(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト、前記シャフトが固定されたハブ、及び、前記ハブに対して固定されたリング状のマグネットを含んで構成されるロータ部と、
貫通孔を有するモータベース、複数の突極を有するリング状のコア、及び、前記シャフトを軸支しその外周面が前記貫通孔の内周面に圧入または接着により固定されたスリーブを含んで構成されるステータ部と、を備え、
前記モータベースは、前記貫通孔の周囲に筒状壁部を有し、
前記コアは、前記コアの外周面が前記マグネットの内周面と対向するように前記筒状壁部の外周面に固定され、
前記スリーブの内周面には、回転軸方向に離れて一対のラジアル動圧溝が形成され、
前記貫通孔の内周面と前記スリーブの外周面とが接触する範囲において、前記内周面または前記外周面のいずれかに回転軸方向に延在する複数の凹部を有することを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記凹部の周方向長さの合計をＷｔ、前記貫通孔の内周面および前記スリーブの外周面のうち、前記複数の凹部が設けられている一方の周長をＬ、とするとき、
０．１２≦Ｗｔ／Ｌ≦０．５
であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記複数の凹部は、前記筒状壁部の両方の端面または前記スリーブの両方の端面に達するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
前記貫通孔の内周面と前記スリーブの外周面とが接触する範囲は、前記一対のラジアル動圧溝と回転軸方向において少なくとも部分的に重なることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに係り、特に、動圧軸受を備えたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータの例として、特許文献１に記載されたものがある。
このモータは、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）用として好適な、動圧軸受を備えたスピンドルモータである。
このモータは、モータベースに形成された筒状壁の内周面にシャフトをラジアル方向に軸支するスリーブが圧入固定されたもので、スリーブの内周面にはラジアル動圧軸受の動圧溝が形成されている。
【特許文献１】特開２００３−２８９６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＨＤＤ用のモータに対しては、小型化，薄型化，高密度化，優れた耐振動性や耐衝撃性，低コスト化，低消費電力特性等、種々の要求が市場から出されており、この要求は年々厳しさを増してきている。
このＨＤＤ用のモータとしては、優れた動特性や高信頼性から、軸受として動圧軸受を用いるのが一般化しているが、市場からの各要求に対して如何に動圧軸受の性能確保をするかが課題となっている。
例えば、薄型化について具体的に説明すると、この要求に応えるためにはスリーブとシャフトとの軸方向の嵌合寸法を短くしなければならない。
【０００４】
しかしながら、嵌合寸法が短くなる程、両部品の対向する面に設けられた動圧溝のわずかな変形による軸受性能への影響が無視できないようになる。特に、長期間使用した場合の軸受の寿命に影響が出ることが懸念される。
従って、できるだけ動圧溝の変形が発生しないように考慮する必要がある。
この動圧軸受の性能を示す指標としては、ロータ浮上量のばらつき程度や、非繰り返し精度（ＮＲＲＯ：Ｎｏｎ  Ｒｅｐｅａｔｉｔｉｖｅ  Ｒｕｎ  Ｏｕｔ）等がある。
【０００５】
また、嵌合寸法が短くなることで、モータベースとこれに圧入固定されたスリーブとの接触面積が減少してスリーブの固定強度が低下する。
この固定強度が低下すると、動作に伴う温度変化で生じる各部材の僅かな変形（熱膨張や熱収縮）により圧入部も影響を受け、モータベースに対するスリーブの直角度等が変化してシャフトの芯振れが生じたり、モータに振動が発生する可能性がある。
【０００６】
従来の特許文献１に記載されたモータは、モータベースの筒状壁の内周面あるいはスリーブの外周面における動圧溝に対応する範囲に環状の凹部を設けることで、圧入の応力により動圧溝が変形するのを防止できるものであるが、モータベースとスリーブとの軸方向の接触範囲が制限されるので、極端に薄型化する場合には、スリーブの固定強度の向上が望まれるものである。
