JP5369939B2 - スピンドルモータ、及びディスク駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置に関する。

ハードディスク装置や光ディスク装置には、ディスクをその中心軸を中心として回転させるためのスピンドルモータが搭載されている。スピンドルモータは、装置のハウジングに固定されるシャフトと、シャフトを軸にして回転する回転部材とを有する。スピンドルモータは、シャフトと回転部材との間に磁束を発生させることにより、中心軸周りのトルクを発生させ、シャフトに対して回転部材を回転させる。

このようなスピンドルモータは、例えば、特開２００５−４８８９０号公報に開示されている。
特開２００５−４８８９０号公報

スピンドルモータでは、回転部材が静止シャフトの周りを回転するときに、軸方向の軸受けの機能を持つスラストワッシャが、シャフトに設けられている場合がある。スラストワッシャは、軸方向に垂直な径方向に延びている。そのため、スピンドルモータに外部から衝撃が加わった場合に、スラストワッシャに回転部材から軸方向上向きの力が加わると、スラストワッシャがシャフトから外れてしまう虞がある。

本発明の目的は、スラストワッシャがシャフトから外れることを抑制する技術を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、ベース部材とカバー部材とからなるハウジングを備えたディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータであって、上下に延びる中心軸に沿って配置された静止シャフトと、前記静止シャフトの外周面と対向する内周面を有し、前記静止シャフトに対し回転する回転部材と、前記静止シャフトの上部に位置し前記静止シャフトから径方向外方に延びるとともに、前記回転部材の内周面より大径であり、前記カバー部材と接触するスラストワッシャとを備え、スラストワッシャの上面は、軸方向の高さ位置が互いに相違する複数の面を含み、複数の面のうち最も上側の面が、カバー部材と接触するとともに、シャフトの上端面よりも高くなるように設けられているスピンドルモータである。

本願の例示的な第１発明によれば、スラストワッシャをカバー部材に接触させるため、スピンドルモータに外部から衝撃が加わったときに、スラストワッシャが静止シャフトから外れることを効果的に抑制できる。

図１は、スピンドルモータを概念的に示した図である。 図２は、ディスク駆動装置の縦断面図である。 図３は、スラストワッシャ近傍の拡大縦断面図である。 図４は、スラストワッシャ近傍の拡大縦断面図である。 図５は、スラストワッシャ近傍の拡大縦断面図である。 図６は、スラストワッシャ近傍の拡大縦断面図である。 図７は、スラストワッシャ近傍の拡大縦断面図である。 図８は、スラストワッシャ近傍の拡大縦断面図である。 図９は、ディスク駆動装置の縦断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下においては、中心軸９に沿う方向を上下方向とし、回転部材１０３又はハブ４１に対するスラストワッシャ１０２，３４側の位置を上側と定義して各部材の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向は、説明の便宜のために定義するものであって、スピンドルモータ及びディスク駆動装置が実際の機器に搭載されたときの設置姿勢を限定するものではない。

＜１．一実施形態に係るスピンドルモータ＞
図１は、本発明の一実施形態に係るスピンドルモータ１００を概念的に示した図である。スピンドルモータ１００は、静止シャフト１０１と、スラストワッシャ１０２と、回転部材１０３とを備えている。スピンドルモータ１００は、ベース部材１０４と、ベース部材１０４の上方を覆うカバー部材１０５とを有するハウジングの内部に収納されている。

静止シャフト１０１は、上下に延びる中心軸１０９に沿って配置されており、ベース部材１０４に固定されている。スラストワッシャ１０２は、静止シャフト１０１の上部に設けられている。スラストワッシャ１０２は環状構造を有しており、その中央部を静止シャフト１０１が貫通している。スラストワッシャ１０２は、静止シャフト１０１の径方向の外方に延びている。

回転部材１０３の中央部には、中心軸１０９に沿って延びる貫通孔１０３Ｈが形成されている。静止シャフト１０１は、この貫通孔１０３Ｈに挿入されており、貫通孔１０３Ｈの内周面が静止シャフト１０１の外周面に対向している。静止シャフト１０１の外周面と貫通孔１０３Ｈの内周面との間の空間、及びスラストワッシャ１０２と回転部材１０３との間の空間には、流体（例えば、潤滑オイル）が充填されている。

