(57)【要約】【課題】シャフト固定型のスピンドルモータにおいて、小型小径化しても動圧軸受の特性に劣化を生じないモータを安価に実現する【解決手段】嵌合部における応力が動圧軸受に悪影響を及ぼすことを防ぐために、ハブ、スリーブの嵌合部と、動圧軸受とを、特定の位置関係に配置する。加えて、嵌合部における応力分布をコントロールして、歪が動圧軸受に影響を及ぼさないようにする。円環状の溝を設けて変形を吸収させる必要がなくなるため、溝の分だけ小型、小径化できる。加えて、加工コストを削減できる。【選択図】　　　図１０
2004072833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒型の外周面を有するシャフトと、シャフトによって回転自在に支持されたスリーブと、スリーブの一端に締結応力を伴って嵌合したハブ部と、シャフトとスリーブの少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成して構成された動圧軸受と、を構成要素として有し、
前記スリーブとハブ部との嵌合面のうち前記動圧軸受に最も近い端部と動圧軸受の間には、当該端部にかかった締結応力が軸受に直接伝達することを防ぐようなスリットや切り欠き構造が介在していない、スピンドルモータであって、
前記端部と前記動圧軸受を結ぶ直線を引いた場合、当該直線と前記スリーブの回転軸が成す角は常に４５度よりも小さく３０度よりも大きい、点を特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
円筒型の外周面を有するシャフトと、シャフトによって回転自在に支持されたスリーブと、スリーブの一端に締結応力を伴って嵌合したハブ部と、シャフトとスリーブの少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成して構成された動圧軸受と、を構成要素として有し、
前記スリーブとハブ部との嵌合面のうち前記動圧軸受に最も近い端部と動圧軸受の間には、当該端部にかかった締結応力が軸受に直接伝達することを防ぐようなスリットや切り欠き構造が介在していない、スピンドルモータであって、
前記端部と前記動圧軸受を結ぶ直線を引いた場合、当該直線の少なくとも一部は前記スリーブの回転軸と成す角が４５度よりも大きく、なおかつ、
前記嵌合面における締結応力が、前記動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように構成されている、点を特徴とする、スピンドルモータ。
【請求項３】
円筒型の外周面を有するシャフトと、シャフトによって回転自在に支持されたスリーブと、スリーブの一端に締結応力を伴って嵌合したハブ部と、シャフトとスリーブの少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成して構成された動圧軸受と、を構成要素として有し、
前記スリーブとハブ部との嵌合面のうち前記動圧軸受に最も近い端部と動圧軸受の間には、当該端部にかかった締結応力が軸受に直接伝達することを防ぐようなスリットや切り欠き構造が介在していない、スピンドルモータであって、
前記端部と前記動圧軸受を結ぶ直線を引いた場合、当該直線の少なくとも一部は前記スリーブの回転軸と成す角が４５度よりも大きく、なおかつ、
前記ハブの嵌合部を円周方向に拡大する応力に対する剛性と、前記スリーブの嵌合部を円周方向に縮小する応力に対する剛性が、前記動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように該ハブまたは該スリーブの形状および材質を定めた、点を特徴とする、スピンドルモータ。
【請求項４】
円筒型の外周面を有するシャフトと、シャフトによって回転自在に支持されたスリーブと、スリーブの一端に締結応力を伴って嵌合したハブ部と、シャフトとスリーブの少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成して構成された動圧軸受と、を構成要素として有し、
前記スリーブとハブ部との嵌合面のうち前記動圧軸受に最も近い端部と動圧軸受の間には、当該端部にかかった締結応力が軸受に直接伝達することを防ぐようなスリットや切り欠き構造が介在していない、スピンドルモータであって、
前記端部と前記動圧軸受を結ぶ直線を引いた場合、当該直線の少なくとも一部は前記スリーブの回転軸と成す角が４５度よりも大きく、なおかつ、
嵌合前における前記スリーブの嵌合部における外径Ｄｓと前記ハブの嵌合部における内径Ｄｈについて、Ｄｓ−Ｄｈの値が前記動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように構成された該スリーブと該ハブを構成要素とする、点を特徴とする、スピンドルモータ。
