(57)【要約】【課題】レーザ溶接後の冷却による曲げモーメントの影響を抑える方法とシャフトに対する直角度や反りを良くする為に溶融部の溶融状態に関して提案するものであり、薄型ながら衝撃に強く軸受特性の優れた安価な流体軸受装置を提供する事を目的とする。【解決手段】少なくとも一方の端面に径がＤｉ１である軸方向の凹部１ｂを有するシャフト１と、シャフト１の外周部に嵌合し、内径Ｄｉ２が０．６Ｄｉ２≦Ｄｉ１なる関係である貫通孔部２１を有する被固定物２を有し、シャフト１と被固定物２との嵌合境界部２０をレーザ溶接により固定した。【選択図】図１
2007325384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
シャフトの一端面の外周部に嵌合して、
その嵌合部において前記シャフトと溶接により固定される第１の被固定物と、
を有するモータにおいて、
前記シャフトの端面には、前記第１の被固定物との溶接が行なわれる嵌合部の径Ｄｉ２に対して、その開口径Ｄｉ１が０．６Ｄｉ２≦Ｄｉ１なる関係となる凹部を有することを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータを備える記録再生装置。
【請求項３】
シャフトと、
シャフトの一端面の外周部に嵌合して、
その嵌合部において前記シャフトと溶接により固定される第１の被固定物と、
を有するモータにおいて、
前記シャフトの端面には、前記第１の被固定物との溶接が行なわれる嵌合部の径Ｄｉ２に対して、その開口径Ｄｉ１がＤｉ２がＤｉ２＞Ｄｉ１なる関係である貫通孔部を有する第１の被固定物と、
前記凹部に嵌合し、線膨張係数が前記シャフトより小さい略円盤状の第２の被固定物を有し、溶接により固定したことを特徴とするモータ。
【請求項４】
前記第１の被固定物と前記シャフトと前記第２の被固定物を同時にレーザ溶接することを特徴とする請求項３記載のモータ。
【請求項５】
前記第１の被固定物の内径Ｄｉ２は、前記シャフトの凹部の内径Ｄｉ１に対して、０．６Ｄｉ２≦Ｄｉ１なる関係であることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【請求項６】
前記第１の被固定物と前記第２の被固定物の線膨張係数がほぼ同じであることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【請求項７】
前記第１の被固定物と前記第２の被固定物の融点がほぼ同じであることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【請求項８】
請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載のモータを備えた記録再生装置。
【請求項９】
シャフトと、
前記シャフトの外周部に嵌合する貫通孔部を有する被固定物を有し、
前記シャフトと前記被固定物との嵌合境界部にレーザを照射して、前記レーザにより生ずる溶融部の幅ｄと前記溶融部の深さｇが１０°≦ａｒｃｔａｎ（ｄ／２ｇ）≦４０°となるように溶接したことを特徴とするモータ。
【請求項１０】
請求項９に記載のモータを備えた記録再生装置。
【請求項１１】
シャフトと、
前記シャフトの外周部に嵌合する貫通孔部を有する略軸対称な被固定物を有し、
前記シャフトと前記被固定物との嵌合境界部はレーザを照射することで互いに溶接され、
前記被固定物の外周における軸方向の変位量が最大になるときの溶接深さｇ０近傍まで溶融したことを特徴とするモータ。
【請求項１２】
前記溶接深さｇ０に対してｇ０（１±０．２）の深さまで溶融したことを特徴とする請求項１１に記載のモータ。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載のモータを備えた記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばハードディスク装置（以下ＨＤＤと略記）、光ディスク装置、光磁気ディスク装置などディスクを回転駆動するモータを搭載したディスク装置や、レーザビームプリンタ、レーザスキャナ装置などポリゴンミラースキャナモータを搭載した記録再生装置に関し、詳しくはその記録再生装置に搭載され、かつその部品同士の接合方法としてレーザ溶接を用いるモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤを搭載した各種記録再生装置は携帯に便利なように軽薄短小化が図られつつある。その一方で小型ながら高記憶容量が必要になり、ＨＤＤ容量を維持向上する為、ディスクを回転駆動するために精度や信頼性の高いモータが必要となってきた。しかし、携帯可能な装置に組み込まれることでＨＤＤ装置などを不用意に落としてしまったり、他の装置に接触させて衝撃を加えてしまったりするという事故が多発すると考えられる。
【０００３】
また近年では、ＨＤＤの高い性能や信頼性を維持するため、モータの軸受には回転精度の高い流体軸受が使用される。図２６に示すように、流体軸受装置の多くはシャフト１のラジアル方向（半径方向）の荷重を支持する手段としてラジアル軸受部を、またアキシャル方向（軸線方向）の荷重を支持する手段としてスラスト軸受とを備える。
【０００４】
同図に示すように、シャフト１の外周面と微小な軸受間隙を介して円筒状のスリーブ８が配設されている。このシャフト１の外周面またはスリーブ８の内周面に、たとえばヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝（図示せず）が形成されている。この軸受間隙にオイルやイオン性液体などの潤滑流体が充填・保持され、シャフト１の回転中に、潤滑流体に動圧を生じさせるラジアル軸受部が構成される。
【０００５】
またシャフト１の端部には円盤状のフランジ６を固定し、さらにフランジ６の上下面に軸方向の軸受間隙が形成されるようにスリーブ８の下端側にプレート９を固定している。このフランジ６とスリーブ８との間、もしくはフランジ６とプレート９との間の少なくとも一方の面上に、たとえばヘリングボーン形状からなるスラスト動圧発生溝（図示せず）を形成している。この軸受間隙に潤滑流体が充填・保持され、シャフト１の回転中に、潤滑流体に動圧を生じさせるスラスト軸受部を構成する。
【０００６】
このような流体の動圧により支持される流体軸受装置は、シャフト１とフランジ６の締結精度が軸受特性に大きく影響を及ぼす。すなわちシャフト１に対するフランジ６の傾きやフランジ６の反りが大きいとスラスト軸受の動圧が不安定となるばかりでなく、起動、停止時にフランジ１とプレート９の浮上までの接触時間が長くなり、軸受の回転変動が生じたり、軸受寿命が短くなってしまったりするという問題が発生する。
【０００７】
また、シャフト１とフランジ６の締結力が弱いと強い衝撃でフランジ６の抜けが発生してモータがロックしてしまう問題が生じたり、フランジ６の直角度の劣化や反りの増大が生じて軸受性能に大きな影響を及ぼしたりすることになる。
