スピンドルモータ
【課題】 高速回転下でも激しい温度変化下においても、消費電力の増加がなく高信頼性を有するスピンドルモータを提供する。
【解決手段】 ロータ（１２）とステータ（１４）と、ロータをステータに対して潤滑流体（２０）を用い回転自由に支持するスラスト動圧軸受（ＳＢ）及びラジアル動圧軸受（ＲＢ）とを備え、スラスト動圧軸受は、逆方向の動圧を発生する第１及び第２スラスト軸受部（ＳＢ１，ＳＢ２）を備え、潤滑流体は、ロータとステータ間の所定空隙である充填部（Ｍ）に充填され、充填部は、外部に開放された一端側（６）から、第２スラスト動圧軸受部，第１スラスト軸受部，ラジアル動圧軸受部の順に連結された第１充填部（Ｍ１）と、第１充填部における第２及び第１スラスト動圧軸受部の間と第１スラスト軸受部及びラジアル動圧軸受部の間とを連結する第２充填部（Ｍ２）とを有する。
【解決手段】 ロータ（１２）とステータ（１４）と、ロータをステータに対して潤滑流体（２０）を用い回転自由に支持するスラスト動圧軸受（ＳＢ）及びラジアル動圧軸受（ＲＢ）とを備え、スラスト動圧軸受は、逆方向の動圧を発生する第１及び第２スラスト軸受部（ＳＢ１，ＳＢ２）を備え、潤滑流体は、ロータとステータ間の所定空隙である充填部（Ｍ）に充填され、充填部は、外部に開放された一端側（６）から、第２スラスト動圧軸受部，第１スラスト軸受部，ラジアル動圧軸受部の順に連結された第１充填部（Ｍ１）と、第１充填部における第２及び第１スラスト動圧軸受部の間と第１スラスト軸受部及びラジアル動圧軸受部の間とを連結する第２充填部（Ｍ２）とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピンドルモータに係り、特に、流体動圧軸受を備えたスピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体動圧軸受を備えたスピンドルモータは、高速回転時の特性に優れることから、磁気ディスクや光ディスク等のディスク状記録媒体の駆動用としてその記録再生装置に多く用いられている。
この流体動圧軸受を用いた従来のスピンドルモータの一例が特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載されたモータは、軸とスリーブとにより構成された一対のラジアル軸受部と、スリーブ上端面とハブ内面とにより構成された１つのスラスト軸受部を備えてなるものである。
【０００３】
一方、この構成のモータに対し、可搬型機器に要求される耐振性、耐衝撃性に優れる構成として、スリーブ側に、その外側に突出するフランジとシールプレートとを軸方向に離隔して設けると共に、両者の間にハブ側に設けたスラストリングを挟み込む構成とし、このスラストリングの上下の２面とそれぞれに対向するフランジ及びシールプレートの面とにより構成される２つのスラスト軸受部を備えた構成のモータも検討されている。
【０００４】
このモータの一例として、１インチのハードディスク装置（ＨＤＤ）用スピンドルモータ１５１を、図１０を用いて説明する。
ステータ１１４は、モータベース１０８とこのモータベース１０８に取り付けられ一端部側にフランジ部１０４ａが形成されたスリーブ１０４とコア１０９とを有する。
コア１０９にはコイル１１０が巻回されており、スリーブ１０４の他端部側にはリング状のシールブレート１１７が固着されている。
ロータ１１２は、リング状マグネット１１１が外周面に固着されたハブ１０７を有する。このハブ１０７は、その中心にシャフト１０１が一体的に形成されており、このシャフト１０１の外周面に筒状の外筒部１１３が挿着されている。
また、ハブ１０７の内周面にはスラストリング１０３が固着されている。
そして、ロータ１１２の外筒部１１３がステータ１１４のスリーブ１０４に挿入され、ロータ１１２はステータ１１４に対して以下に説明する流体動圧軸受を介して回転自由に支持された構成となっている。
【０００５】
スラスト動圧軸受ＳＢは、スラストリング１０３と、フランジ部１０４ａと、シールプレート１１７と、これらの間隙に充填された潤滑流体（潤滑剤）とにより構成される。
具体的には、スラストリング１０３の軸方向の両面に形成された一対の動圧溝
が、ロータ１１２の回転に伴って動圧を発生させることでスラスト軸受機能が発揮される。
すなわち、スラストリング１０３の下面とシールプレート１１７の上面とでロータを上昇させる動圧が発生し、スラストリング１０３の上面とフランジ１０４ａの下面とでロータを下降させる動圧が発生し、両動圧の釣り合いによりロータ１１２はステータ１１４に対して浮上した状態で支持される。
【０００６】
ラジアル動圧軸受ＲＢは、外筒部１１３とスリーブ１０４とこれらの間隙に充填された潤滑剤とにより構成される。
具体的には、外筒部１１３及びスリーブ１０４の互いに対向する面のいずれかに設けられた動圧溝が、ロータ１１２の回転に伴って動圧を発生させることでラジアル軸受機能が発揮される。
このラジアル動圧軸受ＲＢは、軸方向に離れて一対設けられる。
【０００７】
上述した構成において、潤滑剤の充填経路は、２つのスラスト動圧軸受部ＳＢとラジアル動圧軸受部ＲＢとを直列的に連結するように設けられている。
また、スラスト動圧軸受部ＳＢで発生する動圧は、回転中に潤滑剤が動圧軸受部から外部へ流出しないようにポンプインの方向とされている。
これを潤滑剤の充填経路に沿って言うならば、スラスト動圧軸受部ＳＢで発生する動圧は、潤滑剤を内側のラジアル動圧軸受部ＲＢに向かわせるように発生するということである。
【特許文献１】特開２００４−１１８９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したスラスト動圧軸受部を２つ備えたモータにおいては、それぞれの動圧溝の溝形状が、製造時の加工寸法のばらつきや、素材のばらつき等により僅かな相違を有して形成される。その相違がある程度以上になると、発生する動圧に無視できない差が生じ、特に回転が高速になる程顕著になる。
具体的には、ロータがこの動圧のアンバランスにより過度に上昇あるいは下降し、ロータとステータとが接触してしまう場合が生じる。
【０００９】
さらに、潤滑経路の外側のスラスト動圧軸受部、すなわち、スラストリング１０３の下面とシールプレート１１７の上面とを含んで構成されたスラスト動圧軸受部をポンプインとして形成すると同時に、内側のスラスト軸受部、すなわち、スラストリング１０３の上面とフランジ１０４ａの下面との間に形成されたスラスト動圧軸受部についても、製造時の加工寸法のばらつきや素材のばらつき等による動圧溝の溝形状の違いがあってもポンプアウトとならないようなポンプインとして形成する。
ところが、特に、回転が高速の場合、２つのスラスト動圧軸受によるポンプインの圧力が強くなり、また、内側のスラスト動圧軸受部においては遠心力も加わり、動圧軸受内部の潤滑剤の圧力が必要以上に上昇する。
すると、ロータ１１２とステータ１１４とを離そうとする力が強くなり過ぎ、この力が、内側のスラスト動圧軸受部により生じるロータ１１２を下降させようとする力に勝り、ロータ１１２とステータ１１４とが接触してしまう場合が生じる。
【００１０】
一方、潤滑剤には低温であるほど粘度が高いという温度特性がある。そのため、低温であるほどポンプイン圧力が高くなり、場合によってはロータを過剰に上昇させてロータとステータが接触してしまう。
逆に、潤滑剤は高温であるほど粘度が低下するのでポンプイン圧力が低くなり、場合によってはロータを過剰に下降させてロータとステータが接触してしまう。
すなわち、温度変化が激しいほどロータとステータとが接触してしまう可能性が高い。
ロータとステータが接触すると、回転に対して負荷が加わり消費電力が増加する。また、軸振れが大きくなり寿命も短くなるという信頼性に係わる問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、流体動圧軸受を備え、回転が高速であっても、消費電力の増加がなく、高信頼性を有するスピンドルモータを提供する。
