JP4580467B1 - Disk drive - Google Patents
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Abstract
ディスク駆動装置は、記録ディスクが載置されるように構成されているハブを備え、ハブに記録ディスクが載置された状態における2次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をF0(Hz)とし、ハブの使用回転数をN(Hz)とした場合、固有周波数F0がF0>N・(3・P+2)を満たすように、ハブの外延部の径方向寸法が第2の外筒部の軸方向寸法より小さく形成される。
【選択図】図2The disk drive device includes a hub configured to mount a recording disk, and the natural frequency at the time of non-rotation of secondary rocking mode resonance in a state where the recording disk is mounted on the hub is F0 (Hz). When the rotational speed of the hub is N (Hz), the radial dimension of the hub extension is such that the natural frequency F0 satisfies F0> N · (3 · P + 2). It is smaller than the axial dimension.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、記録ディスクを回転駆動するディスク駆動装置に関する。 The present invention relates to a disk drive device that rotationally drives a recording disk.
コンピュータの記憶装置等に使用される記憶メディアとして、ハードディスクドライブが知られている。ハードディスクドライブは回転精度が飛躍的に向上し、それに応じて一層の高密度化および大容量化が求められている(例えば、特許文献1参照)。 A hard disk drive is known as a storage medium used for a computer storage device or the like. Hard disk drives have drastically improved rotational accuracy, and accordingly higher density and larger capacity are required (see, for example, Patent Document 1).
ハードディスクドライブでは、記録トラックが形成された記録ディスクがブラシレスモータによって高速で回転される。この記録トラックに含まれる磁気データの記録再生のために、記録再生ヘッドが記録ディスクの表面に対して微少な隙間を介して配置される。 In a hard disk drive, a recording disk on which recording tracks are formed is rotated at a high speed by a brushless motor. In order to record / reproduce magnetic data contained in the recording track, a recording / reproducing head is disposed with a small gap with respect to the surface of the recording disk.
ここで、ハードディスクドライブの大容量化を進めるひとつの手法として、記録トラックの幅を狭くし、記録再生ヘッドの配置を記録ディスクの表面に近づける方法がある。ブラシレスモータのトルクリップルと2次ロッキングモード共振に起因する振動が大きくなることがあり、記録トラックの幅を狭くすると、その振動により記録再生ヘッドが振動されて、記録トラックのトレースが乱れる可能性がある。 Here, as one method for increasing the capacity of the hard disk drive, there is a method in which the width of the recording track is reduced and the arrangement of the recording / reproducing head is brought closer to the surface of the recording disk. The vibration due to the torque ripple of the brushless motor and the secondary rocking mode resonance may increase, and if the width of the recording track is narrowed, the recording / reproducing head may be vibrated by the vibration and the trace of the recording track may be disturbed. is there.
また、記録再生ヘッドと記録ディスクの表面との隙間をより狭くすると、記録再生ヘッドの少しの振動により、この隙間が大きく変化し、記録再生ヘッドの出力信号の振幅が大きく変化する。記録トラックのトレースが乱れたり、記録再生ヘッドの出力信号の振幅が変化すると、ハードディスクドライブのデータの記録再生時の誤動作の頻度を増加させうる。 Further, when the gap between the recording / reproducing head and the surface of the recording disk is made narrower, the gap changes greatly due to a slight vibration of the recording / reproducing head, and the amplitude of the output signal of the recording / reproducing head changes greatly. If the trace of the recording track is disturbed or the amplitude of the output signal of the recording / reproducing head changes, the frequency of malfunction at the time of recording / reproducing data of the hard disk drive can be increased.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動時に生じる振動を低減するディスク駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a disk drive device that reduces vibrations that occur during driving.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のディスク駆動装置は、ベース部材と、記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、ハブをベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、ベース部材に固定され、円環部と円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、複数の突極に巻きつけるように形成される3相のコイルと、ハブに固定されるヨークと、ヨークの内周に固定され、複数の突極と径方向に対向し、周方向にP極(Pは2以上の偶数)の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備える。ハブは、記録ディスクの中央孔が嵌合され、軸方向に延設された第1の外筒部と、第1の外筒部に連設され径方向外向きに延設され、記録ディスクが着座される着座面と、着座面に連設され軸方向に延設された第2の外筒部と、第2の外筒部に連設され径方向外向きに延設された外延部と、を有する。このディスク駆動装置は、ハブに記録ディスクが載置された状態における2次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をF0(Hz)とし、ハブの使用回転数をN(Hz)とした場合、固有周波数F0がF0>N・(3・P+2)を満たすように、外延部の径方向寸法が第2の外筒部の軸方向寸法より小さく形成される。 In order to solve the above-described problems, a disk drive device according to an aspect of the present invention includes a base member, a hub configured to mount a recording disk, and a hub that is rotatable relative to the base member. A three-phase coil formed so as to be wound around the plurality of salient poles, a bearing unit to be supported, a core fixed to the base member and including a ring portion and a plurality of salient poles extending radially from the ring portion And a yoke fixed to the hub, fixed to the inner periphery of the yoke, opposed to a plurality of salient poles in the radial direction, and subjected to drive magnetization of the P pole (P is an even number of 2 or more) in the circumferential direction. And a magnet. The hub is fitted with the central hole of the recording disk and extends in the axial direction. The hub is connected to the first outer cylinder and extends outward in the radial direction. A seating surface to be seated; a second outer cylinder portion extending in the axial direction and continuously provided on the seating surface; and an extension portion extending continuously outward in the radial direction and continuous with the second outer cylinder portion Have. In this disk drive device, when the natural frequency at the time of non-rotation of the secondary rocking mode resonance in the state where the recording disk is placed on the hub is F0 (Hz) and the use rotation speed of the hub is N (Hz), The radial dimension of the outer extension is formed smaller than the axial dimension of the second outer cylinder so that the natural frequency F0 satisfies F0> N · (3 · P + 2).
