(57)【要約】【課題】最小限の寸法を有し、合理的なコストで製造可能な、スピンドルモータ用流体軸受を提供する。【解決手段】シャフト６２と、非常に狭い半径方向のクリアランスを有する状態でシャフト６２を囲繞する軸受ブッシュ６０ａとを備えるスピンドルモータ用流体軸受である。シャフト６２の外表面及び／又は軸受ブッシュ６０ａの内表面には、溝が形成されて圧力形成領域を形成する。軸受ブッシュ６０ａは、フランジ６０、ベースプレート若しくはスピンドルモータの他の静止した本体部材と共に、単一部材に構成される。【選択図】　図３
2004003613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、軸受ブッシュとを備え、当該軸受ブッシュが半径方向のクリアランスを有して前記シャフトを囲繞し、当該シャフトの外表面及び／又は前記軸受ブッシュの内表面に、圧力形成領域を形成するための溝が形成されている、スピンドルモータ用流体軸受であって、
前記軸受ブッシュ（６０ａ）は、フランジ（６０）若しくはベースプレート若しくは前記モータの他の静止した本体部材と共に単一部材として構成される、
ことを特徴とするスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項２】
前記軸受ブッシュ（６０ａ）をシールする底面のうちの１つと前記シャフトの一端面との間に、ピボット軸受が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項３】
前記底面は、前記軸受ブッシュ（６０ａ）の一端面をシールする対向プレートにより形成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項４】
前記軸受ブッシュ（６０ａ）は、前記シャフト（６２）が突出する開口端を有し、
前記開口端において、環状のストッパ（７０，６０ｂ）が、前記軸受ブッシュ（６０ａ）に回転不能に結合されて配置され、
前記シャフト（６２）は、ショルダ部（６８）を有し、当該ショルダ部（６８）と前記ストッパ（７０，６０ｂ）の対向面との間に、流体力学的アキシャル軸受が形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項５】
前記ストッパ（６０ｂ）が前記軸受ブッシュ（６０ａ）の前記底面と対向する軸受ブッシュ（６０ａ）の端面をシールするキャップとして形成され、前記ストッパ（６０ｂ）を介して、前記ストッパ（６０ｂ）に配置されるシャフト端部が前記軸受ブッシュ（６０ａ）から突出している、
ことを特徴とする請求項４に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項６】
前記ストッパ（６０ｂ）は、環状円盤として形成され、前記軸受ブッシュ（６０ａ）の前記底面に対向する前記軸受ブッシュ（６０ａ）の一端面に取り付けられ、
前記ストッパ（６０ｂ）を介して、前記ストッパ（６０ｂ）に配置されるシャフト端部が前記軸受ブッシュ（６０ａ）から突出している、
ことを特徴とする請求項４に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項７】
前記ショルダ部（６８）及び／又は前記ストッパ（６０ｂ）の前記対向面に溝模様が形成されている、
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項８】
前記ストッパ（６０ｂ）に配置されるシャフト端部が前記ストッパ（６０ｂ）の中央開口部を介して前記軸受ブッシュ（６０ａ）から突出し、
前記ストッパ（６０ｂ）の前記中央開口部の内表面と、前記シャフト（６２）との間に、環状で円錐形状の傾斜空間が形成されてキャピラリシールを形成する、
ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項９】
前記軸受ブッシュ（６０ａ）の全体の壁厚さは、少なくとも当該軸受ブッシュ（６０ａ）の一部において、１．０ｍｍより小さく、好ましくは、約０．５ｍｍより小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項１０】
前記軸受ブッシュ（６０ａ）は、前記シャフト（６２）が突出する開口端を有し、
前記シャフト（６２）は、前記軸受シャフト（６０ａ）の前記開口端において、当該開口端から離れたシャフト部におけるよりも、小さい直径を有し、当該シャフト（６２）は前記軸受シャフト（６０ａ）に囲繞され、
