(57)【要約】【課題】  テーパーキャピラルシールから外部への作動流体漏れが発生しにくい、高信頼度のスピンドルモータを提供することを目的とする。【解決手段】  作動流体の第１の循環流３０ａは、第１のスラスト軸受１８ａからこれよりも流路が広い前記作動流体用流路２７ａ，２７ｂに流入し、第１のスラスト軸受１８ａと作動流体用流路２７ａ，２７ｂとの接続部に形成されるシール部２２付近を従来よりも減圧することができ、このシール部２２からの作動流体の流出の発生を防止できる。第２の循環流３０ｂは、第２のスラスト軸受１８ｂからこれよりも流路が広い前記作動流体用流路２７ａ，２７ｂに流入し、第２のスラスト軸受１８ｂと作動流体用流路２７ａ，２７ｂとの接続部に形成されるシール部２３付近を従来よりも減圧することができ、このシール部２３からの作動流体の流出の発生を防止できる。【選択図】      図１
2005048890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、
前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、
前記スリーブに、
前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、
前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、
前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、ならびに前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を設定した
スピンドルモータ。
【請求項２】
前記第１の循環流と第２の循環流が形成されるように前記スリーブの内周面の形状を設定した
請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記第１の循環流と第２の循環流が形成されるように前記シャフトの周面の形状を設定した
請求項１記載のスピンドルモータ。
【請求項４】
シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、
前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、
前記スリーブに、
前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、
前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、
前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、ならびに前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように前記動圧発生溝の形状を設定した
スピンドルモータ。
【請求項５】
シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、
前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、
前記スリーブに、
前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、
前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、
前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、ならびに前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを設定した
スピンドルモータ。
【請求項６】
シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、
前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、
前記スリーブに、
前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、
前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、
前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、または前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を設定した
スピンドルモータ。
【請求項７】
前記第１の循環流または第２の循環流が形成されるように前記スリーブの内周面の形状を設定した
請求項６記載のスピンドルモータ。
【請求項８】
前記第１の循環流と第２の循環流が形成されるように前記シャフトの周面の形状を設定した
請求項６記載のスピンドルモータ。
【請求項９】
シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、
前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、
前記スリーブに、
前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、
前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、
