(57)【要約】【課題】揺動時の騒音発生を抑制し長寿命化を図ると共に消費電流増大を抑制することができるスピンドルモータを提供する。【解決手段】スラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏをディスク状媒体２０の外径Ｄｄの１０％以上として、ラジアル軸受部の溝深さをスラスト軸受部の溝深さよりも大きくする。所定の数値にすることで、スラスト軸受における角度剛性が高くなり、外乱トルクが加わっても軸受内部での金属接触による摩耗や騒音を抑制できる。【選択図】図１
2008259261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトに固定されたスラストフランジと、
半径方向の微小隙間を介して前記シャフトを相対回転自在に嵌合する軸受穴を有するスリーブと、
前記スラストフランジをアキシャル方向の微小隙間を介して、前記スリーブと共に挟み込むように配置されたスラストプレートと、
前記軸受穴の内周面もしくは前記シャフトの外周面の少なくともいずれか一方に設けたラジアル動圧発生溝と、
前記スラストプレートと前記スラストフランジの少なくともいずれか一方の表面上、もしくは前記スリーブと前記スラストフランジの少なくともいずれか一方の表面上に設けたスラスト動圧発生溝と、
少なくとも前記半径方向の微小隙間と、前記アキシャル方向の微小隙間とに充填された潤滑流体と、
前記ラジアル動圧発生溝と前記潤滑流体とで構成されたラジアル軸受部と、
前記スラスト動圧発生溝と前記潤滑流体とで構成されたスラスト軸受部と、
を具備してなり、
直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載することが可能なスピンドルモータであって、
前記スラスト動圧発生溝の外径が前記ディスク状媒体の外径の１０％以上であり、
前記ラジアル動圧発生溝の溝幅比が、前記スラスト動圧発生溝の溝幅比よりも小さい
ことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
シャフトと、
前記シャフトに固定され、半径方向に延伸する実質的に円盤状のフランジ部と、
半径方向の微小隙間を介して前記シャフトを相対回転自在に嵌合する軸受穴を有するスリーブと、
前記軸受穴の内周面もしくは前記シャフトの外周面の少なくともいずれか一方に設けたラジアル動圧発生溝と、
前記スリーブと前記フランジ部の少なくともいずれか一方の表面上に設けたスラスト動圧発生溝と、
少なくとも前記半径方向の微小隙間と、前記アキシャル方向の微小隙間とに充填された潤滑流体と、
前記ラジアル動圧発生溝と前記潤滑流体とで構成されたラジアル軸受部と、
前記スラスト動圧発生溝と前記潤滑流体とで構成されたスラスト軸受部と、
を具備してなり、
直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載することが可能なスピンドルモータであって、
前記スラスト動圧発生溝の外径が前記ディスク状媒体の外径の１０％以上であり、
前記ラジアル動圧発生溝の溝幅比が、前記スラスト動圧発生溝の溝幅比よりも小さい
ことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項３】
前記ラジアル軸受の溝幅比は０．５以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項４】
前記スラスト軸受の溝幅比は０．５以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項５】
シャフトと、
前記シャフトに固定されたスラストフランジと、
半径方向の微小隙間を介して前記シャフトを相対回転自在に嵌合する軸受穴を有するスリーブと、
前記スラストフランジをアキシャル方向の微小隙間を介して、前記スリーブと共に挟み込むように配置されたスラストプレートと、
前記軸受穴の内周面もしくは前記シャフトの外周面の少なくともいずれか一方に設けたラジアル動圧発生溝と、
前記スラストプレートと前記スラストフランジの少なくともいずれか一方の表面上、もしくは前記スリーブと前記スラストフランジの少なくともいずれか一方の表面上に設けたスラスト動圧発生溝と、
少なくとも前記半径方向の微小隙間と、前記アキシャル方向の微小隙間とに充填された潤滑流体と、
前記ラジアル動圧発生溝と前記潤滑流体とで構成されたラジアル軸受部と、
前記スラスト動圧発生溝と前記潤滑流体とで構成されたスラスト軸受部と、
を具備してなり、
直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載することが可能なスピンドルモータであって、
前記スラスト動圧発生溝の外径が前記ディスク状媒体の外径の１０％以上であり、
前記スラスト動圧発生溝の溝深さが前記ラジアル動圧発生溝の溝深さよりも小さい
ことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項６】
シャフトと、
前記シャフトに固定され、半径方向に延伸する実質的に円盤状のフランジ部と、
半径方向の微小隙間を介して前記シャフトを相対回転自在に嵌合する軸受穴を有するスリーブと、
前記軸受穴の内周面もしくは前記シャフトの外周面の少なくともいずれか一方に設けたラジアル動圧発生溝と、
前記スリーブと前記フランジ部の少なくともいずれか一方の表面上に設けたスラスト動圧発生溝と、
少なくとも前記半径方向の微小隙間と、前記アキシャル方向の微小隙間とに充填された潤滑流体と、
前記ラジアル動圧発生溝と前記潤滑流体とで構成されたラジアル軸受部と、
前記スラスト動圧発生溝と前記潤滑流体とで構成されたスラスト軸受部と、
を具備してなり、
直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載することが可能なスピンドルモータであって、
前記スラスト動圧発生溝の外径が前記ディスク状媒体の外径の１０％以上であり、
前記スラスト動圧発生溝の溝深さが前記ラジアル動圧発生溝の溝深さよりも小さいことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項７】
前記スラスト動圧発生溝の溝深さは２μｍから５μｍであることを特徴とする請求項５ないし請求項６のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項８】
前記スラスト軸受部で発生する動圧力は、磁気的吸引手段によって前記スピンドルモータの回転部が固定部に対して一方向に向かって押圧される押圧力と釣り合って、前記スラスト軸受部にて非接触で浮上するように設定され、
前記押圧力は前記スピンドルモータの回転部と前記ディスク状媒体との合計重量の５倍から２５倍であることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項９】
前記スラスト動圧溝は、中間折り返し部の直径が溝外径の７０％以上のヘリングボーン形状であることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項１０】
前記中間折り返し部の直径Ｄｍが溝外径Ｄｏと溝内径Ｄｉとなす関係は式（１）で表されることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【数１】