前記軸受ブッシュ（６０ａ）が前記シャフト（６２）から半径方向及び軸方向の軸受荷重を受けるように、前記シャフトの直径は、前記軸受ブッシュの底面の方向に、前記軸受ブッシュ（６０ａ）の前記開口端から離れるに従って、当該シャフト部の軸方向に沿って逐次増加する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のスピンドルモータ用流体軸受。
【請求項１１】
前記請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の流体軸受を有するスピンドルモータ。
【請求項１２】
前記請求項１１に記載のスピンドルモータを有するディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク駆動装置におけるスピンドルモータとして使用されるブラシレスタイプのＤＣモータに関し、特に、そのようなスピンドルモータ用流体軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク駆動システムは、多年に亘ってコンピュータその他の電子機器においてデジタル情報を記憶するために使用されてきた。情報は、磁気ディスクの同心の記録トラックに記録され、ここで、実際の情報は、ディスクコーティング内の磁気遷移形態で記憶される。ディスク自体は、モータ駆動されるスピンドルに回転可能に装着され、ここで、情報は、ディスクの表面を半径方向に移動するスイベルアーム（ｓｗｉｖｅｌ　ａｒｍ）に配置されたトランスデューサによりアクセスされる。失敗のない情報交換を確実にするために、読出／書込ヘッド若しくはトランスデューサは、ディスクの記録トラックに対して正確に配置されることが必要である。結果的に、信頼できるデータ転送のための必要条件は、スピンドル用の安定で正確な回転軸受である。
【０００３】
ディスク駆動装置のスピンドルモータとして使用される上述したタイプのブラシレスＤＣモータにおいて、従来、回転スピンドルは、先行技術に従うローラ軸受を具備する。遊びがない状態で所定の予圧下において軸受を緊張して取り付けることにより、正確な走行及び精度が達成される。さらに、ローラ部材及び制限された寸法許容性を有する軸受リングが使用される。妨害となる回転ノイズ及び限定された耐衝撃性のようなこのシステムに由来する欠点は、受け入れられ、許容されてきた。
【０００４】
流体軸受若しくは流体力学的軸受は、スピンドルモータにおける従来の玉軸受に対して顕著な改良点を有する。このタイプのシステムにおいては、潤滑流体（気体若しくは液体）が静止基板若しく筐体及び回転スピンドル若しくはモータのハブとの間の軸受表面を分離するように機能する。例えば、油及び複雑な強磁性体若しくは空気を含む流体潤滑剤が流体軸受システムでは使用される。
【０００５】
流体軸受は、玉軸受に対して、改善された走行精度、より大きな耐衝撃性及びより低いノイズ形成といった利点を有する。
【０００６】
ロータに固着されたシャフトが流体軸受システムを有する、データ保持ディスク用スピンドルモータは、当該分野で知られている。従来技術による流体軸受システムは、例えば、対向プレートにより一端部で閉鎖可能な軸受ブッシュを備える。この軸受ブッシュ内では、流体、好ましくは油に包まれたシャフトが存在する。軸受ブッシュの内表面若しくはシャフトの外表面では、１つ若しくは複数の溝模様が形成され、流体力学的軸受圧力を生成するように機能する。
【０００７】
さらに、低出力のスピンドルモータにおいて軸方向のピボット軸受を有する流体軸受もまた公知であり、回転中心において軸受を支持することにより、軸方向の軸受荷重が対向プレート上の一方向に受けられ、軸方向の対抗荷重が、例えば、ロータ及びステータの相互作用により、磁気的に形成される。しかし、これらのタイプの流体軸受は、非常に低い軸方向の剛性を有し、例えば、ハードディスク駆動装置における使用には問題がある。何故なら、そのような用途は両方の軸方向に軸方向剛性を必要とするからである。他方で、軸方向のピボット軸受を有する流体軸受は、非常に低い摩擦損失、結果的に非常に低い電力消費という利点を有する。
【０００８】
上述した従来技術に対応する流体軸受の例を、下記の特許文献１から知ることができる。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第４９３４８３６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特に、例えば、ラップトップコンピュータ用に使用されるような非常に小さい寸法を有するハードディスク駆動装置のようなディスク駆動装置用スピンドルモータ用流体軸受に関する。小さい寸法のディスク駆動装置用であって流体軸受を有するスピンドルモータは、特に、携帯性で、バッテリー駆動される装置に装備されるときには、低い消費電力を備える必要がある。