この態様によると、トルクリップル周波数と2次ロッキングモード共振の固有周波数とが一致することにより発生する振動を低減することができる。 According to this aspect, it is possible to reduce the vibration generated when the torque ripple frequency matches the natural frequency of the secondary rocking mode resonance.
本発明の別の態様もまた、ディスク駆動装置である。この装置は、ベース部材と、記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、ハブをベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、ベース部材に固定され、円環部と円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、複数の突極に巻きつけるように形成される3相のコイルと、ハブに固定されるヨークと、ヨークの内周に固定され、複数の突極と径方向に対向し、周方向にP極(Pは2以上の偶数)の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備える。このディスク駆動装置は、ハブに記録ディスクが載置された状態における2次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をF0(Hz)とし、ハブの使用回転数をN(Hz)および使用回転数Nより大きな使用回転数M(Hz)とした場合、固有周波数F0がN・(3・P+2)<F0<M・(3・P−2)を満たすように構成される。 Another embodiment of the present invention is also a disk drive device. The apparatus includes a base member, a hub configured to mount a recording disk, a bearing unit that supports the hub so as to be rotatable relative to the base member, and an annular portion fixed to the base member. And a core including a plurality of salient poles extending in a radial direction from the annular portion, a three-phase coil formed so as to be wound around the plurality of salient poles, a yoke fixed to the hub, and an inner periphery of the yoke A fixed magnet that is opposed to a plurality of salient poles in the radial direction and is magnetized for driving with a P pole (P is an even number of 2 or more) in the circumferential direction. In this disk drive device, the natural frequency at the time of non-rotation of the secondary rocking mode resonance in the state where the recording disk is mounted on the hub is F0 (Hz), the use rotation speed of the hub is N (Hz) and the use rotation speed. When the rotation speed M (Hz) is larger than N, the natural frequency F0 is configured to satisfy N · (3 · P + 2) <F0 <M · (3 · P-2).
この態様によると、異なる回転数で使用した場合にも、トルクリップル周波数と2次ロッキングモード共振の固有周波数とが一致することにより発生する振動を低減することができる。 According to this aspect, even when used at different rotational speeds, it is possible to reduce vibrations that occur when the torque ripple frequency matches the natural frequency of the secondary rocking mode resonance.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、ディスク駆動装置の駆動時に生じる振動を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce vibrations that occur when the disk drive device is driven.
以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で部材の一部は省略して表示する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components and members shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are appropriately omitted. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. In the drawings, some of the members are omitted from the description of the embodiments.
実施形態に係るディスク駆動装置は、記録ディスクを搭載し回転駆動するハードディスクドライブに好適に用いられる。ディスク駆動装置は、記録ディスクを駆動するための装置であってもよく、例えばブラシレスモータであってもよい。 The disk drive device according to the embodiment is suitably used for a hard disk drive that mounts a recording disk and rotates. The disk drive device may be a device for driving a recording disk, for example, a brushless motor.
図1は、実施形態に係るディスク駆動装置100を示す上面図である。図1は、ディスク駆動装置100の内部の構成を示すため、トップカバー(不図示)を外した状態を示す。ディスク駆動装置100は、ベース部材50と、記録ディスク200と、記録ディスク200が載置されるハブ10と、データリードライト部8と、トップカバーと、を備える。
FIG. 1 is a top view showing a
記録ディスク200は、ハブ10に載置され、ハブ10の回転に伴って回転する。ベース部材50はアルミニウムの合金をダイカストにより成型して形成される。ベース部材50は、軸受を介してハブ10を回転自在に支持する。
The
データリードライト部8は、記録再生ヘッド8aと、スイングアーム8bと、ピボットアセンブリ8cと、ボイスコイルモータ8dと、を含む。記録再生ヘッド8aは、スイングアーム8bの先端部に取り付けられ、記録ディスク200の上面または下面に接近して記録ディスク200にデータを記録し、記録ディスク200からデータを読み取る。記録ディスク200の両面を用いることで、記録ディスク200の記録容量を増すことができる。
The data read / write
ピボットアセンブリ8cは、ピボットアセンブリ8cの中心を回転軸として、スイングアーム8bをベース部材50に対して揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ8dは、データリードライト部8の駆動部として機能し、スイングアーム8bを揺動させ、記録再生ヘッド8aを記録ディスク200の記録面上の所望の位置に移動させる。データリードライト部8は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成されてよい。
The
図2は、実施形態に係るディスク駆動装置100の断面図を示す。図2は、図1のA−A線断面図である。ディスク駆動装置100は、直径が95mmの3.5インチ型の2枚の記録ディスク200を搭載し、それらの記録ディスク200を回転させる。想定される2枚の記録ディスク200のそれぞれの中央の孔の直径は25mm、厚みは1.50mmである。
