JP4674462B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

本発明は、流体動圧軸受を用いる軸固定のスピンドルモータの製造方法に関する。

図１３は従来例を示すスピンドルモータである。図１３の上下方向が軸方向に対応している。

まず、従来例を示すスピンドルモータの全体の構造について説明する。

シャフト１は、円筒状の静止部材であり、その外周面に軸方向上側および下側に凹部が形成される中空円筒状のスリーブ２がシャフト１の外周面と微小間隙を介して対向して配置される。スリーブ２の軸方向上側および下側には、上側凹部２１および下側凹部２２が設けられ、それらの中に、それぞれ微小間隙を介して対向する上側ブッシュ３１および下側ブッシュ３２が配置される。

ハブ４は、内側円筒部４１と外側円筒部４２が形成されている。その内側円筒部４１の内周面とスリーブ２の外周面とは、固定される。また、外側円筒部４２の軸方向下側には、磁性体のヨーク５が固定されており、ヨーク５の内周面には、マグネット７が固定されている。

ハブ４の軸方向上端部４３と軸方向下端部４４とには、それぞれ上側シール６１と下側シール６２とが配置されている。上側シール６１と下側シール６２とは、それぞれ上側ブッシュ３１と下側ブッシュ３２と微小間隙を介して対向している。そして、上側シール６１と下側シール６２とは、それぞれシャフト１の外周面に対向して微小間隙が形成されている。

また、シャフト１とスリーブ２との微小間隙、スリーブ２と上側ブッシュ３１および下側ブッシュ３２との微小間隙、そして上側ブッシュ３１と上側シール６１との微小間隙および下側ブッシュ３２と下側シール６２との微小間隙には、潤滑流体が充填されている。そして上側ブッシュ３１と上側シール６１との微小間隙および下側ブッシュ３２と下側シール６２との微小間隙には、それぞれ気液界面が形成されている。

ベース８は、中央部に貫通孔８１が形成されており、この貫通孔８１にシャフト１の下端部１１が固定される。

ステータ９は、ベース８のステータ９載置部８２に固定されており、マグネット７と半径方向に間隙を介して対向して配置される（ 従来例のような構造を示すスピンドルモータの例として、例えば特許文献１参照）。

次に、従来例のスピンドルモータの特に軸受部分における製造方法について説明する。

まずシャフト１に下側ブッシュ３２を固定する。その下側ブッシュ３２の上側に微小間隙をもって対向するようにハブ４に固定されたスリーブ２がシャフト１を挿通するように配置する。そのスリーブ２の上側凹部２１に微小間隙を介して対向するように上側ブッシュ３１がシャフト１に固定する。そしてハブ４の上端部４３と下端部４４とに、上側シール６１と下側シール６２を溶接する。最後に、大気中にて潤滑流体を下側シール６２のシャフト１との微小間隙より注入する。

米国特許公開２００４−０１５６５６８号公報

従来例では、スリーブ２とシャフト１、上側ブッシュ３１および下側ブッシュ３２とは微小間隙を形成している。

そして、潤滑流体を注入する際、シャフト１と上側シール３１および下側シール３２との間隙に注入するが、その間隙はどちらとも微小間隙を形成しているので、潤滑流体の注入が困難である。そのため、モータを減圧状態にて、潤滑流体の溶液中に漬けることで潤滑流体を微少間隙内に注入する方法が考えられるが、この場合は、微少間隙以外の潤滑流体が不要な部分まで、潤滑流体が付着してしまい、その不要な部分の潤滑流体を拭き取る作業が増えてしまう。その作業分が結果としてモータのコスト高に結びついてしまう。また、潤滑流体を注入した後に接着固定を行う場合、潤滑流体が不要な部分の潤滑流体を拭き取った後でも、完全に拭き取ることは困難なので、潤滑流体が付着した部分では、接着固定をすることができず、その箇所の接着固定の信頼性がなくなってしまう。