【００１１】
従来、流体軸受を有するスピンドルモータは、通常、分離した構成部材の集合体から成っている。具体的には、特に、軸受ブッシュが、回転不能に、フランジ、ベースプレート、フレーム、支持部若しくはそのようなスピンドルモータの部材に装着され、シャフトは、当該軸受ブッシュ内に保持される。軸受ブッシュをフランジ若しくはベースプレートに装着するために、これらの部材は、通常、軸受ブッシュが回転不能に保持されるフランジ筒状部を具備する。軸受ブッシュ及びフランジ筒状部は、接合、溶接、プレス若しくは任意の方法で、永久的に共に結合される。
【００１２】
高精度機械加工及び完璧に配列された各構成部材からなる組立部品が、流体軸受を効率的に機能させるための鍵である。現状の流体軸受を組み立てるために、各構成部品に対して特定の最小限の壁厚さが必要とされ、一方では製造技術により規定され、他方では十分な機械的安定性のために必要なものに由来する。
【００１３】
本発明の目的は、特にハードディスク駆動装置で使用されるスピンドルモータ用流体軸受を提供することであり、当該流体軸受は、小さいディスク駆動装置における使用に好適な最小限の寸法を有し、合理的なコストで製造可能である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１に記載された特徴を有する流体軸受により達成される。
【００１５】
本発明に対応して、軸受ブッシュ及びフランジ、ベースプレート若しくはスピンドルモータの他の静止部材は単一の部材として構成されるので、追加的なスペースがモータ内に形成される。従来技術では、剛性及び製造目的のために、軸受ブッシュに対しては、約１ｍｍの最小壁厚さが、フランジ筒状部に対しては約０．３ｍｍの最小壁厚さが、全体で１．３ｍｍの最小壁厚さが必要とされる一方で、本発明における流体軸受においては、フランジに統合された軸受ブッシュに対しては、１ｍｍ以下の壁厚さを達成することが可能である。実際には、分離した軸受ブッシュと、上述したように、フランジのような軸受ブッシュの収容部とを有する流体軸受用の２つの部材から成る構成では、そのような壁厚さを形成することは不可能である。本発明に対応する構成は、軸受ブッシュの直径内に確保される相当なスペースを許容する。このことは、本発明で記載される流体軸受が非常に小さい寸法のスピンドルモータに使用される期待を増大させる。
【００１６】
本発明に基づく流体軸受は、特に、ハードディスク駆動装置で使用されるスピンドルモータのロータ用回転軸受として好適であり、パワー磁気ディスクに対して、２．５インチ、１．８インチ及びこれより小さい形状ファクタを有する。
【００１７】
本発明は、スピンドルモータ用流体軸受が、従来技術で使用されるよりも少ない部材で構成可能であるという追加的な利点を有する。このことは、コストを低減し、組立工程を簡略化し、軸受の合計部品数及び軸受の許容誤差を最小化することを許容する。この発明で使用される軸受は、また、従来技術で必要とされるよりも、各部材の組立後の少ない仕上げ段階で十分である。
【００１８】
本発明に基づく軸受は、シャフトと、非常に狭い半径方向のクリアランスを有してシャフトを囲繞する軸受ブッシュとを具備する。シャフトの外表面及び／又は軸受ブッシュの内表面には、圧力形成領域を形成するための溝が形成される。本発明による流体軸受は、軸受ブッシュがフランジ、ベースプレート若しくはＤＣモータの他の静止した本体部材と一体に構成されることを特徴とする。
【００１９】
シャフトと軸受ブッシュとの間には、ラジアル軸受が形成される。本発明に対応するアキシャル軸受の形成のために、ピボット軸受が、好ましくは、軸受ブッシュをシールする底面とシャフトの底部との間に形成される。本発明の１つの実施形態において、この底面は、軸受ブッシュの一端面をシールする対向プレートにより形成可能である。その代わりに、フランジに統合された軸受ブッシュは、閉鎖された端面を有して構成される。本発明に基づく流体軸受においては、軸受ブッシュは、少なくとも１つの、シャフトが突き出る開口端を有する。環状のストッパが、好ましくは、軸受ブッシュの開口端に装着され、当該軸受ブッシュに回転不能に結合される。本発明の好ましい実施の形態においては、シャフトは、ショルダ部を具備し、当該ショルダ部とストッパの対向面との間に、流体力学的アキシャル軸受が形成される。ショルダ部とストッパの対向面との間に形成される流体力学的アキシャル軸受は、スラスト軸受としての機能を有し、軸受ブッシュの開口端の方向に軸方向の荷重を受ける。同時に、本発明に対応するこのアキシャル軸受の設計は、シャフトが軸受ブッシュから逸脱することを防止する。反対の方向に負荷される軸方向荷重は、ピボット軸受により受けられる。
