DE60026630T2 - Spindelmotor - Google Patents

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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive

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  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Rotational Drive Of Disk (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf einen Spindelmotor, der zum Antreiben einer Scheibe eines Festplattenlaufwerks geeignet ist.
  • Übliche Technik
  • 5 zeigt eine Schnittansicht des Wesentlichen eines Spindelmotors zum Antrieb einer Scheibe eines Informationsaufzeichnungsmediums wie einem Festplattenlaufwerk. Dieser Spindelmotor ist durch das Herstellen einer Nabe 1, d.h. eines Rotors, als Telleroberfläche gebildet. Weiter weist er eine Drehwelle 1a auf, die in einheitlicher Weise mit der Nabe 1 gebildet ist, und auf der Innenwand des äusseren Umfangszylinderabschnitts der Nabe 1 ist ein Magnet 2 montiert. Die Drehwelle 1a ist durch zwei Lager 5 (Radialkugellager) in einem Rahmen 4 gehalten. An einer, dem Magneten 2 entgegengesetzten Position des Rahmens 4 ist ein Stator 3 befestigt, welcher eine Spule 3a trägt. Der obige Spindelmotor ist ein sogenannter Spindelmotor des "Drehwellentyps" in welcher die Nabe 1 und die Drehwelle 1a durch das Lager 5 getragen sind und in einheitlicher Weise rotieren.
  • In dem Informationsaufzeichnungsmedium ist es unentbehrlich, einen Mechanismus zu bilden, in welchem ein Kopf als Aufnahme- und Lesemittel einen Kurs einer Scheibe (Disk) verfolgen kann, um Lesen und Aufzeichnung korrekt ausführen zu können. Dementsprechend wird von einem Spindelmotor zum Antreiben einer Scheibe eine hohe Drehpräzision verlangt. Weiter ist es notwendig, eine ausreichende Rigidität zu haben, um eine Stossdämpfung zu gewährleisten. Als eine der Gegenmassnahmen wurden üblich zwei Lager 5 zum Drehen der Drehwelle 1a der Nabe 1 verwendet.
  • Weiter ist ein Distanzstück 8 zwischen den Lagern 5 angeordnet, um eine korrekte Positionierung zum Zeitpunkt des Montageprozesses für die zwei Lager 5 auszuführen. Da dieses Distanzstück 8 derart angeordnet ist, dass es am äusseren Laufring 5a der zwei Lager 5 anliegt, wird zwischen den inneren Laufringen 5b der zwei Lager 5 ein Abstand entsprechend der Dicke des Distanzstückes 8 gebildet. Dieser Abstand trägt zur Druckbeaufschlagung der zwei Lager 5 bei. Solch eine Druckbeaufschlagung ist durch Aufbringen einer gegebenen Druckbeaufschlagung auf den inneren Laufring 5b der zwei Lager 5 in derartiger Weise, dass diese einander nahe kommen, dazu geeignet um den inneren Laufring 5b, die Kugel 5c, den äusseren Laufring 5a und das Distanzstück 8 zusammen zu pressen, um ein winziges Spiel des Lagers 5, welches zum Zeitpunkt dessen Herstellung unvermeidlich erzeugt worden ist, aufzufangen. Entsprechend ist durch das Anlegen der Druckbeaufschlagung die Drehpräzision des Spindelmotors weiter erhöht, und weiter als Spindelmotor zum Antrieb einer Scheibe geeignet. Weiter zeigt 6 ein Beispiel in welchem ein Distanzstück 4a mit dem Rahmen 4 in einer einheitlichen Weise gebildet ist.
  • Das heisst, als ein Mittel zum Gewährleisten der Drehpräzision und der Rigidität des Spindelmotors ist es recht effektiv, dass das Distanzstück 8 oder 4a zwischen den zwei Lagern 5 angeordnet ist. Wie auch immer ist ein solcher Aufbau aus dem Gesichtspunkt, dass die Höhe des Spindelmotors niedriger gemacht werden soll (das heisst, es zu ermöglichen, dass der Spindelmotor miniaturisiert ist), nachteilig.