FIG. 2 is a sectional view of the
ディスク駆動装置100は、シャフト20と、フランジ22と、ヨーク30と、マグネット40と、積層コア60と、コイル70と、スリーブ80と、プレート90と、潤滑剤と、制振リング110と、をさらに備える。
The
ハブ10はモータ回転軸Rを中心として円形に形成され、外形は凸状に形成される。またハブ10の内形は、軸受を囲繞するように形成される。ハブ10は記録ディスク200を保持するために軸受ユニットの軸方向に延設された第1の外筒部10bと、記録ディスクを着座するために、第1の外筒部10bに連設され径方向外側に延設された着座面10cとを有する。第1の外筒部10bに2枚の記録ディスク200の中央孔が嵌合される。第1の外筒部10bの直径は25mmである。より正確には第1の外筒部10bの直径は、24.978±0.01mmである。
The
ハブ10の着座面10cには、2枚の記録ディスク200のうち下側の記録ディスクを着座させるための上側に突き出た隆起部13が形成される。隆起部13は、モータ回転軸Rの周りに円環状に形成され、隆起部13のうち記録ディスクが着座する部分の面は、滑らかな曲面である。その曲面の断面は円弧状であり、記録ディスク200は着座面10cに線状に接することとなる。
On the
円環状の第1スペーサ202は、2枚の記録ディスク200の間に挿入される。クランパ206は、円環状の第2スペーサ204を介して2枚の記録ディスク200および第1スペーサ202をハブ10に対して押しつけて固定する。クランパ206は、複数のクランプネジ208によってハブ10の上面10aに対して固定される。
The annular
ハブ10は、記録再生ヘッド8aの可動を妨げないよう記録再生ヘッド8aの可動範囲を確保するため、着座面10cの外周に径方向内向きに環状に凹んだ環状凹部10gを形成している。なお、記録再生ヘッド8aの可動範囲とは、記録ディスク200のデータを記録再生する場合に記録再生ヘッド8aが動作する空間をいう。環状凹部10gは、着座面10cに連設され軸方向に延設された第2の外筒部10dと、第2の外筒部10dに連設され径方向外向きに延設された外延部10eとを含んで構成されている。さらにハブ10は、外延部10eに連設され軸方向に延設された環状壁部10fを有している。
The
ヨーク30は環状に鉄などの磁性材料により形成され、その断面は逆L字型である。ヨーク30は環状壁部10fの内周面に接着と圧入とを併用して固定される。環状壁部10fの内周面には、ヨーク30が圧入される際にヨーク30が押し当てられる凸部16が形成される。凸部16は、円環状に形成され、モータ回転軸Rを軸として配置される。環状壁部10fの内周面とヨーク30の外周面との間には接着剤が充填される。これはヨーク30をハブ10に圧入する際、環状壁部10fの内周面に適量の接着剤を塗布しておくことにより実現される。
The
ヨーク30の内周面にはマグネット40が接着固定される。すなわち、マグネット40はヨーク30を介してハブ10に固定される。マグネット40は、ネオジウム、鉄、ホウ素などの希土類材料によって形成され、積層コア60の突極と径方向に対向する。マグネット40にはその周方向にP極(Pは2以上の偶数)の駆動用着磁が施される。
A
たとえば、ハブ10はアルミニウム合金から形成し、シャフト20はSUS420J2というステンレス材から形成される。ハブ10とシャフト20をこの材料で形成した場合、ハブ10の線膨張係数はシャフト20の線膨張係数より大きい。シャフト20の一端はハブ10の中心に設けられた開口部10hにしまり嵌めによって固着される。シャフト20の他端にはフランジ22がしまり嵌めにより固着される。なお、これらのしまり嵌めには接着剤を併用してもよい。
For example, the
ベース部材50の中央には、モータ回転軸Rを中心軸とした突出部52が設けられる。その突出部52の外周面52aは、円筒状の側面である。突出部52の内周面52bは、貫通孔を形成し、スリーブ80が接着固定される。スリーブ80はシャフト20を内挿する。スリーブ80のフランジ22側の開放端にはプレート90が接着固定される。
At the center of the
シャフト20およびフランジ22と、スリーブ80およびプレート90とにより形成される隙間には潤滑剤が注入される。シャフト20、フランジ22、潤滑剤、スリーブ80およびプレート90はハブ10を回転自在に支持するための軸受を構成する。
Lubricant is injected into the gap formed by the
スリーブ80の内周面には、上下に離間した1組のヘリングボーン形状のラジアル動圧溝82が形成される。フランジ22の上面には、ヘリングボーン形状の第1スラスト動圧溝24が、フランジ22の下面には、ヘリングボーン形状の第2スラスト動圧溝26が形成される。ディスク駆動装置100の駆動時には、これらの動圧溝が潤滑剤に生成する動圧によって、ハブ10およびシャフト20は径方向および軸方向に支持される。
On the inner peripheral surface of the
スリーブ80の開放端側には、スリーブ80の内周面とシャフト20の外周面との間の隙間が上方に向けて徐々に広がる部分であるキャピラリーシール部98が形成される。キャピラリーシール部98は毛細管現象により潤滑剤の漏れ出しを防止する。
On the open end side of the
積層コア60は、円環部と、円環部から径方向外向きに伸びる9本の突極と、を有する。積層コア60は、厚さ0.35mmの無方向電磁鋼板を8枚積層し、カシメにより一体化して形成される。この積層コア60の製造方法としては、まず表面に絶縁処理が施された電磁鋼板が、プレス加工されて、ハーフパンチを形成しつつ所望の形状に打ち抜かれる。そして、プレス加工された8枚の電磁鋼板は、ハーフパンチを用いた型内かしめによってかしめられることで一体化される。この一体化の後、積層コア60は、表面の剥がれ等を防止するために表面処理が施される。この表面処理は種々の方法を採用可能である。例えば、スプレー塗装やカチオン電着等の方法によりエポキシ樹脂を付着する方法は、均一な塗膜を形成できる点で有利である。
The
積層コア60のそれぞれの突極にはコイル70が巻回される。このコイル70に3相の略正弦波状の駆動電流が流れることにより突極に沿って駆動磁束が発生する。
A
制振リング110は、積層コア60の電磁鋼板よりも柔らかい材料、例えば軽量で加工容易なアルミニウムによって形成された筒状の部材である。制振リング110は、積層コア60の円環部と突出部52との間に圧入されて設けられ、積層コア60の振動を抑制する。
The damping
以上のように構成されたディスク駆動装置100の動作について説明する。記録ディスク200を回転させるために、3相の駆動電流がコイル70に供給される。コイル70は、駆動電流が供給されると、それぞれの突極に沿って駆動磁束を形成する。この駆動磁束によってマグネット40にトルクが与えられ、ハブ10やシャフト20などのロータが回転する。
The operation of the
以下に実施形態に係るディスク駆動装置100における、トルクリップルと共振について説明する。前提としてディスク駆動装置100には2枚の記録ディスクが載置されているものとする。
Hereinafter, torque ripple and resonance in the
まずトルクリップルについて考察する。ディスク駆動装置100では、コイル70により形成される磁束と、マグネット40の磁極との相互作用により駆動トルクが生成される。トルクリップルは、この駆動トルクに含まれる脈動成分であり、トルクリップルの基本波の周波数(以下、トルクリップル中心周波数という)は、ディスク駆動装置100の1秒当りの回転数N(Hz)およびマグネット40の磁極数に比例し、理論的には下記の式1で示される。
3・P・N(Hz)…(式1)
そして現実には、ロータに働く駆動トルクはロータの1回転を通じて均一ではないという相互作用の不均一性があるので、トルクリップルは、回転数N(Hz)と等しい周波数の変調を受ける。したがってトルクリップルは下記の式2に示される周波数のサイドバンド成分を含む。
3・P・N±N=(3・P±1)・N(Hz)…(式2)
以降、トルクリップルは、トルクリップル中心周波数3・P・Nと、その2つのサイドバンド成分(3・P±1)・Nを含む。これら3つの周波数をとくに区別しない場合は、単にトルクリップル周波数という。First, torque ripple is considered. In the
3 · P · N (Hz) (Formula 1)
In reality, since the driving torque acting on the rotor is not uniform throughout the rotation of the rotor, the torque ripple is modulated at a frequency equal to the rotational speed N (Hz). Therefore, the torque ripple includes a sideband component having a frequency represented by the following formula 2.