【００２０】
この発明に基づいて構成する際には、流体軸受は、最小限の寸法と、良好な軸方向の剛性と、低い電力損失とを有して形成され、種々の位置に装備するときに使用可能である。
【００２１】
本発明の１つの実施形態においては、ストッパは、環状キャップ形状をとることが可能であり、ストッパに配置されたシャフト端部が突出する軸受ブッシュの開口端部に嵌装され、当該開口端部の中央開口部を介して、前記シャフト端部が軸受から突出する。別の実施の形態においては、ストッパは、環状のディスクに形成され、軸受ブッシュの開口端部に取付けられる。
【００２２】
溝模様は、ショルダ部及び／又はストッパの対向面に形成され、流体力学的アキシャル軸受を形成する。構成に応じて、１つ若しくは２つの溝模様が、特に、シャフト及び／又は軸受ブッシュの内表面に形成可能であり、１つ若しくは２つのラジアル軸受を形成する。
【００２３】
この発明の１つの好ましい実施の形態において、ストッパに配置されたシャフト端部がストッパの中央開口部から突出し、該ストッパの中央開口部の内表面とシャフトとの間に、環状で円錐形状の傾斜（テーパ状）空間が形成され、シャフトと軸受ブッシュとの間の半径方向の軸受間隙と、キャピラリ環状間隙により接続され、所謂キャピラリシールを形成する。このような「キャピラリーシール」の基本原理は、例えば、米国特許第５６６７３０９号に記載されている。この円錐形空間（テーパ状領域）は、膨張容積及び貯蔵部を形成し、半径方向の軸受間隙に接続され、そこでは、流体のレベルが温度の増加とともに上昇するときに、軸受流体が上昇可能である。このことは、軸受流体が半径方向の軸受間隙から散逸することを防止する。さらに、軸受流体が蒸発するときには、軸受流体が逐次軸受間隙に供給可能である。
【００２４】
環状のテーパ状領域は、好ましくは、ストッパに配置された傾斜するシャフトにより形成され、若しくは、ストッパの中央であって内部の開口部にある丸溝（ｃｈａｍｆｅｒ）により形成される。
【００２５】
本発明の１つの好ましい実施の形態では、ピボット軸受が軸受ブッシュにより収容される。ピボット軸受の位置では、小さい溝模様が湾曲したシャフト端部及び／又は軸受ブッシュの対向面に形成可能であり、運転中に、シャフトと軸受ブッシュが接触することを回避する。さらに、湾曲したシャフト端部及び／又は軸受ブッシュの対向面には、接触時に、軸受ブッシュとシャフトとが摩耗及び破壊することを最小限に抑制するために、非常に硬いコーティングが付与可能である。ピボット軸受としての第２のアキシャル軸受を形成することにより、流体軸受に対する全体の電力損失は最小限に維持されるであろう。
【００２６】
ラジアル軸受及びアキシャル軸受に溝を形成する際に、例えば、螺旋状若しくは対称的若しくは非対称的ヘリンボン模様のように、多様な模様が提案されてきている。
【００２７】
この発明によれば、フランジ若しくはベースプレートに統合された軸受ブッシュの全体の壁厚さは、実施の形態にもよるが、１．２ｍｍ以下であり、アスペクト比（ｌ／ｄ）が２以下の領域では、好ましくは、０．８ｍｍより小さい。ここでｌは、フランジ上端から軸受ブッシュの開口端までの測定された軸受ブッシュの長さであり、ｄは、軸受ブッシュの内径を表す。
【００２８】
本発明の特別な実施の形態においては、軸受ブッシュの開口端から突出するシャフトは、軸受ブッシュにより囲繞される開口端から離れたシャフト部よりも小さい直径を有し、シャフトの直径は、軸受ブッシュの底面の方向に軸受ブッシュの開口端から離れるシャフト部の軸方向に沿って、漸次増加する。特に、このシャフト部と、当該シャフト部を囲繞する軸受ブッシュとは、軸受ブッシュがシャフトから半径方向及び軸方向の荷重を受けるように、互いに補完的に構成される。
【００２９】
本発明は、また、上述した構成を有する流体軸受を具備するスピンドルモータと、このようなスピンドルモータを有するディスク装置とを提供する。１つの実施の形態では、シャフト端部は、スピンドルモータのハブと回転不能に結合可能であり、若しくは、ハブ内に取付け可能であり、当該ハブは、ディスク駆動装置の記録円盤を支持する。
