JP3114730B2 - Spindle motor using bearings with different characteristics - Google Patents
Spindle motor using bearings with different characteristicsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特性の異なるベアリングを使用したスピン
ドルモータに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spindle motor using bearings having different characteristics.
従来技術及びその課題 従来、主としてディスク（磁気ディスク、光ディス
ク）等を回転させるために使用される一般にスピンドル
モータと呼ばれるモータがある。2. Description of the Related Art There is a motor generally called a spindle motor which is mainly used for rotating a disk (magnetic disk, optical disk) or the like.
このスピンドルモータ（図示省略）は、スピンドルモ
ータ全体を磁気又は光ディスク装置（図示省略）に支持
する固定フレームと、ディスクが具えられたロータと、
固定フレームに立設された軸と、軸とロータ（又は固定
フレーム）の間に具えられた同一の一対の、例えば、ボ
ールベアリングとを有している。そして、このスピンド
ルモータはロータが回転して前記ディスクを回転させる
ようになっている。The spindle motor (not shown) includes a fixed frame for supporting the entire spindle motor on a magnetic or optical disk device (not shown), a rotor having disks,
It has a shaft erected on the fixed frame and a pair of identical, for example ball bearings, provided between the shaft and the rotor (or fixed frame). The spindle motor rotates the rotor to rotate the disk.
ところが、このロータは、ベアリングの部品の加工公
差等のため、僅かに振れながら（振動しながら）回転す
る。However, the rotor rotates while slightly oscillating (vibrating) due to a processing tolerance of a bearing part or the like.
第５図は、ベアリングの部品の加工公差が大きい場合
の回転中のベアリングの外輪の振れ量を示すグラフであ
る。このグラフは、回転中の外輪上のある一点の軌跡を
一枚の図に何回か繰返して描いたグラフであり、その軌
跡は同じ軌跡にならず、ばらつき（最大0.25μｍ）があ
ることがわかる。即ち、外輪は１回転毎に異なった振れ
方をしながら回転していることになる。FIG. 5 is a graph showing the amount of runout of the outer ring of the bearing during rotation when the processing tolerance of the bearing component is large. This graph is a graph in which the locus of a point on the rotating outer ring is repeatedly drawn on a single figure several times, and the locus does not become the same locus and may vary (up to 0.25 μm). Recognize. That is, the outer ring is rotating while rotating differently for each rotation.
従って、ベアリングの部品の加工公差が大きいと、ロ
ータも１回転毎に異なった軌跡を描く振れ方をしながら
回転する傾向が強くなり、ディスク装置のヘッドがディ
スクにデータを書き込む時とディスクからデータを読取
る時とにおけるヘッドとディスクとの相対位置関係が精
度よく再現されず、ディスク装置は、読取りを正確に行
なうことができない恐れがある。Therefore, if the machining tolerance of the bearing parts is large, the rotor also tends to rotate while oscillating in a different trajectory for each rotation, and when the head of the disk device writes data to the disk and when the data is read from the disk. There is a possibility that the relative positional relationship between the head and the disk when reading is not accurately reproduced, and the disk device may not be able to read accurately.
加工公差が大きいと外輪がばらつきのある振れ方をす
る原因として次のようなことがあげられる。When the processing tolerance is large, the following causes can be cited as causes of the runout of the outer ring having variation.
すなわち、ベアリングの各部品は、各部品の大きさ、
形状による固有振動数（例えば、第８頁、第９頁に示す
各式に基づく振動数）を有しており、この固有振動数に
応じた振動をする。又、振幅は加工公差に略々比例す
る。即ち、加工公差が大きいと、部品の振動振幅も大き
くなる。しかし、部品同士は振動を互いに打消合うこと
もあり、振幅が小さくなることもある。従って、各部品
は、振動が大きくなったり、小さくなったりしながら、
振動することになる。このようなことが原因となって、
第５図のようなグラフが描かれる。That is, each part of the bearing is the size of each part,
It has a natural frequency depending on the shape (for example, a frequency based on each equation shown on pages 8 and 9), and vibrates according to the natural frequency. The amplitude is substantially proportional to the processing tolerance. That is, when the processing tolerance is large, the vibration amplitude of the part also increases. However, the vibrations of the components may cancel each other, and the amplitude may be reduced. Therefore, while each part increases or decreases vibration,
It will vibrate. For this reason,
A graph as shown in FIG. 5 is drawn.
