JP5166323B2 - ディスク駆動装置およびその生産方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクを回転駆動するディスク駆動装置およびその生産方法に関する。

コンピュータの記憶装置等に使用されるメディアとしては、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では、記録トラックが形成された磁気記録ディスクをブラシレスモータにより高速で回転させる。記録トラックに含まれる磁気データのリード／ライトのために、磁気記録ディスクの表面に磁気ヘッドを僅かな隙間をもって配置する。

ブラシレスモータには、磁気記録ディスクを保持するハブの内側にヨークを圧入して固着するタイプのブラシレスモータがある。このタイプのブラシレスモータでは、衝撃等によるずれや落下を防ぐため、ヨークは十分大きな強度で圧入されている（特許文献１、特許文献２参照）。ここで圧入の強度とは、圧入後の部材間に働く圧力の大きさである。

実開平５−３６６４７号公報 特開平５−１２２８７９号公報

しかしながら、圧入の強度が大きいと場合によってはハブが変形しうる。特許文献２に記載の回転機についても、結局は圧入によってロータヨークをロータハブに固定する必要があるので、やはり圧入の強度が大きいとハブやヨークに変形が生じうる。
ハブに変形が生じると磁気記録ディスクを嵌める際の障害となり、あるいはたとえ嵌合できたとしても磁気記録ディスクに意図しない応力が加わって磁気記録ディスクが変形し、またはヨークの変形によって期待通りに円筒状マグネットを固定できなくなりうる。これらにより、磁気ヘッドの記録トラックのトレースが不安定になり、高密度・大容量化を図るとエラーレートが高くなりうる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的はハブにヨークを圧入するブラシレスモータなどのディスク駆動装置において、ハブやヨークの変形を軽減し、またはその変形の影響を軽減して磁気ヘッドの記録トラックのトレースを安定させ、高密度・大容量化に適したディスク駆動装置の提供にある。

本発明のある態様は、ディスク駆動装置に関する。このディスク駆動装置は、記録ディスクが載置されるハブと、軸受を介してハブを回転自在に支持するベースと、ベースに固定され、円環部とそこから半径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、複数の突極に巻き線されて形成されるコイルと、ハブに固定される円筒状の軸方向延在部を有するヨークと、ヨークの内周面に固定され、複数の突極と径方向に対向し、周方向に複数の駆動用着磁が施された円筒状マグネットと、を備える。ハブは、回転軸を中心とする凸状部を有して凸状部に記録ディスクの中央の孔が嵌合された場合に記録ディスクが着座する凸状部の着座面が形成され、記録ディスクがハブに載置された場合にヨークとその記録ディスクとによって挟まれるとともに内周側にヨークを介して円筒状マグネットを固定的に支持する円筒状のマグネット内装隔壁を有する。ヨークはマグネット内装隔壁の内周面に接着と圧入とを併用して固定され、マグネット内装隔壁の内周面に、ハブの回転軸の周りであって円筒状マグネットを環囲する位置にヨークが圧入される際にヨークが押し当てられてそれぞれ圧入状態にされる円環状の凸部であってベースに近い側から順に第２凸部と第１凸部とが離間して形成され、ヨークとマグネット内装隔壁の半径方向の隙間であって、第２凸部よりベースに近い領域及び第２凸部と第１凸部の間の領域及び第１凸部よりベースに遠い領域のそれぞれに接着剤が保持される。

「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。
この態様によると、ヨークは隔壁の内周面に接着と圧入とを併用して固定されるので、ハブとヨークとの間の十分な固定の強度を保ちつつ、圧入の強度を低減することができる。

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、記録ディスクが載置されるハブと、軸受を介してハブを回転自在に支持するベースと、ベースに固定され、円環部とそこから半径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、複数の突極に巻き線されて形成されるコイルと、ハブに固定され、複数の突極と径方向に対向し、周方向に複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、回転軸を中心とする凸状部を有する。凸状部に記録ディスクの中央の孔が嵌合された場合に記録ディスクが着座する凸状部の着座面には、記録ディスクを着座させるための隆起部が形成され、隆起部のうち記録ディスクが着座する部分は、滑らかな曲面である。

この態様によると、記録ディスクと着座面との間の接触部分は線状となる。

本発明のさらに別の態様もまた、ディスク駆動装置である。この装置は、記録ディスクが載置されるハブと、軸受を介してハブを回転自在に支持するベースと、ベースに固定され、円環部とそこから半径方向に伸びる複数の突極とを含むコアと、複数の突極に巻き線されて形成されるコイルと、ハブに固定されるヨークと、ヨークに固定され、複数の突極と径方向に対向し、周方向に複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、記録ディスクがハブに載置された場合にヨークとその記録ディスクとによって挟まれる円筒状の隔壁を有する。ヨークは隔壁の内周面に対して圧入されており、隔壁の外周面は、回転軸に沿って平坦となるように加工されている。

