JP2000224802A - スピンドルモ―タ - Google Patents

スピンドルモ―タ

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JP2000224802A
JP2000224802A JP11088885A JP8888599A JP2000224802A JP 2000224802 A JP2000224802 A JP 2000224802A JP 11088885 A JP11088885 A JP 11088885A JP 8888599 A JP8888599 A JP 8888599A JP 2000224802 A JP2000224802 A JP 2000224802A
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bearing
damping means
stator
shaft
spindle motor
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JP11088885A
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Dae Hyun Jeong
大鉉 鄭
Zenchu Ko
善宙 洪
Gun-Hee Jang
健煕 張
Dong Kyun Kim
東均 金
Saikaku Kan
載赫 韓
Ichiyu Boku
一雄 朴
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Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
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Publication date
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C35/08—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles
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Abstract

(57)【要約】 【課題】スピンドルモータにおいて、特に非周期的に発
生する非反復的ランアウトを極小化させることで、ディ
スクでの磁気記録密度を増加させる。 【解決手段】ボールベアリングによってシャフトを支持
するようにされるスピンドルモータの構造で、ボールベ
アリングによって加振される変形エネルギーが最も集中
される部位にダンピング手段を挿入させる。かかるダン
ピング手段によってロータでの反復的な振れとともに、
非反復的な振れが大幅に低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ又はフロッピーディスクドライブのような小型の
機器等に使用されるスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでに知られているスピンドルモー
タは、その種類が使用用途又は製作会社によって多種多
様である一方、性能も急速に改善されてきている。
【０００３】図１は、一般的なスピンドルモータの一例
を図示したものである。こうしたスピンドルモータは、
コイル１１２に流れる電流によって形成される電界と永
久磁石１３１によって形成される磁界との相互作用で発
生する電磁気力によって駆動する点では共通している。
【０００４】即ち、固定部材であるコイル１１２に電流
が流れると、コイル１１２に対向して形成される永久磁
石１３２との間で電磁気力が発生し、永久磁石１３２に
回転力が発生する。この回転力によって永久磁石１３２
を付着しているロータ１３０が回転するのである。
【０００５】ところで、スピンドルモータはボールベア
リング１４０が付設される構造によって大きく外輪回転
方式と内輪回転方式とに区分される。
【０００６】外輪回転方式は、軸とロータとの間にベア
リングを挿入させて、ベアリングの外輪とともにロータ
が同時に回転するタイプであり、内輪回転方式は、軸と
ベースプレートのサポートハウジングとの間にベアリン
グを挿入させて、ベアリングの内輪とともに互いに一体
に結合した軸とロータとが同時に回転するタイプであ
る。
【０００７】即ち、外輪回転方式は、軸をベースプレー
トに固定させて、該軸とロータのサポートハウジングと
の間にベアリングが挿入されることでコイルと永久磁石
との間に生じる電磁気力によってベアリングの外輪とと
もにロータを回転させるようにする構成である。
【０００８】そして、内輪回転方式は、図１のようにシ
ャフト１２０がロータケーシング１３１に一体に結合さ
れるとともに、ボールベアリング１４０の内輪１４１に
よって強制的に挟持されている。また、ボールベアリン
グ１４０の外輪１４２がベースプレート１００のサポー
トハウジング１０１の内周面に強制的に挟持されること
で、コイル１１２及び永久磁石１３２間で生じる電磁気
力によってベアリング１４０の内輪１４２とともにシャ
フト１２０及びロータ１３０を同時に回転させる構成で
ある。
【０００９】一方、ボールベアリングが採用されるスピ
ンドルモータの駆動時には、ボールベアリングに起因し
て、軸方向及び軸の半径方向に微少の振動が発生する。
通常、この種の振動変位をランアウトという。
【００１０】こうしたランアウトは、モータの構造にし
たがい、直接ハブを介してディスクにまで伝達される場
