JPH07507195A - ディスクスピンドルモータ - 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】 本発明は、軸及び第１のベアリングレース（軌道輪）の両者を規定するシャフト を含むベアリングカートリッジである。該ベアリングカートリッジは、前記シャ フトに関する軸方向の回転を可能とするハブを含む。該ハブは、前記第１のベア リングレース（軌道輪）と同軸上に整合する第２のベアリングレース（軌道輪） を規定する。磁化されているシャフトまたはハブの一方が、磁場を提供する。

該磁場は、強磁性流体を含有するばかりでな（、磁束を流すための磁束流路手段 をも提供する。磁束がシャフト及びハブにより規定されたギャップ間を流れるの で、強磁性流体は該ギャップ間に維持される。

好ましい実施態様において、スリーブがシャフト及びハブの一方に取り付けられ ている。シャフト及びハブの間を延びる磁束パスは、該スリーブをバイパスする 。

好ましい実施態様において、内側レース（軌道輪）及び外側レース（軌道輪）は 、概して互いに平行であるチーバード表面を有する。結果的に、シャフトに対す るスリーブの相対的な軸運動が、内側レース（軌道輪）及び外側レース（軌道輪 ）間のギャップの調節を提供する。本発明は、好ましくは、シャフト及びハブの 相対軸位置を変えるための手段を含み、内側レース（軌道輪）、外側レース（軌 道輪）及び強磁性流体潤滑剤により形成されたベアリングの性能を変える。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のベアリングカートリッジの第１の実施態様の側両立面図であり 、ハブ部分が断面で示されている。

図２は、図１のベアリングカートリッジの側両立面図であり、ハブ及び内側ベア リングレース（軌道輪）が断面で示されている。

図３は、本発明のベアリングカートリッジの別の実施態様の側両立面図であり、 ハブ部分が断面で示されている。

図４は、図３のベアリングカートリッジの側両立面図であり、ハブ及び内側ぺア リングレース（軌道輪）が断面で示されている。

図５は、本発明のベアリングカートリッジを含む磁気ディスク記憶装置の頂面図 である。

図６は、図３及び図４に示されたベアリングカートリッジにより支持されるアク チュエータアームの側面平面図である。

図７は、図１及び図２のベアリングカートリッジを含むディスクスピンドルモー タの側両立面図である。

図８は、図５に示されたディスクスピンドルモータの別の実施態様の部分断面を 示す側両立面図である。

図９は、図７に示されたディスクスピンドルモータの別の実施態様の部分断面を 示す側両立面図である。

図１０は、本発明の好ましい実施態様、すなわち改良されたディスクスピンドル モータの側面立面断面図であり、硲−夕の中心部分だけが示されている。

図１１及び図１２は、それぞれ、図１０のモータに用いられている永久磁石円筒 状シャフトの側両立面図及び端面図である。

図１３及び図１４は、それぞれ、図１０のモータに使用するために円錐台状ベア リング表面を与えるべく形状化された外側部分を有する環状形非磁性のスラスト ベアリング部材及びジャーナルベアリング部材の組合せの側両立面図及び頂面図 である。

図１５は、図１０のモータに使用するための磁気透過性端部キャップの側両立面 図であり、図１６は該端部キャップの端面図である。

図１７は、図１０のモータの別の実施態様の側面立面断面図である。

好ましい実施態様の詳細な説明 図１及び図２に示されるように、ベアリングカートリッジ１０は、内側シャフト 部分１２及び外側ハブ部分１４を含む。強磁性流体ベアリングは、内側シャフト 部分１２及び外側ハブ部分１４により形成され、該内側シャフト部分１２の外表 面は内側ベアリングレース（軌道輪）を形成し、該外側ハブ部分１４の内表面は 内側ベアリングレース（軌道輪）を形成する。内側ベアリングレース（軌道輪） は、外側ベアリングレース（軌道輪）と同軸上に整合する。外側ハブ部分１４は 、内側シャフト部分１２により規牢される回転軸１３について、内側シャフト部 分１２に関し回転可能である。

内側シャフト部分１２は、好ましくは３つの片、上部シャフト区域１６、下部シ ャフト区域１８及び中央シャフト区域２４から形成される。該上部シャフト区域 １６及び下部シャフト区域１８は、円筒状スリーブであり、好ましくは中央シャ フト区域２４の上に押圧される。上部シャフト区域１６は、下方端部が狭（なっ ているチーバード表面１７を有する。下部シャフト区域１８は、反対の方向に傾 斜し、上方端部が狭（なっているチーバード表面１９を有する。

外側ハブ部分１４は、上部スリーブ２０及び下部スリーブ２２を有する。該上部 スリーブ２０は、上部シャフト区域１６のチーバード表面１７に適合する内部テ ーパーを有する内表面を有する。下部スリーブ２２は、下部シャフト区域１８の チーバード表面１９に適合する内部テーパーを有する内表面を有する。上部スリ ーブ２０及び下部スリーブ２２の両者は、ある慣用の態様にて、外側ハブ部分１ ４にプレスばめされるか、接着されるかまたは取り付けられるかのいずれかによ り、永久的に保持される。チーバード表面１７及び１９は、回転軸１３及びチー バード表面１７及び１９にそれぞれ平行な線の間の角度として規定されるチー− パー角を有する。このテーパー角は、ベアリングの性能特性に依存する。

チーバード表面１７及び上部スリーブ２０の内側チーバード表面の間の上部ギャ ップ２６に位置するのは、強磁性流体潤滑剤である。上部ギャップ２６からの強 磁性流体潤滑剤は、上部永久磁石手段３０及び下部永久磁石手段３２によりそれ ぞれ生成される磁束に含まれている。上部永久磁石手段３０により与えられる磁 束は、磁束流路手段３４を通って流れる。該磁束流路手段３４は、第１の上部ギ ャップ３６を横切って、内側シャフト部分１２を貫通して、次いで第２の上部ギ ャップ３８を逆方向に横切って、内側磁束流路手段３９を通り、ハブ部分１４を 通り、上部永久磁石手段３０に戻るように磁束を流す。上部磁束流路手段３４、 上部シャフト区域１６、中央シャフト区域２４及びハブ部分１４は、磁気ステン レススチール等の磁気透過性材料であり、良好な磁束パスを与える。

同様の態様にて、下部ギャップ２８からの強磁性流体潤滑剤は、下部永久磁石手 段３２により生成される磁束に含まれている。磁束は、下部永久磁石手段３２か ら下部磁束流路手段４２を通って、第１の下部ギャップ４４を横切って下部シャ フト区域１８へ、中央シャフト区域２４を通って、次いで第２の下部ギャップ４ ６を逆方向に横切って、内側磁束流路手段４７を通って、〕１ブ部分１４を通っ て、内側極片４８を通って、次いで下部永久磁石手段３２に戻る。下部磁束流路 手段４２、下部シャフト区域１８、中央シャフト区域２４、ハブ部分１４、及び 内側極片４８は、磁気ステンレススチール等の磁気透過性材料であり、良好な磁 束パスを与える。

好ましい一実施例において、上部永久磁石手段３０は、トロイダル型であり、内 側シャフト部分１２上全体に同軸上に載置されている。上部永久磁石手段３０は 、接着剤または膠で、ハブ１−４の上部部分に取り付けられている。上部磁束流 路手段３４は、好ましくは、上部シャフト区域１６上全体に同軸上に配置されて おり且つ上部永久磁石手段３０の外側部分に接着剤で接着または結合されている 磁気ワッシャである。第１の上部ギャップ３６は、上部シャフト区域１６の外表 面及び上部磁束流路手段３４の内表面により、規定される。円筒状の上部スリー ブ５０は、上部ハブ部分１４、上部永久磁石手段３０、及び上部磁束流路手段３ ４を包囲する。上部スリーブ５０は、ハブ部分１４、永久磁石手段３０及び上部 磁束流路手段３４に粘着もしくは接着的に結合されており、これらの要素のそれ ぞれを定置に保持する。