この態様によると、隔壁の外周面は、回転軸に沿って平坦となるので、記録ディスクを精度良くハブに載置できる。

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。

本発明によれば、ハブにヨークを圧入するブラシレスモータなどのディスク駆動装置においてハブの変形を軽減でき、またはその変形の影響を軽減して磁気ヘッドの記録トラックのトレースを安定させ、高密度・大容量化に適したディスク駆動装置を提供しうる。

第１の実施の形態に係るブラシレスモータの断面図である。 図１のブラシレスモータの断面のうちハブとヨークとの接触部分を拡大した拡大図である。 第１の比較技術に係るブラシレスモータに磁気記録ディスクを嵌める際の様子を示す部分断面図である。 第２の実施の形態に係るブラシレスモータの断面のうちハブとヨークとの接触部分を拡大した拡大図である。 第１変形例に係るブラシレスモータのハブの下面図である。 第２変形例に係るブラシレスモータのハブの上面図である。

以下、本発明を好適な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重要ではない部材の一部は省略して表示する。

本発明の実施の形態は、ハードディスクドライブに搭載され磁気記録ディスクを駆動するブラシレスモータや、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されるディスク駆動モータに好適に用いられる。実施の形態に係るブラシレスモータでは、ヨークと対向するハブの圧入面に凹凸を設ける。その凸部分がヨークと接してヨークを機械的な圧力によって固定する。凹部分には接着剤が塗布され、接着によってヨークを固定する。これにより、ハブとヨークとを固定する十分な強度を機械的な圧力だけから得る場合と比べて、接着剤の強度分だけその圧力を減らすことができる。その結果、機械的な圧力に起因するハブやヨークの変形を軽減できる。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るブラシレスモータ１００の断面図である。図２は、図１のブラシレスモータ１００の断面のうちハブ１０とヨーク３０との接触部分を拡大した拡大図である。図２では図１のハブ１０とヨーク３０との接触部分のうち、図１中左側の接触部分を示す。右側の接触部分は図２と同様に構成される。以降、図１および図２を用いてブラシレスモータ１００の構成を説明する。
ブラシレスモータ１００はハードディスクドライブに搭載され、直径が９５ｍｍの３．５インチ型の２枚の磁気記録ディスク２００を回転させる。想定される２枚の磁気記録ディスク２００のそれぞれの中央の孔の直径は２５ｍｍ、厚みは１．２７ｍｍである。
ブラシレスモータ１００は、略カップ状のハブ１０と、シャフト２０と、フランジ２２と、ヨーク３０と、円筒状マグネット４０と、ベースプレート５０と、積層コア６０と、コイル７０と、スリーブ８０と、プレート９０と、潤滑油９２と、接着剤９４と、を備える。以降ベースプレート５０に対してハブ１０が設けられている側を上側として説明する。

ハブ１０と、シャフト２０と、フランジ２２と、ヨーク３０と、円筒状マグネット４０と、はロータを構成し、ブラシレスモータ１００の回転時にはこれらが一体となってモータ回転軸Ｒの回りを回転する。シャフト２０の一端はハブ１０の中心に設けられた開口部に圧入と接着を併用した状態で固着される。シャフト２０の他端にはフランジ２２が圧入状態で固着される。

ハブ１０は、モータ回転軸Ｒを中心とする凸状に形成される。以降、２枚の磁気記録ディスク２００がハブ１０に載置された場合を考える。ハブ１０のうち上側に突き出た部分の円筒状の外筒面１０ｂに２枚の磁気記録ディスク２００の中央の孔が嵌合される。また、２枚の磁気記録ディスク２００のうち下側の磁気記録ディスクは、ハブ１０の表面のうち外筒面１０ｂの下端からラジアル方向に張り出した着座面１０ｃに着座する。外筒面１０ｂの直径は２５ｍｍである。より正確には外筒面１０ｂの直径は、２４．９７８±０．０１ｍｍである。

円環状の第１スペーサ２０２は、２枚の磁気記録ディスク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枚の磁気記録ディスク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。

ハブ１０は、ヨーク３０と２枚の磁気記録ディスク２００とによって挟まれる円筒状の隔壁１４を有する。
ヨーク３０はその断面が逆Ｌ字型であり、鉄などの磁性材料により形成される。ヨーク３０は隔壁１４の内周面１４ａに接着と圧入とを併用して固定される。隔壁１４の内周面１４ａには、ヨーク３０が圧入される際にヨーク３０が押し当てられる第１凸部１６および第２凸部１８が形成される。第１凸部１６および第２凸部１８は両方ともモータ回転軸Ｒの周りに形成された円環状の凸部であり、第１凸部１６を上側としてスラスト方向に互いに離間して形成される。第１凸部１６および第２凸部１８は、第１凸部１６のモータ回転軸Ｒを中心とした第１直径φ１が、第２凸部１８のモータ回転軸Ｒを中心とした第２直径φ２よりも小さくなるよう形成される。