合もあり、これとは異なり、軸を介してハブを経てディ
スクに伝達される場合もある。
【００１１】こうしたランアウトの周波数成分を測定し
て分析すると、特に周波数成分中にモータの一定周期ご
とに発生する成分があるとともに、それとは関係なく不
規則的に発生する成分もある。
【００１２】このように周期的に反復して発生する周波
数成分を通常、反復的ランアウトといい、こうした反復
的ランアウトを除いた周波数成分を非反復的ランアウト
という。
【００１３】反復的ランアウトは、モータが駆動すると
きごと常に周期的に発生するため、反復実験を通じて発
生時点の予想が可能となる。従って、現在は、ヘッドの
位置を反復的ランアウトが発生する時点で変化するよう
にする等のサーボ制御システムを具備して振動変位を補
償することができるようにしている。
【００１４】しかしながら、非反復的ランアウトは、発
生時点をまったく予想することができないため、現実的
に制御が不可能である。
【００１５】特に、非反復的ランアウトの量は、ディス
クの歪曲される回転軌跡の大きさを決定するようになる
ため、ヘッドとの位置の差にしたがって、ディスクの磁
気記録密度を制限する原因になっている。従って、現在
は、業界でモータの製作時に非反復的ランアウトの量を
予め一定水準に制限している。例えば、ハードディスク
ドライブの場合、非反復的ランアウトは、トラックピッ
チの５％程度に規制されており、これを採用した３．５
インチハードディスクドライブでは、ディスクでの磁気
記録密度が７０００ＴＰＩのとき、トラックピッチは
３．６μｍであり、非反復的ランアウトは、０．１８μ
ｍに規制されている。
【００１６】しかし、最近のディスクの大容量化と高密
度化が要求されているなかで、単純に非反復的ランアウ
トを規制する程度だけではこれを満足することはできな
い。
【００１７】即ち、ディスクの高密度化のためには、ト
ラックピッチがさらに小さくならなければならないが、
ディスクの磁気記録密度を制限しているモータの非反復
的ランアウトを直接改善しない限り、ヘッドではディス
クの情報を到底読んだり、記録することができない。
【００１８】従って、ディスクで磁気記録密度の高密度
化を可能にするためには、まずモータの非反復的ランア
ウトをより減らす必要がある。
【００１９】一方、モータでの振動を低減させるため
に、最近では図２に示すとおり、シャフト４の上端部で
ディスクをカバーすると同時に、ディスクの遊動を防止
させるクランプ１をシャフト４とボルト５で締結すると
ともに、シャフト４とクランプ１との間にマス３に軟質
のテープ２が付着された振動抑止手段を挿入するモータ
が紹介されている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構造は、シャフト４とクランプ１とを介して伝達される
ランアウトのみを軟質のテープ２とマス３とによって低
減させており、ディスクでのランアウトを間接的に制御
するものである。
【００２１】特に、クランプ１はモータの外部に備えら
れる構成であるため、適用が簡単ではある。しかし、モ
ータ内でシャフト４に直接連結され、ディスクを安着さ
せるようにする実質的な振動部材であるロータのランア
ウトに対しては、まったく制御することができない。
【００２２】従って、モータの外部から間接的に制御す
るランアウトは、制御効率がたいへん悪く、実質的に非
反復的ランアウトの低減を期待しづらいという問題点が
ある。
【００２３】
【課題を解決するための手段・作用・効果】本発明は、
上記問題点を解決するためになされたものであり、その
目的は、変形エネルギーが最も集中される部位にダンピ
ング手段を挿入させてディスクでのランアウト、特に非
反復的ランアウトを大幅に低減させるスピンドルモータ
を提供することにある。
【００２４】また、本発明は、ディスクでの周波数応答
関数を最小化させ、ディスクの磁気記録密度を増加させ
ることで、高密度のディスク製作が可能となるようにす
ることも目的としている。
【００２５】さらに、本発明は、内輪及び外輪駆動方式
の双方に対して適用可能なスピンドルモータを提供する
ことも目的としている。
【００２６】上記目的を達成するために本発明は、ボー
ルベアリングによってシャフトが支持されるスピンドル
モータの構造において、ボールベアリングによって加振
される変形エネルギーが最も集中される部位にダンピン
グ手段を挿入することで、ロータでの反復的なランアウ
トとともに、非反復的なランアウトも大幅に低減するこ
とに特徴がある。
【００２７】本発明は、モータで変形エネルギーが最も
大きく発生する部位に簡単にダンピング手段が挿入され
るため、モータで発生するランアウトの成分中、特に制
御が困難な非反復的ランアウトを大幅に低減することが
できる。
【００２８】即ち、変形エネルギーが最も大きいところ
で振動伝達が遮断及び吸収されるようになることで、デ
ィスクの回転軌跡が振源に近接させることができる。
【００２９】また、ディスクの磁気記録密度を制限する
非反復的ランアウト成分を極小化させることで、ディス
クの磁気記録密度をより一層高めることができる。
【００３０】そして、今後予想されるディスクの磁気記
録密度を２５０００ＴＰＩ程度まで上昇させることがで
き、高密度ディスクドライブの製作を促進させることが
できる、といったたいへん有用な効果を奏する。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい各実施形
態を添付した図面に従い詳細に説明する。
【００３２】まず、モータから発生する変形エネルギー
