特開 2022-158734 スピンドルモータ及びそれを備えるディスク駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022158734

(43)【公開日】2022-10-17

(54)【発明の名称】スピンドルモータ及びそれを備えるディスク駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/22 20060101AFI20221006BHJP

   F16C 17/02 20060101ALI20221006BHJP

   H02K 5/10 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H02K5/22

F16C17/02 A

H02K5/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021065669

(22)【出願日】2021-04-08

(31)【優先権主張番号】P 2021062978

(32)【優先日】2021-04-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】日本電産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 和博

(72)【発明者】

【氏名】今堀 正博

(72)【発明者】

【氏名】水上 順也

(72)【発明者】

【氏名】杉信 進悟

(72)【発明者】

【氏名】内堀 友紀

【テーマコード（参考）】

3J011

5H605

【Ｆターム（参考）】

3J011AA20

3J011BA11

3J011CA02

3J011JA02

3J011KA02

5H605AA02

5H605AA03

5H605BB05

5H605BB14

5H605BB15

5H605BB17

5H605BB19

5H605CC01

5H605CC02

5H605CC06

5H605DD09

5H605DD16

5H605EC01

5H605EC04

5H605GG01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】封止された貫通孔における密封性の低下を防止可能なスピンドルモータを提供する。
【解決手段】スピンドルモータは、ベース部７１と、シャフトと、ステータと、ロータと、を備える。シャフトは、ベース部７１に配置され、上下方向に延びる。ステータは、導線が巻回されて形成されたコイルを有し、ベース部７１の上面に配置される。ロータは、シャフトを中心軸として回転可能に支持される。ベース部７１は、上面から下面に貫通し、導線２２ａが内部を通って下面側に引き出され、封止材１００により封止された貫通孔７１０を有する。貫通孔７１０は、柱体形状の下柱体部７１１と、柱体形状の上柱体部７１２と、を有する。下柱体部７１１は、ベース部７１の下面側に配置される。上柱体部７１２の軸方向に直交する断面積は、下柱体部７１１の軸方向に直交する断面積よりも小さい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース部と、
前記ベース部に配置され、上下方向に延びるシャフトと、
導線が巻回されて形成されたコイルを有し、前記ベース部の上面に配置されるステータと、
前記シャフトを中心軸として回転可能に支持されたロータと、を備え、
前記ベース部は、上面から下面に貫通し、前記導線が内部を通って下面側に引き出され、封止材により封止された貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記ベース部の下面側に配置される下柱体部と、前記下柱体部よりも前記ベース部の上面側に配置される上柱体部と、を有し、
前記上柱体部の軸方向に直交する断面積は、前記下柱体部の軸方向に直交する断面積よりも小さい、スピンドルモータ。

【請求項2】

前記上柱体部又は前記下柱体部の少なくとも一方は、円柱状に形成されている、請求項１に記載のスピンドルモータ。

【請求項3】

前記下柱体部の軸方向の長さは、前記上柱体部の軸方向の長さよりも長い請求項１又は請求項２に記載のスピンドルモータ。

【請求項4】

前記貫通孔は、前記上柱体部と前記下柱体部とを連結する連結部を有し、
前記連結部は、内径が前記ベース部の上面に向かうに従って小さく形成されている、請求項１～請求項３のいずれかに記載のスピンドルモータ。

【請求項5】

前記上柱体部の軸方向の長さは、２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、請求項１～請求項４のいずれかに記載のスピンドルモータ。

【請求項6】

前記上柱体部の軸方向に直交する断面積は、０．２８ｍｍ²以上０．８０ｍｍ²以下である、請求項１～請求項５のいずれかに記載のスピンドルモータ。

【請求項7】

前記下柱体部の軸方向の長さは、３．０ｍｍ以上である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のスピンドルモータ。

【請求項8】

前記下柱体部の軸方向に直交する断面積は、０．７８ｍｍ²以上２０．００ｍｍ²以下である、請求項１から請求項７のいずれかに記載のスピンドルモータ。

【請求項9】

前記貫通孔は、前記ベース部の上端に配されるとともに、内径が前記ベース部の上面に向かうに従って大きく形成された上側開口部を有する、請求項１～請求項８のいずれかに記載のスピンドルモータ。

【請求項10】

前記貫通孔は、前記ベース部の下端に配されるとともに、内径が前記ベース部の上面に向かうに従って小さく形成された下側開口部を有する、請求項１～請求項９のいずれかに記載のスピンドルモータ。