内側磁束流路手段３９は、ハブ部分１４の内径上のフランジ部分により形成され ている。第２の上部ギャップ３８は、磁束流路手段３９の内表面及び中央シャフ ト区域２４の外表面により規定されている。

好ましい一実施態様において、内側極片４８は、７〜１部分１４の下方端部に粘 着もしくは接着的に取り付けられた磁気ワッシャである。永久磁石手段３２は、 下部シャフト区域１８の上全体に同軸上に定置されており且つ内側極片４８に粘 着されまたは接着的に結合されているトロイダル型永久磁石である。下部磁束流 路手段４２は、下部シャフト区域１８の上全体に同軸上に定置されており且つ下 部永久磁石手段３２に粘着されまたは接着的に結合されている磁気透過性ワッシ ャである。第１の下部ギャップ４４は、下部磁束流路手段４２の内径及び下部シ ャフト区域１８の外径の間のスペースにより規定されている。下部スリーブ５４ は、内側極片４８、下部永久磁石手段３２及び下部磁束流路手段４２のそれぞれ に同軸上に載置され且つ接着的に結合されている円筒状のスリーブである。内側 磁束流路手段４７は、ハブ部分１４の内径上のフランジ部分により形成されてい る。内側磁束流路手段４７及び中央シャフト区域２４の間のスペーシングは、第 ２の下部ギャップ４６を規定する。

図１に示されるように、上部永久磁石手段３０により生成される磁束は、参照番 号５８で特定される矢印により示すことができる上部磁束パスを形成する。示さ れるように、これらの磁束線は、上部スリーブ２０の内側部分を通過し、スリー ブ２０の外側部分の周りに戻される。スリーブ２０は、好ましくは真ちゅうもし くは非磁性スチール等の非磁性材料から作られるので、上部シャフト区域１６及 び上部スリーブ２０の間を磁束が通過することを防ぐための高いリラクタンスを 有する。外側磁束流路手段３１び内側磁束流路手段３９の両者は、ハブ部分１４ 及び内側シャフト部分１２の間に、上部スリーブ２０が与えるよりも低いリラク タンスバスを与える。したがって、はとんどの磁束は、磁束濃縮を与える外側磁 束流路手段３４及び内側磁束流路手段３９の両者を通過する傾向にある。内側シ ャフト部分１２及び外側ハブ部分１４の間のこれらの低いリラクタンスパスでの この磁束濃縮は、該パス内に強磁性流体潤滑剤を保持する傾向にあり、よって強 磁性流体シールを形成する。

下部永久磁石３２により生成される磁束は、参照番号６０で特定される矢印によ り示される下部磁束パスを形成する。これらの磁束線は、下部スリーブ２２の内 側部分を通過し、且つスリーブ２２の外側部分周りを回って戻る。下部スリーブ ２２は、好ましくは、下部シャフト区域１８及び下部スリーブ２２の間を磁束が 通過することを防ぐために比較的高いリラクタンスを有する材料から作られる。

内側磁束流路手段４７及び下部磁束流路手段４２の両者は、ハブ部分１４及び内 側シャフト部分１２の間に、下部スリーブ２２が与えるよりも低いリラクタンス バスを与える。したがって、はとんどの磁束は、磁束濃縮を与える下部磁束流路 手段４２及び内側磁束流路手段４７の両者を通過する傾向にある。内側シャフト 部分１２及び外側ハブ部分１４の間のこれらの低いリラクタンスバスでのこの磁 束濃縮は、該パス内に強磁性流体潤滑剤を保持する傾向にあり、よつて強磁性流 体シールを形成する。

外側ハブ部分１４の内側シャフト部分１２に対する回転は、結果的に、外側ハブ １４に最も近い強磁性流体潤滑剤を外側ハブと共に移動させ、一方、内側シャフ ト部分１２に最も近い強磁性流体潤滑剤を内側シャフト部分１２内に静的に保持 するので、強磁性流体潤滑剤内に速度勾配を生成することになる。外側ハブに最 も近い強磁性流体潤滑剤の角加速度は、この強磁性流体潤滑剤に作用する遠心力 を結果的に生じることになる。この遠心力は、上部ギャップ２６内に配置されて いる強磁性流体潤滑剤を上部スリーブ２０のチーバード表面に沿って上方向及び 外方向に移動させる傾向にある。同様の態様にて、下部ギャップ２８内に配置さ れている強磁性流体潤滑剤に作用する遠心力は、下部スリーブ２２のチーバード 表面に沿って下方向及び外方向に移動させる傾向にある。上部リザーバ６２は、 上部ギャップ２６からの強磁性流体潤滑剤を強制的に集め、下部リザーバ６４は 、下部ギャップ２８からの強磁性流体潤滑剤を強制的に集める。強磁性流体シー ルは、強磁性流体潤滑剤を含有する傾向にあり、よって上部リザーバ６２内の強 磁性流体潤滑剤が上部ギャップ３６から漏洩することを防ぎ、下部リザーバ６４ 内の強磁性流体潤滑剤が第１の下部ギャップ４４を通って漏洩することを防ぐ傾 向にある。

チーバード表面１７及び１９は、複数の溝６６を有する。これらの溝６６すなわ ちチーバード表面のくぼみは、テーパーの全長にわたり延びているので、外側の リザーバ６２及び６４のそれぞれが一対の内側リザーバ６８及び７０とそれぞれ 連通可能となる。外側のハブ１４が内側のシャフト部分１２に関して回転するの で、上部ギャップ２６及び下部ギャップ２８に配置されている強磁性流体潤滑剤 が、外側リザーバ６２及び６４にそれぞれ強制的に導入され、流体圧力を生じる 。両方の外側リザーバ６２及び６４内の流体圧力は、強磁性流体潤滑剤を外側リ ザーバ６２及び６４から溝６６に沿って内側リザーバ６８及び７０に向かって、 それぞれ移動させる。内側シャフト部分１２の表面近くの溝６６内に位置してい る強磁性流体潤滑剤はシャフト１２と共に静止する傾向にあるので、この流体の 角加速度は小さいかもしくはゼロであり、したがって、内側リザーバ６８及び７ ０に向かう強磁性流体潤滑剤のこの逆流に対する遠心力は、小さいかもしくはゼ ロである。この態様にて、外側スリーブ２０及び２２の回転するチーバード表面 は、強磁性流体を内側リザーバ６８及び７ｏから外側リザーバ６２及び６４に向 かって移動させ、且つオイル逆流路すなわち溝６６を介して逆流させる遠心ポン プとして作用する。

非磁性上部スリーブ２０及び下部スリーブ２２の使用により、磁束流路５８及び ６０が、上部スリーブ及び下部スリーブ２ｏ及び２２を通過せずに、該スリーブ を包囲するかもしくは取り囲むことが可能となる。この配列により、上部ギャッ プ２６及び下部ギャップ２８のいずれかの側での比較的小さな領域に、強磁性流 体潤滑剤を封じ込めることができる。強磁性流体潤滑剤をベアリング表面領域に 制限することにより、強磁性流体潤滑剤がベアリング表面領域に限定されており また該領域が迅速にベアリング表面を取り囲むので、強磁性流体潤滑剤の必要量 を減少させることができる。強磁性流体潤滑剤の量を減少させることにより、ベ アリングカートリッジの重量が減少する。

加えて、本発明による強磁性流体封じ込めは、ベアリングカートリッジの一方の 端部への全ての強磁性流体の移行を阻止し、よって、長期間にわたり不活性であ る場合には、ベアリング表面を乾燥させる。さらに、強磁性流体潤滑剤を仕切る ことにより、長期間にわたり使用されない間に、磁気要素により堆積物が築き上 げられる傾向を減少させる。

