(57)【要約】【課題】  高さ寸法が抑制されていても、シャフトとロータが大きな保持力及び高い精度で結合されているスピンドルモータを提供する。【解決手段】  ベースプレート１と、ベースプレート１に対して静止しているステータ２と、軸となるシャフト４と、シャフト４と結合されて回転駆動させられるロータ５を回転自在に軸支する軸受装置とを備えるスピンドルモータであって、シャフト４には、軸方向の少なくとも部分的に中空な孔となる中空孔部４０が設けられ、ロータ５には、ロータ５の回転軸１２と同心であってシャフト４の中空孔部４０に挿入されることでロータ５をシャフト４に結合させる取付部１０が設けられる。【選択図】  図１  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、
前記ベースプレートに対して静止しているステータと、
軸となるシャフトと、
前記シャフトと結合されて回転駆動させられるロータを回転自在に軸支する軸受装置とを備えるスピンドルモータであって、
前記シャフトには、軸方向の少なくとも部分的に中空な孔となる中空孔部が設けられ、
前記ロータには、前記ロータの回転軸と同心であって、前記シャフトの前記中空孔部に挿入されることでロータをシャフトに結合させる取付部が設けられる
ことを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項２】
前記取付部は、中空孔部が設けられた前記シャフトに圧入される
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記取付部は、中空孔部が設けられた前記シャフトに接着される
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項４】
前記取付部は、前記ロータと一体に形成される
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項５】
前記中空孔部が設けられた前記シャフトは、動圧軸受装置のスラスト軸受を構成するためのスラストプレートが一方の端部に配置される
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
【請求項６】
前記スラストプレートは、中空孔部が設けられた前記シャフトと一体に形成される
こと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】
前記スラストプレートは、中空孔部が設けられた前記シャフトに挿入されることで前記中空孔部が設けられたシャフトに結合される下詮と一体に形成される
こと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８】
前記下詮は、中空孔部が設けられた前記シャフトに圧入される
ことを特徴とする請求項７に記載のスピンドルモータ。
【請求項９】
前記下詮は、中空孔部が設けられた前記シャフトに接着される
ことを特徴とする請求項７に記載のスピンドルモータ。
【請求項１０】
ハードディスクドライブ装置のディスクドライブ用モータとして使用される
ことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸であるシャフトと結合されて回転駆動されるロータ５を回転自在に軸支する軸受装置を備えるスピンドルモータに関し、特に、ハードディスクドライブ装置のディスクドライブ用スピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ用スピンドルモータは、ベースプレートと、ベースプレートに対して静止しているステータと、軸であるシャフトと、回転駆動するロータを回転自在に軸支する軸受装置を含んでいる。ここで、上記した軸受装置は、動圧軸受装置であることが望ましいが、与圧が負荷された状態にある転がり軸受を使用しても良い。
【０００３】