また、流体動圧軸受を備え、激しい温度変化によっても、消費電力の増加がなく、高信頼性を有するスピンドルモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の〔１〕〜〔３〕の構成を有する。
〔１〕ロータ部（１２）と、ステータ部（１４）と、前記ロータ部（１２）を前記ステータ部（１４）に対して、潤滑流体（２０）を用いて回転自由に支持するスラスト動圧軸受（ＳＢ）及びラジアル動圧軸受（ＲＢ）と、を備えたスピンドルモータにおいて、
前記スラスト動圧軸受（ＳＢ）は、互いに反対方向の動圧を発生する第１及び第２のスラスト軸受部（ＳＢ１，ＳＢ２）を備える一方、前記潤滑流体（２０）は、前記ロータ部（１２）と前記ステータ部（１４）との間に設けられた所定の空隙である充填部（Ｍ）に充填され、前記充填部（Ｍ）は、外部に開放された一端側（６）から、前記第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２），前記第１のスラスト軸受部（ＳＢ１），前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）の順に連結された第１充填部（Ｍ１）と、前記第１充填部（Ｍ１）における、前記第２及び第１のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２，ＳＢ１）の間と前記第１のスラスト軸受部（ＳＢ１）及び前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）の間とを連結する第２充填部（Ｍ２）とを有してなることを特徴とするスピンドルモータ（５１）である。
〔２〕略カップ状のハブ（７）と、このハブ（７）の内周部（７ｃ）に固定された環状のスラストリング（３）と、前記ハブ（７）と一体のシャフト（１）と、を有するロータ部（１２）と、外向きの径方向に突出するフランジ（４ａ）を有する略円筒状のスリーブ（４）と、前記スラストリング（３）を前記フランジ部（４ａ）との間で挟むように前記スリーブ（４）の外周部（４ｆ）に固定されたシールプレート（１７）と、を有するステータ部（１４）と、潤滑流体（２０）を用いたラジアル動圧軸受（ＲＢ）及びスラスト動圧軸受（ＳＢ）と、を備え、前記シャフト（１）が前記スリーブ（４）に挿入され、前記ロータ部（１２）が前記ステータ部（１４）に対して、前記流体動圧軸受（ＲＢ，ＳＢ）を介して回転自由に支持されてなるスピンドルモータにおいて、
前記ラジアル動圧軸受（ＲＢ）は、前記シャフト（１）と前記スリーブ（４）とを含んでなり、前記スラスト動圧軸受（ＳＢ）は、前記スラストリング（３）及び前記フランジ部（４ａ）の互いに対向する面（３ａ，４ａ１）を含んでなる第１のスラスト動圧軸受部（ＳＢ１）と、前記スラストリング（３）及び前記シールプレート（１７）の互いに対向する面（３ｂ，１７ａ）を含んでなる第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２）とよりなり、前記潤滑流体（２０）が充填される充填部（Ｍ）であって、外部に開放された一端側（６）から、前記第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２），前記第１のスラスト動圧軸受部（ＳＢ１），前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）の順に連結して形成された充填部（Ｍ１）を備えると共に、前記スリーブ（４）は、前記充填部（Ｍ１）における、前記第１及び第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ１，ＳＢ２）の間と前記第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２）及び前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）の間を連結する連結孔（２１，Ｍ２）を備えたことを特徴とするスピンドルモータ（５１）である。
〔３〕前記第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２）は、前記ロータ部（１２）の回転に伴い前記潤滑流体（２０）を前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）に向けて移動させる力を発生するよう構成されてなることを特徴とする〔１〕または〔２〕記載のスピンドルモータ（５１）である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転が高速であっても、消費電力が増加することがなく、高い信頼性が維持される。
また、激しい温度変化によっても、消費電力が増加することがなく、高い信頼性が維持されるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図９を用いて説明する。
図１は、本発明のスピンドルモータの実施例を示す断面図である。
図２は、図１のＡ部を拡大した部分断面図である。
図３は、本発明のスピンドルモータの実施例を説明する模式図である。
図４は、本発明のスピンドルモータの実施例における要部を示す図である。
図５は、本発明のスピンドルモータの実施例と比較例との特性を説明するグラフである。
図６は、本発明のスピンドルモータの実施例と比較例との別の特性を説明するグラフである。
図７は、本発明のスピンドルモータの実施例に対する変形例を説明する図である。
図８は、本発明のスピンドルモータの実施例に対する他の変形例を説明する図である。
図９は、本発明のスピンドルモータの実施例を説明する図である。
【００１５】
実施例のスピンドルモータは、流体動圧軸受を備えて１インチのハードディスク装置（ＨＤＤ）に搭載されるディスク駆動用であり、ＨＤＤの清浄空間内に配置され、ハブ７に取り付けられた少なくとも１つのハードディスクをハブと共に回転数３６００回／分を定常回転数として回転させるスピンドルモータである。
以下、図１乃至図９を用いて詳述する。
【００１６】
このモータ５１は、ステータ１４とロータ１２とからなる。
ステータ１４は、モータベース８と、このモータベース８に固定されコイル１０が巻回された環状のコア９と、環状のコア９と同心となるようにモータベース８に固着されたスリーブ４と、を有して構成される。
モータベース８は、アルミダイカストの切削加工により、あるいは、アルミ板や鉄板のプレス加工により形成される。
このモータベース８は中心孔８ａを有し、スリーブ４は、この中心孔８ａにその組立て精度を高めるために接着剤により固着されている。
【００１７】
このステータ１４の各部材の詳細は次の通りである。
スリーブ４は、貫通孔４ｂを有しＣ３６０２等の銅系合金，アルミニウム又は樹脂により形成される。その貫通孔４ｂのモータベース８の側の開口部はカウンタープレート５により封止されている。
コア９は、このモータ５１が３相駆動であることから９極の突極１８を備えている（図９参照）。各突極１８にはコイル１０が巻回される。
このコア９は、珪素鋼板を積層して形成され、その表面を電着塗装や粉体塗装等により絶縁コーティングされている。
また、巻回されたコイル１０の巻線端末１０ａは、モータベース８の貫通孔８ｂを通してモータベース８の底面に取り付けられたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１５に半田付けされている。
ＦＰＣ１５には、コイル１０の巻線端末１０ａを半田付けする接続部と、ＨＤＤの図示しない駆動回路及びランド部とが設けられており、接続部とランド部とは配線パターンで電気的に接続されている。
【００１８】
一方、ロータ１２は、略カップ状であってその回転中心に一体的に立設するシャフト部１を備えたハブ７と、このハブ７の外周面７ａに固着されたリング状のマグネット１１とを有して構成される。シャフト部１の外周面には、筒状の外筒部１３が固着されている。
このハブ７は、ステンレス材を切削仕上げして形成され、その上面側にハードディスク１９が載置される載置部７ｂを有している。