  • Wenngleich zurzeit die Miniaturisierung des Spindelmotors gefragt ist, um das Ziel zu erreichen, sind die jeweiligen inneren Laufringe und jeweiligen äusseren Laufringe des Lagers 5 dicht miteinander in Berührung, wenn das Distanzstück 8 oder 4a weggelassen ist, was eine Druckbeaufschlagung unmöglich macht. Dementsprechend kann ein winziges Spiel des Lagers 5, welches für die Arbeitspräzision unvermeidbar ist, nicht aufgenommen werden, um die Drehpräzision des Spindelmotors zu verkleinern. Weiter ist, um das Lager 5 selber herzustellen, es möglich gewesen, das Lager 5 mit einem gesinterten und ölimprägnierten Lager oder Druckkugellager zu, ersetzen, aber es ist schwierig gewesen, eine gegebene Drehpräzision sicher zu stellen.
  • Die vorliegende Erfindung soll einen Spindelmotor wie in Anspruch 1 beschrieben, bereit stellen.
  • JP-A-05-176494 offenbart den nächstliegenden Stand der Technik entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform des Spindelmotors der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform des Spindelmotors der vorliegenden Anmeldung.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht der dritten Ausführungsform des Spindelmotors der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt eine Schnittansicht der vierten Ausführungsform des Spindelmotors der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen Ausführung.
  • 6 zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen Ausführung.
  • Bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
  • Nachfolgend sind einige Ausführungsformen des Spindelmotors der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt. Als Hinweis, die selben Bezugszeichen sind für die selben Teile oder Abschnitte wie der üblichen Technik benutzt und eine detaillierte Erklärung ist weggelassen.
  • 1 zeigt einen Spindelmotor zum Scheibenantrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Spindelmotor sind eine Nabe 1 und eine Drehwelle 1a um das Lager 5 verschwenkt und in einer einheitlichen Weise gedreht, und daher ist der Spindelmotor "Drehwellentyp" genannt. Weiter sind zwischen der Drehwelle 1a und einem Rahmen 4 zwei Lager 5 mit inneren Laufringen 5b der Breite, welche schmaler ist im Vergleich zur Breite des äusseren Laufrings 5a, angeordnet und jede Stirnseite der äusseren Laufringe 5a ist gemacht, um aneinander anzuliegen. Im allgemeinen kann durch das Aneinandergrenzen der Stirnfläche jedes äusseren Laufrings eine Montagepräzision zwischen den zwei Lagern 5 gewährleistet werden, da der äussere Laufring und der innere Laufring des Lagers in höchster Masspräzision gefertigt sind. Weiter ermöglicht der Abstand, gebildet zwischen den inneren Laufringen 5b zum Montagezeitpunkt eines Spindelmotors, dem inneren Laufring 5b aufgrund der Druckbeaufschlagung, welche auf die Stirnseite des inneren Laufrings 5b gegeben ist, den inneren Laufring 5b exakt zu verschieben und es ist beabsichtigt, ein winziges, für das Lager unvermeidliches Spiel aufzunehmen und die Drehpräzision zu erhöhen.
  • Hier ist es vorzuziehen, dass wenn die Breite des äusseren Laufrings 5a als A gefertigt wird, die Breite des inneren Laufrings 5b B beträgt, so dass A ungefähr 1.05B bis 1.20B beträgt. Wie oben erwähnt, kann der Differenzwert der Breiten des äusseren Laufrings 5a und des inneren Laufrings 5b genügend sein, wenn eine winzige Verschiebung zum Ausüben einer Druckbeaufschlagung sichergestellt ist, da die Relativposition der zwei Lager 5 durch die Masspräzision der Lager selber garantiert ist.
  • Nun ist ein Anlegen der Druckbeaufschlagung auf das Lager 5 mittels dem sogenannten "positionsfestgelegten Druckbeaufschlagungsverfahren" ausgeführt, in welchem zum Zeitpunkt des Einführens der Drehwelle 1a in den inneren Laufring 5b die Relativposition des inneren Laufrings 5b jedes Lagers 5 zur Drehwelle 1a korrigiert ist. Weiter ist der Abstand zwischen der Drehwelle 1a und dem inneren Laufring 5b jedes Lagers durch ein Haftmittel oder mittels Verpressen fixiert.
