JP3166362B2 - 磁気ディスク駆動装置用モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク駆動装置
の少なくとも１枚以上の磁気ディスクを装着し、回転駆
動させる磁気ディスク駆動用のブラスレスモータの構造
に関し、特に磁気ディスクを装着するハブの内径部にマ
グネットを固定したアウターロータ型のブラシレスモー
タ（以後モータと称す）の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク駆動装置はコンピュータシ
ステムの薄型化，小型化，大容量化，低消費化の要求に
より磁気ディスク駆動装置の高さは大幅に薄くなり、か
つ大きさも８インチから５．２５インチ，３．５インチ
タイプへ主流が移り、近年は２．５インチ，１．８イン
チタイプが出現している。またデータベースの普及，エ
ンジニアリング．ワークステーションといった傾向によ
り大容量化のニーズも強くなるとともに低消費化に移行
する傾向が有り、モータ駆動をＰＷＭ駆動で行う要求が
でてきた。ＰＷＭ駆動とは、Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎの略であり、モータに印加する電
圧をトランジスタを用いてディジタル的に高い周波数で
オン・オフ制御し、モータにかかる電圧をコントロール
する方法であり、オフのときにはモータには電流が流れ
ず慣性で回転するため、消費電力を小さくすることがで
きる。

【０００３】また磁気ディスクの枚数も大容量化に伴っ
て増加傾向にある。このため、モータには高剛性化の要
求がでてきた。剛性とはある荷重時の変位量で表され
る。つまり剛性＝荷重／変位で示され、高剛性とは単位
変位当たりの荷重が大きいことであり、高剛性にするこ
とによって磁気ディスクの振動が小さくなり情報の書き
込み読みだしが安定する。

【０００４】以下、図面を参照しながら従来のモータに
ついて説明する。図９は従来のモータの断面図を示すも
のであり、図１０は従来のモータの平面図を示す。

【０００５】図９，図１０において１はモータの固定
軸、１２はスペーサであり、固定軸１に支持される上側
軸受７と下側軸受８の間に位置する。２は磁気ディスク
３６を装着するためのハブであり、磁気ディスク３６と
磁気ディスク３６間のスペースを保つためのディスクス
ペーサ３８が、クランパー３７とクランパーネジ３９に
よって固定される。それぞれの磁気ディスク３６の両面
には、磁気ディスクに情報を書き込み読みだしするため
のヘッド３５が接触しており磁気ディスク３６の面上を
動くことができる機能を持っている。

【０００６】３はブラケットであり、中央部に固定軸１
が取り付けられ、磁気ディスク装着側２９へ伸びてい
る。ブラケット３は、磁気ディスク駆動装置のシャーシ
２８に取り付けネジｃ３０で固定される。４はハブ２に
固定する円筒状のロータマグネット、５はロータマグネ
ット４に対向する位置に設けられたステータコアであ
り、固定軸１の下部に固定される。６はステータコア５
に巻装された巻線である。９はステータ基板でありブラ
ケット３に取り付けられており、ステータ基板９には巻
線６の励磁を制御するための位置検出素子１５が配置さ
れている。

【０００７】１１は上側磁性流体シールであり、固定軸
１との間に磁性流体ａ１６を保持し上側軸受７、下側軸
受８からのグリース飛散を防止している。１４は上側磁
性流体シール１１を保持する磁性流体シールホルダーａ
であり、ハブ２に固定されている。１８は下側磁性流体
シールであり、ハブ２との間に磁性流体ｂ１７を保持し
上側軸受７、下側軸受８からのグリース飛散を防止して
いる。１３は下側磁性流体シール１８を保持する磁性流
体シールホルダーｂであり、固定軸１の中央部に取り付
けられている。１０は予圧バネであり、下側軸受８と磁
性流体シールホルダーｂ１３の間に位置し、上側軸受７
と下側軸受８に予圧を与えている。１９は円筒状のシー
ルド板であり、ブラケット３の円筒部２４に取り付けら
れている。

