JP2002081455A - ボールベアリング及びこれを用いたスピンドルモータ - Google Patents

ボールベアリング及びこれを用いたスピンドルモータ

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JP2002081455A
JP2002081455A JP2000272601A JP2000272601A JP2002081455A JP 2002081455 A JP2002081455 A JP 2002081455A JP 2000272601 A JP2000272601 A JP 2000272601A JP 2000272601 A JP2000272601 A JP 2000272601A JP 2002081455 A JP2002081455 A JP 2002081455A
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ball
ceramic
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ball bearing
static electricity
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JP2000272601A
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Shigeji Sumi
茂治 角
Daisuke Kikuchi
大輔 菊池
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Nidec Corp
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Nidec Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックボールを使用したボールベアリン
グを使用することでモータ寿命を所要以上に確保する一
方において、回転部側に発生した静電気を当該セラミッ
クボールベアリングを介して固定部側へ逃がすことの出
来る、新たな静電気退避ルートを具備する。 【解決手段】 内輪40と、外輪42と、内輪40と外
輪42との間にあって両者を回転自在に連結しているセ
ラミック製素材により形成されているボール44と、に
より構成したボールベアリング4であって、該セラミッ
クボール44の周囲へ付与されているグリースへ導電性
の添加剤を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本件発明は概括的には磁気デ
イスクを高速回転するための回転駆動装置として使用す
るのに最適なスピンドルモータに関し、より具体的に
は、ハードデイスクドライブ用のスピンドルモータに使
用されるボールベアリング及び該ボールベアリングを搭
載したスピンドルモータの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】ハードデイスクを回転駆動するためのス
ピンドルモータは種々のものが知られている。通常、そ
れらのハードデイスク駆動用のスピンドルモータは、ハ
ードデイスクを保持しこれらを回転するための回転部即
ちロータ側と、この回転部を支持している固定部即ちス
テータ側とよりなり、回転部と固定部とは多くの場合、
一対のボールベアリングによって連結されている。そし
て、これらのボールベアリングは、一般には、内輪と、
外輪と、これらの間にありベアリング鋼と呼ばれるスチ
ールによって形成されているボールと、によって構成さ
れていることは知られている。
【0003】しかるに、最近のハードデイスク自体の情
報記録の高密度化に伴なう高容量化により、使用される
スピンドルモータにおいても、例えば毎分10、000
回転又はそれ以上の高速回転が要求されている現状であ
る。
【0004】このような超高速で回転するスピンドルモ
ータにおいては、これまで一般的に使用されてきたスチ
ール製のボールを使用したスチールボールベアリングの
場合、スチールボール自体が容易に磨耗してしまうた
め、耐摩耗性に大きな課題があり、結果的に高速回転に
対するモータ寿命が短くなるという致命的な欠陥が発生
すること判明した。
【0005】このような欠陥を解消するために、開発さ
れたものに、スチールボールの代わりにセラミックボー
ルを使用したセラミックボールベアリングがある。セラ
ミックボールはスチールボールに比べて耐摩耗性が格段
に優れており、かつ軽量であり、スチールボール使用の
ボールベアリングに比較してセラミックボール使用のボ
ールベアリングは、高速回転特性に富みかつ耐摩滅性に
富み、結果的に高速回転に対する耐久性に優れ、スチー
ルボールベアリングの欠陥をほぼ完全に解消した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セラミ
ックボールベアリングに使用されるセラミックボールに
は、導電性がない。そのため、これまで、ロータ側に発
生した静電気をスチールボールベアリングを介してステ
ータ側即ち装置本体へ自由に逃がしていた静電気退避ル
ートが遮断されることになり、このことが新たな問題を
提起するに至っている。
【0007】よって、本件発明は、セラミックボールを
使用したボールベアリングを使用することでモータ寿命
を所要以上に確保する一方において、セラミックボール
ベアリングのグリースに導電性を持たせることにより、
回転部即ちロータ側に発生した静電気を当該セラミック
ボールベアリングを介して固定側即ち装置側へ逃がすこ
との出来る、新たな静電気退避ルートを具備する、セラ
ミックボール使用のボールベアリング及びスピンドルモ