  • Gemäss der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine hohe Drehpräzision und eine Stoss festigkeit gewährleistet, da zwei Lager 5 verwendet werden. Weiter wird es möglich, die Bauhöhe des Spindelmotors tief zu halten, da ein Distanzstück (siehe 5 und 6) zwischen den zwei Lagern 5 eingeführt ist. Dementsprechend wird es möglich, eine weitere Miniaturisierung zu begünstigen, während die Drehpräzision und die Rigidität des Spindelmotors beibehalten wird. Weiter hat üblicherweise eine Möglichkeit der Verschlechterung der Positionspräzision des Lagers aufgrund der Unebenheit der Massgenauigkeit eines Distanzstücks bestanden, aber in der vorliegenden Erfindung tritt ein solcher Nachteil nicht auf und es wird möglich, die Kosten aufgrund der Teileanzahl zu senken und die Montageverarbeitbarkeit zu erhöhen.
  • 2 zeigt die zweite Ausführungsform des Spindelmotors zum Antreiben einer Scheibe der vorliegenden Erfindung. Der unterschiedliche Punkt zur ersten Ausführungsform liegt darin, dass zwischen der Drehwelle 1a und dem Rahmen 4 zwei Lager 5 mit äusseren Laufringen 5a, welche, verglichen mit dem inneren Laufring 5b, eine schmalere Breite haben, angeordnet sind und jede Stirnseite des inneren Laufrings 5b aneinander anliegt. Die anderen Beschaffenheiten sind identisch mit der ersten Ausführungsform, auch die erzielten Effekte sind die selben, aber diese Ausführungsform ist eine von verschiedenen Arten der Variation und aus diesem Grund ist sie sehr wirksam.
  • 3 zeigt die dritte Ausführungsform des Spindelmotors zum Antreiben einer Scheibe der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Nabe 1 und die Drehwelle 6 gesondert gebildet sind. Entsprechend diesem Aufbau ist der Montageprozess zum Zeitpunkt der Montage wie folgt, d.h. die Drehwelle 6 ist in das Lager 5 eingeführt, dann ist die Nabe 1 am Lager 6 befestigt. Dementsprechend ist zum Zeitpunkt des Einführens der Drehwelle 6 in den inneren Laufring 5b die Positionsbeziehung jedes inneren Laufrings 5b jedes Lagers 5 zur Drehwelle 6 einfach korrigiert und die Grösse der Druckbeaufschlagung kann mit höherer Präzision gesteuert werden. Die anderen Beschaffenheiten sind identisch mit der ersten Ausführungsform und die erzielten Effekte sind dieselben.
  • 4 zeigt die vierte Ausführungsform des Spindelmotors zum Antreiben einer Scheibe der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform liegt darin, dass die Nabe 1 durch das Lager 5 am Lager 9 verschwenkt ist und die Nabe 1 unabhängig von der Welle 9 dreht, was ein sogenannter Starrwellentypstruktur ist. Und zwischen der Nabe 1 und der Welle 9 ist eine magnetische Flüssigkeitsdichtung 7 angeordnet, um den Staub am Eindringen und Entweichen aus dem Spindelmotor zu hindern.
  • Weiter, der Spindelmotor der vierten Ausführungsform, wie aus den konventionellen, in den 5 und 6 gezeigten Beispielen ersichtlich, ist es durch Anordnen zweier Lager 5 mit dem inneren Laufring 5b, der, verglichen mit dem äusseren Laufring 5a, eine schmalere Breite hat und Verwenden des Aufbaus, in welchem jede der Stirnseiten des äusseren Laufrings 5a aneinander anliegt, möglich, dem Lager 5 die Höhe zu geben, welche das herkömmliche Distanzstück einnimmt.
  • Das heisst, dass weiter Widerstandsfähigkeit und Stossdämpfungswiderstand durch Vergrössern des Lagers beabsichtigt sind, ohne die Höhe des Spindelmotors zu vergrössern. Nun können in dieser Ausführungsform ebenfalls, so wie in der zweiten Ausführungsform, zwei Lager 5 mit dem Aussenring 5a, der, verglichen mit dem inneren Laufring 5b, eine kleinere Breite aufweist, verwendet werden.