【０００８】
同様のことはハブ１０とシャフト１の締結時にも当てはまり、ハブ１０の直角度が悪いとディスク５の面振れを増大させ、図示しないヘッドとディスク５との空隙に変化を生じ、ヘッドがディスク５に衝突したり、正常な記録再生を行えなくなったりすることになる。またハブ５のディスク受け面１５が反った場合は、ディスク５をクランプ１２でハブ５のディスク受け面１５に押圧したときにディスク５も椀型や鞍型などの形状に反ってしまうので、ヘッドとディスク５の相対姿勢が崩れて、ヘッドの正常な浮上が困難になる。
【０００９】
このようなシャフト１とフランジ６やハブ１０の締結力を確保し、フランジ６やハブ１０の直角度の悪化や反り変形を少なくする為に、たとえば特許文献１では接合部の境界部に窪んだ逃げ溝を設けレーザ溶接する事によりフランジなどの直角度を安定させている。また特許文献２は嵌合境界部の複数箇所にレーザビームを照射し環状延在方向に沿って移動させながら溶接をおこない変形作用を互いに相殺している。特許文献３はシャフト１とフランジ６等を治具で規制し複数の略同一パワーのレーザビーム３で同時に溶接を行うことにより直角度の精度を高める方法を記載している。
【００１０】
また、特許文献４ではシャフト１の凸部の高さをフランジ６の厚さの中央近傍部に持ってきてレーザ溶接後の冷却により曲げモーメントの力を減少させ、フランジの変形を少なくすることを記載している。
【特許文献１】特開２０００−３２４７５３号公報
【特許文献２】特開２００３−９４１９０号公報
【特許文献３】特開２００４−１８３８０９号公報
【特許文献４】特開２００２−３６９４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１は窪んだ逃げ溝を設けてレーザ溶接をすることにより直角度を多少改善しているが、溶接後に冷却される際に生ずる熱歪による変形は改善されない。すなわち、レーザビームを照射すると、照射された領域は融点を越え溶融状態になるが、溶融部周辺は加熱・溶融しないので、照射が終了すると、急速に溶融部周辺から熱を奪われて、溶融部の周囲から凝固していく。その後溶融部およびその周辺は材料の有する線膨張係数に応じて収縮を始める。ここで溶融部およびその周辺が同一の線膨張係数を有してかつ全体が一様に温度変化する場合は基本的に内部で応力を発生することはない。
【００１２】
しかし、溶融部の上部と下部はその断面積が異なり、ほぼ逆三角形形状になる為に、溶融部周辺で応力差が生じ、レーザが照射される側に近く断面積が大きい領域はより大きな引っ張り応力を受けることになる。その結果シャフトに対してフランジやハブに曲げモーメントが発生し、フランジやハブの反りが増大するという問題を有している。
【００１３】
また、レーザ照射部分の部品の形状が均一でない場合やレーザ工程の治具による製品の位置決め状態が悪いとシャフトに対するフランジやハブの直角度が悪くなり反りやうねりが増大する。
【００１４】
特許文献２では複数のレーザを使用してレーザビームの照射スポットを嵌合境界部の周方向に沿って移動させながら嵌合境界部の溶接を行ないレーザによる変形作用を互いに相殺しているが、照射を開始した部分は溶接が進むにつれて先に収縮していく。ここでたとえばレーザビームを３本用いて照射する場合、製品には一周上に三カ所の歪みの大きな部分が生じて、製品表面がうねってしまう。また、溶接時における製品の位置決め精度が不十分であれば直角度や反りやうねりを悪化してしまう。さらに、上記記載の冷却時の曲げモーメントによる反りについては改善されない。
【００１５】
特許文献３は溶接時のフランジの位置決めを治具で行ないシャフトに対する直角度を維持しながらレーザ溶接を行なっている。しかし、この場合も溶接部の冷却により発生する曲げモーメントによる反りやうねりの問題がある。
【００１６】
特許文献４はシャフトの凸部の高さをフランジの高さの中央近傍に持ってくることにより、冷却時に発生する曲げモーメントを減少させているが、シャフトとフランジの溶接境界面がフランジ厚みの中央部にあるために、シャフト端面よりフランジ端面が上側に出ている。その為、レーザビームを上側から当てると、本来は加熱すべきでないフランジの上面がレーザに当たってしまう。その結果、照射エネルギーが必然的に増大してしまうのでフランジの変形も大きくなってしまう。これを避けるためにはレーザを斜めから照射しなくてはならないがレーザ照射の光学系の構成が複雑になってしまう。また溶接面に対して斜めにレーザが入ってしまい反りやうねりの変形が発生しやすくなる。さらに、溶接部のシャフトの内側に肉厚があるためにシャフトの剛性が強くフランジやハブ側が曲げモーメントの影響を受けやすく反りが悪くなってしまう。
【００１７】
ところで一般に、流体軸受を採用したモータは、
１）低温時に潤滑油の粘度が増大して、モータ駆動電流が増大
２）高温で粘度が低下し軸受剛性が低下
という課題を有している。これらの課題は、スリーブ８よりもシャフト１の線膨張係数が小さいとより顕著になる。すなわち低温時には、シャフト１とスリーブ８との間の半径隙間（２〜５μｍ程度）が小さくなるのでよりモータ電流がさらに増大し、高温時には隙間が広がってしまい、軸受剛性がさらに低下する。
【００１８】
したがってシャフト１の線膨張係数はできるだけ大きくすることが望ましい。また同時に起動停止時の摩耗を抑制する事も軸受寿命の観点で必要となる。従ってシャフト１は出来るだけ線膨張係数が大きく耐摩耗性の強い材料としてオーステナイト系ステンレス材料を選定することがある。
【００１９】
一方スラスト軸受を構成するフランジ６に関して、スラスト軸受の軸方向隙間は20ミクロン程度と比較的大きいので、線膨張係数の影響はシャフト１ほど強くないので、耐摩耗性を優先してマルテンサイト系のステンレス鋼に焼入れを行った材料を使用している。
【００２０】
また、ハブ１０の材料はマグネットの磁気回路を作るためにマルテンサイト系またはフェライト系のステンレス鋼を使用している。
【００２１】
このように、シャフト１はオーステナイト系ステンレス材料でありその線膨張係数は約１６ｐｐｍ／Ｋであるのに対して、フランジ６やハブ１０に用いられるマルテンサイト系やフェライト系のステンレス材料は約１１ｐｐｍ／Ｋである。その結果、レーザ溶接による冷却時にハブ１０やフランジ６は、より大きな内部応力をうけることになり、より反り変形が大きくなる。
【００２２】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、レーザ溶接後の冷却による曲げモーメントの影響を抑える方法とシャフトに対する直角度や反りを良くする為に溶融部の溶融状態に関して提案するものであり、薄型ながら衝撃に強く軸受特性の優れた安価な流体軸受装置を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の目的を達成する為に本発明の請求項１に記載のモータは、シャフトと、シャフトの一端面の外周部に嵌合して、その嵌合部において前記シャフトと溶接により固定される第１の被固定物とを有するモータにおいて、前記シャフトの端面には、前記第１の被固定物との溶接が行なわれる嵌合部の径Ｄｉ２に対して、その開口径Ｄｉ１が０．６Ｄｉ２≦Ｄｉ１なる関係となる凹部を有することを特徴としたものである。
