JP4843064B2 - スピンドルモーター - Google Patents

Description

本発明はスピンドルモーターに係り、より詳しくは回転軸のスラストプレートとシーリングキャップの間の軸方向ギャップ及び水平度の管理がより容易であるスピンドルモーターに関するものである。

一般に、スピンドルモーターは、回転軸を内部に収容したベアリングが回転軸を回転可能に支持することにより、高精度の回転特性を維持することができ、これによりハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、磁気ディスクドライブ及びその他に高速回転を要する記録媒体の駆動手段として広く採用されている。

このようなスピンドルモーターにおいて、回転軸の回転を容易にするために、回転軸と回転軸を軸支するスリーブの間に所定の流体を注入し、回転軸の回転の際に動圧が発生するようにする流体動圧ベアリングが一般的に使用されている。

流体動圧ベアリングは、回転軸の回転の際に流体による動圧が発生するように動圧発生溝を形成することでなることができる。このような動圧発生溝は、回転軸を回転可能に支持するスリーブの内径部及び回転軸の軸方向に直交方向に設置されるスラストプレートに形成されることができる。このような従来技術のスピンドルモーターの一例が図６に示されている。

図６に示すように、従来技術のスピンドルモーターは、プレート１０、スリーブ２０、電気子３０、回転軸４０、スラストプレート５０、ハブ６０及びシーリングキャップ７０で構成される。

プレート１０はハードディスクドライブなどの装置に固着され、その中央部位にスリーブ２０が固定的に押し込まれる。

スリーブ２０は、その内部に回転軸４０が回転可能に収容され、上部にスラストプレート５０及び回転軸４０の離脱を防止するために、シーリングキャップ７０が固着される。また、スリーブ２０は、回転軸４０と向かい合う内径部及びスラストプレート５０と向かい合う部位に流体動圧ベアリングが形成される。

電気子３０は、光ディスクまたは磁気ディスクが搭載されるハブ６０を回転させるために、外部電源を受けて電場を形成するためのもので、複数枚の薄型金属プレートを積層させたコア３１とこのコア３１に複数回巻き付けられるコイル３２とからなる。

回転軸４０はハブ６０を軸支するためのもので、スリーブ２０に挿設され、スリーブ２０によって回転可能に支持され、回転軸４０の上部にはスラストプレート５０が固定的に挿設される。

スラストプレート５０は回転軸４０に固着されて、シーリングキャップ７０及びスリーブ２０との間にそれぞれ上側／下側スラストベアリングを形成する。ここで、下側スラストベアリングは、回転軸４０の回転の際、スリーブ２０とスラストプレート５０の間に保持される流体を利用して流体動圧を発生させることで、スリーブ２０からスラストプレート５０を浮上させる。すなわち、このような下側スラスト流体動圧ベアリングによって、スラストプレート５０は、回転軸４０の回転の際に、スリーブ２０に対して非接触状態を維持することができる。また、上側スラストベアリングは、回転軸４０の回転の際に、スラストプレート５０とシーリングキャップ７０の間の流体で流体動圧を発生させることにより、シーリングキャップ７０に対してスラストプレート５０を非接触状態に維持する。

ハブ６０は光ディスクまたは磁気ディスク（図示せず）を搭載して回転させるためのもので、電気子３０に向かい合って磁場を形成する磁石６１が内周面に固着される。

シーリングキャップ７０はスラストプレート５０に向かい合うようにスリーブ２０に固定結合され、スラストプレート５０との間に流体を保持する流体シーリング部７１を形成する。また、シーリングキャップ７０は、スラストプレート５０との間に上側スラストベアリングを形成するためのギャップ（間隙）を維持しなければならない。

一方、前記のような構成を持つ従来のスピンドルモーターにおいて、シーリングキャップ７０はスリーブ２０にレーザー熔接などで固着され、スラストプレート５０との間に一定ギャップを維持している。しかし、シーリングキャップ７０を結合するためのレーザー熔接の間に熔接部８０の硬化、あるいはシーリングキャップ７０に印加された残留応力によってシーリングキャップ７０の変形または歪みが発生することができた。