前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、または前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように前記動圧発生溝の形状を設定した
スピンドルモータ。
【請求項１０】
シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、
前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、
前記スリーブに、
前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、
前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、
前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、または前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを設定した
スピンドルモータ。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のスピンドルモータを使用した
ハードディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動圧流体軸受を使用したスピンドルモータに関し、特にハードディスクドライブなどのように作動流体の漏れを抑えることが厳しく要求される高信頼性のスピンドルモータに好適に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブに内蔵されるスピンドルモータは、ハードディスクの記憶容量の高容量化に伴い、従来の玉軸受よりも回転精度の優れた流体軸受への置き換えが進んでいる。
【０００３】
図６〜図１２は動圧流体軸受を使用した従来のスピンドルモータを示している。
図６に示すように、ベース１に形成された軸孔２にシャフト３の基端が支持固定されている。シャフト３を中央にして前記ベース１には、巻線４が施されたステータコア５が取り付けられている。
【０００４】
ローター側のハブ６は、前記シャフト３に挿通されて回転自在に枢支されており、このハブ６の外周部にはヨーク７を介して環状磁石８が前記ステータコア５のティースに対向するように取り付けられている。
【０００５】
前記ハブ６は、加工性を考慮してインナースリーブ９とアウタースリーブ１０およびハブ本体１１とで構成されている。インナースリーブ９には、図７（ａ）に示すように外周の対向する位置が長手方向にわたって平面にカットされた平面部１２ａ，１２ｂが形成されている。このインナースリーブ９は図８（ａ）（ｂ）の過程を経て図８（ｃ）に示すようにアウタースリーブ１０の内側に圧入され、インナースリーブ９が圧入されたこのアウタースリーブ１０が、図８（ｄ）に示すようにハブ本体１１に圧入されている。
【０００６】
ハブ６を前記シャフト３に挿通しモータが停止状態では、シャフト３の途中に形成されている鍔状のフランジ部１３のスラスト面１３ａにインナースリーブ９の一方の端面が当接している。
【０００７】
ハブ６を挿通した後に前記シャフト３の先端で、アウタースリーブ１０の内側には、シール板１４が圧入され、シール板１４がインナースリーブ９の他方の端面に近づけて配置されている。
【０００８】
前記シャフト３の外周と前記インナースリーブ９の内周との隙間、インナースリーブ９の前記平面部１２ａ，１２ｂとアウタースリーブ１０の内周面との間に形成された隙間には、作動流体１５が充填されている。
【０００９】
また、インナースリーブ９の内周面の上部と下部には、図９に示すように動圧発生溝１６が形成されている。インナースリーブ９の両端面にも動圧発生溝（図示せず）が形成されている。
【００１０】
このスピンドルモータの前記巻線４に通電すると、ステータコア５の前記ティースと環状磁石８との吸引反発の磁気作用でベース１に対してハブ６がシャフト３を中心として回転する。この回転によって、各部の動圧発生溝１６，・・・が前記作動流体１５を掻いて動圧が１５が送り込まれてインナースリーブ９の端に第１，第２のラジアル軸受１７ａ，１７ｂが形成される。
【００１１】
また、前記シャフト３のフランジ部１３のスラスト面１３ａと前記インナースリーブ９の前記一方の端面との隙間、シール板１４の下面とインナースリーブ９の他方の端面との隙間に、積極的に作動流体１５が送り込まれて第１，第２のスラスト軸受部１８ａ，１８ｂが形成される。
【００１２】
このようにしてハブ６はシャフト３との間に作動流体を介在させた状態で安定して連続回転する。例えば、（特許文献１）参照。
また、別の従来例としては、図１２に示すように気体介在部１９によって分離された第１，第２のラジアル軸受部２０ａ，２０ｂを形成し、気体介在部１９を外部と連通する孔２１をスリーブ９に形成した構成が提案されている。例えば、（特許文献２）及び（特許文献３）参照。
【特許文献１】特開２００１−１１２２１４号公報
【特許文献２】特開２０００−９８１４６号公報
【特許文献３】特開平９−２１７７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図６と図７に示したスピンドルモータにおいて、試作品の中に、シャフト３の前記フランジ部１３のテーパー状の外周面と前記アウタースリーブ１０の内周面とで形成されたテーパーキャピラルシール２２からの作動流体１５の漏れが発生するものが発生した。
【００１４】
この作動流体の漏れが発生した試作品を解析すると、次のような作動流体漏れのメカニズムが判明した。