【００２４】
レーザ溶接後に溶融部が凝固するときは凹部の外周側の肉厚が薄いので、この薄肉部が主に変形して被固定物の引張り応力は小さくなり、被固定物側に与える曲げモーメントは緩和される。その結果、シャフトに対する被固定物の直角度や反りやうねりを少なくする事が出来る。そしてモータの構成部品であるハブやフランジのレーザ溶接後の直角度や反りやうねりの変形が抑えられることにより、モータの回転部の振れを低減できる。また、フランジの直角度や反りやうねりが良好な事より起動停止での回転部が接触する時間は短くなる。その結果、モータ寿命に影響するフランジの摩耗が少なくなり長寿命のモータとなる。
【００２５】
本発明の請求項２に記載の記録再生装置は、請求項１に記載のモータを備える記録再生装置である。
【００２６】
このモータを記録再生装置に適用した場合は、ハブやフランジの振れや反りが少ないので、ディスクの振れや反りが少ない高容量の記録再生装置を構成できる。またレーザ溶接を用いているので、薄型ながら衝撃に強い記録再生装置を提供できる。
【００２７】
本発明の請求項３に記載のモータは、シャフトと、シャフトの一端面の外周部に嵌合して、その嵌合部において前記シャフトと溶接により固定される第１の被固定物とを有するモータにおいて、前記シャフトの端面には、前記第１の被固定物との溶接が行なわれる嵌合部の径Ｄｉ２に対して、その開口径Ｄｉ１がＤｉ２がＤｉ２＞Ｄｉ１なる関係である貫通孔部を有する第１の被固定物と、前記凹部に嵌合し、線膨張係数が前記シャフトより小さい略円盤状の第２の被固定物を有し、溶接により固定したことを特徴とする。
【００２８】
凹部に線膨張係数がシャフトより小さい第２の被固定物を嵌合させてレーザ溶接する事により、シャフトと同一の材質で構成されている場合と比較して、冷却時のシャフトと第１の被固定物との間の応力を緩和できる。すなわち、第１の被固定物であるハブやフランジの直角度や反りを改善できる。
【００２９】
本発明の請求項４に記載のモータは、第１の被固定物とシャフトと第２の被固定物を同時にレーザ溶接している。
【００３０】
シャフトと第１の被固定物のレーザ溶接を行なうときは冷却される際にシャフトと被固定物が熱応力による曲げモーメントを受け変形する。この後にシャフトと第２の被固定物のレーザ溶接を行うと、シャフトは再度変形を受け第１の被固定物も影響を受ける。また、一つの場所に溶接を２回以上行うと、最初の溶融時に受けた熱応力が残ったまま、再度局所的な溶融が行われ、応力分布はより複雑になり直角度や反りが悪化する場合がある。しかし、第１の被固定物とシャフトと第２の被固定物とを同時に溶接を行った場合は、冷却の際に受ける影響を少なくすることができ、直角度悪化や反りを抑える事ができる。また、レーザ溶接の工程が一度ですむ事になり工数を大幅に短縮する事が出来る。
【００３１】
本発明の請求項５に記載のモータは、前記第１の被固定物の内径Ｄｉ２は、前記シャフトの凹部の内径Ｄｉ１に対して、０．６Ｄｉ２≦Ｄｉ１なる関係である。
【００３２】
すなわち、レーザ溶接後に溶融部が凝固するときは凹部の外周側の肉厚が薄いので、線膨張係数が小さい第２の被固定物の影響が強くなり、これによって第１の被固定物の引張り応力が小さくなり、第１の被固定物側に与える曲げモーメントが緩和される。その結果、第１の被固定物であるハブやフランジの直角度や反りを改善できる。
【００３３】
本発明の請求項６に記載のモータは、第１の被固定物と第２の被固定物の線膨張係数をほぼ同じにしている。
【００３４】
このように線膨張係数をほぼ同等にすることにより第１の被固定物の変形と第２の被固定物の変形が同じような状態で変形するので、シャフトに対する第１の被固定物の変形量を少なくする事が出来る。その結果、第１の被固定物の直角度や反りを改善することが可能になる。
【００３５】
本発明の請求項７に記載のモータは、第１の被固定物と第２の被固定物の融点をほぼ同じにしている。
【００３６】
このように、融点をほぼ同等の材料にする事により第１の被固定物と第２の被固定物の融解と凝固がほぼ同じ温度で出来る。その為、レーザの条件出しが容易になり安定した変形を得る事が出来る。
【００３７】
本発明の請求項８に記載の記録再生装置は、請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載のモータを備えている記録再生装置である。
【００３８】
このような、フランジやハブの反りが少なく回転振れの少ないモータを使用することによりディスクの振れが少なくの高容量の記録再生装置が達成できる。また、フランジの直角度や反りが良好な事より起動停止のときの回転部の接触時間が短く長寿命でありながら、衝撃に強く、薄型で、安価な記録再生装置を提供できる。
【００３９】
本発明の請求項９に記載のモータは、シャフトと、シャフトの外周部に嵌合する貫通孔部を有する被固定物とを有し、シャフトと被固定物との嵌合境界部にレーザを照射して、レーザにより生ずる溶融部の幅ｄと前記溶融部の深さｇが１０°≦ａｒｃｔａｎ（ｄ／２ｇ）≦４０°となるように溶接することを特徴としたものである。
【００４０】
このようにレーザ照射後の溶融部の幅ｄと溶融部深さｇよりなるａｒｃｔａｎ（ｄ／２ｇ）（以下溶接角度とする）を１０°〜４０°にすることにより、シャフトと被固定物の間の熱応力歪による曲げモーメントが小さくなる。その為、被固定物の軸方向の変形が少なくなり、モータの回転振れを少なくできる。また、フランジの直角度や反りが良好となり起動停止のときの回転部の接触時間が短い薄型ながら衝撃に強い長寿命のモータを得ることが可能になる。
【００４１】
本発明の請求項１０に記載の記録再生装置は、請求項９に記載のモータを備えた記録再生装置である。
【００４２】
このようなモータを用いた記録再生装置は薄型ながら耐衝撃性のつよい記録再生装置となる。
【００４３】
本発明の請求項１１に記載の流体軸受装置は、シャフトとシャフトの外周部に嵌合する貫通孔部を有する略軸対称な被固定物を有し、シャフトと被固定物との嵌合境界部はレーザを照射することで互いに溶接され、被固定物の外周における軸方向の変位量が最大になるときの溶接深さｇ０近傍まで溶融した事を特徴としている。
【００４４】
このように、溶接深さを被固定物の外周における軸方向の変位量が最大になるときの溶接深さ近傍まで溶融した事により、溶接深さが多少ばらついても反りの量を安定させる事が出来る。この反りに相当する形状変位量を事前に被固定物の形状に見込んで設定しておく事により溶接後の反りの影響を抑制する事ができ、生産工程におけるバラツキを最小限にすることが可能になる。