2008259261.tif 000013
【請求項１１】
前記スラスト動圧溝は、溝内径が溝外径の７５％以上のスパイラル形状であることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項１２】
前記スラスト動圧溝の外周は環状の丘部であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項１３】
回転速度が５４００ｒ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項１４】
前記スラスト動圧発生溝は外周側の溝深さが内周側の溝深さよりも小さいことを特徴とする請求項１から１３に記載のスピンドルモータ。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のスピンドルモータと、
直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載したディスク状媒体記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ（以下ＨＤＤと略記）等のようにディスク状媒体に情報を記録再生する装置に搭載される、流体軸受スピンドルモータに関するものである。
【０００２】
本発明は、モバイル用途のように大きな揺動振動が掛かりうる用途のＨＤＤなどのスピンドルモータに関し、より詳細には、ディスク外径が３３〜５３ｍｍ、比重が２．８以下、厚みが０．６５ｍｍ以下のディスクを搭載し、回転速度が５４００ｒ／ｍｉｎ以下の薄型小径のＨＤＤ用スピンドルモータにおいて、揺動時の騒音発生を抑制すると共に消費電流増大を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体軸受スピンドルモータを搭載したＨＤＤは、ノートＰＣのみならずデジタルオーディオプレーヤ等にも広く使用されるようになってきている。モバイル用途のＨＤＤは、薄型であることが大前提としてあり、そういった中で、より低消費電流で動作すること、外乱振動などが加わってもディスクの振動を極力抑制することが特に重要視され、これらを満足するために多くの提案がなされてきた。
【０００４】
例えばディスクを搭載するハブと軸受のスリーブとの間に大径のスラスト軸受部を構成して、スラスト軸受の剛性を高める構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また大径の扁平軸の外周円筒部をラジアル軸受として、その上下端にスラスト軸受を構成する構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらにはシャフト先端に径大のフランジを設けて、外乱モーメントが掛かったときにラジアル軸受部とスラストフランジの両方で荷重を受け持つようにして系全体の剛性を高めようとするものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−０４５９２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１２４０６５号公報
【特許文献３】特開２００２−１７１７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、軸受剛性を高めることにのみ注目しており、その結果、低温環境下における軸受の粘性摩擦トルクが大幅に増大してしまっていた。しかしながらモバイル用途として、電流の大幅な増大は電池寿命の著しい短縮につながるので、結局、十分な軸受剛性を確保することが出来ず、大きな外乱に対して十分なロバストネスが得られなかったが、ＰＣ用途やデジタルオーディオプレーヤなどでは特に問題にはならなかった。
【０００７】
そのようなスピンドルモータをＨＤＤに搭載して、これを携帯電話並みの大きさの小型のカムコーダ（記録装置部が一体になったビデオカメラ）の記録装置として使用した場合、カメラをより素早くパン（左右に振ること）をすることが可能になるが、急速にパンさせたときにモータ部から騒音が発生してそれがカメラのマイクロホンで検出されてそのまま記録されたり、軸受が磨耗したりしてしまうことがわかった。この現象は特に従来は高温状態で生じやすかった。このような騒音が発生する状況は軸受内部で金属接触による摺動摩耗が進行することを意味するので、軸受の寿命も短くなってしまう。
【０００８】
これは回転軸に対して直交する方向にＨＤＤの姿勢を急激に変化させる場合、回転中の地球コマのように大きなジャイロモーメントがスピンドルに作用するので、外力の加わった方向とは異なる方向に大きなモーメントが働いてしまうことによると考えられる。
【０００９】
なお特に特許文献３に記載されたようにラジアル軸受とスラスト軸受の双方でジャイロモーメントを受け持とうとしても、ジャイロモーメントそのものが外力の加わる方向と直行するように加わるので、２つの軸受の間で相互に悪影響が生じてしまい、却って異常な振動騒音が生じてしまいかねない。
【００１０】
このように、従来の技術においてはモバイル機器として必要な高温環境下における軸受剛性確保と、低温度環境における低消費電流とを両立させることは困難という課題を有していた。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、揺動時の騒音発生を抑制し長寿命化を図ると共に消費電流増大を抑制することができるスピンドルモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明のスピンドルモータは、シャフトと、シャフトに固定されたスラストフランジと、半径方向の微小隙間を介してシャフトを相対回転自在に嵌合する軸受穴を有するスリーブと、スラストフランジをアキシャル方向の微小隙間を介して、前記スリーブと共に挟み込むように配置されたスラストプレートと、軸受穴の内周面もしくは前記シャフトの外周面の少なくともいずれか一方に設けたラジアル動圧発生溝と、スラストプレートとスラストフランジの少なくともいずれか一方の表面上、もしくはスリーブとスラストフランジの少なくともいずれか一方の表面上に設けたスラスト動圧発生溝と、少なくとも半径方向の微小隙間と、アキシャル方向の微小隙間とに充填された潤滑流体と、ラジアル動圧発生溝と潤滑流体とで構成されたラジアル軸受部と、スラスト動圧発生溝と潤滑流体とで構成されたスラスト軸受部とを具備してなり、直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載することが可能であって、スラスト動圧発生溝の外径がディスク状媒体の外径の１０％以上であり、ラジアル動圧発生溝の溝幅比がスラスト動圧発生溝の溝幅比よりも小さいことを特徴としたものである。
【００１３】
このようにスラスト軸受の動圧溝の外径がディスク状媒体に対して所定以上の大きさになるように構成したことによって、スラスト軸受における角度剛性が高くなるので外乱トルクが加わっても軸受内部での金属接触による摩耗や騒音を抑制できる。
【００１４】