作動流体漏れが発生した軸受の液面の動きを観察した。
【００１５】
ここでは、前記テーパーキャピラルシール２３（上部シール）の液面の動きを観察すると、回転の開始と同時に液面が下がることが確認された。
作動流体漏れが発生した試作品の軸受を分解して測定した。その結果、図１０に示すように第１のラジアル軸受１７ａの内周面がテーパー状に変形していて、前記シャフト３との間の隙間が狭くなっていることが確認された。
【００１６】
この上部シール２３の作動流体の液面の動きの観察結果と第１のラジアル軸受１７ａの変形とから、作動流体漏れプロセスは、次のように仮定できる。
つまり、シャフト３との隙間が第２のラジアル軸受１７ｂよりも狭い第１のラジアル軸受１７ａの作動流体の圧力と、シャフト３との隙間が第１のラジアル軸受１７ａよりも広い第２のラジアル軸受１７ｂの作動流体の圧力とでは、第１のラジアル軸受１７ａの方が高く、図１１に示すように、第１のラジアル軸受１７ａから第２のラジアル軸受１７ｂへ向かう油の流れ２４が発生し、前記第２のスラスト軸受１８ｂを通過し、インナースリーブ９の前記平面部１２ａ，１２ｂとアウタースリーブ１０の内周面との間をフランジ部１３に向かって通過し、フランジ部１３とインナースリーブ９の間を通過して第１のラジアル軸受１７ａへ戻り、全体として第１のラジアル軸受１７ａから第２のラジアル軸受１７ｂにわたる作動流体１５の循環が発生していると思われる。
【００１７】
そして、作動流体漏れが発生した前記テーパーキャピラルシー１２ａ，１２ｂとアウタースリーブ１０の内周面との間をフランジ部１３に向かって通過する流れの断面積をｂ１とし、第１のスラスト軸受１８ａの断面積をｂ２とし、テーパーキャピラルシール２２の断面積をｂ３とすると、
ｂ１  ＞  ｂ２  ＞＞  ｂ３
であって、（ｂ１−ｂ２）の断面積の差によって発生した前記テーパーキャピラルシール２２の入口付近の圧力上昇によって、テーパーキャピラルシール２２から外部への作動流体漏れ２５が発生した、と推定できる。“ｂ２  ＞＞  ｂ３”はｂ２に比べてｂ３の方が十分に小さいことを表している。
【００１８】
本発明は、上記の仮定に基づいて、テーパーキャピラルシールから外部への作動流体漏れが発生しにくい、高信頼度の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】
【００１９】
本発明のスピンドルモータは、充填した作動流体のシール部における圧力を従来よりも低減できる作動流体の流れを、ラジアル軸受とスラスト軸受との間に形成して、シール部から作動流体を漏れ難くすることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１記載のスピンドルモータは、シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、前記スリーブに、前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、ならびに前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を設定したことを特徴とする。
【００２１】
この構成によると、第１の循環流の作動流体は、第１のスラスト軸受からこれよりも流路が広い前記作動流体用流路に流入し、第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路との接続部に形成されるシール部付近を従来よりも減圧することができ、このシール部からの作動流体の流出の発生を防止できる。同様に、第２の循環流の作動流体は、第２のスラスト軸受からこれよりも流路が広い前記作動流体用流路に流入し、第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路との接続部に形成されるシール部付近を従来よりも減圧することができ、このシール部からの作動流体の流出の発生を防止できる。
【００２２】
本発明の請求項２記載のスピンドルモータは、請求項１において、前記第１の循環流と第２の循環流が形成されるように前記スリーブの内周面の形状を設定したことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項３記載のスピンドルモータは、請求項１において、前記第１の循環流と第２の循環流が形成されるように前記シャフトの周面の形状を設定したことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項４記載のスピンドルモータは、シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、前記スリーブに、前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、ならびに前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように前記動圧発生溝の形状を設定したことを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項５記載のスピンドルモータは、シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、前記スリーブに、前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、ならびに前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを設定したことを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項６記載のスピンドルモータは、シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、前記スリーブに、前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、または前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を設定したことを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項７記載のスピンドルモータは、請求項６において、前記第１の循環流または第２の循環流が形成されるように前記スリーブの内周面の形状を設定したことを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項８記載のスピンドルモータは、請求項６において、前記第１の循環流と第２の循環流が形成されるように前記シャフトの周面の形状を設定したことを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項９記載のスピンドルモータは、シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、
前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、前記スリーブに、前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、または前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように前記動圧発生溝の形状を設定したことを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項１０記載のスピンドルモータは、シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、前記スリーブに、前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、または前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように本発明のスピンドルモータは、シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成するとともに、前記スリーブに、前記第１，第２のスラスト軸受を接続する作動流体用流路と、前記第１，第２のラジアル軸受の間の作動流体を作動流体用流路に流す連通孔とを形成し、前記連通孔を経由して前記第１のラジアル軸受と前記第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第１の循環流、ならびに前記連通孔を経由して前記第２のラジアル軸受と前記第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路とを経て前記連通孔に作動流体が戻る第２の循環流が形成されるように、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を設定したり、前記動圧発生溝の形状を設定したり、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを設定するか、前記第１の循環流または前記第２の循環流が形成されるように前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を設定したり、前記動圧発生溝の形状を設定したり、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを設定したので、第１のスラスト軸受と前記作動流体用流路との接続部に形成されるシール部付近または第２のスラスト軸受と前記作動流体用流路との接続部に形成されるシール部付近を、従来よりも減圧することができ、作動流体の流出の発生を防止でき、高信頼性のスピンドルモータを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
なお、従来例と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図４は本発明の（実施の形態１）を示す。
【００３３】
図２（ａ）は、図２（ｂ）に示したスピンドルモータのＡ−Ａ′断面を示し、図３は図２（ａ）Ｂ−Ｂ′断面を示す。
シャフト３は基端がベース１に形成された軸孔２に支持固定されている。シャフト３を中央にして前記ベース１には、巻線４が施されたステータコア５が取り付けられている。
【００３４】
ローター側のハブ６は、前記シャフト３に挿通されて回転自在に枢支されており、このハブ６の外周部にはヨーク７を介して環状磁石８が前記ステータコア５のティースに対向するように取り付けられている。
【００３５】
前記ハブ６は、インナースリーブ９とアウタースリーブ１０およびハブ本体１１とで構成されている。ハードディスクドライブの場合には、図３に仮想線で示すようにハブ本体１１にハードディスク２６が取り付けられる。
【００３６】