【００４５】
本発明の請求項１２に記載のモータは、溶接深さｇ０に対してｇ０（１±０．２）の深さまで溶融した請求項１１に記載のモータである。
【００４６】
こうすることでより安定な変位量を確保することが出来、生産工程のバラツキをきわめて小さくすることが可能になる。
【００４７】
本発明の請求項１３に記載の記録再生装置は、請求項１１または請求項１２に記載のモータを備えた記録再生装置である。
【００４８】
こうして得られたモータを備えた記録再生装置は、モータの回転部の振れを低減できディスクの振れが少なくより高容量にすることが出来る。また、フランジの直角度や反りが良好な事より起動停止のときの回転部の接触時間が短く、薄型ながら衝撃に強い長寿命な記録再生装置になる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明のモータによれば、シャフトにフランジやハブを溶接する時の直角度を良くしたり、反りやうねりを少なくしたりして部品精度を安定化することが可能になる。その結果、スラスト軸受の浮上量が安定し、起動停止時の軸受摩耗が少ない長寿命の軸受を有するモータおよび記録再生装置を提供できる。また小型薄型ながら衝撃に強い安価な軸受を搭載したモータを提供でき、記録再生装置の小型薄型化、耐衝撃性向上、低コスト化、長寿命化を図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００５１】
図１に本発明の実施の形態１におけるシャフト１と被固定物２の断面図を示す。モータの場合は被固定物２に相当するものとしてフランジやハブがある。本実施の形態として、シャフト１の材料として線膨張係数が高く耐摩耗性に優れたオーステナイト系の鋼材を使用しており、フランジ６には耐摩耗性の高いマルテンサイト系のステンレス鋼に焼入れを行った材料を使用している。
【００５２】
また、ハブ１０の材料はマグネットの磁気回路を作るためにマルテンサイト系またはフェライト系のステンレス鋼を使用している。
【００５３】
図１に示すように、被固定物２は内径Ｄｉ２の貫通孔部２１を有する。シャフト１の端部は、被固定物２の貫通孔部２１に嵌合する円筒状の凸部１ａを有している。凸部１ａの内側には内径Ｄｉ１の凹部１ｂを形成している。
【００５４】
シャフト１は凸部１ａの外周と凸部１ａの外側から半径方向に広がるリング状平面部２２とで被固定物２を位置決め嵌合される。その後、レーザビーム３にてシャフト１と被固定物２の嵌合境界部２０がレーザ溶接される。図２に示すようにレーザビーム３を照射すると照射部周辺は高温に熱せられ融点を超えた部分は溶融して、所定の深さｇまで溶融部４を生成する。一般に溶融部４は上部の溶融幅が広く溶接深さが深くなるにつれて幅が狭くなる略三角形に近い形状となる。
【００５５】
溶融部４はレーザビーム３の照射後、冷却され凝固点以下になると固まり始め、温度が下がると線膨張係数に従って収縮する。溶融部４はレーザビーム３が照射される表面側（同図の上側）の幅が大きいので上端側がより大きく収縮する。その結果、図３に示すように被固定物２をシャフト１に対して上側へ反らせたり、傾斜させる曲げモーメントが発生する。
【００５６】
この曲げモーメントはシャフト１と被固定物２の間で発生し、互いに変形させる力を及ぼしあっている。図１に示すようにシャフト１の内側に凹部１ｂを設けた場合、シャフト１の変形は凸部１ａに集中する。ここで凸部１ａの半径方向厚み（Ｄｉ２−Ｄｉ１）／２が小さくなるにつれて被固定物２に与える影響が小さくなってくる。すなわち、凸部１ａの剛性が弱くなりその結果溶融部４の周辺における内部応力が緩和されて、曲げモーメントを小さくする事になる。その結果、被固定物２の外周面での軸方向の変位量（傾きや反り）が小さくなる。
【００５７】
ここで図１の形状において、溶融部４を冷却したときの被固定物２の外周における軸方向変位量を数値解析した結果を図４（ａ）に示す。横軸はｋ（＝Ｄｉ１／Ｄｉ２）を表し、左側の縦軸は外周の軸方向の変位量である。同図にはＤｉ２がφ１．０とφ１．５の場合を示す。このようにｋ（＝Ｄｉ１／Ｄｉ２）が６０％以上になると変位量は小さくなっている事がわかる。また、７０％以上になると変曲点を越え低減効果は更に高くなっている。
【００５８】
ここで図４には正規化極慣性能率（１−ｋ4）も破線で併記している。ここで正規化極慣性能率（１−ｋ4）の意味を説明する。外径がＤｉ２、内径がＤｉ１の円筒モデルを想定すると、円筒の回転中心軸周りの極慣性能率Ｊは
Ｊ＝π（Ｄｉ２4−Ｄｉ１4）／３２
である。なお、ここでいう極慣性能率とは中心軸に対する断面二次モーメント（慣性能率）に相当する（参考文献：新版材料力学  太田友弥著  山海堂出版Ｐ５４）。すなわち極慣性能率は、円筒を図４（ｂ）に示すようにテーパ状に変形させようとするモーメントＭに対する曲げ剛性に関連するものであり、正規化極慣性能率（１−ｋ4）とは、この極慣性能率ＪをπＤｉ２4／３２で除したものである。この正規化極慣性能率と上記の軸方向変位量を比較すると、その傾向はよく一致している。したがってｋ＝０（すなわち、凸部１ａは中実でＤｉ１＝０の状態）の時の軸方向変位量がわかれば、ｋを変化させた時の軸方向変化量を近似的に予測することができる。
【００５９】
このことから、被固定物２の寸法にかかわらずその外周における軸方向変位量は、（１−ｋ4）の値に依存して変化すると言える。
【００６０】
したがって図４から明らかなように、ｋ（＝Ｄｉ１／Ｄｉ２）が６０％以上になるように、シャフト１に凸部１ａと凹部１ｂとを設ければ曲げモーメントが小さくなるので被固定物２の変位量をおさえることが出来、その結果被固定物の傾斜が抑制されて直角度が良くなり、また被固定物の反りやうねりが少なくなる。
【００６１】
また図５（ａ）に示すように、凹部１ｂの内側に、凸部２ａを設けた場合や図５（ｂ）のようにシャフト外周がストレートの場合も本実施の形態と同じ効果が得られる。これによってシャフト１を加工する際に必要な加工量を小さくすることができ、加工コストの低減を図ることも可能になる。
【００６２】
上記の発明の形態をモータについてあてはめると、該当する被固定物２はハブ１０やスラスト軸受部のフランジ６などに相当する。
【００６３】
図６（ａ）には発明の形態１としてディスク５を搭載したモータの要部断面図を示す。タップ用の穴を有するオーステナイト系の鋼材を使用したシャフト１の下端部には、円筒状の凸部１ａを設けている。凸部１ａの外側は上下の面に動圧溝（図示せず）を形成した内径Ｄｉ２の内周部２１を有するマルテンサイト系の鋼材によるフランジ６を凸部１ａの外径と凸部１ａの外周部から半径方向に広がる面で位置決め嵌合をしてレーザ溶接でシャフト１に溶接している。
【００６４】
シャフトの凹部の内径Ｄｉ１とフランジ６の内径Ｄｉ２は０．６Ｄｉ２≦Ｄｉ１なる関係よりなっている。これにより、溶接後の冷却で内部応力を凸部で緩和している。このシャフト１とフランジ６でなる構成をシャフトユニット１００と呼び図６（ｂ）に示す。