また溝幅比は大きくなるほど多くの潤滑流体を効率的にかき集められるので、軸受剛性を高めることが出来る。ここでラジアル軸受の溝幅比をスラスト軸受よりも小さくして、ラジアル軸受における角度剛性をスラスト軸受に対して更に相対的に下げて、ジャイロモーメントを主にスラスト軸受で受け持ち、ラジアル軸受はディスクの偏心のみを抑制するようにしたので、ジャイロモーメントが生じたときに、ラジアル軸受とスラスト軸受とで相互に干渉し合うことが無く、ジャイロモーメントによる異常な挙動の発生を抑止できる。またさらにスラスト軸受の溝幅比が大きいので、スラスト軸受の外径を大きくてもスラスト軸受部における粘性摩擦トルクの増大が小さくできる。
【００１５】
また、本発明は、シャフトと、シャフトに固定され、半径方向に延伸する実質的に円盤状のフランジ部と、半径方向の微小隙間を介してシャフトを相対回転自在に嵌合する軸受穴を有するスリーブと、軸受穴の内周面もしくは前記シャフトの外周面の少なくともいずれか一方に設けたラジアル動圧発生溝と、スリーブとフランジ部の少なくともいずれか一方の表面上に設けたスラスト動圧発生溝と、少なくとも半径方向の微小隙間と、アキシャル方向の微小隙間とに充填された潤滑流体と、ラジアル動圧発生溝と潤滑流体とで構成されたラジアル軸受部と、スラスト動圧発生溝と潤滑流体とで構成されたスラスト軸受部とを具備してなり、直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載することが可能なスピンドルモータであって、スラスト動圧発生溝の外径がディスク状媒体の外径の１０％以上であり、ラジアル動圧発生溝の溝幅比がスラスト動圧発生溝の溝幅比よりも小さいことを特徴としたものである。
【００１６】
このようにスラスト軸受の動圧溝の外径がディスク状媒体に対して所定以上の大きさになるように構成したことによって、スラスト軸受における角度剛性が高くなるので外乱トルクが加わっても軸受内部で金属接触して摩耗や騒音を抑制できる。
【００１７】
また溝幅比は大きくなるほど多くの潤滑流体を効率的にかき集められるので、軸受剛性を高めることが出来る。ここでラジアル軸受の溝幅比をスラスト軸受よりも小さくして、ラジアル軸受における角度剛性をスラスト軸受に対して更に相対的に下げて、ジャイロモーメントを主にスラスト軸受で受け持ち、ラジアル軸受はディスクの偏心抑制のみを受け持つようにしたので、ジャイロモーメントが生じたときに、ラジアル軸受とスラスト軸受とで相互に干渉し合うことが無く、ジャイロモーメントによる異常な挙動の発生を抑止できる。またさらにスラスト軸受の溝幅比が大きいので、スラスト軸受の外径を大きくてもスラスト軸受部における粘性摩擦トルクの増大が小さくできる。
【００１８】
また本発明は、シャフトと、シャフトに固定されたスラストフランジと、半径方向の微小隙間を介してシャフトを相対回転自在に嵌合する軸受穴を有するスリーブと、スラストフランジをアキシャル方向の微小隙間を介して、スリーブと共に挟み込むように配置されたスラストプレートと、軸受穴の内周面もしくはシャフトの外周面の少なくともいずれか一方に設けたラジアル動圧発生溝と、スラストプレートとスラストフランジの少なくともいずれか一方の表面上、もしくはスリーブとスラストフランジの少なくともいずれか一方の表面上に設けたスラスト動圧発生溝と、少なくとも半径方向の微小隙間とアキシャル方向の微小隙間とに充填された潤滑流体と、ラジアル動圧発生溝と潤滑流体とで構成されたラジアル軸受部と、スラスト動圧発生溝と潤滑流体とで構成されたスラスト軸受部とを具備してなり、直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載することが可能なスピンドルモータであって、スラスト動圧発生溝の外径がディスク状媒体の外径の１０％以上であり、スラスト動圧発生溝の溝深さがラジアル動圧発生溝の溝深さよりも小さいことを特徴としたものである。
【００１９】
このようにスラスト軸受の動圧溝の外径がディスク状媒体に対して所定以上の大きさになるように構成したことによって、スラスト軸受における角度剛性が高くなるので外乱トルクが加わっても軸受内部で金属接触して摩耗や騒音を抑制できる。
【００２０】
また溝深さは大きくなるほど多くの潤滑流体をかき集めるが、モバイル用途のように低粘度の潤滑流体の場合、軸受剛性は１μｍ以下の小さい溝深さでピークとなり、それよりも大きな溝深さになると却って軸受剛性は下がってしまう。したがって溝深さは浅いほど軸受剛性は高くすることが出来る。なお、溝深さが大きいほど粘性摩擦トルクは小さくなる。ここでラジアル軸受の溝深さをスラスト軸受よりも大きくして、ラジアル軸受における角度剛性をスラスト軸受に対して更に相対的に下げて、ジャイロモーメントを主にスラスト軸受で受け持ち、ラジアル軸受はディスクの偏心のみを抑制するようにしたので、ジャイロモーメントが生じたときに、ラジアル軸受とスラスト軸受とで相互に干渉し合うことが無く、ジャイロモーメントによる異常な挙動の発生を抑止できる。またさらにラジアル軸受の溝深さが大きいので、ラジアル軸受における粘性摩擦トルクの増大を抑制できる。
【００２１】
また本発明は、シャフトと、シャフトに固定され、半径方向に延伸する実質的に円盤状のフランジ部と、半径方向の微小隙間を介してシャフトを相対回転自在に嵌合する軸受穴を有するスリーブと、軸受穴の内周面もしくはシャフトの外周面の少なくともいずれか一方に設けたラジアル動圧発生溝と、スリーブとフランジ部の少なくともいずれか一方の表面上に設けたスラスト動圧発生溝と、少なくとも半径方向の微小隙間と、アキシャル方向の微小隙間とに充填された潤滑流体と、ラジアル動圧発生溝と潤滑流体とで構成されたラジアル軸受部と、スラスト動圧発生溝と潤滑流体とで構成されたスラスト軸受部と、を具備してなり、直径が３３ｍｍから５３ｍｍで、比重が２．８以下であり厚みが０．６５ｍｍ以下であるディスク状媒体を搭載することが可能なスピンドルモータであって、  前記スラスト動圧発生溝の外径が前記ディスク状媒体の外径の１０％以上であり、スラスト動圧発生溝の溝深さがラジアル動圧発生溝の溝深さよりも小さいことを特徴としたものである。
【００２２】
このようにスラスト軸受の動圧溝の外径がディスク状媒体に対して所定以上の大きさになるように構成したことによって、スラスト軸受における角度剛性が高くなるので外乱トルクが加わっても軸受内部で金属接触して摩耗や騒音を抑制できる。
【００２３】
また溝深さは大きくなるほど多くの潤滑流体をかき集めるが、モバイル用途のように低粘度の潤滑流体の場合、軸受剛性は１μｍ以下の狭い隙間でピークとなり、それよりも大きな隙間になると却って軸受剛性は下がってしまう。したがって溝深さは浅いほど軸受剛性は高くすることが出来る。なお、溝深さが大きいほど粘性摩擦トルクは小さくなる。ここでラジアル軸受の溝深さをスラスト軸受よりも大きくして、ラジアル軸受における角度剛性をスラスト軸受に対して更に相対的に下げて、ジャイロモーメントを主にスラスト軸受で受け持ち、ラジアル軸受はディスクの偏心のみを抑制するようにしたので、ジャイロモーメントが生じたときに、ラジアル軸受とスラスト軸受とで相互に干渉し合うことが無く、ジャイロモーメントによる異常な挙動の発生を抑止できる。またさらにラジアル軸受の溝深さが大きいので、ラジアル軸受における粘性摩擦トルクの増大を抑制できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のスピンドルモータを搭載したＨＤＤを、小型カムコーダなどのように薄型化と低消費電力化が求められ、かつ使用中に急激なパンニングなどを行う装置に適用すれば、高温環境下での使用中の軸受摺動による騒音発生を効率的に抑制でき、しかも低温におけるモータ消費電力の増大を最小限にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明のスピンドルモータの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるスピンドルモータの断面図を示す。なお、以下の説明において、図１における上下方向を「軸方向」、上方向を「軸方向上側」、下方向を「軸方向下側」と表現するが、これらは実際のスピンドルモータの取付け状態を限定するものではない。
