(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状上端面と円環状下端面とを有するスリーブと、前記円環状下端面に対向配置される下スラスト部材が端部に形成されたフランジ付シャフトと、前記円環状上端面に対向配置されて前記フランジ付シャフトの上端部に圧入によって固着された上スラスト部材と、ラジアル隙間を形成する前記スリーブの内周面と前記フランジ付シャフトの外周面のいずれか一方に設けられたラジアル動圧発生溝と、第１スラスト隙間を形成する前記スリーブの円環状上端面と前記上スラスト部材の下面のいずれか一方に設けられた第１スラスト動圧発生溝と、第２スラスト隙間を形成する前記スリーブの円環状下端面と前記下スラスト部材の上面のいずれか一方に設けられた第２スラスト動圧発生溝と、前記ラジアル隙間と第１スラスト隙間と第２スラスト隙間を含む前記構成部材間の微小隙間に充填された潤滑油とで構成された流体動圧軸受によって、ロータマグネットを含むロータがステータコイルを含むステータに回転自在に支持された動圧軸受スピンドルモータであって、前記ロータマグネットが取り付けられ且つ負荷搭載面が形成されたロータフレームを、前記上スラスト部材に兼用し、
前記ステータは、中央部に前記スリーブが挿入装着されるように軸方向の上部側に突出形成される円筒部と、前記円筒部の内側に配置されるように形成されて前記フランジ付シャフトの前記下スラスト部材が収納される凹部とを備えるベース基板を含んでなることを特徴とする動圧軸受スピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアル動圧軸受部と上下一対のスラスト動圧軸受部とを有する流体動圧軸受によってロータがステータに支持された動圧軸受スピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、軸受隙間を含む微小隙間を誇張して示した従来の動圧軸受スピンドルモータ（第１従来例）の縦断面図である。このスピンドルモータは、Ｔ字型流体動圧軸受によって、ロータマグネット７を含むロータがステータコイル８を含むステータに回転自在に支持されたものである。ロータマグネット７は、ロータフレーム６の円筒部６ａの内周面に取り付けられている。ロータフレーム６は、カップ状ハブとしても機能するものである。ロータフレーム６は、その円周方向中心部に設けられた嵌合穴を、回転軸であるフランジ付シャフト１のシャフト２の上端部に圧入し、回転軸に固定されている。ステータコイル８は、ベース基板９に立設された段付スリーブ４の外周面に取りつけられている。
【０００３】
前記動圧軸受は、シャフト２にリング状フランジ３が圧入されて形成されたフランジ付シャフト１と、このフランジ付シャフト１が回転自在にして嵌合する段付円筒状スリーブ４と、スラスト押さえ部材５とから構成されている。これらの軸受構成部材間に形成された微小隙間ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５及びｒ６には潤滑油が充填されている。シャフト部材２の上側の外周面とスラスト押え部材５の内周面との間に形成されたテーパー状微小隙間Ｓは、毛細管現象と表面張力を利用して潤滑油が外部に漏出しないように機能するキャピラリーシールである。
【０００４】
ラジアル軸受隙間ｒ５を形成するシャフト部材２の下側の外周面にはヘリングボーン溝の如きラジアル動圧発生溝Ｇ１のパターンが形成され、また段付円筒状スリーブ４の小径円筒部の内周面は平坦面とされている。
【０００５】
スラスト軸受隙間は、リング状フランジ３の上面とスラスト押え部材５の下面とで形成する第１のスラスト軸受隙間ｒ２と、リング状フランジ３の下面と段付円筒状スリーブ４の大径円筒部の底面とで形成する第２のスラスト軸受隙間ｒ４の２つである。リング状フランジ３の上面と下面には、図５に示す如きスラスト動圧発生溝Ｇ２が形成されている。
