JP2000324777A

JP2000324777A - ディスク駆動装置

Info

Publication number: JP2000324777A
Application number: JP12375899A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwai; 廣岩井
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスク駆動装置に関し、騒音を低減し、デ
ータ読み出し時のディスク回転速度をより高速化するこ
とを目的とする。【解決手段】ステータコア２、駆動巻線４、ステータ
コアの中心部に配設された軸受け手段、軸受け手段に回
転自在に支持されたスピンドル６、ロータヨーク７、駆
動磁極９を有する駆動マグネット８、ディスク媒体を回
転駆動するディスク受け台等より構成したディスク駆動
装置であり、駆動磁極９のスラスト方向幅Ｗ２をステー
タコア２のスラスト方向幅Ｗ１の１２０％以下とし、駆
動磁極のスラスト方向幅Ｗ２の中心Ｃ２とステータコア
のスラスト方向幅Ｗ１の中心Ｃ１との差幅Ｗ３をステー
タコア２のスラスト方向幅Ｗ１の１０％以下となるよう
に構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ−ＲＯＭやＤ
ＶＤ−ＲＯＭなどのディスク媒体を回転駆動するディス
ク駆動装置に関わり、特に高速で騒音の少ない駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１及び図２は、後述の本願発明に係る
ディスク駆動装置の概略構成図であるが、説明の便宜
上、従来装置の説明に流用する。即ち、図１はディスク
駆動装置の概略分解斜視図、図２はその主要構成部の概
略横断面図である。これら図において、ディスク駆動装
置のベース１に珪素鋼板等の磁性体をプレスで打ち抜き
積層したステータコア２が固定されている。ステータコ
アの外周には９カ所のスロット（溝）３を有しており、
この各スロット３に駆動巻線４が配設されている。これ
らの巻線４は３スロット３毎に直列に接続され三相の駆
動巻線を構成している。

【０００３】また、ステータコア２の中心部にはスリー
ブ状の軸受け手段５を配設しており、この軸受け手段５
に回転自在に支持されたスピンドル６が挿入されるよう
になっている。このスピンドル６の一方の端部には略カ
ップ状のロータヨーク７がステータコア２にかぶるよう
に固着されている。このロータヨーク７の内周にはステ
ータコア２の外周と狭い隙間で対向するようにした駆動
マグネット８が配設されており、その内周には周方向に
ＮＳ交互に１２極の駆動磁極９が備えられている。三相
の駆動巻線には駆動回路が接続され、駆動電流を順次切
り替えて流すことにより回転磁界を発生させる。ロータ
７は回転磁界と駆動磁極との相互作用により回転駆動力
を発生しスピンドル６を回転させる。

【０００４】また、スピンドル６にはＣＤ−ＲＯＭ等の
ディスク媒体をクランプするディスク受け台１０が固着
されており、スピンドル６の回転に伴いクランプしたデ
ィスク媒体（図示せず）を回転駆動するようになってい
る。

【０００５】従来のディスク駆動装置では、駆動磁極の
スラスト方向幅Ｗ２は十分な磁束を得てトルクを得るた
め、ステータコアのスラスト方向幅Ｗ１の１５０％と十
分に大きくしてあり、また、スラスト方向下側にロータ
の位置を安定させるようにロータを押しつける磁気吸引
力を発生させるため、駆動磁極のスラスト方向幅の中心
Ｃ２はステータコアのスラスト方向幅の中心Ｃ１より上
側にステータコア幅の１５％の差幅Ｗ３を構成してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、上
記のように構成したディスク駆動装置のディスク受け台
１０にディスク媒体をクランプして高速で回転駆動する
と、ステータ２とロータ７の相互作用により発生するス
ラスト方向の振動がディスク媒体に伝わり大きな騒音を
発生する問題がある。このため騒音を一定水準以下に抑
えようとすると、ディスクの回転速度が制限されること
になる。ディスクからデータを読み出す速度はその時の
ディスクの回転数に比例するから、ディスクの回転速度
が制限されると大量のデータを読み出すためにかかる時
間が長くなり、不便でありデータの扱いに支障をきた
し、利用範囲が狭くなることにもなる。