また、圧入に限らず、接着により固定された場合においても、接着剤が硬化する際の体積変化により同様に応力が発生して動圧溝の変形をきたす可能性も懸念される。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、モータを薄型化しても、スリーブ内周面に形成された動圧溝の変形を防止すると共に、スリーブのモータベースへの固定強度を確保し、芯振れや振動の発生を防止し、動圧軸受の性能を長期間維持できる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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本願発明は次の手段を有する。
すなわち、シャフト（１３）、及び、このシャフト（１３）が固定されたハブ（２）を含んで構成されるロータ部（Ｒ）と、貫通孔（５ｄ）を有するモータベース（５）、及び、前記シャフト（１３）を軸支しその外周面（１０ｄ）が前記貫通孔（５ｄ）の内周面（５ａ１）に圧入または接着により固定されたスリーブ（１０）を含んで構成されるステータ部（Ｓ）と、を備え、前記貫通孔（５ｄ）の内周面（５ａ１）と前記スリーブ（１０）の外周面（１０ｄ）とが接触する範囲において、前記内周面（５ａ１）または前記外周面（１０ｄ）のいずれかに回転軸（ＣＬ）方向に延在する複数の凹部（１７，２７）を有することを特徴とするモータ（５０，５０Ａ）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータを薄型化しても、スリーブのモータベースへの固定強度が確保でき、芯振れや振動の発生を防止し、動圧軸受の性能が長期間維持できる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図８を用いて説明する。
図１は、本発明のモータの第１実施例を示す断面図である。
図２は、本発明のモータの第１実施例における要部を説明する平面図である。
図３は、本発明のモータの第１実施例の変形例を説明するためのその要部の平面図である。
図４は、本発明のモータの第２実施例を説明するための断面図である。
図５は、本発明のモータの第２実施例における要部を説明する平面図である。
図６は、本発明のモータの各実施例における効果を説明するグラフである。
図７は、本発明のモータの各実施例における他の効果を説明するグラフである。
図８は、図６及び図７を凹部占有率αの関係としてまとめた図である。
【００１１】
＜第１実施例＞
第１実施例のモータ５０は、磁気ディスク装置に用いられ磁気ディスクを回転駆動するための３相駆動モータであり、ロータ部Ｒとステータ部Ｓとで構成され、ラジアル動圧軸受部ＲＢとスラスト動圧軸受部ＳＢとによりロータ部Ｒはステータ部Ｓに対して回転自在に支持される構造とされている。
以下、このステータ部Ｓ、ロータ部Ｒ、各動圧軸受部ＲＢ，ＳＢの順に説明する。
【００１２】
ステータ部Ｓは、モータベース５と、このモータベース５に固定されたスリーブ１０及びコア６と、このコア６に巻回されたコイル７とを含んで構成される。
モータベース５は、アルミダイキャストの切削加工により、又は、アルミ板やニッケルめっきを施した鉄板のプレス加工により形成される。
モータベース５は、貫通孔５ｄとその周囲に筒状に立ち上げられ筒状壁部５ａを有し、スリーブ１０は、この筒状壁部５ａの内周面５ａ１に圧入により固定されている。
【００１３】
このスリーブ１０は、銅系の燒結合金あるいはＳＵＳ（ステンレス）材により形成される。
また、その一端側には、２段の階段状に形成された段部１０ｃが形成されている。この段部には後述するようにカウンタプレート９とスラストリング１２とが収容される。
【００１４】
コア６は、ケイ素鋼鈑等の磁性材が積層され外方向に突出する９極の突極を有するリング形状であって、モータベース５の筒状壁部５ａの外周面５ａ２に固定されている。
コア６の表面には電着塗装や粉体塗装等により絶縁コーティングが施され、各突極にはコイル７が巻回されている。
コイル７の巻き線の端末７ａは、モータベース５に形成された貫通孔５ｂを通してモータベース５の底面５ｃに取り付けられたフレキシブル基板１４に半田付けされている。
フレキシブル基板１４には、コイル７の端末７ａを半田付けする部分と、このモータ５０が搭載される磁気ディスク装置の駆動回路と接続するためのランド部（いずれも図示せず）とが設けられており、この半田付けする部分とランド部とはパターンで接続されている。
【００１５】
ロータ部Ｒは、シャフト１３と、このシャフト１３が圧入固定される貫通孔
とフランジ２ａとを有するカップ状のハブ２と、このハブ２に固定されたリング状のマグネット８とを含んで構成される。以下、詳細を説明する。
【００１６】
シャフト１３は、ＳＵＳ材により形成される。
バブ２は、有磁性ＳＵＳ材を切削仕上げして形成されており、フランジ２ａには磁気ディスクＤが載置される。