ロータは、通常、シャフトに圧入されて取付けられるため、ロータには、回転軸と同心であって、所定の直径と長さが設けられた取付孔が設けられている。この取付孔には、シャフトの一方の端部が圧入される。又、シャフトの外径寸法は、ロータに設けられた取付孔の内径寸法よりも僅かに大きく（オーバーサイズで）形成される。このオーバーサイズする寸法は、ロータとシャフトが嵌合される長さで十分な保持力が確保され、ロータ及び関連する部材に許容を超える力が負荷されることがないよう設定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年になり、より小型、且つ、より薄いハードディスクドライブ装置が要望されている。それに伴い、スピンドルモータの高さ寸法についてもより低減させることが要望されている。しかし、その場合には、シャフトとロータの嵌合部分が短くなり、部材の保持に必要とされる保持力が確保できなくなる可能性が発生する。この対策として、シャフト径寸法を更にオーバーサイズにすることが考えられる。しかし、その場合には、圧入工程において関連する部材を破損する可能性がある。
【０００５】
更に、ロータをシャフトに取付ける際の、各部材の寸法公差、取り付け公差、並びに、必要とされる嵌合長を満足できない嵌合長が原因となって、理論上の回転軸と実際の回転軸との間に大きな相違ができてしまう。そうなると、ロータの中心線と、ロータを担持するシャフトの中心線とが一致しなくなり、結果として、ロータにおいて好ましくない大きな再現性の振れ成分（ＲＲＯ）、並びに、軸方向の振れ、及び、半径方向の振れが発生する。それに加え、シャフトの回転軸に対するロータの傾き、及び、耐衝撃性の減少という問題も共に発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、高さ寸法が抑制されていても、シャフトとロータが大きな保持力及び高い精度で結合されているスピンドルモータを提供することであり、特に、ハードディスクドライブ装置のディスクドライブ用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】
【０００７】
上記した課題を解決するため、本発明のスピンドルモータは、ベースプレートと、前記ベースプレートに対して静止しているステータと、軸となるシャフトと、シャフトと結合されて回転駆動させられるロータを回転自在に軸支する軸受装置とを備えるスピンドルモータであって、シャフトには、軸方向の少なくとも部分的に中空な孔となる中空孔部が設けられ、ロータには、ロータの回転軸と同心であって、シャフトの中空孔部に挿入されることでロータをシャフトに結合させる取付部が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のスピンドルモータは、シャフトに中空孔部が設けられ、ロータに回転軸と同心に取付部が設けられ、取付部がシャフトの中空孔部に挿入（圧入）されることから、有効嵌合長さ寸法を大きくでき、有効嵌合面積を大きくできる。そのため、シャフトの中空孔部にロータを大きな保持力で堅固に結合させることができ、嵌合部の精度も高めることができるのでロータの直角度を向上させることができ、ロータに発生する振れ並びに回転軸に対するシャフトの傾きを減少させることができ、更に、スピンドルモータの耐衝撃性も改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態が概略的に示されている図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態のスピンドルモータにおけるロータとシャフトの結合状態を示す断面図である。
【００１１】
図１は、動圧軸受を具備する、ハードディスクドライブ用スピンドルモータを示す。尚、本発明では、動圧軸受装置に代えて転がり軸受装置を起用しても良い。
【００１２】
図１に記載のスピンドルモータは、ステータコア及びコイルから成るステータ２が配置され、且つ、静止しているベースプレート１を含む。ベースプレート１に設けられた切り欠き孔部には軸受スリーブ３が回転不能に挿入（圧入）されている。又、本実施形態の軸受スリーブ３には、中空孔部４０が設けられて軸として形成されるシャフト４を回転自在に受け入れられる円筒孔が設けられる。
【００１３】
中空孔部４０が設けられたシャフト４は、一方の端部が閉塞されており、もう一方の端部である自由端部により、ハードディスクドライブのハードディスク（図示せず）が配列及び取り付けられているロータ５が担持される。ロータ５の下側端部の内周側には、ステータ２を介して交番磁界が与えられる磁極対が設けられた複数の永久磁石６が配置される。こうして、ロータ５と中空孔部４０が設けられたシャフト４とは共に回転させられる。