【００２７】
図１に示すスピンドルモータ３０において、シャフト１の下端には、スラストフランジ２が固定されている。このスラストフランジ２はシャフト１と一体的に形成されていても良いし、２つの部材を溶接や圧入などの適切な手段で結合したものであっても良い。このシャフト１はスリーブ５の軸受穴５ｉに微小な半径隙間を介して相対回転自在に嵌合されている。また軸受穴５ｉの内周円筒面には図５に示すように、ヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝８が複数本（ここでは８本）構成されている。
【００２８】
スラストフランジ２の下面に微小なアキシャル隙間を介して対向するように、スラストプレート７がスリーブ５の下端側にカシメ、溶接、接着、圧入などの適切な手段によって固定されて、スがリーブ５の下端側を閉塞している。またスラストプレートの上面側には、図２（ａ）に示すようにヘリングボーン形状のスラスト動圧発生溝３が複数本（ここでは１２本）構成されている。
【００２９】
スリーブ５の外周に近い側には、スリーブ５の上側端面と下側端面との間を連通させて、軸受内部の圧力バランスを取るための連通穴５ｂが形成されている。
【００３０】
ここでラジアル動圧発生溝３が位置する半径方向微小隙間と、スラスト動圧発生溝８が位置するアキシャル方向の微小隙間部分、連通穴５ｂ等には、エステル系オイル、エーテル系オイル、高流動性グリス、イオン性液体等の潤滑流体２６が充填されて、それぞれラジアル軸受部６とスラスト軸受部１５を構成している。この潤滑流体２６は特に低温における動粘度の増大が抑制されると共に、高温環境下での蒸発速度が小さくなるように選定されている。動粘度の具体的な値としては表１に示すように、−２０℃においても１００ｍｍ2／ｓｅｃ以下である。
【００３１】
【表１】
2008259261.tif 000003
またスリーブ５の上側開放端側にはシャフト１の他端が突出し、更にスリーブ５の上側開放端からの潤滑流体の漏れ出しを抑制するために、毛管力を利用したシール部材４が固定されている。
【００３２】
シャフト１の他端にはハブ９が圧入、接着、溶接などの適切な手段によって固定され、このハブ９には比重が小さいガラスやアルミなどで出来たディスク状媒体が搭載される。本実施の形態１においては比重２．５、内径１２ｍｍ、外径４８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのガラス基板に磁性層、保護層、潤滑膜等を形成したディスク状媒体２０がクランプディスク（図示せず）によって１枚搭載される。なおディスクの回転速度は３６００ｒ／ｍｉｎである。
【００３３】
スリーブ５はベース１３に接着、溶接などの適切な手段によって固定されている。またベース１３には、珪素鋼板などを積層し、複数個のスロット（ここでは９スロット）を有するステータコア１１に複数相（ここでは３相）のコイル１２を巻回したステータユニット１６が接着などによって固定されている。そしてハブ９の下端には、マグネット１０が接着などにより固定されている。マグネット１０は希土類系磁石材料（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系、Ｓｍ−Ｃｏ系等）のボンド磁石または焼結磁石であり、その外周には複数極（ここでは１２極）に着磁されている。そして、コイル１２に順次通電切換をしていくことで、マグネット１０ステータユニット１６との間の相互作用によって、回転部が固定部に対して回転する。ここでベース１３はＳＵＳ４３０や鋼板などに無電解ＮｉＰメッキを施したものであり、マグネット１０の端面との間で磁気的吸引力を発生させる。またステータコア１１の内周の軸方向中心Ｈｃとマグネット１０の軸方向中心Ｈｍもずらしており、ここでも磁気的吸引力が発生する。この２カ所で発生する磁気的吸引力の軸方向成分は７００ｍＮに成るように設定している。この値はディスク状媒体２０を含む回転体の重量（約４０ｍＮ）の約１７倍に設定している。
【００３４】
このように構成されたスピンドルモータ３０は図１１に示すように、ディスク状媒体２０が１枚搭載され、ディスク状媒体２０に対してヘッドアーム３３に搭載されたヘッド３１が対向するように配置されている。そしてスピンドルモータ３０が搭載されたベース１３には上カバー１４がかぶせられて外気を遮断された状態で封止される。
【００３５】
ここでさらに軸受仕様について詳述する。
【００３６】
シャフト１の直径Ｄｓは２．４ｍｍであり、スリーブ５の軸受穴５ｉとの半径隙間は約２μｍである。また図５に示すように、ラジアル動圧発生溝８のヘリングボーン形状下半分の軸方向長さＬ１は０．６ｍｍで、上半分の長さは０．６３ｍｍとしたアンバランス状態にして、潤滑流体が弱い力で下向きに押し込まれるように構成している。なお、ヘリングボーンの折り返し位置の軸方向位置は、ステータコア１１からうける磁気的吸引力のラジアル方向成分による振動が出来るだけ小さくなるように、ステータコア１１の内周の軸方向中心Ｈｃに近づけるようにしている。
【００３７】
次に、上記のように構成されたスピンドルモータの作用について説明する。
【００３８】
図７に示すように、回転体２１が中心軸（Ｚ軸）周りに角速度ωで回転しているとする。このとき中心軸周りの慣性モーメントをＩとする。このとき、中心軸の方向を、Ｘ軸周りに角速度Ωで傾斜させようとすると、回転体２１には数（２）で表されるジャイロモーメントＭが働く。このジャイロモーメントＭはベクトルΩとベクトルωの外積の方向になるすなわち外乱トルクがΩの方向に掛かっても、回転軸ωと外乱トルクΩに直交する方向にモーメントが働くことになる。このジャイロモーメントＭの大きさは式（２）で表されるとおり、回転速度ωが大きいほど、また慣性モーメントＩが大きいほど、そして外乱角速度Ωが大きいほど大きくなる。ここでは後述するようにディスクサイズは２インチサイズ以下とし、回転数は５４００ｒ／ｍｉｎ以下とした。
【００３９】
【数２】
2008259261.tif 000004
ちなみに厚み０．５ｍｍ，外径４８ｍｍ（１．８インチサイズ）のガラス製（比重２．５）のディスク状媒体２０を搭載するスピンドルモータ３０の場合、慣性モーメントＩは７．２ｇｃｍ2である。このうち、慣性モーメントＩはディスク状媒体２０が支配的であって、回転体全体の９２％である６．６ｇｃｍ2である。
【００４０】
