JP3406238B2 - スピンドル・モータ支保シャフト、スピンドル・モータ・アセンブリおよび磁気ディスク・ファイル - Google Patents
スピンドル・モータ支保シャフト、スピンドル・モータ・アセンブリおよび磁気ディスク・ファイルInfo
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- JP3406238B2 JP3406238B2 JP03803599A JP3803599A JP3406238B2 JP 3406238 B2 JP3406238 B2 JP 3406238B2 JP 03803599 A JP03803599 A JP 03803599A JP 3803599 A JP3803599 A JP 3803599A JP 3406238 B2 JP3406238 B2 JP 3406238B2
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B25/00—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus
- G11B25/04—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus using flat record carriers, e.g. disc, card
- G11B25/043—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus using flat record carriers, e.g. disc, card using rotating discs
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B33/00—Constructional parts, details or accessories not provided for in the other groups of this subclass
- G11B33/14—Reducing influence of physical parameters, e.g. temperature change, moisture, dust
- G11B33/1406—Reducing the influence of the temperature
- G11B33/1433—Reducing the influence of the temperature by reducing the effects of the thermal expansion
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rotational Drive Of Disk (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスピンドル・モータ
のスピンドル支保シャフトに関して、特に、高度に熱伝
導性のスピンドル支保シャフトに関する。
のスピンドル支保シャフトに関して、特に、高度に熱伝
導性のスピンドル支保シャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク・ファイルは、コンピュー
タ・システムの主データ記憶システムを提供する。デー
タは磁気ディスクの同心トラックに、磁気転移の形式で
記録される。ディスクがスピンドル上に装着され、情報
がアクチュエータによりアクセスされる。アクチュエー
タは磁気トランスジューサをディスク表面上で半径方向
に移動し、トランスジューサを同心トラックに位置合わ
せする。ディスク及びスピンドルは、その回転のために
支保シャフト上に装着され、電気モータにより高速に回
転される。
タ・システムの主データ記憶システムを提供する。デー
タは磁気ディスクの同心トラックに、磁気転移の形式で
記録される。ディスクがスピンドル上に装着され、情報
がアクチュエータによりアクセスされる。アクチュエー
タは磁気トランスジューサをディスク表面上で半径方向
に移動し、トランスジューサを同心トラックに位置合わ
せする。ディスク及びスピンドルは、その回転のために
支保シャフト上に装着され、電気モータにより高速に回
転される。
【０００３】磁気ディスク・ファイルにおける重要な要
求は、高データ転送率と共に、データへの迅速なアクセ
スである。両者に対する鍵は、高速回転スピードであ
る。アクチュエータがトランスジューサを所望のトラッ
クに位置決めした後、所望のデータがトランスジューサ
に達するのに、概して、ディスク半回転を要する。従っ
て、ディスクが高速に回転するほど、所望のデータが迅
速にアクセスされ得る。同様に、ディスクのより高速の
回転により、より多くのデータがトランスジューサを通
過するようになると、トランスジューサにおけるデータ
転送率が増加する。
求は、高データ転送率と共に、データへの迅速なアクセ
スである。両者に対する鍵は、高速回転スピードであ
る。アクチュエータがトランスジューサを所望のトラッ
クに位置決めした後、所望のデータがトランスジューサ
に達するのに、概して、ディスク半回転を要する。従っ
て、ディスクが高速に回転するほど、所望のデータが迅
速にアクセスされ得る。同様に、ディスクのより高速の
回転により、より多くのデータがトランスジューサを通
過するようになると、トランスジューサにおけるデータ
転送率が増加する。
【０００４】容量の増加も重要であり、１ディスク当た
りのデータ密度と、所与の空間内のディスク数の両方を
増加することにより達成された。ディスク数は、ディス
クを密接に詰め込むことにより増加された。
りのデータ密度と、所与の空間内のディスク数の両方を
増加することにより達成された。ディスク数は、ディス
クを密接に詰め込むことにより増加された。
【０００５】より高いスピンドル・スピードとディスク
数の増加の組み合わせが、高容量ディスク・ドライブ、
高性能ディスク・ドライブの動作温度を上昇させた。過
熱の増加は、主として、高スピード及びディスク数の増
加により、ディスクの粘性消散が増加し、トルク要求が
増加することに起因する。温度の上昇は、モータ温度の
上昇がモータ効率を低下させ、抵抗率を増加させるとい
う点で複合効果を有し、その結果、巻線抵抗損失が増加
し、温度を更に上昇させる。
数の増加の組み合わせが、高容量ディスク・ドライブ、
高性能ディスク・ドライブの動作温度を上昇させた。過
熱の増加は、主として、高スピード及びディスク数の増
加により、ディスクの粘性消散が増加し、トルク要求が
増加することに起因する。温度の上昇は、モータ温度の
上昇がモータ効率を低下させ、抵抗率を増加させるとい
う点で複合効果を有し、その結果、巻線抵抗損失が増加
し、温度を更に上昇させる。
【０００６】温度の上昇は、スピンドル・ベアリングの
信頼性及びモータ能力を低下させる。粘性の低下による
グリース損失の機会の増加により、ベアリングの信頼性
が低下する。モータ能力の低下は、設計スピードが増加
されるときのトルク係数の低下（固定電源による）だけ