結局、非磁性上部スリーブ２０及び下部スリーブ２２の使用は、磁束がスリーブ 部分２０及び２２と内側シャフト部分１２との間を通過することを防ぐ傾向にあ る。上部ギャップ２６及び下部ギャップ２８の両者は非常に小さいので、リラク タンスは非常に低（なり、よって非磁性スリーブ２０及び２２が用いられない場 合には磁束濃縮が非常に高くなる。内側シャフト１２及び外側ハブ１４の間の高 い磁束濃縮は、ベアリングカートリッジにマグネティックドラッグを生じさせる 傾向にある。非磁性スリーブ２０及び２２の使用は、内側シャフト１２及び外側 ハブ１４の間を磁束が通過することを防ぐ傾向にある。代わりに、磁束はギャッ プ３６．３８．４６及び４４を通過する。該ギャップは、過度のマグネティック ドラッグを結果的に生じる高い磁束濃縮を防ぐために十分なほど大きい。

前述したように、上部シャフト区域１６、中央シャフト区域２４及び下部シャフ ト区域１８は、−緒に押圧されるかもしくは互いに定置に固定される。あるいは 上部シャフト区域１６及び下部シャフト区域１８は互いに移動可能であってもよ く、上部シャフト区域１６、中央シャフト区域２４及び下部シャフト区域１８イ アス手段（図示せず）が設けられ、上部シャフト区域１６が軸方向に上方に移動 することを防ぐ。同様に、バイアス手段は、下部シャフト区域１８が軸方向に下 方に移動することを防ぐ。バイアス手段は、上部シャフト区域１６及び下部シャ フト区域１８をハブ部分１４に関して、軸方向に定置させる予荷重を与える。

よって、上部ギャップ２６及び下部ギャップ２８の間の離間距離を調節すること ができる。ギャップ２６及び２８の間の離間距離の調節は、ドラッグ及び振れ等 のベアリング性能特性の調節を可能とする。

本発明の別の実施態様であるベアリングカートリッジＩＯＡが、図３及び図４に 示されている。これらの図並びに説明を通して、同様の要素に対して、同様の参 照番号が用いられている。図１及び図２に示された前述の実施態様でのように゛ 、ベアリングカートリッジＩＯＡは、上部シャフト区域１６Ａ及び下部シャフト 区域１８Ａを両側の対向端部に備える中央シャフト区域２４Ａを有する同一の内 側シャフト部分１２Ａを含む。上部シャフト区域１６Ａは、強磁性流体潤滑剤の 戻り流路を与えるための溝６６Ａを有するチーバード表面１７Ａを有する。同様 に、下部シャフト区域１８Ａは、強磁性流体潤滑剤の戻り流路を与えるための溝 ６６Ａの列を有するチーバード表面１９Ａを有する。

さらに、ベアリングカートリッジＩＯＡは、外側ハブ部分８０を含む。該ハブ部 分８０は、内側シャフト部分１２Ａにより規定される回転軸１３Ａについて、内 側シャフト部分１２Ａに関して回転可能である。上部スリーブ２ＯＡは、外側ハ ブ部分８０の上方内部に定置されている。同様に、下部スリーブ２２Ａは、外側 ハブ部分８０の下方内部に定置されている。上部スリーブ２ＯＡ及び下部スリー ブ２２Ａの両者は、外側ハブ部分８０に、プレスばめされているか、粘着されて いるか、もしくは接着的に結合されているか、のいずれかである。上部スリーブ ２ＯＡの内表面は、上部シャフト区域１６Ａのチーバード表面１７Ａのテーパー に適合する内部テーパーを有する。下部スリーブ２２Ａは、下部シャフト区域１ ８Ａのチーバード表面１９Ａのテーパーに適合する内部テーパーを有する内表面 を有する。チーバード表面１７Ａ及び上部スリーブ２ＯＡのチーバード内表面は 、強磁性流体潤滑剤を含有する上部ギャップ２６Ａを規定する。チーバード表面 １９Ａ及び下部スリーブ２２Ａの相補的なチーバード内表面は、強磁性流体潤滑 剤を含有する下部ギャップ２８Ａを規定する。

外側ハブ部分８０は、ＣｏｒｅｌＯ等の高炭素鋼から作られており、ＮＳ磁気方 向が回転軸に整合するように磁化されている。磁化された外側ハブ部分８０は、 ベアリングカートリッジＩＯＡ内に強磁性流体潤滑剤を保持するための磁束を与 える。上部磁束流路手段８２は、外側ハブ部分８０の上方地部に取り付けられて おり、また下部磁束流路手段８４は、外側ハブ部分８０の下方端部に取り付けら れている。上部磁束流路手段８２及び下部磁束流路手段８４の両者が、内側シャ フト部分１２への低いリラクタンスパスを与えるので、磁束線の濃縮を形成する 。上部磁束流路手段８２及び下部磁束流路手段８４は、好ましくは、内側シャフ ト部分１２Ａ全体からハブ部分８０まで同軸上に載置されている磁気透過性ワッ シャである。上部磁束流路手段８２及び下部磁束流路手段８４は、外側ハブ部分 ８０に粘着されているかもしくは接着的に結合されている。別の好ましい実施態 様において、上部磁束流路手段８２及び下部磁束流路手段８４の両者は、外側ハ ブ部分８０により形成される。

上部ギャップ３６Ａは、上部シャフト区域１６Ａの外表面及び上部磁束流路手段 ８２の内表面により規定される。下部ギャップ４４Ａは、下部シャフト区域１８ Ａの外表面及び下部磁束流路手段８４の内表面により規定される。上部ギャップ ３６Ａ及び下部ギャップ４４Ａの両者を横切る磁束濃縮は、強磁性流体潤滑剤を ギャップ内に維持し、こうして強磁性流体シールを形成する。上部ギャップ３６ Ａ及び下部ギャップ４４Ａでのこれらの強磁性流体シールは、ベアリングカート リッジ内の粒子が漏洩してベアリングカートリッジＩＯＡを取り巻（環境を汚染 することを防止することに加えて、ベアリングカートリッジＩＯＡ内に強磁性流 体潤滑剤を含有する傾向にある。

図４に示されているように、矢印は、磁化されたハブ部分８０により生成される 磁束を示す。この磁束は、磁化されたハブ部分８０から下部磁束流路手段８４を 貫通して、下部ギャップ４４Ａを下部シャフト区域１８Ａへ横切って、内側シャ フト区域１２Ａを貫通して、次いで上部ギャップ３６Ａを横切って戻り、上部磁 束流路手段８２を貫通して、磁化されたハブ部分８０に戻る。上部スリーブ２６ Ａ及び下部スリーブ２８Ａは、銅等の非磁性材料から作られ、各スリーブ部分か ら内側シャフト部分１２への高いリラクタンスバスを与える。よって、磁束線が 短絡することを防ぐ。非磁性上部スリーブ２ＯＡ及び非磁性下部スリーブ２２Ａ の使用により、磁束に対し、上部磁束流路手段８２または下部磁束流路手段８４ のいずれかよりも高いリラクタンスパスを与える。よって、強磁性流体シールを 形成する上部ギャップ３６Ａ及び下部ギャップ４４Ａを貫通して、磁束を指向さ せる。

図３及び図４に示したベアリングカートリッジの作用は、図１及び図２に示した ベアリングカートリッジ１０の作用と同じである。内側シャフト部分１２Ａに関 する外側ハブ部分８０の回転により、上部ギャップ２６Ａ及び下部ギャップ２８ Ａから上部リザーバ６２Ａ及び下部リザーバ６４Ａにそれぞれ、強磁性流体潤滑 剤を強制的に移動させる。上部及び下部強磁性流体シールにより、強磁性流体潤 滑剤が上部ギャップ３６Ａ及び下部ギャップ４４Ａから漏洩することを防止する ので、強磁性流体潤滑剤は溝６６Ａを貫通して移動し、リザーバ６２Ａ及び６４ Ａ内に生じる流体圧を防ぐ傾向にある。外側ハブ８０の内側シャフト部分１２Ａ に関する回転により形成された遠心ポンプが、上部リザーバ６２Ａ及び下部リザ ーバ６４Ａ内に強磁性流体潤滑剤を強制的に移動させ、次いで溝６６Ａを貫通し て中央リザーバ８６内へ強磁性流体潤滑剤を移動させる。中央リザーバ８６内の 強磁性流体潤滑剤は、上部及び下部ベアリング部分の間で、自由に移動する。