ハブ７は、通常、マルテンサイト系，フェライト系あるいはオースナイト系のステンレスを用いて形成され、その表面には、耐磨耗性の向上を目的として無電解ニッケルメッキ等のコーティングが施される。
マグネット１１は、その外周側（ハッチング部分）が１２極に着磁されており、表面には電着塗装が施されている。
【００１９】
上述した構成において、ハブ７とコア９とマグネット１１とによりこのモータ５１の磁気回路が形成される。マグネット１１の着磁された部分の上面１１ａとハブ７とが接触すると磁気回路が短絡するので、両者間には隙間１６を設けてある。
また、ロータ１２は、その外筒部１３がスリーブ４の貫通孔４ｂに挿入され、後述するラジアル及びスラスト動圧軸受部を介してステータ１４に対して回転自由に支持される。
この状態でＨＤＤ側のモータ駆動回路によりコイル１０の各相に順次通電されると、このロータ１２は回転する。
【００２０】
次に、ロータ１２を支持するラジアル及びスラスト動圧軸受部ＲＢ，ＳＢについてそれぞれ説明する。
ラジアル動圧軸受部ＲＢは、外筒部１３の外周面１３ａとスリーブ４の内周面４ｃとその間隙に充填された流体の潤滑剤（潤滑流体）２０とにより構成され、軸方向に離隔して２ヶ所に設けられている。
すなわち、図１において上側となる第１のラジアル動圧軸受部ＲＢ１と、下側の第２のラジアル動圧軸受部ＲＢ２である。（両者を総称してＲＢとも称する）
このラジアル動圧軸受部ＲＢにおける外筒部１３の外周面１３ａには、ヘリングボーンやレイリーステップ等の動圧溝２４が形成されている。この動圧溝２４は、スリーブ側に形成されていてもよいものである。
また、外筒部１３とスリーブ４との間隙には、上述したように潤滑剤２０が充填されているので、この動圧溝２４によりロータ１２の回転時に動圧が発生し、このロータ１２はラジアル方向に支持される。
潤滑剤２０が充填された間隙である潤滑剤の充填部は、第１及び第２のラジアル動圧部ＲＢ１，ＲＢ２間で繋がっている。この充填部の詳細は後述する。
【００２１】
次に、スラスト動圧軸受部ＳＢについて詳述する。
ハブ７の内周面７ｃには、環状のスラストリング３が固着されている。
スリーブ４のハブ７側の端部には、外側方向に突出するフランジ部４ａが形成されており、反対側の端部の外周面４ｆには、フランジ部４ａとの間にスラストリング３を挟むように環状のシールプレート１７が固着されている。
スラストリング３とこれを挟むフランジ部４ａ及びシールプレート１７との互いに対向する面の間隙には、潤滑剤２０が充填される。
また、スラストリング３の上下面には、それぞれスラスト動圧溝が形成されている。このスラスト動圧溝は、ヘリングボーンやレイリーステップ等の溝であり、エッチングやスタンピング等の加工方法で形成することができる。
【００２２】
そして、スラストリング３の上面３ａとフランジ部４ａの下面４ａ１と両者の間隙に充填された潤滑剤２０とにより第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１が構成される。この第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１は、潤滑剤２０を内部に送り込む方向のポンプイン圧力を発生させる。
また、スラストリング３の下面３ｂとシールプレート１７の上面１７ａと両者の間隙に充填された潤滑剤２０とにより第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ２が構成される。この第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ２も、潤滑剤２０を内部に送り込む方向のポンプイン圧力を発生させる。
【００２３】
この第１及び第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ１，ＳＢ２において潤滑剤２０が充填される充填部は、両軸受部間で繋がっている。
さらに、この充填部は、第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１と第１のラジアル動圧軸受部ＲＢ１とで繋がっている。
このように充填された潤滑剤２０は、以下に説明するテーパシール部６によりその外部への漏出が防止される。
【００２４】
テーパシール部６は、シールプレート１７の外周面１７ｂと、ハブ７の内周面７ｃの内のこの外周面１７ｂに対向する対向面７ｃ１とにより構成される。
具体的には、外周面１７ｂと対向面７ｃ１は、スラストリング３から離れるに従ってそれぞれ回転軸Ｃに接近すると共に両面の間隔が広がるような傾斜面とされている。そして、潤滑剤２０の液面２０ａがこのテーパシール部６の途中に位置するように製造時に充填される潤滑剤２０の量が設定されている。
このテーパシール部６において、潤滑剤２０の表面張力によりその外部への漏出が防止され、また、ロータ１２の回転時に生じる遠心力により潤滑剤２０には充填部の内部に向かうように力が付与され、さらに効果的に漏出が防止される。
【００２５】
ここで、実施例のモータ５１において潤滑剤２０が充填された部分である充填部Ｍについて図３を用いて説明する。
この充填部Ｍは、第１の充填部Ｍ１と第２の充填部Ｍ２とによりなる。潤滑剤２０は、ロータ１２の回転に伴って発生する圧力に応じてこの潤滑部Ｍ内を流動する。
図３は、上述した構成における潤滑剤２０の充填部Ｍを充填経路として模式的に示した図である（この充填部Ｍ内で潤滑剤２０は流動可能であるので、以下、便宜的に充填経路Ｍとも称する）。
すなわち、潤滑剤２０は、その液面２０ａが位置するテーパシール部６から、第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ２，第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１を経由し、フランジ部４の側面４ａ２，スリーブ４の上面４ｄを通り、第１のラジアル動圧軸受部ＲＢ１から第２のラジアル動圧軸受部ＲＢ２を経てシャフト部１とカウンタープレート５との間隙へ至る充填経路（第１の充填部）Ｍ１に充填される。
これはいわゆるフルフィルタイプと称される潤滑経路構造に属する。
【００２６】
実施例のスピンドルモータ５１は、さらに、充填経路Ｍ１における、第１及び第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ１，ＳＢ２の間と、第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１と第１のラジアル動圧軸受部ＲＢ１との間を連結するバイパス経路（第２の充填部）Ｍ２を備えている。
このバイパス経路Ｍ２の具体的形成例として、図２に示すような、スリーブ４の上面４ｄとスリーブ４の外周面におけるフランジ部４ａの根本とを繋ぐ連結孔２１がある。
【００２７】
この連結孔２１を有するスリーブ４の一例を図４に示す。
このスリーブ４には、直径φが０．３ｍｍの丸孔である連結孔２１が１ヶ所穿設されている。また、上面４ｄの内周側には、凹方向に傾斜する傾斜面４ｅが設けられている。
この傾斜面４ｅは、対向するハブ７において、そのシャフト部１の根本部分に強度向上のための肉付けを可能とする目的で設けられている。もちろん、図１，図２に示すようにこの傾斜面４ｅを備えていないスリーブ４であってもよい。
【００２８】
この連結孔２１、すなわちバイパス経路Ｍ２を設けることにより、特に、高速回転時でのポンプイン圧力や遠心力の影響で、第１の充填部Ｍ１における第１のスラスト動圧軸受ＳＢ１よりも内部側の圧力が、一段と上昇する場合においても、その圧力がバイパス経路Ｍ２を通り第１のスラスト動圧軸受ＳＢ１よりも外部側に充填経路Ｍ１に開放されるので、その圧力が過剰に上昇する事がない。
従って、特に、高速回転時のロータ１２の浮上量（上昇量）が安定してロータ１２とステータ１４との接触が防止できる。
また、第１のスラスト動圧軸受ＳＢ１で発生するポンプイン圧力の第２のスラスト動圧軸受ＳＢ２に及ぼす影響が緩和されるので、激しい温度変化があってもロータの浮上量が安定してロータ１２とステータ１４との接触が防止できる。