でなく、温度上昇によりもたらされる、システム内の抵
抗性素子（例えばコイル巻線、トランジスタなど）に掛
かる電圧降下の増加によっても引き起こされる。特に、
温度の上昇はコイルの抵抗を増加させ、その結果、コイ
ルに掛かる電圧降下が増加する。従って、電圧マージン
として使用可能な電圧、すなわちヘッドルームが低減す
る。スピード制御のために必要とされる電圧マージン
（ヘッドルーム）を提供するために、更に低いモータ・
トルク係数が要求され得る。
信頼性及びモータ能力を低下させる。粘性の低下による
グリース損失の機会の増加により、ベアリングの信頼性
が低下する。モータ能力の低下は、設計スピードが増加
されるときのトルク係数の低下（固定電源による）だけ
でなく、温度上昇によりもたらされる、システム内の抵
抗性素子（例えばコイル巻線、トランジスタなど）に掛
かる電圧降下の増加によっても引き起こされる。特に、
温度の上昇はコイルの抵抗を増加させ、その結果、コイ
ルに掛かる電圧降下が増加する。従って、電圧マージン
として使用可能な電圧、すなわちヘッドルームが低減す
る。スピード制御のために必要とされる電圧マージン
（ヘッドルーム）を提供するために、更に低いモータ・
トルク係数が要求され得る。
【０００７】この問題に対する解決策は、モータからベ
ース・プレート及びカバーへの熱伝達を増加することに
より、モータ及びベアリングの両方の温度を低下するこ
とである。熱はベース・プレート及びカバーにおいて、
対流熱伝達により除去される。ステータを両ベアリング
の下または外側に配置するスピンドル・モータ構成は、
ベース・プレートへのモータの熱損失の放熱を多大に改
善することができるが、これらの設計は、ベアリング・
スパンまたはベアリング・サイズの制限を緩めることに
なる。また、これらの設計のあるものは、ディスク・ク
ランプの熱収縮導入の間に、ハブの支保を可能にしな
い。更に、こうした設計のモータ容積は、ベアリング間
にステータを有する従来の設計に比較して、大きくなり
得る。
ース・プレート及びカバーへの熱伝達を増加することに
より、モータ及びベアリングの両方の温度を低下するこ
とである。熱はベース・プレート及びカバーにおいて、
対流熱伝達により除去される。ステータを両ベアリング
の下または外側に配置するスピンドル・モータ構成は、
ベース・プレートへのモータの熱損失の放熱を多大に改
善することができるが、これらの設計は、ベアリング・
スパンまたはベアリング・サイズの制限を緩めることに
なる。また、これらの設計のあるものは、ディスク・ク
ランプの熱収縮導入の間に、ハブの支保を可能にしな
い。更に、こうした設計のモータ容積は、ベアリング間
にステータを有する従来の設計に比較して、大きくなり
得る。
【０００８】従来のベアリング間ステータ設計は、効率
及び最高のスピンドル・ピッチ・スチフネスにとって最
適である。しかしながら、熱伝達に関するこの設計の困
難は、シャフトが一般に、温度範囲を通じて、（スピン
ドルの他の部品の熱膨張率（ＣＴＥ）に比較して）ベア
リング・プリロードが十分に維持されるようなＣＴＥを
有するように、マルテンサイト鋼でなければならないこ
とである。ステータが直接シャフトに取り付けられ、シ
ャフトからベース・プレートへの熱伝導を可能にする
が、一般的なシャフト鋼の熱伝導率は低い（約２５（Ｗ
／ｍ）／Ｋすなわちwatts per meter per degree Kelvi
n）。
及び最高のスピンドル・ピッチ・スチフネスにとって最
適である。しかしながら、熱伝達に関するこの設計の困
難は、シャフトが一般に、温度範囲を通じて、（スピン
ドルの他の部品の熱膨張率（ＣＴＥ）に比較して）ベア
リング・プリロードが十分に維持されるようなＣＴＥを
有するように、マルテンサイト鋼でなければならないこ
とである。ステータが直接シャフトに取り付けられ、シ
ャフトからベース・プレートへの熱伝導を可能にする
が、一般的なシャフト鋼の熱伝導率は低い（約２５（Ｗ
／ｍ）／Ｋすなわちwatts per meter per degree Kelvi
n）。
【０００９】モータの熱伝導効果を改善するファイバ補
強金属が開示された。１９８８年１月１８日付け公開の
日本国特許出願昭６１−１５１７６２号では、モータ・
シャフトが、ＳｉＣウィスカ（whisker）により補強さ
れたアルミニウム合金を用いて設計される。ウィスカ補
強が、熱伝導を増加する一方で、強度を保持（または増
加）することが権利として請求されている。しかしなが
ら、シャフトが熱伝導効果を改善し、強度を保持する
が、そこでは熱膨張率を一致させる問題が述べられてい
ない。ウィスカの使用は、断面が一様でなく、従って一
様な材料の熱膨張率に一致し得ない材料を提示すること
になる。
強金属が開示された。１９８８年１月１８日付け公開の
日本国特許出願昭６１−１５１７６２号では、モータ・
シャフトが、ＳｉＣウィスカ（whisker）により補強さ
れたアルミニウム合金を用いて設計される。ウィスカ補
強が、熱伝導を増加する一方で、強度を保持（または増
加）することが権利として請求されている。しかしなが
ら、シャフトが熱伝導効果を改善し、強度を保持する
が、そこでは熱膨張率を一致させる問題が述べられてい
ない。ウィスカの使用は、断面が一様でなく、従って一
様な材料の熱膨張率に一致し得ない材料を提示すること
になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スピ
ンドル支保の熱伝達を増加させ、同時に従来の鋼材支保
シャフトのＣＴＥに一致する材料のスピンドル支保シャ
フトを提供することである。
ンドル支保の熱伝達を増加させ、同時に従来の鋼材支保
シャフトのＣＴＥに一致する材料のスピンドル支保シャ
フトを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】熱伝導性のスピンドル支
保シャフトが開示され、熱伝導性のスピンドル支保シャ
フトを実現する磁気ディスク・ファイルが開示される。
熱伝導性のスピンドル支保シャフトが、回転ベアリング
によりディスク・ファイル・スピンドルを据え付ける。
スピンドルはハブ内に、ベアリングを保持する軸インサ
ートを有し得る。スピンドル支保シャフトは、アルミニ
ウム（Ａｌ）と炭化ケイ素（ＳｉＣ）の金属マトリック
ス複合材から成る。１実施例では、金属マトリックス複
合材が、体積比で実質的に５３％乃至６３％の炭化ケイ
素を含み（他のプロセス変数に依存する）、その熱膨張
率（ＣＴＥ）が実質的に、従来の鋼材シャフトのＣＴＥ
に等しい。炭化ケイ素成分は好適には粉末状である。
保シャフトが開示され、熱伝導性のスピンドル支保シャ
フトを実現する磁気ディスク・ファイルが開示される。
熱伝導性のスピンドル支保シャフトが、回転ベアリング
によりディスク・ファイル・スピンドルを据え付ける。
スピンドルはハブ内に、ベアリングを保持する軸インサ
ートを有し得る。スピンドル支保シャフトは、アルミニ
ウム（Ａｌ）と炭化ケイ素（ＳｉＣ）の金属マトリック
ス複合材から成る。１実施例では、金属マトリックス複
合材が、体積比で実質的に５３％乃至６３％の炭化ケイ