【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と、
前記スピンドルモータにより回転するディスクと、
前記ディスクに対して情報の読み取り及び書き込みの少なくとも一方を行うアクセス部と、
前記スピンドルモータと、前記ディスクと、前記アクセス部と、を収容し、前記ベース部を含む筐体と、を備えるディスク駆動装置。

【請求項12】

前記筐体の内部に空気よりも低密度の気体が充填されている、請求項１１に記載のディスク駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スピンドルモータ及びそれを備えるディスク駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のスピンドルモータは、ベースプレートと、シャフトと、ステータと、ロータと、を備える。ステータは、ベース部の上面に配置され、導線が巻回されて形成されたコイルを有する。ベース部は、上面から下面に貫通する貫通孔を有する。導線は、貫通孔の内部を通って下面側に引き出され、貫通孔は封止材により封止される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０５８２１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献に開示されたスピンドルモータは、封止材を貫通孔に充填する際に、封止材に気泡が発生し、貫通孔における密封性が低下する可能性があった。また、封止材が貫通孔の端部まで充填されず、貫通孔における密封性が低下する可能性があった。

【0005】

本発明は、封止された貫通孔における密封性の低下を防止可能な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】

【0006】

本発明の例示的なスピンドルモータは、ベース部と、シャフトと、ステータと、ロータと、を備える。シャフトは、ベース部に配置され、上下方向に延びる。ステータは、導線が巻回されて形成されたコイルを有し、ベース部の上面に配置される。ロータは、シャフトを中心軸として回転可能に支持される。ベース部は、上面から下面に貫通し、導線が内部を通って下面側に引き出され、封止材により封止された貫通孔を有する。貫通孔は、柱体形状の下柱体部と、柱体形状の上柱体部と、を有する。下柱体部は、ベース部の下面側に配置される。上柱体部は、下柱体部よりもベース部の上面側に配置される。上柱体部の軸方向に直交する断面積は、下柱体部の軸方向に直交する断面積よりも小さい。

【発明の効果】

【0007】

例示的な本発明によれば、封止された貫通孔における密封性の低下を防止可能なスピンドルモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るディスク駆動装置の縦断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係るスピンドルモータの縦断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係るスピンドルモータのベース部の一部を拡大して示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本願では、中心軸Ｃと平行な方向を「軸方向」、中心軸Ｃに直交する方向を「径方向」、中心軸Ｃを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、ベース部に対してカバー部側を上として、各部の形状および位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るスピンドルモータ及びディスク駆動装置の使用時の向きを限定する意図はない。

【0010】

（１．ディスク駆動装置の構成）
本発明の例示的な一実施形態のディスク駆動装置１について説明する。図１は本発明の実施形態に係るディスク駆動装置１の縦断面図である。

【0011】

ディスク駆動装置１は、ハードディスクドライブである。ディスク駆動装置１は、スピンドルモータ１０と、ディスク５０と、アクセス部６０と、筐体７０と、を備える。

【0012】

筐体７０は、内部にスピンドルモータ１０と、ディスク５０と、アクセス部６０と、を収容する。筐体７０の内部には、空気よりも低密度の気体が、充填される。具体的には、ヘリウムガスが、充填される。なお、ヘリウムガスの代わりに水素ガス等を充填してもよい。

【0013】

筐体７０は、アルミニウム合金を材料とする金属製のダイカスト部材を鋳造成形して形成される。なお、ダイカスト部材はアルミニウム合金以外の金属を用いてもよい。

【0014】

筐体７０は、ベース部７１と、カバー部７２と、を有する。筐体７０の内部には、ベース部７１上にディスク５０、スピンドルモータ１０及びアクセス部６０を配置する。ベース部７１は側方を囲む側壁を有して上面を開口する。ベース部７１の上部の開口は、カバー部７２により塞がれる。

【0015】

ディスク５０は、中央部に孔を有する円板状の情報記録媒体である。各ディスク５０は、スピンドルモータ１０に装着され、スペーサ８０を介して軸方向に互いに平行且つ等間隔に配置されている。

【0016】

アクセス部６０は、ヘッド６１と、アーム６２と、ヘッド移動機構６３と、を有する。ヘッド６１は、ディスク５０に対して情報の読み出し又は書き込みを磁気的に行う。アーム６２は、ヘッド６１を支持する。ヘッド移動機構６３は、アーム６２を移動することにより、ヘッド６１をディスク５０に対して相対的に移動する。

