JPH04502847A - アンダーハブ型ディスクドライブスピンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 アンダーハブ盟ディスクドライブスピンモータ関連出願についてのクロスリファ レンス１９８８年２月２６日に出願された発明の誼渡人に譲渡されたスフワイヤ 等による米国特許出願第１６３．２２２号の“ブラシレスＤＣモータ速度制御の ための方法および装置”。

本発明はディスクドライブ用のスピンモータ、特に低出力で高さの低いスピンモ ータに関する。

関連技術の説明 データ貯蔵用のディスクドライブ（又はディスクファイル）では、ディスクの半 径に実質的に沿って移動するように拘束されているトランスデユーサが、ディス ク上の同心トラックの各々のいずれの箇所でもデータにアクセスすることができ るように、ディスクが回転される。初期のディスクドライブでは、ベルトがモー タをスピンドルに連結し、このスピンドルにディスクが取付けられていた。その 後、スピンモータかディスクドライブの回転軸と一体になった。回転する軸モー タでは、軸は、ディスクドライブの構造要素に取付けられた軸受によって支持さ れており、ハブは軸に固定されている（例えば、米国特許第４．６７２．４８７ 号、同第４、６９２．８２７号同第４．７０３．３７４号および同第４．７３９ ．４２５号参照）。

スピンモータのサイズが減少するにつれて、ハブの内部にスピンモータを組み込 むことができるようになった。ステータとモータがハブ内に収容されているイン ハブ（ｉｎ−ｈｕｂ）型スピンモータは、例えば、米国特許第４．７３９．４２ ５号および同４．７４３．９９５号に開示されている。ディスクドライブ用のス ピンモータが普通のブラシレスモータであるので、モータのｔａ子はステータ（ 固定子）と呼ばれ、磁石はロータ（回転子）と呼ばれる。しかしながら、電機子 か回転しこれに接触させるのにブラシか使用されるスピンモータでは、電機子は ロータと呼ばれ、磁石はステータと呼ばれる。インハブ型モータにおけるロータ とステータの直径は、ハブの内径によって制限され、このハブは、ハブに取付け られたディスクの内径によって制限される。

モータによって作り出されるトルクは、ステータとロータとの間の隙間の半径、 永久磁石によって作り出される磁場の強さ、および磁場における電機子の巻線の ワイヤ長に関する。

インハブ型スピンモータでは、隙間の半径は、ハブの内径によって制限され、磁 場の強度は永久磁石の特性によって制限される。

かくして、一定の磁場強度を仮定すると、モータに供給される電流を増大させる ことなしにインハブ型モータによって得られるトルクを増大させるには、磁場に おける電機子の巻線の長さを増大させることが必要である。磁場における電機子 の巻線の長さは、ステータへの巻線を増大させるか、或いは、電動子用軟鉄板の 高さを高くすることによって、増加させることができる。

インハブ型モータは、ハブの高さが比較的高い多ディスクドライブに好都合であ る。しかしながら、高さの低いディスクドライ高さは重要な要素であり、インハ ブ型モータは、トルクおよび全体高さの要件に合致するように設計されてこなか った。特に、全体高さがほぼ１インチ以下のディスクドライブは、安定した作動 速度を提供するのに要するトルクを作り出し且つ不必要なスピンダウンを回避す る、１インチ以下の高さのスピンモータを利用しなければならない。インハブ型 デザインを使用したこれらの要件に合致するモータを製造するのは困難であった 。

発明の要約 従って、本発明の目的は、安定した作動速度を提供するのに十分なトルクを作り 出すディスクドライブ用の高さの低いスピンモータを提供することである。

本発明の別の目的は、ステータ／ロータの隙間の半径がディスクの内径よりも大 きいように、ステータとロータがハブの外側にある高さの低いスピンモータを提 供することである。

本発明の別の目的は、軸受が互いに隣接しており、ステータとロータが軸の軸線 に沿って軸受の位置に対して片持ちされているアンダーハブ型スピンモータを提 供することである。

本発明の別の目的は、軸の軸線に沿ったディスクドライブの回転要素の質量中心 が軸受の位置間に心出しされているアンダーハブ型スピンモータを提供すること である。

本発明の別の目的は、軸がディスクドライブのベースに直接取付けられ、これに より、フランジとベースプレートとの接触を除去するアンダーハブ型ディスクド ライブを提供することである。