素を含み（他のプロセス変数に依存する）、その熱膨張
率（ＣＴＥ）が実質的に、従来の鋼材シャフトのＣＴＥ
に等しい。炭化ケイ素成分は好適には粉末状である。
【００１２】結果のスピンドル支保シャフトが、モータ
・ステータからの熱伝達を増加させ、回転ベアリング及
びモータの温度を低減し、従来の鋼材シャフトのＣＴＥ
に一致する。それにより、温度範囲を通じて、ベアリン
グ・プリロードを維持する。従って、高速磁気ディスク
・ドライブにおいて、最適なベアリング間ステータ設計
が使用され得る。
・ステータからの熱伝達を増加させ、回転ベアリング及
びモータの温度を低減し、従来の鋼材シャフトのＣＴＥ
に一致する。それにより、温度範囲を通じて、ベアリン
グ・プリロードを維持する。従って、高速磁気ディスク
・ドライブにおいて、最適なベアリング間ステータ設計
が使用され得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の１実施例が、図１に関連
して示される。通常、アルミニウムから成るスピンドル
・ハブ１０が、少なくとも１つの磁気記録ディスクの実
装のために配置される。従来の"ベアリング間ステータ"
・ブラシレスＤＣスピンドル・モータは、ステータ・コ
イル１２、ロータ・マグネット１４、及びロータ・バッ
ク・アイロン１６を含み、スピンドル・ハブ１０を回転
するように構成され、ベアリング２０及び２２間に位置
決めされる。ベアリング２０及び２２は、スピンドル・
ハブ１０をスピンドル支保シャフト２５に据え付け、ス
ピンドル支保シャフト２５の中心軸の回りを回転させ
る。
して示される。通常、アルミニウムから成るスピンドル
・ハブ１０が、少なくとも１つの磁気記録ディスクの実
装のために配置される。従来の"ベアリング間ステータ"
・ブラシレスＤＣスピンドル・モータは、ステータ・コ
イル１２、ロータ・マグネット１４、及びロータ・バッ
ク・アイロン１６を含み、スピンドル・ハブ１０を回転
するように構成され、ベアリング２０及び２２間に位置
決めされる。ベアリング２０及び２２は、スピンドル・
ハブ１０をスピンドル支保シャフト２５に据え付け、ス
ピンドル支保シャフト２５の中心軸の回りを回転させ
る。
【００１４】ＤＣモータのためのロータ・バック・アイ
ロン１６は、スピンドル・ハブ１０内の鋼材インサート
であり、ベアリング２０及び２２のために、それぞれ外
レース（outer race）３０及び３２を支持する裏材を提
供する。内レース３４及び３６は、ベアリングをスピン
ドル支保シャフト２５に据え付ける。この従来の"ベア
リング間ステータ"設計は、効率及び最高のスピンドル
・ピッチ・スチフネスにとって最適である。設計に伴う
困難は、シャフトが従来、良好な硬度、良好な耐腐食
性、及び厳密な直径公差を達成するために、また動作温
度範囲を通じて、合理的なベアリング・プリロード安定
性を達成する熱膨張率（ＣＴＥ）を有するために、マル
テンサイト・ステンレス鋼から形成されたことである。
ロン１６は、スピンドル・ハブ１０内の鋼材インサート
であり、ベアリング２０及び２２のために、それぞれ外
レース（outer race）３０及び３２を支持する裏材を提
供する。内レース３４及び３６は、ベアリングをスピン
ドル支保シャフト２５に据え付ける。この従来の"ベア
リング間ステータ"設計は、効率及び最高のスピンドル
・ピッチ・スチフネスにとって最適である。設計に伴う
困難は、シャフトが従来、良好な硬度、良好な耐腐食
性、及び厳密な直径公差を達成するために、また動作温
度範囲を通じて、合理的なベアリング・プリロード安定
性を達成する熱膨張率（ＣＴＥ）を有するために、マル
テンサイト・ステンレス鋼から形成されたことである。
【００１５】磁気ディスク・ドライブのスピードが増加
すると、前述のように、熱負荷の増加に加え、鋼材スピ
ンドル支保シャフトの劣った熱伝達特性が、モータ温度
及びベアリング温度を多大に増加させた。高い温度は、
ベアリングの信頼性の低下及びモータの非効率性を招
き、このことがモータの温度を上昇させる複合効果とな
り、更にモータ効率を低下させる。
すると、前述のように、熱負荷の増加に加え、鋼材スピ
ンドル支保シャフトの劣った熱伝達特性が、モータ温度
及びベアリング温度を多大に増加させた。高い温度は、
ベアリングの信頼性の低下及びモータの非効率性を招
き、このことがモータの温度を上昇させる複合効果とな
り、更にモータ効率を低下させる。
【００１６】本発明の１実施例では、スピンドル支保シ
ャフト２５が、従来の鋼材シャフトよりも、スピンドル
支保シャフトの熱伝達特性を向上するように構成され
る。スピンドル支保シャフト２５は、アルミニウム（Ａ
ｌ）及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）の金属マトリックス複合
材から成り、好適には粉末状であり、体積比で実質的に
５３％乃至６３％の炭化ケイ素を含み、その熱膨張率
（ＣＴＥ）は実質的に従来の鋼材シャフトのＣＴＥに等
しい。シャフトの典型的な鋼材は、ＡＩＳＩタイプ４１
６などのマルテンサイト・ステンレス鋼であり、９．５
×１０-6ｍ／ｍ／℃のＣＴＥを有する。
ャフト２５が、従来の鋼材シャフトよりも、スピンドル
支保シャフトの熱伝達特性を向上するように構成され
る。スピンドル支保シャフト２５は、アルミニウム（Ａ
ｌ）及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）の金属マトリックス複合
材から成り、好適には粉末状であり、体積比で実質的に
５３％乃至６３％の炭化ケイ素を含み、その熱膨張率
（ＣＴＥ）は実質的に従来の鋼材シャフトのＣＴＥに等
しい。シャフトの典型的な鋼材は、ＡＩＳＩタイプ４１
６などのマルテンサイト・ステンレス鋼であり、９．５
×１０-6ｍ／ｍ／℃のＣＴＥを有する。
【００１７】従来のモータはしばしば、マルテンサイト
鋼シャフト（例えばタイプＡＩＳＩ４１６ステンレス
鋼）を使用し、しばしば低炭素鋼バック・アイロンを使
用する。これらの材料を使用するこうしたモータでは、
動作温度範囲に渡り、ベアリング・プリロードの合理的
な安定性が維持されるようなＣＴＥを有する。温度範囲
に渡り、ベアリング・プリロードを維持することは、ス
ピンドル・モータ・ベアリングの直径及びベアリング間
距離の他に、ＣＴＥを考慮した材料の選択を必要とす
る。半径方向及び軸方向の膨張の両方が考慮されなけれ
ばならない。一般的な現在のシステムでは、現シャフト
のＣＴＥを維持しながら、熱伝導率を増加することが望
まれる。
鋼シャフト（例えばタイプＡＩＳＩ４１６ステンレス
鋼）を使用し、しばしば低炭素鋼バック・アイロンを使
用する。これらの材料を使用するこうしたモータでは、
動作温度範囲に渡り、ベアリング・プリロードの合理的
な安定性が維持されるようなＣＴＥを有する。温度範囲
に渡り、ベアリング・プリロードを維持することは、ス
ピンドル・モータ・ベアリングの直径及びベアリング間
距離の他に、ＣＴＥを考慮した材料の選択を必要とす
る。半径方向及び軸方向の膨張の両方が考慮されなけれ
