JP3968696B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク等の記録ディスクの駆動装置に用いられるスピンドルモータに関し、特にボール軸受を使用したスピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスピンドルモータの構成とその組立て方法の一例を、図６乃至図８を用いて説明する。
まずその構成について説明する。
図６はそのスピンドルモータの断面図である。
このスピンドルモータはステータ部１０１、ロータ部１０２及びボール軸受１０８Ａ，１０８Ｂで構成されている。
【０００３】
ステータ部１０１は、モータベース１０３、軸１０４、ステータコア１０５、及び駆動コイル１０６で構成され、ロータ部１０２は、記録ディスク１１２を固定したロータハブ１０９、ロータヨーク１１０、磁石１１１とでそれぞれ構成されている。
【０００４】
ボール軸受１０８Ａ，１０８Ｂは、その外輪１０８Ａ１，１０８Ｂ１がロータハブ１０９の内周部に圧入されるとともに、非導電性の嫌気性接着剤１１６により固着されている。
また、内輪１０８Ａ２，１０８Ｂ２は軸１０４の外周部に接着剤１１６により固着されている。
ボール軸受の外輪１０８Ａ１，１０８Ｂ１とロータハブ１０９との電気的導通は、圧入による金属接触により確保されている。
この電気的導通については後述する。
【０００５】
次に、ロータ部、ステータ部及び軸の組立てについて図７を用いて説明する。
同図に示す治具１１７に軸１０４を立て、軸１０４の所定の位置に設けられた接着剤溜まりの環状溝１１５ａ，１１５ｂに接着剤１１６を塗布した後、ボール軸受の内輪１０８Ａ２，１０８Ｂ２を軸１０４に嵌合させるようにロータ部１０２を軸１０４の上方から挿着する。
この挿着は、治具１１８により予圧Ｆｖをボール軸受の内輪１０８Ａ２に加えて行う。
【０００６】
図８は軸１０４に内輪１０８Ａ２，１０８Ｂ２を挿着した後の部分断面図である。
軸１０４の外径は、内輪１０８Ａ２，１０８Ｂ２の内径より小さく形成されており、軸１０４の中心Ｃ１と、内輪１０８Ａ２，１０８Ｂ２の中心Ｃ２とが一致するように位置を規制しつつ接着剤１１６を硬化させる。
従って、軸１０４と内輪１０８Ａ２，１０８Ｂ２との間に同心状に隙間Ｄが形成され、この隙間Ｄに接着剤１１６が充填して硬化する。
即ち、軸１０４と内輪１０８Ａ２，１０８Ｂ２とは非接触状態で固着されている。
【０００７】
このようにして軸１０４とボール軸受１０８Ａ，１０８Ｂとを固着した後、軸１０４を治具１１７から抜いて図６のようにモータベース１０３に圧入し、組立ては完了する。
隙間Ｄは通常０．００４ ｍｍ程度であり、図８は理解を容易にするために実際よりも隙間を大きく表わしたものである。
【０００８】
スピンドルモータによっては、モータ内部からダストが漏出して記録ディスク１１２の表面に付着するのを防止するために、モータベース１０３の反対側に磁性流体シール１１９を設けているタイプのものがあり、図６に示す従来例はこれを具備したスピンドルモータである。
キャップ１２０は防塵のために取り付けられている。
【０００９】
以上のようにロータ部１０２は一対のボール軸受１０８Ａ，１０８Ｂを介して軸１０４に対して回転自在に組立てられ、前記ステータコア１０５に巻回された駆動コイル１０６への通電切換えによりその回転が制御される構成となっているものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スピンドルモータを駆動源としたハードディスク等の記録ディスク駆動装置においては、近年高容量化の要求により記録ディスクの高速回転化とＭＲヘッド化が進んでいる。
しかしながら、高速回転化に伴って静電気が記録ディスクに発生し易くなっており、記録ディスクに帯電したこの静電気が、ＭＲヘッドに放電してＭＲヘッドが破損するという問題が多発している。