【００３０】
流体力学的アキシャル軸受を形成するために、本発明による流体軸受は、シャフトに回転不能に装着されるスラストワッシャーを備えることが可能である。このスラストワッシャーは、軸受ブッシュ内で対向プレートと相互作用してアキシャル流体力学的スラスト軸受を形成する。
【００３１】
この発明は、また、上記の流体軸受を有するスピンドルモータと、そのようなスピンドルモータを有するディスク駆動装置とを提供する。１つの実施形態においては、シャフト端部は、スピンドルモータのハブ内に固定され、若しくは回転不能にハブと結合される。
【００３２】
本発明は、図面を参照して、好ましい実施の形態に基づいて、以下に詳細に説明される。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１に示すスピンドルモータは、図示しないディスク装置に装着するためのフランジ若しくはベースプレート１０を具備する。フランジ１０は、軸受装置のシャフト１４のために、軸受ブッシュ１２に回転不能に結合される。ロータ１６は、回転不能にシャフト１４に結合され、フランジ１０及び軸受ブッシュ１２に対して回転する。ステータ１８は、フランジ１０に回転不能に結合される。
【００３４】
ロータ１６は、ハブ２０と、当該ハブ２０の中心に固定されるシャフト１４と、から構成される。ロータ磁石２２は、ハブ２０の内周壁に結合され、即ち、プレスされるか接合されている。ハブ２０の外周壁は、１つ若しくは複数の磁気ディスク（図示せず）を保持可能なような形状に構成されている。
【００３５】
ステータ１８は、スタック２４と、スタック２４にコイルが巻回されたステータ巻線２６と、から構成される。ステータ１８及びロータ１６若しくはハブ２０に装着された環状の永久磁石２２は、小さい共軸の間隙、空気間隙２８により互いに離間されている。
【００３６】
シャフト１４は、大きい直径を有するシャフト部３０と小さい直径を有するシャフト部３２の２つの部分に分割される。軸受ブッシュ１２は、その中に、シャフト１４に適合するように円筒孔３４が形成されている円筒部材である。所謂キャピラリシール部と称される環状で円錐状の傾斜空間（テーパ状領域）を、軸受ブッシュ１２の内面とシャフト１４との間に形成するために、軸受ブッシュ１２の開口端における円筒孔３４の部分は、当該円筒孔３４の他の部分よりも僅かに大きい半径を有する。
【００３７】
軸受ブッシュ１２の開口端にキャップ部３６が形成され、軸受ブッシュ１２に嵌装される。このキャップ部３６は、環状であり、円筒孔３４より小さい直径を有する中央部内側の開口部を有する。キャップ部３６は、小さい直径を有するシャフト部３２に嵌装され、大きい直径を有するシャフト部３０との半径方向の重なりによって、スピンドルモータが衝撃を受けたとき、若しくは、スピンドルモータが反転位置に装備されて作動するときに、シャフト１４が軸受ブッシュ１２から逸脱することを防止する。
【００３８】
シャフト１４は、軸受ブッシュ１２の円筒孔３４に収容されている。この円筒孔３４に挿入されるシャフト１４の部分は、大きい直径を有するシャフト部３０を含む。軸受ブッシュ１２により収容されるシャフト端部３８において、半径は、軸受ブッシュ１２の対向する内面と共に、ピボット軸受を形成するように構成される。シャフト端部３８及び／又は軸受ブッシュ１２の対向する内表面には、溝が形成され、運転中の物理的接触を防止する。
【００３９】
軸受ブッシュ１２及びシャフト１４との間の半径方向の軸受間隙４０は、軸受流体、好ましくは、潤滑油で充填される。ラジアル軸受を形成するために、圧力形成溝が、シャフト１４、好ましくは、大きい直径を有するシャフト部３０の外側、若しくは、軸受ブッシュ１２の内表面のいずれかに形成される。１つ若しくは２つの集合体となる溝が形成可能であり、必要に応じて、１つ若しくは２つのラジアル軸受を構成する。
【００４０】
大きい直径を有するシャフト部３０と、小さい直径を有するシャフト部３２との間に、ショルダ部若しくは段差４４がシャフト１４内に形成され、キャップ部３６と相互作用する。キャップ部３６は、また、ストッパとしても機能し、互いに対面するキャップ部３６の表面とシャフト１４のショルダ部４４との間に流体力学的アキシャル軸受を形成する。アキシャル軸受を形成するために、溝がこれらの対向面に形成可能である。
【００４１】
予圧（プリロード）バックヨーク４２がフランジ１０に装着される。このプリロードバックヨーク４２は、ロータ磁石２２と相互作用してロータ１６をフランジ１０の方向に引っ張る力をロータ１６に付与する。