本発明の別の目的は、電機子の巻線に大径のワイヤをたくさん巻くことができる ように内部に十分な空隙を有するスピンモータを提供することである。

本発明の別の目的は、コンピュータでの付加的な１２ボルトの出力供給の必要を 除去するため５ポルトで作動する抵出カスビンモータを提供することである。

以上の目的を達成するために、本発明により、ベースプレートを育するディスク ドライブで、成る直径をもつ取付は孔を備えたディスクを回転させるためのスピ ンモータであって、第１の部分および第２の部分と軸線とを有する軸を含み、軸 の第１の部分は、ベースプレートに直接取付けられており、軸の第２の部分の第 １および第２の位置にそれぞれ設けられた第１および第２の軸受と、第１および 第２の軸受によって軸に回転可能に取付けられたハブとをさらに含み、このハブ は、第１および第２の軸受の位置から等距離にある、軸の軸線上の位置に質量中 心と、第２の直径を有する円筒形の支持接触面と、軸の軸線と実質的に直交して いて、ディスクを支持するためのディスク支持面とを有しており、ベースプレー トに設けられていて、ｉＪ２の直径よりも大きな第３の直径をもつ電動子用軟鉄 板を育する電動子と、ハブに設けられたロータと、をさらに含むことを特徴とす るモータが提供される。

また、本発明により、ベースプレートを有するディスクドライブで、成る直径を もつ取付は孔を備えたディスクを回転させるためのスピンモータであって、ベー スプレートに取付けられた第１の部分と、第２の部分と、軸線とを育する軸と、 質量中心を有するハブ組立体とを含み、このハブ組立体は、第２の直径を育する 支持接触面と、軸の軸線と実質的に直交していて、ディスクを支持するためのデ ィスク支持面とを有するハブと、第１の軸受と第２の軸受との間の軸線領域に対 して片持ちされるように、ハブに取付けられたロータとからなり、第１の軸受と 第２の軸受との間に心出しされた軸の軸線の箇所に、ハブ組立体の質量中心が位 置決めされるように、ハブ組立体を軸の第２の部分に回転可能に支持する第１お よび第２の軸受と、ロータか同心であるように、ベースプレートに設けられた固 定子組立体とをさらに含み、固定子組立体は、ディスクの取付は孔の直径よりも 大きな直径を有することを特徴とするスピンモータが提供される。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の第１実施例によるアンダーハブ型ディスクドライブモータの断 面図、第２図は本発明の第１実施例によるアンダーハブ型ディスクドライブモー タの拡大図、第３図は本発明の第２実施例によるアンダーハブ型ディスクドライ ブモータの断面図、第４図は本発明の第２実施例によるアンダーハブ型ディスク ドライブモータの拡大図である。

好適な実施例の説明 本発明の第１実施例によるアンダーハブ型スピンモータ８が図示されており、第 １図および第２図を参照して説明する。本発明の第１実施例によるスピンモータ ８は、フランジｌＯがモータ軸１２をしっかりと支持している固定軸モータであ る。スピンモータ８は、ディスクドライブのベースプレート（図示せず）に設け られた取付はフランジ■０によって、ディスクドライブに取付けられている。電 動子用軟鉄板１８およびこれに設けられた複数のコイル２０．〜２０６を含む電 機子組立体１６が、フランジ１０に設けられたカラー２４に取付けられている。

フランジ１０、軸１２および電機子１６は、スピンモータ８の固定部分を含む。

軸１２は、フランジｌＯと合致する第１の部分１２ａと、第２の部分＋２ｂとを 有する。第１および第２の軸受２６．．２６゜が、軸１２の第２の部分１２ｂの 第１および第２の端部１２ｂｌ、１２ｂ、にそれぞれ設けられている。軸受２６ ＋、２６ｔの内径は、後述するプレロードの過程で軸】２の第２の部分１２ｂに 接着されている。軸受２６１，２６２の外レース３０＋、３０ｔは、スペーサ３ ２によって分離されている。