【００２９】
このようなバイパス経路Ｍ２を有する実施例のスピンドルモータと、これを有していない比較例のスピンドルモータとについての、ロータの浮上量と温度及び回転数との関係をそれぞれ図５と図６に示して比較説明する。
ここで、図５は、ロータの回転数が３６００回／分の場合を代表として示しており、また、図６は、温度が０℃の場合を代表として示しているが、他の回転数あるいは温度においても以下に説明する結果は同様である。
【００３０】
図５に示す浮上率の対温度特性において、比較例のスピンドルモータでは、０℃以下で浮上率が約８０％以上になり回転負荷が極めて大きくなっている。
浮上率がこのような高率の場合、スラストリングの上面とスリーブのフランジ部の下面とが接触する可能性が高く、さらに−２０℃で浮上率が１００％、すなわち、接触が発生している。
また、８０℃以上では、浮上率が２０％以下の低率になっている。従って、この温度範囲では回転負荷が大きく、スラストリングの下面とシールプレートの上面とが接触する可能性が高い。
これに対して、実施例のスピンドルモータでは−２０℃から８０℃までの浮上率の変化幅は比較例と比べて著しく小さく、浮上率は３５％〜６０％の範囲に収まっている。このように、実施例のスピンドルモータは、温度変化に対して極めて安定した特性を有していることがわかる。
【００３１】
一方、浮上率の対回転数特性である図６において、比較例のスピンドルモータでは、約５５００回転／分以上の回転数域において、浮上率が１００％となり、接触が発生していることがわかる。
これに対して、実施例のスピンドルモータでは、少なくとも２０００〜１００００回転／分の範囲の回転数域において、浮上率が３０〜５０％の良好な範囲に収まり極めて安定していることがわかる。
特に、６０００回転以上の高速回転域において浮上率はほぼ一定であり、データの傾向から１００００回転以上の超高速回転域でも安定した浮上率が得られることが期待できる。
このように、実施例のスピンドルモータは、温度変化や回転数によらず、ロータの浮上率が極めて良好な数値範囲にあり、また、それを極めて安定的に維持することができる。
【００３２】
上述した実施例におけるバイパス経路Ｍ２は、以下のような変形例であってもよく、また、この実施例や変形例に限定されるものではない。
図７に第１変形例を示す。
この例は、バイパス経路Ｍ２を丸孔ではなく、フランジ部４ａに形成したＵ字状の切り欠き部２２としたものである。この場合、切り欠き部２２の回転軸Ｃ側の奥の部分２２ａが、第１及び第２のスラスト軸受部ＳＢ１，ＳＢ２の間に位置してバイパス経路Ｍ２に相当する。
この例は、切り欠き部２２の開口側の部分が第１のスラスト軸受部ＳＢ１に対応し発生する動圧を僅かに低下させるので、バイパス経路Ｍ２としては実施例のように丸孔とする方が好ましい。
【００３３】
図８に第２変形例を示す。
この例は、フランジ部４ａをスリーブ４とは別体の環状フランジ２３として形成した例である。この環状フランジ２３の内周部に軸方向に延在する溝２３ａを設けておき、スリーブ４に嵌着して実施例のバイパス経路Ｍ２に相当する貫通孔を形成する例である。
これらの変形例においても、実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
例えば、シャフト部１をハブ７と別体として、ハブ７に設けた貫通孔に圧入等で固定したものでもよい。
また、外筒部１３を省略し、スリーブ４の貫通孔４ａにシャフト部１を直接挿着したスピンドルモータであってもよい。この場合、シャフト部１の外周面が外筒部１３の外周面の替わりにラジアル動圧軸受部ＲＢを構成する面として機能する。
尚、実施例のように外筒部１３を備えた場合も、シャフト部の構成にこの外筒部１３が含まれるものとみなすことができるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のスピンドルモータの実施例を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大した部分断面図である。
【図３】本発明のスピンドルモータの実施例を説明する模式図である。
【図４】本発明のスピンドルモータの実施例における要部を示す図である。
【図５】本発明のスピンドルモータの実施例と比較例との特性を説明するグラフである。
【図６】本発明のスピンドルモータの実施例と比較例との別の特性を説明するグラフである。
【図７】本発明のスピンドルモータの実施例に対する変形例を説明する図である。
【図８】本発明のスピンドルモータの実施例に対する他の変形例を説明する図である。
【図９】本発明のスピンドルモータの実施例を説明する図である。
【図１０】従来のスピンドルモータを説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ シャフト部
３ スラストリング
３ａ 上面
３ｂ 下面
４ スリーブ
４ａ フランジ部
４ａ１ 下面
４ａ２ 側面
４ｂ 貫通孔
４ｃ 内周面
４ｄ 上面
４ｅ 傾斜部
４ｆ 外周面
５ カウンタープレート
６ テーパシール部
７ ハブ
７ａ 外周面
７ｂ 載置部
７ｃ 内周面
７ｃ１ 対向面
８ モータベース
８ａ 中心孔
８ｂ 貫通孔
９ コア
１０ コイル
１０ａ 巻線端末
１１ マグネット
１２ ロータ
１３ 外筒部
１３ａ 外周面
１４ ステータ
１５ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１７ シールプレート
１７ａ 上面
１７ｂ 外周面
１８ 突極
１９ ハードディスク
２０ 潤滑剤（潤滑流体）
２０ａ 液面
２１ 連結部
２２ 切り欠き部（バイパス経路）
２３ 環状フランジ
２３ａ 貫通孔
２４ 動圧溝
５１ スピンドルモータ
Ｍ 充填部（経路）
Ｍ１ 第１の充填部（経路）
Ｍ２ 第２の充填部（経路）（バイパス経路）
ＲＢ ラジアル動圧軸受部
ＳＢ スラスト動圧軸受部
ＳＢ１，ＳＢ２ 第１，第２のスラスト動圧軸受部
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピンドルモータに係り、特に、流体動圧軸受を備えたスピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体動圧軸受を備えたスピンドルモータは、高速回転時の特性に優れることから、磁気ディスクや光ディスク等のディスク状記録媒体の駆動用としてその記録再生装置に多く用いられている。
この流体動圧軸受を用いた従来のスピンドルモータの一例が特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載されたモータは、軸とスリーブとにより構成された一対のラジアル軸受部と、スリーブ上端面とハブ内面とにより構成された１つのスラスト軸受部を備えてなるものである。
【０００３】
一方、この構成のモータに対し、可搬型機器に要求される耐振性、耐衝撃性に優れる構成として、スリーブ側に、その外側に突出するフランジとシールプレートとを軸方向に離隔して設けると共に、両者の間にハブ側に設けたスラストリングを挟み込む構成とし、このスラストリングの上下の２面とそれぞれに対向するフランジ及びシールプレートの面とにより構成される２つのスラスト軸受部を備えた構成のモータも検討されている。
【０００４】
このモータの一例として、１インチのハードディスク装置（ＨＤＤ）用スピンドルモータ１５１を、図１０を用いて説明する。
ステータ１１４は、モータベース１０８とこのモータベース１０８に取り付けられ一端部側にフランジ部１０４ａが形成されたスリーブ１０４とコア１０９とを有する。
コア１０９にはコイル１１０が巻回されており、スリーブ１０４の他端部側にはリング状のシールブレート１１７が固着されている。
ロータ１１２は、リング状マグネット１１１が外周面に固着されたハブ１０７を有する。このハブ１０７は、その中心にシャフト１０１が一体的に形成されており、このシャフト１０１の外周面に筒状の外筒部１１３が挿着されている。