ここでＨＤＤ４０をカムコーダに搭載する際に、どの程度の外乱まで配慮すべきかを検討した。想定されるシーンは無数にあるが、あまりにも大きな速度のシーン（例えば目の前をレーシングマシンが駆け抜けるところをパンニングで追いかける）等はもともと周囲の騒音自体が大きいため、そのような条件で静音性を求めるのは合理的とは言えない。またそのようなシーンは何度も繰り返し撮影することが出来るので、少々の雑音が偶然入っても大きな問題にならない。したがって、記念日などに被写体が比較的静かな環境下で、カメラの前を横切っていくシーン（例えば子供の卒業式や、結婚式などで被写体がカメラの直前を横切っていくシーン）等は、取り直すことが出来ないため、そのようなシーンで雑音が発生するのは好ましくない。そのような観点でカメラのパンニングを考えると、振れ角としては９０度を０．５秒でパンする（１往復１秒）ことを想定すればほぼ実用的な範囲をカバーできると考えられる。このような状態を想定したときの外乱角速度Ωは式（３）で表される。
【００４１】
【数３】
2008259261.tif 000005
ここでｆ＝１Ｈｚ、θｓ＝π／２（ｒａｄ）とすると、｜Ω｜＝４．９３ｒａｄ／ｓｅｃとなる。ここでＩ＝７．２ｇｃｍ2，ω＝３７７ｒａｄ／ｓｅｃ（３６００ｒ／ｍｉｎ）とすると、｜Ｍ｜＝１．３３ｍＮｍ（１３．７ｇｆｃｍ）といった大きな値となる。
【００４２】
またこのような急激なパンニングの時は通常、カメラを手で持つことが多い（三脚上に乗せると三脚の軋み音が乗ってしまう）ので、肩から手首までの距離として３０ｃｍ程度離した状態で回転されると考えられる。
【００４３】
ここで、図６に示すように、回転軸ＯからＬ＝３０ｃｍの位置にディスク状媒体２０の中心が位置するようにして、１Ｈｚで９０度振れるように測定装置を構成し、そのとき発生する軸受音をスピンドルモータ下部のスラストプレート裏面に取り付けたマイクによって記録して、実験後に再生して騒音の大小を５段階（無音、極小、小、中、大）に分ける官能評価をした。このうちほとんど問題にならないレベルは無音、極小の２段階である。ただし、無音といっても揺動試験測定装置自身の持つ暗騒音レベルは聴感上で無視して評価した。なお測定環境は通常人間が耐えられる環境４０℃を想定した。ただしカムコーダ筐体内の各種ＬＳＩの発熱による温度上昇を加味して、環境温度よりもさらに２０℃高くなると想定して、実験そのものは６０℃環境下で行った。その結果を表２〜表５に示す。
【００４４】
【表２】
2008259261.tif 000006
表２はスラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏを３ｍｍから５．４ｍｍまで５種類変化させたときの上記官能評価結果を示す。バラツキを考慮するためにサンプルモータは各５台ずつ作製し、評価は再生時のアンプレベル、ヘッドホンなどはすべて共通とし、２名の評価者で評価をした。
【００４５】
なおこのときの形状条件は下記の通りである。
【００４６】
図５に示すラジアル軸受部６の溝深さΔｇｒは５μｍであり、溝角度θｒは１５度である。そして溝部８ａの円周方向長さＬｇｒと円周方向ピッチ長さＬｒの比である溝幅比Ｌｇｒ／Ｌｒは０．４になるように設定している。
【００４７】
また、図２（ａ）に示す溝角度θｔは１５度である。溝本数が１２であるから溝のピッチ角度θｐは３０度である。また溝の円周方向幅角度θｇｔは１８度である。したがってスラスト軸受部の溝幅比θｇｔ／θｐは０．６である。さらに図２（ｂ）に示すスラスト動圧発生溝の詳細断面図（図２（ａ）のＡ−Ａ断面図）における溝深さΔｇｔは３μｍである。
【００４８】
また図３（ｂ）に示すように、スラストフランジ２の外周には０．０５ｍｍの面取り部Ｃｃ（フィレットならばより好ましい）が形成されている。ここでスラストフランジ２の外周において、スラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏはスラストフランジの外径Ｄｆよりも半径でΔＲｔ１＝０．１ｍｍだけ小さく、それより外周側は外周丘部３ｃが形成されているので、スラスト軸受部１５の外周１５ｏとスラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏとの間にはΔＲｔ２＝０．０５ｍｍの幅で円環状の外周丘部３cに対向することになる。
【００４９】
なお、スラストフランジ２が図３（ｂ）や図４に示すように傾斜したときに、スラストフランジ２の外周は偏心量Δｘだけずれるが、この値は数μｍ程度であり、上記ΔＲｔ２の１／１０以下のオーダーであり、実質的に偏心量Δｘはほとんど考慮せずとも大きな問題はない。具体的には、軸受穴内径Ｄｂ＝２．４０４ｍｍ、シャフト径Ｄｓ＝２．４ｍｍ，ラジアル軸受長Ｌｂ＝１．２３ｍｍ，スラスト軸受部空隙高さＨｆ＝０．４６５ｍｍとすると、シャフト１の傾斜角度は最大で０．１８６度となり、偏心量Δｘは３．５μｍといった小さな値である。
【００５０】
なおスリーブ５の下端側で、スラストフランジ２の背面に対向する領域は、内周背面対向領域５ｃでスラストフランジ２との間にアキシャル方向の微小な隙間（ここでは１５μｍ）を設けており、回転部のアキシャル方向の移動量を規制している。外周側は大きな隙間（ここでは０．１ｍｍ）であるスラスト背面側凹部５ａを設けて、スラスト軸受部における粘性摩擦トルクの増大を抑制している。またこれによって、ジャイロモーメントが掛かったときにスラストフランジ２が傾斜して、スラストフランジ２の背面とスリーブ５とが摺動しないように設定している。
【００５１】
なお、スラスト動圧発生溝３のより詳細な寸法は次のように定めた。図３（ａ）に拡大して示すスラストフランジ２の外径Ｄｆはスラストプレート７に設けたスラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏに対して、直径で０．２ｍｍ大きく設定した。
【００５２】
そしてスラスト動圧発生溝３の外周には環状の外周丘部３ｃが形成されている。ジャイロモーメントＭを受けたときに、スラストフランジ２が傾斜して最初に接触する可能性があるのはその最外周であり、この部分にスラスト動圧発生溝３が形成されていると、接触時にモータの回転速度と溝本数に依存した周波数ｆｂのビート音が発生してしまう。ちなみに回転速度が３６００ｒ／ｍｉｎでスラスト動圧発生溝３の溝本数が１２ならば、ｆｂ＝１２＊３６００／６０＝７２０Ｈｚとなり、騒音はこのｆｂの高調波成分が主になる。３〜５次の高調波成分は人間の耳に最も聞こえやすく、耳障りになる。ここでこの部分での接触を滑らかになるように、外周を丘部にすることで、万一衝突しても騒音が小さくなるように配慮したものである。
【００５３】
なお、スラスト動圧発生溝３の内径Ｄｉは２．１ｍｍに固定した。
【００５４】
またヘリングボーン形状の中間折り返し部の直径Ｄｍは式（１）に基づいて設定した。ここでΔｄはポンプインまたはポンプアウトのアンバランス量であって、０．２ｍｍ以下に設定される。より好ましくは０．１ｍｍ以下にするのがよい。この量が大きいほどスラスト軸受部１５において、潤滑流体の流量が多くなり、強いポンプインまたはポンプアウトの力が発生する。還元するとΔｄがゼロの場合、スラスト軸受部１５において、潤滑流体は理想状態においてはほぼバランスされた状態になる。
【００５５】
ここでポンプインにする場合は、図１２の右半分に示すように外周円３５（外径Ｄｏ）よりΔｄだけ直径が小さい円３６を描く。そして、円３６と内周円３４（内径Ｄｉ）との間に円３７を描く。この時円３７と円３６との間の領域ＳｍｉｎＯｕｔの面積と、円３７と内周円３４との間の領域ＳｍｉｎＩｎの面積が等しくなるように円３７の直径Ｄｍｍｉｎを定める。具体的には外径Ｄｏが５．４ｍｍ、内径Ｄｉが２．１ｍｍの時に「０．２ｍｍのポンプイン」とするには、Ｄｍｍｉｎを３．９６５５ｍｍにすればよい。「０．１ｍｍのポンプイン」とするには、Ｄｍｍｉｎを４．０３１１ｍｍにすればよい。