このため、真球度、真円度が優れ、且つ、寸法公差の
できるだけ少ないベアリングが求められている。For this reason, there is a demand for a bearing that is excellent in sphericity and circularity and has as small a dimensional tolerance as possible.
第６図は、加工精度の優れたボールベアリングの外輪
の振れ量を示したグラフである。このグラフも、一枚の
図に何回か繰返して描いたグラフであるが、外輪は殆ど
ばらつき（最大0.08μｍ）がなく正弦波に近い曲線を描
くような振れを繰返しながら回転していることがわか
る。FIG. 6 is a graph showing a runout amount of an outer ring of a ball bearing having excellent machining accuracy. This graph is also a graph drawn several times repeatedly on a single figure, but the outer ring is rotating while repeating a swing that draws a curve close to a sine wave with almost no variation (maximum 0.08 μm) I understand.
個々のベアリングの加工精度が優れていれば、ベアリ
ングは振れのばらつきが小さくなるが、従来、スピンド
ルモータには同一のベアリングが一対設けてあるため、
各部品の固有振動数が互いに一致し、各ベアリングは、
共振し、より大きな振幅で振れることがある。If the machining accuracy of each bearing is excellent, the fluctuation of the runout of the bearing will be small, but conventionally, the spindle motor has a pair of identical bearings,
The natural frequency of each part matches each other, and each bearing
It may resonate and swing with greater amplitude.
このため、このようなベアリングを具えたスピンドル
モータは、一対のベアリングの共振によって、ベアリン
グ本来の優れた加工精度を活かすことができず、ロータ
に取付けたディスクの読取りをディスク装置に正確に行
なわせることができない恐れがあるという問題点を有し
ている。For this reason, the spindle motor equipped with such a bearing cannot utilize the original excellent processing accuracy of the bearing due to the resonance of the pair of bearings, and allows the disk device to accurately read the disk attached to the rotor. There is a problem that it may not be possible.
課題を解決するための手段 本発明は、第１発明である、ディスク装置に使用する
高精度スピンドルモータにおいて、固定部材又はロータ
と軸との間に具えられた同一機能を有する一対のベアリ
ングによって前記ロータが前記固定フレームに回転自在
に具えられ、且つ前記一対のベアリングは、相互の共振
周波数が異なるようにそれぞれのベアリングのボールの
数が互いに異なるスピンドルモータと、第２発明であ
る、ディスク装置に使用する高精度スピンドルモータに
おいて、固定部材又はロータと軸との間に具えられた同
一機能を有する一対のベアリングによって前記ロータが
前記固定フレームに回転自在に具えられ、且つ前記一対
のベアリングは、相互の共振周波数が異なるようにそれ
ぞれのベアリングボールにおける接触角を異ならしめて
いるスピンドルモータである。Means for Solving the Problems The present invention is a first invention, in a high-precision spindle motor used for a disk drive, wherein a pair of bearings having the same function and provided between a fixed member or a rotor and a shaft are provided. A second aspect of the present invention is a spindle motor in which a rotor is rotatably mounted on the fixed frame, and the pair of bearings has a different number of balls in each bearing so as to have a different resonance frequency. In the high-precision spindle motor to be used, the rotor is rotatably mounted on the fixed frame by a pair of bearings having the same function provided between a fixed member or a rotor and a shaft, and the pair of bearings are The contact angle of each bearing ball so that the resonance frequency of Spindle motor.
作用 一対のベアリングは、ボールの数、接触角の何れかが
互いに異なるため、互いに特性が異なり、ロータの回転
中にベアリング同士が共振するようなことが少なくな
る。従って、ベアリングの本来の優れた加工精度を活か
すことができるようになる。Action Since the pair of bearings differ in either the number of balls or the contact angle, they have different characteristics, and the bearings are less likely to resonate during rotation of the rotor. Therefore, the original excellent processing accuracy of the bearing can be utilized.