【００４２】
図１に見られるように、軸受ブッシュ１２は、フランジ１０の筒状部５０に保持され、その結果、全体の壁厚さが、軸受ブッシュ１２及びフランジ筒状部５０の壁厚さから構成されるように形成される。
【００４３】
流体軸受を小型化するために、この発明は、単一部材として、フランジ、スピンドルモータのベースプレート若しくは類似物に統合されるべき軸受ブッシュを提供する。本発明に対応する流体軸受を有するスピンドルモータ用の種々の組立部品の好ましい実施の形態が、図２乃至図５に示される。ロータのようなスピンドルモータのさらなる要素は、図１に示す同様の方法により構成可能であり、図１は、スピンドルモータの１つの構成例を図解するのみであり、本発明は、これに限定されない。
【００４４】
図２は、本発明の第１の実施の形態に対応する流体軸受を有するスピンドルモータ用の組立部品を示す。この組立部品は、空気間隙６４を形成する狭い半径方向のクリアランスを有してシャフト６２を囲繞する統合された軸受ブッシュ６０ａを有するフランジ６０から構成される。対向する内表面６６と共に、シャフト６２は、フランジ６０により収容される一端部においてピボット軸受を形成する。その他端部においては、シャフト６２は、フランジ６０の軸受ブッシュ６０ａの開口端から突き出している。シャフト６２は、ストッパ７０と相互作用する段差若しくはショルダ部６８を有する。図２に示す実施の形態においては、ストッパ７０は、軸受ブッシュ６０ａの開口端に対するキャップとして形成される。
【００４５】
シャフト６２の外表面若しくは軸受ブッシュ６０ａの内表面に形成される溝７２により、ラジアル軸受が形成される。流体力学的アキシャル軸受を形成するために、シャフト６２のショルダ部６８及び／又はストッパ７０の対向面に溝が形成される。ショルダ部６８とストッパ７０との間に形成されるアキシャル軸受は、ピボット軸受に作用する荷重と反対方向の軸方向の荷重を受ける補助軸受として機能する。図解された構成は、スピンドルモータを種々の装備位置において作動させることを可能にする。現実には、勿論、モータは、図１に示すように、さらに、ロータ及びステータ部品を有する。
【００４６】
図３は、図２の流体軸受を改良したものを示す。図２におけるように、フランジ６０が、軸受ブッシュ６０ａと共に単一部材に形成される。軸受ブッシュ６０ａは、狭い半径方向のクリアランスを有してシャフト６２を囲繞する。シャフト６２は、軸受ブッシュ６０ａの開口端から突出する端部にショルダ部６８を有する。この端面において、フランジ６０の軸受ブッシュ６０ａは、ショルダ部６８と対向し、シャフト６２を囲繞するストッパ６０ｂが形成されている。このストッパ６０ｂは、小さい直径を有する軸受ブッシュ６０ａの端部により形成される。ショルダ部６８及びストッパ６０ｂの対向面には、流体力学的アキシャル軸受を形成するために、再度溝が形成可能である。
【００４７】
軸受ブッシュ６０ａは、その反対側の端面において、対向プレート７４によりシールされる。シャフト６２の対向端部７６と共に、対向プレート７４は、図４を参照して説明したように、ピボット軸受を形成する。図２及び図３に示す２つの実施形態において、さらなる溝模様が、湾曲したシャフト端部７６及び／又は軸受ブッシュ６０ａの内側の対向面に形成可能であり、運転中に、ピボット軸受領域における物理的接触を回避し若しくは最小限に抑制する。
【００４８】
図２及び図３に示す２つの実施形態においては、軸受ブッシュ６０ａの開口端の領域では、図１を参照して上述したようにキャピラリシールを形成するために、共軸でテーパ状領域７８が、シャフト６２と軸受ブッシュ６０ａとの間に形成される。これらの図においては、このことは、図２においてのみ図解される。
【００４９】
図２及び図３に示された２つの実施の形態は、２．５インチ、１．８インチ及びそれより小さい形状ファクタを有するディスク駆動装置用の非常に小さいスピンドルモータに、特に好適である。
【００５０】
図４及び図５を参照して以下に述べる構成と、図２及び図３に示す構成とを使用して、少ない部品数しか必要としない流体軸受を有するスピンドルモータを構成することが可能である。このことは、コストを低減し、組立工程を簡略化することを許容する。さらに、少ない仕上げ段階しか必要とされない。
【００５１】
