Comparative Example 2 as a drawing. As is apparent from FIG. 3, when the chamfering amount of the chamfered portion 1c formed on the tip 1d side of the shaft 1 is as large as 0.2 mm, as described in FIG. As a result, when the shaft 1 rotates at a high speed, a force that warps upward is generated on the
[0050]
2, the height after the edge portion 16b chamfer of the flange holes 16 a T1, the
[0051]
In the description of the present embodiment, the example of the fixed shaft as the shaft of the spindle motor has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and the same effect can be obtained even if a rotor is used instead of the fixed shaft. It is what
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, high-precision, high-strength fixed shaft or rotor is obtained, Ru are highly spindle motor reliable less accurate runout obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial view showing an embodiment of an entire assembled state of a fixed shaft and a flange of a spindle motor according to the present invention.
FIG. 2 is a partial view showing an embodiment of the assembled state of the fixed shaft and the flange of the spindle motor according to the present invention.
FIG. 3 is a partial view showing a badly assembled state of a fixed shaft and a flange of a spindle motor.
FIG. 4 is a half sectional view showing an example of an improved conventional spindle motor.
5 is a partially enlarged view showing a relationship between a fixed shaft and a flange in the spindle motor of FIG. 4;
6 is a partially enlarged view showing another relationship between the fixed shaft and the flange in the spindle motor of FIG. 4;
FIG. 7 is a half sectional view showing an example of a conventional spindle motor.
FIG. 8 is a half sectional view showing an oil pool space of a conventional spindle motor.
FIG. 9 is a half sectional view showing another oil pool space of a conventional spindle motor.
FIG. 10 is a partial view showing an assembled state of a fixed shaft and a flange of a conventional spindle motor.
FIG. 11 is a partial view showing another assembled state of a fixed shaft and a flange of a conventional spindle motor.
FIG. 12 is a partial view showing an example of an assembly process and an assembly state of a fixed shaft and a flange of a spindle motor.
FIG. 13 is a partial view showing another example of the assembly process and assembly state of the fixed shaft and the flange of the spindle motor.
FIG. 14 is a partial view showing an example of an assembled state of a fixed shaft and a flange of a spindle motor.
FIG. 15 is a partial view showing another example of the assembled state of the fixed shaft and the flange of the spindle motor.
16 is a partial view showing the relationship between the fixed shaft and the flange mounting hole in FIG. 15;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed shaft 1c Chamfer 1d Tip part 2 Base 5
Claims (1)
前記フランジの前記孔のエッジ部に第1の面取り部を設ける一方、前記軸の前記先端部側に第2の面取り部を設け、
前記第1の面取り部における前記軸の長手方向の面取り量をT1とし、前記フランジにおける前記軸の前記先端部側の端面から前記軸の外周面における前記第2の面取り部の面取り開始位置までの前記軸の長手方向距離をT2としたときに、T1及びT2を、T1−T2≧0.01mmに設定すると共に、前記孔の内面の表面粗さ(Rt)を2μm以下にして成ることを特徴とするスピンドルモータ。 In a spindle motor in which an annular flange having a hole into which the shaft is inserted is assembled by shrink fitting on the tip end side of the shaft.
While providing a first chamfered portion on the edge portion of the hole of the flange, a second chamfered portion is provided on the tip side of the shaft,
The amount of chamfering in the longitudinal direction of the shaft in the first chamfered portion is T1, and from the end surface on the tip end side of the shaft in the flange to the chamfering start position of the second chamfered portion on the outer peripheral surface of the shaft. When the longitudinal distance of the shaft is T2, T1 and T2 are set to T1−T2 ≧ 0.01 mm, and the surface roughness (Rt) of the inner surface of the hole is 2 μm or less. Spindle motor.
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