3 · P · N ± N = (3 · P ± 1) · N (Hz) (Formula 2)
Thereafter, the torque ripple includes a torque ripple center frequency 3 · P · N and two sideband components (3 · P ± 1) · N. When these three frequencies are not particularly distinguished, they are simply called torque ripple frequencies.
次に共振について考察する。記録ディスク200が載置された状態のディスク駆動装置100において、記録ディスク200に対して2次のロッキングモードでの共振が発生しうる。ディスク駆動装置100の非回転時の2次ロッキングモード共振の固有周波数をF0(以下、固有周波数F0という)とする。
Next, resonance is considered. In the
本発明者は、記録ディスク200が回転すると、2次ロッキングモード共振の固有周波数F0が回転数N(Hz)の上昇とともにジャイロ効果により回転方向と反回転方向とにスプリットする現象が確認した。具体的には、記録ディスクが回転数N(Hz)で回転した場合には、当該スプリット量は±N(Hz)となり、2次ロッキングモード共振の2つのスプリット周波数FsはF0±N(Hz)となる。したがって、本発明者は、2次ロッキングモード共振を用いる場合に、この2つのスプリット周波数Fsについて考慮した。
The inventor has confirmed that when the
上述した3つのトルクリップル周波数のいずれかと、2次ロッキングモード共振の2つのスプリット周波数のいずれかとが一致すると、共振により記録ディスク200に大きな振動が生じる。この振動は、記録トラックのトレースの乱れを引き起こしてデータの記録再生時の誤動作の頻度を悪化させ得るので、ディスク駆動装置100を用いるハードディスクなどの高密度化・大容量化の障害となりうる。
When one of the three torque ripple frequencies described above matches one of the two split frequencies of the secondary rocking mode resonance, a large vibration is generated in the
ここで本発明者は、ディスク駆動装置100の回転数N(Hz)が定まっている場合、実施形態に係るディスク駆動装置100を採用することにより、2次ロッキングモード共振の固有周波数F0が下記の式3の条件を満足するようなディスク駆動装置100を実現できることを見出した。
F0>(3・P+2)・N(Hz)…(式3)
式3が満足されている状態においては、2つのスプリット周波数のうちの低い方の周波数が、トルクリップル周波数における最も高い周波数よりも高くすることができる。したがって、トルクリップル周波数とスプリット周波数とが一致することを避けることができ、ディスク駆動装置100に生じる振動を低減することができる。Here, when the rotation speed N (Hz) of the
F0> (3 · P + 2) · N (Hz) (Formula 3)
In the state where Equation 3 is satisfied, the lower of the two split frequencies can be higher than the highest frequency in the torque ripple frequency. Therefore, it is possible to avoid the torque ripple frequency and the split frequency from matching, and to reduce the vibration generated in the
なお、温度の変化、経時変化、部品精度のばらつきや、製造上のばらつきなどにより周波数が変化して、式3を満たさなくなる可能性がある。これに対応するため、余裕を考慮して、下記の式4の条件を満足するようにすることもできる。
F0>N・(3・P+3)(Hz)…(式4)
これにより、温度変化等のぶれがある場合においてもディスク駆動装置100に生じる振動を低減することができる。Note that the frequency may change due to a change in temperature, a change with time, a variation in component accuracy, a variation in manufacturing, or the like, and there is a possibility that Equation 3 may not be satisfied. In order to cope with this, it is possible to satisfy the condition of the following expression 4 in consideration of a margin.
F0> N · (3 · P + 3) (Hz) (Formula 4)
Thereby, even when there is a fluctuation such as a temperature change, the vibration generated in the
本発明者は、実施形態に係るディスク駆動装置100が式3を満足するための条件を定めるため、下記の実験を行った。まず、ディスク駆動装置100は、直径が95(mm)の3.5インチ型の2枚の記録ディスク200を搭載する。この記録ディスク200は、中央孔の直径が25(mm)であり、厚みが1.50(mm)である。マグネット40は、周方向にP=8極の駆動用着磁を有する。ディスク駆動装置100の回転数は、回転数N=90(Hz)(5400r/mに相当する)に設定する。この条件によれば、式3を満足する固有周波数F0は、2340(Hz)より大きければよい。
The inventor conducted the following experiment in order to determine the conditions for the
以下、実験により固有周波数F0を確認した。なお、以下に示す長さの単位はすべてmmである。
[1]第1実験
外筒部10dの軸方向寸法Ld=1.65
第1の外筒部の直径D1=25.0
第2の外筒部の直径D2=30.2
環状壁部の直径D3=33.9
外延部10eの径方向寸法Le=(33.9−30.2)/2=1.85
このように、ハブ10の外延部10eの径方向寸法Leを第2の外筒部10dの軸方向寸法Ldより長くした場合、固有周波数F0=2330Hzを得た。Hereinafter, the natural frequency F0 was confirmed by experiment. In addition, the unit of length shown below is mm.