の伝達経路にしたがい、有限要素解釈を通じて変形エネ
ルギーを測定すると、変形エネルギーは、ロータの上部
ベアリングとの接触面（０．００８５７〜１．３５３）
と上部ベアリングの外輪上端部（０．０１１２〜０．３
８１）と上部及び下部ベアリングの互いに対向する内輪
下端部及び上端部（０．００４８９〜１．６０４）とス
ペーサ（０．００８３７〜０．６１２）とで最も大きく
現れることがわかる。
【００３３】このときの各変形エネルギーは、単位入力
エネルギーあたりの出力エネルギーの大きさを現すもの
で、実際値は１０-3を掛けるものである。
【００３４】こうした結果を基にして、各実施形態では
モータで発生する変形エネルギーが最も大きい部位にダ
ンピング手段７０をそれぞれ挿入させて、特にディスク
での非反復的ランアウトを大幅に低減する。
【００３５】（第１実施形態）図３及び図４は、本発明
に伴う第１実施形態のスピンドルモータを図示した縦断
面図であって、図３は内輪駆動方式、図４は外輪駆動方
式である。符号１０はベースプレート、符号２０はシャ
フト、符号３０はステータ、符号４０はロータである。
【００３６】本実施形態でシャフト２０は、内輪駆動方
式の場合では回転軸になり（図３参照）、外輪駆動方式
の場合ではベースプレート１０に固定される固定軸にも
なり得る（図４参照）。
【００３７】ステータ３０は、コア３１とコア３１に捲
線される捲線コイル３２とからなり、図３のようにベー
スプレート１０に一体形成されるサポートハウジング１
１や図４のようにベースプレート１０に直接固定されて
いる。
【００３８】特に、ステータ３０は、外部から入力され
る電源によって電界を形成する部位である。
【００３９】一方、ステータ３０の上方にはステータ３
０を被覆しつつ、ステータ３０とは所定の間隙を設けた
ロータ４０が備えられている。
【００４０】ロータ４０は、再びロータハウジング４１
とともに、間隙をおいて、ステータ３０と対向する内周
面に永久磁石４２を配設している。
【００４１】図３に示すように、内輪駆動方式の場合、
ベースプレート１０には、シャフト２０の外周面より大
きな内径を有するサポートハウジング１１が突出するよ
うに設けられ、シャフト２０の外周面とサポートハウジ
ング１１の内周面間には上部ベアリング５１及び下部ベ
アリング５２からなるボールベアリングユニット５０が
備えられている。
【００４２】また、図４に示すように、外輪駆動方式の
場合、ロータ４０には、シャフト２０の外周面より大き
な内径を有するサポートハウジング４３が突出するよう
に設けられ、シャフト２０の外周面及びサポートハウジ
ング４３の内周面間には上部ベアリング５１及び下部ベ
アリング５２からなるボールベアリングユニット５０が
備えられる。
【００４３】ボールベアリングユニット５０の上部及び
下部ベアリング５１，５２には、それぞれ内輪５１ａ，
５２ａと外輪５１ｂ，５２ｂとの間に複数個のボール５
３が並列されている。
【００４４】以上のような構成は、内輪駆動方式と外輪
駆動方式である従来のスピンドルモータと同一である。
【００４５】ただ、本実施形態では、シャフト２０及び
サポートハウジング１１，４３間に備えられる上部ベア
リング５１と下部ベアリング５２との間を所定間隔をも
って離隔させ、上部ベアリング５１の外輪５１ｂと下部
ベアリング５２との外輪５２ｂの間に密着されるダンピ
ング手段７０を備える点に特徴がある。
【００４６】換言すれば、上部ベアリング５１と下部ベ
アリング５２との間を所定の間隔で離隔させ、その離隔
された上部ベアリング５１と下部ベアリング５２との互
いに対向する外輪５１ｂ，５２ｂ間の間隙にダンピング
手段７０が挿入されるとともに、それぞれの外輪５１
ｂ，５２ｂと密着するように形成されている。
【００４７】このとき、ダンピング手段７０は、上部ベ
アリング５１と下部ベアリング５２との間のスペーサの
機能を同時にするため、材質はより硬く、特に上部及び
下部ベアリング５１，５２の外輪との接触面は、上部及
び下部ベアリング５１，５２から伝達される衝撃を吸収
することができる材質で構成することがより好ましい。
【００４８】特に、本実施形態ではダンピング手段７０
には図５乃至図６に示すように、少なくとも一方の側が
ベアリングの外輪５１ｂ，５２ｂと微少に離隔されなが
ら、その離隔された間隙内にダンピング手段７０よりは
硬い物質で形成される補強板８０を挿入させることもで
きる。前記補強板８０は、上部及び下部ベアリング５
１，５２の間でダンピング手段７０が安定するように挿
入され、持続的な維持、即ちモータの駆動による変形が
防止され、その材質は、耐久力に優れた金属などを用い
る。
【００４９】上記のような本実施形態の構成にしたが
い、ダンピング手段７０を挿入すると、上部及び下部ベ
アリング５１，５２間で発生する振動を円滑に吸収する
ことができるため、ロータ４０でのランアウトを大幅に
低減させることができる。
【００５０】（第２実施形態）図７及び図８は、本発明
に係る第２実施形態のスピンドルモータを図示した縦断
面図であって、図７は内輪駆動方式であり、図８は外輪
駆動方式である。
【００５１】一方、本実施形態でのベースプレート１
０、シャフト２０、ステータ３０及びロータ４０、そし
てボールベアリングユニット５０が備えられる構成は第
１実施形態に同じである。
【００５２】即ち、ベースプレート１０にはステータ３
０が固定され、シャフト２０は、内輪駆動方式では回転
軸であり、外輪駆動方式では固定軸として備えられ、シ
ャフト２０とサポートハウジング１１，４３との間には
上部及び下部ベアリング５１，５２が一対に備えられる