より具体的に、図７及び図８に示すように、シーリングキャップ７０をスリーブ２０に載置した後、シーリングキャップ７０とスリーブ２０の連結部位をレーザー溶接機などで熔接する場合、図８のように、シーリングキャップ７０の内径部が上側（矢印方向）に曲がるなどの変形が発生することができた。

すなわち、シーリングキャップ７０のレーザー熔接の際、シーリングキャップ７０とスラストプレート５０の間のギャップ（間隙）及び水平度を一定に維持及び管理することができなく、これによってスピンドルモーターの安定した駆動特性を得にくい問題点があった。

本発明は前述した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、レーザー熔接によって増加するシーリングキャップとスラストプレートの間の距離の分だけシーリングキャップの下部に段差部を与えて延設することにより、レーザー熔接の後に所望程度のギャップを維持することができるスピンドルモーターを提供することである。

前述したような本発明の目的を達成するために、本発明は、上側部に直交方向に挿設されたスラストプレートを備える回転軸；前記回転軸を収容して回転可能に支持するスリーブ；前記スリーブが固定的に挿設されるプレート；及び前記スラストプレートの上面に向かい合うように、前記スリーブにレーザー熔接によって固着され、前記レーザー熔接の際に変形される程度に対応するように、少なくとも一部が前記スラストプレート側に段差部をなして伸びるシーリングキャップ；を含む、スピンドルモーターを提供する。

前記シーリングキャップは、前記スリーブに定着される定着部；前記定着部の底面に対して前記スラストプレート側に段差部をなすように延設された段差部；及び前記段差部に延設され、流体を保持する流体シーリング部；を含んでなることができる。

前記シーリングキャップは、前記レーザー熔接の際、前記シーリングキャップに印加された残留応力による前記シーリングキャップと前記スラストプレートの間の距離増加量に対応するように、前記段差部が突出するように形成されることができる。

前記段差部は、前記定着部に対して１５〜２０μｍ程度に突出するように形成されることができる。

前記段差部の底面は、前記レーザー熔接の後、前記スラストプレートに対して３０μｍだけ離隔されることができる。

前記段差部の底面は、前記定着部の底面に対して平行に形成されることができる。

前記段差部は、前記レーザー熔接の際、前記シーリングキャップに印加された残留応力による前記シーリングキャップと前記スラストプレートの間の角度変化に対応するように斜めに形成された傾斜面を持つことができる。

前記傾斜面は、前記定着部から前記スラストプレート側に斜めに形成されることができる。

本発明のスピンドルモーターによれば、レーザー熔接によって変形される程度だけシーリングキャップの段差部をスラストプレート側に延長させることにより、シーリングキャップのレーザー熔接の後にもシーリングキャップとスラストプレートの間に一定のギャップを維持することができる。また、レーザー熔接によって変形される程度だけ段差部の底面を斜めに形成することにより、シーリングキャップとスラストプレートの間に一定のギャップを維持するとともに良好な水平度を提供することができる。

本発明の好適な実施例によるスピンドルモーターの概略断面図である。 図１のシーリングキャップの概略断面図である。 図１のシーリングキャップのレーザー熔接を示す概略図である。 図１のシーリングキャップのレーザー熔接を示す概略図である。 本発明の他の実施例によるシーリングキャップの概略断面図である。 従来技術のスピンドルモーターの概略断面図である。 従来技術のシーリングキャップのレーザー熔接を示す概略図である。 従来技術のシーリングキャップのレーザー熔接を示す概略図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の好適な実施例によるスピンドルモーターについて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の好適な実施例によるスピンドルモーター１００は、プレート１１０、スリーブ１２０、電気子１３０、回転軸１４０、スラストプレート１５０、ハブ１６０及びシーリングキャップ１７０を含む。

プレート１１０はスピンドルモーター１００を全体的に固定支持するためのもので、スピンドルモーター１００が設置されるハードディスクドライブなどの装置に固着される。ここで、プレート１１０はアルミニウム板またはアルミニウム合金板などの軽量材で製作できるが、これとは異なり、鋼鉄板で製作することもできる。