【０００７】また、磁力を減らすなどにより、発生トル
クを少なくして騒音を低減する方法では、負荷範囲が限
定されるなど多くの問題を生じる。

【０００８】そこで、本発明では、上記のような問題点
に鑑み、ロータのスラスト方向の振動の発生を抑え、騒
音を低減し、データ読み出し時のディスク回転速度をよ
り高速化するディスク駆動装置を提供しようとするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の１）〜６）に記載の手段よりなる。
すなわち、

【００１０】１）外周にスロットを有するステータコア
と、該スロットに配設された駆動巻線と、該ステータコ
アの中心部に配設された軸受け手段と、該軸受け手段に
回転自在に支持されたスピンドルと、該スピンドルに固
着された略カップ状のロータヨークと、該ロータヨーク
の内周に配設され該ステータコアの外周と狭い隙間で対
向するようにした駆動磁極を有する駆動マグネットと、
該スピンドル又はロータヨークに固着されディスク媒体
を回転駆動するディスク受け台とを備えたディスク駆動
装置において、該駆動磁極のスラスト方向幅は該ステー
タコアのスラスト方向幅の１２０％以下であり、該駆動
磁極のスラスト方向幅の中心と該ステータコアのスラス
ト方向幅の中心との差幅は該ステータコアのスラスト方
向幅の１０％以下であることを特徴とするディスク駆動
装置。

【００１１】２）前記駆動磁極の数は前記スロットの数
より少ないことを特徴とする請求項１記載のディスク駆
動装置。

【００１２】３）前記ステータコアの外周と前記駆動マ
グネットの内周との狭い隙間は０．８ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載のディスク駆動装
置。

【００１３】４）前記駆動巻線は前記ステータコアの中
心側９０％以内に配設されていること特徴とする請求項
１乃至３のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。

【００１４】５）前記軸受け手段は前記スピンドルを円
筒状に囲いその隙間に潤滑剤を介装すると共に、その円
筒状に囲われた内壁に前記スピンドルの回転に伴い潤滑
剤に動圧を生じさせる動圧溝を備えたことを特徴とする
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のディスク駆動装
置。

【００１５】６）前記軸受け手段の前記スピンドルを囲
む内面は焼結金属よりなることを特徴とする請求項１乃
至５のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下実施の形態につき、好ましい
実施例により説明する。本実施例に係るディスク駆動装
置の概略構成は、前述の図１及び図２に示した構成であ
り、前述と重複する箇所の説明は省略し、以下、主要構
成部についてそれらの図を併せ参照して説明する。

【００１７】まず、本願明者はロータのスラスト方向の
振動を生じるメカニズムを解析し、以下のような知見を
得た。即ち、駆動磁極９より出た磁束は、本来はステー
タコア２の外周部に集められステータコア２のティース
部を通じて磁気回路が構成され、そのティース部に巻か
れた駆動巻線４との電磁的相互作用により回転駆動力を
発生する。しかし、現実には図３の部分図に示す如く、
駆動磁極のスラスト方向の幅Ｗ2がステータコア２のそ
れＷ1より大きいと磁束の一部は直接駆動巻線と鎖交
し、駆動電流が流れればフレミングの法則によりスラス
ト方向の成分を含む力Ｆ１，Ｆ２を発生する。この時、
ステータコア２の上側にある巻線４-1と下側にある巻線
４-2とに発生するスラスト方向成分の力は逆方向で、均
等に磁束を受けていれば力も等しく打ち消すことにな
る。

【００１８】しかし、前述したようにスラスト方向の幅
の中心Ｃ1,2には差幅Ｗ３が設けられており、上側にあ
る巻線が鎖交する磁束が多くなり、結果としてスラスト
方向成分の力Ｆsが駆動磁極９と駆動マグネット８の間
に生じる。ロータ７の回転に伴い駆動巻線の電流は交番
するからスラスト方向の力も交番しスラスト方向の振動
となり、前述したようにディスク媒体に伝達され騒音と
なってしまう。

【００１９】そこで、本実施例のディスク駆動装置で
は、駆動磁極９のスラスト方向幅Ｗ2をステータコア２
のスラスト方向幅Ｗ1の１２０％［（Ｗ2／Ｗ1×１０
０）％］以下で、スラスト方向幅の中心Ｃ1，Ｃ2の差幅
Ｗ3をステータコア２のスラスト方向幅Ｗ1の１０％
［（Ｗ3／Ｗ1×１００）％］以下としたものである。