ボールベアリングユニット５０が強制的に挟持されてい
る。
【００５３】ただ、本実施形態では、ボールベアリング
ユニット５０の上部ベアリング５１と下部ベアリング５
２との外輪５１ｂ，５２ｂ間に両者を常に適切な間隔に
保持するベアリングスペーサユニット６０が挿入され、
上部及び下部ベアリング５１，５２の外輪５１ｂ，５２
ｂとベアリングスペーサユニット６０との間にダンピン
グ手段７０が備えられるようにすることを最大の特徴と
する。
【００５４】換言すれば、本実施形態では、上部及び下
部ベアリング５１，５２の外輪５１ｂ，５２ｂ間にベア
リングスペーサユニット６０を挿入し、ベアリングスペ
ーサユニット６０と上部及び下部ベアリング５１，５２
の外輪５１ｂ，５２ｂとの間にそれぞれダンピング手段
７０を挿入して上部及び下部ベアリング５１，５２で発
生する振動をそれぞれ吸収している。
【００５５】このようにダンピング手段７０を上部及び
下部ベアリング５１，５２側でそれぞれ設けると、ベア
リングで発生する振動が分散されて吸収することができ
るため、さらに振動力が低減される。
【００５６】また、図９及び図１０に示すように、ダン
ピング手段７０の堅固な維持のため、ダンピング手段７
０の少なくとも一方の側には第１実施形態のようなダン
ピング手段７０よりは硬い物質で作られる補強板８０が
一体に付着されるようにする。
【００５７】このとき、硬質の補強板８０は、固定部位
にしたがいダンピング手段７０の上部又は下部ベアリン
グ５１，５２の外輪５１ｂ，５２ｂ側に備えられるよう
にすることもでき、ベアリングスペーサユニット６０側
に備えられるようにすることもできる。
【００５８】（第３実施形態）図１１及び図１２は、本
発明に係る第３実施形態のスピンドルモータを図示した
縦断面図であって、図１１は内輪駆動方式であり、図１
２は外輪駆動方式である。
【００５９】本実施形態の図面に示されたとおり、ベー
スプレート１０、シャフト２０、ステータ３０及びロー
タ４０、そしてボールベアリングユニット５０が備えら
れた構成は上述の各実施形態に同じである。
【００６０】即ち、ベースプレート１０にはステータ３
０が固定され、シャフト２０は、内輪駆動方式では回転
軸であり、外輪駆動方式では固定軸として備えられ、シ
ャフト２０とサポートハウジング１１，４３との間には
一対の上部及び下部ベアリング５１，５２を備えるボー
ルベアリングユニット５０が強制的に挟持されている。
【００６１】従って、内輪駆動方式では、ベースプレー
ト１０とともにロータ４０が回転され、外輪駆動方式で
はロータ４０のみが回転してディスクを回転させるよう
にする。本実施形態では上記のような構成で一対の上部
及び下部ベアリング５１，５２の外輪５１ｂ，５２ｂ間
に第１ベアリングスペーサ６１と第２ベアリングスペー
サ６２とからなるベアリングスペーサユニット６０が挿
入されるようにし、かかる第１ベアリングスペーサ６１
と第２ベアリングスペーサ６２との間にはダンピング手
段７０が挿入されるようにする点に最大の特徴がある。
【００６２】即ち、上部及び下部ベアリング５１，５２
の外輪５１ｂ，５２ｂ間にそれぞれの外輪５１ｂ，５２
ｂに直接面接触して連結されるように、上部ベアリング
５１側には第１ベアリングスペーサ６１が、下部ベアリ
ング５２側には第２ベアリングスペーサ６２がそれぞれ
備えられている。
【００６３】このとき、第１ベアリングスペーサ６１と
第２ベアリングスペーサ６２との間には、間隙が形成さ
れ、この間隙でダンピング手段７０が挿入されるように
している。
【００６４】このように、本実施形態でもやはり上部及
び下部ベアリング５１，５２から発生する振動が第１及
び第２ベアリングスペーサ６１，６２を介してダンピン
グ手段７０に伝達されつつ吸収されるため、ベアリング
を通じた振動衝撃を最小化させることができる。
【００６５】一方、図１３及び図１４に示すとおり、第
１及び第２ベアリングスペーサ６１，６２の間に挿入さ
れるダンピング手段７０の少なくとも一方の側には第１
及び第２ベアリングスペーサ６１，６２との間にダンピ
ング手段７０よりは硬い物質で作られた第１第２実施形
態のような補強板８０が備えられるようにすることがよ
り好ましい。
【００６６】このとき、補強板８０は、図１３に示すよ
うに、ダンピング手段７０の第１ベアリングスペーサ６
１側に備えるようにすることもでき、図１４に示すよう
に、ダンピング手段７０の第２ベアリングスペーサ６２
側に備えるようにすることもでき、第１及び第２ベアリ
ングスペーサ６１，６２にそれぞれ接するようにダンピ
ング手段７０の両側に備えるようにすることもできる。
【００６７】このような補強板８０は、より軟質の材質
であるダンピング手段７０を第１及び第２ベアリングス
ペーサ６１，６２の間に円滑に挿入するようにしつつ、
挿入された状態でも挿入状態を堅固に維持する。
【００６８】このように補強板８０に支持され、堅固に
維持されるダンピング手段７０によってロータ４０に伝
達される振動力を最大に低減することができるため、デ
ィスクでの非反復的なランアウトを極小化させることが
できる。
【００６９】（第４実施形態）図１５は、本発明に係る
第４実施形態のスピンドルモータを図示した縦断面図で
あり、特に内輪駆動方式であるモータでのみ適用される
構成である。
【００７０】本実施形態に従う図面に示したとおり、ベ
ースプレート１０のサポートハウジング１１には、その
外周面にステータ３０が固定され、シャフト２０はロー
タ４０と一体に連結されつつ、サポートハウジング１１
とシャフト２０との間には一対の上部及び下部ベアリン