ハブ３４は、外レース３０＋、３０ｔと合致する軸受内面３６を有しており、ハ ブ３４は軸受２６＋、２６ｔによって支持されこれらを中心として回転する。ハ ブ３４に設けられたディスク支持面３８は、軸１２の軸線Ｚがディスク支持面３ ８の面と直交するように、配向されている。ディスク４０はディスク支持面３８ の上に載り、例えばねじ（図示せず）でハブ３４に取付けられているリテーナ４ ２によって適所に保持されている。

多極磁石リングからなるロータ４６が、ロータ４６が電機子１６と同心であり電 機子１６とロータ４６との間に隙間４８を構成するように、ハブ３４に取付けら れている。隙間４８は、ディスク４０の内径り、よりも大きな直径Ｄ１を有する 。内径Ｄ！はハブ３４の軸受内面３６の直径り富よりも大きい。

アンダーハブ型設計、およびステータ１６と第２軸受２６．の重複は、軸受２６ ．．２Ｌとステータ１６の全体高さ以下の軸ＪＩＩＺに沿った全体高さをもつス ピンモータ８を提供する。ステータ１６と第２軸受２６！の重複同心関係は、モ ータ８の高さを減少させるのを助ける。

気密シールを有するスピンモータを本発明に従って製造することができるが、ス ピンモータ８は密封されておらず、モータを通る空気流を制御するキャップ５０ に依存する。かかるキャップがない場合には、スピンモータ８はモータによって 空気を圧送し、モータからの汚染物がディスクドライブ内の一定の環境に入る可 能性を高める。汚染のおそれを減少させるために、軸受２６３．２６、は密封軸 受であり、第２軸受２６！とディスクドライブの環境との間にラビリンスを形成 する。ラビリンスは、ステータ１６とロータ４６のまわりに作られた路を有する 。

本発明の第２実施例によるアンダーハブ型スピンモータ９が、第３図および第４ 図に示されている。このスピンモータも又、固定軸モータである。スピンモータ ９は、軸１１２の第２部分１１２ａをディスクドライブのベースプレート１００ に直接取付けることによって、ディスクドライブに取付けられている。一層大き な安定度を提供するために、軸１１２の第１の部分１１２ａは、軸１１２の第２ の部分１１２ｂよりも大きな直径を存する。

軸１１２のベースプレートへの直接取付けは、１つの接触面を除去する。本発明 の第１実施例は、２つの接触面（軸１２とフランジｌＯとの接触面、フランジＩ Ｏとベースプレートとの接触面）を有しており、本発明の第２実施例は、１つの 接触面（軸１１２とベースプレートとの接触面）だけを育する。さらに、直接取 付けは、ベースプレート１００をスピンモータ９の放熱子として作用させる。

電動子用軟鉄板１１８およびこれらに設けられた複数のコイル１２０、〜１２０ ．を有する固定子組立体１１６が、カラー１２４に取付けられており、このカラ ー１２４は、軸１１２の第１の部分１１２ａを囲み、ベースプレート１００に当 接している。

スピンモータ９では、２つのディスク１４０＋、１４０ｔの使用は、ステータ１ １６と第２の軸受１２６．の重複を可能としない。

軸１１２およびステータは、スピンモータ９の固定部分を含む。

第１および第２の軸受１２６＋、１２６ｔが、軸１１２（７）＄２の部分１１２ ｂの第１および第２の端部１１２ｂ＋、１１２ｂｔにそれぞれ設けられている。

軸受１２６１，１２６！の内レース１２Ｌ、１２８ｔは、後述するブレローディ ングの過程で、軸１１２に接着される。スペーサ１３２によって分離された軸受 １２６、．１２Ｌの外レース１３０＋、１３０＊が、ハブ１３４の軸受内面１３ ６に接触することによってハブ】３４を支持する。

モータ９の回転要素は、ハブ３４に基礎づけられたハブ組立体を含む。ハブ１３ ４は、ディスク１４０１を支持するディスク支持面１３８を有しており、第２の ディスク１４０！は、スペーサ１４１によって第１のディスク１４０１から分離 されている。第１の実施例におけるように、ディスク支持面１３８は、軸１１２ の軸線Ｚがディスク支持面１３８の平面と直交するように、配向されている。デ ィスク１４０＋、１４０＊は、例えばねじ（図示せず）でハブ１３４に取付けら れているリテーナ１４２によって保持されている。