【００１１】
この破損を防止するためには記録ディスクに帯電した静電気をモータベースに放電すればよく、その場合、ロータハブと軸間の電気抵抗値が1ｋΩ以下で電気的導通が確保されていることが必要とされている。
図５（ａ）は、その従来のスピンドルモータにおけるロータハブと軸間の電気抵抗値分布を示した図で、供試個数を５０個として示した例である。
同図は、ロータハブと軸間の平均抵抗値が１１２ＭΩであり、抵抗値が1ｋΩ以上となる３６個すべてが４０ＭΩを超える極めて大きな抵抗値となっていることを示している。
【００１２】
従来のボール軸受を使用したスピンドルモータにおいては、軸とボール軸受間の電気的導通がこのように確保されていないので、記録ディスクに帯電した静電気をモータベースに放電することが困難であった。
そして、この放電に関しては、電気抵抗値が少なくとも４０ＭΩ以上ある場合には電気的導通が確保されていないものとして扱う必要があった。
【００１３】
次に、上記困難な理由についての詳細を以下に説明する。
従来のスピンドルモータにおいては、記録ディスク１１２、ロータハブ１０９及びボール軸受１０８Ａ，１０８Ｂ間の電気的導通と、軸１０４とモータベース１０３間の電気的導通はそれぞれ確保されていた。
しかしながら、軸１０４とボール軸受の内輪１０８Ａ２，１０８Ｂ２とは非接触であるために電気的導通がなく、これを確保するため従来いくつかの手段が考えられてきた。
【００１４】
まず、軸をボール軸受の内輪に圧入するという手段である。
この手段では、圧入組立て時による過大な負荷をボール軸受にかけることからボール軸受の軌道面に悪影響を与え、結果として「非繰り返し振れ精度 (以下ＮＲＲＯ：Ｎｏｎ Ｒｅ−ｐｅａｔｉｔｉｖｅ Ｒｕｎ Ｏｕｔ)」が悪化するという問題が発生していた。
【００１５】
別の手段として、軸とボール軸受とを導電性接着剤で固着させる方法が、特開平１１−１６７７６５に開示されている。
しかしながら、この手段では、導電性接着剤の粘度が高いため軸とボール軸受の内輪との隙間に必要な量を安定的に充填させることが困難であって、生産性が悪く信頼性も低いという問題があった。
加えて導電性接着剤自体のコストが極めて高いという根本的な問題もあった。
【００１６】
そこで本発明が解決しようとする課題は、記録ディスクに帯電した静電気をモータベースに放電させるために必要な、軸とボール軸受間の電気的導通の確保を、軸の圧入によらず、また導電性接着剤の使用によらずに可能としたスピンドルモータを提供することにある。
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明は、次の１）の手段を有する。
１）ボール軸受と、該ボール軸受の内輪に固着された軸と、前記ボール軸受の外輪に固着されたロータハブと、を備えたスピンドルモータにおいて、
前記軸の外径は前記内輪の内径より小径であり、前記軸と前記内輪とは、
該軸の外径部と該内輪の内径部とのみで接触して電気的導通が確保されると共に、該軸の外径部と該内輪の内径部との隙間に充填された非導電性の接着剤により固着されていることを特徴とするスピンドルモータである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により（I）：構成、（II）：組立ての順に図１乃至図４を用いて順次説明する。
（I）：構成
図１は本発明のスピンドルモータの断面図である。
本発明のスピンドルモータは、ステータ部１、ロータ部２及び第１，第２のボール軸受８Ａ，８Ｂで構成される。
【００１９】
▲１▼ ステータ部１の詳細
ステータ部１は、モータベース３、ステータコア５、軸４及び駆動コイル６で構成されている。