予負荷すなわちバイアス手段（図示せず）が、上部シャフト区域１６Ａ及び下部 シャフト区域１８Ａに設けられる。バイアス手段は、上部シャフト区域１６Ａ及 び下部シャフト区域１８Ａをハブ部分８０に関して軸方向に位置させる予負荷力 を与え、よって上部ギャップ２６Ａ及び下部ギャップ２８Ａの間の離間間隔が調 節可能である。予負荷力が負荷され、上部ギャップ２６Ａ及び下部ギャップ２８ Ａの両者が最小化されるので、大きな半径方向の公差を達成することができる。

　図５は、本発明のベアリングカートリッジと共働する磁気ディスク記憶装置９ ０を示す。該磁気ディスク記憶装置９０は、磁気ディスク記憶媒体９４及びヘッ ド／アクチュエータ組立体９６にクリーンな環境を与えるシャシ９２を含む。

磁気ディスク装置９０は、回転する磁気ディスク記憶媒体９４上にデータの記憶 と検索を与える。磁気ディスク記憶媒体９４は、電気的なディスクスピンドルモ ータ（図示せず）により、スピンドル軸９８について回転させられる。

ヘッドアクチュエータ組立体９６は、磁気ディスク記憶媒体９４上全体にアクチ ュエータアーム１０２により保持されている磁気ヘッド１００と、磁気ヘッドを 特定位置すなわち磁気ディスク記憶媒体９４上のトラックに位置決めするための アクチュエータモータ１０４と、を含む。アクチュエータモータ１０４は、好ま しくは、磁気ヘッド１００を磁気ディスク記憶媒体９４上の所望のトラックに位 置決めするために、ヘッドアクチュエータ組立体９６を枢動軸１０６について枢 動可能とするりニアモータである。

しばしば、磁気ディスク記憶媒体９４は、互いに離隔されており且つ「ディスク スタック」と称される垂直スタック状に配列されている複数の磁気ディスクを含 む。ディスクスタックを形成する各磁気ディスクは、スピンドル軸９８に一致し て回転する。かようなディスクスタックと協調して用いられるヘッドアクチュエ ータ組立体９６は、互いに離隔されており且つ枢動軸１０６に一致して回転する ヘッドアクチュエータ組立体を備える垂直方向にスタックされた配列を有する。

この態様にて、複数の磁気ヘッドはそれぞれ異なる磁気ディスクに位置決めされ る。よって、配置列すなわちトラックは、ディスクスタック内の各磁気ディスク に対し同時に推進される。

磁気ディスク記憶装置９０において、磁気ヘッドは典型的には、磁気ディスク記 憶媒体９４の表面から１０ミクロンの位置に置かれすなわち飛ばされる。磁気ヘ ッド１００がディスク表面に近接して飛ばされ、ダスト等の汚染物がシャシ９２ に入ることを防止するために、シャシ９２に入る空気は濾過されなければならな い。シャシ９２に入る汚染物が磁気ディスク記憶媒体９４上に配置されるならば 、磁気ヘッド１００を破壊し、最終的にヘッド「クラッシュ」すなわちディスク 表面の段階的な損傷が生じるであろう。

図６は、本発明のベアリングカートリッジＩＯＢを示し、ここでアクチュエータ アーム１０２は統合されてヘッド／アクチュエータ組立体９６を形成する。ベア リングカートリッジＩＯＢは、外側ハブ部分１１０がアクチュエータアーム１０ ２を載置するように変形されている点を除いて、ベアリングカートリッジ１０Ａ と全く同じである。

ベアリングカートリッジＩＯＢは、中央シャフト区域２４Ｂ上に押圧されている 上部シャフト区域１６Ｂ及び下部シャフト区域１８Ｂを有する内側シャフト部分 １２Ｂを含む。内側シャフト部分１２Ｂは、中心軸を有する。該中心軸は図５に 示すように、ヘッド／アクチュエータ組立体９６のための枢動軸１０６Ａを規定 する。内側シャフト部分１２−Ｂは、上部ネジ１１２によりシャシ９２内に固着 されている。該上部ネジ１１２は、シャシ９２の頂部９２Ａ内の孔を貫通して延 びており、また中央シャフト区域２４Ｂの上端部に中心的に位置するネジ孔内に 延びている。下部ネジ１１４は、シャシ９２の底部９２Ｂ内の孔を貫通して延び ており、また中央シャフト区域２４Ｂの下端部に中心的に位置するネジ孔内に延 びている。この態様にて、内側シャフト部分１２Ｂは、シャシ９２内に堅く保持 されている。

上部シャフト区域１６Ｂ上のチーバード表面１７Ｂは、外側ハブ部分１１０の上 部スリーブ２０Ｂの内表面上のテーパーと相補的に係合する。同様に、下部シャ フト区域１８Ｂのチーバード表面１９Ｂは、ハブ部分１１０の下部スリーブ２２ Ｂの相補的に形作られた内側テーパーと係合する。強磁性流体潤滑剤は、これら の対向するチーバード表面の間に位置されている。強磁性流体潤滑剤の量すなわ ち上部ギャップ２６Ｂ及び下部ギャップ２８Ｂ内の潤滑剤の厚みは、上部シャフ ト区域１６Ｂに負荷されるパイアスカにより決定される。

パイアスカは、止め輪１１６に負荷される。該止め輪１１６は、上部シャフト区 域１６Ｂの上端部に中心的に位置される座ぐり孔１１８内に挿入される。止め輪 １１６は、中心シャフト区域２４Ｂの上部分上のスロット（図示せず）と係合す る。中心シャフト２４Ｂ全体、及び止め座金１１６と上部シャフト区域１６Ｂと の間に、同軸上に位置するのは、スプリングワッシャ１２０である。スプリング ワッシャ１２０は、パイアスカを上部シャフト区域１６Ｂに負荷し、よって、上 部ギャップ２６Ｂ及び下部ギャップ２８Ｂ内の強磁性流体潤滑剤の量を制限する 。

外側ハブ部分１１０は、ＣｏｒｅｌＯ等の高炭素鋼から作られ、且つＮＳ磁気方 向が回転軸１０６Ａに整合するように磁化されている。磁化された外側ハブ部分 １１０は、上部磁束流路手段１２２及び下部磁束流路手段１２４に磁束を与える 。該上下の磁束流路手段は、ベアリングカートリッジ内に強磁性流体潤滑剤を含 有する強磁性流体シールを形成する。外側ハブ部分１１０が内側シャフト部分１ ２Ｂに関して回転する際に、強磁性流体潤滑剤は、上部ギャップ２６Ｂ及び下部 ギャップ２８Ｂからそれぞれ外側リザーバ６２Ｂ及び６４Ｂに遠心的に汲み上げ られ、次いで、強磁性流体戻り溝６６Ｂを貫通して中心リザーバ８６Ｂに戻る。

複数のモータアーム１２６は、図５に示すように、枢動軸１０６Ａについてヘッ ド／アクチュエータ組立体９６を枢動させるためのリニアアクチュエータモータ １０４に取り付けられる。モータアーム１２６は、外側ハブ１１０に、磁気ディ スク記憶媒体９４上の所望のトラックに磁気へラド１１０を選択的に定置させ　 ′るための回転トルクを与える。