ハブ１３４は、ハブ１３４とディスク１４０ｒ、１４０ｘの熱膨張係数に合うよ うに、アルミニウムで形成されている。これらの係数の差により、ディスクとハ ブか熱サイクルを受けると、ディスク１４（ｈ、１４０２はハブ１３４に対する 位置を変える。

さらに、アルミニウムハブ１３４では、ハブ１３４の一体部分として軸受スリー ブが設けられるのに対し、鋼製のハブでは、軸受スリーブのハブへのプレス嵌め を必要としている。

多極磁石リングを含むロータ１４６か、ロータカラー１４７によってハブ１３４ に取付けられている。ロータ１４６は、ステータ！１６と同心であり、ステータ １１６とロータ１４６との間に隙間１４８を構成する。第１実施例におけるよう に、隙間１４８は、ディスク１４０＋、１４０ｘの内径Ｄ５よりも大きな直径Ｄ ４を存しており、直径り、は、ハブ１３４の軸受内面１３６の直径り、よりも大 きい。

ハブ１３４に取付けられたキャップ１５０と、第１実施例のモータ８のものと同 様なラビリンスは、空気がモータ９から自由に流れるのを阻止する。

モータ８．９のアンダーハブ型設計は、大きな隙間直径Ｄ４（従って、大きな隙 間半径り、／２）を形成し、これにより、アンダーハブ型スピンモータ８．９は 、巻線２０＋、２０ａ、１２０、〜１２０−の巻数が同じインハブ型モータより も大きなトルクを発生させ、磁石は、ロータ４６．１４６と同じ磁場強度を提供 し、モータ８．９と同じ作動電流を使用する。さらに、スピンモータ８．９によ り得られるトルクが巻線２０＋、２０ｚ、１２０、〜１２０６の電流と関連して いるので、スピンモータ８．９は、同じ寸法の巻線を有し且つより小さな電流を 使用する同じ型式の磁石を存するインハブ型モータと同じトルクを作り出すこと ができる。電流の減少は、モータによって作り出される熱、およびスピンモータ によって必要とされる出力、従って、スピンモータ８．９を有するディスクドラ イブによって必要とされる出力全体を減少させるのに重要である。

また、アンダーハブ型設計は、モータ内部に空間、かくして、大きな隙間半径Ｄ ４／２を提供し、これにより、アンダーハブ型スピンモータは、巻線２０＋、２ ０ｇ、】２０．〜１２０．の巻数が同じでロータ４６．１４６の磁石と同じ磁場 を提供しモータ８．９と同じ作動電流を使用するインハブ型モータよりも大きな トルクを発生させる。さらに、スピンモータ８．９によって作り出されるトルク が巻線２０＋、２０＊、１２０１〜１２０ａの電流に関連しているので、スピン モータ８．９は、巻線の寸法が同じでより小さな電流を使用する同じ型式の磁石 を存するインハブ型モータと同じトルクを作り出すことができる。電流の減少は 、モータによって作り出される熱を減少させスピンモータによって必要とされる 出力、かくしてスピンモータ８．９を有するディスクドライブ８又は９によって 必要とされる全体出力を減少させるのに重要である。

また、アンダーハブ型設計は、巻線２０１〜２０ｍ、１２０＋〜１２０．の各々 の巻数を多くするための空間をモータ内部に提供し、これにより、巻線２０１〜 ２０１．１２０．〜１２０・での大径のワイヤの使用を可能にする。最も高いバ ックＥＭＦを発生させるために、多くの巻数が望ましく、より大きなワイヤは巻 線２０．〜２０ｍ、１２０＋〜１２０．の抵抗を減少させ、モータ８．９を、普 通の作動電圧の１２ボルトではなく、例えば５ポルトの低電圧で作動させる。例 えば、スピンモータ９は、巻線１２０Ｉ〜１２０．毎に、７０巻きの３６ゲージ （直径０．１１５６＃’）ワイヤを存する。１２ボルト、３６０Ｏｒｐｍで作動 させた場合、このモータは、９ボルトのバックＥＭＦを有する。