また、ハブ１０７の内周面にはスラストリング１０３が固着されている。
そして、ロータ１１２の外筒部１１３がステータ１１４のスリーブ１０４に挿入され、ロータ１１２はステータ１１４に対して以下に説明する流体動圧軸受を介して回転自由に支持された構成となっている。
【０００５】
スラスト動圧軸受ＳＢは、スラストリング１０３と、フランジ部１０４ａと、シールプレート１１７と、これらの間隙に充填された潤滑流体（潤滑剤）とにより構成される。
具体的には、スラストリング１０３の軸方向の両面に形成された一対の動圧溝
が、ロータ１１２の回転に伴って動圧を発生させることでスラスト軸受機能が発揮される。
すなわち、スラストリング１０３の下面とシールプレート１１７の上面とでロータを上昇させる動圧が発生し、スラストリング１０３の上面とフランジ１０４ａの下面とでロータを下降させる動圧が発生し、両動圧の釣り合いによりロータ１１２はステータ１１４に対して浮上した状態で支持される。
【０００６】
ラジアル動圧軸受ＲＢは、外筒部１１３とスリーブ１０４とこれらの間隙に充填された潤滑剤とにより構成される。
具体的には、外筒部１１３及びスリーブ１０４の互いに対向する面のいずれかに設けられた動圧溝が、ロータ１１２の回転に伴って動圧を発生させることでラジアル軸受機能が発揮される。
このラジアル動圧軸受ＲＢは、軸方向に離れて一対設けられる。
【０００７】
上述した構成において、潤滑剤の充填経路は、２つのスラスト動圧軸受部ＳＢとラジアル動圧軸受部ＲＢとを直列的に連結するように設けられている。
また、スラスト動圧軸受部ＳＢで発生する動圧は、回転中に潤滑剤が動圧軸受部から外部へ流出しないようにポンプインの方向とされている。
これを潤滑剤の充填経路に沿って言うならば、スラスト動圧軸受部ＳＢで発生する動圧は、潤滑剤を内側のラジアル動圧軸受部ＲＢに向かわせるように発生するということである。
【特許文献１】特開２００４−１１８９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したスラスト動圧軸受部を２つ備えたモータにおいては、それぞれの動圧溝の溝形状が、製造時の加工寸法のばらつきや、素材のばらつき等により僅かな相違を有して形成される。その相違がある程度以上になると、発生する動圧に無視できない差が生じ、特に回転が高速になる程顕著になる。
具体的には、ロータがこの動圧のアンバランスにより過度に上昇あるいは下降し、ロータとステータとが接触してしまう場合が生じる。
【０００９】
さらに、潤滑経路の外側のスラスト動圧軸受部、すなわち、スラストリング１０３の下面とシールプレート１１７の上面とを含んで構成されたスラスト動圧軸受部をポンプインとして形成すると同時に、内側のスラスト軸受部、すなわち、スラストリング１０３の上面とフランジ１０４ａの下面との間に形成されたスラスト動圧軸受部についても、製造時の加工寸法のばらつきや素材のばらつき等による動圧溝の溝形状の違いがあってもポンプアウトとならないようなポンプインとして形成する。
ところが、特に、回転が高速の場合、２つのスラスト動圧軸受によるポンプインの圧力が強くなり、また、内側のスラスト動圧軸受部においては遠心力も加わり、動圧軸受内部の潤滑剤の圧力が必要以上に上昇する。
すると、ロータ１１２とステータ１１４とを離そうとする力が強くなり過ぎ、この力が、内側のスラスト動圧軸受部により生じるロータ１１２を下降させようとする力に勝り、ロータ１１２とステータ１１４とが接触してしまう場合が生じる。
【００１０】
一方、潤滑剤には低温であるほど粘度が高いという温度特性がある。そのため、低温であるほどポンプイン圧力が高くなり、場合によってはロータを過剰に上昇させてロータとステータが接触してしまう。
逆に、潤滑剤は高温であるほど粘度が低下するのでポンプイン圧力が低くなり、場合によってはロータを過剰に下降させてロータとステータが接触してしまう。
すなわち、温度変化が激しいほどロータとステータとが接触してしまう可能性が高い。
ロータとステータが接触すると、回転に対して負荷が加わり消費電力が増加する。また、軸振れが大きくなり寿命も短くなるという信頼性に係わる問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、流体動圧軸受を備え、回転が高速であっても、消費電力の増加がなく、高信頼性を有するスピンドルモータを提供する。
また、流体動圧軸受を備え、激しい温度変化によっても、消費電力の増加がなく、高信頼性を有するスピンドルモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の〔１〕〜〔３〕の構成を有する。
〔１〕ロータ部（１２）と、ステータ部（１４）と、前記ロータ部（１２）を前記ステータ部（１４）に対して、潤滑流体（２０）を用いて回転自由に支持するスラスト動圧軸受（ＳＢ）及びラジアル動圧軸受（ＲＢ）と、を備えたスピンドルモータにおいて、
前記スラスト動圧軸受（ＳＢ）は、互いに反対方向の動圧を発生する第１及び第２のスラスト軸受部（ＳＢ１，ＳＢ２）を備える一方、前記潤滑流体（２０）は、前記ロータ部（１２）と前記ステータ部（１４）との間に設けられた所定の空隙である充填部（Ｍ）に充填され、前記充填部（Ｍ）は、外部に開放された一端側（６）から、前記第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２），前記第１のスラスト軸受部（ＳＢ１），前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）の順に連結された第１充填部（Ｍ１）と、前記第１充填部（Ｍ１）における、前記第２及び第１のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２，ＳＢ１）の間と前記第１のスラスト軸受部（ＳＢ１）及び前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）の間とを連結する第２充填部（Ｍ２）とを有してなることを特徴とするスピンドルモータ（５１）である。
〔２〕略カップ状のハブ（７）と、このハブ（７）の内周部（７ｃ）に固定された環状のスラストリング（３）と、前記ハブ（７）と一体のシャフト（１）と、を有するロータ部（１２）と、外向きの径方向に突出するフランジ（４ａ）を有する略円筒状のスリーブ（４）と、前記スラストリング（３）を前記フランジ部（４ａ）との間で挟むように前記スリーブ（４）の外周部（４ｆ）に固定されたシールプレート（１７）と、を有するステータ部（１４）と、潤滑流体（２０）を用いたラジアル動圧軸受（ＲＢ）及びスラスト動圧軸受（ＳＢ）と、を備え、前記シャフト（１）が前記スリーブ（４）に挿入され、前記ロータ部（１２）が前記ステータ部（１４）に対して、前記流体動圧軸受（ＲＢ，ＳＢ）を介して回転自由に支持されてなるスピンドルモータにおいて、
前記ラジアル動圧軸受（ＲＢ）は、前記シャフト（１）と前記スリーブ（４）とを含んでなり、前記スラスト動圧軸受（ＳＢ）は、前記スラストリング（３）及び前記フランジ部（４ａ）の互いに対向する面（３ａ，４ａ１）を含んでなる第１のスラスト動圧軸受部（ＳＢ１）と、前記スラストリング（３）及び前記シールプレート（１７）の互いに対向する面（３ｂ，１７ａ）を含んでなる第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２）とよりなり、前記潤滑流体（２０）が充填される充填部（Ｍ）であって、外部に開放された一端側（６）から、前記第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２），前記第１のスラスト動圧軸受部（ＳＢ１），前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）の順に連結して形成された充填部（Ｍ１）を備えると共に、前記スリーブ（４）は、前記充填部（Ｍ１）における、前記第１及び第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ１，ＳＢ２）の間と前記第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２）及び前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）の間を連結する連結孔（２１，Ｍ２）を備えたことを特徴とするスピンドルモータ（５１）である。