また、プレート１１０は、スリーブ１２０が結合される結合部１１１が突設され、結合部１１１は、中央部位にスリーブ１２０が挿着されるように、スリーブ１２０の外径と同じ直径を持つ嵌合孔が形成される。すなわち、この嵌合孔にスリーブ１２０が挿入されて固着される。この際、スリーブ１２０を結合部１１１に固定させるために、別途の接着剤を使う接着結合工程またはレーザー熔接などを行うことができるが、これとは異なり、スリーブ１２０に所定の圧力を印加して嵌合孔に押し込むことで固着させることもできる。

スリーブ１２０は回転軸１４０を回転可能に支持するためのもので、全体的に中空の円筒状を持ち、回転軸１４０と向かい合う内径部１２１及びスラストプレート１５０と向かい合うベアリング面１２２に流体動圧ベアリングが形成される。より具体的には、スリーブ１２０の内径部１２１には、回転軸１４０との間にラジアル流体動圧ベアリングを形成するためのラジアル動圧発生溝（図示せず）が形成され、内径部１２１と回転軸１４０の間に流体が保持される。ラジアル動圧発生溝は、回転軸１４０の回転の際、スリーブ１２０と回転軸１４０の間に保持される流体を利用して流体動圧を発生させることで、回転軸１４０とスリーブ１２０の間に非接触状態を維持する。本実施例において、ラジアル動圧発生溝をスリーブ１２０の内径部１２１に形成したが、これと異なり、ラジアル動圧発生溝は回転軸１４０の外周面に形成することもできる。

ここで、スリーブ１２０のベアリング面１２２はスラストプレート１５０の下側面との間に下側スラストベアリングを形成し、下側スラストベアリングは、スラストプレート１５０とスリーブ１２０のベアリング面１２２の間に保持された流体を利用して流体動圧を発生させることにより、スラストプレート１５０とスリーブ１２０の間の非接触状態を維持する。

また、スリーブ１２０はシーリングキャップ１７０が固着されるキャップ結合部１２３がベアリング面１２２に対して直交方向に伸び、段差状に形成される。

キャップ結合部１２３は、ベアリング面１２２に対してスラストプレート１５０の高さだけ位直方向に伸び、シーリングキャップ１７０が定着される定着面１２３ａと、定着面１２３ａからシーリングキャップ１７０の高さだけ直交方向に伸び、シーリングキャップ１７０の端部と当接して熔接される熔接面１２３ｂとを持つ。この際、熔接面１２３ｂとシーリングキャップ１７０の間にレーザー熔接によって熔接部１８０が形成される。

電気子１３０は、光ディスクまたは磁気ディスクが搭載されるハブ１６０を回転させるために、外部電源を受けて電場を形成するためのもので、複数枚の薄型金属プレートを積層させたコア１３１と、該コア１３１に複数回巻き付けられるコイル１３２とからなる。

コア１３１はプレート１１０の結合部１１１の外周面に固着され、コイル１３２はコア１３１に巻き付けられる。ここで、コイル１３２は外部から印加される電流で電場を形成することにより、ハブ１６０の磁石１６３との間で形成される電磁気力でハブ１６０を回転させる。

回転軸１４０はハブ１６０を軸支するためのもので、スリーブ１２０に挿入され、スリーブ１２０によって回転可能に支持される。一方、回転軸１４０の上部にはスラストプレート１５０が固定的に挿着される。この際、回転軸１４０の上部に挿入されたスラストプレート１５０を回転軸１４０に固定させるために、別途のレーザー熔接などを行うことができるが、これとは異なり、スラストプレート１５０に所定の圧力を印加してスラストプレート１５０と回転軸１４０を押し込んで結合することができる。

スラストプレート１５０は回転軸１４０に固着され、シーリングキャップ１７０との間かつスリーブ１２０のベアリング面１２２との間にそれぞれ上側／下側スラストベアリングを形成するためのもので、シーリングキャップ１７０及びスリーブ１２０に向かい合う部位に上側／下側スラスト動圧発生溝（図示せず）が形成される。下側スラスト動圧発生溝は、回転軸１４０の回転の際、スリーブ１２０とスラストプレート１５０の間に保持される流体を利用して流体動圧を発生させることにより、スリーブ１２０のベアリング面１２２から一定高さだけスラストプレート１５０を浮上させる。また、上側スラスト動圧発生溝は、回転軸１４０の回転の際、シーリングキャップ１７０とスラストプレート１５０の間に保持される流体を利用して流体動圧を発生させることにより、シーリングキャップ１７０からスラストプレート１５０を押し出す力を発生させる。すなわち、このような上側／下側スラスト流体動圧ベアリングによって、スラストプレート１５０は回転軸１４０の回転の際にシーリングキャップ１７０及びスリーブ１２０に対して非接触状態を維持することができる。本実施例ではスラスト動圧発生溝をスラストプレート１５０に形成したが、これとは異なり、スラスト動圧発生溝をスリーブ１２０のベアリング面１２２及びシーリングキャップ１７０に形成することもできる。

