JP4203488B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブルディスク等のディスク駆動用のスピンドルモータに関する。

情報記録ディスクの一つであるフレキシブルディスクを駆動するディスクドライブに搭載されるスピンドルモータは、モータベースを含むステータと、このモータベースに立設された軸受により回転自在に枢支されるシャフトと、該シャフトに固定されるロータとを備えた構造をしている。
フレキシブルディスクは、硬磁性体が塗布されたディスク本体とその中心部分に貼り付けられた、軟磁性体であるステンレスからなる略椀状ハブとを備える。
このハブを、モータのロータに設けられたチャッキングマグネットにより磁気吸引することでフレキシブルディスクはスピンドルモータのロータに保持される。
ハブを吸引するチャッキングマグネットは、略リング状で周方向に複数の極に着磁されている。この保持構造についての一例が特許文献１や特許文献２に記載されている。

また、チャッキングマグネットが単一のリング状ではなく複数の円弧状のマグネットで構成したモータもあり、その例を、図２〜４を用いて以下に説明する。
図２は、従来の他のスピンドルモータの半断面図であり、図４は、そのモータをロータケースの上方から見た平面図である。
図２において、ロータ部Ｒは、ロータヨーク１と、ロータヨーク１のフレキシブルディスク（以下、ＦＤとも記載する）１０の載置面１ａに貼り付けられた樹脂製のシート２及び等角度ピッチで多極に着磁されたＦＤ吸引用のチャッキングマグネット３と、前記ＦＤの回転位置を決めるドライブピン４と、等角度ピッチで多極に着磁されたロータ駆動用メインマグネット５と、ロータヨーク１の中心孔１ｂに圧入固着されたステンレス系の材料よりなるシャフト６とから構成される。

チャッキングマグネット３は、第１の半径の外形と第２の半径の内形とを有する略円弧状の第１マグネット３ａと、第２の半径の外形と第３の径の内形とを有する略円弧状の第２マグネット３ｂとの２つの部分で構成されており、シートから打ち抜く際には、図３（ａ）のように第２の半径が共通となるように面付けして打ち抜かれ、第２マグネット３ｂを反転した図３（ｂ）の状態で使用される。

このような構成において、ロータ部Ｒは、モータベース７を含むステータに対して、モータベース７の孔７ａにかしめられた銅又は鉄系の燒結含油軸受８及び複
数の鋼球９で、それぞれスラスト方向及びラジアル方向に支持されている。

一方、ＦＤは、一部を上述したように、硬磁性体が塗布された環状のディスク本体１０と、その中心孔部分に貼り付けられた、軟磁性体であるステンレスからなる略椀状のハブ１１とからなる。
ハブ１１は、中心に開口する孔１１ａと、中心から外れた位置に開口するピン係合用孔１１ｂとを有している。
このモータが搭載されたディスクドライブにＦＤが挿入された際、孔１１ａがシャフト６と嵌合し、ピン係合用孔１１ｂにドライブピン４が係合する。
さらに、ハブ１１がチャッキングマグネット３の磁力により吸引され、シート２に押圧されることにより、ＦＤはロータ部に安定的に保持され、回転駆動されることによってディスクドライブでの記録及び再生が可能となる。

図４において、上述したように、ロータヨーク１の中心には、シャフト６が圧入固定されている。
ドライブピン４は、中心から離れた位置にあり、ドライブピンアーム１２を介し、ドライブピンアームの支点１２ａを中心としてロータヨーク１に対して回動可能に支持される。
ここで、ドライブピン４は、ロータヨーク１に対して、支点１２ａを中心に所定の角度範囲内で回動可能とされてＦＤのセンター出しをする。

この構成において、チャッキングマグネット３はドライブピンアーム１２と干渉しないように形状が設定され、また、配置されなければならない。
すなわち、内形の径（第２の半径）を大きくしてドライブピンアーム１２との干渉を避けるようになっている。
また、チャッキングマグネット３は、ハブ１１の絞り径ｄ１（ロータヨーク側に突出する範囲）より大きいと何ら吸引に寄与しないので、その径よりわずかに小さくしてある。

従って、図４における左斜め上側に配置された第１マグネット３ａについては、内径が大きくて幅が狭い、略扇形状の吸引面３ａ１を有している。
一方、図４における右斜め下側に配置された第２マグネット３ｂについては、ある程度自由な形状に設定できるが、上述した面付けにおいて無駄な材料取りとならないように、図３（ａ）に示すように、第１マグネット３ａの内形と第２マグネット３ｂの外形とが一致するように面付けして打ち抜きを行う。
そして、ロータヨーク１に貼付する際に、第２マグネット３ｂを反転して図３（ｂ）や図４に示すように配置する。