【０００８】以上のように構成されたモータのＰＷＭノ
イズについて説明する。ＰＷＭノイズは電圧が印加され
る巻線６から発生し、それぞれ固定軸１，ブラケット
３，ハブ２を伝わり空間に輻射されヘッド３５に飛び込
んだり、更にハブ２より磁気ディスク表面に伝わり直接
ヘッド３５に飛び込んだりしてヘッド出力に悪影響を与
え、情報の書き込み読みだしの誤動作を起こす原因とな
っている。図１１は従来のモータと円筒状のシールド板
１９がない時のＰＷＭノイズの高調波である数ＭHzの高
周波ノイズを比較したものである。この図より４６ｍＶ
ｐ−ｐから３５．５ｍＶｐ−ｐになり円筒状のシールド
板１９の効果はあるが、許容値３０ｍＶｐ−ｐ以下に達
していない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、モータから発生する電磁ノイズやＰＷＭ
駆動のＰＷＭノイズの高調波である数ＭHzの高周波ノイ
ズを低減する効果はあるが許容値に達していない。この
ため空間に輻射され、ヘッドに飛び込みヘッド出力に悪
影響を与え、情報の書き込み読みだしの誤動作をおこす
という問題点を有していた。また剛性不足で情報の書き
込み読みだしの誤動作をおこすという機械的な問題点も
有していた。通常剛性を増加するには軸受の予圧を増加
する方法を行うが、この方法では軸受の騒音が増加する
問題を有していた。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、電磁ノイズやＰＷＭノイズを低減するモータを提供
することを第１の目的とし、剛性を増すモータを第２の
目的とする。

【００１１】この第１の目的を達成するために本発明の
モータは、固定軸とステータコア間に円筒状のボスを配
置し、円筒状のボスは導電率の高い材料、例えばアルミ
ニウム等でつくられている。さらに製造上を考慮し円筒
状のボスがホルダーもしくはブラケット、磁気ディスク
駆動装置のシャーシと一体的に成形される構成を有して
いる。また、ハブの下端部外周を包み込むようにブラケ
ット内周面に円筒状のシールド板が設けられている。

【００１２】次に第２の目的を達成するために本発明の
モータは、磁性流体シールホルダーが樹脂でつくられて
いる。

【００１３】

【作用】ヘッド出力は、処理回路にて電気的フィルター
を通る。通常この電気的フィルターは、ＰＷＭノイズを
除去できるように常数が設定され、ＰＷＭノイズの１次
成分は当然のごとく除去されるが、ＰＷＭノイズの高調
波である数ＭHzの高周波ノイズは、この電気的フィルタ
ーを通しても除去することが出来ない。

【００１４】しかし、この構成によってＰＷＭノイズの
高調波である数ＭHzの高周波ノイズは、ステータコアか
ら固定軸に伝わりにくくすることができ固定軸からブラ
ケットへ、固定軸からハブへ伝わるノイズを減少させ、
空間に輻射するノイズを減らすため、ヘッドにおよぼす
ノイズを低減することができる。

【００１５】更に、円筒状のボスがホルダーもしくはブ
ラケットと一体的に成形されるのでホルダーの高さが精
度良くでき予圧のばらつきを小さくおさえることがで
き、製造上容易に組み立てられる。

【００１６】また、磁性流体シールホルダーを樹脂にす
ることによってロータ部の重量が減少するため剛性が増
加する。この理由は剛性を示す方法として共振周波数を
示す方法があり、共振周波数が高い程剛性が高くなる。
共振周波数＝１／２π＊（バネ常数＊重力加速度／ロー
タ部の重量）^0.5で示され、ロータ部の重量が減少する
ことによって共振周波数が増加する。更に最近では金属
と同じ線膨張係数を持った樹脂も多々あり信頼性も高
く、製造上容易に成形されコストも安くできる。

【００１７】

【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１８】従来の構成と同じ部分については、従来例
と同じ符号を付けその説明は省略する。

【００１９】図１は本発明の第１の実施例におけるモー
タの断面図を示すものであり、図２は本発明の第１の実
施例におけるモータの平面図を示す。

【００２０】図１，図２において１０１はモータの固定
軸、１１２はスペーサａであり、固定軸１０１に支持さ
れる上側軸受７と下側軸受８の間に位置する。１０２は
磁気ディスクを装着するためのハブ、１０３はブラケッ
トであり、中央部に固定軸１０１が取り付けられ、磁気
ディスク装着側１２９へ伸びている。ブラケット１０３
は、磁気ディスク駆動装置のシャーシ１２８に取り付け
ネジ１３０で固定される。