ハブ１６０は光ディスクまたは磁気ディスク（図示せず）を搭載して回転させるためのもので、回転軸１４０が固着される円板部１６１と、円板部１６１の周縁から伸びる環状のリム部１６２とを持つ。

円板部１６１はその中央部位に回転軸１４０が固定的に挿着され、リム部１６２はその内周面が電気子１３０に対面するように回転軸１４０の軸方向に伸び、コイル１３２で形成される電場との間に電磁気力を発生するように磁場を形成する磁石１６３がリム部１６２の内周面に固着される。

シーリングキャップ１７０はスラストプレート１５０を支持してハブ１６０及び回転軸１４０の離脱を防止するためのもので、スラストプレート１５０の上面に向かい合うようにスリーブ１２０のキャップ結合部１２３の定着面１２３ａに定着された後、レーザー熔接によってスリーブ１２０に固着される。

この際、シーリングキャップ１７０は全体的に環状円盤の形態を持ち、図２に示すように、キャップ結合部１２３の定着面１２３ａに定着される定着部１７１、該定着部１７１からスラストプレート１５０に向かって突出するように延設された段差部１７２、及び該段差部１７２から斜めに延設された流体シーリング部１７３を持つ。

図２に示すように、定着部１７１の底面と段差部１７２の底面は高さ（ｈ_１）だけの段差をなす。ここで、高さ（ｈ_１）は、シーリングキャップ１７０のレーザー熔接結合の際に残留応力によって上方に変形される程度に対応することができる。すなわち、レーザー熔接によって変形される程度を予め算出して高さ（ｈ_１）を算定することによって、レーザー熔接によってシーリングキャップ１７０が変形されても、段差部１７２の底面とスラストプレート１５０の間に一定のギャップ（間隙）を維持することができる。

すなわち、図３及び図４に示すように、シーリングキャップ１７０の結合のためのレーザー熔接の際、シーリングキャップ１７０が矢印方向に変形されても、この変形量だけ段差部１７２がスラストプレート１５０側に突出するように形成されるので、段差部１７２とスラストプレート１５０の間の流体動圧のための一定のギャップ（間隙）が維持できる。

例えば、スピンドルモーター１００が低温でも安定に駆動されるためには、シーリングキャップ１７０とスラストプレート１５０の間に３０μｍ程度のギャップ（間隙）が維持されなければならないが、シーリングキャップ１７０のレーザー熔接の際にシーリングキャップ１７０が上方に１５〜２０μｍ程度変形されることに鑑みて、段差部１７２の高さ（ｈ_１）を１５〜２０μｍに算定することにより、シーリングキャップ１７０とスラストプレート１５０の間の良好なギャップ（間隙）を維持することができる。

図５は本発明の他の実施例によるシーリングキャップ２７０を示すもので、本発明の他の実施例のシーリングキャップ２７０は全体的に環状円盤の形態を持ち、キャップ結合部１２３の定着面１２３ａに定着される定着部２７１、該定着部２７１からスラストプレート１５０に向かって突出するように延設された段差部２７２、段差部２７２から斜めに延びる流体シーリング部２７３、及びスラストプレート１５０に向い合うように段差部２７２に形成された傾斜面２７４を持つ。

図５に示すように、定着部２７１と段差部２７２は高さ（ｈ_２）の段差を有するように形成される。この際、高さ（ｈ_２）は、シーリングキャップ２７０のレーザー熔接結合の際に残留応力によって上方に変形される程度に対応することができる。すなわち、レーザー熔接によって変形される程度を予め算出して高さ（ｈ_２）を算定することによって、レーザー熔接によってシーリングキャップ２７０が変形されても、段差部２７２の傾斜面２７４とスラストプレート２５０の間に一定のギャップ（間隙）を維持することができる。