実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
磁気ディスクスピンドルモータ10（第１図参照）は、
磁気ディスク装置Ａに取付けられる固定フレーム11と、
磁気ディスク（図示省略）が装着されるロータ12と、固
定フレーム11に圧入された軸13と、軸13に対してロータ
12を回転自在に支持する一対のボールベアリング14,15
とを有している。The magnetic disk spindle motor 10 (see FIG. 1)
A fixed frame 11 attached to the magnetic disk drive A,
A rotor 12 on which a magnetic disk (not shown) is mounted, a shaft 13 pressed into a fixed frame 11, and a rotor
A pair of ball bearings 14, 15 that rotatably support 12
And
モータ10は、固定フレーム11に具えられた電機子16
と、ロータ12の内側に設けられた磁石17との磁気作用に
よって、ロータ12に装着された磁気ディスク（図示省
略）をロータ12とともに回転させることができる。The motor 10 is provided with an armature 16
Then, by the magnetic action of the magnet 17 provided inside the rotor 12, the magnetic disk (not shown) mounted on the rotor 12 can be rotated together with the rotor 12.
一対のボールベアリング14,15は互いに寸法とボール1
8,19の数を異にしている。A pair of ball bearings 14 and 15 are
The number of 8,19 is different.
ちなみに数値をあげると、一方のボールベアリング14
のボール数は８個、ボール直径は2mm、ボールの公転軌
道直径（dP）は9.5mmである。他方のボールベアリング1
5のボール数は７個、ボール直径は2.778mm、ボールの公
転軌道径は10.5mmである。By the way, if you give a numerical value, one ball bearing 14
The number of balls is 8, the ball diameter is 2 mm, and the orbital diameter (dP) of the balls is 9.5 mm. Other ball bearing 1
5 has seven balls, a ball diameter of 2.778 mm, and a orbital diameter of the balls of 10.5 mm.
次に、第２図に示す磁気ディスクスピンドルモータ30
は、一対のベアリング34,35のボール数のみ互いに異な
らしめたもので、一方のベアリング34のボール38は８
個、他方のベアリング35のボール39は７個である。Next, the magnetic disk spindle motor 30 shown in FIG.
Is different from each other only in the number of balls of a pair of bearings 34 and 35, and the number of balls 38 of one bearing 34 is 8
And the number of balls 39 of the other bearing 35 is seven.
最後に、第３図に示す磁気ディスクスピンドルモータ
40は、ボール48,49のいわゆるラジアル隙間が異なる一
対のベアリング44,45を使用し、予圧付与のために各内
輪51,61に圧力Ｂを加えて（第４図参照）、内外輪51,6
1,52,62の相対位置を軸方向にずらし接触角（ボールと
内外輪との接点を結んだ線と、軸と直交する線とがなす
角）を異ならしめたものであり、一方のベアリング44の
接触角α（例えば、11.1度）より、他方のベアリング45
の接触角α′（例えば、16.5度）の方が大きくなってい
る。Finally, the magnetic disk spindle motor shown in FIG.
40 uses a pair of bearings 44, 45 having different so-called radial gaps between the balls 48, 49, and applies a pressure B to each of the inner rings 51, 61 to apply a preload (see FIG. 4). 6
The relative position of 1, 52, 62 is shifted in the axial direction, and the contact angle (the angle between the line connecting the contact points of the ball and the inner and outer rings and the line perpendicular to the axis) is made different. From the contact angle α of 44 (for example, 11.1 degrees), the other bearing 45
Is larger than the contact angle α ′ (for example, 16.5 degrees).
なお、第２図、第３図のモータ30,40とも、第１図の
モータ10とベアリングが異なるだけで、他の部分は構造
がほぼ同一であるので、第１図と同一の部分には、第１
図の符号の先頭に３又は４を付して示し、構造の説明は
省略する。The motors 30 and 40 shown in FIGS. 2 and 3 are different from the motor 10 shown in FIG. 1 only in the bearing, and the other parts have substantially the same structure. , First
3 or 4 is added to the head of the reference numeral in the figure, and the description of the structure is omitted.