従って、第２マグネット３ｂについては、その外形は第２の半径であり、第１マグネット３ａの内形と共通の径を有し、その内形は、ロータヨーク１への貼付の際に、その位置決めを容易にするためディスク搭載面を形成する凸部１３の外径に合わせ、第１マグネット３ａよりも幅が広い略扇形状の吸引面３ｂ１を有するように形成される。
特開平５−１４４１６８号公報 特開平６−３１１６８０号公報

ところで、ＦＤをロータヨーク１に安定的に保持させるには、ロータヨーク１のディスク載置面に傾きがなく平坦に形成されていること、また、ハブ１１を吸引するチャッキングマグネット３の磁力による吸引力が、シャフト６を中心として回転方向にバランスが取れていること、が必要である。
これらの条件から外れた場合には、ＦＤのハブ１１がディスク載置面に安定保持されずに傾きを持ってしまうため、シャフト６及びドライブピン４との精度よい嵌合が行われない。そのため、ＦＤのセンターの位置出しが正確にできず、モータの回転における繰り返し精度が悪化してＦＤに対する記録又は再生においてエラーが発生する可能性がある。

従来の他の例として説明した、チャッキングマグネットが２つの部分で構成されたスピンドルモータにおいては、第１マグネット３ａの吸引面３ａ１の径方向幅Ｗａが、第２マグネット３ｂの吸引面３ｂ１の径方向幅Ｗｂよりも狭くなっている。これに対して、各マグネットが有する着磁パターンは、シャフト６を中心として等角度ピッチのパターンとなっている。
そのため、各マグネット３ａ，３ｂがハブ１１を吸引する力は、その力が磁力に比例するため、幅の狭い吸引面を有する第１マグネットの方が第２マグネットと比較して吸引力が弱く、シャフト６の周方向においてアンバランスになっている。
従って、ＦＤをロータヨーク１に保持させる際に、ＦＤが傾いて取り付けられる場合があった。

この吸引力のアンバランスは、チャッキングマグネットが複数の円弧状マグネットに分割されていない特許文献１や特許文献２に示されるような環状のマグネットにおいても当然同様に起こり得る。
そのため、特許文献２には、この吸引力のアンバランスによるハブの傾きを防止するため、駆動ピン（ドライブピン）とは反対側に着磁された磁極を、反磁界をかけることで減磁した構成や、チャッキングマグネットの外周部の磁束密度を反磁界をかけることでほぼ０（ゼロ）にする構成のモータが記載されている。
しかしながら、反磁界をかけて減磁する場合、マグネットの元来の特性ばらつきにより、一定レベルで精度よく減磁させることが難しい。
また、外周部の磁束密度を０とする場合、チャッキングマグネット全体の磁束が大幅に減少するので、ハブを吸引する力が弱くなり、安定して保持することが逆にできなくなってしまう可能性があった。

すなわち、チャッキングマグネットの形状は、ドライブピン等の配置に応じて形状が決定されるので、吸引面の幅は周方向に均一なものには設計上なり得ない。
そのため、吸引力が周方向で不均一となり、吸引時にＦＤのハブが傾いたり安定して保持されない場合があるという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、チャッキングマグネットの形状に何ら制限を加えることなく、フレキシブルディスクを傾斜させることなく安定して吸引保持することができるスピンドルモータを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
〔１〕即ち、スピンドルモータ（１００）を、磁性体からなるディスクハブ（１１）を吸引するチャッキングマグネット部（３）を有するロータ（Ｒ）をステータ（Ｓ）に対して回転自在に支持し、前記チャッキングマグネット部（３）は、径方向の第１の幅Ｗ１（Ｗａ）を有する略円弧状の第１のマグネット部（３ａ）と径方向の第２の幅Ｗ２（Ｗｂ）を有する略円弧状の第２のマグネット部（３ｂ）とを有し、前記第１のマグネット部（３ａ）は周方向に第１の角度ピッチＰ１（Ｐａ）で複数極に着磁され、前記第２のマグネット部（３ｂ）は周方向に第２の角度ピッチＰ２（Ｐｂ）で複数極に着磁されており、前記各幅（Ｗａ，Ｗｂ）と前記各角度ピッチ（Ｐａ，Ｐｂ）との関係を、Ｗ１／Ｗ２＝Ｐ１／Ｐ２にして成る構成にした。
〔２〕また、〔１〕に記載のスピンドルモータ（１００）を、前記第１のマグネット部（３ａ）と前記第２のマグネット部（３ｂ）とを一体で形成して成る構成にした。