ータを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】内輪40と、外輪42
と、内輪40と外輪42との間にあって両者を回転自在
に連結しているセラミック製素材により形成されている
ボール44と、により構成し、該セラミックボールの周
囲へ付与されているグリースへ導電性の添加剤を付与す
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下において本件発明の実施例に
ついて述べる。図1は本件発明に関するスピンドルモー
タ1の断面図である。このスピンドルモータ1は、モー
タ本体へ固定されている固定部2側と、固定部2へ回転
可能に支持されておりかつハードデイスク(図示なし)
を保持しこれらを回転するための回転部3側とよりな
り、固定部2と回転部3とは上下一対のボールベアリン
グ4によって接続されている。
【0010】固定部2は、モータ1の基台を形成してい
るブラケット10と、該ブラケット10に立設固定され
ているシャフト12と、ステータコア14の複数のティ
ースにコイル15を巻回して構成されたステータ16
と、から成る。コイル15に接続されているリード線1
8はシャフト12内に設けた孔を通してモータ外部に導
出されている。
【0011】回転部3は、デイスクを載置するためのフ
ランジ状のデイスク載置部22を備えているカップ状の
ロータハブ20と、ロータハブ20の内周面内に配置さ
れている環状のバックヨーク24と、バックヨーク24
の内周面内であって前記ステータコア14に対置した位
置に配置されている環状のロータマグネット26と、バ
ックヨーク24の下部内周面に配置された環状のブッシ
ュ28と、から成る。
【0012】固定部2と回転部3との間には、上下一対
のボールベアリング4が配置されている。更に、上方の
ボールベアリング4の上部及び下方のボールベアリング
4の下部にはそれぞれホルダ32を介して磁性流体シー
ル34が配置され、モータ回転時にベアリング等から生
じるオイルその他の異物が外部へ飛散するのを防止して
いる。また、上方のボールベアリング4の上部に配置さ
れたホルダ32は、磁性流体シール34の上方において
キャップ36を保持しており、シール34やベアリング
4内へ外部からの異物が入り込むのを防止している。
【0013】ここで、各ボールベアリング4、4は、シ
ャフト12の外表面へ嵌め込まれている内輪40と、ロ
ータハブ20及びブッシュ28の内周面へ嵌め込まれて
いる外輪42と、内輪40と外輪42との間にあり両者
を回転自在に連結しているボール44と、によって構成
されている。本件発明において、このボール44は精密
加工したセラミック製(例えば窒化珪素(Si3N4)
系、ジルコニア(ZrO2)系)のボールが使用されて
いる。このようなセラミックボールは、スチールボール
に比較して、磨耗に対する耐久性が良く、軽量であり、
高速回転するモータには、好ましいものである。しか
し、このようなセラミックボールは非導電性素材であ
る。
【0014】一般に、デイスクを搭載したロータハブ2
0を回転すると、デイスクと周辺空気との摩擦によりデ
イスク表面に静電気が発生すると考えられている。そし
てデイスク表面へ帯電した静電気をそのまま放置する
と、帯電した静電気の量が所定値以上になった途端に、
該デイスク表面と磁気ヘッドとの間において放電現象を
発生し、デイスク上のデータが破壊される結果となるこ
とも知られている。
【0015】そこで、本件発明にかかる発明者は、セラ
ミックボール44へこれまでのセラミックボールベアリ
ングにおいて使用していたグリースを使用した状態でス
ピンドルモータの回転実験を行った。その結果。静電気
の発生原因は、上記デイスクと周辺空気との摩擦による
よりも、セラミックボールベアリング自体の持つ物性的
特性に起因するものが大きいということが判明した。こ
れは、セラミックボールベアリングを使用したモータへ
デイスクを搭載することなく、いわゆるモータ単体で回
転したときにロータ側に発生した静電気の量は約−67
Vであったのに対して、搭載するデイスクの枚数を順次
増大した場合、発生する静電気の量は約−66V〜−6
8Vとほぼ一定値を示したことから明らかである。更
に、上記発明者の別の実験によれば、デイスクを3枚搭
載してスピンドルモータの回転数を変化させそこに発生
する静電気量を測定したところ、3000rpmの時に
は、−19Vであり、6000rpmの時には、−26
Vであり、更に、7200rpmの時には、−40Vで
あり、また、回転数を10000rpmまで上げた時に
は、−76Vの静電気量が測定できた。
【0016】このことから、発生する静電気発生量は、
モータ回転数の増大に伴って増大することが判明した。
【0017】そこで、本件発明においては、これらの事
実から、今日主流をなしている超高速回転用の非導電性
セラミックボール使用のスピンドルモータにおいて、当
該非導電性セラミックボールを介して如何にして回転部
に発生した静電気を固定部又は装置本体へ逃がすことが
出来るかについて鋭意研究した。
【0018】そして本件発明者は、これまでのセラミッ
クボールベアリングにおいて当該セラミックボールの周
辺へ付与していたグリースへ、導電性添加剤を付与する
ことを試みた。その結果、図2及び図3に示すような驚
くべき結果が発生した。すなわち、図2は、図1に示す
セラミックボールベアリング使用のスピンドルモータ1
において、これまでのセラミックボールベアリング用グ
リースを該セラミックボールの周辺へ付与したときのモ
ータ単体(搭載デイスクなし)での発生電位を測定した
グラフである。その結果、発生した静電気は、時間の経
過に伴って増大し、回転後900秒(15分)後には、
最大値が−60Vに達したことを示している。
【0019】これに対して、図3は、上で述べたセラミ