本発明のベアリングカートリッジＩＯＢは、強磁性流体シールを用いて、ヘッド 破壊状態を引き起こすかも知れない材料のベアリングカートリッジからの漏洩、 及びディスク表面の汚染を防止する。加えて、本発明のベアリングカートリッジ は、アクチュエータアームの迅速な加速から得られるアクチュエータアームの高 い振動数の発振を弱める傾向にある。

図７は、本発明のベアリングカートリッジ１０Ｃと共働するディスクスピンドル モータ１３０を示す。ベアリングカートリッジＩＯＣは、中央シャフト区域２４ Ｃ上を押圧する上部シャフト区域１６Ｃ及び下部シャフト区域１８Ｃを有する内 側シャフト部分１２Ｃを含む。内側シャフト部分１２Ｃは、図５に示されるスピ ンドル軸９８を規定する中心軸９８Ｃを有する。内側シャフト部分１２Ｃは、モ ータベース１３２に載置される。

外側ハブ部分１４Ｃは、内側シャフト部分１２Ｃにより支持されている。外側ハ ブ部分１４Ｃは、上部スリーブ２０Ｃ及び下部スリーブ２２Ｃを含む。上部スリ ーブ２０Ｃ及び下部スリーブ２２Ｃの両者は、内側シャフト部分１２Ｃのチーバ ード表面１７Ｃ及び１９Ｃ１それぞれに相補的なテーパーを有する内面を有する 。

強磁性流体潤滑剤を含有する上部ギャップは、上部スリーブ２０Ｃ及びチーバー ド表面１７Ｃの内側部分のチーバード表面により規定される。上部ギャップ２０ Ｃ内の強磁性流体潤滑剤は、図１及び図２に示すベアリングカートリッジ１０と 同じ態様にて、上部永久磁石手段３０Ｃにより生成される磁束に含有される。

上部永久磁石手段３０Ｃにより生成される磁束は、上部磁束流路手段３４Ｃを貫 通して流れる。該上部磁束流路手段３４Ｃは、第１の上部ギャップ３６Ｃを横切 り、上部シャフト区域１８Ｃを貫通し、中央シャフト区域２４Ｃを貫通し、次い で第２の上部ギャップ３８Ｃを逆方向に横切り、内側磁束流路手段３９Ｃを介し 、ハブ部分１４Ｃを貫通して、磁束を流し、上部永久磁石手段３０Ｃに戻す。上 部磁束流路手段３４Ｃ１内側磁束流路手段３９Ｃ１上部シャフト区域１６ｃ１中 央シャフト区域２４Ｃ及びハブ部分１４Ｃは、磁気ステンレススチール等の磁気 透過性材料であり、良好な磁束パスを与える。上部ギャップ２６Ｃについて、強 磁性流体潤滑剤を含有するための磁束パスは、矢印５８Ｃで示される。

強磁性流体潤滑剤を有する下部ギャップ２８Ｃは、下部スリーブ２２Ｃの内部の チーバード表面及びチーバード表面１９Ｃにより規定される。下部ギャップ２８ Ｃ内の強磁性流体潤滑剤は、ベアリングカートリッジ１０と同じ態様にて、下部 永久磁石手段３２Ｃにより生成される磁束線に含有される。磁束は、下部永久磁 石手段３２Ｃから、下部磁束流路手段４２Ｃを貫通し、第１の下部ギャップ４４ Ｃを下部シャフト区域１８Ｃに向かって横切り、中央シャフト区域２４Ｃを貫通 し、次いで第２の下部ギャップ４６Ｃを逆方向に横切り、内側磁束流路手段４７ Ｃを介し、ハブ部分１４Ｃを貫通し、内側磁極片４８Ｃを貫通して流れ、下部永 久磁石手段３２Ｃに戻る。下部ギャップ２８Ｃについて、強磁性流体潤滑剤を含 有するための磁束パスは、矢印６０Ｃで示される。下部磁束流路手段４２Ｃ１下 部シャフト区域１８Ｃ１中央シャフト区域２４Ｃ，ハブ部分１４Ｃ及び内側磁極 片４８Ｃは、磁気ステンレススチール等の磁気透過性材料であり、良好な磁束パ スを与える。

モータハブ１３４は、外側ハブ部分１４Ｃに取り付けられている。モータハブ１ ３４は、好ましくはアルミニウム等の軽量材料から作られ、外側ハブ部分１４Ｃ 全体にプレスばめされる。モータハブ１３４に取り付けられるのは、磁気ディス ク記憶媒体９４Ｃである。磁気ディスク記憶媒体９４Ｃは、互いに垂直方向に離 間されており且つモータハブ１３４に堅固に取り付けられている複数の磁気記憶 ディスクであることが好ましい。

外側ハブ部分１４Ｃに載置されているのは、外側ハブ部分１４Ｃに回転を与える ために用いられる駆動電磁石１３６である。駆動電磁石１３６は、回転軸９８Ｃ に垂直な磁束線を生成する永久磁石である。駆動電磁石１３６により生成される これらの磁束線は、固定子巻線１３８により生成される磁場と相互作用し、外側 ハブ部分１４Ｃの回転を生じさせる。固定子巻線１３８は、固定子鉄心１４０の 両極上に巻かれており、次に固定子鉄心１４０はモータベース１３２上に支持さ れている。次に、モータベース１３２は、図５に示されるようにシャシ９２上に 支持されている。

図８は、本発明のベアリングカートリッジＩＯＤと共働するディスクスピンドル モータ１５０の別の実施態様を示す。ベアリングカートリッジＩＯＤは、図３及 び図４に示したベアリングカートリッジＩＯＡと同様である。ベアリングカート リッジＩＯＤは、上部シャフト区域１６Ｄ、中央シャフト区域２４Ｄ及び下部シ ャフト区域１８Ｄを含む。上部シャフト区域１６Ｄ及び下部シャフト区域１８Ｄ の両者は、中央シャフト区域２４Ｄ上に押圧されている。内側シャフト部分１２ Ｄは、モータベース１３２Ｄにより支持されている。

外側ハブ部分１４Ｄは、内側シャフト部分１２Ｄにより支持されている。外側ハ ブ部分１４Ｄは、外側ハブ部分１４Ｄにプレスばめされているか、粘着されてい るかあるいは接着的に結合されているかのいずれかである上部スリーブ２ｏＤ及 び下部スリーブ２２Ｄを含む。上部スリーブ２０Ｄは、上部シャフト区域１６Ｄ の外表面１７Ｄのテーパーと相補的な内テーパーを有する。同様に、下部スリー ブ２２Ｄは、下部シャフト区域１８Ｄの外表面１９Ｄのテーパーと相補的な内側 テーパーを有する。上部ギャップ２６Ｄは、上部シャフト区域１６Ｄのチーバー ド外表面１７Ｄ及び上部スリーブ２０Ｄの内側チーバード表面により規定される 。同様に、下部ギャップ２８Ｄは、下部シャフト区域１８Ｄのチーバード外表面 １９Ｄ及び下部スリーブ２２Ｄの内側チーバード表面により規定される。強磁性 流体潤滑剤は、上部ギャップ２６Ｄ及び下部ギャップ２８Ｄの両者内に位置しに より生成される磁束により、上部ギャップ２６Ｄ及び下部ギャップ２８Ｄ内に維 持されている。外側ハブ部分１４Ｄ並びに内側シャフト部分１２Ｄは、高炭素鋼 等の磁化可能な材料で作られており、Ｎ極とＳ極とに磁化されている。内側シャ フト部分１２Ｄ及び外側ハブ部分１４Ｄの両者の磁性的なＮＳ整合は、一般に、 ディスクスピンドルモータ１５０の回転軸９８Ｄに平行である。外側ハブ部分１ ４ＤのＮＳ磁性整合は、内側シャフト部分１２Ｄの磁性整合と反対である。