[1] Axial dimension Ld = 1.65 of first experimental
Diameter D1 of the first outer cylinder portion = 25.0
Diameter D2 of the second outer cylinder portion = 30.2
Annular wall diameter D3 = 33.9
Radial dimension Le of the
As described above, when the radial dimension Le of the extending
[2]第2実験
外筒部10dの軸方向寸法Ld=1.65
第1の外筒部の直径D1=25.0
第2の外筒部の直径D2=30.6
環状壁部の直径D3=33.9
外延部10eの径方向寸法Le=(33.9−30.6)/2=1.65
このように、ハブ10の外延部10eの径方向寸法Leと第2の外筒部10dの軸方向寸法Ldとを等しくした場合、固有周波数F0=2340Hzを得た。[2] Axial dimension Ld = 1.65 of second experimental
Diameter D1 of the first outer cylinder portion = 25.0
Diameter D2 of the second outer cylinder portion = 30.6
Annular wall diameter D3 = 33.9
Radial dimension Le = (33.9-30.6) /2=1.65 of the
As described above, when the radial dimension Le of the extending
[3]第3実験
外筒部10dの軸方向寸法Ld=1.65
第1の外筒部の直径D1=25.0
第2の外筒部の直径D2=31.9
環状壁部の直径D3=33.9
外延部10eの径方向寸法Le=(33.9−31.9)/2=1.00
このように、ハブ10の外延部10eの径方向寸法Leを第2の外筒部10dの軸方向寸法Ldより短くした場合、固有周波数F0=2380Hzを得た。[3] Axial dimension Ld = 1.65 of third experiment
Diameter D1 of the first outer cylinder portion = 25.0
Diameter D2 of the second outer cylinder portion = 31.9
Annular wall diameter D3 = 33.9
Radial dimension Le of the
As described above, when the radial dimension Le of the extending
[4]第4実験
外筒部10dの軸方向寸法Ld=1.65
第1の外筒部の直径D1=25.0
第2の外筒部の直径D2=32.6
環状壁部の直径D3=33.9
外延部10eの径方向寸法Le=(33.9−32.6)/2=0.65
このように、第3実験と比較して、ハブ10の外延部10eの径方向寸法Leを第2の外筒部10dの軸方向寸法Ldより一層短くした場合、固有周波数F0=2400Hzを得た。[4] Axial dimension Ld = 1.65 of the fourth experiment
Diameter D1 of the first outer cylinder portion = 25.0
Diameter D2 of the second outer cylinder portion = 32.6
Annular wall diameter D3 = 33.9
The radial dimension Le = (33.9−32.6) /2=0.65 of the
Thus, when compared with the third experiment, the natural frequency F0 = 2400 Hz was obtained when the radial dimension Le of the
[5]第5実験
外筒部10dの軸方向寸法Ld=1.65
第1の外筒部の直径D1=25.0
第2の外筒部の直径D2=33.2
環状壁部の直径D3=33.9
外延部10eの径方向寸法Le=(33.9−33.2)/2=0.35
このように、第4実験と比較して、ハブ10の外延部10eの径方向寸法Leを第2の外筒部10dの軸方向寸法Ldより一層短くした場合、固有周波数F0=2420Hzを得た。[5] Axial dimension Ld = 1.65 of the fifth experimental
Diameter D1 of the first outer cylinder portion = 25.0
Diameter D2 of second outer cylinder portion = 33.2
Annular wall diameter D3 = 33.9
The radial dimension Le = (33.9-33.2) /2=0.35 of the
Thus, in comparison with the fourth experiment, the natural frequency F0 = 2420 Hz was obtained when the radial dimension Le of the
第1実験〜第5実験を検討すると、固有周波数F0は、外延部10eの径方向寸法を長くすると低くなり、短くすると高くなる傾向にあるとの知見を得た。ここで固有周波数F0が2340(Hz)より大きい場合に、式3を満足する。
Examining the first to fifth experiments, it has been found that the natural frequency F0 tends to decrease when the radial dimension of the
第1実験のLe>Ldである場合は、固有周波数F0=2330(Hz)となり、式3を満足しない。第2実験のLe=Ldである場合は、固有周波数F0=2340Hzとなり、式3を満足しない。第3実験のLe=1.00でLe<Ldである場合は、固有周波数F0=2380Hzとなり、式3を満足する。第4実験のLe=0.65でLe<Ldの場合は固有周波数F0=2400Hzとなり、式3を満足する。第5実験のLe=0.35でLe<Ldの場合は固有周波数F0=2420Hzとなり、式3を満足する。したがって、ハブ10の外延部10eの径方向寸法を第2の外筒部10dの軸方向寸法より短く形成すると式3を満足しうるディスク駆動装置100が得られることが分かる。