【００１４】
本実施形態では、中空孔部４０が設けられたシャフト４は、動圧軸受装置によって軸受スリーブ３に回転自在に軸支されている。尚、動圧軸受装置の基本構造については、当該分野において専門的知識を有する者にとって周知であるので詳細な説明は省略する。本実施形態の動圧軸受装置は、中空孔部４０が設けられたシャフト４と軸受スリーブ３の各々に属して互いに向き合う２つの面から成るラジアル軸受部を含む。ラジアル軸受部は、軸受装置に負荷される半径方向の力を受けとめる。これとは別に、中空孔部４０が設けられたシャフト４の下側端部に配置されたスラストプレート７とカバープレート８によって、軸受装置に負荷される軸方向の力を受けとめるアキシャル（スラスト）動圧軸受が形成される。
【００１５】
ここで、動圧軸受装置には、先述の互いに向き合う２つの軸受面を隔てるように潤滑剤（望ましくは液状の潤滑剤）が満たされる。スラスト軸受部は、カバープレート８によって、空気が入らないよう密封されるため、軸受隙間から潤滑剤が漏出する事態は発生しない。図１の上側に示されている中空孔部４０が設けられたシャフト４の上端部は、軸受スリーブ３から突出している。
【００１６】
又、中空孔部４０が設けられたシャフト４の上端部が突出した側である軸受スリーブ３の上端部は、軸受蓋９によって閉塞される。尚、中空孔部４０が設けられたシャフト４を環状に囲むスラストプレート７は、シャフト４のもう一方の端部（図では下側の端部であって、この端部は閉塞されている）により保持されている。ちなみに、図１に示された本実施形態では、スラストプレート７はシャフト４の下側の端部と一体に形成されている。
【００１７】
本実施形態によれば、ロータ５は、ロータ５の回転軸１２と同心に設けられ、スラストプレート７と対向する側のシャフト４の開口端部からシャフト４の中空孔部４０に挿入（圧入）される取付部１０を介してシャフト４と結合されている。すなわち、取付部１０は、ロータ５の一部を成す構造物として、ロータ５と一体に形成されている（ロータ５と取付部１０で１つの部材を成す）。取付部１０の長さを、望ましくは、中空孔部４０が設けられたシャフト４の長さの少なくとも半分の長さにした場合には、ロータ５を堅固にシャフト４に結合させることができる。図１で示された本実施形態では、取付部１０は、シャフト４の中空孔部４０のほぼ全域を埋めるように延伸されている。
【００１８】
取付部１０は、好適には、シャフト４の中空孔部４０に圧入される。この場合、取付部１０の外径をシャフト４の中空孔部４０より僅かに大きくすればよい。
【００１９】
上記とは別な本実施形態の実施例として、取付部１０をシャフト４の中空孔部４０に接着させることもできる。この場合、取付部１０の外径をシャフト４の中空孔部４０より僅かに小さくすればよい。
【００２０】
従って、本実施形態のスピンドルモータは、例えば、ハードディスクドライブ装置のディスクドライブ用モータとして使用できるものであり、ベースプレート１と、ベースプレート１に対して静止しているステータ２と、軸となるシャフト４と、シャフト４と結合されて回転駆動させられるロータ５を回転自在に軸支する軸受装置とを備え、シャフト４とロータ５の高さ寸法が抑制されていても大きな保持力及び高い精度で結合できるように、シャフト４には、軸方向の少なくとも部分的に中空な孔となる中空孔部４０が設けられ、ロータ５には、ロータ５の回転軸１２と同心であって、シャフト４の中空孔部４０に挿入（圧入）されることでロータ５をシャフト４に結合される取付部１０が設けられる。
【００２１】
また、本実施形態のスピンドルモータでは、取付部１０は、中空孔部４０が設けられたシャフト４に圧入されるか、又は、接着されてもよいし、ロータ５と一体に形成されてもよい。また、中空孔部４０が設けられたシャフト４は、動圧軸受装置のスラスト軸受を構成するためのスラストプレート７が一方の端部に配置されてもよく、そのスラストプレート７は、中空孔部４０が設けられたシャフト４と一体に形成されてもよい。
【００２２】