【０００６】
図４の流体動圧スピンドルモータは実用的なものであるが、上下のスラスト軸受部の間隔が短いために回転軸線の方向や位置のぶれがあるという問題を有する。この問題を解決した流体動圧スピンドルモータ（第２従来例）が、特開平８−１３０８５２号公報に開示されている。
【０００７】
即ち、図３はＨ字型流体動圧軸受を備えた第２従来例の流体動圧スピンドルモータの縦断面図である。このスピンドルモータは、流体動圧軸受によって、ロータマグネット３２を含むロータがステータコイル２４を含むステータに回転自在に支持されたものである。ロータマグネット３２は、ロータフレーム３６の円筒部３６ｄの内周面に取り付けられている。ロータフレーム３６は、カップ状ハブとしても機能するものである。ステータコイル２４は、ベース基板３９に立設された固定スリーブ体１２の外周面に取りつけられている。
【０００８】
回転シャフト体１６は、シャフト部１６ａの上下に上フランジ部１６ｂと下フランジ部１６ｄが設けられたＨ字型断面のフランジ付シャフトである。ラジアル動圧軸受部はシャフト部１６ａに対し潤滑剤を介して固定スリーブ体１２のスリーブ部１２ａを外嵌して構成されている。なお、ラジアル動圧発生溝Ｇ１は、シャフト部１６ａの外周面に形成されている。
【０００９】
上スラスト動圧軸受部は、上フランジ部１６ｂの下側面に対し潤滑剤を介して固定スリーブ体１２の上環状部を相対させて構成されている。また、下スラスト動圧軸受部は、下フランジ部１６ｄの上側面に対し潤滑剤を介して固定スリーブ体１２の上環状部を相対させて構成されている。なお、スラスト動圧発生溝Ｇ２は、上フランジ部１６ｂの下側面と、下フランジ部１６ｄの上側面に夫々形成されている。
【００１０】
そして、回転シャフト体１６の突出部１６ｃに外嵌したロータフレーム３６の内周面は、上フランジ部１６ｂの上側面とキャップ部材３８との間に挟圧固定されている。
【００１１】
上述の如く構成されたＨ字型流体動圧軸受を備えた第２従来例の流体動圧スピンドルモータでは、回転シャフト体の回転軸線の方向や位置のぶれが防止され、高い回転精度が実現できる。また、回転シャフト体１６の突出部１６ｃに外嵌したロータフレーム３６の内周部は、上フランジ部１６ｂの上側面とキャップ部材３８との間に挟圧固定されているので、ロータフレーム３６の内周面の軸線方向長さが圧入による固定の場合に比し短くて足りると共に、上フランジ部１６ｂをロータフレーム３６の固定にも利用できるものであるため、全体として、スピンドルモータの軸線方向長さの短縮、即ち薄型化に有効性が高いと記載されている。
【００１２】
このような数々の特長を有するが、第２従来例の流体動圧スピンドルモータには次のような問題点もある。先ず、回転シャフト体１６の突出部１６ｃへのキャップ部材３８を圧入によって、上フランジ部１６ｂの内周部に大きな応力が加わり、上フランジ部１６ｂの変形が発生することである。上フランジ部１６ｂが変形すると、ＲＲＯもＮＲＲＯも悪くなるという問題がある。次に、下フランジ部１６ｄは、その嵌合突部１６ｅをシャフト部１６ａの下方に開口する嵌合穴１６ａ１に圧入してシャフト部１６ａに固着されるものであるが、圧入によってシャフト部１６ａの下部が膨らむことである。シャフト部１６ａの下部が膨らむと、ラジアル動圧軸受部でかじり現象が起こり、シャフトが回らなくなるという問題がある。更に、第１従来例の流体動圧スピンドルモータに比べて部品点数が多く、しかも個々の部品の加工精度は高くなければならないので、加工コストが高いという問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする第１の課題は、Ｈ字型流体動圧軸受を備えた動圧軸受スピンドルモータにおいて、Ｈ字型動圧軸受を構成する部品の数を少なくすることである。