隔壁１４の内周面１４ａとヨーク３０の外周面３０ａとの間には接着剤９４が充填される。これはヨーク３０をハブ１０に圧入する際、隔壁１４の内周面１４ａに適量の接着剤を塗布しておくことにより実現される。ここで、ヨーク３０の外周面３０ａとは隔壁１４の内周面１４ａと対向する円筒状の外周面であり、その直径をヨーク外周直径φ３とする。

また、ヨーク３０の外周面３０ａと隔壁１４の内周面１４ａと第１凸部１６と第２凸部１８とで囲まれる空間は接着剤９４を保持する接着剤溜まり９６としても機能する。これにより適量の接着剤９４を導入することが可能となる。
なお、第１凸部１６および第２凸部１８は、接着剤溜まり９６が所望の接着強度を得るために必要な量の接着剤９４を保持できるような形状を有するように形成されてもよい。

ヨーク３０をハブ１０に圧入するためには、少なくとも第１凸部１６の第１直径φ１がヨーク外周直径φ３よりも小さい必要がある。ヨーク外周直径φ３から第１直径φ１を引いた値を第１圧入代δ１と呼び、ヨーク外周直径φ３から第２直径φ２を引いた値を第２圧入代δ２と呼ぶ。本実施の形態では、第１直径φ１＜第２直径φ２なので、第１圧入代δ１＞第２圧入代δ２である。また圧入を実現するため、第１圧入代δ１＞０である。この第１圧入代δ１および第２圧入代δ２は、実験により定めてもよい。ここでは特に、第１凸部１６および第２凸部１８は、第１圧入代δ１が１０μｍ以上となるよう、かつ第２圧入代δ２が５０μｍ以下となるよう形成される。これにより、第１凸部１６は、圧入の強度の大部分を負担することとなる。
なお、第１圧入代δ１は（したがって第２圧入代δ２も）、１００μｍ以下に設定されると、ヨーク３０の変形や取付の精度の面で好ましい。

着座面１０ｃについて説明する。
着座面１０ｃには、２枚の磁気記録ディスク２００のうち下側の磁気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のうち磁気記録ディスクが着座する部分の面１３ａは、滑らかな曲面である。その曲面の断面は円弧状であり、その半径はＲ１である。これにより、磁気記録ディスクは着座面１０ｃに線状に接することとなる。
なお、隆起部１３を着座面１０ｃの全体に亘って設けてもよい。

ヨーク３０の内周面３０ｂには円筒状マグネット４０が接着固定される。円筒状マグネット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１２本の突極と径方向に対向する。円筒状マグネット４０にはその周方向にＰ極（Ｐは自然数）の駆動用着磁が施される。なお、円筒状マグネット４０はヨーク３０を介してハブ１０に固定されると言える。

ベースプレート５０と、積層コア６０と、コイル７０と、スリーブ８０と、プレート９０と、はステータを構成し、ブラシレスモータ１００の回転時にはロータを回転自在に支持する。ベースプレート５０はハードディスクドライブのベースと一体である。ベースプレート５０にはモータ回転軸Ｒを中心とした円筒状部分５２が設けられ、その円筒状部分５２の内周面にスリーブ８０が接着固定される。スリーブ８０にはシャフト２０が収まる。スリーブ８０のフランジ２２側の面にはプレート９０が接着固定される。
なお、ベースプレート５０はハードディスクドライブのベースと別体とされてもよい。

ロータの一部であるシャフト２０およびフランジ２２と、ステータの一部であるスリーブ８０およびプレート９０との間には潤滑油９２が注入される。シャフト２０、フランジ２２、潤滑油９２、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軸受を構成する。
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。ブラシレスモータ１００の回転時には、これらの動圧溝が潤滑油９２に生成する動圧によって、ロータはラジアル方向およびスラスト方向に支持される。
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油９２の漏れ出しを防止する。

積層コア６０は円環部とそこから半径方向外側に伸びる１２本の突極とを有する。積層コア６０は、１８枚の薄型電磁鋼板を積層しカシメにより一体化して形成される。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。積層コア６０は、その円環部の内周面が円筒状部分５２の外周面に圧入もしくは隙間ばめによって接着固定される。