図８に示す好ましい実施態様において、外側ハブ部分１４Ｄは、Ｎ極がハブの下 方部分に向かい、Ｓ極力いブの上方部分に向かうように、磁化されている。内側 シャフト部分１２Ｄは、Ｎ極が内側シャフトの上方部分に向い、Ｓ極が内側シャ フトの下方部分に向かうように、磁化されている。この態様において、外側ハブ 部分１４Ｄにより生成される磁束は、内側シャフト部分１２Ｄにより生成される 磁束に加わる。磁束を加えるように連結された２つの磁化された部分を用いるこ とにより、ただ一つの磁化された部分を有する装置と同じ磁場強度を維持しなが ら、外側ハブ部分１４Ｄ及び内側シャフト部分１２Ｄをより小さくすることがで きる。

内側シャフト部分１２Ｄの上部分から、外側ハブ部分１４Ｄの上部分まで、上部 磁束流路手段３４Ｄにより、磁束が通過する。磁束は、下部磁束流路手段４２Ｄ まで外側ハブ部分１４Ｄを貫通して通過し、内側シャフト部分１２Ｄに戻る。

上部磁束流路手段３４Ｄは、外側ハブ部分１４Ｄの頂部中央部分に取り付けられ ている。上部磁束流路手段３４Ｄは、磁気透過性材料で作られており、よって、 磁束を内側シャフト部分１２Ｄからエアギャップを横切って上部磁束流路手段及 び外側ハブ部分１４Ｄまで通過させることができる。

内側シャフト部分１２Ｄ及び外側ハブ部分１４Ｄの間に磁束パスを与えることに 加えて、上部磁束流路手段３４Ｄはさらに、強磁性流体潤滑剤のディスクスピン ドルモータ１５０からの漏洩を防止するためのメカニカルシールを与える。上部 磁束流路手段３４Ｄは、図７に示すディスクスピンドルモータ１３０で用いられ る強磁性流体シールよりも低い高さを要求するメカニカルシールを与え、よって 、ディスクスピンドルモータ１５０をよりコンパクトにすることができる。

下部磁束流路手段４２Ｄは、外側ハブ部分１４Ｄ上の内側フランジ部分である。

第１の下部ギャップ４４Ｄは、下部磁束流路手段４２Ｄの内表面及び下部シャフ ト区域１８Ｄの外表面により規定される。第１の下部ギャップは、内側シャフト 部分１２Ｄ及び外側ハブ部分１４Ｄの離間距離に対して小さく、よって外側ハブ 部分１４Ｄから内側シャフト部分１２Ｄへの磁束パスを与える。第１の下部ギャ ップ４４Ｄを横切る磁束濃縮は、強磁性流体潤滑剤を保持する傾向にあり、よっ て、強磁性流体潤滑剤のディスクビンドルモータ１５０からの漏洩を防止する強 磁性流体シールを形成する。メカニカルシール１５２は、強磁性流体潤滑剤のデ ィスクピンドルモータ１５０からの漏洩を防止する追加のシールとして、外側ハ ブ部分１４Ｄの下部部分に取り付けられる。メカニカルシール１５２は、強磁性 流体潤滑剤をディスクスピンドルモータ１５０から逃がさずに、ディスクスピン ドルモータ１５０をより大きな重力に対し耐え得るようにする。

上部スリーブ２０Ｄ及び下部スリーブ２２Ｄは、内側シャフト部分１２Ｄと、上 部スリーブ２０Ｄまたは下部スリーブ２２Ｄのいずれかと、の間を磁束が通過す ることを防ぐために、銅等の非磁性材料から作られることが好ましい。よって、 上部スリーブ２０Ｄ及び下部スリーブ２２Ｄは、磁束流路が磁束を「短絡」する ことを防ぐ。

外側ハブ部分１４Ｄの内壁の外側部分に載置されているのは、駆動電磁石１３６ Ｄである。これらの駆動電磁石１３６Ｄは、回転軸９８Ｄに直角なＮＳ方向を有 する永久磁石である。駆動電磁石１３６Ｄは、固定子巻線１３８Ｄにより生成さ れる磁場と相互作用し、外側ハブ部分１４Ｄを回転させる磁束を与える。固定子 巻線１３８Ｄは、モータベース１３２Ｄの上に支持されている固定子鉄心１４０ Ｄの上に巻かれている。

磁気ディスク記憶媒体９４Ｄは、外側ハブ部分１４Ｄの外側部分に取り付けられ ている。磁気ディスク記憶媒体９４Ｄは、垂直方向に離間して重ねられてディス フスタックを形成する複数の磁気記憶ディスクである。

磁束が永久磁石１３６Ｄにより生成される磁束及び固定子巻線１３８Ｄにより生 成される磁束の間で相互作用することにより、外側ハブ部分１４Ｄは内側シャフ ト部分１２Ｄに関して回転する。外側ハブ部分１４Ｄの回転は、次いで、スピン ドル軸９８Ｄについて磁気ディスク記憶媒体９４Ｄを回転させる。外側ハブ部分 １４Ｄが内側シャフト部分１２Ｄについて回転するので、上部ギャップ２６Ｄ内 の強磁性流体潤滑剤は、上部スリーブ２０Ｄの内側チーバード表面に沿って上方 向及び外方向に強制的に向けられる。また下部ギャップ２８Ｄ内の強磁性流体潤 滑剤は、下部スリーブ２２Ｄの内側チーバード表面に沿って外方向及び下方向に 強制的に向けられる。次いで、強磁性流体潤滑剤はチーバード表面１７Ｄ及び１ ９Ｄ上の戻り溝６６Ｄを通して強制的に戻される。

図９は、本発明の別の実施態様を示し、ここでベアリングカートリッジＩＯＥは ディスクスピンドルモータ１６０内に一体に構成されている。前述のディスクス ピンドルモータ１３０（図７）及び１５０（図８）は、回転軸に平行方向に向け られている固定子巻線から駆動電磁石を分離するエアギャップを有する。これら のディスクスピンドルモータ１３０及び１５０のタイプは、一般に半径方向エア ギャップモータ（ＲＡＤＩＡＬ　ＡＩＲＧＡＰ　ＭＯＴＯＲ）と称される。図９ に示されるディスクスピンドルモータ１６０は、駆動電磁石１３６Ｅ及び固定子 巻線１３８Ｅの間にエアギャップを規定する。該固定子巻線１３８Ｅは、ディス クスピンドルモータ１６０のための回転軸９８Ｅに垂直に方向付られている。デ ィスクスピンドルモータ１６０は、一般に「軸方向エアギャップ（＾ＸＩＡＬ　 ＡＩＲＧＡＰ）Ｊと称される。

ディスクスピンドルモータ１６０は、磁気ディスク記憶媒体９４Ｅを有する外側 ハブ部分１４Ｅを含む。該磁気ディスク記憶媒体９４Ｅは、外側ハブ部分１４Ｅ に取り付けられており、且つベアリングカートリッジＩＯＥにより支持されて、 モータベース１３２Ｅに載置されている。

ベアリングカートリッジ１０Ｅは、中央シャフト区域２４Ｅ及び下部シャフト区 域１８Ｅを有する内側シャフト部分１２Ｅを含む。内側シャフト部分１２Ｅは、 下部マウンティングスクリュー１６２によりベース１３２Ｅに載置されている。

該下部マウンティングスクリュー１６２は、ベース１３２Ｅ内の孔を貫通して且 つ内側シャフト部分１２Ｅの下端部のネジ孔内に延びている。

下部シャフト区域１８Ｅは、チーバード表面１９Ｅを有する。下部スリーブ２２ Ｅは、プレスばめされているか、粘着されているかあるいは接着的に結合されて いるかのいずれかにより、外側ハブ部分１４Ｈに結合されている。下部スリーブ ２２Ｅは、チーバード表面１９Ｅと相補的なテーパーを持つ内表面を有する。