インナースリーブ９には、図２（ａ）に示すように外周の対向する位置が長手方向にわたって平面にカットされた平面部１２ａ，１２ｂが形成されている。このインナースリーブ９はアウタースリーブ１０の内側に圧入されて、インナースリーブ９とアウタースリーブ１０の間に作動流体用流路２７ａ，２７ｂが形成されている。インナースリーブ９が圧入されたこのアウタースリーブ１０は、ハブ本体１１に圧入されている。図２と従来例の図６とを比べてわかるように、図２に示すハブ本体１１のアウタースリーブ１０へのハブ・フィットポジション２８は、図６の場合よりも浅くして圧入されており、アウタースリーブ１０にハブ本体１１を圧入することによって発生する前記インナースリーブ９の内周面の図１１に示したような変形の発生を低減している。
【００３７】
ハブ６を前記シャフト３に挿通し停止状態では、シャフト３の途中に形成されている鍔状のフランジ部１３のスラスト面１３ａにインナースリーブ９の一方の端面が当接している。
【００３８】
インナースリーブ９の内周面の上部と下部には、図４に示すように動圧発生溝１６ａ，１６ａが形成されている。
ハブ６を挿通した後に前記シャフト３の先端で、アウタースリーブ１０の内側には、シール板１４が圧入され、シール板１４がインナースリーブ９の他方の端面に近づけて配置されている。
【００３９】
インナースリーブ９の両端面にも動圧発生溝（図示せず）が形成されている。インナースリーブ９には、図２（ａ）（ｂ）に示すように内周面と外周面とを接続する連通孔２９，２９が形成されている。
【００４０】
作動流体１５は、前記シャフト３の外周と前記インナースリーブ９の内周との隙間、前記インナースリーブ９の端面と前記フランジ部１３との隙間、前記インナースリーブ９の端面と前記シール板１４との隙間だけでなく、連通孔２９，２９、前記作動流体用流路２７ａ，２７ｂにも充填されており、作動流体用流路２７ａ，２７ｂには空気通路は形成されていない。
【００４１】
さらに、インナースリーブ９の内周面に形成された動圧発生溝１６ａ，１６ｂは、図４に示すように、動圧発生溝折り返しポイントから内側の長さをＬ１、外側の長さをＬ２とすると、
Ｌ１  ＞  Ｌ２
に形成されている。
【００４２】
このスピンドルモータの前記巻線４に通電すると、ステータコア５の前記ティースと環状磁石８との吸引反発の磁気作用でベース１に対してハブ６がシャフト３を中心として回転する。この回転によって、各部の動圧発生溝１６ａ，１６ｂ，・・・が前記作動流体１５を掻いて動圧が発生し、インナースリーブ９とシャフト３との隙間に積極的に作動流体１５が送り込まれてインナースリーブ９の端に第１，第２のラジアル軸受１７ａ，１７ｂが形成される。
【００４３】
また、前記シャフト３のフランジ部１３のスラスト面１３ａと前記インナースリーブ９の前記一方の端面との隙間、シール板１４とインナースリーブ９の前記他方の端面との隙間に作動流体が送り込まれて第１，第２のスラスト軸受１８ａ，１８ｂが形成される。
【００４４】
上記のようにインナースリーブ９に“  Ｌ１  ＞  Ｌ２  ”の動圧発生溝１６ａ，１６ｂを形成した場合には、ハブ６が回転すると、図１に示すように第１，第２のラジアル軸受１７ａ，１７ｂでは、内側から外側に向かう作動流体の流れが発生する。
【００４５】
内側から外側に向かう第１のラジアル軸受１７ａの作動流体（第１の循環流）３０ａは、第１のスラスト軸受１８ａを通過して、インナースリーブ９とアウタースリーブ１０の間に形成されている前記作動流体用流路２７ａ，２７ｂへ流れ込む。
【００４６】
同様に、内側から外側に向かう第２のラジアル軸受１７ｂの作動流体（第２の循環流）３０ｂは、第２のスラスト軸受１８ｂを通過して、インナースリーブ９とアウタースリーブ１０の間に形成されている前記作動流体用流路２７ａ，２７ｂへ流れ込む。
【００４７】
作動流体用流路２７ａ，２７ｂにおける作動流体は、インナースリーブ９の外側から内側に向かって流れて前記連通孔２９，２９を通過し、前記インナースリーブ９の内側で第１のラジアル軸受１７ａと第２のラジアル軸受１７ｂの間に供給されて循環する。
【００４８】
この場合の各隙間の寸法は、前記連通孔２９，２９の作動流体の流れの断面積をＦ１、第１，第２のラジアル軸受１７ａ，１７ｂの作動流体の流れの断面積をＦ２、前記作動流体用流路２７ａ，２７ｂの作動流体の流れの断面積をＦ３、第１，第２のスラスト軸受１８ａ，１８の作動流体の流れの断面積をＦ４とした場合には、例えば、
Ｆ１  ＞  Ｆ２  ＞  Ｆ３  ＞  Ｆ４
であった。また、フランジ部１３とアウタースリーブ１４とアウタースリーブ１０との間のテーパーキャピラルシール２３の断面積をＦ５とすると、
Ｆ４  ＞＞  Ｆ５
である。“  Ｆ４ ＞＞ Ｆ５  ”はＦ４に比べてＦ５の方が十分に小さいことを表している。
【００４９】
このように、インナースリーブ９に連通孔２９，２９を形成すると共に、インナースリーブ９の内側から外側に向かって作動流体が循環するようにインナースリーブ９の動圧発生溝１６ａ，１６ｂの動圧発生溝折り返しポイントを設定すると、前記連通孔２９，２９を経由して前記第１のラジアル軸受１７ａと前記第１のスラスト軸受１８ａと前記作動流体用流路２７ａ，２７ｂとを経て前記連通孔２９に作動流体１５が戻る第１の循環流３０ａ、ならびに前記連通孔２９を経由して前記第２のラジアル軸受１７ｂと前記第２のスラスト軸受１８ｂと前記作動流体用流路２９ａ，２９ｂとを経て前記連通孔２９に作動流体が戻る第２の循環流３０ｂが形成される。
【００５０】