【請求項５】
前記ハブ若しくは前記スリーブ或いはこれら両方は、前記嵌合部において該ハブ若しくは該スリーブの回転軸に対して放射状に形成されたスリットを有しており、かつ、
該スリットは嵌合部の少なくとも前記動圧軸受から遠い側の一端付近には形成されていない、点を特徴とする、請求項２乃至４に記載のスピンドルモータ。
【請求項６】
前記スリットは前記ハブ若しくは前記スリーブの回転中心軸に対して斜めに伸びている、
点を特徴とする、請求項５に記載のスピンドルモータ。
【請求項７】
請求項５乃至６に記載のスピンドルモータにおいて、前記スリットは複数存在し、前記ハブ若しくは前記スリーブの回転対称軸に対して対称に配置されている、点を特徴とする、スピンドルモータ。
【請求項８】
インナーロータ型のスピンドルモータであって、
前記ハブのディスク内挿部の外径が２０ｍｍ以下である、請求項１乃至７に記載のスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル軸受に動圧軸受を用いたシャフト固定型のスピンドルモータに係り、特に小径化、小型化に適したスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャフト固定型のスピンドルモータにおいては、スリーブにハブを取り付ける構造が一般的である。この取付方法は、圧入や押し込み等の方法で嵌合される事が多い。しかしながらこれらの方法は、スリーブに大きな応力をかけるため、影響が周囲に及び、動圧軸受部分で歪みや狂いを生じ、軸受特性の劣化や損傷、焼きつきの原因となっていた。
【０００３】
従来、この解決の為に、種種の方法が試みられていた。例えば、嵌合部分の剛性を高めて変形量を小さくする方法や、嵌合部から軸受部の間に剛性の低い個所を設けて変形を吸収させる、又は、嵌合部と動圧軸受部を、軸方向に十分離して設置する、等の方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法は何れも満足の行くものではない。剛性を高める為には肉厚を増さねばならないが、十分に変形を押さえ込もうとすると、必要な肉厚が大きくなりすぎて、スピンドルモータのような小型製品には適用できない。剛性の低い部位を作るためには、円周方向にスリットを形成する等の加工を施さねばならず、小型のスピンドルモータには適用が難しい上に、製造コスト上昇の原因となる。また、嵌合部と動圧軸受部を十分に離すと、モータの軸方向の長さが伸びて、モータの小型化を困難にする。
【０００５】
本願発明者はこの問題を解決する為、嵌合部付近における応力分布に着目し、嵌合部の影響を減らす為の配置条件を見出し、一定の小型化を可能にした。加えて、嵌合部における応力分布をコントロールする事で、配置条件を更に緩和し、一層小型化できること見出した。
【０００６】
本願発明は、これらの知見に基づいたものであって、シャフト固定型のスピンドルモータにおいて、小型小径化しても動圧軸受の特性に劣化を生じないモータを、安価に実現する方法を提供する事を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成する為、請求項１に記載の発明では、円筒型の外周面を有するシャフトと、シャフトによって回転自在に支持されたスリーブと、スリーブの一端に締結応力を伴って嵌合したハブ部と、シャフトとスリーブの少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成して構成された動圧軸受と、を構成要素として有し、前記スリーブとハブ部との嵌合面のうち前記動圧軸受に最も近い端部と動圧軸受の間には、当該端部にかかった締結応力が軸受に直接伝達することを防ぐようなスリットや切り欠き構造が介在していない、スピンドルモータであって、前記端部と前記動圧軸受を結ぶ直線を引いた場合、当該直線と前記スリーブの回転軸が成す角は常に４５度よりも小さく３０度よりも大きい、点を特徴とするスピンドルモータ、を提供する。
【０００８】
前記の目的を達成する為、請求項２に記載の発明では、円筒型の外周面を有するシャフトと、シャフトによって回転自在に支持されたスリーブと、スリーブの一端に締結応力を伴って嵌合したハブ部と、シャフトとスリーブの少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成して構成された動圧軸受と、を構成要素として有し、前記スリーブとハブ部との嵌合面のうち前記動圧軸受に最も近い端部と動圧軸受の間には、当該端部にかかった締結応力が軸受に直接伝達することを防ぐようなスリットや切り欠き構造が介在していない、スピンドルモータであって、前記端部と前記動圧軸受を結ぶ直線を引いた場合、当該直線の少なくとも一部は前記スリーブの回転軸と成す角が４５度よりも大きく、なおかつ、前記嵌合面における締結応力が、前記動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように構成されている、点を特徴とする、スピンドルモータ、を提供する。