【0017】

（２．スピンドルモータの構成）
図２はスピンドルモータ１０の縦断面図である。スピンドルモータ１０は、ディスク５０を支持しながら、中心軸Ｃを中心としてディスク５０を回転させる。スピンドルモータ１０は、シャフト１１と、ステータ２０と、ロータ３０と、軸受部４０と、ベース部７１と、を有する。

【0018】

ベース部７１は、筐体７０の一部であるとともに、スピンドルモータ１０の一部でもある。ベース部７１は、軸方向に貫通する挿入孔７２０と、貫通孔７１０と、を有する。挿入孔７２０は中心軸Ｃ上に配置される。貫通孔７１０の詳細は後述する。

【0019】

シャフト１１は、上下方向に延びる中心軸Ｃに沿って延びる柱状の部材である。シャフト１１の下端部は、挿入孔７２０に圧入される。これにより、シャフト１１とベース部７１とが、固定される。すなわち、シャフト１１はベース部７１に配置され、上下方向に延びる。シャフト１１は、上端から軸方向下側に延びるネジ孔１１ａを有する。ネジ孔１１ａと、カバー部７２に設けられたカバーネジ孔７２ａとが、軸方向に重なり、ネジ９０を介してネジ止めされる（図１参照）。これにより、シャフト１１とカバー部７２とが、固定される。なお、カバーネジ孔７２ａは、ねじ切り加工されていない貫通孔であってもよい。

【0020】

ステータ２０は、シャフト１１の下部を囲み、ベース部７１に固定される。ステータ２０は、ステータコア２１と複数のコイル２２とを有する。ステータコア２１は、磁性体を複数積層した環状の積層構造体である。ステータコア２１は、径方向外側へ向けて突出する複数のティース２１ａを有する。複数のコイル２２は、ティース２１ａに巻かれた導線２２ａにより構成される。すなわち、ステータ２０は、導線２２ａが巻回されて形成されたコイル２２を有し、ベース部７１の上面に配置される。

【0021】

軸受部４０は、ロータ３０を中心軸Ｃ周りに回転可能に支持するコニカル型の流体動圧軸受である。すなわち、ロータ３０は、シャフト１１を中心軸として回転可能に支持される。軸受部４０は、環状部材４１ａ、４１ｂと、スリーブ４２と、を備える。

【0022】

環状部材４１ａ、４１ｂは、シャフト１１の外周面から径方向外側に突出する。環状部材４１ａ、４１ｂは、シャフト１１の外周面に軸方向に互いに間隔をおいて上下に固定されている。なお、環状部材４１ａ、４１ｂは、シャフト１１と一体成形してもよい。

【0023】

環状部材４１ａ、４１ｂのスリーブ４２と対向する外周面は、略円錐形状である。環状部材４１ａの下部は下方に向かって漸次小径に形成され、環状部材４１ｂの上部は上方に向かって漸次小径に形成される。

【0024】

スリーブ４２は、略円筒状に形成され、第１、第２、第３内周面４２ａ、４２ｂ、４２ｃを上方から順に有している。第１内周面４２ａは、上方に向かってシャフト１１から離れる方向に傾斜し、環状部材４１ａに対向する。第２内周面４２ｂは、中心軸Ｃに沿って形成され、シャフト１１の外周面に対向する。第３内周面４２ｃは、下方に向かってシャフト１１から離れる方向に傾斜し、環状部材４１ｂに対向する。

【0025】

また、スリーブ４２は、環状部材４１ａ、４１ｂ、及びシャフト１１との間に微小間隙Ｓを有する。

【0026】

シール部４４ａは、スリーブ４２の上面に取付けられ、シール部４４ｂは、スリーブ４２の下面に取付けられる。シール部４４ａ、４４ｂは、微小間隙Ｓ内に潤滑油４３を封入する。なお、微小間隙Ｓ内には、潤滑油の代わりにガス等の流体を充填してもよい。

【0027】

対向する第１内周面４２ａ及び環状部材４１ａには動圧溝（不図示）が、形成される。また、対向する第３内周面４２ｃ及び環状部材４１ｂには動圧溝（不図示）が、形成される。動圧溝は、ロータ３０の回転時に潤滑油４３に流体動圧を誘起する。なお、第１内周面４２ａ及び環状部材４１ｂの一方に動圧溝を形成してもよく、第３内周面４２ｃ及び環状部材４１ｂの一方に動圧溝を形成してもよい。