〔３〕前記第２のスラスト動圧軸受部（ＳＢ２）は、前記ロータ部（１２）の回転に伴い前記潤滑流体（２０）を前記ラジアル動圧軸受部（ＲＢ）に向けて移動させる力を発生するよう構成されてなることを特徴とする〔１〕または〔２〕記載のスピンドルモータ（５１）である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転が高速であっても、消費電力が増加することがなく、高い信頼性が維持される。
また、激しい温度変化によっても、消費電力が増加することがなく、高い信頼性が維持されるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図９を用いて説明する。
図１は、本発明のスピンドルモータの実施例を示す断面図である。
図２は、図１のＡ部を拡大した部分断面図である。
図３は、本発明のスピンドルモータの実施例を説明する模式図である。
図４は、本発明のスピンドルモータの実施例における要部を示す図である。
図５は、本発明のスピンドルモータの実施例と比較例との特性を説明するグラフである。
図６は、本発明のスピンドルモータの実施例と比較例との別の特性を説明するグラフである。
図７は、本発明のスピンドルモータの実施例に対する変形例を説明する図である。
図８は、本発明のスピンドルモータの実施例に対する他の変形例を説明する図である。
図９は、本発明のスピンドルモータの実施例を説明する図である。
【００１５】
実施例のスピンドルモータは、流体動圧軸受を備えて１インチのハードディスク装置（ＨＤＤ）に搭載されるディスク駆動用であり、ＨＤＤの清浄空間内に配置され、ハブ７に取り付けられた少なくとも１つのハードディスクをハブと共に回転数３６００回／分を定常回転数として回転させるスピンドルモータである。
以下、図１乃至図９を用いて詳述する。
【００１６】
このモータ５１は、ステータ１４とロータ１２とからなる。
ステータ１４は、モータベース８と、このモータベース８に固定されコイル１０が巻回された環状のコア９と、環状のコア９と同心となるようにモータベース８に固着されたスリーブ４と、を有して構成される。
モータベース８は、アルミダイカストの切削加工により、あるいは、アルミ板や鉄板のプレス加工により形成される。
このモータベース８は中心孔８ａを有し、スリーブ４は、この中心孔８ａにその組立て精度を高めるために接着剤により固着されている。
【００１７】
このステータ１４の各部材の詳細は次の通りである。
スリーブ４は、貫通孔４ｂを有しＣ３６０２等の銅系合金，アルミニウム又は樹脂により形成される。その貫通孔４ｂのモータベース８の側の開口部はカウンタープレート５により封止されている。
コア９は、このモータ５１が３相駆動であることから９極の突極１８を備えている（図９参照）。各突極１８にはコイル１０が巻回される。
このコア９は、珪素鋼板を積層して形成され、その表面を電着塗装や粉体塗装等により絶縁コーティングされている。
また、巻回されたコイル１０の巻線端末１０ａは、モータベース８の貫通孔８ｂを通してモータベース８の底面に取り付けられたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１５に半田付けされている。
ＦＰＣ１５には、コイル１０の巻線端末１０ａを半田付けする接続部と、ＨＤＤの図示しない駆動回路及びランド部とが設けられており、接続部とランド部とは配線パターンで電気的に接続されている。
【００１８】
一方、ロータ１２は、略カップ状であってその回転中心に一体的に立設するシャフト部１を備えたハブ７と、このハブ７の外周面７ａに固着されたリング状のマグネット１１とを有して構成される。シャフト部１の外周面には、筒状の外筒部１３が固着されている。
このハブ７は、ステンレス材を切削仕上げして形成され、その上面側にハードディスク１９が載置される載置部７ｂを有している。
ハブ７は、通常、マルテンサイト系，フェライト系あるいはオースナイト系のステンレスを用いて形成され、その表面には、耐磨耗性の向上を目的として無電解ニッケルメッキ等のコーティングが施される。
マグネット１１は、その外周側（ハッチング部分）が１２極に着磁されており、表面には電着塗装が施されている。
【００１９】
上述した構成において、ハブ７とコア９とマグネット１１とによりこのモータ５１の磁気回路が形成される。マグネット１１の着磁された部分の上面１１ａとハブ７とが接触すると磁気回路が短絡するので、両者間には隙間１６を設けてある。
また、ロータ１２は、その外筒部１３がスリーブ４の貫通孔４ｂに挿入され、後述するラジアル及びスラスト動圧軸受部を介してステータ１４に対して回転自由に支持される。
この状態でＨＤＤ側のモータ駆動回路によりコイル１０の各相に順次通電されると、このロータ１２は回転する。
【００２０】
次に、ロータ１２を支持するラジアル及びスラスト動圧軸受部ＲＢ，ＳＢについてそれぞれ説明する。
ラジアル動圧軸受部ＲＢは、外筒部１３の外周面１３ａとスリーブ４の内周面４ｃとその間隙に充填された流体の潤滑剤（潤滑流体）２０とにより構成され、軸方向に離隔して２ヶ所に設けられている。
すなわち、図１において上側となる第１のラジアル動圧軸受部ＲＢ１と、下側の第２のラジアル動圧軸受部ＲＢ２である。（両者を総称してＲＢとも称する）
このラジアル動圧軸受部ＲＢにおける外筒部１３の外周面１３ａには、ヘリングボーンやレイリーステップ等の動圧溝２４が形成されている。この動圧溝２４は、スリーブ側に形成されていてもよいものである。
また、外筒部１３とスリーブ４との間隙には、上述したように潤滑剤２０が充填されているので、この動圧溝２４によりロータ１２の回転時に動圧が発生し、このロータ１２はラジアル方向に支持される。
潤滑剤２０が充填された間隙である潤滑剤の充填部は、第１及び第２のラジアル動圧部ＲＢ１，ＲＢ２間で繋がっている。この充填部の詳細は後述する。
【００２１】
次に、スラスト動圧軸受部ＳＢについて詳述する。
ハブ７の内周面７ｃには、環状のスラストリング３が固着されている。
スリーブ４のハブ７側の端部には、外側方向に突出するフランジ部４ａが形成されており、反対側の端部の外周面４ｆには、フランジ部４ａとの間にスラストリング３を挟むように環状のシールプレート１７が固着されている。
スラストリング３とこれを挟むフランジ部４ａ及びシールプレート１７との互いに対向する面の間隙には、潤滑剤２０が充填される。
また、スラストリング３の上下面には、それぞれスラスト動圧溝が形成されている。このスラスト動圧溝は、ヘリングボーンやレイリーステップ等の溝であり、エッチングやスタンピング等の加工方法で形成することができる。
【００２２】
そして、スラストリング３の上面３ａとフランジ部４ａの下面４ａ１と両者の間隙に充填された潤滑剤２０とにより第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１が構成される。この第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１は、潤滑剤２０を内部に送り込む方向のポンプイン圧力を発生させる。
また、スラストリング３の下面３ｂとシールプレート１７の上面１７ａと両者の間隙に充填された潤滑剤２０とにより第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ２が構成される。この第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ２も、潤滑剤２０を内部に送り込む方向のポンプイン圧力を発生させる。
【００２３】