例えば、スピンドルモーター１００が低温でも安定に駆動されるためには、シーリングキャップ２７０とスラストプレート１５０の間に３０μｍ程度のギャップ（間隙）が維持されなければならないが、シーリングキャップ２７０のレーザー熔接の際にシーリングキャップ２７０が上方に１５〜２０μｍ程度変形されることに鑑みて、段差部２７２の高さ（ｈ_２）を１５〜２０μｍに算定することにより、シーリングキャップ２７０とスラストプレート１５０の間の良好なギャップ（間隙）を維持することができる。

また、傾斜面２７４は定着部２７１に対して角度（ａ）だけスラストプレート１５０側に斜めに形成される。ここで、角度（ａ）は、レーザー熔接の際、シーリングキャップ２７０の曲がり変形程度に対応することができる。すなわち、レーザー熔接によって曲がる程度を予め算出して角度（ａ）を算定することにより、レーザー熔接によってシーリングキャップ２７０が変形するか曲がっても、シーリングキャップ２７０とスラストプレート１５０の間の水平度が一定に維持できる。

以上、本発明の好適な実施例に基づいて本発明のスピンドルモーターを説明したが、本発明の範疇を逸脱しない範囲内で多様な修正例及び変更例が可能であることは当業者に明らかであろう。

本発明は、回転軸のスラストプレートとシーリングキャップの間の軸方向ギャップ及び水平度の管理が容易であるスピンドルモーターに適用可能である。

１００ スピンドルモーター
１１０ プレート
１１１ 結合部
１２０ スリーブ
１２１ 内径部
１２２ ベアリング面
１２３ キャップ結合部
１２３ａ 定着面
１２３ｂ 熔接面
１３０ 電気子
１３１ コア
１３２ コイル
１４０ 回転軸
１５０ スラストプレート
１６０ ハブ
１６１ 円板部
１６２ リム部
１６３ 磁石
１７０ シーリングキャップ
１７１ 定着部
１７２ 段差部
１７３ 流体シーリング部
２７０ シーリングキャップ
２７１ 定着部
２７２ 段差部
２７３ 流体シーリング部
２７４ 傾斜面

Claims (8)

1. 上側部に直交方向に挿設されたスラストプレートを備える回転軸；
   前記回転軸を収容して回転可能に支持するスリーブ；
   前記スリーブが固定的に挿設されるプレート；及び
   前記スラストプレートの上面に向い合うように、前記スリーブにレーザー熔接によって固着され、前記レーザー熔接の際に変形される程度に対応するように、少なくとも一部が前記スラストプレート側に段差部をなして伸びるシーリングキャップ；を含むことを特徴とする、スピンドルモーター。
2. 前記シーリングキャップは、
   前記スリーブに定着される定着部；
   前記定着部の底面に対して前記スラストプレート側に段差部をなすように延設された段差部；及び
   前記段差部に延設され、流体を保持する流体シーリング部；を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載のスピンドルモーター。
3. 前記シーリングキャップは、前記レーザー熔接の際、前記シーリングキャップに印加された残留応力による前記シーリングキャップと前記スラストプレートの間の距離増加量に対応するように、前記段差部が突出するように形成されたことを特徴とする、請求項２に記載のスピンドルモーター。
4. 前記段差部は、前記定着部に対して１５〜２０μｍ程度に突出するように形成されたことを特徴とする、請求項３に記載のスピンドルモーター。
5. 前記段差部の底面は、前記レーザー熔接の後、前記スラストプレートに対して３０μｍだけ離隔されることを特徴とする、請求項４に記載のスピンドルモーター。
6. 前記段差部の底面は、前記定着部の底面に対して平行に形成されたことを特徴とする、請求項５に記載のスピンドルモーター。
7. 前記段差部は、前記レーザー熔接の際、前記シーリングキャップに印加された残留応力による前記シーリングキャップと前記スラストプレートの間の角度変化に対応するように斜めに形成された傾斜面を持つことを特徴とする、請求項５に記載のスピンドルモーター。
8. 前記傾斜面は、前記定着部から前記スラストプレート側に斜めに形成されたことを特徴とする、請求項７に記載のスピンドルモーター。

Images