【００５６】
またポンプアウトにする場合は、図１２の左半分に示すように、内周円３４よりΔｄだけ直径が大きい円３８を描く。そして、円３８と外周円３５（外径Ｄｏ）との間に円３９を描く。この時円３９と外周円３５との間の領域ＳｍａｘＯｕｔの面積と、円３９と円３８との間の領域ＳｍｉｎＩｎの面積が等しくなるように円３９の直径Ｄｍｍａｘを定める。具体的には外径Ｄｏが５．４ｍｍ、内径Ｄｉが２．１ｍｍの時に「０．２ｍｍのポンプアウト」とするには、Ｄｍｍａｘを４．１５０３ｍｍにすればよい。「０．１ｍｍのポンプアウト」とするには、Ｄｍｍａｘを４．１２３１ｍｍにすればよい。
【００５７】
このようにＤｍをバランス状態に近いものとしたのは、下記２つの理由による。
（１）Ｄｍが小さくなると、スラスト動初発生溝３の外周から内周に向けて多くの潤滑流体がかき込まれることになるが、低温においては書き込む量が多くなり過ぎて、アキシャル方向への浮上量が過大になってしまうので好ましくない。
（２）Ｄｍを大きくすれば定常回転に達したときの角度剛性が高くなるが、ポンプアウト型の構成になり、起動時にスラスト軸受内部に潤滑流体が入り込みにくくなる。またポンプアウト量が大きいと、スラスト軸受部１５の中心近傍で負圧になりやすく、気泡が発生するとアキシャル方向のＮＲＲＯ（Ｎｏｎ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ  Ｒｕｎ  Ｏｕｔ）が増大することになる。
【００５８】
【数１】
2008259261.tif 000007
さらに中間折り返し部の直径Ｄｍは外径Ｄｏの７０％以上に設定されている。これにより最大圧力が発生する半径位置（ほぼ中間折返し部近傍と見て良い）を出来るだけ外側にする事により、軸受の角度剛性を高めることが可能になる。
【００５９】
以上のように構成されたスピンドルモータにおいて、スラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏとスラストフランジ２の外径Ｄｆを共に変化させた。表２に示すように、スラスト溝外径Ｄｏが５ｍｍ未満の時の騒音レベルは、Ｄｏが小さいほど騒音が明らかに大きいと評価された。一方、スラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏがディスク状媒体２０の外径Ｄｄの１０％以上になると、騒音は急速に小さくなり、ほとんど気にならないレベルにまで抑圧できることがわかった。特に５．４ｍｍ（ディスク状媒体２０の外径Ｄｄの１１．４％）になると軸受摺動音は全く聞こえなくなった。
【００６０】
ここでこのように静音化が達成できた理由を、数値解析シミュレーションによって検討した。図８は、その検討結果である。スラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏを変化させて、ジャイロモーメントが加わってスラストフランジが傾斜したときのスラスト軸受における最小隙間がどのように変化するかをプロットしたものである。横軸はスラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏである。縦軸は最小隙間である。各種パラメータはここまで記載した内容に準拠している。環境温度は表２の実験条件と同じく６０℃とした。
【００６１】
最小隙間を計算するに当たっては、単位モーメントが印可されたときのスラストフランジの傾斜を計算して角度剛性を求め、ここに上記ジャイロモーメントＭが加わったときの最小隙間を求めたものである。図８に示すように、スラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏが４．７ｍｍ以下の小さい領域では最小隙間は負の値になっている。これはスラスト軸受部１５においてスラストフランジ２がスラストプレート７に食い込んで摺動していることを示し、この状態では騒音が発生することは避けられない。一方外径Ｄｏを４．７ｍｍ以上に設定すると最小隙間は正になり、接触しない状態を保つことが出来ることがわかる。この結果は軸受や電磁気回路部分も含めた各寸法が設計狙い目通りであって、しかもスラスト軸受部における反り変形や表面粗さなどは無いものとして計算したものである。したがって、実際のモデルにおいてはこれら無視したパラメータのバラツキや変動要因を加味すると、最低でも０．５μｍ程度は設計的に確保しておくことが必要になる。そのような観点で表２の結果と照合すると、図８の評価結果においてＤｏをディスク状媒体２０の外径Ｄｄの１０％以上に設定する事が合理的であることが判断できる。逆に言うと、スラスト軸受部１５は出来るだけ表面を平滑にして、かつ反りも少なく、出来れば１μｍ以下に設定することがより望ましい。
【００６２】
すなわちスラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏは、ディスク状媒体２０の外径Ｄｄの１０％以上に設定している。またシャフト１の直径Ｄｓの２倍以上でもある。このことはスラスト軸受部１５によって角度剛性を受け持ち、シャフト１は偏心抑制のみに寄与させることになり、軸受全体の粘性摩擦トルクの抑制にも寄与している。
【００６３】
次にスラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏを、ディスク状媒体２０の外径Ｄｄの１０％である５ｍｍに固定して、外径Ｄｏ以外のパラメータに関して影響把握実験を行った。表３は、ラジアル軸受部６の溝深さΔｇｒとスラスト軸受部の溝深さΔｇｔの比率を変化させて、前記表２と同様に、騒音の官能評価を行った結果を示す。なおラジアル軸受部６の溝幅比とスラスト軸受部１５の溝幅比はそれぞれ０．５とした。
【００６４】
【表３】
2008259261.tif 000008
表に示すように、ラジアル軸受部６の溝深さΔｇｒに対して、スラスト軸受部１５の溝深さΔｇｔを小さくすることで無音ないし極小と判断される領域が増えていることがわかる。これはラジアル軸受部６の溝深さΔｇｒがスラスト軸受部１５の溝深さΔｇｔに対して、大きく設定されたことにより、ラジアル軸受の角度剛性がスラスト軸受の角度剛性に対して著しく小さくなることによると考えられる。これにより外乱トルクが加わったときに、外乱トルクと回転軸に直交する方向に生ずるジャイロモーメントがスラスト軸受部１５のみで受け持つことになるので、ラジアル軸受部６と互いに干渉することなく、軸受に異常動作を誘発しないためであると考えられる。
【００６５】
次に、スラスト軸受の溝幅比とラジアル軸受の溝幅比の影響を把握する実験を行った（表４）。表３との違いは、表３に示す実験では溝幅比を一定としたが、本実験では溝深さを一定とした。ここではスラスト軸受部１５の溝深さΔｇｔもラジアル軸受部６の溝深さΔｇｒも共に５μｍとした。表に示すように、スラスト軸受部１５の溝幅比をラジアル軸受部６の溝幅比よりも大きくする（溝部３ａが丘部３ｂよりも広い状態）と、騒音レベルが小さくなることがわかった。
【００６６】
【表４】
2008259261.tif 000009
上記からわかることは、
１）スラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏをディスク状媒体２０の外径Ｄｄの１０％以上として、ラジアル軸受部の溝深さをスラスト軸受部の溝深さよりも大きくする。