以上のように構成されたブラシレスモータ１００の動作について説明する。ブラシレスモータ１００を回転させるために、３相の駆動電流がブラシレスモータ１００に供給される。その駆動電流がコイル７０を流れることにより、１２本の突極に沿って駆動磁束が発生する。この駆動磁束によって円筒状マグネット４０にトルクが与えられ、ロータ全体が回転する。

ここで、ヨーク３０をハブ１０へ固定するための本実施の形態に係る方法を用いない第１の比較技術について説明する。図３は、第１の比較技術に係るブラシレスモータ７００に磁気記録ディスク２１０を嵌める際の様子を示す部分断面図である。図３では、図２に対応する断面図が示される。第１の比較技術に係るブラシレスモータ７００における、ヨーク３０と接触するハブ７１０の接触面７１０ａは、ヨーク３０を圧入する前はスラスト方向に平坦である。磁気記録ディスク２１０の中央の孔はハブ７１０の外筒面７１０ｂに嵌合される。ヨーク３０はハブ７１０に接着剤を使用せずに圧入されて固定される。この圧入の際の圧入代が大きい場合には、図３に示されるように外筒面７１０ｂがラジアル方向外側に突き出る形の変形が生じうる。また、ヨーク３０の下端もまたラジアル方向内側に傾きうる。このような変形により、磁気記録ディスク２１０をハブ７１０にスムーズに嵌合することが難しくなる可能性がある。また、たとえ嵌合できたとしても磁気記録ディスク２１０に意図しない応力が加わって磁気記録ディスク２１０が変形する可能性がある。さらにはヨーク３０の変形によって期待通りに円筒状マグネット４０を固定できなくなる可能性もある。
この課題は、ハブが、磁気記録ディスクがハブに載置された場合にヨークとその磁気記録ディスクとによって挟まれる円筒状の隔壁を有する場合、つまり載置後の磁気記録ディスクのスラスト方向の位置とヨークのスラスト方向の位置とが重なる場合に顕著である。ヨークの圧入により隔壁が変形した場合でも、その変形した部分を通して磁気記録ディスクを嵌合しなければならないからである。

そこで、本実施の形態に係るブラシレスモータ１００によれば、ヨーク３０を隔壁１４の内周面１４ａに接着と圧入とを併用して固定する。したがって、接着によって得られる固定の強度分だけ圧入の圧力を減らすことができる。具体的には、圧入代を減らすことができる。これにより、ヨーク３０をハブ１０に固定する際のハブ１０やヨーク３０の変形を低減できる。その結果、磁気ヘッドの記録トラックのトレースが安定し、記録トラックのトレースの幅を狭くして高密度・大容量化を図ったとしても、エラーレートを低く保つことができる。また、ヨーク３０に円筒状マグネット４０を精度良く取り付けることができる。
なお、ハブ１０とヨーク３０との固定強度の殆どを接着に負わせることも可能であるが、その場合、圧入を併用することで、接着剤が硬化するまでの間ハブ１０とヨーク３０とが相対的に動かないよう仮に固定することができる。これにより、ブラシレスモータ１００を製造する際、ハブ１０とヨーク３０との接着工程の後接着剤が硬化しないまでに次の工程へ部材を持ち運べたりするので製造にかかる時間を短縮できる。

ブラシレスモータの薄型化を目指す場合、設計上磁気記録ディスクのラジアル方向の位置とヨークのラジアル方向の位置とがオーバラップする傾向にある。また、ブラシレスモータの小型化を目指す場合、隔壁１４の厚さは小さくなる傾向にある。したがってブラシレスモータのさらなる薄型化、小型化が要求されている現状においては、本実施の形態に係るブラシレスモータ１００は薄型化、小型化に伴う課題を解決しうるより好適な解を提供する。

また、本実施の形態に係るブラシレスモータ１００では、隔壁１４の内周面１４ａには、ヨーク３０が圧入される際にヨーク３０が押し当てられる第１凸部１６および第２凸部１８が形成される。したがって、隔壁１４の内周面１４ａのうち第１凸部１６または第２凸部１８ではない部分とヨーク３０の外周面３０ａとの間には凸部の高さ分だけスペースが生じる。これにより、隔壁１４の内周面１４ａとヨーク３０の外周面３０ａとの間に、接着剤を保持するためのスペースを確保できる。
また、第１凸部１６および第２凸部１８は両方ともモータ回転軸Ｒの周りに形成された円環状の凸部であり、第１凸部１６を上側としてスラスト方向に互いに離間して形成される。これにより、ヨーク３０がハブ１０に固定される際のヨーク３０の傾きを抑制でき、ヨーク３０をラジアル方向に精度良く位置決めできる。