【００２０】図４は、駆動磁極９のスラスト方向幅Ｗ2
とステータコア２のスラスト方向幅Ｗ1の比、及び駆動
磁極９のスラスト方向幅Ｗ2の中心Ｃ2はステータコア２
のスラスト方向幅Ｗ1の中心Ｃ1との差幅Ｗ3と騒音の関
係を示した図で、実験により実証したデータである。同
図から明らかなように、騒音が従来例の１／２程度に低
減することが分かる。

【００２１】また、同様に駆動磁極９のスラスト方向幅
Ｗ2を１１０％以下で、差幅Ｗ3を１０％以下とするか又
は駆動磁極９のスラスト方向幅Ｗ2を１２０％以下で、
差幅を５％以下とした場合も効果的で、騒音は従来例の
１／３程度に低減されることが実証されている。

【００２２】さらに、同様に駆動磁極９のスラスト方向
幅Ｗ2を１１０％以下で、差幅Ｗ3を５％以下とした場合
には、騒音は従来例の１／４程度に低減される。

【００２３】前述したように、駆動磁極９のスラスト方
向幅Ｗ2は十分な磁束を得てトルクを強くするため、で
きるだけ大きいことが好ましく、また、ロータ７を押し
つける吸引力を発生させ、ディスクの位置安定度を得る
ため、差幅Ｗ3も大きい方が好ましい。

【００２４】また、本実施例の装置では、駆動磁極９の
数をスロット３の数より少なくしている。図５はスロッ
ト３の数は従来のままとし、磁極の数を６極にした場合
の騒音特性を実証した図で、従来の１２極時の２／３程
度に低減される。例えば、図４が１２極でこの図５の６
極の場合とで比較すると、両方の騒音（相対値）の基準
は同じであり、１２０％の１０％においては、１２極で
は５０であり、６極では３５と概略２／３に低減される
ことが分かる。これは、磁極数が減ることで同回転速度
における駆動電流の交番周波数が低くなり、スラスト方
向の振動のエネルギーが低下すると共に、聴感上の騒音
も低下すると言える。例えば３相モータでスロット数が
Ｓである場合、駆動磁極数Ｐは２・Ｓ／３又は４・Ｓ／
３で構成されるが、Ｐ＝２・Ｓ／３の場合、即ち、Ｐ＜
Ｓの場合に効果を奏すると言える。

【００２５】上述したように、駆動磁極９の構成をスラ
スト方向の幅Ｗ2や差幅Ｗ3を工夫することで、騒音が低
減されと共に、騒音を必要な水準まで低減しながら、ト
ルクを強くし、ディスクの位置安定度をも確保すること
が可能となる。

【００２６】また、次に、本実施例の装置は、ステータ
コア２と駆動マグネット８の内周との間隙対騒音の関係
に着目して、その間隙を２〜０．８ｍｍ以下としている
ものである。

【００２７】図６は、そのステータコア２の外周と駆動
マグネット８の内周との隙間対騒音の関係に着目して実
験により実証したデータである。この隙間Ｇ1が狭くな
ると駆動巻線に直接鎖交する磁束が多くなり騒音が大き
くなる。逆に隙間Ｇ1が広くなると磁気抵抗が増加し、
磁束の低下からトルクの低下を生じる。これらトルクと
騒音及び部品のばらつきを考慮した組立容易性のバラン
スを考慮すると、その間隙Ｇ1は０．２〜０．８ｍｍの
範囲が好ましく、トルクと騒音を特に重視した場合は
０．３〜０．６ｍｍが更に好ましいことが分かる。