本発明によれば、フレキシブルディスクを、傾斜することなく安定して吸引保持できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本発明のスピンドルモータの実施例を示す平面図である。
図２は、本発明のスピンドルモータの実施例を説明する半断面図である。
図３は、本発明のスピンドルモータの要部を説明する平面図である。

図１は、本発明によるスピンドルモータの好ましい一実施例をロータケース上部から見た平面図である。
このスピンドルモータ１００は、ロータヨーク１を有するロータ部Ｒとモータベース７を有するステータ部Ｓとを備え、ロータヨーク１に固着されたシャフト６を軸受８に嵌合させると共にロータ部Ｒとステータ部Ｓとの間に鋼球９を介在させて、ロータ部Ｒをステータ部Ｓに対して回転自在に支持してなるものである。

図２は、スピンドルモータ１００にＦＤを吸引載置させた状態を示している。（当図は背景技術の説明でも用いたが、実施例においても共通であるので、便宜的にこれを用いて説明する。）
この図において、ロータ部Ｒは、ロータヨーク１と、ＦＤを載置する側の面１ａに貼り付けられた樹脂製のシート２及び多極に着磁されたＦＤ吸引用のチャッキングマグネット３と、ＦＤの回転方向の位置を決めるドライブピン４と、等角度ピッチで多極に着磁されたロータ駆動用メインマグネット５と、ロータヨーク１の中心孔１ｂに圧入固着されたステンレス系の材料よりなるシャフト６とを有している。

ここで、チャッキングマグネット３の詳細を図３主に用いて説明する。
上述したように、図３（ａ）は、このチャッキングマグネット３をシートから打ち抜く際の面付けを示す平面図であり、図３（ｂ）は、使用状態（図１に対応）を示す平面図である。
このマグネット３は、第１の半径φ１の外形３ａ３と第２の半径φ２の内形３ａ４とを有する略円弧状の第１マグネット３ａと、第２の半径φ２の外形３ｂ３と第３の径φ３の内形３ｂ４とを有する略円弧状の第２マグネット３ｂとの２つの部材で構成されている。
第１マグネット３ａは、後述するドライブピン４と干渉しないように、内形３ａ３の大部分が第２の径φ２を有するように形成されており、干渉しない部分に中心側に向かって突出する突出部３ａ２を有している。
第２マグネット３ｂの外形３ｂ３には、ロータヨーク１に設けられた位置決め用突部１ｃと係合する位置決め用切り欠き３ｂ２が形成されているが、概ね第２及び第３の径φ２,φ３の外径、内径を有する略円弧状に形成されている。
シートから打ち抜く際には、図３（ａ）のように第２の半径φ２が共通の部分となるように面付けして打ち抜かれ、その後、第２マグネット３ｂを反転し、図３（ｂ）に示す配置で使用される。
着磁は、ロータヨーク１に取り付けた後に、着磁ヨークにより所定の着磁ピッチで行う。

このような構成において、ロータ部Ｒは、モータベース７を含むステータに対して、モータベース７の孔７ａにかしめられた銅又は鉄系の焼結含油軸受８及び複
数の鋼球９によりそれぞれスラスト方向及びラジアル方向に支持されている。

一方、ＦＤは、硬磁性体が塗布された環状のディスク本体１０と、その中心孔１０ａ部分に貼り付けられた、軟磁性体であるステンレスからなる略椀状のハブ１１とからなる。
ハブ１１は、中心に開口する孔１１ａと、中心から外れた位置に開口するピン係合用孔１１ｂとを有している。
このモータ１００が搭載されたディスクドライブにＦＤが挿入されると、ＦＤは、図示しないローディング機構により、ＦＤの中心とシャフト６との中心が概ね一致する位置まで搬送される。
そして、ハブ１１の孔１１ａがシャフト６と嵌合し、ピン係合用孔１１ｂにドライブピン４が係合する。
さらに、ハブ１１がチャッキングマグネット３の磁力により吸引されてシート２に押しつけられることにより、ＦＤはロータ部Ｒに安定的に保持される。
その状態でモータ１００はＦＤを回転させ、ディスクドライブでの記録及び再生が可能となる。