【０００９】
前記の目的を達成する為、請求項３に記載の発明では、円筒型の外周面を有するシャフトと、シャフトによって回転自在に支持されたスリーブと、スリーブの一端に締結応力を伴って嵌合したハブ部と、シャフトとスリーブの少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成して構成された動圧軸受と、を構成要素として有し、前記スリーブとハブ部との嵌合面のうち前記動圧軸受に最も近い端部と動圧軸受の間には、当該端部にかかった締結応力が軸受に直接伝達することを防ぐようなスリットや切り欠き構造が介在していない、スピンドルモータであって、前記端部と前記動圧軸受を結ぶ直線を引いた場合、当該直線の少なくとも一部は前記スリーブの回転軸と成す角が４５度よりも大きく、なおかつ、前記ハブの嵌合部を円周方向に拡大する応力に対する剛性と、前記スリーブの嵌合部を円周方向に縮小する応力に対する剛性が、前記動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように該ハブまたは該スリーブの形状および材質を定めた、点を特徴とする、スピンドルモータ、を提供する。
【００１０】
前記の目的を達成する為、請求項４に記載の発明では、円筒型の外周面を有するシャフトと、シャフトによって回転自在に支持されたスリーブと、スリーブの一端に締結応力を伴って嵌合したハブ部と、シャフトとスリーブの少なくとも一方の面に動圧発生溝を形成して構成された動圧軸受と、を構成要素として有し、前記スリーブとハブ部との嵌合面のうち前記動圧軸受に最も近い端部と動圧軸受の間には、当該端部にかかった締結応力が軸受に直接伝達することを防ぐようなスリットや切り欠き構造が介在していない、スピンドルモータであって、前記端部と前記動圧軸受を結ぶ直線を引いた場合、当該直線の少なくとも一部は前記スリーブの回転軸と成す角が４５度よりも大きく、なおかつ、嵌合前における前記スリーブの嵌合部における外径Ｄｓと前記ハブの嵌合部における内径Ｄｈについて、Ｄｓ−Ｄｈの値が前記動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように構成された該スリーブと該ハブを構成要素とする、点を特徴とする、スピンドルモータ、を提供する。
【００１１】
前記の目的を達成する為、請求項５に記載の発明では、前記ハブ若しくは前記スリーブ或いはこれら両方が、前記嵌合部において該ハブ若しくは該スリーブの回転軸に対して放射状に形成されたスリットを有しており、かつ、該スリットは嵌合部の少なくとも前記動圧軸受から遠い側の一端付近には形成されていない、点を特徴とする、請求項２乃至４に記載のスピンドルモータ、を提供する。
【００１２】
前記の目的を達成する為、請求項６に記載の発明では、前記スリットが前記ハブ若しくは前記スリーブの回転中心軸に対して斜めに伸びている、点を特徴とする、請求項５に記載のスピンドルモータ、を提供する。
【００１３】
前記の目的を達成する為、請求項７に記載の発明では、請求項５乃至６に記載のスピンドルモータにおいて、前記スリットは複数存在し、前記ハブ若しくは前記スリーブの回転対称軸に対して対称に配置されている、点を特徴とする、スピンドルモータ、を提供する。
【００１４】
前記の目的を達成する為、請求項８に記載の発明では、インナーロータ型のスピンドルモータであって、前記ハブのディスク内挿部の外径が２０ｍｍ以下である、請求項１乃至７に記載のスピンドルモータ、を提供する。
【００１５】
上記した請求項１の発明では、ラジアル動圧軸受に対して、ハブ／スリーブの嵌合によって生ずる応力の影響を受けにくい、適切な配置を定める。従来は、応力の影響を緩和するために、円環状の溝を加工しておいて、そこに歪みを吸収させる、などの方法が採られたが、その必要がなくなる。そのため、円環状溝の加工を省くことが可能になり、スピンドルモータの低コスト化、小径化に寄与する。
【００１６】
上記した請求項２の発明によれば、ラジアル動圧軸受を、請求項１の発明よりも更に嵌合部に近づけて配置することが可能になる。この発明では、嵌合部上での締結応力の分布をコントロールし、ラジアル動圧軸受への悪影響を低減する。ラジアル動圧軸受は無制限に嵌合部に近づけられるわけではないが、それでも、請求項１の発明よりも配置の自由度が増す。嵌合部とラジアル動圧軸受は、請求項１の発明ではスピンドルモータの軸方向にある程度離して配置しなければならないが、請求項２の発明では、もっと近づけることが可能になる。結果として、請求項１の効果に加えて、更に、スピンドルモータの高さを抑制することが可能になる。