本実施形態では、シャフト４は、軸方向の少なくとも部分的には、中空孔部４０が設けられ、ロータ５には、ロータ５の回転軸１２と同心である取付部１０が設けられている。この取付部１０がシャフト４の中空孔部４０に挿入（圧入）されることで、ロータ５がシャフト４に結合される。
【００２３】
本実施形態の効果としては、有効嵌合長さ寸法が大きく取れる点、すなわち、ロータ５の取付部１０とシャフト４の中空孔部４０における有効嵌合面積を大きくできる点である。ここで、ロータ５の取付部１０とシャフト４の中空孔部４０が軸方向の少なくとも部分的に、互いに重なる（オーバーラップされる）長さ寸法は、少なくともシャフト４の中空孔部４０の長さの半分である。
【００２４】
本実施形態では、ロータ５の取付部１０（軸方向長さ寸法ｌ）とシャフト４（軸方向長さ寸法ｄ）の中空孔部４０を設けることで、ロータ５がシャフト４とオーバーラップする長さの比率（ｌ／ｄ）を長くすることができるので、ロータ５の直角度を向上させることができると同時に、ロータ５をシャフト４の中空孔部４０に堅固に結合させることができることになる。それに加えて、ロータ５のラジアル及びアキシャル方向の振れ、並びにシャフト４の回転軸１２に対する傾きを減少させることができ、更には、スピンドルモータの耐衝撃性も改善することができることになる。
【００２５】
本実施形態では、上記したようにロータ５とシャフト４とが互いにオーバーラップする長さ寸法を長くできるので、高さ寸法が低減させられたスピンドルモータのロータ５の取付部１０をシャフト４の中空孔部４０に圧入する場合でも、シャフト４の直径寸法を極端にオーバーサイズにする必要が無くなり、ロータ５とシャフト４の嵌め合いをより緩やかにすることができる。これは、オーバーラップ部分の寸法を長くできることで、ロータ５を非常に安定した状態でシャフト４に結合させることができるからである。又、嵌め合いを緩やかにできるということは、ロータ５をシャフト４に結合させる際に、ロータ５に加えられる応力が少なくて済むことを意味している。
【００２６】
又、ロータ５とシャフト４は、接着によって結合させるようにすることも好ましい実施形態である。
【００２７】
ロータ５をシャフト４に精度良く、特に、高い再現性が規定される精度で取り付けるためには、ロータ５の取付部１０は、ロータ５と一体に形成されることが望ましい。
【００２８】
これまで説明した本実施形態は、特に動圧軸受を起用するスピンドルモータに適用されることが好ましい。好適な実施形態としては、動圧軸受のスラスト軸受を成すスラストプレート７が、中空孔部４０が設けられたシャフト４と一体に形成されており、さらに詳しくはシャフト４の下側端部に直接に成形されている。このように形成することで、互いに垂直であるシャフト４の摺動面とスラストプレート７の摺動面を高精度で一体化させることができる。
【００２９】
上記したように本実施形態は、ベースプレート１と、ベースプレート１に対して静止しているステータ２と、シャフト４と、シャフト４と結合されて回転駆動させられるロータ５を回転自在に軸支する軸受装置とを備えるスピンドルモータ、特に、ハードディスクドライブのディスクドライブ用スピンドルモータに関する。本実施形態によるスピンドルモータでは、シャフト４とロータ５が大きな保持力で結合され、しかも、回転精度が改善されるスピンドルモータを提供するために、シャフト４は、軸方向の少なくとも部分的には、中空孔部４０が設けられ、ロータ５には、ロータ５の回転軸１２と同心であってシャフト４の中空孔部４０に挿入（圧入）されることでロータ５をシャフト４に堅固に結合せしめる取付部１０が設けられる。
【００３０】
このように本実施形態のスピンドルモータは、シャフト４に中空孔部４０が設けられ、ロータ５に回転軸１２と同心に取付部１０が設けられ、取付部１０がシャフト４の中空孔部４０に挿入（圧入）されることから、有効嵌合長さ寸法を大きくでき、有効嵌合面積を大きくできる。そのため、シャフト４の中空孔部４０にロータ５を大きな保持力で堅固に結合させることができ、嵌合部の精度も高めることができるのでロータ５の直角度を向上させることができ、ロータ５に発生する振れ並びに回転軸１２に対するシャフト５の傾きを減少させることができ、更に、スピンドルモータの耐衝撃性も改善することができる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態のスピンドルモータにおけるロータとシャフトの結合状態を示す断面図である。