図１，図２において、上述したようにロータヨーク１の中心孔１ｂにはシャフト６が圧入固定されている。
ドライブピン４は、中心から離れた位置にあり、ドライブピンアーム１２を介し、ドライブピンアームの支点１２ａを中心としてロータヨーク１に対して図１矢印ｄ２方向に所定の角度範囲内で回動可能に支持されて、ＦＤのセンター出しをする。

この構成において、チャッキングマグネット３はドライブピンアーム１２と干渉しないように形状が設定され、また、配置されている。
すなわち、第１マグネット３ａの形状を、その内形３ａ４の径（第２の半径φ２）を大きくしてドライブピンアーム１２との干渉を避けるようにしている。
また、チャッキングマグネット３は、ハブ１１の絞り径ｄ１（ロータヨーク側に突出する範囲）より大きいと何ら吸引に寄与しないので、第１マグネット３ａ，の外形３ａ４は、その絞り径ｄ１よりわずかに小さくしてある。

従って、図１における左斜め上側に配置された第１マグネット３ａは、内形３ａ４の径（第２の半径）φ２が大きく幅Ｗａが狭い、略扇形状の吸引面３ａ１を有している。
一方、図１における右斜め下側に配置された第２マグネット３ｂは、製造時の面付けにおいて無駄な材料取りとならないように、その外形３ｂ３を第２の半径φ２としてあり、図３（ａ）に示すように、第１マグネット３ａの内形３ａ４と第２マグネット３ｂの外形３ｂ３とが一致するように面付けして打ち抜きされる。

そして、ロータヨーク１に貼付する際に、第２マグネット３ｂを反転して図３（ｂ）や図４に示すような配置として使用する。
従って、第２マグネット３ｂについては、その外形３ｂ３は第２の半径φ２であり、第１マグネット３ａの内形３ａ４と共通の径φ２を有し、その内形３ｂ４は、ロータヨーク１への貼付の際に、その位置決めを容易にするためディスク搭載面を形成する凸部１３の外径に合わせ、第１マグネット３ａの幅Ｗａよりも幅Ｗｂが広い略扇形状の吸引面３ｂ１を有するように形成される。
具体的な寸法としては、第１マグネット３ａは、外形３ａ３の第１の半径φ１が１２．２０ｍｍ，内形３ａ４の第２の半径φ２が１０．４５ｍｍ，幅Ｗａが１．７５ｍｍである。
一方、第２マグネット３ｂは、外形３ｂ３が第２の半径φ２であって１０．４５ｍｍ，内形３ｂ４の第３の半径φ３が７．００ｍｍ，幅Ｗｂが３．４５ｍｍである。

また、着磁は、第１マグネット３ａについては、着磁角度ピッチＰａを、シャフト６を中心に４５°として、Ｎ極，Ｓ極，…と順次着磁してある。
一方、第２マグネット３ｂについては、着磁角度ピッチＰｂを、シャフト６を中心に９０°としてＮ極，Ｓ極，…と順次着磁してある。
つまり、第２マグネット３ｂの着磁角度ピッチＰｂは、第１マグネット３ａの着磁角度ピッチＰａの２倍としてある。
すなわち、各マグネットの幅と各着磁角度ピッチとの関係を、
Ｗａ／Ｗｂ＝Ｐａ／Ｐｂ （１式）
としたものである。ここで着磁角度ピッチは着磁した各磁極の角度幅でもあり、図１ではこの角度幅をＰａ,Ｐｂとして図示している。

チャッキングマグネットへの着磁を行なう際は、着磁ヨークにおいて、極の境界となる部分に電線を引き回し、瞬間的に大電流を流して行なう。
そのため、実施例の第２マグネット３ｂのように着磁ピッチが広い場合、電線を引き回した近傍、すなわち極の境界近傍に十分な磁束が発生する。
ハブ１１に対する吸引力は総磁束量に比例するので、マグネットの幅と材質とが同一であれば、この総磁束量、すなわち、吸引力は着磁された極の着磁ピッチに反比例する。

このような関係があるので、総磁束量について説明すると、第２マグネット３ｂの総磁束量は、第１マグネット３ａに対して幅Ｗｂが約２倍になる一方、着磁ピッチＰｂが約２倍になるので互いに相殺し合い、第１マグネット３ａの総磁束量と同等になる。
すなわち、両者のハブ１１に作用する吸引力は、ほぼ同一になる。
従って、チャッキングマグネット３がハブ１１を吸引する力は全周に渡りほぼ均等となるため、ＦＤを傾斜させることなく安定して保持することができる。