【００１７】
上記した請求項３の発明では、ハブとスリーブの嵌合部における剛性分布を調節する。こうすることで、嵌合部上の締結応力の分布をコントロールできる。スピンドルモータの軸方向に沿って、ハブの嵌合部、スリーブの嵌合部の、拡径もしくは縮径に対する剛性を変化させれば、嵌合部の締め代が一定であっても、締結すれば望みの締結応力分布が得られる。結果として、請求項１の効果に加えて、更に、スピンドルモータの高さを抑制することが可能になる。
【００１８】
上記した請求項４の発明では、ハブとスリーブの嵌合部上において、締め代の分布を調節する。こうすることで、嵌合部上の締結応力の分布をコントロールできる。スピンドルモータの軸方向に沿って、ハブ嵌合部の内径、スリーブの嵌合部外形、について、その差を変化させて締め代を変化させれば、嵌合部の剛性が一定であっても、締結すれば自然に望みの締結応力分布が得られる。結果として、請求項１の効果に加えて、更に、スピンドルモータの高さを抑制することが可能になる。
【００１９】
上記した請求項５の発明では、嵌合部の一部に放射状にスリットを設ける。締結応力を高めたい部分については、スリットを設けないようにすることで、嵌合部の締結応力の分布をコントロールする。具体的には、動圧軸受から遠い側の嵌合部にはスリットを設けずに、動圧軸受に近い側にはスリットを設ける。こうすることで、嵌合部全体としては十分な締結応力を確保しつつも、動圧軸受への悪影響を抑制する事ができる。結果として、請求項１の効果に加えて、更に、スピンドルモータの高さを抑制することが可能になる。
【００２０】
上記した請求項６の発明では、嵌合部に螺旋状のスリットを設る。動圧軸受から遠い側の嵌合部にはスリットを設けない様に構成する事により、シャフト尖端側で締結応力が高く、動圧軸受に近い側では締結応力が低い締結応力分布を作り出せる。また、回転軸に対して対称性の高い形でスリットを入れられるため、嵌合に伴う変形が生じても、対称性を損なうことが少ない。結果として、請求項５の効果に加えて、更に、スピンドルモータの振動特性に対する悪影響を抑制できる。
【００２１】
上記した請求項７の発明では、直線や螺旋などからなる、複数のスリットを、回転軸に対して対称になるように設ける。こうする事で、嵌合部における応力分布のコントロールがより精密になる。結果として、請求項６の効果に加えて、更に、嵌合応力の調節が容易になる。
【００２２】
上記した請求項８の発明では、請求項１〜７に相当する方法を、側壁部の外径が２０ｍｍ以下のモータに適用する。請求項１〜７の方法では、いずれも、嵌合部の内又は外側に歪み吸収のための円環状の溝を形成する必要がない。円筒部の外径が２０ｍｍ以下の小径のモータにおいては、このような円環状溝の幅は、１ｍｍ程度或いはそれ以下となるため、請求項１〜７の方法を適用してスピンドルモータを提供することは、コストと生産性の面で有利である。
【００２３】
なお、本明細書において、締結応力とは、部品を嵌合する際に、圧入、押し込み、打ち込み、等によって固定した場合に、嵌合部を締付ける方向に働く、残留応力を指す。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）本発明に関わる第１の実施形態を、図１、２、３、及び図１０、１１を用いて、従来技術と比較しつつ説明する。
【００２５】
図１０は、本発明に関わるスピンドルモータの断面を示している。ここから、スリーブ１００とハブ１０１のみを取り出したものが、図１である。本発明の特徴は、これらスリーブ、ハブ、ハブとスリーブの嵌合部、及び動圧軸受、の配置と、嵌合部における応力分布にある。
【００２６】
図１１は、従来のスピンドルモータについて、図１に相当する図を示したものである。ハブ１００１とスリーブ１０００は、図中の１００３で嵌合固定されている。この締結に伴って歪みが発生するが、１００４及び１００５の円周溝で吸収されるため、その悪影響は動圧軸受１００６、１００７には及ばない。
【００２７】
しかし、このような構造は、嵌合部に平行に溝構造を形成しなければならないため、加工コストが上昇する。加えて、溝部の幅を確保しなければならないため、スピンドルモータの小径化の為の障碍になる。
【００２８】
対して、本発明例の図１では、嵌合部１０３の上下には、歪みを吸収させるための溝は設けていないため、スピンドルモータの小径化に有利であり、製造も容易である。
【００２９】