本発明は、上記のような問題に鑑みて行われるものであり、その目的とするところは、潤滑流体の注入を容易にし、且つ潤滑流体が外部に漏洩することのないスピンドルモータを提供することである。

本願の例示的なスピンドルモータは、シャフトと、シャフトの下端部が固定されるケースと、シャフトの外周面と微小間隙を介して対向する内周面を有し該シャフトに対して相対的に回転自在であり軸方向上側および下側に凹部を有する回転部材と、シャフトに固定され、回転部材の各凹部内周面と微小間隙を介して対向する上側および下側ブッシュと、上側ブッシュの軸方向上側に位置し、上側ブッシュと対向する上側シール部と、下側ブッシュの軸方向下側に位置し、下側ブッシュと対向する下側シールと、スリーブ、上側ブッシュ、下側ブッシュ、およびシャフトにて形成される微小間隙、上側ブッシュおよび上側シールにて形成される微小間隙および下側ブッシュおよび下側シールにて形成される微小間隙に、連続して充填される潤滑流体と、回転部材を回転駆動する磁気回路部と、を具備し、上側ブッシュと上側シール部との間には、潤滑流体の上側界面が形成され、下側ブッシュと下側シール部との間には、潤滑流体の下側界面が形成され、上側シールは、内周面上端部から半径方向内側に伸びる上面を有し、上側シールの上面とシャフトの外周面との間には微小間隙が形成されており、下側シールは、下側シールの内周面下端部とシャフトの外周面との間には、上側シールの上面とシャフトの外周面との間の微小間隙よりも大きな間隙が形成されている。

本発明によれば、下側シールとシャフトとは、上側シールとシャフトとの微小間隙よりも大きな間隙が形成されている。その下側シールとシャフトとで形成した間隙により、潤滑流体を安易に注入することができる。また、モータ内部側である下側シールとシャフトとの間に間隙を設け、モータ外部側である上側シールとシャフトとの間には微小間隙を設けているので、潤滑流体を安易に注入しやすい構造を採用しても、潤滑流体の漏れ出しを防止することができる。

図１は、本発明の製造方法にて作製されたスピンドルモータの実施例の一形態を示す軸方向断面図である。図１の上下方向が軸方向となる。

シャフト１００は、円柱形状に形成され、その中央部１１０には、略円筒形状であり、軸心方向上側および下側に凹部を有するスリーブ２００がシャフト１００の外周面に微小間隙を介して対向するように配置される。スリーブ２００の上側凹部と下側凹部をそれぞれ２１０、２２０とする。またシャフト１００の上部１２０および下部１３０には、それぞれスリーブ２００の上側凹部２１０の面と下側凹部２２０の面とに微小間隙を介して対向して上側ブッシュ３１０と下側ブッシュ３２０が固定される。

スリーブ２００の外周面には、円筒部の軸方向全体に渡り、溝２３０が形成される。その溝２３０の軸方向中央部２３１に半径方向に向い内周面に貫通する連通孔２４０が形成される。またスリーブ２００の外周面には、ロータハブ４００が例えば圧入にて固定されている。このロータハブ４００とスリーブ２００とが固定したことにより、スリーブ２００に形成された溝２３０は、ロータハブ４００の内周面と囲まれ、連通孔２５０が形成される。

ロータハブ４００は、内側円筒部４１０と外側円筒部４２０を有した略円筒形状である。そのロータハブ４００の上端部４３０には凹部４３１が形成され、同様に内側円筒部４１０の下端部４１１にも凹部４１２が形成されている。その凹部４３１および４１２には、それぞれ上側シール５００および下側シール５１０が上側ブッシュ３１０および下側ブッシュ３２０とそれぞれ微小間隙を介して対向するように固定されている。また外側円筒部４２０の下部には、半径方向外側に延びる磁気ディスク（図示せず）を載せる載置部４２１が形成されている。その載置部４２１の下面の外周部４２２には、略円筒形状のヨーク６００が固定されている。そのヨーク６００の内周面には、リング状のマグネット７００が例えば接着にて固定されている。