強磁性流体潤滑剤は、下部スリーブ２２Ｅのチーバード内表面及びチーバード表 面１９Ｅの間に位置されている。

強磁性流体潤滑剤は、外側ハブ部分１４Ｅにより生成される磁束に含有される。

外側ハブ部分１４Ｅは、高炭素鋼から作られており、且つ磁気のＮＳ方向が回転 軸９８Ｅに平行となるように磁化されている。外側ハブ部分１４Ｅからの磁束は 、内側シャフト部分１２Ｅを貫通して、エアギャップを横切って、外側ハブ部分 １４Ｅの下部磁束流路手段４２Ｅまで、通過する。下部磁束流路手段４２Ｅは、 強磁性流体潤滑剤の漏洩を防止するための強磁性流体シールを形成する。追加の 手段として、メカニカルシール１５２Ｅは、強磁性流体のスピンドルモータ１６ ０からの漏洩を防止するため、外側ハブ部分１４Ｈに取り付けられる。

下部スリーブ２２Ｅの内表面近くの強磁性流体潤滑剤は、外側ハブ部分１４Ｈの 回転により、下方向及び外方向に強制的に向けられる。強磁性流体潤滑剤は、溝 ６６Ｅを貫通して、チーバード表面１９Ｅまで戻る。

メカニカルシール１６４は、内側シャフト部分１２Ｂの上部部分上のネジ孔内に 延びる上部シーリングスクリュー１６６　（ＵＰＰＥＲ５ＥＡＬＩＮＧ　５ＣＲ ＥＷ）により固着されている。メカニカルシール１６４はさらに、強磁性流体ベ アリングを予負荷するための手段を与える。

磁束は、駆動電磁石１３６Ｅにより生成され、該磁束は、モータベース１３２Ｅ に関して外側ハブ部分１４Ｅを回転させるため、固定子巻線１３８Ｅにより生成 される磁束と相互作用する。固定子巻線１３８Ｅは、固定子鉄心１４０Ｅ上に巻 かれており、次いでモータベース１３２Ｅに載置されている。

操作において、外側ハブ部分すなわちディスクスピンドルモータの回転子は、固 定子巻線により生成され・る磁束との磁束相互作用により回転させられる。該固 定子巻線は、ディスクスピンドルモータのベース部分に取り付けられる。外側ハ ブ部分が回転する際に、強磁性流体潤滑剤は、遠心ポンプ作用により強磁性流体 ベアリングを貫通して循環する。ハブ部分を磁化することにより生成される磁束 は、強磁性流体シールを形成する磁束を与え、該磁束は、ディスクスピンドルモ ータ内に強磁性流体潤滑剤を含有する。メカニカルシールが、強い衝撃が負荷さ れる場合のために追加のシーリングとして設けられてもよい。

ディスクスピンドルモータが回転する際に、該ディスクスピンドルモータに取り 付けられている磁気ディスク記憶媒体も又回転する。磁気ディスク記憶装置の振 れにより、磁気ディスク記憶媒体が回転する際に生成される偏心率が良好である か不足しているかを測定することができる。該振れは、強磁性流体ベアリングを 形成するチーバード表面間のギャップを変化させることで調節することができる 。パイアスカすなわちベアリング予負荷を変化させることは、チーバード表面間 のスペースを調節する方法であり、間接的にこれらの表面間の強磁性流体の厚さ すなわち量を調節する。この態様において、ディスクスピンドルモータの振れを 調節することができる。

本発明は、磁気ディスク記憶装置に用いるために特によく適する強磁性流体ベア リングである。本発明の強磁性流体ベアリングは、小型化によく適しており、且 つ容易に製造できるので、製造コストを減少させることができる。

図面の図１０〜図１６は、改良されたディスクスピンドルモータの形態にて本発 明の好ましい実施態様を示す。この独特の設計は、従来技術の装置を越える顕著 な利点を有し、小型化された磁気ディスクドライブ装置または他のディスクドラ イブ装置に特に有用な非常に小さなモータを有することが容易である。例えば、 本発明の利点は、ディスクスピンドルモータの厚さすなわち軸方向長さがわずか に０．１５０インチとなる点にある。

図１０において、改良されたディスクスピンドルモータは番号２００で示され、 永久磁石円筒シャフト２０２を備える。該円筒シャフト２０２は、予め選択され た直径２０２Ｄ　（図１２参照）と、反対の磁極を有する２つの端部２０２′及 び２０２°゛　と、軸を規定するシャフトの中心線２０２ＣＬと、を有する。ゆ えに、図１０及び図１１において、シャフト２０２は、Ｎ極である端部２０２′ 　とＳ極である２０２”　と、を具備して示されている。

さらに、モータは、一対の環状形で非磁性のスラスト及びジャーナルの組合せを 含む。該スラスト及びジャーナルは、磁性流体タイプのベアリング部材２０４Ａ 及び２０４Ｂであり、図１３及び図１４に示す同一の構造であることが好ましい 。各ベアリング部材は、図１０に示すように、ベアリング組立体をシャフト上に 載せるべ（、シャフト直径２０２Ｄに関して予め選択された内径２０４Ｄを有す ることにより特徴付けられる。当業者であれば、シャフト上のベアリング部材２ ０４Ａ及び２０４Ｂの組立体がプレスばめされてもよいことを認めるであろう。

他の場合、ベアリングは、セメントを用いてシャフト２０２に対し固着されても よいであろう；該セメントとして、Ｌｏｃｋｔｉｔｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ＲＣ／ ６０９　ａｄｈｅｓｉｖｅが用いられてもよい。

さらにベアリング部材は、円錐台形ベアリング表面２０４゛を規定するべく、前 記環状形状チーバードの外側部分を有することにより特徴付けられる。

さらにモータは、軸２０２ＣＬについての回転のために、シャフト２０２と組み 立てられるべき回転子２０８（一部を示す図１０を参照）を備える。回転子２０ ８は、外径２０９゛及びシャフト直径２０２Ｄより長い直径２０９°°の貫通孔 を有する中央環状ハブ２０９を有する。回転子２０８のハブ２０９は、さらに、 軸方向に離隔して、反対方向に配設されており、円錐形状である一対のリセス２ １０及び２１１を有することにより特徴付けられる。ハブ２０９は、前記回転ハ ブ孔に少な（とも隣接する磁気透過性材料から作られている。回転子２０８は、 予め選択された直径の円筒内周縁２０８°°°を有する環状すなわちドラム型の 永久磁石２０８”等の手段をその内周縁に含む外側環状ハブ２０８゛を有する。

さらに該モータは、図１０並びに図１５及び図１６に示されるように、一対の円 筒端部キャップ２０６Ａ及び２０６Ｂを備える。該端部キャップは、その一方の 端部に、シャフト２０２の一方の端部を受け入れるべ（予め選択された直径の中 央円形カップ状リセス２０６゛を有する。端部キャップの円形周縁は、外側の平 坦表面２０７゛内に終結する参照番号２０７で示される。半径方向に延びる円形 肩部２０６”　は、２０７から半径方向に突出し、予め選択された直径の円周表 面を有する。特に、肩部２０６”の予め選択された直径は、図１０を参照すれば よ（わかるように、回転子ハブ２０８の共動部分よりもわずかに小さくなるよう 選択される。

端部キャップは、少なくとも部分的に、磁気透過性材料から作られ、該キャップ の中央部分から肩部２０６”　に向かって半径方向外方向に且つ肩部２０６゛° を通る磁束の通路のために、連続的な低いリラクタンスを与える。

さらに該モータは、環状形状のモータ固定子及び巻線サブアッセンブリ２１４を 含む。該サブアッセンブリ２１４は、固定子層２１５及び適当な巻線２１６を備 える。固定子２０５は、回転子ハブの直径２０９′よりも大きい直径の軸方向に 延びる中央の孔２１４゛を有する。