グ５１，５２を有するボールベアリングユニット５０が
強制的に挟持されている。
【００７１】従って、ステータ３０の捲線コイル３２と
ロータ４０の永久磁石４２との間に電磁気力が生じる
と、上部及び下部ベアリング５１，５２の内輪５１ａ，
５２ａがベースプレート１０及びロータ４０とともに回
転する。
【００７２】上記のような構造の本実施形態では、上部
ベアリング５１の内輪５１ａと、それに対向するロータ
ハウジング４１との間にダンピング手段７０を備える点
に最大の特徴がある。
【００７３】このように本実施形態は、モータの回転時
にシャフト２０、ロータ４０及び上部ベアリング５１の
内輪５１ａを介して伝達される振動をダンピング手段７
０によって吸収する構成を採用している。
【００７４】また、第４実施形態においてもダンピング
手段７０の一側面に、前記各実施形態のようにダンピン
グ手段７０よりは硬い物質で作られる補強板８０を備え
ることができるようにし、このときの補強板８０を、図
１６の場合では補強板８０をダンピング手段７０の上部
ベアリング５１側に、図１７の場合では補強板８０をダ
ンピング手段７０のロータハウジング４１側に備えるこ
とを示している。
【００７５】このように補強板８０をダンピング手段７
０の一方の側に備えると、ダンピング手段７０をロータ
ハウジング４１と上部ベアリング５１の内輪５１ａとの
間に挿入するときの作業が容易であり、挿入させた状態
が堅固に維持されるため、ロータ４０への振動力伝達を
持続的に低減させることができる。
【００７６】（第５実施形態）図１８は、本発明に係る
第５実施形態のスピンドルモータを図示した縦断面図で
あり、特に外輪駆動方式であるモータでのみ適用される
構成である。
【００７７】本実施形態に従う図面に示されたとおり、
ベースプレート１０にはシャフト２０が固定され、その
外側にはコア３１と捲線コイル３２とからなるステータ
３０が固定され、ステータ３０の上方にはステータ３０
を被覆しつつ、ステータ３０との間で間隙を有するロー
タハウジング４１と該ロータハウジング４１の内壁に固
定される永久磁石４２とを有するロータ４０が備えられ
る。
【００７８】そして、シャフト２０の外周面とロータ４
０の中央で一体に下向きに突出されるように形成させた
サポートハウジング４３の内周面との間には、それぞれ
内輪と外輪及び前記内輪と外輪の間に複数個のボールが
配列される一対の上部ベアリング５１と下部ベアリング
５２とからなるボールベアリングユニット５０が強制的
に挟持されている。
【００７９】このような構成は、従来の外輪駆動方式で
あるモータ構造と大同小異であるものの、本実施形態で
は、ベースプレート１０と下部ベアリング５２の内輪５
２ａとの間にダンピング手段７０が備えられる点に最大
の特徴がある。
【００８０】即ち、ベースプレート１０と下部ベアリン
グ５２の内輪５２ａとは、シャフト２０を固定するよう
に連結された常に停止された状態にある固定部材であ
り、こうした固定部材であるベースプレート１０と下部
ベアリング５２の内輪５２ａとの間にダンピング手段７
０を具備することで、より安定した状態での振動低減を
達成することができる。
【００８１】換言すれば、回転する回動部材間にダンピ
ング手段７０を備えると、ダンピング手段７０自体も回
転するため、回転振動を制御するのは、たいへん難しい
が、本実施形態のようなボールベアリングユニット５０
の固定部位で回転振動を制御するようになると、振動力
の吸収を安定させることができるため、振動力低減がよ
り効率的である。
【００８２】一方、図１９に示すように、ベースプレー
ト１０と下部ベアリング５２の内輪５２ａとの間に備え
られるダンピング手段７０の一側面には、前記各実施形
態のようにダンピング手段７０を堅固に支持する補強板
８０が具備されている。
【００８３】このとき、補強板８０はダンピング手段７
０よりは硬い物質で作られるようにする。このように備
えられる補強板８０は、図１９に示すとおり、ダンピン
グ手段７０の下部ベアリング５２側に備えられるように
することもでき、図２０に示すように、ダンピング手段
７０のベースプレート１０側に備えるようにすることも
できる。
【００８４】以上、各実施形態で詳細に述べたとおり、
本発明においてモータの駆動時にボールベアリングによ
って発生する振動がロータ４０に伝達されないように遮
断することができる点に最大の特徴がある。
【００８５】即ち、スピンドルモータでのランアウトに
ついて別途の実験装置を利用し、ディスクを装着しない
状態でスピンドルモータのみの全体のランアウト、反復
的ランアウト、非反復的ランアウトを時間領域と周波数
領域とにそれぞれ分けて測定すると、図２１及び図２２
に示す結果が得られた。このように測定したランアウト
の統計的特性を整理すると、下記の表１に示すようにな
る。
【００８６】
【表１】 上記の表でＴＩＲは全体のランアウト、ＲＲＯは反復的
ランアウト、ＮＲＲＯは非反復的ランアウトをそれぞれ
示している。
【００８７】そして、図２３は、測定した非反復的ラン
アウトをヒストグラムに表したものであり、グラフ内の
実線は、測定した非反復的ランアウトのような平均と標
準偏差を有する正規分布であり、これを通じてわかるこ
とは、非反復的ランアウトが正規分布であるということ
である。
【００８８】しかしながら、上記のようなスピンドルモ
ータに２枚のディスクを装着し、ディスクの軸方向のラ
ンアウトを時間領域と周波数領域とに分けて測定する
と、図２４及び図２５に示すとおりである。このように
測定したランアウトの統計的特性は、下記の表２に示す
とおりである。
【００８９】