【００６５】
次に、内周面にヘリングボーン形状の動圧溝（図示せず）が形成されたスリーブ８にシャフトユニット１００を挿入し、プレート９でスリーブ８の下側開口部を封止する。シャフトユニット１００とスリーブ８は上側のシャフトとスリーブの隙間で開口している。スリーブ８の形状はほぼ円筒状を成し、材料としては銅系合金、例えば真鍮などにニッケルメッキしたものを用いる。その後、潤滑油をシャフトとスリーブ８との開口側の隙間から注入することにより、スリーブ８とシャフトユニット１００とプレート９の間に潤滑油が充填されて軸受ユニットが完成する。軸受ユニットは回転時にスリーブ８とシャフト１の間でラジアル動圧を発生し、フランジ６とスリーブ８またはフランジ６とプレート９間でスラスト動圧を発生する。
【００６６】
然る後に、軸受ユニットから突出したシャフト１に内径Ｄｉ２’の貫通穴部を有するハブ１０を位置決め嵌合し、嵌合境界部２０１をレーザ溶接で固定する。シャフト１のハブ１０との嵌合部の内側には内径Ｄｉ１’の凹部１ｂ２が設けられている。シャフト１の凹部１ｂ２の内径Ｄｉ１’とハブ内径Ｄｉ２’は０．６Ｄｉ２’≦Ｄｉ１’なる関係よりなっており、溶接後の冷却時の内部応力を緩和する。ディスク５はハブ１０で位置決めされており、ネジ１１をシャフト１に対し締め付けることによりクランプ１２の軸力でハブ１０のディスク受け面１５にディスク５が押圧固定される。
【００６７】
このように構成することで、ハブ１０とシャフト１の溶接時の内部応力とそれに伴う曲げモーメントが緩和されて、ディスク受け面１５のシャフト１に対する直角度が良好で、反りやうねりが少ないものとなる。したがってディスク５の変形、傾斜も抑制されるので、高記録密度に対応することが可能になる。同様にフランジ６とシャフト１の溶接時の内部応力とそれに伴う曲げモーメントが緩和されて、フランジ６のシャフト１に対する直角度が良好で反りやうねりが少ないものとなる。その結果、スラスト軸受における動圧も均一になるので起動停止時にフランジ６とプレート９が接触する時間も抑制されて軸受寿命を伸ばすことが可能になる。また回転変動を抑制することもできる。
【００６８】
なお凹部の径Ｄｉ１は被固定物のＤｉ２に対して０．６倍以上、望ましくは０．７倍以上であれば上述のように被固定物の変形量を抑制することが可能であり、凸部１ａの半径方向厚みが小さいほど変形量を抑制する観点からは好ましい。凸部１ａの半径方向厚みの下限値は被固定物とシャフトとの間の接合強度から適宜設定すればよい。
【００６９】
なお、本発明の形態はシャフト材料として線膨張係数が大きく耐摩耗性も比較的高いオーステナイト系の鋼材を使用して、フランジには耐摩耗性の高いマルテンサイト系の鋼材を使用しているが、本願発明はこの組み合わせに限定されるものではない。たとえばシャフトもフランジもハブもマルテンサイト系もしくはフェライト系のステンレス鋼材にしても良い。磁気的な影響を考慮する必要が内向性であればオーステナイト系ステンレス鋼材などでも良い。さらにはインバー材、銅合金、鋼材、アルミ、チタン合金やそれ以外の組合せや、同じ材質同士の組合せであってもよい。
【実施例２】
【００７０】
図７（ａ）に本発明の実施の形態２におけるモータの要部断面図を示す。実施の形態１と共通の部分については同じ符号を付与し同様の内容に関しては説明を省略する。
【００７１】
シャフト１には、雌ネジ下穴１７を貫通させ雌ネジ１６部１６を形成している。さらにシャフト１の下部には、内径Ｄｉ１の凹部１ｂと、外径Ｄｉ２の円筒状の凸部１ａを形成し、線膨張係数がシャフト１よりも小さい円盤状の封止プレート７を凹部１ｂに嵌合させている。さらにこの凸部１ａの外周にはフランジ６を固定している。具体的には、シャフト１はオーステナイト系ステンレス鋼材であり、フランジ６，封止プレート７はマルテンサイト系ステンレス鋼材である。また凹部１ｂの内径Ｄｉ１と、凸部１ａの外径Ｄｉ２は０．６Ｄｉ２≦Ｄｉ１を満足するように形成している。シャフト１とフランジ６の材質を上記のように選定した理由は実施の形態１と同様の理由による。
【００７２】
ところで図２６に示す従来構成では、クランプ１２を固定するための雌ネジ部１６と雌ネジ下穴１７をシャフト１に設けているが、潤滑流体が外部に漏れないようにするために、雌ネジ下穴１７はシャフト１の下端まで貫通しないように管理しなくてはいけない。しかしながらモータの薄型化を図る上で、シャフト１の全長が短くなると有効ネジ深さを維持しようとするとシャフトは貫通してしまう。また、雌ネジ下穴１７を貫通しないようにすると必然的に雌ネジ部１６の有効長さを短くしなくてはならない。その結果、クランプ１２を固定するネジ１１と雌ネジ部１６との噛み合い山数が少なくなり、十分なクランプ力を得ることが困難になったり、モータに衝撃力が加わったときにネジ１１のネジ山がつぶれたり、ネジ１１が破断したりするという問題を有していた。
【００７３】
本実施の形態２は、雌ネジ下穴１７をシャフト１の全長にわたって貫通させ手いるのでネジ１１の有効長を長くし、薄型ながらクランプ力が強く衝撃に強いモータを提供することができる。
【００７４】
図７（ｂ）はシャフト１、フランジ６、封止プレート７の関係を示す断面図である。図に示すようにシャフト１には片端面に、半径方向微小幅を有する円筒状の凸部１ａを設けている。内径Ｄｉ２の内周部２１を持つフランジ６は凸部１ａの外周部と外周部から半径方向外側に広がるリング状平面部２２１で位置規制してシャフト１に嵌合している。また、封止プレート７は凸部１ａの内側の凹部１ｂに位置規制しシャフト１に嵌合している。
【００７５】
図８はレーザ溶接状態の縦断面図である。シャフト１にフランジ６と封止プレート７を嵌合させて、これを固定治具１３で固定して略１２０度の等ピッチ間隔を隔てた３本のレーザビーム３を用いて溶接する。レーザビーム３の照射スポット径は、フランジ６とシャフト１と封止プレート７が同時に溶接できるように設定している。
【００７６】
レーザ溶接工程では、レーザビーム３を凸部１ａの周方向に沿って移動させながらスポット照射を順次繰り返し行ってシャフトユニット１１０を作る。図９はレーザ溶接後のシャフトユニット１１０の断面図と平面図である。平面図に示すように凸部１ａの近傍に全周にわたってレーザ溶接をおこなう。その結果、シャフト１とフランジ６と封止プレート７は溶融部４により貫通孔を封止して強固に接合できる。尚、溶接後の溶融部４の径はフランジ６とシャフト凸部１ａと封止プレート７にかかる径となる。
【００７７】
ここで、シャフト１とフランジ６とは極めて高い直角度の精度をもって固定しなければならない。もし、フランジ６が仮に傾いた状態でシャフト１に固定されてしまうと、スラスト対向面の荷重支持面積が小さくなり、スラスト負荷能力が低下する。その結果、外乱に対して回転部が変動しやすくなってしまう。また、起動や停止時においてはフランジ６が接触状態から浮上するまでの時間が長くなり、接触時間が増えるため摩耗が促進してしまう事になる。またフランジ６の反りが大きい場合も同様にフランジ６の浮上高さが不安定になることやフランジ６の摩耗を促進する要因となる。