ばならない。一般的な現在のシステムでは、現シャフト
のＣＴＥを維持しながら、熱伝導率を増加することが望
まれる。
【００１８】アルミニウム・シャフトは熱伝導率を増加
させるが、そのＣＴＥは過剰であり、その柔らかさによ
り鋼材のような厳密な寸法公差を達成できない。表１に
示される５５％のＳｉＣ材料が、従来のマルテンサイト
鋼シャフトと類似のＣＴＥを達成するが、熱伝導率は約
７倍に増加する。ＳｉＣ成分は粉末状であることが望ま
しい。
させるが、そのＣＴＥは過剰であり、その柔らかさによ
り鋼材のような厳密な寸法公差を達成できない。表１に
示される５５％のＳｉＣ材料が、従来のマルテンサイト
鋼シャフトと類似のＣＴＥを達成するが、熱伝導率は約
７倍に増加する。ＳｉＣ成分は粉末状であることが望ま
しい。
【００１９】更に、５３％乃至６３％のＳｉＣの容量組
成が、圧力溶浸鋳造法（ＰＩＣ：pressure infiltratio
n casting）として知られる製造プロセスを可能にす
る。ＰＩＣプロセスはＳｉＣ多孔プレフォームで開始
し、鋳型内でこのプレフォームを過熱する間に、溶融金
属（この場合アルミニウム）を導入する。
成が、圧力溶浸鋳造法（ＰＩＣ：pressure infiltratio
n casting）として知られる製造プロセスを可能にす
る。ＰＩＣプロセスはＳｉＣ多孔プレフォームで開始
し、鋳型内でこのプレフォームを過熱する間に、溶融金
属（この場合アルミニウム）を導入する。
【００２０】
【表１】
ＣＴＥと熱伝導率との比較：
シャフト 新たなシャフト
ＡＩＳＩ４１６ ＡｌＳｉＣ５５％
熱伝導率（Ｗ／ｍ）／Ｋ ２５ １８５
ＣＴＥ（ｐｐｍ／Ｃ） ９．５ ９．５
【００２１】結果のスピンドル支保シャフト２５は、モ
ータの回転ベアリング２０及び２２からの熱伝達を増加
し、その温度を低減する。そして、それが置換する鋼材
シャフトのＣＴＥに非常に近いＣＴＥを有するので、温
度範囲を通じて、ベアリング２０及び２２のプリロード
を維持する。従って、最適なベアリング間ステータ設計
が、高速磁気ディスク・ドライブにおいて使用され得
る。
ータの回転ベアリング２０及び２２からの熱伝達を増加
し、その温度を低減する。そして、それが置換する鋼材
シャフトのＣＴＥに非常に近いＣＴＥを有するので、温
度範囲を通じて、ベアリング２０及び２２のプリロード
を維持する。従って、最適なベアリング間ステータ設計
が、高速磁気ディスク・ドライブにおいて使用され得
る。
【００２２】得られたスピンドル支保シャフト２５用の
材料は、実質的に１８０（Ｗ／ｍ）／Ｋの熱伝導率を有
し、これは典型的なシャフト鋼の熱伝導率（約２５（Ｗ
／ｍ）／Ｋ）の約７倍である。スピンドル支保シャフト
２５は通常、その底部においてベース・プレートに、ま
た頂部においてカバーに取り付けられ、熱をベース・プ
レート及び頂部カバーに伝達する。
材料は、実質的に１８０（Ｗ／ｍ）／Ｋの熱伝導率を有
し、これは典型的なシャフト鋼の熱伝導率（約２５（Ｗ
／ｍ）／Ｋ）の約７倍である。スピンドル支保シャフト
２５は通常、その底部においてベース・プレートに、ま
た頂部においてカバーに取り付けられ、熱をベース・プ
レート及び頂部カバーに伝達する。
【００２３】ＡｌＳｉＣ金属マトリックス複合材（ＭＭ
Ｃ）のＣＴＥは、ＳｉＣ対Ａｌの特定の体積比を選択す
ることにより個別に適合化される。得られるＭＭＣのＣ
ＴＥは、ＣＴＥの上限値及び下限値を計算することによ
り、ある範囲内で予測され得る。ＣＴＥの実際の値は、
プロセス・パラメータに応じて、予測された上限内及び
下限内で変化し得る。プロセス・パラメータの良好な制
御が、ＭＭＣの特定のＣＴＥの良好な制御を生成する。
ＣＴＥの上限値及び下限値（それぞれαupper及びα
lower）は、ＳｉＣの体積分率（Ｖ）、ＳｉＣ及びＡｌ
の弾性率（それぞれＥs及びＥA）、及びＳｉＣ及びＡｌ
のＣＴＥ（それぞれαs及びαA）を知ることにより次の
ように計算される。
Ｃ）のＣＴＥは、ＳｉＣ対Ａｌの特定の体積比を選択す
ることにより個別に適合化される。得られるＭＭＣのＣ
ＴＥは、ＣＴＥの上限値及び下限値を計算することによ
り、ある範囲内で予測され得る。ＣＴＥの実際の値は、
プロセス・パラメータに応じて、予測された上限内及び
下限内で変化し得る。プロセス・パラメータの良好な制
御が、ＭＭＣの特定のＣＴＥの良好な制御を生成する。
ＣＴＥの上限値及び下限値（それぞれαupper及びα
lower）は、ＳｉＣの体積分率（Ｖ）、ＳｉＣ及びＡｌ
の弾性率（それぞれＥs及びＥA）、及びＳｉＣ及びＡｌ
のＣＴＥ（それぞれαs及びαA）を知ることにより次の
ように計算される。
【数１３】
【数１４】
【００２４】前記の関係については、B. Sonuparlak、
C. Meyerによる"Silicon Carbide Reinforced Aluminum
for Performance Electronics Packages"、Proceeding
s ofthe 1996 International Electronics Packaging C
onference、1996、pp. 614-623を参照されたい。
C. Meyerによる"Silicon Carbide Reinforced Aluminum
for Performance Electronics Packages"、Proceeding
s ofthe 1996 International Electronics Packaging C
onference、1996、pp. 614-623を参照されたい。
【００２５】ＳｉＣの様々な体積分率に対するＣＴＥの
上限値及び下限値のグラフが、図２に示される。
上限値及び下限値のグラフが、図２に示される。
【００２６】図３は、むく軸の熱伝導率の増加によるス
ピンドル支保シャフトの熱伝達の増加が、ベアリング温
度を低下させる様子を示す。通常の３．５インチ・フォ
ーム・ファクタ、１．６インチの高さの磁気ディスク・
ドライブがテストとして使用された。これは５．８ワッ
トのディスク・スタックの粘性消散、２．３ワットのモ
ータの銅／鉄結合損失、各ベアリングに対して０．２５
ワット、及び電子回路カードの６．１ワットを有する。
チャートでは、熱伝達が増加するときの、頂部ベアリン
グ温度の低下が注目される。ベアリング温度は特に重要
であり、ベアリング温度の１０℃毎の低下に対して、そ
の寿命が約２倍に延びることが知られている。モータ温
度はステータの中心で測定される。またチャートにおい
て、"ＤＥ"は装置エンクロージャ（device enclosure）
を表し、頂部カバー及び底部ベース・プレートにおいて
測定される。装置エンクロージャ温度は、熱が装置エン
クロージャの外部に伝達されるとき、ほぼ同一温度に維
持される。頂部ベアリング温度は、スピンドル支保シャ
フトの熱伝導率が増加されると１０℃以上も低下し、ベ
アリングから装置エンクロージャを介して、装置エンク
ロージャの外部に通じる熱伝達を増加する。
ピンドル支保シャフトの熱伝達の増加が、ベアリング温
度を低下させる様子を示す。通常の３．５インチ・フォ
ーム・ファクタ、１．６インチの高さの磁気ディスク・