モータベース３は、アルミニウムのダイキャストで形成され、所定の位置に軸孔３ａが設けられている。さらに軸孔３ａを略中心としたリング状凸部７が設けられステータコア５の内周部を保持している。
【００２０】
ステータコア５は、所定の形状に打ち抜かれた珪素鋼鈑が積層されて形成され、駆動コイル６が巻回されている。
軸４は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）材を切削して形成され、その外周面の所定の位置には接着剤溜まりである環状溝１５ａ，１５ｂが設けられている。
そしてモータベース３に圧入等により立設されている。
【００２１】
▲２▼ ロータ部２の詳細
ロータ部２はロータハブ９、ロータヨーク１０、磁石１１とで構成される。
ロータハブ９は略円筒状であって、アルミニウムを切削して形成されている。
ロータハブ９の外周部分には、記録ディスク１２を支持固定するための円筒部９ａとフランジ部９ｂとが設けられている。
２枚の記録ディスク１２は、スペーサ１３を間に挟みつつ、図示しないクランパによって前記円筒部９ａ及びフランジ部９ｂに直接接触して固定されている。
【００２２】
一方、ロータハブ９の内周部分には、第１，第２のボール軸受８Ａ，８Ｂを装着するための、装着壁１４ａ１，１４ｂ１及び軸方向の当て面１４ａ２，１４ｂ２が設けられている。
装着壁１４ａ１，１４ｂ１の内周面には接着剤溜まりである環状溝１５ｃ，１５ｄが設けられている。
【００２３】
円筒状のロータヨーク１０は、その内周面に円筒状の磁石１１が固着されており、ロータハブ９の底面の所定位置に固着されている。
また、磁石１１の内径は、ステータ部１とロータ部２とを軸４を介して組み合わせた状態で、前記ステータコア５の外周面と所定の間隔となるように設定されている。
【００２４】
▲３▼ ボール軸受８Ａ，８Ｂの詳細
第１，第２のボール軸受８Ａ，８Ｂは、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ）等の金属材料からなり、その外輪８Ａ１，８Ｂ１と内輪８Ａ２，８Ｂ２間の電気的導通が確保されている。
【００２５】
（II）：組立て
▲１▼ボール軸受のロータハブへの装着について
第１，第２のボール軸受８Ａ，８Ｂのロータハブ９への装着について図２を用いて説明する。
図２は、第１，第２のボール軸受の外輪８Ａ１，８Ｂ１をロータハブ９の内周部に装着した後の軸方向断面図であり、その他の構成部は省略している。
【００２６】
まず環状溝１５ｃ、１５ｄに非導電性の嫌気性接着剤１６を注入する。
次に第１のボール軸受８Ａを軸の一方（図の上方）から、第２のボール軸受８Ｂを軸の他方（図の下方）から所定の予圧Ｆｖ１でロータハブ９内面に圧入する。
圧入により外輪８Ａ１，８Ｂ１の挿入方向側端面が、それぞれ当て面１４ａ２，１４ｂ２に突き当てられる。
【００２７】
その後、接着剤１６はその嫌気性により硬化して外輪８Ａ１，８Ｂ１はロータハブ９に固着される。
従って、ロータハブ９とボール軸受８Ａ，８Ｂとは、装着壁１４ａ１，１４ｂ１及び当て面１４ａ２，１４ｂ２を介して電気的導通が確保されている。
【００２８】
▲２▼ ロータ部と軸との組立てについて
ロータ部２と軸４との組立てについて図３，図４を用いて説明する。
図３は、治具台１７上で、ボール軸受の内輪８Ａ２に予圧ＦＶ２を、そして 軸４に力Ｆｈを印加して行う組立てについて説明する軸方向断面図である。
また図４は、この組立て後の軸４と内輪８Ａ２，８Ｂ２との位置関係を示す軸方向断面図である。理解を容易にするために、図３，図４は実際の形状を誇張して示している。
【００２９】
まず図３を用いて説明する。
治具台１７の中央には軸４が挿入されてこれをガタ無く立てることができる軸挿入穴１７ａが設けられている。
また、軸挿入穴１７ａを略中心として、ロータハブ９の径方向の位置決めができるように環状のガイドフランジ１７ｂが設けられている。
【００３０】