静止シャフト１０１の外周面及び回転部材１０３の内周面の少なくとも一方には、流体に動圧を発生させる複数の動圧発生溝が設けられている。回転部材１０３は、これらの流体動圧溝により生じる流体動圧によって、静止シャフト１０１に対して径方向に支持されつつ回転する。

また、回転部材１０３及びスラストワッシャ１０２の互いに対向する面のうちのいずれか一方には、流体に動圧を発生させる複数の動圧発生溝が設けられている。回転部材１０３は、これらの流体動圧溝により生じる動圧によって、スラストワッシャ１０２に対して軸方向に支持されつつ回転する。

スラストワッシャ１０２は、静止シャフト１０１の外周面に対向している回転部材１０３の内周面よりも大径を有する。回転部材１０３は、図示を省略するトルク発生機構から周方向の力を受けることにより、静止シャフト１０１に対し回転する。スラストワッシャ１０２は、回転部材１０３の回転時における上部の高さ位置を規定する。

図１に示したように、スピンドルモータ１００では、スラストワッシャ１０２の上面をカバー部材１０５に接触させている。したがって、スピンドルモータ１００に外部から衝撃が加わった場合に、スラストワッシャ１０２に軸方向上向きの力が加わっても、スラストワッシャ１０２がカバー部材１０５に支持されることとなる。これにより、スラストワッシャ１０２が静止シャフト１０１から外れることを効果的に抑制できる。

＜２．より具体的な実施形態＞
＜２．１． ディスク駆動装置＞
本発明のより具体的な実施形態について説明する。

図２は、ディスク駆動装置１の縦断面図である。ディスク駆動装置１は、磁気ディスク１４（以下、ディスク１４という）を回転させつつ、ディスク１４に対する情報の読み出し及び書き込みを行う装置である。ディスク駆動装置１は、装置ハウジング１１、ディスク１４、アクセス部１５、及びスピンドルモータ２を備えている。

装置ハウジング１１は、ディスク１４、アクセス部１５、及びスピンドルモータ２を内部に収容する。装置ハウジング１１は、板状のカバー部材１２と、上部が開口しているカップ状のベース部材１３とを有している。カバー部材１２は、ベース部材１３の上部に接合されることで、ベース部材１３の上部の開口を覆う。

ベース部材１３は、底部において径方向に広がる平板部１３１と、平板部１３１の内縁部から上方へ突出する円筒形状のホルダ部１３２とを有する。ベース部材１３の内側の底部には、アクセス部１５とスピンドルモータ２とが設けられている。ベース部材１３は、例えば、アルミニウム合金等の金属により形成される。

アクセス部１５は、スピンドルモータ２に支持されたディスク１４の記録面に沿ってヘッドを移動させることにより、ディスク１４に対して情報の読み出し及び書き込みを行う。なお、アクセス部１５は、ディスク１４に対して情報の読み出し及び書き込みのいずれか一方のみを行うものであってもよい。

＜２．２． スピンドルモータ＞
スピンドルモータ２は、装置ハウジング１１に固定されている静止部３と、ディスク１４を支持しつつ中心軸９を中心として回転する回転部４とを備えている。

静止部３は、スラストカップ３２、シャフト３３、スラストワッシャ３４、及びステータユニット３５を備える。

スラストカップ３２は、環状部３２１と、環状部３２１の外縁部から上方へ突出した円筒部３２２とを有するカップ状の部材である。スラストカップ３２は、円筒部３２２の外周面がベース部材１３ホルダ部１３２の内縁部に接触する状態で、ベース部材１３に固定されている。本実施形態では、スラストカップ３２をベース部材１３とは別の部材としているが、これらの部材を単一の部材としてもよい。

シャフト３３は、中心軸９に沿って配置された略円柱形状の部材である。シャフト３３の下端部は、スラストカップ３２の環状部３２１の内側に圧入されるとともに、接着剤によりスラストカップ３２に固定されている。すなわち、シャフト３３は、スラストカップ３２を介してベース部材１３に固定されている。また、シャフト３３は、固定具３６によって、その上部がカバー部材１２に固定されている。シャフト３３は、例えば、ステンレス等の金属により形成される。

スラストワッシャ３４は、スラストカップ３２より上方の位置においてシャフト３３に固定された略円環形状の部材である。スラストワッシャ３４は、シャフト３３の上端部に圧入されるとともに、接着剤によりシャフト３３に固定されている。スラストワッシャ３４は、例えば、金属や樹脂により形成される。