また、貫通孔２ｂにはシャフト１３の一端側が圧入により固定される。
リング状のマグネット８は、ハブ２の内周面２ｃに固定される。
このマグネット８は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ（ネオジウム−鉄−ボロン）系の材料で形成され、表面にはエポキシ樹脂の電着塗装が施されている。また、その内周側は１２極に着磁されている。
【００１７】
次に動圧軸受部ＲＢ，ＳＢについて説明する。
ラジアル動圧軸受部ＲＢは、シャフト１３の外周面１３ａと、このシャフト１３が挿入されたスリーブ１０の貫通孔１０ａにおける内周面１０ａ１と、互いに対向する両者の間隙に充填された潤滑油２０とにより構成される。
スリーブ１０の内周面１０ａ１には、軸ＣＬの方向に離れて一対のラジアル動圧溝１６が形成されている。図１においては、このラジアル動圧溝１６を、理解し易いようにシャフトの位置に平面的に記載してある。
このラジアル動圧溝１６は所謂ヘリングボーン状に形成されており、図１においては便宜的にシャフト１３の部分に模様を記載している。
ロータ部Ｒが回転すると、ラジアル動圧溝１６により潤滑油２０に動圧が発生してシャフト１３はラジアル方向に支持される。
【００１８】
スリーブ１０の内周面１０ａ１におけるハブ２側の端部には、その端面に向かうに従って内径が大きくなるように傾斜したテーパ部２３が設けられている。このテーパ部２３の途中に潤滑油２０の液面が位置するように潤滑油２０の充填量が設定されており、このテーパ部２３は、潤滑油２０の外部への漏出を防止しこれを毛細管現象を利用してシールするテーパシール部として機能する。
更に、軸ＣＬの方向に対向するハブ２の内面２ｄとスリーブ１０の端面１０ｂとの間には所定の間隙２２が設けられ、潤滑油２０の外部への飛散が防止される。
【００１９】
次にスラスト動圧軸受部ＳＢについて説明する。
まず、シャフト１３におけるハブ２とは反対側の端部には、スラストリング１２が固着されており、このスラストリング１２は、スリーブ１０に形成された段部１０ｃの内側の第１の段部１０ｃ１に僅かな隙間を有して収容される。
【００２０】
さらに、段部１０ｃにおける開口側の第２の段部１０ｃ２には、外側からカウンタプレート９が固着され、スリーブ１０の貫通孔１０ａの一方の開口部（図１の下側）が封止される。
カウンタプレート９とスラストリング１２とスリーブ１０の段部１０ｃとの間には所定の隙間が生じるように各寸法が設定され、その隙間には潤滑油２０が充填される。
【００２１】
スラストリング１２におけるハブ２側の端面と、これに対向するスリーブ１０の面とのいずれかにはヘリングボーン状に第１のスラスト動圧溝（図示せず）が形成されている。
一方、スラストリング１２におけるハブ２の反対側端面と、これに対向するカウンタプレート９の面とのいずれかにもヘリングボーン状の第２のスラスト動圧溝（図示せず）が形成されている。
ロータ部Ｒが回転すると、第１及び第２のスラスト動圧溝により互いに反対向きの動圧が潤滑油２０に発生してロータ部Ｒはスラスト方向に支持される。
【００２２】
モータベース５には、このようにロータ部Ｒがステータ部Ｓに回転自由に支持された状態において、マグネット８の端面８ａと対向するように磁性材によりリング状に形成されたヨーク１１が設けられている。
このヨーク１１とマグネット８との磁気的作用により、ロータ部Ｒは、モータベース５側に吸引されてそのステータ部Ｓからの過剰な浮き上がりが防止される
また、コア６の外周面は、マグネット８の内周面と所定の間隙を有して対向するように構成されている。
ハブ２は、上述したように有磁性ステンレス材であり、このハブ２とコア６とマグネット８とで磁気回路が構成される。
そして、上述した構成において、モータ駆動回路からコイル７の各相に順次通電することでロータ部Ｒはステータ部Ｓに対して回転する。
【００２３】
ところで、この第１実施例では、モータベース５の筒状壁部５ａの内周面５ａ１に、軸ＣＬの方向に延在する凹部１７が設けられている。これについて図２を用いて説明する。
【００２４】
図２は、９箇所の突極それぞれにコイル７が巻回されたコア６と、これが外周面５ａ２に固定された筒状壁部５ａとを描いた平面図である。
当図において、凹部１７は、筒状壁部５ａの内周面５ａ１に９０°の等間隔で円筒の一部からなる内面を有して４箇所形成されている。
【００２５】
この凹部１７が内周面５ａ１に占める周方向長さをＷとすると、その合計Ｗｔは、この実施例においてＷｔ＝Ｗ×４である。
ここで、内周面５ａ１の周長をＬとし、凹部占有比率αとしてα＝Ｗｔ／Ｌを求め、スリーブ１０の内周部における円筒度変化量△との関係を調べた結果を図６に示す。