【００７８】
ここで本実施の形態２では、シャフト１の下端にシャフト１の線膨張係数より小さい封止プレート７を嵌合して、フランジ６と同時にレーザ溶接をしているので、シャフト１を線膨張係数が比較的大きいオーステナイト系ステンレス鋼材で形成した場合よりも、溶接後の冷却時の熱収縮に伴う熱応力は緩和される。従って実施の形態１と同様に、溶接後にフランジ６を変形させる曲げモーメントを抑制することが可能になる。その結果、フランジ６の反り変形、傾斜を抑制することができる。この効果は凹部１ｂの内径Ｄｉ１と、凸部１ａの外径Ｄｉ２は０．６Ｄｉ２≦Ｄｉ１を満足するように形成していることでさらに顕著に生ずる。
【００７９】
さらに本実施の形態ではフランジ６と封止プレート７をシャフト１に同時に溶接している。すなわち、フランジ６とシャフト１の溶接で受ける熱応力歪と封止プレート７とシャフト１の溶接で生じる熱応力歪を同時にうけるようにしている。その結果、冷却の際に受ける熱歪による影響が１度のみとなりフランジ６の直角度悪化や反りの最悪値を小さくする事ができる。さらに、レーザ溶接の工程が一度ですむ事で工数を大幅に短縮し安価なモータとなる。
【００８０】
また、フランジ６と封止プレート７で融点がほぼ同じ材料を用いることにより、フランジ６と封止プレート７はほぼ同時に融解と凝固を行うことが出来る。その為、融解や凝固の時間的ズレによる歪の差が少なくなり安定したレーザ条件を確保できる。
【００８１】
さらに、フランジ６と封止プレート７は線膨張係数がほぼ同じか、封止プレート７の線膨張係数がフランジ６の線膨張係数より小さい材料を用いることにより、レーザ照射後の冷却時の各溶接部における応力歪の変形作用をお互いに相殺し合うことが出来る。その結果、フランジ６のシャフト１に対する直角度を良くし反りを少なくすることが出来る。このような条件を満たす組み合わせとしてはたとえばシャフト１はオーステナイト系ステンレス鋼材、フランジ６はマルテンサイト系ステンレス鋼材として、封止プレート７はマルテンサイト系ステンレス鋼材、フェライト系ステンレス鋼材、またはより線膨張係数を小さくするためにインバー材などを用いることが挙げられる。
【００８２】
なお、上記説明においてシャフト１はオーステナイト系ステンレス鋼材、フランジ６はマルテンサイト系ステンレス鋼材としたが本願発明はそれに限定されるものではなく、別の組み合わせであっても良い。たとえば銅合金、鋼材、アルミ、チタン合金などに無電解ニッケルメッキなどの表面処理を施しても良い。またシャフト１とフランジ６は同一材質（たとえばオーステナイト系ステンレス鋼材）とし、封止プレート７をフェライト系ステンレス鋼材，マルテンサイト系ステンレス鋼材またはインバー材などに下ものであっても良い。
【００８３】
なお、本実施の形態２ではシャフト１の中心に雌ネジを設ける構成を説明したが、本願発明はこれに限定されるものではない。たとえば市販の３．５型ＨＤＤのように、シャフトには雌ネジを設けずに、ハブ上面にクランプを固定するための雌ネジ部を複数個設ける構成の場合、シャフトの上端にハブをレーザ溶接するに当たって、シャフト上端部に凹部を設けて、ここにシャフトよりも線膨張係数が小さい円盤状の第２の被固定物を嵌合させた上で、ハブと同時にレーザ溶接する構成とすることで、ハブの溶接時の反り，傾斜，うねりを抑制することが可能になる。
【実施例３】
【００８４】
図１０には本願の実施の形態３であるシャフト１と被固定物２の断面図を示す。図１０に示す形状のオーステナイト系の鋼材よりなるシャフト１に、マルテンサイト系の鋼材よりなる被固定物２を嵌合し、嵌合境界面をレーザ溶接にて固定している。被固定物２の下端にはC面取りを形成している。ここでシャフト１との溶接部の対向面の深さをＨとし、溶接深さをｇとする。また、被固定物２の上端面側での溶融部４の幅をｄとしてθ＝ａｒｃｔａｎ（ｄ／２ｇ）なるθを溶接角度とする。レーザ溶接において、溶接角度が１０°未満は作業性が悪く、対象から除外した。
【００８５】
図１１にシャフト１と被固定物２の寸法条件を示す。図１１に示したＡ〜Ｄの条件の下でそれぞれ溶融部４の溶接深さｇと溶接角度θを変化させ溶接後の被固定物２の外周側での軸方向の変位量をシミュレーションで求めた。
【００８６】
図１２に、Ａ条件下で溶接角度θを変化させた場合のそれぞれの溶接深さでの被固定物２の外周における軸方向の変位量（反り）を示す。なお、溶接深さについては溶接深さ比ｇ／Ｈで表している。図１２のグラフより溶接角度が１０°〜４０°の範囲であればそれぞれの溶接深さにおける変位量の値は安定した値となっている。これは溶接角度θが４０°以下の範囲であれば溶融部４の上端面と下側部における熱収縮による歪応力の差が少なくなり、被固定物２の変位の要因となる曲げモーメントの値が小さくなる為である。Ｂ〜Ｄ条件下における計算結果を同様に図１３〜図１５に示す。グラフから明らかなように溶接角度θが１０°〜４０°であればそれぞれの溶接深さにおける変位量の値はほぼ一定で安定していると言える。
【００８７】
また換言すると、溶接角度θが１０°〜４０°の場合は、溶接深さ比ｇ／Ｈを決定すれば被固定物２の変位量を比較的高い精度で予測することが出来る。従って事前に予測される変位を打ち消す方向に被固定物２を、予測される変位量だけ事前に変形しておくことにより溶接後の被固定物２の面をシャフトに対し垂直に近づけることが可能となる。また、フランジ６の場合であれば対向するスリーブ８やプレート９を逆に反らせておくことでフランジ６とのギャップを均一に近づけることが出来る。ハブ１０の場合はハブ１０のディスク搭載面に傾斜をつけるなどして溶接後にシャフト１に対して垂直に近づけることが出来る。
【００８８】
なおフランジ６に要望される性能としては直径５ｍｍのフランジ６では反りは１．５μｍ以下であれば寿命に問題が無いことが寿命試験の結果より得られている。また、３．５”以下のモータであればハブのディスク挿入径はφ６ｍｍ〜φ２５ｍｍの範囲の径が考えられるが、図２０に示すようにディスク５を搭載するハブ１０のディスク受面１５の半径方向の反りを単位幅１ｍｍに対し１μｍ以下に抑える事が要求されている。これ以上の反りになるとディスク搭載時にディスクが椀型や鞍型などの形状に反ってしまいディスクの内周側と外周側でヘッドの浮上量が変わり記録再生信号に支障が生じる事がある。
【００８９】