なお、本実施形態では、スラストカップ３２及びスラストワッシャ３４を、シャフト３３とは別の部材として設けているが、これらの一部又は全部を単一の部材としてもよい。

ステータユニット３５は、複数のコイル３５１とステータコア３５２とを有する。ステータユニット３５は、コイル３５１に与えられた駆動電流に応じて、磁束を発生させる。ステータコア３５２は、ホルダ部１３２の外周面に固定されている。ステータコア３５２は、例えば、電磁鋼板を打ち抜き、軸方向に積層することにより得られる。コイル３５１は、ステータコア３５２に巻回された導線により構成されている。

回転部４は、ハブ４１及びロータマグネット４２を備えている。

ハブ４１は、シャフト３３の周囲において、中心軸９を中心として回転する回転部材である。ハブ４１は、スリーブ部４１１、円板部４１２、外側円筒部４１３、及びフランジ部４１４を有している。

スリーブ部４１１は、シャフト３３の外周面に対向する内周面を有しており、略円筒形状を有する。スリーブ部４１１は、軸方向において、スラストカップ３２の環状部３２１とスラストワッシャ３４との間に、配置されている。円板部４１２は、スリーブ部４１１の上端部から径方向外側に広がっている。外側円筒部４１３は、円板部４１２の外縁部から下方へ延びている。フランジ部４１４は、外側円筒部４１３の下端部から径方向外側へ突出している。

外側円筒部４１３の外周面は、２枚のディスク１４，１４の内周部に当接する当接面となっている。また、フランジ部４１４の上面は、下側のディスク１４を載置する載置面となっている。下側のディスク１４は、フランジ部４１４の上面に載置され、その上部に、スペーサ１６を介して上側のディスク１４が載置される。各ディスク１４の内周部は、外側円筒部４１３の外周面に当接し、これにより、各ディスク１４の径方向の位置が規制される。このように、外側円筒部４１３及びフランジ部４１４は、２枚のディスク１４，１４を支持する支持部となっている。

ロータマグネット４２は、ハブ４１の外側円筒部４１３の内周面に固定されている。ロータマグネット４２は、中心軸９を中心とする円環形状を有する。ロータマグネット４２の内周面は、Ｎ極とＳ極とが交互に配列された磁極面となっており、ステータコア３５２の外周面に対して径方向に対向する。

スラストカップ３２、シャフト３３、及びスラストワッシャ３４と、ハブ４１との間の微小な間隙には、潤滑オイル５１が介在している。潤滑オイル５１の上側の液面は、スラストワッシャ３４の外周面とハブ４１の円板部４１２の内周面との間に位置する。また、潤滑オイル５１の下側の液面は、スラストカップ３２の円筒部３２２の内周面とハブ４１のスリーブ部４１１の外周面との間に位置する。

ハブ４１のスリーブ部４１１には、上面から下面まで軸方向に延びる貫通孔４１５が形成されている。貫通孔４１５の内部にも、潤滑オイル５１が充填されている。なお、潤滑オイル５１としては、例えば、ポリオールエステル系オイルやジエステル系オイル等の、エステルを主成分とするオイルが使用される。

図示を省略するが、シャフト３３の外周面と対向するハブ４１の内周面には、ラジアル動圧溝列が設けられている。ラジアル動圧溝列は、シャフトに対しハブ４１が回転しているときに、潤滑オイル５１に動圧を発生させる。これにより、ハブ４１は、シャフト３３に対して径方向に支持されつつ回転する。本実施形態では、スラストカップ３２、シャフト３３、スラストワッシャ３４、及びハブ４１が、静止部３と回転部４とを、相対的に回転可能な状態で接続する流体動圧軸受装置を構成している。

スピンドルモータ２において、静止部３のコイル３５１に駆動電流を与えると、ステータコア３５２に径方向の磁束が発生する。そして、ステータコア３５２とロータマグネット４２との間の磁束の作用により周方向のトルクが発生し、静止部３に対して回転部４が中心軸９を中心として回転する。ハブ４１に支持されたディスク１４は、ハブ４１とともに中心軸９を中心として回転する。

図３は、スラストワッシャ３４近傍の縦断面図である。図３に示したように、スラストワッシャ３４は、径方向外側に延びる平板部３４１と、平板部３４１の外縁部から下方に突出する円環状の突出部３４２とを有している。