  • Nun kann, entsprechend der obigen Erläuterung, obwohl entweder einer, der äussere Laufring 5a oder innere Laufring 5b, verglichen mit dem Anderen, eine breitere Breite aufweist, zusammen mit den zwei Lagern beispielhaft erläutert ist, um die identischen Effekte zu erhalten (jede Stirnseite des äusseren Laufrings 5a und des inneren Laufrings 5b aneinander anliegend gemacht sind, und Abstand sichergestellt ist, um eine Druckbeaufschlagung auf das Lager zu geben), lediglich eines der zwei Lager mit der Breitendifferenz zwischen dem äusseren Laufring und dem inneren Laufring ausgestattet sein. Durch diesen Aufbau ist es möglich, ein Radialkugellager zu verwenden, welches üblich für eines der Lager verwendet worden ist. Darüber hinaus ist in jeder der obigen Ausführungsformen der Fall, wo sie für einen Spindelmotor für ein Diskettenlaufwerk angewandt ist, gezeigt, aber die vorliegende Erfindung ist angewandt für einen Spindelmotor, geeignet für eine andere Anwendung, wo eine Miniaturisierung und hohe Drehpräzision ebenfalls verlangt sind.
  • Da die vorliegende Erfindung wie oben erwähnt aufgebaut ist, werden die folgenden Effekte erwartet.
  • Erstens kann, entsprechend dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, eine weitere Miniaturisierung begünstigt werden, während die Drehpräzision und die Rigidität des Spindelmotors sicher gestellt wird.
  • Weiter kann, entsprechend dem zweiten und dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, eine weitere Miniaturisierung begünstigt werden und die Variation des Lageraufbaus vergrössert werden, während die Drehpräzision und die Rigidität des Spindelmotors gesichert sind.
  • Weiter kann, entsprechend dem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, ein konventionelles Radialkugellager für eines der zwei Lager eingesetzt werden.
  • Ferner ist es, entsprechend dem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, möglich, die Aufbauvariation zu erhöhen und eine höhere Präzision zu steuern, und die Grösse der auf die Lager aufzubringende Druckbeaufschlagung kann mit höherer Präzision gesteuert werden.

Claims (6)

  1. Spindelmotor, umfassend zwei Lager (5), welche aneinander angrenzen und zwischen einer rotierenden Welle (1a) und einem Rahmen (4) angeordnet sind, worin ein Abstand zwischen äusseren Laufringen (5a) oder inneren Laufringen (5b) gebildet ist, ohne einen Distanzstück zwischen den Lagern anzuordnen und besagter Abstand gebildet ist, um eine Vorspannung auf die Lager aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Breitenunterschied zwischen dem inneren Laufring und dem äusseren Laufring von zumindest einem Lager besteht, wobei besagte Breitendifferenz derart ausgewählt worden ist, dass der breitere Laufring 5–20% breiter als der schmalere Laufring ist.
  2. Spindelmotor gemäss Anspruch 1, worin jedes der beiden Lager einen Innenring hat, der eine schmalere Breite als der äussere Laufring aufweist, welcher zwischen der Welle und dem Rahmen angeordnet ist, wobei jede Stirnfläche der äusseren Laufringe dazu bestimmt ist, aneinander anzuliegen, worin die äusseren Laufringe 5–20% breiter als die inneren Laufringe sind und der Spindelmotor eine Tragstruktur für die Welle aufweist, um eine Vorspannung auf jeden der äusseren Laufringe zu geben.
  3. Spindelmotor gemäss Anspruch 1, worin die zwei Lager einen äusseren Laufring haben, der in der Breite schmaler als der innere Laufring ist, welcher zwischen der Welle und dem Rahmen angeordnet ist, worin jede Stirnseite der inneren Laufringe dazu bestimmt ist, aneinander anzuliegen, wobei die inneren Laufringe 5–20% breiter als die äusseren Laufringe sind und worin der Spindelmotor eine Tragstruktur für die Welle aufweist, um eine Vorspannung auf jeden der inneren Laufringe zu geben.
  4. Spindelmotor gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Spindelmotor ein Drehwellen-Typ ist und die Welle eine Rotationswelle ist.
  5. Spindelmotor gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Spindelmotor ein Starrwellen-Typ ist.
  6. Spindelmotor gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin die Nabe und die Rotationswelle individuell gefertigt sind.
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