ドライブがテストとして使用された。これは５．８ワッ
トのディスク・スタックの粘性消散、２．３ワットのモ
ータの銅／鉄結合損失、各ベアリングに対して０．２５
ワット、及び電子回路カードの６．１ワットを有する。
チャートでは、熱伝達が増加するときの、頂部ベアリン
グ温度の低下が注目される。ベアリング温度は特に重要
であり、ベアリング温度の１０℃毎の低下に対して、そ
の寿命が約２倍に延びることが知られている。モータ温
度はステータの中心で測定される。またチャートにおい
て、"ＤＥ"は装置エンクロージャ（device enclosure）
を表し、頂部カバー及び底部ベース・プレートにおいて
測定される。装置エンクロージャ温度は、熱が装置エン
クロージャの外部に伝達されるとき、ほぼ同一温度に維
持される。頂部ベアリング温度は、スピンドル支保シャ
フトの熱伝導率が増加されると１０℃以上も低下し、ベ
アリングから装置エンクロージャを介して、装置エンク
ロージャの外部に通じる熱伝達を増加する。
【００２７】図４は、本発明が使用され得る磁気ディス
ク・ドライブの１例を示す。情報を記録する複数の同心
トラックを有する少なくとも１つの磁気ディスク６０
が、スピンドル１０に据え付けられる。スピンドルはス
ピンドル支保シャフト２５に据え付けられ、中心軸の回
りを回転される。ディスクがモータにより回転される
と、アクチュエータ・アーム６５の端部に据え付けられ
たトランスジューサ６４が、ピボット軸６７の回りを回
転するボイス・コイル・モータ６６により選択的に位置
決めされ、トランスジューサ６４をディスク表面を横断
してトラック間を移動させる。ディスク・ドライブの構
成要素は、通常汚染を防止するために封止される、ハウ
ジング７０内のベース・プレート４０上に据え付けられ
る。ディスク６０は図１のスピンドル１０上に、ベアリ
ング２０及び２２により据え付けられ、モータによりス
ピンドル支保シャフト２５の回りを、高速の回転スピー
ドで回転される。
ク・ドライブの１例を示す。情報を記録する複数の同心
トラックを有する少なくとも１つの磁気ディスク６０
が、スピンドル１０に据え付けられる。スピンドルはス
ピンドル支保シャフト２５に据え付けられ、中心軸の回
りを回転される。ディスクがモータにより回転される
と、アクチュエータ・アーム６５の端部に据え付けられ
たトランスジューサ６４が、ピボット軸６７の回りを回
転するボイス・コイル・モータ６６により選択的に位置
決めされ、トランスジューサ６４をディスク表面を横断
してトラック間を移動させる。ディスク・ドライブの構
成要素は、通常汚染を防止するために封止される、ハウ
ジング７０内のベース・プレート４０上に据え付けられ
る。ディスク６０は図１のスピンドル１０上に、ベアリ
ング２０及び２２により据え付けられ、モータによりス
ピンドル支保シャフト２５の回りを、高速の回転スピー
ドで回転される。
【００２８】スピンドル支保シャフト２５は磁気ディス
ク・ドライブ内に、任意の好適な手段により据え付けら
れる。好適な方法はベース・プレート４０への圧入（pr
essfit）により、金属マトリックス複合材スピンドル支
保シャフト２５から、ベース・プレート４０への熱伝達
特性を向上させる。
ク・ドライブ内に、任意の好適な手段により据え付けら
れる。好適な方法はベース・プレート４０への圧入（pr
essfit）により、金属マトリックス複合材スピンドル支
保シャフト２５から、ベース・プレート４０への熱伝達
特性を向上させる。
【００２９】図示のスピンドル支保シャフト２５はむく
軸である。しかしながら、中空の、または部分的に中空
のシャフトが使用され得る。
軸である。しかしながら、中空の、または部分的に中空
のシャフトが使用され得る。
【００３０】本発明は、特に磁気ディスク・ドライブの
スピンドルに対して有効であるが、広範なアプリケーシ
ョンにおいて使用されるスピンドル・モータに対して
も、有効に使用され得る。
スピンドルに対して有効であるが、広範なアプリケーシ
ョンにおいて使用されるスピンドル・モータに対して
も、有効に使用され得る。
【００３１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００３２】（１）熱伝導性のスピンドル・モータ支保
シャフトであって、体積比で５３％乃至６３％の炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）を含む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化
ケイ素の金属マトリックス複合材から成り、炭化ケイ素
対アルミニウムの前記比が、熱膨張率が９．５×１０ -6
ｍ／ｍ／℃となるような値であるスピンドル・モータ支
保シャフト。 （２）前記スピンドル支保シャフトがむく軸である、前
記（２）記載のスピンドル・モータ支保シャフト。 （３）前記スピンドル支保シャフトの少なくとも軸部分
が中空である、前記（１）のスピンドル・モータ支保シ
ャフト。 （４）熱伝導性のスピンドル・モータ支保シャフトであ
って、体積比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）を含む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金
属マトリックス複合材から成り、前記炭化ケイ素成分が
粉末状であり、炭化ケイ素対アルミニウムの前記比が、
熱膨張率がマルテンサイト・ステンレス鋼と同一となる
ような値であるスピンドル・モータ支保シャフト。 （５）磁気ディスク・ファイルのスピンドル・モータ・
アセンブリであって、少なくとも１つの回転ベアリング
の外レースを装着するロータ・ハブを有し、少なくとも
１つの磁気ディスクを支持するように位置決めされるス
ピンドルと、前記スピンドルを回転するモータと、体積
比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、
アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリック
ス複合材から成り、前記スピンドル支保シャフトの炭化
ケイ素対アルミニウムの比が、熱膨張率が９．５×１０
-6 ｍ／ｍ／℃となるような値である、前記少なくとも１
つの回転ベアリングの内レースを装着する熱伝導性のス
ピンドル支保シャフトとを含む、スピンドル・モータ・
アセンブリ。 （６）前記スピンドル支保シャフトがむく軸である、前
記（５）に記載のスピンドル・モータ・アセンブリ。 （７）前記スピンドル支保シャフトの少なくとも軸部分
が中空である、前記（７ ）記載のスピンドル・モータ・
アセンブリ。 （８）磁気ディスク・ファイルのスピンドル・モータ・
アセンブリであって、少なくとも１つの回転ベアリング
の外レースを装着するロータ・ハブを有し、少なくとも
１つの磁気ディスクを支持するように位置決めされるス
ピンドルと、前記スピンドルを回転するモータと、体積
比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、
アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリック
ス複合材から成り、前記炭化ケイ素成分が粉末状であ
り、炭化ケイ素対アルミニウムの前記比が、熱膨張率が
マルテンサイト・ステンレス鋼と同一となるような値で
あるスピンドル・モータ・アセンブリ。 （９）ベース・プレートと、少なくとも１つの磁気ディ
スクと、少なくとも１つのトランスジューサと、少なく
とも１つの回転ベアリングの外レースを装着するロータ
・ハブを有し、前記少なくとも１つの磁気ディスクを支
持するように位置決めされるスピンドルと、前記スピン
ドルを回転するモータと、前記ベース・プレートにより
支持され、前記少なくとも１つのトランスジューサを、
前記少なくとも１つのディスクと読取り関係または書込
み関係に支持し、前記少なくとも１つのトランスジュー
サを前記少なくとも１つのディスクに渡り選択的に位置
決めする、アクチュエータと、体積比で５３％乃至６３
％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、アルミニウム（Ａ
ｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリックス複合材から成
り、前記スピンドル支保シャフトの炭化ケイ素対アルミ
ニウムの比が、熱膨張率が９．５×１０ -6 ｍ／ｍ／℃と
なるような値である、前記少なくとも１つの回転ベアリ
ングの内レースを装着する熱伝導性のスピンドル支保シ
ャフトとを含む、磁気ディスク・ファイル。 （１０）前記スピンドル支保シャフトがむく軸である、
前記（９）に記載の磁気ディスク・ファイル。 （１１）前記スピンドル支保シャフトの少なくとも軸部
分が中空である、前記（９）記載の磁気ディスク・ファ
イル。 （１２）ベース・プレートと、少なくとも１つの磁気デ
ィスクと、少なくとも１つのトランスジューサと、少な
くとも１つの回転ベアリングの外レースを装着するロー
タ・ハブを有し、前記少なくとも１つの磁気ディスクを
支持するように位置決めされるスピンドルと、前記スピ
ンドルを回転するモータと、前記ベース・プレートによ
り支持され、前記少なくとも１つのトランスジューサ
を、前記少なくとも１つのディスクと読取り関係または
書込み関係に支持し、前記少なくとも１つのトランスジ
ューサを前記少なくとも１つのディスクに渡り選択的に
位置決めする、アクチュエータと、体積比で５３％乃至
６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、アルミニウム
（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリックス複合材から
成り、前記スピンドル支保シャフトの前記炭化ケイ素成
分が粉末状であり、炭化ケイ素対アルミニウムの前記比
が、熱膨張率がマルテンサイト・ステンレス鋼と同一と
なるような値である磁気ディスク・ファイル。
シャフトであって、体積比で５３％乃至６３％の炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）を含む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化
ケイ素の金属マトリックス複合材から成り、炭化ケイ素
対アルミニウムの前記比が、熱膨張率が９．５×１０ -6
ｍ／ｍ／℃となるような値であるスピンドル・モータ支
保シャフト。 （２）前記スピンドル支保シャフトがむく軸である、前
記（２）記載のスピンドル・モータ支保シャフト。 （３）前記スピンドル支保シャフトの少なくとも軸部分
が中空である、前記（１）のスピンドル・モータ支保シ
ャフト。 （４）熱伝導性のスピンドル・モータ支保シャフトであ
って、体積比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）を含む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金
属マトリックス複合材から成り、前記炭化ケイ素成分が
粉末状であり、炭化ケイ素対アルミニウムの前記比が、
熱膨張率がマルテンサイト・ステンレス鋼と同一となる
ような値であるスピンドル・モータ支保シャフト。 （５）磁気ディスク・ファイルのスピンドル・モータ・
アセンブリであって、少なくとも１つの回転ベアリング
の外レースを装着するロータ・ハブを有し、少なくとも
１つの磁気ディスクを支持するように位置決めされるス
ピンドルと、前記スピンドルを回転するモータと、体積
比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、
アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリック
ス複合材から成り、前記スピンドル支保シャフトの炭化
ケイ素対アルミニウムの比が、熱膨張率が９．５×１０
-6 ｍ／ｍ／℃となるような値である、前記少なくとも１
つの回転ベアリングの内レースを装着する熱伝導性のス
ピンドル支保シャフトとを含む、スピンドル・モータ・
アセンブリ。 （６）前記スピンドル支保シャフトがむく軸である、前
記（５）に記載のスピンドル・モータ・アセンブリ。 （７）前記スピンドル支保シャフトの少なくとも軸部分
が中空である、前記（７ ）記載のスピンドル・モータ・
アセンブリ。 （８）磁気ディスク・ファイルのスピンドル・モータ・
アセンブリであって、少なくとも１つの回転ベアリング
の外レースを装着するロータ・ハブを有し、少なくとも
１つの磁気ディスクを支持するように位置決めされるス
ピンドルと、前記スピンドルを回転するモータと、体積
比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、
アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリック
ス複合材から成り、前記炭化ケイ素成分が粉末状であ
り、炭化ケイ素対アルミニウムの前記比が、熱膨張率が
マルテンサイト・ステンレス鋼と同一となるような値で
あるスピンドル・モータ・アセンブリ。 （９）ベース・プレートと、少なくとも１つの磁気ディ
スクと、少なくとも１つのトランスジューサと、少なく
とも１つの回転ベアリングの外レースを装着するロータ
・ハブを有し、前記少なくとも１つの磁気ディスクを支
持するように位置決めされるスピンドルと、前記スピン
ドルを回転するモータと、前記ベース・プレートにより
支持され、前記少なくとも１つのトランスジューサを、
前記少なくとも１つのディスクと読取り関係または書込
み関係に支持し、前記少なくとも１つのトランスジュー
サを前記少なくとも１つのディスクに渡り選択的に位置
決めする、アクチュエータと、体積比で５３％乃至６３
％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、アルミニウム（Ａ
ｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリックス複合材から成