In the case of Le> Ld in the first experiment, the natural frequency F0 = 2330 (Hz) is satisfied and Expression 3 is not satisfied. When Le = Ld in the second experiment, the natural frequency F0 = 2340 Hz, which does not satisfy Equation 3. When Le = 1.00 and Le <Ld in the third experiment, the natural frequency F0 = 2380 Hz is satisfied, and Expression 3 is satisfied. In the case of Le = 0.65 and Le <Ld in the fourth experiment, the natural frequency F0 = 2400 Hz, and Expression 3 is satisfied. In the case of Le = 0.35 and Le <Ld in the fifth experiment, the natural frequency F0 = 2420 Hz and Expression 3 is satisfied. Therefore, it can be seen that if the radial dimension of the outer extending
ここで、ヨーク30およびマグネット40などの大きさを変えずに外延部10eの径方向寸法Leを小さくすると、第2の外筒部10dの直径D2が大きくなる。そして、第2の外筒部10dの直径D2が大きくなると、記録再生ヘッド8aの可動範囲が制限されるから、記録ディスク200の中央孔に近い部分に対してデータのリードおよびライトができなくなる課題がある。
Here, if the radial dimension Le of the
したがって、第2の外筒部10dの直径を大きくすることで、外延部10eの径方向寸法を第2の外筒部10dの軸方向寸法より小さくした場合に、第2の外筒部10dは、径方向において記録再生ヘッド8aの可動範囲を確保するように構成する。たとえば、第2の外筒部10dの直径D2は、記録再生ヘッド8aの可動範囲の最外周に対して隙間を形成するように構成する。当業者としての経験から、このような隙間には部材の寸法誤差や取り付け誤差が最大0.1mm存在することが判っている。このため、第2の外筒部の直径D2は、予め定めた記録再生ヘッド8aの可動範囲に対して0.1mm以上の隙間を確保する寸法としてもよい。すなわち、モータ回転軸Rとピボットアセンブリ8cの回転軸との距離が、第2の外筒部10dの直径D2と、ピボットアセンブリ8cの回転軸から記録再生ヘッド8aの先端までの長さと、を足した距離より0.1mm以上大きくなるように構成される。これにより、製造過程において個体差が生じても、記録再生ヘッド8aが第2の外筒部10dに接触することを防ぐことができる。なお、ディスク駆動装置100の小型化という観点から、モータ回転軸Rとピボットアセンブリ8cの回転軸との距離はできるだけ小さいことが好ましい。
Therefore, when the radial dimension of the
上記の検討結果から、第3実験に示すように、第2の外筒部10dの直径D2が31.9mmより大きく形成されると、固有周波数F0が式3を満足して、ディスク駆動装置100に生じる振動を低減することができる。また、実施形態において記録再生ヘッド8aの可動範囲の最外周の直径が33.1mmである場合、第2の外筒部10dの直径D2は33mm以下とすれば、ディスク駆動装置100を小型化にしつつ、記録再生ヘッド8aの最外周の可動範囲が確保できる。
From the above examination results, as shown in the third experiment, when the diameter D2 of the second
記録ディスク200が磁気記録媒体である場合に、マグネット40の磁極から生じた漏洩磁束が、記録再生ヘッド8aに作用して、記録再生ヘッド8aの出力信号にノイズ信号として重畳され、記録再生時の誤動作の頻度を増加させる可能性がある。このため、マグネット40は、軸方向において記録ディスク200と接する着座面10cの部分と重複しないように、記録ディスク200と接する着座面10cの部分より径方向内側に設けられる。
When the
径方向において記録再生ヘッド8aがマグネット40に接近しすぎると、漏洩磁束が記録再生ヘッド8aに作用して、記録再生ヘッド8aの出力信号にノイズ信号として重畳されて記録再生時の誤動作の頻度を増加させる可能性がある。このため、径方向において記録再生ヘッド8aの可動範囲がマグネット40と重複しないように、第2の外筒部10dは径方向において、マグネット40の外周面よりもヨーク30の外周面に近い位置に設けられる。
If the recording / reproducing
第2の外筒部10dの直径D2を大きくしていくと記録再生ヘッド8aの可動範囲が制限されるから、第2の外筒部10dの直径D2はたとえばヨーク30の外周面の直径と同じ大きさに構成してもよい。これにより、記録再生ヘッド8aの可動範囲を確保しつつ、漏洩磁束の影響を軽減できる。なお、直径が同じ大きさとは、互いの直径の差が0.1mm以内である場合を含む。
As the diameter D2 of the second
第2の外筒部10dの中心が第1の外筒部10bの中心とずれていると、ハブ10が回転したときに第2の外筒部10dは径方向に振れを生じる。この径方向の振れが大きくなると記録再生ヘッド8aが第2の外筒部10dに接触することがある。このため、第2の外筒部10dは、第1の外筒部10bと同心となるように、第1の外筒部10bの加工と連続して加工されて構成してもよい。たとえば、ハブ10を回転させながら、第1の外筒部10bと、第2の外筒部10dと、ハブ10の軸受ユニットに直接支持される内周部分と、を連続的に回転軸に沿って平坦になるように切削加工する。この結果、ハブ10が回転した場合に、第2の外筒部10dの径方向の振れが予め定めた基準値以下とすることができる。なお、同心とは、互いの中心の距離が0.1mm以内に収まっている場合を含む。
If the center of the second
ディスク駆動装置100の生産工程において、ディスク駆動装置100が誤って生産設備等に衝突することがある。この際に、ハブ10の着座面10cの外周端が変形する可能性がある。着座面10cの外周端が変形すると、記録ディスク200は傾斜して載置されうる課題がある。
In the production process of the
この課題に対応して、着座面10cの外周端の変形を防止するように、着座面10cの外周端は、ハブ10の外形に外接する外接円錐面500の径方向内側に配設するように構成する。図2において、外接円錐面500はハブ10の外形に外接し、ベース部材50側からハブ10方向に向かって縮径する。着座面10cの外周端は、外接円錐面500の内側に設けられ、かつ外接円錐面500に接しないように構成される。これにより、ディスク駆動装置100が生産設備に衝突した場合において、外接円錐面500の何れかが衝突し、着座面10cの外周端が直接的に生産設備等に衝突する可能性を低くすることができる。つまり、記録ディスク200が傾斜して載置されうる可能性が低減される。