また、本実施の形態に係るブラシレスモータ１００では、第１凸部１６の第１直径φ１は第２凸部１８の第２直径φ２よりも小さい。したがって、第１圧入代δ１＞第２圧入代δ２となるので、第１凸部１６がヨーク３０に及ぼすラジアル方向の圧力の方が、第２凸部１８がヨーク３０に及ぼすラジアル方向の圧力よりも高い。これは圧入の強度を確保しつつヨーク３０の変形をより好適に防ぐ設計となっている。なぜならば、図１に示されるとおり、ヨーク３０は逆Ｌ字型をしており、その上側は下側と比べてラジアル方向の圧力に対して変形しにくい構成となっている。このラジアル方向の圧力に対する耐性を圧環強度と呼ぶ。ヨーク３０の圧環強度は上から下に向かって低下する。したがって本実施の形態では、より圧環強度の高い上側でより大きなラジアル方向の圧力が加えられて圧入の強度が確保され、さらに圧環強度の低い下側ではラジアル方向の圧力が抑えられて変形が抑制されるのである。

特に本発明者は、第１圧入代δ１を１０μｍ以上とすることによって、十分な圧入の強度を確保できること、および第２圧入代δ２を５０μｍ以下とすることによってヨーク３０の変形を好適に抑えることができることを実験により見出した。

第２の比較技術として、磁気記録ディスクが押し当てられるハブの面が平坦であり、したがって磁気記録ディスクとハブとが面で接触する場合を考える。この場合、クランパなどで圧力を加えてハブに押しつけることによって磁気記録ディスクをハブに固定する。取り付け後の磁気記録ディスクの傾きは、磁気記録ディスクが接触するハブの面の傾きに支配される。したがって、磁気記録ディスクが接触するハブの面の傾きによっては磁気記録ディスクに傾きや歪みを生じうる。
そこで本実施の形態に係るブラシレスモータ１００では、着座面１０ｃは磁気記録ディスクを着座させるための隆起部１３を有し、隆起部１３のうち磁気記録ディスクが着座する部分は、滑らかな曲面となるよう形成される。したがって、磁気記録ディスクとハブ１０とは線状の接触部分を有する。これにより、磁気記録ディスクを着座面１０ｃに押しつけるときの磁気記録ディスクの傾きを、第１スペーサ２０２、第２スペーサ２０４、クランパ２０６による力のかけ具合によって低減することが可能となる。その結果、磁気ヘッドの記録トラックのトレースが安定し、記録トラックのトレースの幅を狭くして高密度・大容量化を図ったとしても、エラーレートを低く保つことができる。

また、本実施の形態に係るブラシレスモータ１００では、隆起部１３は円環状に形成される。したがって、磁気記録ディスクをスラスト方向に精度良く位置決めできる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係るブラシレスモータ３００を、第１の実施の形態に係るブラシレスモータ１００との差異を中心に説明する。第２の実施の形態に係るブラシレスモータ３００では、第１の実施の形態のように隔壁１４の内周面１４ａに第１凸部１６および第２凸部１８を設ける代わりに、ハブにヨークを圧入した後にハブを再度切削加工する。

図４は、第２の実施の形態に係るブラシレスモータ３００の断面のうちハブ３１０とヨーク３０との接触部分を拡大した拡大図である。ブラシレスモータ３００では、ハブ３１０は磁気記録ディスク２２０とヨーク３０とを隔てる隔壁３１４を有する。ヨーク３０は、その隔壁３１４の内周面に対して圧入される。隔壁３１４の外周の外筒面３１０ｂは、モータ回転軸Ｒに沿って平坦となるように加工される。
ヨーク３０をハブ３１０に圧入する前のハブは、磁気記録ディスク２２０が嵌合されるべき外筒面の直径が、目標とする仕上がり直径より１００μｍだけ大きく形成される。ヨーク３０がそのハブに圧入されると、図３で示したような変形が起こる場合がある。そこでヨーク３０の圧入後、ハブ３１０を回転させながら外筒面を目標とする仕上がり直径まで切削加工する。
この加工により、外筒面に変形が起こっていたとしてもその変形は解消され、加工後の外筒面３１０ｂはモータ回転軸Ｒに沿って平坦となる。したがって、磁気記録ディスク２２０を精度良くハブ３１０に載置することができる。

なお、変形の解消を実現するためには、ヨーク３０を圧入する前のハブの外筒面の直径から目標とする仕上がり直径を引いた値（以降、切削の厚さと呼ぶ）は、２０μｍ以上とすることが好ましい。また、作業効率の観点から切削の時間を低減するため、切削の厚さは２００μｍ以下とすることが好ましい。特に切削の厚さを５０μｍ〜１５０μｍとすると好適であることを本発明者は見出した。