り、前記スピンドル支保シャフトの炭化ケイ素対アルミ
ニウムの比が、熱膨張率が９．５×１０ -6 ｍ／ｍ／℃と
なるような値である、前記少なくとも１つの回転ベアリ
ングの内レースを装着する熱伝導性のスピンドル支保シ
ャフトとを含む、磁気ディスク・ファイル。 （１０）前記スピンドル支保シャフトがむく軸である、
前記（９）に記載の磁気ディスク・ファイル。 （１１）前記スピンドル支保シャフトの少なくとも軸部
分が中空である、前記（９）記載の磁気ディスク・ファ
イル。 （１２）ベース・プレートと、少なくとも１つの磁気デ
ィスクと、少なくとも１つのトランスジューサと、少な
くとも１つの回転ベアリングの外レースを装着するロー
タ・ハブを有し、前記少なくとも１つの磁気ディスクを
支持するように位置決めされるスピンドルと、前記スピ
ンドルを回転するモータと、前記ベース・プレートによ
り支持され、前記少なくとも１つのトランスジューサ
を、前記少なくとも１つのディスクと読取り関係または
書込み関係に支持し、前記少なくとも１つのトランスジ
ューサを前記少なくとも１つのディスクに渡り選択的に
位置決めする、アクチュエータと、体積比で５３％乃至
６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、アルミニウム
（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリックス複合材から
成り、前記スピンドル支保シャフトの前記炭化ケイ素成
分が粉末状であり、炭化ケイ素対アルミニウムの前記比
が、熱膨張率がマルテンサイト・ステンレス鋼と同一と
なるような値である磁気ディスク・ファイル。
【図１】本発明のスピンドル・モータ及び支保シャフト
の実施例の断面図である。
の実施例の断面図である。
【図２】ＡｌＳｉＣ金属マトリックス複合材のＣＴＥ値
のグラフである。
のグラフである。
【図３】スピンドル支保シャフトの様々な熱伝導率に対
する、温度上昇とシャフト熱伝導率の関係を示す表であ
る。
する、温度上昇とシャフト熱伝導率の関係を示す表であ
る。
【図４】本発明のスピンドル支保シャフトを使用する磁
気ディスク・ドライブの上面図である。
気ディスク・ドライブの上面図である。
１０ スピンドル・ハブ
１２ ステータ・コイル
１４ ロータ・マグネット
１６ ロータ・バック・アイロン
２０、２２ ベアリング
２５ スピンドル支保シャフト
３０、３２ 外レース
３４、３６ 内レース
４０ ベース・プレート
６０ 磁気ディスク
６４ トランスジューサ
６５ アクチュエータ・アーム
６６ ボイス・コイル・モータ
６７ ピボット軸
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ニール・バートラム・シャール
アメリカ合衆国95027、カリフォルニア
州モルガン・ヒル、シエラ・モレナ・コ
ート 15440
(56)参考文献 特開 平10−285877（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−11042（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−253498（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G11B 19/20
H02K 21/00
C22C 21/00
Claims (12)
- 【請求項１】熱伝導性のスピンドル・モータ支保シャフ
トであって、体積比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素
（ＳｉＣ）を含む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ
素の金属マトリックス複合材から成り、炭化ケイ素対ア
ルミニウムの前記比が、熱膨張率が９．５×１０-6ｍ／
ｍ／℃となるような値であり、 前記金属マトリックス複合材は、前記炭化ケイ素の多孔
プレフォームを使用して圧力溶浸鋳造法により製造さ
れ、前記炭化ケイ素対アルミニウムの比が、下記式 【数１】 【数２】 により計算され、α ｕｐｐｅｒ およびα ｌｏｗｅｒ は、
前記金属マトリックス複合材の熱膨張率の上限値および
下限値であり、α ｓ およびα Ａ は、前記炭化ケイ素およ
び前記アルミニウムの熱膨張率であり、Ｅ ｓ およびＥ Ａ
は、前記炭化ケイ素および前記アルミニウムの弾性率で
あり、Ｖは、前記炭化ケイ素の体積分率である、スピン
ドル・モータ支保シャフト。 - 【請求項２】前記スピンドル支保シャフトがむく軸であ
る、請求項１記載のスピンドル・モータ支保シャフト。 - 【請求項３】前記スピンドル支保シャフトの少なくとも
軸部分が中空である、請求項１記載のスピンドル・モー
タ支保シャフト。 - 【請求項４】熱伝導性のスピンドル・モータ支保シャフ
トであって、体積比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素
（ＳｉＣ）を含む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ
素の金属マトリックス複合材から成り、前記炭化ケイ素
成分が粉末状であり、炭化ケイ素対アルミニウムの前記
比が、熱膨張率がマルテンサイト・ステンレス鋼と同一
となるような値であり、 前記金属マトリックス複合材は、前記炭化ケイ素の多孔
プレフォームを使用して圧力溶浸鋳造法により製造さ
れ、前記炭化ケイ素対アルミニウムの比が、下記式 【数３】 【数４】 により計算され、α ｕｐｐｅｒ およびα ｌｏｗｅｒ は、
前記金属マトリックス複合材の熱膨張率の上限値および
下限値であり、α ｓ およびα Ａ は、前記炭化ケイ素およ
び前記アルミニウムの熱膨張率であり、Ｅ ｓ およびＥ Ａ
は、前記炭化ケイ素および前記アルミニウムの弾性率で
あり、Ｖは、前記炭化ケイ素の体積分率である、スピン
ドル・モータ支保シャフト。 - 【請求項５】磁気ディスク・ファイルのスピンドル・モ
ータ・アセンブリであって、 少なくとも１つの回転ベアリングの外レースを装着する
ロータ・ハブを有し、少なくとも１つの磁気ディスクを
支持するように位置決めされるスピンドルと、 前記スピンドルを回転するモータと、 体積比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含
む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリ
ックス複合材から成り、前記スピンドル支保シャフトの
炭化ケイ素対アルミニウムの比が、熱膨張率が９．５×
１０-6ｍ／ｍ／℃となるような値である、前記少なくと
も１つの回転ベアリングの内レースを装着する熱伝導性
のスピンドル支保シャフトとを含み、前記金属マトリッ
クス複合材は、前記炭化ケイ素の多孔プレフォームを使
用して圧力溶浸鋳造法により製造され、前記炭化ケイ素
対アルミニウムの比が、下記式 【数５】 【数６】 により計算され、α ｕｐｐｅｒ およびα ｌｏｗｅｒ は、