この構造では、歪みが動圧軸受１０６に影響するのを避けるために、まず、嵌合部をスリーブ１００ａの端部に位置させている。通常、スピンドルモータのラジアル軸受は２つあるが、そのうち嵌合部から遠い１０７の動圧軸受は、歪みの影響をほとんど受けない。動圧軸受１０６に嵌合の影響が及ぶか否かは、嵌合部１０３における応力分布にも影響される。
【００３０】
図２は、有限要素法で求めた、嵌合部１０３ａと動圧軸受部１０６ａ付近の、スリーブの応力分布である。嵌合部の応力は先端部側で小さく、その反対側で大きくなっている。これは、嵌合部を特別な形状にしない限り、部品の先端側の方が剛性が小さくなるためである。図２には、嵌合部に働く主応力の方向を、スリーブ半径方向にほぼ等しいと見なして直線１０８で示している。この主応力の方向１０８に対して、せん断応力が最大になる４５度方向まで、応力が顕著に高くなっていることが、図２から読み取れる。図２では、４５度方向を表す直線１０９ではなく、６０度で引かれた線１１０の方がより良く応力が高まる境界を表しているようにも見えるが、これは主に、凹部１１１が形成されているために、歪がやや緩和されたためである。より安全には、４５度の境界線をもって応力の及ぶ境界線と見なしておくべきである。
【００３１】
図２で、動圧軸受１０６ａには、嵌合部の応力の影響が及んでいる。動圧軸受は、動圧発生面における面と面の間隔に大きく影響されるため、図２のような状態では、軸受には正常な性能を期待できない。
【００３２】
図３は、図２の構造に修正を加え、締め代を、スリーブ１００ｂの端側１１２ｂで図２よりも６μｍだけ厚く、その逆側の１１３ｂで６μｍだけ薄くした場合の応力分布を示している。この締め代の変化は、言い換えれば、スリーブの外径Ｄｓ、ハブの内径Ｄｈについて、Ｄｓ−Ｄｈを、１１２ｂ側で図２よりも６μｍ大きく、１１３ｂ側で６μｍだけ小さくしたことを意味する。なお、締め代の変化は極僅かであるため、図２と図３から直接その寸法の差異を読み取ることはできない。
【００３３】
締め代の修正によって、応力は嵌合部１０３ｂの先端側１１２ｂで高まり、逆側の１１３ｂで緩和されている。その結果として、動圧軸受１０６ｂは嵌合応力の影響を僅かしか受けなくなり、図２と同一の構造でありながら、１０６ａに比して良好な性能を得られる。
【００３４】
図２、図３からも明らかなように、嵌合部における応力分布を調節しても、無制限に応力の影響を低減できるわけではない。特に嵌合部の直下に動圧軸受を位置させた場合、嵌合部の応力分布をいかに調整しようとも、動圧軸受に締結応力の悪影響があらわれることは避けられない。嵌合部の直下に動圧軸受が位置する事は避けつつ、配置を決める必要がある。
【００３５】
なお、特許請求の範囲に記載した、請求項１乃至４については、別の様式で表現することもできる。本発明の理解を容易にするため、請求項１乃至４について、別様式で表現した例を以下に示す。
【００３６】
１．内周面と外周面を有する回転体形状もしくは該回転体形状の一部を切り欠いた形状を有するスリーブと、スリーブに嵌合して一体に回転するハブと、前記スリーブの内周側に収容されスリーブを回転自在に支持するシャフトと、前記スリーブの内周面とこれに対向する前記シャフトの外周面において形成された流体動圧軸受と、前記スリーブの一端部付近に形成されたスリーブの嵌合部と、前記ハブの一端部付近に形成されたハブの嵌合部と、を構成要素として有し、
前記スリーブの嵌合部には前記ハブが圧入又は押し込み若しくは打ち込みを伴って外嵌固定されており、
前記スリーブの回転対称軸を含む該スリーブの少なくとも一部の断面上において、前期嵌合部の前記流体動圧軸受に最も近い端部と前記スリーブの内周面上の点を結ぶ線分全てからなる集合を仮想した場合に、これら線分の内スリーブに形成された溝や凹部と交わらずにスリーブ内のみを通る線分からなる部分集合である第１の線分群が空集合ではなく、
前記断面上における前記第１の線分群のうち更に前記回転対称軸となす角度が４５度以上である第２の線分群が空集合ではなく、
前記動圧軸受を構成する前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面は共に円筒面である、
スピンドルモータであって、
かつ、前記第２の線分群の内、前記流体動圧軸受の外周面を端点とする第３の線分群が空集合である、点に特徴を有する、スピンドルモータ。
【００３７】
２．内周面と外周面を有する回転体形状もしくは該回転体形状の一部を切り欠いた形状を有するスリーブと、スリーブに嵌合して一体に回転するハブと、前記スリーブの内周側に収容されスリーブを回転自在に支持するシャフトと、前記スリーブの内周面とこれに対向する前記シャフトの外周面において形成された流体動圧軸受と、前記スリーブの一端部付近に形成されたスリーブの嵌合部と、前記ハブの一端部付近に形成されたハブの嵌合部と、を構成要素として有し、