図２１（ａ）に溶接深さが一定の場合の、溶接角度θが１０°〜４０°の範囲内での初期ばらつきの値を記す。初期ばらつきの値とは、Ａ条件であれば図１２のように７８％の溶接深さにおいて変位量のばらつきが最も大きくなっており、変位量は溶接角度θが１０°で最小になり４０°で最大となっている。その差は０．０７７μｍであり、この値を「初期ばらつき」の欄に記入した。Ｂ〜Ｄ条件についても同様に差を求め図２１（ａ）の「初期ばらつき」欄に記入した。尚、初期ばらつきの値をみるとＣ条件では被固定物の厚みが厚いので変位量の絶対値や溶融深さの差による差は小さくなっているが溶接角度の変化に対してのばらつきは大きくなっている。また逆に、板厚の薄いＢ条件では変位量の絶対値や溶融深さの変化は大きいが溶接角度の変化に対するばらつきは小さい値を示している。
【００９０】
図２１（ａ）で「５ｍｍ換算」の欄に記載した値は、図２２（ａ）に示すように外径ＯＤ，内径Ｄｉ２の被固定物２の外周での変位量をＸとした場合に、直径５ｍｍ位置での変位量をＸ（５−Ｄｉ２）/（ＯＤ−Ｄｉ２）と換算したものである。これは被固定物２の変形が外径と内径との間で起こっているので、その変形が５ｍｍの位置まで直線的に比例すると近似して計算した。実際の曲げ応力は内周側で発生しているため外径が大きくなれば外周側の変化率は低くなってくるが外径が大きくなってもほぼ直線的に変位量が増えていくものと仮定し計算した。
【００９１】
図２１（ａ）の５ｍｍ換算の結果ではＣ条件の時が０．２２５μｍで最も大きなばらつき値を示している。その他の反り要因となる溶接深さのばらつきやフランジの単品の反りは１μｍ以下に抑えているので全体としては１．２２５μｍ以下の値となりモータ性能として必要な１．５μｍに対しては余裕のある値となっている。しかし、図１２から明らかに溶融角度θが４０°を超えると急激に変位量が変化しており溶接角度θが５０°まで広がると初期ばらつき量は１０°〜４０°と比較して約２倍になりほとんどモータとしての余裕がなくなってしまう。また、６０°までいくと更にばらつき量が大きくなり反りは１．５μｍを超えモータとしての性能が保てなくなる。
【００９２】
次に、ハブ側での評価をするために初期ばらつきに１ｍｍの換算を行った。ハブの場合も溶接での応力は内側の溶接部で生じるので径が大きくなるにつれ実際には反りの変化率は少なくなってくるが変位量を直線的に近似して計算した。図２２（ｂ）に示すように外周の変位量をＸとすると１ｍｍ換算の変位量は２Ｘ/（ＯＤ−Ｄｉ２）となる。このように初期ばらつきの値を１ｍｍ換算して図２１（ａ）に記入した。Ａ〜Ｄ条件の１ｍｍ換算の値を確認するとＣ条件で最大の０．１２２μｍのばらつきとなっている。ハブ単品と溶融深さなどによる他の反り要因は０．５μｍ程度となっており溶接角度θが１０°〜４０°の範囲のばらつきであれば１μｍ以下の反りとなりモータ性能を確保する事が出来る。望ましくは、レーザ溶接角度θが１５°未満を外す場合は安定性が増す。
【００９３】
以上のことより溶接角度θが１０°〜４０°であればフランジ６やハブ１０の反りのばらつきを少なくする事が出来、モータ性能を確保することが出来る。
【００９４】
上記説明においてシャフト１はオーステナイト系ステンレス鋼材、被固定物２はマルテンサイト系ステンレス鋼材としたが本願発明はそれに限定されるものではなく、フェライト系ステンレス鋼材、鋼材でも良い。またシャフト１と被固定物２は同一材質（たとえばオーステナイト系ステンレス鋼材）などであっても良い。
【００９５】
尚、図２３（ａ）に示すように循環パイプ１４や冷却部材１４１を用いる事によりシャフト１や被固定物２を冷却して溶融部４の範囲を小さくする事が出来る。例えば、図２３（ｂ）のように冷却しない場合に予想される溶接境界部１４２が冷却部材でシャフトと被固定物２を冷却する事により冷却境界部１４３までずれて溶接角度θを小さく出来る。また、図２３（ｃ）に示すように循環パイプ１４に冷却剤を流す事により溶接境界部１４２を冷却パイプ境界部１４４までずらし溶接深さｇを浅くする事が出来る。循環パイプ１４に流す冷却剤の量や時間や冷却部材１４１の位置を設定する事により溶接角度θや溶接深さｇを調節する事が出来る。また、レーザビームの数量、波長、パルス数、照射時間などを調整する事でも溶接角度θや溶接深ｇさを設定する事が出来る。
【実施例４】
【００９６】
本発明の実施の形態４について図面を用いて以下に説明する。
【００９７】
図１６は図１１に示しているＡ条件において溶接深さを変化させた場合のそれぞれの溶接角度θにおける被固定物２の軸方向の変位量を示しており、図１２のグラフとは同じデータで視点を変えて表現したものである。同図より、溶接深さが深くなるにつれて被固定物２の外周の軸方向の変位量は増える傾向にあるが溶接深さがさらに深くなると変位量の変化率は少なくなりある溶接深さで最大値を持つ。その後、さらに溶接深さが深くなると逆に変位量が少なくなってくる。
【００９８】
この変位量の最大値を持つ現象を図２４で説明する。図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）では理解をわかりやすくするために溶融部は略三角形状でなく均一な四角形状で溶接されると仮定している。図２４（ａ）のように溶接深さが浅いときは被固定物２の板厚中心より上側で曲げモーメントが発生して変位を始める。深さが深くなるにつれて曲げモーメントは大きくなって変位量も増えていく。図２４（ｂ）に示すように溶接深さが被固定物２の板厚の中央まで来ると曲げモーメントは最大となり変位量は最大となる。その後さらに、溶接深さが深くなると被固定物２の板厚中心より下の部分は板厚中心に対して逆の曲げモーメントを発生して、上側の曲げモーメントを相殺して曲げモーメントは少なくなり変位量もすくなくなる。図２４（ｃ）に示すように全体が溶接された場合は上下がつりあい曲げモーメントは発生しない。この為、溶融部が四角形状の場合は図２５の実線に示すように溶融深さがほぼ被固定物の板厚中央に来たときに最大の変位量をとる。しかし、実際の溶融部は略三角形となっているために図２４（ｄ）のように全体が溶接された後も上側の応力が強いために曲げモーメントが残る。そのため、変位量が最大となる位置は図２５の破線に示すように板厚中心よりも深い位置となる。また、溶接角度θが非常に大きい場合は変位量が最大となる時の溶接深さ比ｇ/Ｈが１００％近くの場合もあることがわかった。
【００９９】
このように、溶接深さが深くなると変位量が最大となる深さがあり、最大変位量近傍は変位量の変化率がほぼ０になる。その為、最大変位量近傍で溶接を行なえばそれぞれの溶接角度θにおける変位量のばらつきは少なくなる。
【０１００】
図２１（ｂ）のＡ条件の「ピーク差０．２ｇ０」の欄には、変位量が最大となる溶接深さｇ０の変位量と溶接深さがｇ０（１±０．２）の範囲でばらついた時の最小の変位量との差を記入した。すなわち、図１６に示すように溶接角度θが６０°の場合で説明すると、変位量が最大となるときの溶接深さｇ０の変位量とｇ０（１±０．２）の範囲で溶接深さが変わったときの最小の変位量との差を求めた。図１６のグラフではこの変位量の差は０．０４８μｍとなっている。次に他の溶接角度θにおいても同様に変位量の差を求めその中で最大となる値を「ピーク差０．２ｇ０」の欄に記入した。Ａ条件においてはそれぞれの溶接角度θの中で６０°の場合が変位量の差が最大となっており０．０４８μｍを記入した。図２１（ｂ）は「ピーク差0.１５ｇ０」についても同じように溶接深さがｇ０（１±０．１５）の範囲でばらついたときの変位量の最大値と最小値の差を求め、それぞれＢ〜Ｄ条件についても同様に値を求め記入した。尚、この値は言い換えれば溶接深さｇ０の深さがばらついた時の変位量のばらつきに相当する。