【0028】

ロータ３０は、ハブ部材３１と、マグネット３２と、ヨーク３３と、を有する。ハブ部材３１は、筒状に形成され、内部にスリーブ４２が固定される。

【0029】

ヨーク３３は、環状に形成され、ハブ部材３１の下部内周面に固定される。マグネット３２は、ヨーク３３の内周面に取り付けられる。これにより、マグネット３２は、ヨーク３３を介してハブ部材３１に保持される。マグネット３２の内周面は磁極面となっており、複数のティース２１ａの外周面と径方向に対向する。

【0030】

コイル２２に駆動電流が供給されると、複数のティース２１ａに磁束が生じる。そして、ティース２１ａとマグネット３２との間の磁束の相互作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、ステータ２０に対してロータ３０が、中心軸Ｃを中心として回転する。ハブ部材３１に支持されたディスク５０は、ロータ３０とともに、中心軸Ｃを中心として回転する。

【0031】

このとき、スリーブ４２が、環状部材４１ａ、４１ｂに対して回転駆動すると、動圧溝は、ポンピング作用により微小間隙Ｓ中に充填された潤滑油４３に流体動圧を誘起する。これにより、スリーブ４２は、環状部材４１ａ、４１ｂと非接触で径方向及び軸方向に支持され、環状部材４１ａ、４１ｂ及びシャフト１１に対して円滑に高速回転することができる。

【0032】

（３．ベース部の詳細な構成）
図３は、ベース部７１の一部を拡大して示す縦断面図である。ベース部７１は、上面から下面に貫通する貫通孔７１０を有する。貫通孔７１０は、中心軸Ｃと平行に延びる。貫通孔７１０は、導線２２ａが内部を通って下面側に引き出され、封止材１００により封止される。貫通孔７１０は、導線２２ａが内部を通って下面側に引き出され、封止材１００により封止される。封止材１００は、ベース部７１の下面側から貫通孔７１０に充填される。封止材１００は、例えば、接着剤である。ベース部７１の下面側に引き出された導線２２ａは、ベース部７１の下面側に配置された配線基板（不図示）に接続される。

【0033】

貫通孔７１０は、下柱体部７１１と、上柱体部７１２と、連結部７１３と、下側開口部７１４と、上側開口部７１５と、を有する。下柱体部７１１は、ベース部７１の下面側に配置される。上柱体部７１２は、下柱体部７１１よりもベース部７１の上面側に配置される。

【0034】

上柱体部７１２の内径は、下柱体部７１１の内径よりも小さい。すなわち、上柱体部７１２の軸方向に直交する断面積は、下柱体部７１１の軸方向に直交する断面積よりも小さい。これにより、封止材１００を貫通孔７１０に充填する際に、封止材１００が、毛細管現象により、下柱体部７１１から上柱体部７１２に向かって円滑に流入する。従って、上柱体部７１２の上端部まで封止材１００を確実に流入させることができる。これにより、貫通孔７１０全体に封止材１００を充填することができ、封止材１００の未充填を防止できる。従って、封止された貫通孔７１０における密封性の低下を防止できる。これにより、筐体７０内に充填されたヘリウムガスが、貫通孔７１０を介してリークすることを防止できる。

【0035】

また、毛細管現象を利用して上柱体部７１２の上端部まで封止材１００を充填できるため、上柱体部７１２の内径をより小さく形成することができる。これにより、封止材１００の未充填を防止しながら、封止された貫通孔７１０における密封性の低下をより防止できる。

【0036】

下柱体部７１１及び上柱体部７１２は、円柱状に形成されている。これにより、封止材１００が、貫通孔７１０全体により円滑に流入する。

【0037】

また、下柱体部７１１の内径を大きく形成することにより、封止材１００の充填速度を速くすることができる。これにより、封止材１００に気泡が発生することを防止できる。従って、封止された貫通孔７１０における密封性の低下をより防止できる。また、スピンドルモータ１０の製造効率を向上できる。

【0038】

封止材１００の充填は、第１充填工程と第２充填工程とを有する。第１充填工程の終了後に、第２充填工程が実行される。第１充填工程では、上柱体部７１２に充填される封止材１００を貫通孔７１０に充填する。第２充填工程では、下柱体部７１１に充填される封止材１００を貫通孔７１０に充填する。第１充填工程における充填速度は、第２充填工程における充填速度よりも低速で行われる。