ックボールの周辺へ付与したグリースへ導電性の添加剤
を付与したときのモータ単体(搭載デイスクなし)での
発生電位を測定したグラフである。その結果、発生した
静電気は、時間の経過に沿ってほとんど変化がなく、最
大値が−6Vで、図2の場合に比較してモータ内へ蓄積
される静電気量は(1/10)まで激減した。このこと
は、モータの回転に伴って発生した静電気が非導電性セ
ラミックボールへ付与した導電性添加剤を添加したグリ
ースを介して順次固定部側へ放電されたことを意味して
いる。
【0020】ここで、最適に使用される導電性添加剤と
しては、DuPont社製のSTADIS−450(商
標名)、又はShell社製のASA−3(商標名)等
があることが実験の結果判明した。
【0021】
【発明の効果】本件発明によるセラミックボールベアリ
ングにおいては、セラミックボールの周囲へ供与したグ
リースへ導電性の添加剤を付与したため、スピンドルモ
ータの回転部へ発生した静電気は順次該導電性グリース
を介して放電されるため、静電気がデイスクへ蓄積する
心配がなく、よってデイスクとヘッドとの間における放
電現象が防止され、デイスクへ書き込まれた情報が静電
破壊によって破壊されることが完全に解消された。な
お、導電性の添加剤付与は、一対のセラミックボールベ
アリングのうちの上方又は下方のベアリングへのみ行っ
た場合にもその効果が発生した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本件発明により形成されたスピンドルモータを
示す図である。
【図2】セラミックボールベアリングへ公知のグリース
を使用したスピンドルモータにおける静電気発生量を時
間の経過と共に示すグラフである。
【図3】セラミックボールベアリングへ本件発明の導電
性添加剤を添加したグリースを使用したスピンドルモー
タにおける静電気発生量を時間の経過と共に示すグラフ
である。
【符号の説明】
1:スピンドルモータ 2:固定部 3:回転部 4:ボールベアリング 40:内輪 42:外輪 44:セラミックボール
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 7/08 H02K 7/08 Z Fターム(参考) 3J101 AA02 CA40 EA41 EA44 FA11 GA53 5H605 AA11 AA12 BB05 BB14 BB19 CC04 EB10 EB23 EB30 FF10 FF13 5H607 BB01 BB14 BB17 BB25 CC01 DD16 GG08 GG29 KK01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内輪40と、外輪42と、内輪40と外
    輪42との間にあり両者を回転自在に連結しているボー
    ル44であってセラミック製素材により形成されている
    ボール44と、により構成され、該ボールの周囲へグリ
    ースが付与されているボールベアリングにおいて、該グ
    リースへ導電性の添加剤が付与されていることを特徴と
    するボールベアリング。
  2. 【請求項2】 導電性の添加剤が、DuPont社製の
    STADIS−450(商標名)、又はShell社製
    のASA−3(商標名)の何れかから選択されることを
    特徴とする請求項1に記載のボールベアリング。
  3. 【請求項3】 使用するセラミックボールが、窒化珪素
    等のセラミック素材により形成されていることを特徴と
    する請求項1又は請求項2に記載のボールベアリング。
  4. 【請求項4】 回転部、と固定部と、両者を連結する一
    対のボールベアリングと、から構成されているスピンド
    ルモータであって、該ボールベアリングが内輪40と、
    外輪42と、内輪40と外輪42との間にあり両者を回
    転自在に連結しているセラミックボール44と、により
    構成され、少なくとも一方のボールベアリングのボール
    の周囲へ付与されたグリースへ導電性添加剤が提供され
    ているスピンドルモータ。
  5. 【請求項5】 双方のボールベアリングのボールの周囲
    へ付与されたグリースへ導電性添加剤が提供されている
    請求項4に記載のスピンドルモータ。
  6. 【請求項6】 導電性添加剤が、DuPont社製のS
    TADIS−450(商標名)、又はShell社製の
    ASA−3(商標名)の何れかから選択されることを特
    徴とする請求項4又は5に記載のスピンドルモータ。
  7. 【請求項7】 使用するセラミックボールが、窒化珪素
    等のセラミック素材により形成されていることを特徴と
    する請求項4〜請求項6のいずれかに記載のスピンドル
    モータ。
JP2000272601A 2000-09-08 2000-09-08 ボールベアリング及びこれを用いたスピンドルモータ Withdrawn JP2002081455A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003329045A (ja) * 2002-05-13 2003-11-19 Nsk Ltd ハイブリッド車駆動モータ用転がり軸受及びハイブリッド車駆動モータ
JP2018182950A (ja) * 2017-04-18 2018-11-15 箏風工程有限公司 ホイールリムジェネレータ

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Effective date: 20051109

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20071229