さて、以下に第１の実施の形態に係るブラシレスモータ１００もしくは第２の実施の形態に係るブラシレスモータ３００における、トルクリップルと共振周波数について説明する。前提としてブラシレスモータには２枚の磁気記録ディスクが載置されているものとする。
まずトルクリップルについて考察する。ブラシレスモータでは、コイルに発生する磁界と、円筒状マグネットの磁極との相互作用により駆動トルクが生成される。この駆動トルクにはトルクリップルが存在し、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）はブラシレスモータの回転数Ｎ（Ｈｚ）に比例し、下記の式１で示される。
３・Ｐ・Ｎ（Ｈｚ） …（式１）
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とを考慮する。これら３つの周波数をあわせてトルクリップル周波数と表記する。

次に共振について考察する。本発明者らの検討から、２次ロッキングモードでの共振（以下、２次ロッキングモード共振と称す）の非回転時の固有周波数Ｆ_０（以下、固有周波数Ｆ_０という）を決定する主な要素は、軸受の剛性、ハブとシャフトとの結合部分の剛性、磁気記録ディスクとハブとの結合部分の剛性、磁気記録ディスク自身の剛性及び磁気記録ディスクの横慣性モーメント（transverse moment of inertia)、ハブの横慣性モーメントであるとの知見を得た。

ブラシレスモータに載置された磁気記録ディスクが回転すると、回転数Ｎ（Ｈｚ）の上昇とともに２次ロッキングモード共振の周波数が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発明者によって確認された。具体的には、磁気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はＦ_０±Ｎ（Ｈｚ）となる。したがって、２次ロッキングモード共振を考える場合には、この２つのスプリット周波数Ｆ_０±Ｎ（Ｈｚ）について考慮する。

さて、上述したトルクリップルの３つの周波数のいずれかと、共振の２つのスプリット周波数のいずれかとが一致してしまうと、磁気記録ディスクには共振により大きな振動が生じる。この大きな振動は、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リード／ライトのエラーレートを悪化させ得るので、ブラシレスモータ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。

ここで本発明者は、ブラシレスモータの回転数Ｎ（Ｈｚ）が定まっている場合、第１の実施の形態に係るブラシレスモータ１００を採用することにより、または第２の実施の形態に係るブラシレスモータ３００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Ｆ_０が下記の式３の条件を満足するようなブラシレスモータを実現できることを見出した。
Ｆ_０＞（３・Ｐ＋２）・Ｎ（Ｈｚ） …（式３）
式３が満足されている状態では、共振の２つのスプリット周波数のうちの低い方の周波数が、トルクリップルの３つの周波数のうちの最も高い周波数よりも高い。したがって、トルクリップル周波数と共振の２つの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る。その結果、２次ロッキングモード共振による大きな振動を低減できる。
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共振の周波数が変化して、式３を満たさなくなる場合もある。これに対応するため、余裕を考慮して、Ｆ_０＞Ｎ・（３・Ｐ＋３）の条件を満足するようにすることもできる。この場合、温度等が変化しても式３を満足し得る点で好ましい。

本発明者は、第１の実施の形態に係るブラシレスモータ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、ブラシレスモータ１００に、直径が９５ｍｍの３．５インチ型の２枚の磁気記録ディスク２００が搭載される場合を考える。この２枚の磁気記録ディスク２００のそれぞれの中央の孔の直径は２５ｍｍ、厚みは１．２７ｍｍである。円筒状マグネット４０にはその周方向にＰ＝８極の駆動用着磁が施される。また、ブラシレスモータ１００を回転数Ｎ＝９０Ｈｚ（５４００ｍｉｎ^−１）で回転させる。

式３を満足する固有周波数Ｆ_０の理論的な最小値は２３４０Ｈｚである。実験の結果、ハブ１０の着座面１０ｃの外周の直径である外周直径φ４を、磁気記録ディスクの中央の孔の直径の１１６％である２９ｍｍとした場合、固有周波数Ｆ_０＝２３３０Ｈｚを得た。これは理論的な最小値２３４０Ｈｚよりも小さいので式３は満足されていない。次に、外周直径φ４を、磁気記録ディスクの中央の孔の直径の１２０％である３０ｍｍとした場合、固有周波数Ｆ_０＝２４００Ｈｚと良好な結果を得た。これらの実験から、外周直径φ４が、磁気記録ディスクの中央の孔が嵌合される外筒面１０ｂの直径（≒磁気記録ディスクの中央の孔の直径）の１．２倍以上になるように着座面１０ｃを形成すると式３を満足しうるブラシレスモータが得られることが分かる。また、外周直径φ４をより大きくするとより良好な結果が得られるのではあるが、外周直径φ４が磁気記録ディスクの中央の孔の直径の１．５倍以下となるように着座面１０ｃを形成すると、磁気記録ディスクの記録に使用できる領域を大きく保つという点で好ましい。磁気記録ディスクの記録に使用できる領域を大きく保ちつつ式３を満足するブラシレスモータを実現するためには外周直径φ４は磁気記録ディスクの中央の孔の直径の１．２５倍から１．３５倍とすることが好ましい。