【００２１】１０４はハブ１０２に固定する円筒状のロ
ータマグネット、１０５はロータマグネット１０４に対
向する位置に設けられたステータコアである。１０６は
ステータコア１０５に巻装された巻線である。１０９は
ステータ基板ａでありブラケット１０３に取り付けネジ
２２で取り付けられており、ステータ基板１０９には、
巻線１０６の励磁を制御するための位置検出素子１１５
が配置されている。

【００２２】１１４は上側磁性流体シール１１を保持す
る磁性流体シールホルダーであり、樹脂によって作られ
ており、ハブ１０２に固定されている。２０は磁性流体
保護板であり、磁性流体シールホルダー１１４に取り付
けられている。２１３はホルダーであり、固定軸１０１
の中央部に取り付けられ、ホルダー２１３とハブ１０２
のラジアルギャップそしてホルダー２１３と下側軸受８
のラジアルギャップを小さくし上側軸受７と下側軸受８
からのグリース飛散を防止している。

【００２３】１１０は予圧バネであり、下側軸受８とホ
ルダー２１３の間に位置し、上側軸受７と下側軸受８に
予圧を与えている。１１９は円筒状のシールド板であ
り、ブラケット１０３の円筒部１２４に取り付けられて
いる。３１は円筒状のボスであり、固定軸１０１とステ
ータコア１０５の間に取り付けられている。円筒状のボ
ス３１はアルミニウムや銅等の導電率の高い材料が電磁
ノイズやＰＷＭノイズに対して有効である。また磁性流
体シールホルダー１１４を樹脂にすることによって剛性
は増加する。

【００２４】以上のように構成されたモータのＰＷＭノ
イズについて、図３（ａ）を用いて説明する。まず、図
３の（ａ）は本発明のモータと従来のモータと円筒状の
シールド板１９がない時のＰＷＭノイズの高調波である
数ＭHzの高周波ノイズを比較したものである。この図か
ら明らかなように本実施例によるモータは、３５．５ｍ
Ｖｐ−ｐから２３．５ｍＶｐ−ｐに改善され、許容値３
０ｍＶｐ−ｐ以下を満足する優れた効果が得られる。

【００２５】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図４は本発明の
第２の実施例におけるモータの断面図を示す。

【００２６】図４において２０１はモータの固定軸、２
０２は磁気ディスクを装着するためのハブ、２２８は磁
気ディスク駆動装置のシャーシであり、固定軸２０１が
磁気ディスク駆動装置のシャーシ２２８に固定され、磁
気ディスク装着２２９へ伸びている。２０４はロータマ
グネット２０５でありブッシュ４０に固定され、ハブ２
０２のハブ内径部４４に固定される。

【００２７】２０５はロータマグネット２０４に対向す
る位置に設けられたステータコアであり、固定軸２０１
に支持される上側軸受７と下側軸受８の間に位置する。
２０６はステータコアに巻装された巻線である。１１１
は磁性流体シールａであり、上側軸受７の上部と下側軸
受８の下部に配置され、上側軸受７の上部の磁性流体シ
ール１１１はハブ２０２に固定され、下側軸受８の下部
の磁性流体シール１１１は磁性流体シールホルダー２１
４に固定され、ハブ２０２に固定される。磁性流体シー
ル１１１と固定軸２０１との間に磁性流体１６を保持し
上側軸受７，下側軸受８からのグリース飛散を防止して
いる。

【００２８】３１は円筒状のボスであり、固定軸２０１
とステータコア２０５の間に取り付けられている。円筒
状のボス３１はアルミニウムや銅等の導電率の高い材料
が電磁ノイズやＰＷＭノイズに対して有効である。第２
の実施例も第１の実施例と同様なＰＷＭノイズの効果が
得られる。

【００２９】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。本発明の第１の
実施例の構成と同じ部分については、同じ符号を付けそ
の説明は省略する。

【００３０】図５は本発明の第３の実施例におけるモー
タの断面図を示す。図５において１１３は円筒状のボス
と一体に成形されているホルダーである。ホルダー１１
３にステータコア１０５が取り付けられ、固定軸１０１
にホルダー１１３が取り付けられている。ホルダー高さ
３２を精度良くだすためにホルダー１１３とブラケット
１０３を接触部３３で接触させている。ホルダー１１３
は第１の実施例同様アルミニウムや銅等の導電率の高い
材料が電磁ノイズやＰＷＭノイズに対して有効である。
第３の実施例も第１の実施例と同様なＰＷＭノイズの効
果が得られる。