この場合の前記テーパーキャピラルシール２２の入口付近の圧力状態に注目すると、テーパーキャピラルシール２２の入口は、断面積Ｆ４の第１のスラスト軸受１８ａの作動流体が、断面積Ｆ４よりも大きな断面積Ｆ３である作動流体用流路２７ａ，２７ｂに流れ込む位置にあって、テーパーキャピラルシール２２の断面積Ｆ５は断面積Ｆ４に比べて十分に小さいため、第１のスラスト軸受１８ａの作動流体は作動流体用流路２７ａ，２７ｂに流れ込む際に圧力が低下し、テーパーキャピラルシール２２の入口に作用する作動流体圧力が従来よりも低下するので、テーパーキャピラルシール２２の断面積Ｆ５が従来と同じであっても作動流体の外部への漏れを防止できる。
【００５１】
シール板１４とアウタースリーブ１０とのテーパーキャピラルシール２３も同様の理由で作動流体の外部への漏れを防止できる。
なお、（特許文献２）などには図１２（ａ）（ｂ）に示したようにスリーブに孔２１が形成された構造が記載されているが、このスピンドルモータは第１のラジアル軸受２０ａと第２のラジアル軸受２０ｂとがインナースリーブ９の内側で分離された構造（上下分離型構造）であって、作動流体に発生した気泡を、孔２１と空気通路３１とを介して軸受の外部へ放出することを目的としており、孔２１を作動流体が流れることがないため、（実施の形態１）とは目的ならびに作用が異なっており、（実施の形態１）の具体的な構成を示唆するものでもない。
【００５２】
なお、上記の例では、インナースリーブ９の外周面の一部を長さ方向に平面に仕上げてアウタースリーブ１０の内周面との間に作動流体用流路２７，２７ｂを形成したが、インナースリーブ９の外周面を加工せずにアウタースリーブ１０の内周面を加工して第１，第２のスラスト軸受１７ａ，１７ｂを接続する作動流体用流路２７ａ，２７ｂを形成することもできる。
【００５３】
（実施の形態２）
図５は本発明の（実施の形態２）の要部の構成を示す。
図４に示した（実施の形態１）では、前記第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂが形成されるように、動圧発生溝の形状を、動圧発生溝折り返しポイントから内側の長さＬ１を外側の長さＬ２よりも長くしてインナースリーブ９の内側から外側に向かう第１，第２の循環流を形成したが、この（実施の形態２）では、前記スリーブの内周面の形状を、前記第１の循環流３０ａと第２の循環流３０ｂが形成されるように設定した点で（実施の形態１）とは異なっている。
【００５４】
具体的には、図５においては動圧発生溝折り返しポイントは“Ｌ１＝Ｌ２”にして、シャフト３とスリーブ９との間の隙間の形状を前記第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂが形成されるように設定するために、インナースリーブ９の内周面の円筒度を、内側より外側に向かって広くなるテーパー面３２ａ，３２ｂで形成した。その他は（実施の形態１）と同じであって、同一の部分には同一の符号を付けた。
【００５５】
（実施の形態３）
図４に示した（実施の形態１）では、インナースリーブ９の動圧発生溝の形状を設定して、具体的には、動圧発生溝折り返しポイントから内側の長さＬ１を外側の長さＬ２よりも長くしてインナースリーブ９の内側から外側に向かう第１，第２の循環流を形成したが、動圧発生溝の深さをインナースリーブ９の内周面の内側と外側とで異ならせて第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂを形成しても作動流体の漏れを防止できる。
【００５６】
（実施の形態４）
上記の各実施の形態では、前記第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂが形成されるように、動圧発生溝の形状を設定したり、またはシャフト３とスリーブとの間の隙間の形状を設定したが、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを、前記第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂを形成しても作動流体の漏れを防止できる。
【００５７】
具体的には、例えば、（実施の形態２）のようにインナースリーブ９の内周面の形状を、インナースリーブ９の内周面の円筒度が内側より外側に向かって広くなるテーパー面で形成すると共に、これだけのパラメータの設定だけでなく、さらに（実施の形態３）のようにインナースリーブ９の動圧発生溝の形状を、動圧発生溝折り返しポイントから内側と外側の長さ異ならせるようにパラメータを設定することによって、第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂを形成しても作動流体の漏れを防止できる。
【００５８】
（実施の形態５）
上記の各実施の形態では、前記第１の循環流３０ａだけでなく第２の循環流３０ｂも形成されるように各パラメータを設定した具体例を説明したが、第１のスラスト軸受１７ａの近傍のテーパーキャピラルシール２２からの作動流体の漏れを改善するだけの場合には、前記連通孔２９を経由して前記第１の循環流３０ａだけが形成されるように、前記シャフト３と前記スリーブ９との間の隙間の形状を設定したり、前記動圧発生溝１６ａの形状を設定したり、前記シャフト３と前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを設定することによって、作動流体の流出の発生を防止でき、高信頼性のスピンドルモータを実現できる。
【００５９】
同様に、第２のスラスト軸受１８ｂの近傍のテーパーキャピラルシール２３からの作動流体の漏れを改善するだけの場合には、前記第２の循環流３０ｂだけが形成されるように、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を設定したり、前記動圧発生溝の形状を設定したり、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状と前記動圧発生溝の形状を決定するパラメータのうちの複数のパラメータを設定することによって、作動流体の流出の発生を防止でき、高信頼性のスピンドルモータを実現できる。