さらに、図解される構成は、モータ内のスペースを確保するという利点を有する。図３に示された実施形態では、フランジ６０に統合された軸受ブッシュ６０ａは、概略１．０ｍｍ若しくはこれより小さい壁厚さを有する。アスペクト比（Ｌ／Ｄ比）が２以下の範囲では、フランジに統合される軸受ブッシュの壁厚さは、好ましくは、０．８ｍｍより小さい。ここで、図３に示すように、Ｌはフランジの上端から測定された軸受ブッシュの長さであり、Ｄは軸受ブッシュの内径である。
【００５２】
そのような壁厚さを有する場合、フランジに収容される分離した軸受ブッシュを有する２つの部材から成る構成は、仮想的には、実現不可能である。この発明に基づく構成は、非常に小さい寸法を有するスピンドルモータに流体軸受を装備する期待を増大させる。
【００５３】
本発明で記載される軸受の別の実施の形態が、図４に示される。図４は、統合された軸受ブッシュ６０ａを有するフランジ６０を示す。軸受ブッシュ６０ａは、狭い半径方向のクリアランスを有してシャフト６２を囲繞する。シャフトに面する軸受ブッシュ６０ａの内表面は、シャフト６２と相互作用するストッパ６０ｂを形成する。シャフト６２は、軸受ブッシュ６０ａの開口端から対向プレート７４まで延在する円錐状部６２ａを有する。軸受ブッシュ６０ａの内側の輪郭は、円錐形状を有するシャフト６２に対して補完的な方法で形成される。シャフト６２の円錐状部６２ａ及び／又は軸受ブッシュ６０ａの内側の溝により、半径方向と軸方向の荷重成分を受けることができる流体軸受が形成される。
【００５４】
図示された実施形態において、軸受ブッシュは、概ね補完的な方法で所定形状にされたシャフト端部を収容する円錐状の凹部を有する。軸受ブッシュの内側の領域の補完的形状と、その中に保持されるシャフトとは、軸受ブッシュ内のシャフトに、半径方向及び軸方向に、機械的な安定性を付与し、軸受ブッシュの内側の円錐状凹部も、また、シャフトが軸受ブッシュから軸方向に逸脱することを防止する。反対方向の軸方向荷重は、軸受ブッシュ内に形成されたストッパにより受けられる。
【００５５】
軸受ブッシュ内の凹部と、対応するシャフト端部とは、軸受ブッシュが、半径方向及び軸方向の軸受荷重を受けるように形成される。この凹部とシャフト端部との形状を変更することにより、特に、凹部の内壁若しくはシャフトの外側の勾配若しくは曲率を変更することにより、軸受により受けられる軸方向と半径方向の荷重が、それぞれの限界条件に適用可能である。
【００５６】
本発明に記載される軸受において、上述したラジアル軸受及びアキシャル軸受以外に、追加的なラジアル軸受及びアキシャル軸受は必要とされない。しかし、さらに水平方向の安定性が必要とされる場合には、１つ若しくはそれ以上のラジアル軸受が、シャフトの直線部に形成可能である。
【００５７】
図４に示す実施の形態では、シャフト６２は、対向プレート７４の対向面と共に、流体力学的アキシャルスラスト軸受を形成する平坦面の端面８０を有する。この目的のために、端面８０及び／又は対向プレート７４の対向面に、対応する溝が形成可能である。反対方向に負荷される軸方向荷重は、ストッパとして機能する軸受ブッシュ６０ａの傾斜した内表面６０ｃにより受けられる。
【００５８】
代替策として、ピボット軸受がシャフト端面８０に形成可能である。
【００５９】
図４に示す流体軸受は、また、特に、非常に小さいスピンドルモータの用途に好適であり、特に、２．５インチ若しくはそれより小さい形状ファクタを有するディスク駆動装置に好適である。軸受ブッシュをフランジに統合することが、結果的に、スペースの改善された使用につながる。何故なら、軸受ブッシュに対する２倍の部材厚さと、フランジ内の軸受ブッシュのための支持部材と、を提供する必要がないからである。さらに、結果として、少ない部品しか必要ではなく、組立工数を削減できる利点と許容寸法を一致させることができるという利点がある。
【００６０】
最後に、図５は、本発明の第４の実施の形態に対応する流体軸受を有するスピンドルモータ用の組立部品を示す。図５は、統合された軸受ブッシュ６０ａを有するフランジ６０を示す。軸受ブッシュ６０ａは、狭い半径方向のクリアランスを有してシャフト６２を囲繞する。シャフト６２は、軸受ブッシュ６０ａの開口端８２から突き出している。軸受ブッシュ６０ａにより収容されるシャフト底部８４において、スラストワッシャー８６がシャフト６２に装着され、対向プレート８８と共に、通常知られた技術であるアキシャルスラスト軸受を形成する。スラストワッシャーは、また、軸受ブッシュ６０ａ内の軸方向の移動に対して、シャフト６２を確実に保持する。図５に示す実施の形態における軸受ブッシュ６０ａの開口端８２では、軸受ブッシュ６０ａの内表面とシャフト６２との間に、テーパ状領域９０が形成され、所謂キャピラリシールを形成する。