この第１及び第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ１，ＳＢ２において潤滑剤２０が充填される充填部は、両軸受部間で繋がっている。
さらに、この充填部は、第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１と第１のラジアル動圧軸受部ＲＢ１とで繋がっている。
このように充填された潤滑剤２０は、以下に説明するテーパシール部６によりその外部への漏出が防止される。
【００２４】
テーパシール部６は、シールプレート１７の外周面１７ｂと、ハブ７の内周面７ｃの内のこの外周面１７ｂに対向する対向面７ｃ１とにより構成される。
具体的には、外周面１７ｂと対向面７ｃ１は、スラストリング３から離れるに従ってそれぞれ回転軸Ｃに接近すると共に両面の間隔が広がるような傾斜面とされている。そして、潤滑剤２０の液面２０ａがこのテーパシール部６の途中に位置するように製造時に充填される潤滑剤２０の量が設定されている。
このテーパシール部６において、潤滑剤２０の表面張力によりその外部への漏出が防止され、また、ロータ１２の回転時に生じる遠心力により潤滑剤２０には充填部の内部に向かうように力が付与され、さらに効果的に漏出が防止される。
【００２５】
ここで、実施例のモータ５１において潤滑剤２０が充填された部分である充填部Ｍについて図３を用いて説明する。
この充填部Ｍは、第１の充填部Ｍ１と第２の充填部Ｍ２とによりなる。潤滑剤２０は、ロータ１２の回転に伴って発生する圧力に応じてこの潤滑部Ｍ内を流動する。
図３は、上述した構成における潤滑剤２０の充填部Ｍを充填経路として模式的に示した図である（この充填部Ｍ内で潤滑剤２０は流動可能であるので、以下、便宜的に充填経路Ｍとも称する）。
すなわち、潤滑剤２０は、その液面２０ａが位置するテーパシール部６から、第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ２，第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１を経由し、フランジ部４の側面４ａ２，スリーブ４の上面４ｄを通り、第１のラジアル動圧軸受部ＲＢ１から第２のラジアル動圧軸受部ＲＢ２を経てシャフト部１とカウンタープレート５との間隙へ至る充填経路（第１の充填部）Ｍ１に充填される。
これはいわゆるフルフィルタイプと称される潤滑経路構造に属する。
【００２６】
実施例のスピンドルモータ５１は、さらに、充填経路Ｍ１における、第１及び第２のスラスト動圧軸受部ＳＢ１，ＳＢ２の間と、第１のスラスト動圧軸受部ＳＢ１と第１のラジアル動圧軸受部ＲＢ１との間を連結するバイパス経路（第２の充填部）Ｍ２を備えている。
このバイパス経路Ｍ２の具体的形成例として、図２に示すような、スリーブ４の上面４ｄとスリーブ４の外周面におけるフランジ部４ａの根本とを繋ぐ連結孔２１がある。
【００２７】
この連結孔２１を有するスリーブ４の一例を図４に示す。
このスリーブ４には、直径φが０．３ｍｍの丸孔である連結孔２１が１ヶ所穿設されている。また、上面４ｄの内周側には、凹方向に傾斜する傾斜面４ｅが設けられている。
この傾斜面４ｅは、対向するハブ７において、そのシャフト部１の根本部分に強度向上のための肉付けを可能とする目的で設けられている。もちろん、図１，図２に示すようにこの傾斜面４ｅを備えていないスリーブ４であってもよい。
【００２８】
この連結孔２１、すなわちバイパス経路Ｍ２を設けることにより、特に、高速回転時でのポンプイン圧力や遠心力の影響で、第１の充填部Ｍ１における第１のスラスト動圧軸受ＳＢ１よりも内部側の圧力が、一段と上昇する場合においても、その圧力がバイパス経路Ｍ２を通り第１のスラスト動圧軸受ＳＢ１よりも外部側に充填経路Ｍ１に開放されるので、その圧力が過剰に上昇する事がない。
従って、特に、高速回転時のロータ１２の浮上量（上昇量）が安定してロータ１２とステータ１４との接触が防止できる。
また、第１のスラスト動圧軸受ＳＢ１で発生するポンプイン圧力の第２のスラスト動圧軸受ＳＢ２に及ぼす影響が緩和されるので、激しい温度変化があってもロータの浮上量が安定してロータ１２とステータ１４との接触が防止できる。
【００２９】
このようなバイパス経路Ｍ２を有する実施例のスピンドルモータと、これを有していない比較例のスピンドルモータとについての、ロータの浮上量と温度及び回転数との関係をそれぞれ図５と図６に示して比較説明する。
ここで、図５は、ロータの回転数が３６００回／分の場合を代表として示しており、また、図６は、温度が０℃の場合を代表として示しているが、他の回転数あるいは温度においても以下に説明する結果は同様である。
【００３０】
図５に示す浮上率の対温度特性において、比較例のスピンドルモータでは、０℃以下で浮上率が約８０％以上になり回転負荷が極めて大きくなっている。
浮上率がこのような高率の場合、スラストリングの上面とスリーブのフランジ部の下面とが接触する可能性が高く、さらに−２０℃で浮上率が１００％、すなわち、接触が発生している。
また、８０℃以上では、浮上率が２０％以下の低率になっている。従って、この温度範囲では回転負荷が大きく、スラストリングの下面とシールプレートの上面とが接触する可能性が高い。
これに対して、実施例のスピンドルモータでは−２０℃から８０℃までの浮上率の変化幅は比較例と比べて著しく小さく、浮上率は３５％〜６０％の範囲に収まっている。このように、実施例のスピンドルモータは、温度変化に対して極めて安定した特性を有していることがわかる。
【００３１】
一方、浮上率の対回転数特性である図６において、比較例のスピンドルモータでは、約５５００回転／分以上の回転数域において、浮上率が１００％となり、接触が発生していることがわかる。
これに対して、実施例のスピンドルモータでは、少なくとも２０００〜１００００回転／分の範囲の回転数域において、浮上率が３０〜５０％の良好な範囲に収まり極めて安定していることがわかる。
特に、６０００回転以上の高速回転域において浮上率はほぼ一定であり、データの傾向から１００００回転以上の超高速回転域でも安定した浮上率が得られることが期待できる。
このように、実施例のスピンドルモータは、温度変化や回転数によらず、ロータの浮上率が極めて良好な数値範囲にあり、また、それを極めて安定的に維持することができる。
【００３２】
上述した実施例におけるバイパス経路Ｍ２は、以下のような変形例であってもよく、また、この実施例や変形例に限定されるものではない。
図７に第１変形例を示す。
この例は、バイパス経路Ｍ２を丸孔ではなく、フランジ部４ａに形成したＵ字状の切り欠き部２２としたものである。この場合、切り欠き部２２の回転軸Ｃ側の奥の部分２２ａが、第１及び第２のスラスト軸受部ＳＢ１，ＳＢ２の間に位置してバイパス経路Ｍ２に相当する。
この例は、切り欠き部２２の開口側の部分が第１のスラスト軸受部ＳＢ１に対応し発生する動圧を僅かに低下させるので、バイパス経路Ｍ２としては実施例のように丸孔とする方が好ましい。
【００３３】
図８に第２変形例を示す。
この例は、フランジ部４ａをスリーブ４とは別体の環状フランジ２３として形成した例である。この環状フランジ２３の内周部に軸方向に延在する溝２３ａを設けておき、スリーブ４に嵌着して実施例のバイパス経路Ｍ２に相当する貫通孔を形成する例である。
これらの変形例においても、実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
例えば、シャフト部１をハブ７と別体として、ハブ７に設けた貫通孔に圧入等で固定したものでもよい。
また、外筒部１３を省略し、スリーブ４の貫通孔４ａにシャフト部１を直接挿着したスピンドルモータであってもよい。この場合、シャフト部１の外周面が外筒部１３の外周面の替わりにラジアル動圧軸受部ＲＢを構成する面として機能する。
尚、実施例のように外筒部１３を備えた場合も、シャフト部の構成にこの外筒部１３が含まれるものとみなすことができるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のスピンドルモータの実施例を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大した部分断面図である。