前記金属マトリックス複合材の熱膨張率の上限値および
下限値であり、α ｓ およびα Ａ は、前記炭化ケイ素およ
び前記アルミニウムの熱膨張率であり、Ｅ ｓ およびＥ Ａ
は、前記炭化ケイ素および前記アルミニウムの弾性率で
あり、Ｖは、前記炭化ケイ素の体積分率である、スピン
ドル・モータ・アセンブリ。 - 【請求項６】前記スピンドル支保シャフトがむく軸であ
る、請求項５記載のスピンドル・モータ・アセンブリ。 - 【請求項７】前記スピンドル支保シャフトの少なくとも
軸部分が中空である、請求項５記載のスピンドル・モー
タ・アセンブリ。 - 【請求項８】磁気ディスク・ファイルのスピンドル・モ
ータ・アセンブリであって、 少なくとも１つの回転ベアリングの外レースを装着する
ロータ・ハブを有し、少なくとも１つの磁気ディスクを
支持するように位置決めされるスピンドルと、 前記スピンドルを回転するモータと、 体積比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含
む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリ
ックス複合材から成り、前記炭化ケイ素成分が粉末状で
あり、炭化ケイ素対アルミニウムの前記比が、熱膨張率
がマルテンサイト・ステンレス鋼と同一となるような値
であり、 前記金属マトリックス複合材は、前記炭化ケイ素の多孔
プレフォームを使用して圧力溶浸鋳造法により製造さ
れ、前記炭化ケイ素対アルミニウムの比が、下記式 【数７】 【数８】 により計算され、α ｕｐｐｅｒ およびα ｌｏｗｅｒ は、
前記金属マトリックス複合材の熱膨張率の上限値および
下限値であり、α ｓ およびα Ａ は、前記炭化ケイ素およ
び前記アルミニウムの熱膨張率であり、Ｅ ｓ およびＥ Ａ
は、前記炭化ケイ素および前記アルミニウムの弾性率で
あり、Ｖは、前記炭化ケイ素の体積分率である、スピン
ドル・モータ・アセンブリ。 - 【請求項９】ベース・プレートと、 少なくとも１つの磁気ディスクと、 少なくとも１つのトランスジューサと、 少なくとも１つの回転ベアリングの外レースを装着する
ロータ・ハブを有し、前記少なくとも１つの磁気ディス
クを支持するように位置決めされるスピンドルと、 前記スピンドルを回転するモータと、 前記ベース・プレートにより支持され、前記少なくとも
１つのトランスジューサを、前記少なくとも１つのディ
スクと読取り関係または書込み関係に支持し、前記少な
くとも１つのトランスジューサを前記少なくとも１つの
ディスクに渡り選択的に位置決めする、アクチュエータ
と、 体積比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含
む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリ
ックス複合材から成り、前記スピンドル支保シャフトの
炭化ケイ素対アルミニウムの比が、熱膨張率が９．５×
１０-6ｍ／ｍ／℃となるような値である、前記少なくと
も１つの回転ベアリングの内レースを装着する熱伝導性
のスピンドル支保シャフトとを含み、 前記金属マトリックス複合材は、前記炭化ケイ素の多孔
プレフォームを使用して圧力溶浸鋳造法により製造さ
れ、前記炭化ケイ素対アルミニウムの比が、下記式 【数９】 【数１０】 により計算され、α ｕｐｐｅｒ およびα ｌｏｗｅｒ は、
前記金属マトリックス複合材の熱膨張率の上限値および
下限値であり、α ｓ およびα Ａ は、前記炭化ケイ素およ
び前記アルミニウムの熱膨張率であり、Ｅ ｓ およびＥ Ａ
は、前記炭化ケイ素および前記アルミニウムの弾性率で
あり、Ｖは、前記炭化ケイ素の体積分率である、磁気デ
ィスク・ファイル。 - 【請求項１０】前記スピンドル支保シャフトがむく軸で
ある、請求項９記載の磁気ディスク・ファイル。 - 【請求項１１】前記スピンドル支保シャフトの少なくと
も軸部分が中空である、請求項９記載の磁気ディスク・
ファイル。 - 【請求項１２】ベース・プレートと、 少なくとも１つの磁気ディスクと、 少なくとも１つのトランスジューサと、 少なくとも１つの回転ベアリングの外レースを装着する
ロータ・ハブを有し、前記少なくとも１つの磁気ディス
クを支持するように位置決めされるスピンドルと、 前記スピンドルを回転するモータと、 前記ベース・プレートにより支持され、前記少なくとも
１つのトランスジューサを、前記少なくとも１つのディ
スクと読取り関係または書込み関係に支持し、前記少な
くとも１つのトランスジューサを前記少なくとも１つの
ディスクに渡り選択的に位置決めする、アクチュエータ
と、 体積比で５３％乃至６３％の炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含
む、アルミニウム（Ａｌ）及び炭化ケイ素の金属マトリ
ックス複合材から成り、前記スピンドル支保シャフトの
前記炭化ケイ素成分が粉末状であり、炭化ケイ素対アル
ミニウムの前記比が、熱膨張率がマルテンサイト・ステ
ンレス鋼と同一となるような値であり、 前記金属マトリックス複合材は、前記炭化ケイ素の多孔
プレフォームを使用し て圧力溶浸鋳造法により製造さ
れ、前記炭化ケイ素対アルミニウムの比が、下記式 【数１１】 【数１２】 により計算され、α ｕｐｐｅｒ およびα ｌｏｗｅｒ は、
前記金属マトリックス複合材の熱膨張率の上限値および
下限値であり、α ｓ およびα Ａ は、前記炭化ケイ素およ
び前記アルミニウムの熱膨張率であり、Ｅ ｓ およびＥ Ａ
は、前記炭化ケイ素および前記アルミニウムの弾性率で
あり、Ｖは、前記炭化ケイ素の体積分率である、磁気デ
ィスク・ファイル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/031,125 US6072661A (en) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | Thermally conductive spindle support shaft |
| US09/031125 | 1998-02-26 |
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|---|---|
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ID=21857775
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|---|---|---|---|
| JP03803599A Expired - Fee Related JP3406238B2 (ja) | 1998-02-26 | 1999-02-17 | スピンドル・モータ支保シャフト、スピンドル・モータ・アセンブリおよび磁気ディスク・ファイル |
Country Status (5)
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