以上、実施の形態に係るブラシレスモータの構成について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

第１の実施の形態では、隔壁１４の内周面１４ａには第１凸部１６および第２凸部１８が形成され、第１凸部１６および第２凸部１８は両方ともモータ回転軸Ｒの周りに形成された円環状の凸部である場合について説明したがこれに限られない。例えば、内周面１４ａにひとつだけ凸部を設けてもよい。また、内周面１４ａに凸部を３つ以上形成してもよい。また、モータ回転軸Ｒの周りの円周上に凸部が等間隔に設けられてもよい。
図５は、第１変形例に係るブラシレスモータのハブ４１０の下面図である。図５では説明の便宜上、ハブ４１０のみを示す。ハブ４１０はその内周面４１４ａに、ヨーク３０がハブ４１０に圧入される際にヨーク３０に押し当てられる３つの凸部４１６を有する。この３つの凸部４１６はモータ回転軸Ｒの周りに等間隔、つまり１２０度間隔で設けられる。この場合、３つの凸部４１６の厚さ、つまりラジアル方向の厚さを調整することにより、ヨーク３０のラジアル方向の位置の微調整をより容易に行うことができる。また、第１の実施の形態における円環状の第１凸部１６および第２凸部１８と比べて、接着剤を保持するスペースも大きくとれる。

第１の実施の形態では、第１凸部１６および第２凸部１８は、第１凸部１６の第１直径φ１が、第２凸部１８の第２直径φ２よりも小さくなるよう形成される場合について説明したが、これに限られない。例えば、第２直径φ２が第１直径φ１よりも小さくなるよう、第１凸部および第２凸部が形成されてもよい。この場合、ヨークの断面はＬ字形状であることが望ましい。また、両者が等しくなるよう、第１凸部および第２凸部が形成されてもよい。

第１の実施の形態では、隆起部１３のうち磁気記録ディスクが着座する部分の面１３ａは、滑らかな曲面であり、その曲面の断面の半径はＲ１である場合について説明した。この半径Ｒ１は、上限値および下限値を有してもよい。下限値は、半径Ｒ１がその値より小さくなると磁気記録ディスクの載置が不安定となりうる値に設定されてもよい。上限値は、半径Ｒ１がその値より大きくなると、所定の押しつけ圧力の下で磁気記録ディスクが着座面に押しつけられたとき、磁気記録ディスクが着座面に面状に接しうる値に設定されてもよい。

第１の実施の形態では、隆起部１３は、モータ回転軸Ｒの周りに円環状に形成される場合について説明したが、これに限られない。例えば、モータ回転軸Ｒの周りの円周上に隆起部が等間隔に設けられてもよい。
図６は、第２変形例に係るブラシレスモータのハブ５１０の上面図である。図６では説明の便宜上、ハブ５１０のみを示す。ハブ５１０はその着座面５１０ｃに、磁気記録ディスクを着座させるための３つの隆起部５１３を有する。３つの隆起部５１３はそれぞれ着座面５１０ｃをラジアル方向に沿って横切る半円筒形状に形成される。この３つの隆起部５１３はモータ回転軸Ｒの周りに等間隔、つまり１２０度間隔で設けられる。この場合、線状の接触を保ったまま、ラジアル方向に沿ってより均一な力で磁気記録ディスクを支えることができる。

第１の実施の形態において、第１凸部１６および第２凸部１８の、ヨーク３０との接触面を滑らかな曲面としてもよい。この場合、ヨーク３０の嵌合がよりスムーズに行われうる。

第１の実施の形態に係るブラシレスモータ１００は以下のパラメータを有してもよい。 第１直径φ１：２２．９ −０．０１／−０．０４ （ｍｍ）
第２直径φ２：２２．９ ０／−０．０２ （ｍｍ）
ヨーク外周直径φ３：２２．９ ＋０．０３／０ （ｍｍ）
外周直径φ４：３０．２±０．０５ （ｍｍ）。

第２の実施の形態では、ヨーク３０を圧入した後でハブ３１０を切削加工する場合について説明したが、これに限られない。例えば、ヨークを圧入する前にハブの外筒部を凹状に切削しておいてからヨークを圧入してもよい。この場合、切削加工によってはヨークとハブとの間の結合はダメージを受けない。

第１の実施の形態と第２の実施の形態の組み合わせ、つまりヨークをハブに接着と圧入とを併用して固定した後にハブの外筒面をモータ回転軸Ｒに沿って平坦となるように加工するブラシレスモータもまた可能である。