【図３】本発明のスピンドルモータの実施例を説明する模式図である。
【図４】本発明のスピンドルモータの実施例における要部を示す図である。
【図５】本発明のスピンドルモータの実施例と比較例との特性を説明するグラフである。
【図６】本発明のスピンドルモータの実施例と比較例との別の特性を説明するグラフである。
【図７】本発明のスピンドルモータの実施例に対する変形例を説明する図である。
【図８】本発明のスピンドルモータの実施例に対する他の変形例を説明する図である。
【図９】本発明のスピンドルモータの実施例を説明する図である。
【図１０】従来のスピンドルモータを説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ シャフト部
３ スラストリング
３ａ 上面
３ｂ 下面
４ スリーブ
４ａ フランジ部
４ａ１ 下面
４ａ２ 側面
４ｂ 貫通孔
４ｃ 内周面
４ｄ 上面
４ｅ 傾斜部
４ｆ 外周面
５ カウンタープレート
６ テーパシール部
７ ハブ
７ａ 外周面
７ｂ 載置部
７ｃ 内周面
７ｃ１ 対向面
８ モータベース
８ａ 中心孔
８ｂ 貫通孔
９ コア
１０ コイル
１０ａ 巻線端末
１１ マグネット
１２ ロータ
１３ 外筒部
１３ａ 外周面
１４ ステータ
１５ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１７ シールプレート
１７ａ 上面
１７ｂ 外周面
１８ 突極
１９ ハードディスク
２０ 潤滑剤（潤滑流体）
２０ａ 液面
２１ 連結部
２２ 切り欠き部（バイパス経路）
２３ 環状フランジ
２３ａ 貫通孔
２４ 動圧溝
５１ スピンドルモータ
Ｍ 充填部（経路）
Ｍ１ 第１の充填部（経路）
Ｍ２ 第２の充填部（経路）（バイパス経路）
ＲＢ ラジアル動圧軸受部
ＳＢ スラスト動圧軸受部
ＳＢ１，ＳＢ２ 第１，第２のスラスト動圧軸受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ部と、ステータ部と、前記ロータ部を前記ステータ部に対して、潤滑流体を用いて回転自由に支持するスラスト動圧軸受及びラジアル動圧軸受と、を備えたスピンドルモータにおいて、
前記スラスト動圧軸受は、互いに反対方向の動圧を発生する第１及び第２のスラスト軸受部を備える一方、前記潤滑流体は、前記ロータ部と前記ステータ部との間に設けられた所定の空隙である充填部に充填され、
前記充填部は、
外部に開放された一端側から、前記第２のスラスト動圧軸受部，前記第１のスラスト軸受部，前記ラジアル動圧軸受部の順に連結された第１充填部と、
前記第１充填部における、前記第２及び第１のスラスト動圧軸受部の間と前記第１のスラスト軸受部及び前記ラジアル動圧軸受部の間とを連結する第２充填部とを有してなることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
略カップ状のハブと、このハブの内周部に固定された環状のスラストリングと、前記ハブと一体のシャフトと、を有するロータ部と、
外向きの径方向に突出するフランジを有する略円筒状のスリーブと、前記スラストリングを前記フランジ部との間で挟むように前記スリーブの外周部に固定されたシールプレートと、を有するステータ部と、
潤滑流体を用いたラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受と、を備え、
前記シャフトが前記スリーブに挿入され、前記ロータ部が前記ステータ部に対して、前記流体動圧軸受を介して回転自由に支持されてなるスピンドルモータにおいて、
前記ラジアル動圧軸受は、前記シャフトと前記スリーブとを含んでなり、
前記スラスト動圧軸受は、前記スラストリング及び前記フランジ部の互いに対向する面を含んでなる第１のスラスト動圧軸受部と、前記スラストリング及び前記シールプレートの互いに対向する面を含んでなる第２のスラスト動圧軸受部とよりなり、
前記潤滑流体が充填される充填部であって、外部に開放された一端側から、前記第２のスラスト動圧軸受部，前記第１のスラスト動圧軸受部，前記ラジアル動圧軸受部の順に連結して形成された充填部を備えると共に、
前記スリーブは、前記充填部における、前記第１及び第２のスラスト動圧軸受部の間と前記第２のスラスト動圧軸受部及び前記ラジアル動圧軸受部の間を連結する連結孔を備えたことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項３】
前記第２のスラスト動圧軸受部は、前記ロータ部の回転に伴い前記潤滑流体を前記ラジアル動圧軸受部に向けて移動させる力を発生するよう構成されてなることを特徴とする請求項１または２記載のスピンドルモータ。
【請求項１】
ロータ部と、ステータ部と、前記ロータ部を前記ステータ部に対して、潤滑流体を用いて回転自由に支持するスラスト動圧軸受及びラジアル動圧軸受と、を備えたスピンドルモータにおいて、
前記スラスト動圧軸受は、互いに反対方向の動圧を発生する第１及び第２のスラスト軸受部を備える一方、前記潤滑流体は、前記ロータ部と前記ステータ部との間に設けられた所定の空隙である充填部に充填され、
前記充填部は、
外部に開放された一端側から、前記第２のスラスト動圧軸受部，前記第１のスラスト軸受部，前記ラジアル動圧軸受部の順に連結された第１充填部と、
前記第１充填部における、前記第２及び第１のスラスト動圧軸受部の間と前記第１のスラスト軸受部及び前記ラジアル動圧軸受部の間とを連結する第２充填部とを有してなることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
略カップ状のハブと、このハブの内周部に固定された環状のスラストリングと、前記ハブと一体のシャフトと、を有するロータ部と、
外向きの径方向に突出するフランジを有する略円筒状のスリーブと、前記スラストリングを前記フランジ部との間で挟むように前記スリーブの外周部に固定されたシールプレートと、を有するステータ部と、
潤滑流体を用いたラジアル動圧軸受及びスラスト動圧軸受と、を備え、
前記シャフトが前記スリーブに挿入され、前記ロータ部が前記ステータ部に対して、前記流体動圧軸受を介して回転自由に支持されてなるスピンドルモータにおいて、
前記ラジアル動圧軸受は、前記シャフトと前記スリーブとを含んでなり、
前記スラスト動圧軸受は、前記スラストリング及び前記フランジ部の互いに対向する面を含んでなる第１のスラスト動圧軸受部と、前記スラストリング及び前記シールプレートの互いに対向する面を含んでなる第２のスラスト動圧軸受部とよりなり、
前記潤滑流体が充填される充填部であって、外部に開放された一端側から、前記第２のスラスト動圧軸受部，前記第１のスラスト動圧軸受部，前記ラジアル動圧軸受部の順に連結して形成された充填部を備えると共に、
前記スリーブは、前記充填部における、前記第１及び第２のスラスト動圧軸受部の間と前記第２のスラスト動圧軸受部及び前記ラジアル動圧軸受部の間を連結する連結孔を備えたことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項３】
前記第２のスラスト動圧軸受部は、前記ロータ部の回転に伴い前記潤滑流体を前記ラジアル動圧軸受部に向けて移動させる力を発生するよう構成されてなることを特徴とする請求項１または２記載のスピンドルモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３２９３８１（Ｐ２００６−３２９３８１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５６８６６（Ｐ２００５−１５６８６６）
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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