上述した実施例では、半径方向の幅の比率Ｗｂ/Ｗａ＝２に対して、着磁ピッチ比率をＰｂ／Ｐａ＝２ としてあるが、上述した（１式）に示したように、半径方向の幅に比例する着磁ピッチで着磁するという関係にあれば、例えば、Ｗｂ／Ｗａ＝１．５の場合、着磁ピッチの組み合わせ（Ｐａ，Ｐｂ）を、例えば、（３０°，４５°），あるいは、（１０°，１５°）のようにしてもよい。

チャッキングマグネットは、分割した複数のマグネットに限らず一体の環状であってもよいのは言うまでもない。
また、部分的に切り欠き等が形成されていても、概ね、径方向の幅と着磁ピッチとの関係が概ね１式に沿っていればよい。
着磁ピッチを細かくすることは、幅の違いにより細かく対応できるので好ましい。
また、周方向でマグネットが複数の幅を有する場合は、それぞれの幅の相対比率に対応した複数の着磁ピッチで着磁するとよい。

以上詳述した実施例によれば、チャッキングマグネット３の磁力によるＦＤのハブ１１に対する吸引力が、シャフト６を中心とする周方向にバランスが取れている。
そのため、ハブ１１は、ロータヨーク１の載置面に対して傾きを持つことなく安定して吸引保持され、シャフト６及びドライブピン４と良好に嵌合する。
従って、ＦＤのセンターを精度よく出すことができて回転での繰り返し精度が良好となるので、ＦＤに対する記録又は再生においてエラーが生じることがない。

また、減磁を行うものではないので、マグネット自体の特性ばらつきがあっても、着磁により安定した磁力が得られる。
また、部分的に減磁するものでもないので、磁束量が大幅に減ることがなく、強くハブを吸引することができ、より安定した保持が可能である。
また、チャッキングマグネットの形状に対して制約がなく、ドライブピンアームを特に小型のものにする必要がないので、安価な材料を使用しても強度が得られ、また、ドライブピンが理想的な動きをできるのでチャッキングミスが発生しない。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順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変形例としてもよいのは言うまでもない。

本発明のスピンドルモータの実施例を示す平面図である。 本発明のスピンドルモータの実施例を説明する半断面図である。 本発明のスピンドルモータにおける実施例の要部を説明する平面図である。 従来のスピンドルモータを説明する平面図である。

符号の説明

１ ロータヨーク
１ａ （ＦＤ載置する側の）面
１ｂ 中心孔
２ シート
３ チャッキングマグネット
３ａ 第１マグネット
３ａ１ 吸引面
３ａ３ 外形
３ａ４ 内形
３ｂ 第２マグネット
３ｂ１ 吸引面
３ｂ３ 外形
３ｂ４ 内形
４ ドライブピン
５ メインマグネット
６ シャフト
７ モータベース
８ 軸受
９ 鋼球
１０ ディスク本体
１０ａ 中心孔
１１ ハブ
１１ａ 孔
１１ｂ ピン係合用孔
１２ ドライブアーム
１２ａ 支点
１３ （ディスク搭載面を形成する）凸部
１００ スピンドルモータ
ＦＤ フレキシブルディスク
Ｐａ，Ｐｂ 着磁ピッチ
Ｒ ロータ部
Ｓ ステータ部
Ｗａ，Ｗｂ 幅
φ１〜φ３ 第１〜第３の半径
ｄ１ 絞り径
ｄ２ 回動方向

Claims (2)

1. 磁性体からなるディスクハブを吸引するチャッキングマグネット部を有するロータを、ステータに対して回転自在に支持して成るスピンドルモータにおいて、
   前記チャッキングマグネット部は、
   径方向の第１の幅Ｗ１を有する略円弧状の第１のマグネット部と、前記第１の幅Ｗ１とは異なる径方向の第２の幅Ｗ２を有する略円弧状の第２のマグネット部とより成り、
   前記第１のマグネット部は周方向に第１の角度ピッチＰ１で複数極に着磁され、前記第２のマグネット部は周方向に第２の角度ピッチＰ２で複数極に着磁されており、
   前記各幅と前記各角度ピッチとの関係を、Ｗ１／Ｗ２＝Ｐ１／Ｐ２にして成ることを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記第１のマグネット部と前記第２のマグネット部とを一体で形成して成ることを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。

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