ブレローディング軸受２６＋、２６２．１２６＋、１２Ｌは、外レース間３０． ．３０ｔ、１３０＋、１３０□の間に適当な間隔で軸に軸受を配置し、次いて機 械装置を使用して内レース２Ｌ　、２８！　、１２Ｌ、１２８２を綿密に調節さ れた一定の力で互いの方へ押し、軸受を軸に取付けるのに使用される接着剤が硬 化する際にこの力を維持することによって、達成される。スピンモータ９ては、 ブレローディング工具を軸１１２に取付けることかできるように、軸１１２の第 １の部分１１２ｂの第１端］　１２ｂｌにねし孔１６０が設けられている。

本発明の第１および第２実施例のスピンモータの多くの特徴および利点は、当業 者にとっては好適な実施例の説明から明白であろう。かくして、以下の請求の範 囲は、発明の範囲内における修正をすべて包含するようになっている。

Ｃ） 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．ベースプレートをもつディスクドライブで、第１の直径をもつ取付け孔を備 えたディスクを回転させるためのアンダーハブ型スピンモータであって、 第１および第２の部分を有する軸を含み、この軸の第１の部分は、ベースプレー トに取付けられており、前記軸の第２の部分の第１の端部および第２の端部にそ れぞれ設けられた第１および第２の軸受と、第１および第２の軸受によって軸に 回転可能に支持されており、軸の軸線と実質的に直交していて、ディスクを支持 するためのディスク支持面を有するハプと、 フランジに設けられた固定子組立体と、固定子と同心であるようにハプに取付け られたロータとをさらに含み、固定子およびロータは、これらの間に隙間を構成 し、隙間の部分は、ディスクの取付け孔の第１の直径よりも大きな直径を構成す ることを特徴とするモータ。
2. ２．第１および第２の軸受は、それぞれ隣接する第１および第２の位置に設けら れていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のモータ。
3. ３．前記軸は軸線を有しており、前記固定子は、第１の軸受の位置と第２の軸受 の位置との間の軌線領域の外側の、軸の軸線に沿った位置に位置決めされている ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のモータ。
4. ４．ベースプレートを有するディスクドライブで、或る直径をもつ取付け孔を備 えたディスクを回転させるためのスピンモータであって、 第１の部分および第２の部分と軸線とを有する軸を含み、軸の第１の部分は、ベ ースプレートに直接取付けられており、軸の第２の部分の第１および第２の位置 にそれぞれ設けられた第１および第２の軸受と、 第１および第２の軸受によって軌に回転可能に取付けられたハプとをさらに含み 、このハプは、第１および第２の軸受の位置から等距離にある、軸の軸線上の位 置に質量中心と、第２の直径を有する円筒形の支持接触面と、軸の軸線と実質的 に直交していて、ディスクを支持するためのディスク支持面とを有しており、 ベースプレートに設けられていて、第２の直径よりも大きな第３の直径をもつ電 動子用軟鉄板を有する電動子と、ハブに設けられたロータと、 をさらに含むことを特徴とするモータ。
5. ５．前記固定子は、第１および第２の軸受に対して片持ちされていることを特徴 とする請求の範囲第４項に記載のモータ。
6. ６．第１および第２の軸受は、第１および第２の位置に隣接してそれぞれ設けら れていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のモータ。
7. ７．ベースプレートを有するディスクドライブで、或る直径をもつ取付け孔を備 えたディスクを回転させるためのスピンモータであって、 ベースプレートに取付けられた第１の部分と、第２の部分と、軸線とを有する軸 と、 質量中心を有するハブ組立体とを含み、このハブ組立体は、第２の直径を有する 支持接触面と、軸の軸線と実質的に直交していて、ディスクを支持するためのデ ィスク支持面とを有するハプと、第１の軸受と第２の軸受との間の軸線領域に対 して片持ちされるように、ハプに取付けられたロータとからなり、第１の軸受と 第２の軸受との間に心出しされた軸の軸線の箇所に、ハプ組立体の質量中心が位 置決めされるように、ハプ組立体を軸の第２の部分に回転可能に支持する第１お よび第２の軸受と、 ロータが同心であるように、ベースプレートに設けられた固定子組立体とをさら に含み、固定子組立体は、ディスクの取付け孔の直径よりも大きな直径を有する ことを特徴とするスピンモータ。