In response to this problem, the outer peripheral end of the
ディスク駆動装置100を、たとえば映像を記録再生する民生用のハードディスクレコーダとして使用する場合は、消費電力を抑えて、相対的に低速である第1使用回転数NL(Hz)でハブ10を回転駆動させる。この場合、消費電力が軽減される点で有利である。
When the
他方、ディスク駆動装置100を業務用のサーバとして使用する場合は、ディスク駆動装置100は、第1使用回転数NLより相対的に高速である第2使用回転数NH(Hz)でハブ10を回転駆動させる。この場合、データの記録再生時の動作が高速である点で有利である。これらを別々に設計して製造する方法もあるが、金型や生産設備が複数必要であり、生産コストが高くなり、省資源に反する点でも好ましくない。このため、一つのディスク駆動装置100について複数の速度で使用したい要請がある。
On the other hand, when the
一つのディスク駆動装置について第1使用回転数NLより大きな第2使用回転数NHで使用すると、トルクリップルと2次ロッキングモード共振とに起因して大きな振動を生じることがある。実施形態において、たとえば固有周波数F0が2420(Hz)で使用回転数NHを110(Hz)(6600r/m)で使用した場合、トルクリップル中心周波数の下側のサイドバンド成分((3・P−1)・N)が、2次ロッキングモード共振の上側のスプリット周波数(F0+N)と一致して大きな振動を生じる可能性がある。 When one disk drive is used at a second used rotational speed NH that is larger than the first used rotational speed NL, a large vibration may occur due to torque ripple and secondary rocking mode resonance. In the embodiment, for example, when the natural frequency F0 is 2420 (Hz) and the use rotational speed NH is 110 (Hz) (6600 r / m), the lower sideband component ((3 · P− There is a possibility that 1) · N) may cause a large vibration in accordance with the upper split frequency (F0 + N) of the secondary rocking mode resonance.
これに対応して、ハブの使用回転数をNLに加えてハブの使用回転数をNH(Hz)で用いられる場合に、固有周波数F0が、F0+N<(3・P−1)・N、すなわちF0<NH・(3・P−2)の関係を満たすように、ハブ10の外延部10eの径方向寸法を構成する。たとえば第1使用回転数NLと第2使用回転数NHとを使用する場合に、固有周波数F0が、NL・(3・P+2)<F0<NH・(3・P−2)の関係を満たすように外延部10eの径方向寸法Leを構成する。これにより、複数の回転数を使用する場合においても、振動を低減することができる。
Correspondingly, the natural frequency F0 is F0 + N <(3 · P−1) · N, that is, when the use rotation speed of the hub is added to NL and the use rotation speed of the hub is NH (Hz). The radial dimension of the outer extending
一例として、固有周波数F0が、NL・(3・P+2)とNH・(3・P−2)の中央値となるように第2の外筒部10dの直径D2を構成する。NL=90(Hz)、NH=110(Hz)、P=8を代入して、固有周波数F0の中央値は、(2340+2420)/2=2380(Hz)と求められる。所望の固有周波数F0=2380(Hz)が得られるように、外延部10eの径方向寸法Leは、環状壁部10fの直径D3と、第2の外筒部10dの直径D2と、第2の外筒部10dの軸方向寸法Ldと、をパラメータとして変更して、実験により定められる。
As an example, the diameter D2 of the second outer
実施形態においては、環状壁部10fの直径D3が33.9mmで、第2の外筒部10dの軸方向寸法Ldが1.65mmである場合に、第2の外筒部10dの直径31.9mmでF0=2380(Hz)が得られた。この構成により、一つのディスク駆動装置について複数の使用回転数である90(Hz)と110(Hz)とで使用できる。
In the embodiment, when the diameter D3 of the
実施形態においては、主にハードディスクドライブに用いられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、図2に示される構造のディスク駆動装置100を製作し、そのディスク駆動装置100をCD(Compact Disc)装置、DVD(Digital Versatile Disc)装置等の光学ディスク記録再生装置に搭載してもよい。
In the embodiment, the case where it is mainly used for a hard disk drive has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識にもとづいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added to the embodiments based on the knowledge of those skilled in the art, and such modifications have been added. Embodiments may also be included within the scope of the present invention.
本発明によれば、記録ディスクが載置されたハブを回転駆動するディスク駆動装置に利用することができる。 The present invention can be used in a disk drive device that rotationally drives a hub on which a recording disk is placed.