解決しようとする第２の課題は、振れの良いＨ字型流体動圧軸受を備えた動圧軸受スピンドルモータを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１の発明は、ラジアル動圧軸受部と上スラスト動圧軸受部と下スラスト動圧軸受部とを有する流体動圧軸受によってロータがステータに支持された動圧軸受スピンドルモータにおいて、ロータマグネットが取り付けられ且つ負荷搭載面が形成されたロータフレームを、上スラスト動圧軸受部を構成する上スラスト部材に兼用したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記課題を解決する請求項２の発明は、円環状上端面と円環状下端面とを有するスリーブと、前記円環状下端面に対向配置される下スラスト部材が端部に形成されたフランジ付シャフトと、前記円環状上端面に対向配置されて前記フランジ付シャフトの上端部に圧入によって固着された上スラスト部材と、ラジアル隙間を形成する前記スリーブの内周面と前記フランジ付シャフトの外周面のいずれか一方に設けられたラジアル動圧発生溝と、第１スラスト隙間を形成する前記スリーブの円環状上端面と前記上スラスト部材の下面のいずれか一方に設けられた第１スラスト動圧発生溝と、第２スラスト隙間を形成する前記スリーブの円環状下端面と前記下スラスト部材の上面のいずれか一方に設けられた第２スラスト動圧発生溝と、前記ラジアル隙間と第１スラスト隙間と第２スラスト隙間を含む前記構成部材間の微小隙間に充填された潤滑油とで構成された流体動圧軸受によって、ロータマグネットを含むロータがステータコイルを含むステータに回転自在に支持された動圧軸受スピンドルモータであって、その特徴は、前記ロータマグネットが取り付けられ且つ負荷搭載面が形成されたロータフレームを、前記上スラスト部材に兼用したことである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態の動圧軸受スピンドルモータは、図１に縦断面図で示す如く、Ｈ字型流体動圧軸受によってロータがステータに回転自在に支持されたものである。
【００１７】
図１の第１実施形態の動圧軸受スピンドルモータにおいて、ロータはロータフレーム６とロータマグネット７とから構成されている。ロータフレーム６は、円盤部６ｃと円環部６ｂと円筒部６ａを有する部材で、カップ状ハブとして機能する部材である。ロータマグネット７は環状の永久磁石であって、ロータフレーム６の円筒部６ａの内周面に取り付けられている。また、ステータは、ベース基板９とステータコイル８を含んで構成されている。ベース基板９は中央部に形成された突出した円筒部９ａを有している。ステータコイル８は、ベース基板９の円筒部９ａの外周面に取り付けられている。
【００１８】
第１実施形態におけるＨ字型流体動圧軸受は、円環状上端面と円環状下端面とを有する肉厚のスリーブ４と、フランジ３が下端部に形成されたフランジ付シャフト１と、フランジ付シャフト１の上端部に圧入によって固着されたロータフレーム６と、フランジ３が収納される凹部が形成されたベース基板９とで構成されている。スリーブ４は、円筒部９ａに内嵌されてベース基板９に固着されている。
【００１９】
第１実施形態におけるＨ字型流体動圧軸受において、ラジアル動圧発生溝Ｇ１は、スリーブ４の内周面との間にラジアル隙間Ｒ３を形成するフランジ付シャフト１の外周面に設けられている。また、第１スラスト動圧発生溝Ｇ２は、ロータフレーム６の内周側下面との間に第１スラスト隙間Ｒ２を形成するスリーブ４の円環状上端面に設けられている。更に、第２スラスト動圧発生溝Ｇ２は、フランジ３の上面との間に第２スラスト隙間Ｒ４を形成するスリーブ４の円環状下端面に設けられている。そして、前記ラジアル隙間Ｒ３と第１スラスト隙間Ｒ２と第２スラスト隙間Ｒ４を含む前記構成部材間の微小隙間Ｒ１〜Ｒ６には潤滑油が充填されている。