【表２】 これを図１８と比較すると、全体ランアウトＴＩＲ、反
復的ランアウトＲＲＯ、非反復的ランアウトＮＲＲＯの
大きさが約７倍程度大きくなったことが分かる。
【００９０】これは、ボールベアリングの加振が伝達さ
れる過程で、ディスクの運動に加えられて、増幅された
ためである。
【００９１】以上の測定結果を基にして、図２６のよう
にスピンドルモータのヒストグラムを分析してみると、
非反復的ランアウトの分布が平均０である正規分布であ
ることがわかる。
【００９２】一方、ディスクを装着しない状態でスピン
ドルモータを既存の量産製品の場合と本発明に従うダン
ピング手段が具備された場合とをみると、まず、ベアリ
ングが入れ替わりながら、製品の動特性解釈結果が変化
したのであるが、その結果は表３に示すとおりである。
【００９３】
【表３】 上記の表に示すとおり、正常のとき、上部ベアリング５
１にダンピング手段７０を備えたとき（Ｕ．Ｂ．Ｄ）、
及び、ベアリング５１，５２間にダンピング手段７０を
備えたとき（Ｂ．Ｓ．Ｄ）を区分した。
【００９４】こうしたダンピング手段７０の具備と、そ
の装着された位置に伴う非反復的ランアウトを時間領域
と周波数領域別に測定すると、図２７及び図２８に示す
とおりである。
【００９５】そして、ディスクを装着した状態での既存
の量産製品の場合と本発明のダンピング手段７０が具備
された場合との動特性をみると、下記の表４に示すよう
に変わったことがわかる。
【００９６】
【表４】 また、ディスクを装着させた状態で定格速度である７０
Ｈｚで回転するときの非反復的ランアウトを時間領域及
び周波数領域別に測定すると、図２９及び図３０に示す
とおりである。
【００９７】以上、詳述した測定結果を分析すると、ベ
アリングにダンピング手段を具備させる構造が備えられ
ていない場合に比べ、非反復的ランアウトが大きく低減
されることがわかる。また、ダンピング手段を具備して
も本発明の第４実施形態のように上部ベアリング側にダ
ンピング手段を具備する場合、スピンドルモータでボー
ルベアリングのボール欠陥による非反復的ランアウトが
すべて減少した。特に、周波数が３００Ｈｚ以下で大部
分の非反復的ランアウト成分が消えたことを確認した。
【００９８】一方、スピンドルモータにディスクを装着
した直後、いくつか非反復的ランアウト成分が大きく現
れたが、大部分の非反復的ランアウト成分が消えること
で、全体的にみたときには、非反復的ランアウトが低減
されたことがわかる。
【００９９】そして、本発明の第１実施形態乃至第３実
施形態でのように、上部ボールベアリング５１と下部ボ
ールベアリング５２との間にダンピング手段７０を具備
してダンピングさせるようにする場合、スピンドルモー
タにおいてボールベアリングのボール欠陥による非反復
的ランアウトは第４実施形態の場合と同様に、すべて減
少したが、内輪欠陥による非反復的ランアウトは、さら
に大きくなったことがわかる。これは、ダンピング手段
を挿入した位置の影響のためであると判断され、ディス
クを装着した後にもこれに類似した傾向が現れており、
その結果、全体の非反復的ランアウトは最も多く低減さ
れたことがわかる。
【０１００】特に、本発明におけるようにダンピング手
段７０を挿入するとき、非反復的ランアウトの標準偏差
が既存の技術では１６ｎｍであったが、本発明でのよう
に、上部ベアリング５１とロータ４０との間にダンピン
グ手段７０を挿入させると、偏差が１１．９ｎｍと小さ
くなり、従来に比べ非反復的ランアウトの低減率が約２
６％に達する。また、上部ベアリング５１と下部ベアリ
ング５２との間にそれぞれダンピング手段７０を挿入さ
せると、偏差が１０．５ｎｍと大幅に減り、非反復的ラ
ンアウトの低減率が約３４％に達する。従って、上部ベ
アリング５１と下部ベアリング５２との間をダンピング
させることがより効果的であることがわかる。
【０１０１】即ち、ロータハウジング４１と上部ベアリ
ング５１との間のダンピングの場合、上部ベアリング５
１の内輪５１ａからロータハウジング４１に伝達される
エネルギーのみを吸収するに過ぎないが、上部ベアリン
グ５１と下部ベアリング５２との間をダンピングをする
構造では上下両側のベアリング間で伝達される振動を同
時に吸収するため、吸収されるエネルギーがさらに大き
くなり低減効果が大きくなる。
【０１０２】また、ディスクを装着する場合が装着され
ていない場合より非反復的ランアウトの低減効果が大き
くなることはディスクを装着することによって、慣性力
が増加し、ダンピング手段７０で吸収される変形エネル
ギーの量がさらに大きいためであることと判断される。
【０１０３】従って、本発明でのように、変形エネルギ
ーが最も大きく発生する部位にダンピング手段７０を備
えることで、ランアウト制御の偏差を大幅に減らすこと
ができる。
【０１０４】一方、本発明でのように、ダンピング手段
７０を適用することで、ディスクに伝達される周波数応
答関数の改善効果は図３１に示すとおりである。
【０１０５】特に、ダンピング手段７０に補強板８０を
付着させるようにすると、ダンピング手段７０の組立が
たいへん簡便になるだけでなく、補強板８０によって振
幅が大きい周波数での多様な周波数成分を分散させ、全
体的には振幅の均等化を促進させることができるととも
に、非反復的ランアウトの低減を倍加させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のスピンドルモータを示す縦断面図であ
る。
【図２】 従来のモータにおいて振動低減構造を適用し
た例示図である。
【図３】 本発明に係る第１実施形態のスピンドルモー