ケース８００は内側円筒部８１０と外側円筒部８２０を有する略円筒形状である。ケース８００の中央には、貫通孔８３０が形成されており、シャフト１００の下端部１３１を固定する。また内側円筒部８１０の内側には、凹部８１１が形成されており、その凹部８１１の内周面とロータハブ４００の内側円筒部４１０の外周面とが半径方向に対向して第１微小間隙を形成する。またその凹部の外周面には、ステータ９００が例えば圧入接着にて固定されており、ステータ９００とマグネット７００は半径方向に対向して第２微小間隙を形成する。まケース８００の外側円筒部８２０の内周面とヨーク６００の外周面とは、半径方向に対向して第３微小間隙を形成する。

そしてスリーブ２００、上側ブッシュ３１０、下側ブッシュおよびシャフト１００にて形成されている微小間隙とスリーブ２００の連通孔２４０および２５０と上側ブッシュ３１０および上側シール５００にて形成されている微小間隙と下側ブッシュ３２０および下側シール５１０にて形成されている微小間隙には、潤滑流体が充填されている。また上側ブッシュ３１０および上側シール５００にて形成される微小間隙と下側ブッシュ３２０および下側シール５１０にて形成される微小間隙とに充填されている潤滑流体はそれぞれ空気と面して気液界面を形成している。

またスリーブ２００の上側凹部２１０と下側凹部２２０の面には、それぞれ動圧溝が形成されており、動圧軸受部としてモータが回転する際にスリーブ２００と上側ブッシュ３１０および下側ブッシュ３２０とが非接触となるように機能する。そして連通孔２４０および２５０が形成されていることから、潤滑流体は各動圧軸受部を循環することができ、圧力のバランスを保つことができる。したがって、安定した信頼性の高い軸受を実現することができる。

次に上側シール５００および下側シール５１０の説明を行う。

図２および図３は、それぞれ図１にて用いられている上側シール５００および下側シール５１０の斜傾図。図２および図３の一点鎖線は、シャフト１００の中心を示す。

図２に示すように、上側シール５００は内側円筒部５０１と外側円筒部５０２を形成している。そして、内側円筒部５０１の上側には、さらに半径方向内側に伸びる上面５０３を形成している。その上面５０３の内周縁とシャフト１００の外周面とは、半径方向に非常に微小な間隙を介して対向する。そして内側円筒部５０１と外側円筒部５０２とは、下面５０４を介して連結する。その下面５０４と外側円筒部５０２は、ロータハブ４００の上側凹部４３１に当接する。また内側円筒部５０１は、軸方向上側に向う程、半径方向内側に傾斜するテーパ構造を形成し、上側ブッシュ３１０と微小間隙を介して対向している。

図３に示すように、下側シール５１０は上側シール５００とほぼ同形状である。しかしながら、下側シールには、上面が存在しない。これにより、下側シール５１０の内側円筒部５１１の内周縁５１２とシャフト１００の外周面とは、間隙が設けられる。

次に本発明の実施例のモータの製造工程について図４乃至図１０にて説明する。図４は実施例のモータの組立ての工程を示した図である。図５および図６の各図における一点鎖線は、回転軸（図示せず）の軸心である。また図１０は、図１と同構造であり、特に微小間隙の位置を示した図である。

図５に示すように、まずシャフト１００の下部に下側ブッシュ３２０を圧入接着にて固定する。その上に、スリーブ２００とその外周面に固定したロータハブ４００とそのロータハブ４００に固定したヨーク６００およびマグネット７００とを組み合わせたモータ回転部を下側ブッシュ３２０に微小間隙を介して対向するように配置する。そしてスリーブ２００の上側には、上側ブッシュ３１０がスリーブ２００と微小間隙を介して対向するような位置にて、シャフト１００に固定する（ステップＳ１）。