ハブ４１の上面には、突出部３４２の形状に対応した凹部４１６が設けられている。突出部３４２は、凹部４１６に挿入された状態で固定される。突出部３４２の外周面と径方向に対向する凹部４１６の内周面には、潤滑オイル５１に動圧を発生させるポンピング溝列が設けられている。シャフト３３に対しハブ４１が回転している際には、ポンピング溝列によって、潤滑オイル５１が下向きに加圧される。これにより、潤滑オイル５１の漏れが抑制される。なお、ポンピング溝列は、突出部３４２の外周部に設けられてもよい。

このように、スラストワッシャ３４に下側に延びる突出部３４２を設け、その外周面と対向する凹部４１６の内周面にポンピング溝列を設けることで、スピンドルモータ２の軸方向の長さを短くできるため、スピンドルモータ２を薄く設計できる。

スラストカップ３２の環状部３２１と対向するスリーブ部４１１の下面、及び、スラストワッシャ３４の平板部３４１と対向するスリーブ部４１１の上面には、潤滑オイル５１に動圧を発生させるスラスト動圧溝列が設けられている。ハブ４１は、これらのスラスト動圧溝列により生じる動圧によって、軸方向に支持されつつ回転する。なお、これらのスラスト動圧溝列は、環状部３２１及び平板部３４１の側に設けられていてもよい。

図４に示したように、スラストワッシャ３４の平板部３４１の上面は、高さＨ１の面と、高さＨ１よりも低い高さＨ２の面とを有している。これらの面のうち、最も高い位置にある面（高さＨ１の面）が、カバー部材１２と接触する接触面３４１Ｓとなっている。このように、上面の一部がカバー部材１２と接触するようにスラストワッシャ３４を設計することで、カバー部材１２と均一に接触させるための加工精度が要求される面の範囲（広さ）を小さくできる。

また、高さ位置が異なる複数の面のうち、最もシャフト３３に近接する面が、接触面３４１Ｓとなっている。これにより、スラストワッシャ３４とカバー部材１２とを接触させたときの、スラストワッシャ３４に対して作用する曲げモーメントの影響を小さくできる。

以上のように、本実施形態のスピンドルモータ２では、スラストワッシャ３４の上面を、カバー部材１２の裏面に接触させている。これにより、スピンドルモータ２に外部から衝撃が加わることで、スラストワッシャ３４にハブ４１のスリーブ部４１１から軸方向上向きに力が加わっても、スラストワッシャ３４がカバー部材１２に支持され、その高さ位置が規制される。したがって、スラストワッシャ３４がシャフト３３から外れることを効果的に抑制できる。

＜３．その他の実施形態＞
図５は、その他の実施形態のスピンドルモータ２ａのスラストワッシャ３４ａ近傍を拡大して示す縦断面図である。なお、本実施形態の説明において、上記実施形態と同様の機能を有する要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

図５に示したように、スピンドルモータ２ａでは、接触面３４１Ｓの高さ位置が、シャフト３３の上端面よりも高くなるように設けられている。これにより、スラストワッシャ３４の上面を、カバー部材１２に対してより確実に接触させることができる。

図６は、その他の実施形態のスピンドルモータ２ｂのスラストワッシャ３４近傍を拡大して示す縦断面図である。図６に示したように、スピンドルモータ２ｂは、径方向の長さがＬ１の短径部３３１と、径方向の長さがＬ２（＞Ｌ１）の長径部３３２を有するシャフト３３ａを備えている。

長径部３３２は、短径部３３１の下側に設けられている。短径部３３１の外周面は、スラストワッシャ３４の平板部３４１の内周面に対して径方向に対向しており、平板部３４１が圧着されている。また、長径部３３２の上面は、平板部３４１が載置される載置面３３２Ｔとなっている。

スピンドルモータ２ｂによると、シャフト３３ａに設けられた載置面３３２Ｔによって、スラストワッシャ３４を下方から支持できる。したがって、スラストワッシャ３４がシャフト３３ａから外れることを効果的に抑制できる。

図７は、その他の実施形態のスピンドルモータ２ｃのスラストワッシャ３４ａ近傍を拡大して示す縦断面図である。図７に示したように、スピンドルモータ２ｃでは、スラストワッシャ３４ａは、スラストワッシャ３４の突出部３４２を省略した形状を有する。ハブ４１ａは、ハブ４１の凹部４１６を省略した構造を有している。