【００２０】
なお、第１実施形態におけるＨ字型流体動圧軸受において、ラジアル動圧発生溝Ｇ１はスリーブ４の内周面に設けられてもよい。また、第１スラスト動圧発生溝Ｇ２はロータフレーム６の内周側下面に設けてもよい。更に、第２スラスト動圧発生溝Ｇ２はフランジ３の上面に設けてもよい。
【００２１】
また、第１実施形態におけるＨ字型流体動圧軸受において、微小隙間Ｒ１を形成するベース基板９の円筒部９ａの上端部をスリーブ４の上端面よりも低くし、代わりに図２に示す如く、スリーブ４の上端面の外周側に突出した円筒部を形成してもよい。
【００２２】
上述の如く、第１実施形態の動圧軸受スピンドルモータは、フランジ付シャフト１、スリーブ４、ロータフレーム６、ロータマグネット７、ステータコイル８、及びベース基板９の６点の部品から構成されている。従って、第１実施形態の動圧軸受スピンドルモータは、その部品点数は、図４の第１従来例の動圧軸受スピンドルモータに比べて１個少なく、また図３の第２従来例の動圧軸受スピンドルモータに比べて２個少ない。しかも、ロータフレーム６は、その上面は負荷搭載面、且つその下面はスラスト動圧軸受部のスラスト隙間形成面として夫々機能するものである。従って、第１実施形態の動圧軸受スピンドルモータは、第１従来例や第２従来例の動圧軸受スピンドルモータに比べて、負荷搭載面とスラスト隙間形成面との平行度が非常によい。
【００２３】
次に、本発明の第２実施形態の動圧軸受スピンドルモータは、図２に縦断面図で示す如く、Ｈ字型流体動圧軸受によってロータがステータに回転自在に支持されたものである。
【００２４】
図２の第２実施形態の動圧軸受スピンドルモータにおいて、ロータはロータフレーム６とロータマグネット７とから構成されている。ロータフレーム６は、円盤部６ｃと円環部６ｂと円筒部６ａを有する部材で、カップ状ハブとして機能する部材である。ロータマグネット７は環状の永久磁石であって、ロータフレーム６の円筒部６ａの内周面に取り付けられている。また、ステータは、ベース基板９とステータコイル８を含んで構成されている。ベース基板９の中央部には、流体動圧軸受が立設される貫通穴が形成されている。ステータコイル８は、ベース基板９の中央部に形成された貫通穴に立設された流体動圧軸受の肉厚のスリーブ４の外周面に取り付けられている。
【００２５】
第２実施形態におけるＨ字型流体動圧軸受は、円環状上端面と円環状下端面とを有するスリーブ４と、フランジ３が下端部に形成されたフランジ付シャフト１と、フランジ付シャフト１の上端部に圧入によって固着されたロータフレーム６と、スリーブ４に形成されているフランジ３の収納凹部の開放端を封止する円盤状蓋部材１０とで構成されている。
【００２６】
第２実施形態におけるＨ字型流体動圧軸受において、ラジアル動圧発生溝Ｇ１は、スリーブ４の内周面との間にラジアル隙間Ｒ３を形成するフランジ付シャフト１の外周面に設けられている。また、第１スラスト動圧発生溝Ｇ２は、スリーブ４の円環状上端面の間に第１スラスト隙間Ｒ２を形成するロータフレーム６の内周側下面に設けられている。更に、第２スラスト動圧発生溝Ｇ２は、スリーブ４の円環状下端面との間に第２スラスト隙間Ｒ４を形成するフランジ３の上面に設けられている。そして、前記ラジアル隙間Ｒ３と第１スラスト隙間Ｒ２と第２スラスト隙間Ｒ４を含む前記構成部材間の微小隙間Ｒ１〜Ｒ６には潤滑油が充填されている。
【００２７】
なお、第２実施形態におけるＨ字型流体動圧軸受において、ラジアル動圧発生溝Ｇ１はスリーブ４の内周面に設けてもよい。また、第１スラスト動圧発生溝Ｇ２はスリーブ４の円環状上端面に設けてもよい。更に、第２スラスト動圧発生溝Ｇ２はスリーブ４の円環状下端面に設けてもよい。
【００２８】