【００３１】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。本発明の第１の
実施例の構成と同じ部分については、同じ符号を付けそ
の説明は省略する。

【００３２】図６は本発明の第４の実施例におけるモー
タの断面図を示す。図６において２０３はブラケットで
あり、ブラケット２０３にステータコア１０５，固定軸
１０１が取り付けられている。ホルダー高さ３２を精度
良くだすためにホルダー２１３とブラケット２０３を接
触部３４で接触させている。ブラケット２０３は、円筒
状のボスと一体に成形されており、アルミニウムや銅等
の導電率の高い材料が電磁ノイズやＰＷＭノイズに対し
有効である。その生産性や経済性より鋳造プロセスにて
アルミニウム材で形成されているのが大半である。第４
の実施例も第１の実施例と同様なＰＷＭノイズの効果が
得られる。

【００３３】（実施例５）以下本発明の第５の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図７は本発明の
第５の実施例におけるモータの断面図を示す。

【００３４】図７において３０１はモータの固定軸、１
１２はスペーサであり、固定軸３０１に支持される上側
軸受７と下側軸受８の間に位置する。３０２は磁気ディ
スクを装着するためのハブである。３２８は磁気ディス
ク駆動装置のシャーシであり、中央部に固定軸３０１取
り付けネジ２３０によって取り付けられ、磁気ディスク
装着側３２９へ伸びている。２０４は円筒状のロータマ
グネットであり、ロータフレーム１４０に固定され、ハ
ブ３０２に固定される。２０５はロータマグネット２０
４に対向する位置に設けられたステータコアである。２
０６はステータコア２０５に巻装された巻線である。

【００３５】１４２は巻線２０６と外部回路を接続する
リード線であり、シャーシ３２８に設けられているリー
ド線通し穴４３を通して外部にでている。１１１は磁性
流体シールであり、上側軸受７の上部と下側軸受８の下
部に配置され、ハブ３０２に固定される。磁性流体シー
ル１１１と固定軸３０１との間に磁性流体１６を保持し
上側軸受７，下側軸受８からのグリース飛散を防止して
いる。３１は円筒状のボスであり、固定軸３０１とステ
ータコア２０４の間に取り付けられている。円筒状のボ
ス３１はアルミニウムや銅等の導電率の高い材料が電磁
ノイズやＰＷＭノイズに対して有効である。

【００３６】以上のように構成されたモータのＰＷＭノ
イズについて、図３（ｂ）を用いて説明する。まず、図
３（ｂ）は本発明の第５の実施例におけるモータと従来
のモータのＰＷＭノイズの高調波である数ＭHzの高周波
ノイズを比較したものである。この図から明らかなよう
に、第５の実施例におけるモータは３５．５ｍＶｐ−ｐ
から３０ｍＶｐ−ｐに改善され、許容値３０ｍＶｐ−ｐ
以下をぎりぎりではあるが満足する。これより円筒状の
シールド板１１９の効果より円筒状のボスの方が非常に
大きな効果があることがわかる。

【００３７】（実施例６）以下本発明の第６の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。本発明の第５の
実施例の構成と同じ部分については、同じ符号を付けそ
の説明は省略する。

【００３８】図８は本発明の第６の実施例におけるモー
タの断面図を示す。図８において４０１はモータの固定
軸、４２８は円筒状のボスと一体に成形されている磁気
ディスク駆動装置のシャーシであり、ステータコア２０
５が取り付けられており、円筒状のシールド板１１９が
取り付けられている。シャーシ４２８は円筒状のボスと
一体に成形されており、アルミニウムや銅等の導電率の
高い材料が電磁ノイズやＰＷＭノイズに対し有効であ
る。その生産性や経済性より鋳造プロセスにてアルミニ
ウム材で形成されているのが大半である。第６の実施例
も第１の実施例と同様なＰＷＭノイズの効果が得られ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明はハブの下端部外周
を包み込むようにブラケット内周面に円筒状のシールド
板を設け、固定軸とステータコア間に導電率の高い円筒
状のボスを配置することで導電率の高いヘッド出力を処
理回路の電気的フィルターに通しても除去することがで
きないＰＷＭノイズの高調波である数ＭＨｚの高周波ノ
イズをステータコアから固定軸に伝わりにくくすること
ができ、固定軸からブラケットへ、固定軸からハブへ伝
わるノイズを減少することができる。またブラケット内
周面に設けた円筒状のシールド板とあいまって空間に輻
射するノイズも減らすため、ヘッドにおよぼすノイズを
低減することができ、情報の書き込み読みだしの誤動作
を解決することができる。