【００６１】
この実施の形態においても同様に、軸受ブッシュ６０ａの壁厚さは、少なくとも部分的には、１．０ｍｍより小さく、特に部分的には、約０．５ｍｍまで低減可能である。軸受ブッシュ６０ａの内表面若しくはシャフト６２の外表面には、１つ若しくは複数の溝模様９２が形成され、流体力学的ラジアル軸受に対する圧力形成領域を形成する。
【００６２】
本発明に対応する図２乃至図５に示した実施の形態は、特に、流体軸受の軸受ブッシュが、上記モータをディスク装置の支持プレートの１つに容易に装着することを可能にするフランジ、若しくは上記モータをディスク装置に固定するためのベースプレート、フレーム若しくはモータの支持部材に統合されるという特徴を有する。換言すれば、軸受ブッシュは、これらの部材と単一部材を形成する。流体軸受用の圧力形成溝が、フランジに統合された軸受ブッシュ若しくはベースプレート等に形成可能である。結果的に、分離した軸受ブッシュは必要ではなく、少ない部品のみが必要であり、コストを低減し、組立工数を削減することにつながる。同時に、いかなる分離した軸受ブッシュも必要とされないという事実は、小さい寸法のスピンドルモータに流体軸受を形成するために、より大きなスペースが存在することを意味する。例えば、フランジは、アルミニウム若しくはスチールから製造可能であり、軸受領域には硬いコーティングが付与可能である。
【００６３】
本発明において使用される流体軸受の設計は、スピンドルモータを、任意の所望される装備位置において作動させることを可能にし、半径方向及び軸方向の軸受荷重を、装備位置ごとに、受けることができる。同時に、本発明は、例えば、小型化されたディスク駆動装置に使用可能なように、最小限の軸方向長さと十分な軸方向剛性とを有する流体軸受を提供する。
【００６４】
この詳細な説明、特許請求の範囲及び図面に開示された特徴は、それぞれが重要であり、また、種々の実施の形態におけるこの発明を実現するために任意の組合せが可能である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、最小限の寸法を有し、合理的なコストで製造可能な、スピンドルモータ用流体軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が包含する環境を説明するための、本発明の実施の形態の一例を示す、流体軸受を有するスピンドルモータの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に対応する流体軸受を有するスピンドルモータ用組立部品の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に対応する流体軸受を有するスピンドルモータ用組立部品の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に対応する流体軸受を有するスピンドルモータ用組立部品の断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に対応する流体軸受を有するスピンドルモータ用組立部品の断面図である。
【符号の説明】
１０　フランジ（ベースプレート）
１２　軸受ブッシュ
１４　シャフト
１６　ロータ
１８　ステータ
２０　ハブ
２２　ロータ磁石
２４　ステータスタック
２６　ステータ巻線
２８　空気間隙
３０　大きい直径を有するシャフト部
３２　小さい直径を有するシャフト部
３４　円筒孔
３６　キャップ部
３８　シャフト端部
４０　半径方向の軸受間隙
４２　プリロードバックヨーク
４４　ショルダ部
５０　フランジ筒状部
６０　フランジ
６０ａ　軸受ブッシュ
６０ｂ　ストッパ
６２　シャフト
６２ａ　シャフトの円錐状部
６４　半径方向の軸受間隙
６６　軸受ブッシュの内表面
６８　ショルダ部
７０　ストッパ
７２　溝
７４　対向プレート
７６　シャフト端部
７８　傾斜空間（テーパ状領域）
８０　アキシャル軸受端面
８２　軸受ブッシュ開口端
８４　シャフト底部
８６　スラストワッシャー
８８　対向プレート
９０　傾斜空間（テーパ状領域）
９２　溝模様
【図１】
2004003613.tif 000003
【図２】
2004003613.tif 000004
【図３】
2004003613.tif 000005
【図４】
2004003613.tif 000006
【図５】
2004003613.tif 000007