図２に示されている本実施形態のスピンドルモータが図１に示された第１の実施形態と主に異なる点は、まず、中空孔部４０’が設けられたシャフト４’の上側開口端部に挿入（圧入）された取付部１０’の長さが、図１の取付部１０の長さより短く、シャフト４’の中空孔部４０’の長さのほぼ半分となっている点である。又、中空孔部４０’が設けられたシャフト４’の下側開口端部は、シャフト４’に挿入（圧入）されてシャフト４’に結合される下詮１１によって、上記した取付部１０と同様な要領により閉塞される。但し、下詮１１は、取付部１０と反対の方向からシャフト４’に挿入（圧入）される。
【００３２】
図１の第１の実施形態では、スラストプレート７は、中空孔部４０が設けられたシャフト４の一部として構成されていたが、図２に示された本実施形態のスラストプレート７’は、下詮１１の一部として構成され、同時に下詮１１の大径部も構成している。
【００３３】
下詮１１を中空孔部４０’が設けられたシャフト４’に結合させる方法は、圧入による方法と接着による方法の何れの方法を用いても良い。
【００３４】
本実施形態のスピンドルモータも、例えば、ハードディスクドライブ装置のディスクドライブ用モータとして使用できるものであり、ベースプレート１と、ベースプレート１に対して静止しているステータ２と、軸となるシャフト４’と、シャフト４’と結合されて回転駆動させられるロータ５を回転自在に軸支する軸受装置とを備え、シャフト４’とロータ５の高さ寸法が抑制されていても大きな保持力及び高い精度で結合できるように、シャフト４’には、軸方向の少なくとも部分的に中空な孔となる中空孔部４０’が設けられ、ロータ５には、ロータ５の回転軸１２と同心であって、シャフト４’の中空孔部４０’に挿入（圧入）されることでロータ５をシャフト４’に結合させる取付部１０’が設けられている。
【００３５】
また、本実施形態のスピンドルモータでも、取付部１０’は、中空孔部４０’が設けられたシャフト４’に圧入されるか、又は、接着されてもよいし、ロータ５と一体に形成されてもよい。また、動圧軸受装置のスラスト軸受を構成するためのスラストプレート７’が一方の端部に配置されてもよく、そのスラストプレート７’は、中空孔部４０’が設けられたシャフト４’に挿入（圧入）されることで中空孔部４０’が設けられたシャフト４’に結合される下詮１１と一体に形成されてもよく、その下詮１１は、中空孔部４０’が設けられたシャフト４’に圧入されても、接着されてもよい。
【００３６】
本実施形態でも、シャフト４’には、軸方向の少なくとも部分的な孔である中空孔部４０’が設けられ、ロータ５には、ロータ５の回転軸１２と同心である取付部１０’が設けられている。この取付部１０’がシャフト４’の中空孔部４０’に挿入（圧入）されることで、ロータ５がシャフト４’に結合される。
【００３７】
本実施形態の効果としても、有効嵌合長さ寸法が大きく取れる点、すなわち、ロータ５の取付部１０’とシャフト４’の中空孔部４０’における有効嵌合面積を大きくできる点が挙げられる。ここでも、ロータ５の取付部１０’とシャフト４’の中空孔部４０’が軸方向の少なくとも部分的に、互いに重なる（オーバーラップされる）長さ寸法は、少なくともシャフト４’の中空孔部４０’の長さの半分である。
【００３８】
本実施形態でも、ロータ５の取付部１０’（軸方向長さ寸法ｌ２）とシャフト４’（軸方向長さ寸法ｄ２）の中空孔部４０’を設けることで、ロータ５がシャフト４’とオーバーラップする長さの比率（ｌ２／ｄ２）を長くすることができるので、ロータ５の直角度を向上させることができると同時に、ロータ５をシャフト４’の中空孔部４０’に堅固に結合させることができることになる。それに加えて、ロータ５のラジアル及びアキシャル方向の振れ、並びにシャフト４’の回転軸１２に対する傾きを減少させることができ、更には、スピンドルモータの耐衝撃性も改善することができることになる。
【００３９】