前記スリーブの嵌合部には前記ハブが圧入又は押し込み若しくは打ち込みを伴って外嵌固定されており、
前記スリーブの回転対称軸を含む該スリーブの少なくとも一部の断面上において、前期嵌合部の前記流体動圧軸受に最も近い端部と前記スリーブの内周面上の点を結ぶ線分全てからなる集合を仮想した場合に、これら線分の内スリーブに形成された溝や凹部と交わらずにスリーブ内のみを通る線分からなる部分集合である第１の線分群が空集合ではなく、
前記断面上における前記第１の線分群のうち更に前記回転対称軸となす角度が４５度以上である第２の線分群が空集合ではなく、
前記動圧軸受を構成する前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面は共に円筒面である、
スピンドルモータであって、
前記第２の線分群の内、前記流体動圧軸受の外周面を端点とする第３の線分群が空集合ではなく、かつ、前記第３の線分群は前記スリーブの回転対称軸と成す角が９０度となる線分を含まず、なおかつ、
前記嵌合部における締結応力が、前記流体動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように構成されている、点を特徴とする、スピンドルモータ。
【００３８】
３．内周面と外周面を有する回転体形状もしくは該回転体形状の一部を切り欠いた形状を有するスリーブと、スリーブに嵌合して一体に回転するハブと、前記スリーブの内周側に収容されスリーブを回転自在に支持するシャフトと、前記スリーブの内周面とこれに対向する前記シャフトの外周面において形成された流体動圧軸受と、前記スリーブの一端部付近に形成されたスリーブの嵌合部と、前記ハブの一端部付近に形成されたハブの嵌合部と、を構成要素として有し、
前記スリーブの嵌合部には前記ハブが圧入又は押し込み若しくは打ち込みを伴って外嵌固定されており、
前記スリーブの回転対称軸を含む該スリーブの少なくとも一部の断面上において、前期嵌合部の前記流体動圧軸受に最も近い端部と前記スリーブの内周面上の点を結ぶ線分全てからなる集合を仮想した場合に、これら線分の内スリーブに形成された溝や凹部と交わらずにスリーブ内のみを通る線分からなる部分集合である第１の線分群が空集合ではなく、
前記断面上における前記第１の線分群のうち更に前記回転対称軸となす角度が４５度以上である第２の線分群が空集合ではなく、
前記動圧軸受を構成する前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面は共に円筒面である、
スピンドルモータであって、
前記第２の線分群の内、前記流体動圧軸受の外周面を端点とする第３の線分群が空集合ではなく、かつ、前記第３の線分群は前記スリーブの回転対称軸と成す角が９０度となる線分を含まず、なおかつ、
前記ハブの嵌合部を円周方向に拡大する応力に対する剛性と、前記スリーブの嵌合部を円周方向に縮小する応力に対する剛性が、前記流体動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように該ハブまたは該スリーブの形状および材質を定めた、
点を特徴とする、スピンドルモータ。
【００３９】
４．内周面と外周面を有する回転体形状もしくは該回転体形状の一部を切り欠いた形状を有するスリーブと、スリーブに嵌合して一体に回転するハブと、前記スリーブの内周側に収容されスリーブを回転自在に支持するシャフトと、前記スリーブの内周面とこれに対向する前記シャフトの外周面において形成された流体動圧軸受と、前記スリーブの一端部付近に形成されたスリーブの嵌合部と、前記ハブの一端部付近に形成されたハブの嵌合部と、を構成要素として有し、
前記スリーブの嵌合部には前記ハブが圧入又は押し込み若しくは打ち込みを伴って外嵌固定されており、
前記スリーブの回転対称軸を含む該スリーブの少なくとも一部の断面上において、前期嵌合部の前記流体動圧軸受に最も近い端部と前記スリーブの内周面上の点を結ぶ線分全てからなる集合を仮想した場合に、これら線分の内スリーブに形成された溝や凹部と交わらずにスリーブ内のみを通る線分からなる部分集合である第１の線分群が空集合ではなく、
前記断面上における前記第１の線分群のうち更に前記回転対称軸となす角度が４５度以上である第２の線分群が空集合ではなく、
前記動圧軸受を構成する前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面は共に円筒面である、
スピンドルモータであって、
前記第２の線分群の内、前記流体動圧軸受の外周面を端点とする第３の線分群が空集合ではなく、かつ、前記第３の線分群は前記スリーブの回転対称軸と成す角が９０度となる線分を含まず、なおかつ、