図６に示すように、ステップＳ１にて組み立てた状態にて、ロータハブ４００の上側凹部４３１と下側凹部４１２には、それぞれ上側シール５００と下側シール５１０が溶接により固定される（ステップＳ２）。

次に図７に示すように、ケース８００の内側円筒部８１０の外周面には、ステータ９００が接着圧入にて固定される（ステップＳ３）。

次にステップＳ２の状態にて、真空排気を行い、減圧状態にする。これによりシャフト１００、スリーブ２００、上側ブッシュ３１０、下側ブッシュ３２０、上側シール５００、および下側シール５１０にて形成される軸受内部に空気がなくなる。この状態にて、図８に示すように下側シール５１０の内側円筒部５１１の内周縁５１２とシャフト１００の外周面との間隙からシリンジ針Ａにて潤滑流体を注入する。この潤滑流体は、重力や微小間隙を通ることによる表面張力により、軸受内部に入っていく。そして、上側シール５００とシャフト１００との微小間隙より、潤滑流体の存在を確認できた後に復圧する（ステップＳ４、Ｓ５）。また潤滑流体の充填量は、下側シール５１０と下側ブッシュ３２０との微小間隙に形成した気液界面の位置により確認することができる。本発明では、下側シール５１０とシャフト１００との間隙から目視にて、この気液界面の位置を容易に確認することができる。また、下側シール５１０とシャフト１００とには敢えて間隙を設けていることから、容易に潤滑流体を注入することができる。そしてこの潤滑流体の注入は減圧状態にて行っているので、軸受内部に気泡の介在を行わず潤滑流体の注入を行うことができる。

最後に図９に示すようにステップＳ５の状態にて、ステップＳ３で作製したケース８００の貫通孔８３０にシャフト１００の下端部１３１を接着圧入にて固定する（ステップＳ６）。これにより、図１０に示すように上述の第１微小間隙乃至第３微小間隙がそれぞれ形成される。

ここで下側シール５１０とシャフト１００との間隙は、従来では微小間隙であったが本発明では、潤滑流体の注入の安易化と気液界面の位置の目視での確認のため、敢えて間隙を空けている。そのため、この気液界面が蒸発し、モータの外部に漏洩してしまう可能性が指摘される。しかしながら、ステップＳ６において、第１微小間隙乃至第３微小間隙を設けたことにより、気液界面から蒸発した潤滑流体は、これら第１微小間隙乃至第３微小間隙により、漏洩を防ぐことができる。モータ外部に漏洩するまでに、複雑かつ長い経路であり、その間に微小間隙が３箇所設けてあることから、潤滑流体のモータ外部への漏洩の可能性は限りなくゼロに近くすることができる。また上側シール５００とシャフト１００との間に間隙を設けてしまうと、気液界面から蒸発した潤滑流体はこの間隙を通り、すぐにモータ外部に漏洩してしまい、このモータを搭載するディスク駆動装置に致命的な影響を与えてしまう可能性がある。それ故に、上側シール５００とシャフト１００との間に間隙を設けず、下側シール５１０とシャフト１００との間に間隙を設ける。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。

例えば、上側シールと下側シールの他の実施例として図１１のような形態がある。この図１１は、上側シールおよび下側シールの形状以外は図１と同構造であるので詳細な説明を省略する。この場合においても、上側ブッシュ３１０と上側シールａとが微小間隙を形成し、上側シールａとシャフト１００の外周面とが微小間隙を形成し、かつ下側ブッシュ３２０と下側シールｂとが微小間隙を形成し、下側シールｂとシャフト１００の外周面とがモータ外部より目視にて下側ブッシュ３２０と下側シールｂとの微小間隙に位置する気液界面が見える程度の間隙を形成すればよい。