【００６０】
（実施の形態６）
上記の各実施の形態では、シャフト３の基端をベース１に固定し、このシャフトに挿通されたスリーブが回転側となる軸固定型のスピンドルモータを例に挙げて説明したが、スリーブの基端をベース１に固定し、このスリーブに支持されたシャフト３が回転側となる軸回転型のスピンドルモータでも同様に構成することができ、軸固定型と軸回転型のいずれの場合も、シャフトとこのシャフトに挿通されたスリーブとの対向面の少なくとも一方、ならびに前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面の少なくとも一方に動圧発生溝を形成し、前記シャフトと前記スリーブとの間および前記スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に作動流体を充填し、ローターとステータとの磁気作用で前記シャフトと前記スリーブの一方が他方に対して回転して前記作動流体に動圧が発生し、前記スリーブの端部に第１，第２のラジアル軸受を形成し、スリーブの端面と対向する前記シャフトの側の対向面との間に第１，第２のスラスト軸受を形成したスリーブモータにおいても、同様に実施できる。
【００６１】
具体的には、シャフト３の側に第１，第２のラジアル軸受の動圧発生軸を形成した場合には、動圧発生溝折り返しポイントから内側の長さを外側の長さよりも長くしたり、その動圧発生溝の深さを軸受の内周面の内側と外側とで異ならせて、インナースリーブ９の内側から外側に向かう第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂを形成する。
【００６２】
（実施の形態７）
上記の各実施の形態では、前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を前記第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂが形成されるように設定する具体例として、インナースリーブ９の円筒度を前記第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂが形成されるように設定した場合を例に挙げて説明したが、前記第１，第２の循環流３０ａ，３０ｂが形成されるように前記シャフト３の周面の形状を設定することによって前記シャフトと前記スリーブとの間の隙間の形状を決定するようにしても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のスピンドルモータは、作動流体の漏れ防止が厳しく要求されるハードディスクドライブなどの駆動用モータに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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作動流体の流れ方向を示す拡大断面図
【図２】同実施の形態の要部の水平断面図（ａ）とこの（ａ）のＡ−Ａ′断面図
【図３】図２（ａ）のＢ−Ｂ′断面図
【図４】同実施の形態のインナースリーブに形成された動圧発生溝を示す断面図
【図５】本発明の（実施の形態２）におけるスピンドルモータのインナースリーブの内周面の形状を示す断面図
【図６】従来のスピンドルモータの正面断面図
【図７】図６の要部の水平断面図（ａ）とこの（ａ）のＡ−Ａ′断面図
【図８】同従来例におけるインナースリーブとアウタースリーブとハブ本体との圧入工程図
【図９】同従来例におけるインナースリーブに形成された動圧発生溝を示す断面図
【図１０】同従来例において作動流体漏れが発生した試作品の正面断面図で図７（ａ）のＢ−Ｂ′断面を示す
【図１１】図１０の作動流体の流れ方向を示す拡大図
【図１２】別の従来例の要部の水平断面図（ａ）とこの（ａ）のＡ−Ａ′断面図
【符号の説明】
【００６５】
１    ベース
２    軸孔
３    シャフト
５    ステータコア
６    ハブ
８    環状磁石
９    インナースリーブ
１０    アウタースリーブ
１１    ハブ本体
１２ａ，１２ｂ    平面部
１３    フランジ部
１３ａ    スラスト面
１５    作動流体
１６ａ，１６ａ    動圧発生溝
Ｌ１    動圧発生溝折り返しポイントから内側の長さ
Ｌ２    動圧発生溝折り返しポイントから外側の長さ
１７ａ，１７ｂ    第１，第２のラジアル軸受
１８ａ，１８ｂ    第１，第２のスラスト軸受
２２，２３    テーパーキャピラルシール
２７ａ，２７ｂ    作動流体用流路
２８    ハブ・フィットポジション
２９，２９    連通孔
３０ａ    第１の循環流
３０ｂ    第２の循環流
３２ａ，３２ｂ    インナースリーブのテーパー面
【図１】
2005048890.tif 000003
【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】
2005048890.tif 000011
【図１０】
2005048890.tif 000012
【図１１】
2005048890.tif 000013
【図１２】
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