嵌合前における前記スリーブの嵌合部における外径Ｄｓと前記ハブの嵌合部における内径Ｄｈについて、Ｄｓ−Ｄｈの値が前記流体動圧軸受から遠ざかる方向で増大するように形成された該スリーブと該ハブを構成要素とする、
点を特徴とする、スピンドルモータ。
【００４０】
ここで文中に登場する、”第１の線分群””第２の線分群””第３の線分群”という表現は、嵌合部と動圧軸受の位置関係、及び、スリーブの形状が満たすべき特徴を更に厳密に定義している。これらの用語について、図４、図５を用いて説明を加える。
【００４１】
図４は、図１に示した断面に対して、嵌合部１０３の動圧軸受１０６寄りの端部１１３から、スリーブ内周面１１４に向けて仮想的に線分を引いた場合の、動圧軸受等との位置関係を示している。図４では、ＡからＨの８本を表示している。これらの内、ＡとＨは、途中でスリーブ１００の内部からはみ出している。第１の線分群とは、このＡとＨを除いた、他のＢからＧの線分が含まれる集合である。また、ＢからＧの線分のうち、Ｆは、スリーブ内周面と成す角が丁度４５度であり、ＢからＥは４５度よりも大きな角をなしている。第２の線分群とは、これらＢからＥおよびＦが含まれる集合である。ＢからＦの線分の内、Ｂ、Ｃ、Ｄは動圧軸受面１０６で線分が終了している。第３の線分群とはこれらＢ、Ｃ、Ｄが含まれる集合である。なお、図４では、８本の線分しか表示していないが、本来は無数の線分を引くことができる。故に、第１の線分群、第２の線分群、第３の線分群とも、空集合でない場合は、本来は無数の線分から成る。
【００４２】
図５のように、深い円周溝５１５がスリーブに掘られている場合、端部１１３からスリーブ内周面１１４に向かって仮想的に引いた線分は、全て円周溝５１５で遮られる。このような構造では、第１の線分群は空集合となる。すなわち図５の構造は、本願発明には含まれない。図５の様な構造は、円周溝５１５によって嵌合部に起因する歪は吸収され、動圧軸受１０６には悪影響は及ばない。しかし、円周溝５１５の加工は難しく、コストを上昇させる。本発明は、このような構造は利用しない。
【００４３】
（第２の実施の形態）次に、第２の実施形態を図６に示す。
【００４４】
図６の方法では、動圧軸受１０６ｃの全体が、４５度線よりも嵌合部１０３ａから遠い側に位置している。先の図２で明らかな通り、この位置を選択すれば嵌合部の応力の影響は軽微である。また、３０度線よりも１０３ａに近い側に位置させることにより、モータ高さの増大を最低限に抑制している。
【００４５】
３０度線よりも遠い側に配置した場合、嵌合部の影響はいっそう小さくなるがその改善量は僅かで、むしろ、ラジアル軸受間隔の確保を難しくして、軸受、及びモータの性能を損なう。
【００４６】
この構造の場合、図１の構造よりもモータの高さは高くなるが、モータの直径は小さくすることができる。また、締め代の微妙なコントロールの必要がないため、図１の構造よりは容易に製造することができる。
【００４７】
（第３の実施の形態）本発明に関わる第３の実施形態を図７に示す。
【００４８】
図７は、ハブの嵌合部付近のみを表した図であって、嵌合部上の応力分布をコントロールするために、部分的にスリットを形成している。スリットは嵌合部の先端部までは達しておらず、途中で止めている。このため、主に嵌合部の先端側の締結応力はあまり低下させない一方で、その逆側では応力を緩和している。こうして、図７のハブを用いたスピンドルモータでは、動圧軸受への悪影響が抑制される。
【００４９】
（第４の実施の形態）本発明に関わる第４の実施形態を図８に示す。
【００５０】
図８は、ハブ及びスリーブの嵌合部付近のみを表した図であって、嵌合部上の応力分布をコントロールするために、スリーブ側に部分的にスリットを刻んでいる。スリットは嵌合部の先端までは達しておらず、途中で止めている。このような構造とすることで、嵌合部先端の締結応力を維持したまま、逆側で締結応力を低下させることが可能である。こうして、図８のスリーブを用いたスピンドルモータでは、動圧軸受への悪影響が抑制される。
【００５１】
（第５の実施の形態）本発明に関わる第５の実施形態を図９に示す。
【００５２】
図９は、嵌合部の応力分布のコントロールを目的として、放射状にスリットを加工する際の、スリットの他の形態を示している。先の図７及び図８とは異なり、図９では、スリーブの回転軸に対して斜めに走るスリットを示している。図７や図８のようにスリットを入れた場合は、スリット部分が節となった歪みを生じやすいが、図９のようなスリットとした場合は、圧入時に生ずる歪みもより円周方向に等方的であり、回転時の振動抑制の観点からはより好ましい。
【００５３】