また例えば、軸受部の種類は本実施例に限定することなく、図１２のようにラジアル軸受部ｃおよびスラスト軸受部ｄによる軸受構造についても適用できる。

また例えば、本実施例のように上側シール５００にて上側ブッシュ３１０との微小間隙およびシャフト１００との微小間隙を形成することに限定することなく、図１２のように、各微小間隙について別々の部材ｅ、ｆを用いてもよい。また図１２の他の部分については図１と同構造であるので詳細な説明は省略する。

また例えば、本実施例は全てアウターロータ型であったが、これに限定することなく、インナーロータ型にでも適用することができる。

本発明の実施例の製造方法にて作製したモータの軸方向断面図である。 本発明の実施例の上側シールの斜傾図である。 本発明の実施例の下側シールの斜傾図である。 本発明の製造方法に係る組立工程を示した図である。 本発明の製造方法の組立工程に係るステップＳ１を示した図である。 本発明の製造方法の組立工程に係るステップＳ２を示した図である。 本発明の製造方法の組立工程に係るステップＳ３を示した図である。 本発明の製造方法の組立工程に係るステップＳ４、Ｓ５を示した図である。 本発明の製造方法の組立工程に係るステップＳ６を示した図である。 本発明の製造方法の組立工程に係るステップＳ６にて形成された微小間隙を示した図である。 本発明の他の実施形態を示した図である。 本発明の他の実施形態を示した図である。 従来例を示す図である。

１００ シャフト
２００ スリーブ
２１０ 上側凹部
２２０ 下側凹部
２３０ 溝
２４０ 連通孔
２５０ 連通孔
３１０ 上側ブッシュ
３２０ 下側ブッシュ
４００ ロータハブ
４１０ 内側円筒部
４２０ 外側円筒部
５００ 上側シール
５０１ 内側円筒部
５０２ 外側円筒部
５０３ 上面
５０４ 下面
５１０ 下側シール
５１１ 内側円筒部
５１２ 内周縁
６００ ヨーク
７００ マグネット
８００ ケース
９００ ステータ

Claims (3)

1. シャフトと、
   前記シャフトの下端部が固定されるケースと、
   前記シャフトの外周面と微小間隙を介して対向する内周面を有し該シャフトに対して相対的に回転自在であり軸方向上側および下側に凹部を有する回転部材と、
   前記シャフトに固定され、前記回転部材の各前記凹部内周面と微小間隙を介して対向する上側および下側ブッシュと、
   前記上側ブッシュの軸方向上側に位置し、前記上側ブッシュと対向する上側シール部と、
   前記下側ブッシュの軸方向下側に位置し、前記下側ブッシュと対向する下側シールと、
   前記スリーブ、前記上側ブッシュ、前記下側ブッシュ、および前記シャフトにて形成される微小間隙、前記上側ブッシュおよび前記上側シールにて形成される微小間隙および前記下側ブッシュおよび前記下側シールにて形成される微小間隙に、連続して充填される潤滑流体と、
   前記回転部材を回転駆動する磁気回路部と、
   を具備したスピンドルモータであって、
   前記上側ブッシュと上側シール部との間には、前記潤滑流体の上側界面が形成され、
   前記下側ブッシュと下側シール部との間には、前記潤滑流体の下側界面が形成され、
   前記上側シールは、内周面上端部から半径方向内側に伸びる上面を有し、前記上側シールの上面と前記シャフトの外周面との間には微小間隙が形成されており、
   前記下側シールは、前記下側シールの内周面下端部と前記シャフトの外周面との間には、前記上側シールの上面と前記シャフトの外周面との間の微小間隙よりも大きな間隙が形成されていることを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記下側シールは、内周面下端部から半径方向内側に延びる上面を有さないことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記ケースは内側円筒部と外側円筒部とを有する略円筒形状であり、
   前記回転部材は内側円筒部を有し、
   前記ケースの内側円筒部の内側には、凹部が形成されており、該凹部の内周面と前記回転部材の内側円筒部の外周面とが半径方向に対向して第１微少間隙を形成す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。

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