タを示す縦断面図である。
【図４】 本発明に係る第１実施形態のスピンドルモー
タを示す縦断面図である。
【図５】 本発明に係る第１実施形態においてダンピン
グ手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモー
タの部分断面図である。
【図６】 本発明に係る第１実施形態においてダンピン
グ手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモー
タの部分断面図である。
【図７】 本発明に係る第２実施形態のスピンドルモー
タを示す縦断面図である。
【図８】 本発明に係る第２実施形態のスピンドルモー
タを示す縦断面図である。
【図９】 本発明に係る第２実施形態においてダンピン
グ手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモー
タの部分断面図である。
【図１０】 本発明に係る第２実施形態においてダンピ
ング手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモ
ータの部分断面図である。
【図１１】 本発明に係る第３実施形態のスピンドルモ
ータを示す縦断面図である。
【図１２】 本発明に係る第３実施形態のスピンドルモ
ータを示す縦断面図である。
【図１３】 本発明に係る第３実施形態においてダンピ
ング手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモ
ータの部分断面図である。
【図１４】 本発明に係る第３実施形態においてダンピ
ング手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモ
ータの部分断面図である。
【図１５】 本発明に係る第５実施形態のスピンドルモ
ータを示す縦断面図である。
【図１６】 本発明に係る第４実施形態においてダンピ
ング手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモ
ータの部分断面図である。
【図１７】 本発明に係る第４実施形態においてダンピ
ング手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモ
ータの部分断面図である。
【図１８】 本発明に係る第５実施形態のスピンドルモ
ータを示す縦断面図である。
【図１９】 本発明に係る第５実施形態においてダンピ
ング手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモ
ータの部分断面図である。
【図２０】 本発明に係る第５実施形態においてダンピ
ング手段に補強板が結合される状態を示すスピンドルモ
ータの部分断面図である。
【図２１】 ディスクが装着されていないスピンドルモ
ータの時間領域と周波数領域別とのランアウトを図示し
た出力波形図である。
【図２２】 ディスクが装着されていないスピンドルモ
ータの時間領域と周波数領域別とのランアウトを図示し
た出力波形図である。
【図２３】 図２１及び図２２による非反復的ランアウ
トのヒストグラムである。
【図２４】 ディスクが装着された状態でスピンドルモ
ータの時間領域と周波数領域別とのランアウトを図示し
た出力波形図である。
【図２５】 ディスクが装着された状態でスピンドルモ
ータの時間領域と周波数領域別とのランアウトを図示し
た出力波形図である。
【図２６】 図２４及び図２５による非反復的ランアウ
トのヒストグラムである。
【図２７】 ディスクが装着されていないスピンドルモ
ータが定格速度で回転時のダンピング手段の有無に伴う
時間領域と周波数領域別のランアウトを図示した出力波
形図である。
【図２８】 ディスクが装着されていないスピンドルモ
ータが定格速度で回転時のダンピング手段の有無に伴う
時間領域と周波数領域別のランアウトを図示した出力波
形図である。
【図２９】 ディスクが装着された状態でスピンドルモ
ータが定格速度で回転時のダンピング手段の有無に伴う
時間領域と周波数領域別のランアウトを図示した出力波
形図である。
【図３０】 ディスクが装着された状態でスピンドルモ
ータが定格速度で回転時のダンピング手段の有無に伴う
時間領域と周波数領域別のランアウトを図示した出力波
形図である。
【図３１】 ダンピング手段の構成可否に従うディスク
周波数応答関数の出力波形図である。
【符号の説明】
１０ ベースプレート １１ サポートハウジング ２０ シャフト ３０ ステータ ４０ ロータ ５０ ボールベアリングユニット ６０ ベアリングスペーサユニット ７０ ダンピング手段 ８０ 補強板
フロントページの続き (72)発明者 張 健煕 大韓民国ソウル城東区杏堂洞17番地 漢陽 大学校工科大学精密機械工学科振動研究室 (72)発明者 金 東均 大韓民国ソウル城東区杏堂洞17番地 漢陽 大学校工科大学精密機械工学科振動研究室 (72)発明者 韓 載赫 大韓民国ソウル城東区杏堂洞17番地 漢陽 大学校工科大学精密機械工学科振動研究室 (72)発明者 朴 一雄 大韓民国ソウル銅雀区舎堂洞 極東アパー ト105棟1406号 Ｆターム(参考） 5H605 AA04 BB05 BB14 BB19 CC01 CC03 CC04 CC05 EA02 EA19 EB10 EB17 GG06 5H621 GA01 HH01 JK08 JK17 JK19

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シャフトと、 コアと捲線コイルとを有するステータと、ロータケーシ