なお、１，３，４，５の実施の形態において、スリーブの嵌合部、または、ハブの嵌合部の端部に、あらかじめテーパ部を設けて、嵌合を容易にするようにしても良い。その場合、端部１１３は、テーパを付けた分だけ位置がずれることになる。動圧軸受との位置関係も、ずれた端部を基準に、定められることになる。この点に留意しておけば、テーパ部を設けた場合でも、以上述べたものと同様の効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、円環状溝の加工を省くことが可能になり、スピンドルモータの低コスト化、小径化に寄与する。
【００５５】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、更に、スピンドルモータの高さを抑制することが可能になる。
【００５６】
請求項３の発明によれば、請求項１の効果に加えて、更に、スピンドルモータの高さを抑制することが可能で、しかも、嵌合部の締め代を場所によって変化させることによらずに実現できる。
【００５７】
請求項４の発明によれば、請求項１の効果に加えて、更に、スピンドルモータの高さを抑制することが可能で、しかも、嵌合部の剛性を場所によって大きく変化させることによらずに実現できる。
【００５８】
請求項５の発明によれば、請求項２の効果を、放射状のスリットを加工するという、具体的に実施しやすい方法で実現することができる。
【００５９】
請求項６の方法によれは、請求項５の効果に加えて、嵌合に伴う変形が、シャフトの回転軸に対して非対称になることを抑制することができる。
【００６０】
請求項７の方法によれは、請求項６の効果に加えて、嵌合応力の調節がより容易になる。
【００６１】
請求項８の方法によれは、側壁部の外径が２０ｍｍ以下のスピンドルモータについて、その生産性を高め、コストを低下させる事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に関わるスピンドルモータのハブ及びスリーブの断面図
【図２】従来例における嵌合部近傍の応力分布
【図３】本発明例における嵌合部近傍の応力分布
【図４】第１の線分群、第２の線分群、第３の線分群、に関する説明図
【図５】第１の線分群が空集合である構造
【図６】本発明の第２の実施の形態に関わるスピンドルモータのスリーブの断面図
【図７】本発明の第３の実施の形態に関わる放射状スリット付ハブの嵌合部付近の構造図
【図８】本発明の第４の実施の形態に関わる放射状スリット付スリーブの嵌合部付近の構造図
【図９】本発明の第４の実施の形態に関わる放射状斜めスリットの付いたスリーブの外観図
【図１０】本発明の第１の実施の形態に関わるスピンドルモータの断面図
【図１１】従来例におけるスピンドルモータのハブ及びスリーブの断面図
【符号の説明】
１００，１００ａ，１００ｂ　スリーブ
１０１　ハブ
１０３，１０３ａ，１０３ｂ　ハブ及びスリーブの嵌合部
１０６，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ　嵌合部に近い動圧軸受
１０７　嵌合部から遠い動圧軸受
１０８　嵌合部における主応力方向
１０９　主応力から４５度傾いた方向
１１０　主応力から６０度傾いた方向
１１１　スリーブの凹部
１１２ａ，１１２ｂ　嵌合部先端側
１１３，１１３ａ，１１３ｂ　嵌合部動圧軸受側
１１４　スリーブ内周面
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ　嵌合部端部からスリーブ内周面に向かって引いた線分
１５０　ベースプレート
１５１　シャフト
１５２　ステータ
１５３　ロータマグネット
５１５　深い円周溝
７０１　放射状溝付きハブ
７０３　放射状溝付きハブの嵌合部
７１６　ハブに設けられた放射状溝
８００　放射状溝付きスリーブ
８０３　放射状溝付きスリーブの嵌合部
８１６　スリーブに設けられた放射状溝
９００　斜め放射状溝付きスリーブ
９１６　斜め放射状溝
１０００　従来型のスリーブ
１００１　従来型のハブ
１００３　従来型ハブ・スリーブの嵌合部
１００４、１００５　従来例の円周溝
１００６，１００７　従来例の動圧軸受
【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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【手続補正書】
【提出日】平成14年8月2日(2002.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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