【０１０１】
次に、発明の形態３で説明したようにフランジとハブに対応させるために５ｍｍ換算と１ｍｍ換算の計算を行ないそれぞれの欄に換算値を記入した。尚、換算方法は実施の形態３と同様の換算で行った。その結果、５ｍｍ換算の０．２ｇ０ではＣの条件で０．０９５μｍが最大の値となっておりモータ性能を維持するためのフランジの反りとしては余裕のある値といえる。また、ハブに対応する１ｍｍ換算ではＣ条件で０．０５２μｍが最大ばらつきとなっておりモータとしては余裕のある値となっている。
【０１０２】
このように軸方向の変位量が最大値となる近傍に溶融深さを持ってくることで変位量のばらつきを少なくする事が出来る。溶接深さがｇ０±０．２ｇ０以内であれば溶融角度θのばらつきや単品の反りがあってもＨＤＤのスピンドルモータとして寿命や性能に問題のないことが言える。
【０１０３】
また、発明の形態３と同様にモータのフランジ６の場合は対向するスリーブ８やプレート９を逆に反らせておくことでフランジ６とのギャップを均一に近づけることが出来る。ハブ１０の場合はハブ１０のディスク搭載面に傾斜をつけるなどして溶接後にシャフト１に対して垂直に近づけることが出来る。
【０１０４】
上記説明においてシャフト１はオーステナイト系ステンレス鋼材、被固定物２はマルテンサイト系ステンレス鋼材としたが本願発明はそれに限定されるものではなく、フェライト系ステンレス鋼材、鋼材でも良い。またシャフト１と被固定物２は同一材質（たとえばオーステナイト系ステンレス鋼材）などであっても良い。
【０１０５】
本発明の形態を用いる事により、モータの回転精度が向上し、起動や停止のときのフランジ６の金属接触時間が短くなり耐摩耗性に優れた長寿命のモータとなる。また、このようなモータを使用することで記憶装置はディスク５の振れが少なくなりディスク５と記録再生を行うヘッドの距離を安定にする事ができ高容量の記録再生装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるシャフトと被固定物の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１における溶接部の局所断面図
【図３】本発明の実施の形態１における溶接部の溶融後の状態を示す局所断面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における軸方向変位量の関係図，（ｂ）極慣性能率の意味を示す図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１の変形例１の局所断面図，（ｂ）本発明の実施の形態１の変形例２の局所断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１のモータ要部断面図，（ｂ）本発明の実施の形態１のシャフトユニットＵａの断面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２のモータ要部断面図，（ｂ）本発明の実施の形態２のシャフトユニットＵａ’の断面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるレーザ溶接の縦断面図
【図９】本発明の実施の形態２における溶接を完了した状態を表した断面図と平面図
【図１０】本発明の実施の形態３及び実施の形態４におけるシャフト１と被固定物２の断面図
【図１１】本発明の実施の形態３及び実施の形態４におけるシャフト１と被固定物２の寸法条件を示すチャート
【図１２】本発明の実施の形態３のＡ条件での溶接角度θと変位量の関係図
【図１３】本発明の実施の形態３のＢ条件での溶接角度θと変位量の関係図
【図１４】本発明の実施の形態３のＣ条件での溶接角度θと変位量の関係図
【図１５】本発明の実施の形態３のＤ条件での溶接角度θと変位量の関係図
【図１６】本発明の実施の形態４のＡ条件での溶接深さと変位量の関係図
【図１７】本発明の実施の形態４のＢ条件での溶接深さと変位量の関係図
【図１８】本発明の実施の形態４のＣ条件での溶接深さと変位量の関係図
【図１９】本発明の実施の形態４のＤ条件での溶接深さと変位量の関係図
【図２０】本発明の実施の形態３及び４のハブの反りに関する説明図
【図２１】（ａ）本発明の実施の形態３の１０°〜４０°の最大ばらつきの５ｍｍ及び１ｍｍ換算を示すチャート，（ｂ）本発明の実施の形態４の２０％及び１５％の最大ばらつきの５ｍｍ及び１ｍｍ換算を示すチャート
【図２２】（ａ）本発明の実施の形態３、４の５ｍｍ換算説明図，（ｂ）本発明の実施の形態３，４の１ｍｍ換算説明図
【図２３】（ａ）本発明の実施の形態３における溶接部を変える冷却装置断面図（ｂ）本発明の実施の形態３における溶接角度θを変える説明図（ｃ）本発明の実施の形態４における溶接深さｇを変える説明図
【図２４】本発明の実施の形態４における溶接深さと曲げモーメントの説明図
【図２５】本発明の実施の形態４における溶接深さと変位量の説明図
【図２６】従来のモータの断面図
【符号の説明】
【０１０７】
１  シャフト
１ａ，１ａ２  凸部
１ｂ，１ｂ２  凹部
２  被固定物
３  レーザビーム
４  溶融部
５  ディスク
６  フランジ
７  封止プレート
８  スリーブ
９  プレート
１０  ハブ
１１  ネジ
１２  クランプ
１３  固定治具
１４  循環パイプ
１５  ディスク受け面
１６  雌ネジ部
１７  雌ネジ下穴
２０，２０１  嵌合境界部
２１，２１１  貫通孔部
２２，２２１  リング状平面部
１００，１１０  シャフトユニット
１４１  冷却部材
１４２  溶接境界部
１４３  冷却境界部
１４４  冷却パイプ境界部
【図１】
2007325384.tif 000003
【図２】
2007325384.tif 000004
【図３】
2007325384.tif 000005
【図４】
2007325384.tif 000006
【図５】
2007325384.tif 000007
【図６】
2007325384.tif 000008
【図７】
2007325384.tif 000009
【図８】
2007325384.tif 000010
【図９】
2007325384.tif 000011
【図１０】
2007325384.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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