【００４０】更に通常剛性を増加するには軸受の予圧を
増加する方法をするが、この方法では軸受の騒音が増加
する問題を有しており、磁性流体シールホルダーを樹脂
にすることによってロータ部の重量を減少させ剛性を増
すことができ騒音を悪化させず、モータの剛性を増加
し、高剛性にすることによって磁気ディスクの振動が小
さくなり情報の書き込み読みだしの機械的な問題点を解
決することが出来る。最近では金属と同じ線膨張係数を
持った樹脂も多々あり信頼性も高く、製造上容易に成形
され、コストも安くでき優れたモータを実現できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるモータの断面図

【図２】本発明の第１の実施例におけるモータの平面図

【図３】（ａ）は本発明のモータと従来のモータと円筒
状のシールド板がない時のＰＷＭノイズの比較図 （ｂ）は第５の実施例におけるモータと従来のモータの
ＰＷＭノイズの比較図

【図４】本発明の第２の実施例におけるモータの断面図

【図５】本発明の第３の実施例におけるモータの断面図

【図６】本発明の第４の実施例におけるモータの断面図

【図７】本発明の第５の実施例におけるモータの断面図

【図８】本発明の第６の実施例におけるモータの断面図

【図９】従来のモータの断面図

【図１０】従来のモータの平面図

【図１１】従来のモータと円筒状のシールド板がない時
のＰＷＭノイズの比較図

【符号の説明】

１，１０１，２０１，３０１，４０１ 固定軸 ２，１０２，２０２，３０２ ハブ ３，１０３，２０３ ブラケット ４，１０４，２０４ ロータマグネット ５，１０５，２０５ ステータコア ６，１０６，２０６ 巻線 ７ 上側軸受 ８ 下側軸受 ９，１０９ ステータ基板 １０，１１０ 予圧バネ １１ 上側磁性流体シール １２，１１２ スペーサ １３，１４，１１４，２１４ 磁性流体シールホルダー １５，１１５ 位置検出素子 １６，１７ 磁性流体 １８ 下側磁性流体シール １９，１１９ シールド板 ２０ 磁性流体保護板 ２２ 取り付けネジ ２４，１２４ 円筒部 ２８，１２８，２２８，３２８，４２８ シャーシ ２９，１２９，２２９，３２９ 磁気ディスク装着側 ３０，１３０，２３０ 取り付けネジ ３１ 円筒状のボス ３２ ホルダー高さ ３３，３４ 接触部 ３５ ヘッド ３６ 磁気ディスク ３７ クランパー ３８ ディスクスペーサ ３９ クランパーネジ ４０ ブッシュ ４１ 取り付けナット ４２，１４２ リード線 ４３ リード線通し穴 ４４ ハブ内径部 １１１ 磁性流体シール １１３，２１３ ホルダー １４０ ロータフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−295653（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−157255（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−277157（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−265647（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−12647（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−299044（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−38060（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 29/00,21/00,5/00 G11B 19/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ディスク駆動装置に取り付け固定す
   るブラケットと、磁気ディスク装置側へ向かって前記ブ
   ラケットに固定された固定軸と、磁気ディスクを保持す
   るハブと、前記ハブを回転保持し、前記固定軸に支持さ
   れる軸受と、前記ハブに設けられたロータマグネット
   と、前記ロータマグネットに対向して設けられた巻線を
   備えたステータコアとを有し、前記ハブの下端部外周を
   包み込むように前記ブラケット内周面に円筒状のシール
   ド板を設け、前記固定軸と前記ステータコアの間に円筒
   状のボスを設け、前記円筒状のボスとブラケット内周面
   に備えられた前記円筒状のシールド板が導電率の高い材
   料からなる磁気ディスク駆動装置用モータ。