ここで、スリーブの内周部における円筒度変化量Δとは、スリーブ１０の内周面が、モータベース５へのスリーブ１０の圧入による固定若しくは接着による固定、または、温度変化で生じる各部材の僅かな変形（熱膨張や熱収縮）により、変形することで変化する円筒度の変化量のことを意味する。
【００２６】
図６から、凹部占有比率αがある値以上の場合に、この円筒度変化量Δが小さい値で安定することが判明した。
この円筒度変化量Δが小さいとラジアル動圧溝の変形量も少なくなるので、この変化量Δをできるだけ小さくするのがよい。
【００２７】
具体的には、αが０．１２以上であると、円筒度変化量Δが０．１０μｍ以下で安定する。
従って、凹部占有比率αを０．１２以上にすることで、モータの回転特性が安定し、ばらつきの少ない製品が得られて望ましい。
【００２８】
さらにαを０．２０以上にすると、円筒度変化量Δが約０．０５μｍでほぼ一定となるのでさらに望ましい。
【００２９】
図２を用いて説明するならば、一つの凹部１７の周方向長さＷを０．０５×Ｌと設定すれば、凹部１７を３箇所以上、さらに望ましくは４箇所以上形成すると、αが０．１５，０．２０となりそれぞれ望ましい、より望ましいものとなる。
この凹部１７は、等角度ピッチで形成すると圧入時の変形バランスが良くなり、また、その内面形状は、応力集中の発生を抑制するため図２に示すような円弧状であることが最も望ましい。
【００３０】
以上詳述したように、軸ＣＬの方向に延在する凹部１７を形成することにより、筒状壁部５ａの内周部における圧入により生じる変形が抑制され、過度に高い応力が生じることがない。
従って、スリーブ１０が筒状壁部５ａから過度の力を受けることがなく、スリーブ１０の内周面１０ａ１に形成したラジアル動圧溝１６が変形するのを防止することができる。
【００３１】
一方、筒状壁部５ａの内周面５ａ１における凹部１７以外の部分については、スリーブ１０が圧入される範囲全てにおいてそのスリーブ１０の外周面が接触する。
従って、軸ＣＬの方向に延在する凹部１７を設けても結合の強度が顕著に減少することがない。
これは、図７に示すように、凹部占有比率が０．５の場合であっても、凹部１７を設けていない場合に結合強度比率βが０．８確保されていることからも理解される。
結合強度比率は、凹部を設けていない場合の結合強度に対する凹部を設けた場合の結合強度の比率であり、１に近い方が良く０．８以上であることが望ましい。
従って、この強度の点からは、凹部占有比率αが０．５以下であることが望ましい。
図６における円筒度変化量Δと、図７における結合強度比率βとを、共通のパラメータである凹部占有率αを横軸にしてプロットしたグラフを図８に示す。
この図からわかるように、凹部占有比率αは、０．１２≦α≦０．５であることが望ましく、さらに望ましくは、０．２０≦α≦０．５である。
【００３２】
これにより、モータの薄型化のために筒状壁部５ａとスリーブ１０との軸方向の嵌合長さを短くしても、ラジアル動圧溝の変形を防止しつつスリーブ１０の圧入固定強度を確保することができる。
従って、この実施例によれば、モータの芯振れや振動の発生を防止し、動圧軸受の性能を長期間維持できるという効果が得られる。
【００３３】
＜第２実施例＞
第２実施例は、第１実施例でモータベース５側に設けた凹部１７を、スリーブ１０側に凹部２７として設けたモータ５０Ａの例である。この第２実施例の特に第１実施例とは異なる部分について図４及び図５を用いて説明する。図４は、第２実施例のモータ５０Ａの断面図であり、図５は、その第２実施例のモータ５０Ａにおけるスリーブ１０の平面図である。
また、図４においては、スリーブ１０の内周面に形成されているラジアル動圧溝１６を、理解し易いようにシャフトの位置に平面的に記載してある。
【００３４】
図４に示すように、凹部２７は、スリーブ１０の外周面１０ｄに回転軸ＣＬに沿って延在するように形成されている。
図５において、凹部２７は、スリーブ１０の外周面１０ｄに９０°の等間隔で円筒の一部からなる内面を有して４箇所形成されている。
【００３５】
この凹部２７が外周面１０ｄに占める周方向長さをＷ２とすると、その合計Ｗｔは、この実施例においてＷｔ＝Ｗ２×４である。
また、外周面１０ｄの周長をＬとし、この実施例における凹部占有比率としてα＝Ｗｔ／Ｌを求め、円筒度変化量△との関係を調べると、第１実施例の場合と同様（図６）となる。
従って、この第２実施例においても、凹部占有比率αを０．１２以上にすることで、モータの回転特性が安定し、ばらつきの少ない製品が得られて望ましい。
【００３６】
さらにαを０．２０以上にすると円筒度変化量△が少ない量でほぼ一定となるのでさらに望ましい。
【００３７】
以上詳述したように、軸ＣＬに沿う方向に延在する凹部１７を形成することにより、スリーブ１０の外周部１０ｄにおいて圧入により生じる変形が抑制されるので、発生する応力が低減する。