予圧治具１８は一端が開口した略円筒状をしており、開口側端面はロータハブ９の上面側に装着された第１のボール軸受８Ａの内輪８Ａ２のみに当接するように形成されている。
この予圧治具１８は、軸方向に予圧を印加するのと同時に、軸と直交した方向の力を印加することができる構造になっている。
【００３１】
組立ては以下のように行う。
まず治具台１７の軸挿入穴１７ａに軸４を挿入してこれを立てる。
次に軸４の外周面に設けた環状溝１５ａ，１５ｂに非導電性の嫌気性接着剤１６を注入する。そして軸４の上方から第１，第２のボール軸受８Ａ，８Ｂを固着したロータハブ９を挿着する。
装着は、軸４の外径φｓ１が、第１，第２のボール軸受の内輪８Ａ２，８Ｂ２の径φｂより小さくなるように寸法とその公差が設定されているので、過大な予圧を与えることなく容易に行える。
【００３２】
本実施例においては、
軸４の外径φｓ１＝φ５ （−０．００５／−０．００８）
従って、４．９９２ ｍｍ≦φｓ１≦４．９９５ ｍｍ である。
内輪８Ａ２，８Ｂ２の内径φｂ＝φ５（０／−０．００５）
従って、４．９９５ ｍｍ≦φｂ≦５．０００ ｍｍ である。
ただし（ ）内は寸法公差である。
このように軸４の外形φｓ１は内輪８Ａ２，８Ｂ２の内径φｂよりも最大で、０．００８ ｍｍ 細く形成されている。
【００３３】
次に、ロータハブ９を軸４に装着する時には、図３の上方から予圧治具１８を用いて内輪８Ａ２に所定の軸方向予圧Ｆｖ２を印加しつつ、軸４に所定の軸と直交方向の力Ｆｈを印加する。
これにより、軸４は内輪８Ａ２，８Ｂ２にＡ点（図４）で直接接触する。
【００３４】
この状態で接着剤１６は隙間Ｄに浸透充填し、その嫌気性により硬化するので、軸４と内輪８Ａ２，８Ｂ２とはＡ点で接触した状態、即ち電気的に導通が確保された状態で固着される。
前述の寸法設定においては、軸４と内輪８Ａ２，８Ｂ２との最大隙間Ｄmaxはφｂ−φｓ１の０．００８ ｍｍとなる。
以上により、ロータ部２と軸４との組立ては完了する。
【００３５】
▲３▼ ロータ部とステータ部の組立てについて
図１に戻り、ロータ部２に組み付けた軸４をモータベース３の軸孔３ａに圧入することでロータ部２とステータ部１とは組立てられる。
最後に防塵用のキャップ２０を装着してスピンドルモータの組立てが完了する。
【００３６】
▲１▼〜▲３▼のように組立てたモータにおいて、ロータ部２は、第１、第２のボール軸受８Ａ，８Ｂを介して軸４に対して回転自在となっている。
そして、前記ステータコア５に巻回された駆動コイル６への通電切換えによりロータ部２はその回転が制御される構成となっている。
【００３７】
以上の（I），（II）で説明した実施例によれば、記録ディスク１２→ロータハブ９→ボール軸受８Ａ，８Ｂ→軸４→モータベース３の経路で電気的導通が完全に確保される為、記録ディスクに帯電した静電気を確実にモ−タベースに放電させることができる。
従って、記録ディスク駆動装置において本発明に係るスピンドルモータを駆動源として使用すれば、記録ディスクに帯電した静電気がＭＲヘッドに放電してＭＲヘッドを破壊することはなく、長期間高い信頼性が得られる。
【００３８】
ここで、本願発明者らが製作した本実施例に係るスピンドルモータにおける、ロータハブと軸間の電気抵抗値分布を図５（ｂ）に示す。
供試個数は５０個であり、接着剤は非導電性の嫌気性接着剤である。
前述した図５０（ａ）に示す従来のスピンドルモータでは、５０個中３６個の供試体において４０ＭΩ以上の抵抗値を示して電気的導通が確保されていなかったのに対し、図５０（ｂ）に示す本発明に係るスピンドルモータでは、５０個すべてにおいて２５２Ω以下の極めて小さい抵抗値で電気的導通を確保しており、またばらつきも大幅に少なくなっている。
【００３９】
平均値比較においても、本実施例に係るスピンドルモータでの平均抵抗値は、６７．３Ωであり、従来のスピンドルモータの約１／１０⁷ という極めて小さい値になっている。