第１および第２の実施の形態ではマグネットが積層コアの外側に位置する、いわゆるアウターロータ型のブラシレスモータについて説明したが、これに限られない。たとえばマグネットが積層コアの内側に位置する、いわゆるインナーロータ型のブラシレスモータであってもよい。

第１および第２の実施の形態ではスリーブがベースプレートに固定され、シャフトがスリーブに対して回転する場合について説明したが、たとえばシャフトがベースプレートに固定され、スリーブがハブと共にシャフトに対して回転するようなシャフト固定型であってもよい。

実施の形態では積層コアを用いる場合について説明したが、コアは積層コアでなくてもよい。

以上、実施の形態にもとづき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎないことはいうまでもなく、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能であることはいうまでもない。

１０ ハブ、 １０ｃ 着座面、 １２ 凸状部、 １３ 隆起部、 １４ 隔壁、 １６ 第１凸部、 １８ 第２凸部、 ２０ シャフト、 ２２ フランジ、 ３０ ヨーク、 ４０ 円筒状マグネット、 ５０ ベースプレート、 ６０ 積層コア、 ７０ コイル、 ８０ スリーブ、 ９０ プレート、 ９４ 接着剤、 ９６ 接着剤溜まり、 １００，３００ ブラシレスモータ、 ２００ 磁気記録ディスク。

Claims (8)

1. 記録ディスクが載置されるハブと、
   軸受を介して前記ハブを回転自在に支持するベースと、
   前記ベースに固定され、円環部とそこから半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線されて形成されるコイルと、
   前記ハブに固定される円筒状の軸方向延在部を有するヨークと、
   前記ヨークの内周面に固定され、前記複数の突極と径方向に対向し、周方向に複数の駆動用着磁が施された円筒状マグネットと、を備え、
   前記ハブは、回転軸を中心とする凸状部を有して前記凸状部に前記記録ディスクの中央の孔が嵌合された場合に前記記録ディスクが着座する前記凸状部の着座面が形成され、前記記録ディスクが前記ハブに載置された場合に前記ヨークとその記録ディスクとによって挟まれるとともに内周側に前記ヨークを介して前記円筒状マグネットを固定的に支持する円筒状のマグネット内装隔壁を有し、
   前記ヨークは前記マグネット内装隔壁の内周面に接着と圧入とを併用して固定され、
   前記マグネット内装隔壁の内周面に、前記ハブの回転軸の周りであって前記円筒状マグネットを環囲する位置に前記ヨークが圧入される際に前記ヨークが押し当てられてそれぞれ圧入状態にされる円環状の凸部であって前記ベースに近い側から順に第２凸部と第１凸部とが離間して形成され、前記ヨークと前記マグネット内装隔壁の半径方向の隙間であって、前記第２凸部より前記ベースに近い領域及び前記第２凸部と前記第１凸部の間の領域及び前記第１凸部より前記ベースに遠い領域のそれぞれに接着剤が保持されることを特徴とするディスク駆動装置。
2. 前記ヨークが圧入される際に前記ヨークが先に接する側の前記第２凸部の直径は、前記第１凸部の直径よりも大きく、前記ヨークの外周の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のディスク駆動装置。
3. 前記第２凸部は、前記ヨークとの接触面が滑らかな曲面とされることを特徴とする請求項１または２に記載のディスク駆動装置。
4. 前記ヨークは、軸方向延在部が前記マグネット内装隔壁の前記ベースに近い側の端から軸方向に突出して、前記軸方向延在部の前記ベースに近い側の端に半径方向外向きに張り出した鍔部が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のディスク駆動装置。
5. 前記ヨークは、前記軸方向延在部の前記ベースから遠い側の端部から半径方向内側に延在する半径方向延在部とを含む逆Ｌ字型の断面を有し、前記半径方向延在部の内周面は前記円筒状マグネットの内周面より回転中心に近いことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のディスク駆動装置。
6. 前記第１凸部が前記ヨークに及ぼすラジアル方向の圧力が、前記第２凸部が前記ヨークに及ぼすラジアル方向の圧力よりも高いことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のディスク駆動装置。
7. 前記コイルは３相駆動され、
   前記円筒状マグネットは周方向にＰ極（Ｐは自然数）の駆動用着磁が施され、
   前記ハブに前記記録ディスクが載置された状態の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）を満たすことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のディスク駆動装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のディスク駆動装置を生産する方法であって、
   前記ヨークが前記マグネット内装隔壁の内周面に圧入された後、前記マグネット内装隔壁の外周面が回転軸に沿って平坦となるように切削加工される工程を含むことを特徴とするディスク駆動装置の生産方法。

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