従って、以上の何れのモータも、次に掲げる式に代入
される数値が異なるから、ベアリングの各部における振
動数が互いに異なるため、ベアリングの回転中にベアリ
ング同士が共振することを防止することができる。Therefore, in any of the above motors, the numerical values substituted in the following formulas are different, so that the vibration frequencies in the respective parts of the bearings are different from each other, so that the bearings can be prevented from resonating during rotation of the bearings. .
但し、D :ボール直径（mm） Z :ボール数（個） dP :ボールの公転軌道直径（mm） F :モータの１秒間の回転数（rps） α :ベアリングの接触角（deg） n :整数 とする。さらに、内輪は固定され、外輪が回転するもの
とする（内輪回転、外輪固定であると式は異なる。）。Where, D: ball diameter (mm) Z: number of balls (pieces) dP: ball orbital diameter of balls (mm) F: number of revolutions per second of motor (rps) α: contact angle of bearing (deg) n: integer And Further, it is assumed that the inner ring is fixed and the outer ring rotates (the formula is different if the inner ring is rotated and the outer ring is fixed).
ボールの公転振動数:Fa（Hz） （ボールが公転するときに発生するベアリングの振動
数。） Fa＝［１＋（Ｄ・cosα/dP）］・Ｆ・1/2（Hz） 保持器（図示省略）の振動:Fb（Hz） Fb＝Fa ボールの自転振動数:Fc（Hz） （ボール自転により発生するベアリングの振動数。） Fc＝［（dp/D）−（D/dp）cos2α］・Fr・1/2 ボール通過振動数:Fd（Hz） （ボールがラジアル荷重の方向の位置を通過する時に発
生するベアリングの振動数） Fd＝Ｚ・Fa 内輪のうねり振動数:Fe（Hz） ［内輪がうねっている（真円でない）形状のときに発生
するベアリングの振動数］ Fe＝ｎ・Ｚ・Fa 外輪のうねり振動数:Ff（Hz） 「外輪がうねっている（真円でない）形状のときに発生
するベアリングの振動数］ Ff＝ｎ・Ｚ・（Fr−Fa） ボールのうねり振動数（スラスト方向）:FgT（Hz） （ボールに傷があるとき又は真球でないときに発生する
ベアリングの振動数） FgT＝２・ｎ・Fc ボールのうねり振動数（ラジアル方向）:FgR（Hz） （ボールに傷があるとき又は真球でないときに発生する
ベアリングの振動数） Ｒ＝FaT±Fa なお、以上のスピンドルモータは、軸が固定フレーム
に一体に立設され、一対のベアリングが軸とロータとの
間に設けられているが、軸をロータと一体化し、一対の
ベアリングを固定フレームと軸との間に設けたスピンド
ルモータにも、本発明を適用することができることは勿
論である。また、本発明の技術思想は、ローラ（又はニ
ードル）ベアリングの場合にも適用できるものである。Revolution frequency of the ball: Fa (Hz) (Frequency of the bearing generated when the ball revolves.) Fa = [1 + (D · cosα / dP)] · F · 1/2 (Hz) Cage (illustrated) Omitted vibration: Fb (Hz) Fb = Fa Ball rotation frequency: Fc (Hz) (Bearing frequency generated by ball rotation) Fc = [(dp / D)-(D / dp) cos 2 α] ・ Fr ・ 1/2 Ball passing frequency: Fd (Hz) (Bearing frequency generated when the ball passes through the position in the radial load direction) Fd = Z ・ Fa Inner ring swell frequency: Fe ( Hz) [Vibration frequency of the bearing generated when the inner ring is undulating (not a perfect circle)] Frequency of the bearing generated when the shape is not)] Ff = n · Z · (Fr−Fa) The undulating frequency of the ball (thrust direction): FgT (Hz) (ball FgT = 2 ・ n ・ Fc Ball swell frequency (radial direction): FgR (Hz) (When the ball is scratched or not spherical) R = FaT ± Fa In the above spindle motor, the shaft is integrally erected on a fixed frame, and a pair of bearings are provided between the shaft and the rotor. It is needless to say that the present invention can also be applied to a spindle motor in which a roller is integrated with a rotor and a pair of bearings is provided between a fixed frame and a shaft. Needle) bearings are also applicable.