【0039】

連結部７１３は、上柱体部７１２と下柱体部７１１とを連結する。連結部７１３は、内径がベース部７１の上面に向かうに従って小さく形成されている。これにより、封止材１００が、連結部７１３を介して下柱体部７１１から上柱体部７１２へより円滑に流入する。

【0040】

下柱体部７１１の軸方向の長さは、上柱体部７１２の軸方向の長さよりも長い。これにより、封止材１００の充填速度をより速くすることができる。

【0041】

具体的には、上柱体部７１２の軸方向の長さは、２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が好ましい。この範囲においては、透過による筐体７０内部の密封気体のリークを十分に抑制できる距離が確保され、かつ上柱体部７１２の先端部に充填されるまでの時間を短縮できる。

【0042】

上柱体部の軸方向に直交する断面積は、０．２８ｍｍ²以上０．８０ｍｍ²以下が好ましい。この範囲においては、透過による筐体７０内部の密封気体のリークを十分に抑制できる面積が確保され、かつ上柱体部７１２の先端部に充填されるまでの時間を短縮できる。

【0043】

また、下柱体部７１１の軸方向の長さは、３．０ｍｍ以上が好ましい。これにより、第１充填工程から第２充填工程に移行する際、充填速度を低速から高速へと滑らかな切り替えをするために十分な下柱体部７１１の軸方向の長さが確保される。従って、急激な充填速度の変更に伴う気泡の発生や未充填を抑制することができる。

【0044】

下柱体部７１２の軸方向に直交する断面積は、０．７８ｍｍ²以上２０．００ｍｍ²以下が好ましい。この範囲においては、封止材１００の充填速度をより速くすることができ、かつ下柱体部７１１を充填するのに必要な封止材１００の量を減らすことができる。

【0045】

下側開口部７１４は、ベース部７１の下端に配され、内径がベース部７１の上面に向かうに従って小さく形成される。下側開口部７１４を設けることにより、封止材１００が、下側開口部７１４を介して下柱体部７１１に円滑に流入する。また、封止材１００が、ベース部７１の下面から下側に隆起して固まることを抑制できる。

【0046】

上側開口部７１５は、ベース部７１の上端に配され、内径がベース部７１の上面に向かうに従って大きく形成される。下側開口部７１４を設けることにより、封止材１００が、表面張力により上側開口部７１５上に溜まり易くなる。従って、封止材１００が、ベース部７１の上面において貫通孔７１０の周囲に溢れることを防止できる。封止材１００が、ベース部７１の上面から上側に隆起して固まることを抑制できる。

【0047】

（４．その他）
上記実施形態は、本発明の例示にすぎない。実施形態の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、実施形態は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。本実施形態では、下柱体部７１１及び上柱体部７１２を円柱状に形成したが、下柱体部７１１及び上柱体部７１２の一方を円柱状に形成し、他方を楕円柱状や多角柱状に形成してもよい。また、下柱体部７１１又は上柱体部７１２の一方を円錐台状に形成してもよい。このとき、下柱体部７１１又は上柱体部７１２の内径をベース部７１の上面に向かうに従って小さく形成する。これにより、封止材１００が、下柱体部７１１から上柱体部７１２へより円滑に流入する。

【0048】

また、本実施形態では、流体動圧軸受を有するスピンドルモータ１０について説明したが、軸受部４０として例えば、ボールベアリング等の軸受を有するスピンドルモータでもよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明によると、ハードディスクドライブ等のディスク駆動装置に用いられる筐体に利用することができる。

【符号の説明】

【0050】

１ ディスク駆動装置
１０ スピンドルモータ
１１ シャフト
１１ａ ネジ孔
２０ ステータ
２１ ステータコア
２１ａ ティース
２２ コイル
２２ａ 導線
３０ ロータ
３１ ハブ部材
３２ マグネット
３３ ヨーク
４０ 軸受部
４１ａ、４１ｂ 環状部材
４２ スリーブ
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ 第１、第２、第３内周面
４３ 潤滑油
４４ａ、４４ｂ シール部
５０ ディスク
６０ アクセス部
６１ ヘッド
６２ アーム
６３ ヘッド移動機構
７０ 筐体
７１ ベース部
７２ カバー部
７２ａ カバーネジ孔
８０ スペーサ
９０ ネジ
１００ 封止材
７１０ 貫通孔
７１１ 下柱体部
７１２ 上柱体部
７１３ 連結部
７１４ 下側開口部
７１５ 上側開口部
７２０ 挿入孔
Ｃ 中心軸
Ｓ 微小間隙

【図1】

【図2】

【図3】