２）スラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏをディスク状媒体２０の外径Ｄｄの１０％以上として、ラジアル軸受部の溝幅比をスラスト軸受部の溝幅比よりも小さくする。
のいずれかの対策、もしくは両方の対策を盛り込むと、騒音を抑制できることが明確になった。
【００６７】
次に表５は上記結果を整理して更に比較例１，２を追加したものである。ここでは０℃における電流も併記している。それぞれのパラメータは以下の通りである。
【００６８】
【表５】
2008259261.tif 000010
１）実施例１
スラスト動圧発生溝外径；５．４ｍｍ
溝幅比；スラスト：ラジアル＝０．６：０．４
溝深さ；スラスト：ラジアル＝３：５
２）実施例２
スラスト動圧発生溝外径；５．４ｍｍ
溝幅比；スラスト：ラジアル＝０．５：０．５
溝深さ；スラスト：ラジアル＝３：５
３）比較例１
スラスト動圧発生溝外径；５ｍｍ  但しスパイラル溝形状
溝幅比；スラスト：ラジアル＝０．５：０．５
溝深さ；スラスト：ラジアル＝１０：５
ただし潤滑流体はこの比較例１は高温における粘度（具体的には６０℃における動粘度は）を高いものを採用して、これにより高温状態でのラジアル軸受剛性を改善して騒音抑制を図ろうとするものである。具体的には６０℃での動粘度は８ｍｍ2／ｓｅｃ、０℃では６２ｍｍ2／ｓｅｃである潤滑流体を使用した。
４）比較例２
スラスト動圧発生溝外径；４．６ｍｍ
溝幅比；スラスト：ラジアル＝０．３：０．６
溝深さ；スラスト：ラジアル＝５：５
表に示すように実施例１，２は比較例２に対して騒音レベルが低いことは当然として、更にモータ電流も数％の増大だけですんでいる。一方比較例１において騒音レベルは比較例２に比べると若干改善されているが実用上問題のないレベル（無音または極小）には達しておらず、また電流も６５％増加してしまっている。このように本実施の形態は電流をほとんど増加させずに、騒音抑制にも著しい効果があることがわかった。
【００６９】
次にここまでの考え方が他のディスクサイズにおいても適用可能かを検証した。ここでは１．３インチサイズ、１．８インチサイズ、２インチサイズ相当のディスクを想定した。なお２インチサイズのディスクは仮の仕様であり、ディスクは実験用としてジュラルミン（比重２．８）で作成した。各ディスクサイズの仕様を表６に示す。
【００７０】
【表６】
2008259261.tif 000011
ディスクサイズに応じてスラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏを変えている。またスラスト軸受部１５の溝幅比はラジアル軸受部６の溝幅比よりも大きく設定し、スラスト軸受部１５の溝深さはラジアル軸受部６の溝深さよりも小さく設定している。結果を表７に示すように、いずれも実用上問題ないレベルまで静音化を図ることが出来た。
【００７１】
【表７】
2008259261.tif 000012
以上を整理すると次のことが結論づけられる。
【００７２】
スラスト軸受部１５のスラスト動圧発生溝３の外径Ｄｏがディスク状媒体２０の外径Ｄｄに対して１０％以上の大きさになるように構成したことによって、スラスト軸受部１５における角度剛性が高くなるので外乱トルクが加わっても軸受内部での金属接触による摩耗や騒音を抑制できる。
【００７３】
またスラスト軸受部１５の溝幅比をラジアル軸受部６の溝幅比よりも大きくしたので、スラスト軸受部において多くの潤滑流体を効率的にかき集められるので、軸受剛性（角度剛性）を更に高めることが出来る。ここでラジアル軸受部６の溝幅比をスラスト軸受部１５よりも小さくして、ラジアル軸受部６における角度剛性をスラスト軸受に対して更に相対的に下げて、ジャイロモーメントを主にスラスト軸受部１５で受け持ち、ラジアル軸受部６はディスク状媒体２０の偏心抑制のみを受け持つようにしたので、ジャイロモーメントが生じたときに、ラジアル軸受部６とスラスト軸受部１５とで相互に干渉し合うことが無く、ジャイロモーメントによる異常な挙動の発生を抑止できる。またさらにスラスト軸受部１５の溝幅比が大きいので、スラスト軸受部１５の外径を大きくしてもスラスト軸受部における粘性摩擦トルクの増大を抑制できる。
【００７４】
また溝深さは大きくなるほど多くの潤滑流体をかき集めるが、モバイル用途のように低粘度の潤滑流体の場合、図９に示すように、軸受剛性は例えば１μｍ以下のようにごく小さい深さの時にピークとなり、それよりも大きな深さになると却って軸受剛性は下がってしまう。したがって溝深さは浅いほど軸受剛性は高くすることが出来る。なお、溝深さが大きいほど粘性摩擦トルクは小さくなる。ここでラジアル軸受部６の溝深さをスラスト軸受部１５の溝深さよりも大きくして、ラジアル軸受における角度剛性をスラスト軸受に対して更に相対的に下げて、ジャイロモーメントを主にスラスト軸受で受け持ち、ラジアル軸受はディスクの偏心抑制のみを受け持つようにしたので、ジャイロモーメントが生じたときに、ラジアル軸受とスラスト軸受とで相互に干渉し合うことが無く、ジャイロモーメントによる異常な挙動の発生を抑止できる。またさらにラジアル軸受の溝深さが大きいので、ラジアル軸受における粘性摩擦トルクの増大を抑制できる。
【００７５】
すなわち浮上量を小さくすることで、スラスト軸受部１５の角度剛性を高めることが出来る。そしてラジアル軸受部６は偏心抑制のための剛性だけがあればよいので、ラジアル軸受部の半径隙間を大きく設定しても問題がない。その結果、特に低温における粘性摩擦トルクを低減することが出来、より低消費電力のモータを提供することが可能になる。また半径隙間が広くできるので、モータ組み立て上の精度も緩くすることも可能になり、コストダウンにも寄与できる。
【００７６】
上記のように、モバイル用ＨＤＤとして想定されるディスクサイズ範囲において、通常想定しうる範囲の揺動が生じても騒音が発生せず、しかも従来達成し得なかった低消費電力化との両立を図ることが出来るスピンドルモータを提供することが出来る。
【００７７】
また以上のように低騒音化を図ることにより、高温時の揺動を繰り返しても軸受の異常な磨耗は一切観測されなかった。これにより高温で長時間にわたって使用しても軸受の性能が維持可能な信頼性が高いＨＤＤを提供することが可能になる。
【００７８】
なお上記説明において、スラスト動圧発生溝３の溝深さを３μｍの例を挙げたが、２〜５μｍに設定し、ラジアル動圧発生溝８の溝深さをこれよりも大きな値に設定すればよい。
【００７９】
また磁気的吸引力は５倍から２５倍の範囲であればよい。より好ましくは１０倍から２５倍である。この値はスラスト軸受部１５の起動時の浮上状態によって適切に設定すればよいが、出来るだけ大きな値である方が角度剛性を高くすることが出来る。
【００８０】
上記の説明において、スラスト動圧発生溝３の溝深さは半径位置によらず一定であるものとして説明したが本願発明はこれに依存しない。より好ましくは図３（ａ）に示すように、内周側が深く、外周側が深い構造であっても良い。この場合、例えばラジアル軸受部６の溝深さが５μｍの時、外周側は例えば３μｍとし、内周側は４．５μｍとしても良い。なお、内周側のみラジアル軸受部の溝深さよりも深くして６μｍとしても良い。こうすることで内周部における粘性摩擦トルクを更に低減する事も可能になる。このように外周側をラジアル軸受部よりも浅くすることで、スラストフランジ２が傾斜したときにより強い反力が発生できるので、角度剛性が更に高まる。そして大きなジャイロモーメントが生じない状態（ほとんどパンを行わない状態）ではスラスト軸受部１５における粘性摩擦トルクを下げることが可能になり、電力削減に一層効果的である。