発明の効果 本発明のスピンドルモータによると、一対のベアリン
グのボールの数、接触角の何れかを互いに異ならしめて
特性を違えたため、ロータの回転中におけるベアリング
同士の共振の発生を防止することができる。従って、ベ
アリングの本来の優れた加工精度を活かすことができ、
効果的に、ロータに取付けられたディスクの読取りをデ
ィスク装置に正確に行なわせることができる。また、既
存のベアリングを使用して容易に実施することができる
効果がある。EFFECT OF THE INVENTION According to the spindle motor of the present invention, any one of the number of balls and the contact angle of a pair of bearings are made different from each other to make the characteristics different, so that the occurrence of resonance between the bearings during rotation of the rotor can be prevented. . Therefore, the original excellent processing accuracy of the bearing can be utilized,
Effectively, the reading of the disk attached to the rotor can be accurately performed by the disk device. In addition, there is an effect that it can be easily implemented by using existing bearings.
第１図は本発明のスピンドールモータの軸に沿った断面
図、第２図、第３図は他の実施例、第４図は第３図のベ
アリングの部分の拡大図、第５図、第６図はベアリング
の外輪の振れを示すグラフである。 dP……ボールの公転軌道直径、α，α′……接触角 10,30,40……磁気ディスクスピンドルモータ（スピンド
ルモータ） 11,31,41……固定フレーム 12,32,42……ロータ 13,33,43……軸 14,15,34,35,44,45……ベアリング 18,19,38,39,48,49……ボール 51,61……内輪、52,62……外輪FIG. 1 is a sectional view taken along the axis of the spin doll motor of the present invention, FIG. 2, FIG. 3 is another embodiment, FIG. 4 is an enlarged view of the bearing part of FIG. 3, FIG. FIG. 6 is a graph showing the runout of the outer ring of the bearing. dP… ball orbit diameter, α, α '… contact angle 10, 30, 40… magnetic disk spindle motor (spindle motor) 11, 31, 41… fixed frame 12, 32, 42… rotor 13 … 33,43 …… Shaft 14,15,34,35,44,45 …… Bearing 18,19,38,39,48,49 …… Ball 51,61 …… Inner ring, 52,62 …… Outer ring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−175312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−160621（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−147669（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−12656（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-175312 (JP, A) JP-A-58-160621 (JP, A) JP-A 1-147669 (JP, U) JP-A 54-160621 12656 (JP, U)
Claims (2)
モータにおいて、固定部材又はロータと軸との間に具え
られた同一機能を有する一対のベアリングによって前記
ロータが前記固定フレームに回転自在に具えられ、且つ
前記一対のベアリングは、相互の共振周波数が異なるよ
うにそれぞれのベアリングのボールの数が互いに異なる
ことを特徴とする、スピンドルモータ。1. A high-precision spindle motor used for a disk drive, wherein the rotor is rotatably mounted on the fixed frame by a pair of bearings having the same function provided between a fixed member or a rotor and a shaft. A spindle motor, wherein the pair of bearings have different numbers of balls of the respective bearings so as to have different resonance frequencies.
モータにおいて、固定部材又はロータと軸との間に具え
られた同一機能を有する一対のベアリングによって前記
ロータが前記固定フレームに回転自在に具えられ、且つ
前記一対のベアリングは、相互の共振周波数が異なるよ
うにそれぞれのベアリングボールにおける接触角を異な
らしめていることを特徴とする、スピンドルモータ。2. A high-precision spindle motor used for a disk drive, wherein said rotor is rotatably mounted on said fixed frame by a pair of bearings having the same function provided between a fixed member or a rotor and a shaft. A spindle motor, wherein the pair of bearings have different contact angles at respective bearing balls so that mutual resonance frequencies are different.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02182803A JP3114730B2 (en) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Spindle motor using bearings with different characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP02182803A JP3114730B2 (en) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Spindle motor using bearings with different characteristics |
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1990
- 1990-07-12 JP JP02182803A patent/JP3114730B2/en not_active Expired - Fee Related
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