8 データリードライト部、 8a 記録再生ヘッド、 8b スイングアーム、 8c ピボットアセンブリ、 8d ボイスコイルモータ、 10 ハブ、 10a 上面、 10b 第1の外筒部、 10c 着座面、 10d 第2の外筒部、 10e 外延部、 10f 環状壁部、 10g 環状凹部、 13 隆起部、 16 凸部、 20 シャフト、 22 フランジ、 24 第1スラスト動圧溝、 26 第2スラスト動圧溝、 30 ヨーク、 40 マグネット、 50 ベース部材、 52 突出部、 52a 外周面、 52b 内周面、 60 積層コア、 62 円環部、 64 突極、 70 コイル、 80 スリーブ、 82 ラジアル動圧溝、 90 プレート、 98 キャピラリーシール部、 100 ディスク駆動装置、 110 制振リング、 200 記録ディスク、 202 第1スペーサ、 204 第2スペーサ、 206 クランパ、 208 クランプネジ、 500 外接円錐面。
8 data read / write section, 8a recording / reproducing head, 8b swing arm, 8c pivot assembly, 8d voice coil motor, 10 hub, 10a upper surface, 10b first outer cylinder section, 10c seating surface, 10d second outer cylinder section, 10e outer extension, 10f annular wall, 10g annular recess, 13 raised portion, 16 convex portion, 20 shaft, 22 flange, 24 first thrust dynamic pressure groove, 26 second thrust dynamic pressure groove, 30 yoke, 40 magnet, 50 Base member, 52 projecting portion, 52a outer peripheral surface, 52b inner peripheral surface, 60 laminated core, 62 annular portion, 64 salient pole, 70 coil, 80 sleeve, 82 radial dynamic pressure groove, 90 plate, 98 capillary seal portion, 100 Disk drive unit, 110 vibration control Grayed, 200
Claims (9)
記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、
前記ハブを前記ベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、
前記ベース部材に固定され、円環部と前記円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、
前記複数の突極に巻きつけるように形成される3相のコイルと、
前記ハブに固定されるヨークと、
前記ヨークの内周に固定され、前記複数の突極と径方向に対向し、周方向にP極(Pは2以上の偶数)の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備え、
前記ハブは、
記録ディスクの中央孔が嵌合され、軸方向に延設された第1の外筒部と、
前記第1の外筒部に連設され径方向外向きに延設され、記録ディスクが着座される着座面と、
前記着座面に連設され軸方向に延設された第2の外筒部と、
前記第2の外筒部に連設され径方向外向きに延設された外延部と、を有し、
前記着座面の外周端は、前記ハブの外形に外接する外接円錐面の径方向内側に設けられて構成され、
前記ハブに記録ディスクが載置された状態における2次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をF0(Hz)とし、前記ハブの使用回転数をN(Hz)とした場合、前記固有周波数F0がF0>N・(3・P+2)を満たすように、前記外延部の径方向寸法が前記第2の外筒部の軸方向寸法より小さく形成されることを特徴とするディスク駆動装置。A base member;
A hub configured to receive a recording disk; and
A bearing unit that supports the hub to be rotatable relative to the base member;
A core fixed to the base member and including an annular portion and a plurality of salient poles extending in a radial direction from the annular portion;
A three-phase coil formed to wrap around the plurality of salient poles;
A yoke fixed to the hub;
A magnet fixed to the inner periphery of the yoke, opposed to the plurality of salient poles in the radial direction, and magnetized for driving with a P pole (P is an even number of 2 or more) in the circumferential direction;
The hub is
A first outer cylinder portion fitted in the central hole of the recording disk and extending in the axial direction;
A seating surface that is continuous with the first outer cylinder portion and extends radially outward, and on which a recording disk is seated;
A second outer cylinder portion that is connected to the seating surface and extends in the axial direction;
An outwardly extending portion that is continuous with the second outer cylindrical portion and extends outward in the radial direction;
The outer peripheral end of the seating surface is configured to be provided on the radially inner side of a circumscribed conical surface circumscribing the outer shape of the hub,
When the natural frequency at the time of non-rotation of the secondary rocking mode resonance in the state where the recording disk is mounted on the hub is F0 (Hz) and the rotation speed of the hub is N (Hz), the natural frequency F0 The disk drive device is characterized in that the radial dimension of the outer extending portion is smaller than the axial dimension of the second outer cylinder portion so that F0> N · (3 · P + 2) is satisfied.
記録ディスクが載置されるように構成されているハブと、
前記ハブを前記ベース部材に対して相対回転可能に支持する軸受ユニットと、
前記ベース部材に固定され、円環部と前記円環部から径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、
前記複数の突極に巻きつけるように形成される3相のコイルと、
前記ハブに固定されるヨークと、
前記ヨークの内周に固定され、前記複数の突極と径方向に対向し、周方向にP極(Pは2以上の偶数)の駆動用着磁が施されたマグネットと、を備え、
前記ハブは、
記録ディスクの中央孔が嵌合され、軸方向に延設された第1の外筒部と、
前記第1の外筒部に連設され径方向外向きに延設され、記録ディスクが着座される着座面と、
前記着座面に連設され軸方向に延設された第2の外筒部と、
前記第2の外筒部に連設され径方向外向きに延設された外延部と、を有し、
前記第2の外筒部の直径は、前記ヨークの外周面の直径と実質的に同じ大きさであり、
前記ハブに記録ディスクが載置された状態における2次ロッキングモード共振の非回転時の固有周波数をF0(Hz)とし、前記ハブの使用回転数をN(Hz)とした場合、前記固有周波数F0がF0>N・(3・P+2)を満たすように、前記外延部の径方向寸法が前記第2の外筒部の軸方向寸法より小さく形成されることを特徴とするディスク駆動装
置。A base member;
A hub configured to receive a recording disk; and
A bearing unit that supports the hub to be rotatable relative to the base member;
A core fixed to the base member and including an annular portion and a plurality of salient poles extending in a radial direction from the annular portion;
A three-phase coil formed to wrap around the plurality of salient poles;
A yoke fixed to the hub;
A magnet fixed to the inner periphery of the yoke, opposed to the plurality of salient poles in the radial direction, and magnetized for driving with a P pole (P is an even number of 2 or more) in the circumferential direction;
The hub is
A first outer cylinder portion fitted in the central hole of the recording disk and extending in the axial direction;
A seating surface that is continuous with the first outer cylinder portion and extends radially outward, and on which a recording disk is seated;
A second outer cylinder portion that is connected to the seating surface and extends in the axial direction;
An outwardly extending portion that is continuous with the second outer cylindrical portion and extends outward in the radial direction;
The diameter of the second outer cylinder portion is substantially the same as the diameter of the outer peripheral surface of the yoke;
When the natural frequency at the time of non-rotation of the secondary rocking mode resonance in the state where the recording disk is mounted on the hub is F0 (Hz) and the rotation speed of the hub is N (Hz), the natural frequency F0 The disk drive device is characterized in that the radial dimension of the outer extending portion is smaller than the axial dimension of the second outer cylinder portion so that F0> N · (3 · P + 2) is satisfied.
前記ヨークは、前記環状壁部の内周面に固定されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のディスク駆動装置。The hub further includes an annular wall portion that is connected to the outer extension portion and extends in the axial direction;
The disk drive device according to claim 1, wherein the yoke is fixed to an inner peripheral surface of the annular wall portion.
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