このような構造のスラストワッシャ３４ａであっても、スラストワッシャ３４ａの上面をカバー部材１２に接触させることで、スラストワッシャ３４ａがシャフト３３から外れることを抑制できる。

図８は、その他の実施形態のスラストワッシャ３４ｂ近傍を拡大して示す縦断面図である。スピンドルモータ２ｄでは、スラストワッシャ３４ｂが、図２に示したスラストワッシャ３４と同様の構造を有するワッシャ本体部３４１ｂと、ワッシャ本体部３４１ｂの上側においてシャフト３３に設けられる環状のスペーサ部３４２ｂとを備えている。

スペーサ部３４２ｂは、その上面がカバー部材１２に接触している。したがって、ワッシャ本体部３４１ｂは、スペーサ部３４２ｂを介してカバー部材１２により支持されるため、シャフト３３から外れることが抑制される。このように、スラストワッシャ３４ｂが複数の部材で構成されていても、本発明は有効である。なお、スペーサ部３４２ｂは、カバー部材１２の一部として構成されていてもよい。

＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

例えば、図９に示したように、側壁を有するカップ状のカバー部材１２ａを、平板状のベース部材１３ａに接合することで、ディスク駆動装置１ａの装置ハウジング１１ａを構成してもよい。図９において、図２と同様の要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

また、本発明は、磁気ディスク以外の光ディスク等を回転させるためのスピンドルモータにも適用できる。ただし、磁気ディスク用のスピンドルモータは、回転特性について、特に高い性能が要求される。したがって、磁気ディスク用のスピンドルモータに本発明を適用する技術的意義は大きい。

本発明は、スピンドルモータ、及びディスク駆動装置に利用できる。

１，１ａ ディスク駆動装置
１００ スピンドルモータ
１０１ 静止シャフト
１０２ スラストワッシャ
１０３ 回転部材
１０４ ベース部材
１０５ カバー部材
１１，１１ａ 装置ハウジング
１２，１２ａ カバー部材
１３，１３ａ ベース部材
１４ ディスク
１５ アクセス部
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ スピンドルモータ
３ 静止部
３２ スラストカップ
３３，３３ａ シャフト
３３１ 短径部
３３２ 長径部
３３２Ｔ 載置面
３４，３４ａ，３４ｂ スラストワッシャ
３４１ 平板部
３４１Ｓ 接触面
３４２ 突出部
３４１ｂ ワッシャ本体部
３４２ｂ スペーサ部
３５ ステータユニット
３５１ コイル
３５２ ステータコア
４ 回転部
４１，４１ａ ハブ
５１ 潤滑オイル
９ 中心軸

Claims (5)

1. ベース部材とカバー部材とからなるハウジングを備えたディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータであって、
   上下に延びる中心軸に沿って配置された静止シャフトと、
   前記静止シャフトの外周面と対向する内周面を有し、前記静止シャフトに対し回転する回転部材と、
   前記静止シャフトの上部に位置し前記静止シャフトから径方向外方に延びるとともに、
   前記回転部材の内周面より大径であり、前記カバー部材と接触するスラストワッシャと、
   を備え、
   前記スラストワッシャの上面は、軸方向の高さ位置が互いに相違する複数の面を含み、
   前記複数の面のうち最も上側の面が、前記カバー部材と接触するとともに、前記シャフトの上端面よりも高くなるように設けられているスピンドルモータ。
2. 請求項１に記載のスピンドルモータにおいて、
   前記最も上側の面が、前記複数の面のうち前記静止シャフトに最も近接する面であるスピンドルモータ。
3. 請求項１から２までのいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、
   前記静止シャフトは、
   径方向に所定の長さを有する短径部と、
   前記短径部の下側において、前記短径部よりも大径の長径部と、
   を有し、
   前記スラストワッシャは、前記長径部の上面に当接するように設けられているスピンドルモータ。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載のスピンドルモータにおいて、
   前記回転部材の上面には凹部が設けられており、
   前記スラストワッシャは、前記凹部に対応するように下側に突出する突出部を有し、
   前記凹部の内面と前記突出部の外面とが互いに対向するスピンドルモータ。
5. 請求項１から４までのいずれかに記載のスピンドルモータと、
   前記回転部材に支持されているディスクに対し、情報の読み出し及び書き込みの少なくとも一方を行うアクセス部と、
   を備えるディスク駆動装置。

Images