従って、スリーブ１０の内周面１０ａ１に形成したラジアル動圧溝１６が変形するのを防止することができる。
【００３８】
一方、スリーブ１０の外周面１０ｄにおける凹部２７以外の部分については、筒状壁部５ａの内周面５ａ１に圧入される範囲全てにおいてそのスリーブ１０の外周面１０ｄが接触する。
従って、凹部２７を設けても結合の強度が顕著に減少することがない。
これは、第１実施例の場合と同様に、図７に示すように、凹部占有比率αが０．５の場合であっても、凹部２７を設けていない場合に対する圧入強度比率βは０．８以上確保されていることからも理解される。
また、いずれの場合も、結合強度比率βは、図８と同様になるので、この実施例においても、凹部占有比率αは、０．１２≦α≦０．５であることが望ましく、さらに望ましくは、０．２０≦α≦０．５である。
【００３９】
本発明の各実施例は、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以下の各変形例としてもよい。
また、各変形例は組み合わせて適用することができるのは言うまでもない。
【００４０】
＜第１変形例＞
上述した各実施例において、円筒の一部とした凹部１７，２７の内面形状を、平面の組み合わせにしてもよい。すなわち、第１実施例を代表として説明すると、図３に示すように、モータべース５の筒状壁部５ａの内周面５ａ１に、回転軸ＣＬに直交する平面で略コ字状の断面を有するように凹部１７を形成してもよい。このコ字形状は、ヘ字形状であってもよく、断面形状は限定されるものではない。いずれにおいても、頂となる稜線には、応力集中を緩和するためにＲを設けるのが好ましい。
【００４１】
＜第２変形例＞
軸ＣＬの方向に延在する凹部１７，２７は、ラジアル動圧溝の軸ＣＬの方向の幅Ｗ１６（図１参照）、及び、スラスト動圧溝が端面に設けられているスラストリング１２の軸ＣＬ方向の厚さＷｓｒに対応する範囲に設けられているのが好ましい。
このような凹部１７，２７は、筒状壁部５ａまたはスリーブ１０の端面に達するように形成されていなくても、上述した各実施例で示したように圧入で過度の高い応力発生を効果的に抑制できるものである。
【００４２】
上述した各実施例や各変形例においては、スリーブ１０はモータベース５に圧入されているものであったが、圧入に限らず接着で固定されていてもよいことは言うまでもない。この場合においても、接着剤の硬化時の体積変化により発生する応力が過度に高くなることを同様に防止し、回転特性が安定し、特性ばらつきが少なく、信頼性の高いモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のモータの第１実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のモータの第１実施例における要部を説明する平面図である。
【図３】本発明のモータの第１実施例の変形例を説明するためのその要部の平面図である。
【図４】本発明のモータの第２実施例を説明するための断面図である。
【図５】本発明のモータの第２実施例における要部を説明する平面図である。
【図６】本発明のモータの各実施例における効果を説明するグラフである。
【図７】本発明のモータの各実施例における他の効果を説明するグラフである。
【図８】図６及び図７を凹部占有率αの関係としてまとめた図である。
【符号の説明】
【００４４】
２  ハブ
２ａ  フランジ
２ｂ  貫通孔
２ｃ  内周面
２ｄ  内面
５  モータベース
５ａ  筒状壁部
５ａ１  内周面
５ａ２  外周面
５ｂ  貫通孔
５ｃ  底面
５ｄ  貫通孔
６  コア
７  コイル
７ａ  端末
８  マグネット
９  カウンタプレート
１０  スリーブ
１０ａ  貫通孔
１０ａ１  内周面
１０ｂ  端面
１０ｃ  段部
１０ｃ１  第１の段部
１０ｃ２  第２の段部
１０ｄ  外周面
１２  スラストリング
１３  シャフト
１３ａ  外周面
１４  フレキシブル基板
１６  ラジアル動圧溝
１７，２７  凹部
２０  潤滑油
２３  テーパ部（テーパシール部）
５０  モータ
Ｄ  磁気ディスク
Ｒ  ロータ部
Ｓ  ステータ部
△  変化量
α  凹部占有比率
β  圧入強度比率
【図１】
0004664798.tif 000002
【図２】
0004664798.tif 000003
【図３】
0004664798.tif 000004
【図４】
0004664798.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004664798.tif 000007
【図７】
0004664798.tif 000008
【図８】
0004664798.tif 000009