また、本実施形態でも、上記したようにロータ５とシャフト４’とが互いにオーバーラップする長さ寸法を長くできるので、高さ寸法が低減させられたスピンドルモータのロータ５の取付部１０’をシャフト４’の中空孔部４０’に圧入する場合でも、シャフト４’の直径寸法を極端にオーバーサイズにする必要が無くなり、ロータ５とシャフト４’の嵌め合いをより緩やかにすることができる。これは、オーバーラップ部分の寸法を長くできることで、ロータ５を非常に安定した状態でシャフト４’に結合させることができるからである。又、嵌め合いを緩やかにできるということは、ロータ５をシャフト４’に結合させる際に、ロータ５に加えられる応力が少なくて済むことを意味している。
【００４０】
又、ロータ５とシャフト４’は、接着によって結合させるようにすることも好ましい実施形態である。
【００４１】
ロータ５をシャフト４’に精度良く、特に、高い再現性が規定される精度で取り付けるためには、ロータ５の取付部１０’は、ロータ５と一体に形成されることが望ましい。
【００４２】
これまで説明した本実施形態は、特に動圧軸受を起用するスピンドルモータに適用されることが好ましい。本実施形態の好適な例としては、動圧軸受のスラスト軸受を成すスラストプレート７’が、中空孔部４０’が設けられたシャフト４’の下側開口端部に挿入（圧入）される下詮１１と一体に形成される。尚、下詮１１は、シャフト４’に圧入する方法により結合させても接着により結合させても良い。本実施形態でも、シャフト４’とロータ５の加工精度は高く、且つ、シャフト４’とロータ５のオーバーラップ部分は長くなるので、ロータ５の取り付け精度及び摺動面同士の直角度を高くすることができる。
【００４３】
上記したように本実施形態は、ベースプレート１と、ベースプレート１に対して静止しているステータ２と、シャフト４’と、シャフト４’と結合されて回転駆動させられるロータ５を回転自在に軸支する軸受装置とを備えるスピンドルモータ、特に、ハードディスクドライブのディスクドライブ用スピンドルモータに関する。本実施形態によるスピンドルモータでは、シャフト４’とロータ５が大きな保持力で結合され、しかも、回転精度が改善されるスピンドルモータを提供するために、シャフト４’は、軸方向の少なくとも部分的には、中空孔部４０’が設けられ、ロータ５には、ロータ５の回転軸１２と同心であってシャフト４’の中空孔部４０’に挿入（圧入）されることでロータ５をシャフト４’に堅固に結合せしめる取付部１０’が設けられる。
【００４４】
このように本実施形態のスピンドルモータは、シャフト４’に中空孔部４０’が設けられ、ロータ５に回転軸１２と同心に取付部１０’が設けられ、取付部１０’がシャフト４’の中空孔部４０’に挿入（圧入）されることから、有効嵌合長さ寸法を大きくでき、有効嵌合面積を大きくできる。そのため、シャフト４’の中空孔部４０’にロータ５を大きな保持力で堅固に結合させることができ、嵌合部の精度も高めることができるのでロータ５の直角度を向上させることができ、ロータ５に発生する振れ並びに回転軸１２に対するシャフト５の傾きを減少させることができ、更に、スピンドルモータの耐衝撃性も改善することができる。
【００４５】
本発明は、本願の特許請求の範囲の各請求項に示された構成に限られるものではなく、個々の請求項を組み合わせた構成であっても良い。また、上記した実施形態、特に図面に示された実施形態における発明の対象並びに特徴は、各々単独のものの場合に限らず、複数の対象並びに特徴と組み合わされたものの場合についても、従来の技術に対して新規であるものについては、本願の発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態のハードディスクドライブ用スピンドルモータにおけるロータとシャフトの結合状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のハードディスクドライブ用スピンドルモータにおけるロータとシャフトの結合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ベースプレート、
２  ステータ、
３  軸受スリーブ、
４、４’  シャフト、
５  ロータ、
６  永久磁石、
７、７’  スラストプレート、
８  カバープレート、
９  軸受蓋、
１０、１０’  取付部、
１１  下詮、
１２  回転軸、
４０、４０’  中空孔部。
【図１】
2005192385.tif 000003
【図２】
2005192385.tif 000004