    ングと該ロータケーシングの内壁に固定される永久磁石
    とを有し、前記ステータを被覆しつつ、前記ステータと
    の間に間隙を有するように配されるロータと、 前記シャフトの外周面と前記サポートハウジングの内周
    面との間に備えられ、内輪・外輪及び前記内輪と外輪と
    の間に複数個のボールが配列されるようした一対の上部
    ベアリング及び下部ベアリングからなるボールベアリン
    グユニットと、前記上部ベアリング及び下部ベアリング
    の外輪の間に設けられ、モータの振動を低減するダンピ
    ング手段とを備えたスピンドルモータ。
  2. 【請求項２】 前記ダンピング手段の少なくとも一方の
    側には、前記ダンピング手段より硬い物質から作られる
    補強板が付着されている請求項１に記載のスピンドルモ
    ータ。
  3. 【請求項３】 シャフトと、 コアと捲線コイルを有するステータと、ロータケーシン
    グと該ロータケーシングの内壁に固定される永久磁石と
    を有し、前記ステータを被覆しつつ、前記ステータとの
    間に間隙を有するように配されるロータと、 前記シャフトの外周面と前記サポートハウジングの内周
    面との間に備えられ、内輪・外輪及び前記内輪と外輪と
    の間に複数個のボールが配列されるようした一対の上部
    ベアリング及び下部ベアリングからなるボールベアリン
    グユニットと、前記上部ベアリング及び下部ベアリング
    の外輪の間に設けられ、少なくとも一方の側の外輪とは
    微細な間隙を有するベアリングスペーサと、前記ベアリ
    ングスペーサと前記上部及び下部ベアリングの外輪との
    間の間隙に挟まれてモータの振動を低減するダンピング
    手段とを備えたスピンドルモータ。
  4. 【請求項４】 前記ダンピング手段の少なくとも一方の
    側には、前記ダンピング手段より硬い物質から作られる
    補強板が付着されている請求項３に記載のスピンドルモ
    ータ。
  5. 【請求項５】 シャフトと、 コアと捲線コイルを有するステータと、ロータケーシン
    グと該ロータケーシングの内壁に固定される永久磁石と
    を有し、前記ステータを被覆しつつ、前記ステータとの
    間に間隙を有するように配されるロータと、前記シャフ
    トの外周面と前記サポートハウジングの内周面との間に
    備えられ、内輪・外輪及び前記内輪と外輪との間に複数
    個のボールが配列されるようした一対の上部ベアリング
    及び下部ベアリングからなるボールベアリングユニット
    と、前記上部ベアリングの外輪に密着される第１ベアリ
    ングスペーサと該第１ベアリングスペーサと微細な間隙
    を有するように前記下部ベアリングの外輪に密着される
    第２ベアリングスペーサとを有するベアリングスペーサ
    ユニットと、前記第１ベアリングスペーサ及び前記第２
    ベアリングスペーサ間の間隙に挟まれてモータの振動を
    低減するダンピング手段とを備えたスピンドルモータ。
  6. 【請求項６】 前記ダンピング手段の少なくとも一方の
    側には、前記ダンピング手段より硬い物質から作られる
    補強板が付着されている請求項５に記載のスピンドルモ
    ータ。
  7. 【請求項７】 シャフトと、 コアと捲線コイルを有するステータと、前記シャフトの
    一端に固定されるロータケーシングと該ロータケーシン
    グの内壁に固定される永久磁石とを有し、前記ステータ
    を被覆しつつ、前記ステータとの間に間隙を有するよう
    に配されるロータと、前記シャフトの外周面と前記サポ
    ートハウジングの内周面との間に備えられ、内輪・外輪
    及び前記内輪と外輪との間に複数個のボールが配列され
    るようした一対の上部ベアリング及び下部ベアリングか
    らなるボールベアリングユニットと、前記上部ベアリン
    グの内輪と前記ロータケーシングとの間に挿入されるモ
    ータの振動を低減するダンピング手段とを備えたスピン
    ドルモータ。
  8. 【請求項８】 前記ダンピング手段の少なくとも一方の
    側には、前記ダンピング手段より硬い物質から作られる
    補強板が付着されている請求項７に記載のスピンドルモ
    ータ。
  9. 【請求項９】 ベースプレートと、 前記ベースプレートに固定されるシャフトと、 コアと捲線コイルを有するステータと、前記シャフトの
    一端に固定されるロータケーシングと該ロータケーシン
    グの内壁に固定される永久磁石とを有し、前記ステータ
    を被覆しつつ、前記ステータとの間に間隙を有するよう
    に配されるロータと、前記シャフトの外周面と前記サポ
    ートハウジングの内周面との間に備えられ、内輪・外輪
    及び前記内輪と外輪との間に複数個のボールが配列され
    るようした一対の上部ベアリング及び下部ベアリングか
    らなるボールベアリングユニットと、前記ベースプレー
    トと下部ベアリングの内輪との間に挿入されるモータの
    振動を低減するダンピング手段とを備えたスピンドルモ
    ータ。
  10. 【請求項１０】 前記ダンピング手段の少なくとも一方
    の側には、前記ダンピング手段より硬い物質から作られ
    る補強板が付着されている請求項９に記載のスピンドル
    モータ。
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