【００８１】
また上記の説明において、スラストフランジ２の背面側（スリーブ側）は特にスラスト動圧発生溝を設けない事例を挙げたが、本願発明はこれに限定されるものではなく、第２のスラスト動圧発生溝を設けても良い。なおこの場合でも外周側は逃げる構造として第２のスラスト動圧発生溝は内周部だけに設ける構成にするのが好ましい。
【００８２】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２のスピンドルモータの横半断面図である。シャフト１０１の上端には内周部にフランジ部１０２を有するハブ１０９が固定されている。シャフト１０１の外周円筒部はインナースリーブ１０５の軸受穴に回転自在に嵌合している。ここでインナースリーブ１０５は鉄系又は銅系の焼結合金製であり、アウタースリーブ１２５に固定されている。インナースリーブ１０５の外周にはＤカットもしくは縦溝が形成されており、アウタースリーブとの間で連通穴１０５ｂを構成して、潤滑流体１２６が軸受内部で循環するように構成している。アウタースリーブ１２５の下端にはスラストプレート１０７が固定されて、アウタースリーブ下端側を閉鎖している。
【００８３】
インナースリーブ１０５の上端には、スパイラル形状のスラスト動圧発生溝３が形成されて、ハブ１０９に設けたフランジ部１０２との間でスラスト動圧部を構成している。ここでスラスト動圧発生溝１０３は内径Ｄｉ、外径Ｄｏである。またインナースリーブ１０５の内周円筒面内にはヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝１０８が形成されている。ここで、ラジアル動圧発生溝１０８は強いポンプアップの力を発生するように、折り返し部よりも下側を長くした非対称な形状にしている。これはスラスト動圧発生溝１０３のポンプインの力とバランスさせることで、軸受内部における潤滑流体１２６の移動速度を抑制するためである。
【００８４】
さらにアウタースリーブ１２５の上端にはテーパ状フランジ部１２５ａが形成されており、ハブ１０９の内周部との間でテーパシール部を構成している。そしてハブ１０９の下端側にはストッパー１２７が固定されて、テーパ状フランジ部１２５ａとアキシャル方向に対向配置されて、回転体が抜け落ちることを防止している。
【００８５】
ここでスラスト動圧発生溝１０３の外径Ｄｏはディスク状媒体２０の外径の１０％以上に設定されている。スパイラル形状の場合はヘリングボーンの場合よりも若干角度剛性が小さくなる傾向があり、より望ましくは１２％以上、さらに望ましくは１５％以上に設定するのが好ましい。そして内径Ｄｉは外径Ｄｏの７５％以上になるように設定してある。またスラスト動圧発生溝１０３の外周側は環状の丘部が形成されて、ジャイロモーメントが働いてフランジ部１０２が傾斜してもスラスト動圧発生溝１０３の溝部と丘部に直接衝突して大きな騒音を発生することを防止している。
【００８６】
このように構成したことで、使用中に強い揺動が加わっても騒音発生を防止できる。
【００８７】
なお、上記説明において、スラスト動圧発生溝１０３はスパイラル形状の場合を説明したが、実施の形態１と同様にヘリングボーン形状にしても良いことが言うまでもない。
【００８８】
また上記実施の形態１，２はいずれも軸回転型に関して説明したが本願発明はこれに限定されるものではなく、軸固定型のものであっても良いことは言うまでもない。
【００８９】
また上記実施の形態１，２はいずれもディスク状媒体を１枚搭載した事例で説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。たとえば、１．３インチサイズ等、ディスクの厚みが小さく小径のディスクの場合は慣性モーメントが小さいので、２枚程度搭載しても十分な角度剛性を確保することが可能であり、本願発明の技術を適用できる。枚数や厚みが大きい場合等は本願の技術思想を更に延長して適用すれば騒音抑制が可能になる。その場合は機器の使用温度範囲とモータ消費電流とを考慮しながら適宜設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明にかかるスピンドルモータは、低温環境におけるモータ電流の増加を抑制して、かつ高温環境下での揺動時に発生する軸受騒音を抑制する効果を有し、広い温度範囲で使用されるモバイル用途などに用いられるＨＤＤ用のスピンドルモータとして有用である。またこのスピンドルモータを搭載したＨＤＤは、低消費電流、低騒音でかつ、摺動磨耗が生じにくく信頼性が高いものとなり、長期間の過酷な条件での使用に耐えうるものであり、このＨＤＤを搭載した機器そのものに対する品位／信頼性を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスピンドルモータの断面図
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるスラスト動圧発生溝の平面図、（ｂ）はスラスト動圧発生溝の横断面図
【図３】（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるスラスト軸受部周辺の断面図、（ｂ）はスラストフランジ外周端部の拡大図
【図４】本発明の実施の形態１におけるスラスト軸受部傾斜時の模式図
【図５】本発明の実施の形態１におけるラジアル軸受部断面図
【図６】揺動試験の概念図
【図７】揺動時のジャイロモーメントの方向を示す概念図
【図８】スラスト動圧発生溝外径と揺動時におけるスラスト最小隙間と浮上量の関係を示すグラフ
【図９】スラスト溝深さと軸受剛性の関係を示すグラフ
【図１０】本発明の実施の形態２におけるスピンドルモータの断面図
【図１１】本発明のスピンドルモータを搭載したＨＤＤ装置の断面図
【図１２】本発明のスラスト動圧発生溝の平面詳細図
【符号の説明】
【００９２】
１，１０１  シャフト
２  スラストフランジ
３，１０３  スラスト動圧発生溝
３ａ  溝部
３ｂ  丘部
３ｃ  外周丘部
３ｄ  内周丘部
４  シール部材
５  スリーブ
５ａ  スラスト背面側凹部
５ｂ，１０５ｂ  連通穴
５ｃ  内周背面対向領域
５ｉ  軸受穴
６  ラジアル軸受部
７，１０７  スラストプレート
８，１０８  ラジアル動圧発生溝
８ａ  溝部
８ｂ  丘部
９，１０９  ハブ
１０，１１０  マグネット
１１，１１１  ステータコア
１２，１１２  コイル
１３，１１３  ベース
１４  上カバー
１５  スラスト軸受部
１６  ステータユニット
２０  ディスク状媒体
２１  回転体
２６，１２６  潤滑流体
３０，１３０  スピンドルモータ
３１  ヘッド
３３  ヘッドアーム
４０  ＨＤＤ装置
１０２  フランジ部
１０５  インナースリーブ
１２５  アウタースリーブ
１２５ａ  テーパ状フランジ部
１２７  ストッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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