【００２８】更に、また、本実施例の装置では、駆動巻
線４をステータコア２の中心側９０％以内に配設されて
いる。図７は、その駆動巻線４の配設位置と騒音の関係
を実証した図である。駆動巻線４が外側に配設されてい
ると、駆動磁極９の磁束と直接鎖交する巻線が増え騒音
発生の原因となっていた。このため、駆動巻線９をでき
るだけステータコア２の中心側に配設することで騒音を
減少できる。しかし、過剰に中心側に配設しようとする
と、巻線量が減りトルクの低下につながってしまう。こ
れらのことから騒音とトルクのバランスを考慮すると駆
動巻線をステータコアの中心側９０％以内に配設されて
いることが必要となる。さらに、騒音を重視した場合に
は、駆動巻線４をステータコア２の中心側８５％以内に
配設されていることが好ましいという実証が得られてい
る。

【００２９】また、本実施例の装置における軸受け手段
５の好ましい構成について述べる。一般的に軸受け手段
には図示しないボールベアリングが用いられるが、ボー
ルベアリングはスピンドル６と軸受け手段とがボールを
介して直接接触する構造の為、ステータ２で発生した振
動がそのままスピンドル６に伝わる上、ボールベアリン
グ自身ボールの回転に伴う振動発生もあり、高速回転時
は振動、騒音が大きい問題がある。

【００３０】この問題を解決するため、本実施例の装置
では、例えば、軸受け手段５をスピンドル６を円筒部１
１で囲い、その隙間に潤滑剤を備えたスリーブ軸受で構
成することで改善される。

【００３１】即ち、スリーブベアリングは回転によりそ
の内面に潤滑剤の油膜が形成され、この油膜を介してス
ピンドルを支えることになり、前述した振動の伝達が少
なく、軸受け自身の振動発生もなく騒音を低減する効果
を奏する。

【００３２】特に、軸受け手段５にスピンドル６の回転
に伴い潤滑剤に動圧を生じさせる動圧溝を備えた動圧軸
受けを用いた場合には、この効果が顕著に生じる。例え
ば、図２の付図（スピンドル６を取り除いた円筒部１１
の部分拡大図）に示すように、軸受け手段の内面に”
く”の字状の溝１１ｂを回転方向に多数形成すること
で、スピンドル６の回転に伴い潤滑剤の粘性により潤滑
剤が溝の”く”の字の頂点に集まり、動圧を発生しスピ
ンドル６を支持する。動圧溝のない軸受け手段では、加
工精度が悪いと潤滑剤の油膜の形成が不均一となること
があり、前述した振動の遮断効果が損なわれる場合があ
るが、動圧軸受けでは加工精度の影響を受け難く、振動
遮断効果により優れており、軸受け自身の振動発生もよ
り少ない。また、”く”の字状の溝１１ｂは周知のヘリ
ボーン形状の溝としても良い。

【００３３】また、その軸受け手段５のスピンドル６を
囲む円筒部１１の内面１１ａは金属を切削して構成して
も良いが、この場合は切削による挽き目が微少な突起と
して残り、この突起が前述した潤滑剤の油膜を切れ易く
したり、動圧の発生を乱すなどの問題がある。部分的に
も油膜が切れたり動圧の発生が乱れると振動遮断効果が
損なわれるとともに、軸受けとスピンドルが直接接触し
騒音を発し、高速回転での使用に制限を生じる問題があ
る。

【００３４】この問題は、前記の内面１１ａを焼結金属
より構成すること効果的である。銅や鉄などの金属粉末
を主体とした材料を圧縮成形し焼結した焼結金属の表面
は多孔質ではあるが、突起は殆ど無く、あったとしても
スピンドル６の回転にともない影響がなくなる。さら
に、この表面を滑らかに加工した部材で圧力をかけて磨
くなどの処理を施せば、表面の孔が減るとともに突起も
なくなり、より良好な効果を得ることが可能である。

【００３５】即ち、スピンドル６を囲む内面１１ａを焼
結金属で構成することで、潤滑材の油膜の形成や動圧の
発生を良好に保つ作用があり、前述した騒音低減の効果
を安定させると共に、スピンドルの許容回転数を高くし
寿命を長くすることができる。