また、第２実施形態における動圧軸受スピンドルモータにおいて、スリーブ４の軸方向の半分よりも上から下の部分の外径を小さくし、且つスリーブ４の前記小さな外径の外周面に外嵌する内周面を備えた円筒部をベース基板９に形成し、スリーブ４をベース基板９に固着するようにしてもよい。
【００２９】
上述の如く、第２実施形態の動圧軸受スピンドルモータは、フランジ付シャフト１、スリーブ４、ロータフレーム６、ロータマグネット７、ステータコイル８、ベース基板９、及び円盤状蓋部材１０の７点の部品から構成されている。従って、第１実施形態の動圧軸受スピンドルモータは、その部品点数は図４の第１従来例の動圧軸受スピンドルモータと同じであるが、図３の第２従来例の動圧軸受スピンドルモータに比べて１個少ない。しかも、ロータフレーム６は、その上面は負荷搭載面、且つその下面はスラスト動圧軸受部のスラスト隙間形成面として夫々機能するものである。従って、第１実施形態の動圧軸受スピンドルモータは、第１従来例や第２従来例の動圧軸受スピンドルモータに比べて、負荷搭載面とスラスト隙間形成面との平行度が非常によい。
【００３０】
なお、第１実施形態及び第２実施形態のいずれにおいても、潤滑油の注入口であり、且つキャピラリーシール部である微小隙間Ｒ１には、図４の第１従来例に採用されている如きテーパー状の開口部を形成するのが望ましい。
【００３１】
【発明の効果】
ロータフレームの一部をスラスト動圧軸受部のスラスト隙間形成部材として兼用して構成されていることを特長とする本発明に係るＨ字型流体動圧軸受を備えたスピンドルモータは、従来のＨ字型流体動圧軸受を備えたスピンドルモータに比べて、部品点数を少なくすることができ、同時にコスト低減を図ることができた。
【００３２】
本発明においては、ロータフレームは圧入によってシャフトに固着されるが、この圧入によってスラスト部材として兼用されているロータフレームが変形することがない。また、本発明におけるロータフレームは、その上面は負荷搭載面、且つその下面はスラスト動圧軸受部のスラスト隙間形成面として夫々機能するものであるから、負荷搭載面とスラスト動圧軸受部のスラスト隙間形成面との平行度が非常によい。従って、本発明に係る動圧軸受ピンドルモータは、従来のＨ字型流体動圧軸受を備えたスピンドルモータに比べて、振れが良くなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】微小隙間を誇張して示した本発明の第１実施形態のＨ字型流体動圧軸受を備えたスピンドルモータの縦断面図である。
【図２】微小隙間を誇張して示した本発明の第２実施形態のＨ字型流体動圧軸受を備えたスピンドルモータの縦断面図である。
【図３】微小隙間を誇張して示したＨ字型流体動圧軸受を備えた従来のスピンドルモータ（第２従来例）の縦断面図である。
【図４】微小隙間を誇張して示したＴ字型流体動圧軸受を備えた従来のスピンドルモータ（第１従来例）の縦断面図である。
【図５】スラスト動圧発生溝Ｇ２の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  フランジ付シャフト
２  シャフト
３  フランジ
４  スリーブ
５  スラスト押え部材
６  ロータフレーム
７  ロータマグネット
８  ステータコイル
９  ベース基板
１０  円盤状蓋部材
１２  固定スリーブ体
１６  回転シャフト体
１６ａ  シャフト部
１６ｂ  上フランジ部
１６ｃ  突出部
１６ｄ  下フランジ部
１６ｅ  嵌合突出部
２４  ステータコイル
３２  ロータマグネット
３６  ロータフレーム
３８  キャップ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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