従って、必要とされている電気抵抗値１ｋΩ以下という条件を十分満足して電気的導通が確保されている。
以上のように、軸とボール軸受の内輪とを接触させて固着させることで、極めて安定して必要な電気的導通が確保できることが確認された。
【００４０】
さて、本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において例えば下記のように変更が可能である。
【００４１】
接着剤１６は嫌気性接着剤に限定されるものではなく、紫外線硬化型や熱硬化型接着剤を使用してもよい。
また、軸とボール軸受の内輪とが接触していれば、前記最大隙間Ｄｍａｘは０．００８ ｍｍ程度でなくてもよいのは言うまでもない。
前記最大隙間Ｄｍａｘは、使用する接着剤の種類や粘度、あるいは塗布工法に応じて、充填が容易で接着強度等が最適になる様に適宜設定することできる。
【００４２】
また、粘度の比較的高い接着剤が充填可能な程度に最大隙間Ｄｍａｘを設定すれば導電性接着剤を使用することも可能で、その場合はコストアップになるものの電気抵抗がさらに低減されることが期待できる。
【００４３】
一方、軸とボール軸受との固着は接着剤によらなくてもよい。
例えばスポット溶接で行ってもよく、本発明における固着とは溶着を含むものである。
さらにボール軸受は２ヶに限定されるものではなく、また他の軸受との併用でもよい。
軸４の断面形状は円形に限定されるものではなく、例えば一部をカットした略Ｄ形状でもよく、あるいは角部を有していてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明によれば、軸４をボール軸受８Ａ，８Ｂの内輪８Ａ２，８Ｂ２に圧入することなく電気的導通が確実に確保できるので、ＮＲＲＯが悪化するという問題は発生しない。
また、軸４と前記内輪８Ａ２，８Ｂ２とを例えば非導電性接着剤で固着した場合には、生産性を悪化させることはなくコストアップとなることもなく電気的導通が確実に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスピンドルモータの実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のスピンドルモータの実施例を説明する断面図である。
【図３】本発明のスピンドルモータの実施例における組立方法を説明する断面図である。
【図４】本発明のスピンドルモータの実施例における要部を示す部分断面図である。
【図５】従来及び本発明のスピンドルモータにおける電気抵抗値分布を示すグラフである。
【図６】従来のスピンドルモータを示す断面図である。
【図７】従来のスピンドルモータにおける組立方法を説明する断面図である。
【図８】従来のスピンドルモータにおける要部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
３ モータベース
４ 軸
８Ａ，８Ｂ， ボール軸受
８Ａ１，８Ｂ１ 外輪
８Ａ２，８Ｂ２ 内輪
９ ロータハブ
１６ 接着剤
φｓ１ （軸の）外径
φｂ （内輪の）内径
Ｄ 隙間

Claims (1)

1. ボール軸受と、
   該ボール軸受の内輪に固着された軸と、
   前記ボール軸受の外輪に固着されたロータハブと、
   を備えたスピンドルモータにおいて、
   前記軸の外径は前記内輪の内径より小径であり、
   前記軸と前記内輪とは、
   該軸の外径部と該内輪の内径部とのみで接触して電気的導通が確保されると共に、該軸の外径部と該内輪の内径部との隙間に充填された非導電性の接着剤により固着されていることを特徴とするスピンドルモータ。

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