【００３６】上述の実証では、全ての回転数域で生じる
が、６０００ｒｐｍ以上、特に８０００ｒｐｍ以上の高
速回転で顕著であることが確認されている。

【００３７】以上説明したように、本願実施例の装置
は、各視点からの考察に基づいてなされたもので、上述
の効果を一つだけ取り入れた構成としても良く、それぞ
れの効果が得られる構成を適宜組み合わせた構成として
も良いことは勿論である。また、内面１１ａに形成され
る溝１１ｂ及びその内面を焼結金属で形成する構成は、
上記の実施例のように円筒部１１が設けられない場合に
は、スピンドル６と直接対向する内面に設ける構成とし
ても良い。そして、潤滑材はそれらの間隙部に介装すれ
ば良い。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本願各発明によれ
ば、スピンドル又はロータヨークに固着されディスク受
け台にディスク媒体をクランプし、回転駆動するディス
ク駆動装置について、駆動磁極の磁束が駆動巻線と直接
鎖交することによって生じるスラスト方向の力がディス
クに伝わり騒音となるとの知見に基づき、請求項に記載
の構成をとることにより、トルクやロータの位置安定度
などの特性を損なうことなく騒音を改善することができ
る。このため、騒音を一定水準以下に抑えた場合にもデ
ィスクの回転速度が制限されることがなく、ディスクか
らデータを読み出す速度も向上し、大量のデータを読み
出すためにかかる時間も短くなる。また、回転速度範囲
及び負荷トルク範囲が拡大され、データの扱いの利便性
が向上して利用範囲が拡大されることにもなる等の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係るディスク駆動装置の実施例及び
従来例を説明するための分解斜視図である。

【図２】図２における主要構成部の概略断面図である。

【図３】ステータと駆動磁極まわりを示す概略部分図で
ある。

【図４】マグネットのオフセットと騒音の大きさとを示
し図である。

【図５】スロットの数を従来のままとし、磁極の数を６
極にした場合の騒音特性を示した図である。

【図６】ステータコアの外周と駆動マグネットの内周と
の隙間対騒音の関係に着目しときの実証したデータを示
す図である。

【図７】駆動巻線４の配設位置と騒音の関係を実証した
図である

【符号の説明】

１ベース２ステータコア３スロット（溝）４巻線５軸受け手段６スピンドル７ロータヨーク８駆動マグネット９駆動磁極１１円筒部１１ａ内面１１ｂ溝Ｃ1 ステータコアのスラスト方向幅の中心Ｃ2 駆動磁極のスラスト方向幅の中心Ｗ1 ステータコアのスラスト方向幅Ｗ2 駆動磁極のスラスト方向幅Ｗ3 駆動磁極のスラスト方向幅の中心とステータコア
のスラスト方向幅の中心との差幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周にスロットを有するステータコアと、
該スロットに配設された駆動巻線と、該ステータコアの
中心部に配設された軸受け手段と、該軸受け手段に回転
自在に支持されたスピンドルと、該スピンドルに固着さ
れた略カップ状のロータヨークと、該ロータヨークの内
周に配設され該ステータコアの外周と狭い隙間で対向す
るようにした駆動磁極を有する駆動マグネットと、該ス
ピンドル又はロータヨークに固着されディスク媒体を回
転駆動するディスク受け台とを備えたディスク駆動装置
において、該駆動磁極のスラスト方向幅は該ステータコアのスラス
ト方向幅の１２０％以下であり、該駆動磁極のスラスト
方向幅の中心と該ステータコアのスラスト方向幅の中心
との差幅は該ステータコアのスラスト方向幅の１０％以
下であることを特徴とするディスク駆動装置。
【請求項２】前記駆動磁極の数は前記スロットの数より
少ないことを特徴とする請求項１記載のディスク駆動装
置。
【請求項３】前記ステータコアの外周と前記駆動マグネ
ットの内周との狭い隙間は０．８ｍｍ以下であることを
特徴とする請求項１又は２記載のディスク駆動装置。
【請求項４】前記駆動巻線は前記ステータコアの中心側
９０％以内に配設されていること特徴とする請求項１乃
至３のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。
【請求項５】前記軸受け手段は前記スピンドルを円筒状
に囲いその隙間に潤滑剤を介装すると共に、その円筒状
に囲われた内壁に前記スピンドルの回転に伴い潤滑剤に
動圧を生じさせる動圧溝を備えたことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。
【請求項６】前記軸受け手段の前記スピンドルを囲む内
面は焼結金属よりなることを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか１項に記載のディスク駆動装置。