さらに該モータは、サブアッセンブリ２１４を支持するための低部ベース部材２ １８を有する。該ベース部材は、端部キャップの一つを受け入れるための中央手 段を有する。図１０に示されるように、この中央手段は、カップ状のリセス２１ ９を備える。

再び、図１０を参照すれば、該モータはさらに、端部キャップ２０６Ａを受け入 れるための中央のカップ状部分２３８°を有する上部ベース部材２３８を含む再 度、図１０を参照すれば、回転子シャフトベアリング部材及び適当な強磁性流体 ２１７は、シャフト２０２上で軸方向に離隔されているベアリング部材と一緒に 組み立てられる。該ベアリング部材の円錐形ベアリング表面２０４は、図１０に 示すように反対方向に配設されており、表面２０４′は回転子ハブの円錐形状リ セスに非常に接近して重ねられている。特に、図１０に示すように、ベアリング ２０４Ａのベアリング表面２０４が、回転子ハブの円錐形状リセス２１０に非常 に接近して重ねられている。同様に、ベアリング２０４Ｂのベアリング表面２０ ４゛は、回転子ハブの円錐形状リセス２１１に非常に接近して重ねられている。

図１０において、シャフト２０２の軸方向の長さは、ベアリング部材２０４Ａ及 び２０４Ｂが前述のように回転子ハブ２０９に関して定置される際に、シャフト ２０２の端部２０２゛及び２０２°°がベアリング部材２０４Ａ及び２０４Ｂか らそれぞれ外側に突出するに十分な長さであることに、注意されたい。

次いで、端部キャップ２０６Ａ及び２０６Ｂは、図１０に示すように、すなわち シャフトがリセス２０６°内に固定されるように、シャフト２０２の端部上に定 置される。

回転子ハブの軸方向長さは、予め選択され、回転子、シャフト、ベアリング及び 端部キャップ部材が前述のように組み立てられる際に、各円周表面２０６”が回 転子ハブ孔に近接しているが離隔されて、それらの間に一対の環状ギャップ２２ ５′及び２２５”　を規定する。

組み立てられた回転子、シャフト、ベアリング部材及び端部キャップは、次いで 、下部ベース部材２１８上に載置されるので、回転子の環状ハブはモータ固定子 サブアッセンブリ２１４の孔２１４°内に同心円上に配設される。端部キャップ ２０６Ｂは、下部ベース部材の中央手段２１９により受け入れられ、且つ接着剤 等の適当な手段により定置に保持される。十分な接着剤としては、３Ｍ社のＡＦ ４２接着剤（ＡＦ４２　ａｄｈｅｓｉｖｅ）が挙げられる。内部周縁２０８°° は、固定子２１５に対する外部周縁２１４”　から同心円上に離隔されている。

当業者により理解されるように、巻線２１６が適当な電源（図示せず）からエネ ルギーを与えられる際に、回転する磁場が生成され、永久磁石２０８”　’　と 相互作用し、回転子２０８に回転トルクを生じさせて、ベース２１８上のサブア ッセンブリ２１４に関する軸２０２ＣＬに関して回転させる。

図１０において、参照番号２０２Ｆは、永久磁石２０２の端部２０２°からキャ ップを介して端部キャップ２０６Ａ内へと、閉鎖ループ内で流れる磁束を表示す る複数の小さな矢印を指定するために用いられている。ここで、磁束は、永久磁 石２０２の端部２０２°から、半径方向に延びる肩部２０６°°へ、ギャップ２ ２５°を横切って、ハブ２０９の軸方向に沿って肩部２０６”　に隣接する回転 子ハブの一部へ、ギャップ２２５°°を横断して端部キャップ２０６Ｂへ、磁石 の端部キャップ２０２°°へと戻る。

前述のように、強磁性流体２１７は、ベアリング表面２０４°／２１０及び２０ ４°／２１１内に配設されている。ギャップ２２５°及び２２５°°内の磁束の 高い濃縮により、強磁性流体は端部キャップ間に保持される。

図１０に示されるディスクスピンドルモータに関する利点は多数ある。永久磁石 である単一のシャフトは、いくつかの機能を与えることに注意されたい。永久磁 石である単一のシャフトは、モータのための第１の中央手段として作用すると同 時に、上述の強磁性流体を保持するためのシールを与える磁束流を与えるよう機 能する。円錐形ベアリングは、スラスト及びジャーナルベアリング機能の組合せ を与える。

磁石シャフト２０２の軸方向長さは、少なくともシャフトの直径の２倍であるこ とが望ましいことはわかっている。

本発明の顕著な利点は、従来のスピンドルモータに比較して、部品数が少なくて よいことである。これは、製造コストを低減化する。最も重要なことの一つは、 独特な形状により、コンパクトで効率的な設計が可能となる点である。示したよ うに、モータの軸方向長さがわずかに０．１５０インチである独特な設計を用い て、モータは構成されている。

端部キャップは、上述のように多重機能を与える。概略すれば、端部キャップは 、永久磁石シャフトからの磁束を収集し、次いで、半径方向の肩部に対し且つ該 肩部を通って半径方向外方向に低いリラクタンスパスを与える機能を呈する。

第２に、端部キャップは、回転子−ベアリング−シャフトサブアッセンブリを下 部及び上部ベース部材の上及び間に効率的に載置するよう機能する。最後に、端 部キャップは、モータに対し、上述の強磁性流体シールを与えるよう機能する。

図１７は、本発明の変形された実施態様であり、図１０に示したモータと同様な 部品を多数有する。しかしながら、重要な相違点は、図１０の端部キャップが、 リセス２０６′及び２０６”　それぞれの代わりに、永久磁石３０２の直径と実 質的に同じ直径の軸方向内方に延びる円形極片３０６ＡＡ及び３０６ＢＢを有す る端部片３０６Ａ及び３０６Ｂに置き換えられていることである。極片は、参照 番号３０６′及び３０６”　で示されている。永久磁石３０２の軸方向長さ及び 端部部材３０６Ａ及び３０６Ｂの軸方向長さは、集合的に予め選択され、回転子 サブアッセンブリが組み立てられた後、極片３０６°及び３０６”の軸方向端部 がそれぞれ、ベアリング３０４Ａ及び３０４Ｂ内のポイントにて、磁石３０２の 軸方向端部に接触する。図１７の装置は、大きな軸方向直径を有する大きなモー タに対して特に有利である。

本発明は、好ましい実施態様に関して記述されているが、当業者であれば、本発 明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいて、形状及び細部において変形がなさ れてもよいことを認めるであろう。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　６年　７月２５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．下記を備えるディスクスピンドルモータ（２００）：ａ）予め選択された直 径（２０２Ｄ）、反対の磁極の２つの端部（２０２′、２０２′′）及び軸線を 規定するシャフトの中心線（２０２ＣＬ）を有する永久磁石円筒状シャフト（２ ０２）； ｂ）スラストベアリング部材及びジャーナル磁性流体型ベアリング部材（２０４ Ａ、２０４Ｂ）の一対の環状に形作された非磁性の組合せであって、各部材が下 記を有することにより特徴付けられる組合せ；（ｉ）該シャフト（２０２）上で のベアリングの組立を容易にするために、該シャフト直径（２０２Ｄ）に関して 予め選択された内径（２０４Ｄ）、及び（ｉｉ）円錐台形のベアリング表面を規 定するための該環状形状テーパードの外側部分（２０４′）； ｃ）該軸（２０２ＣＬ）についてシャフトを回転させるために、該シャフト（２ ０２）と共に組み立てられるべきモータ回転子（２０８）であって、該回転子が 外径（２０９′）を有し且つシャフト直径（２０２Ｄ）よりも大きな直径の貫通 する孔（２０９′′）を有する中央環状ハブ（２０９）を有し、また該ハブがさ らに、一対の軸方向に離隔されていて反対方向に配設された円錐形状のリセス（ ２１０、２１１）を有し、該ハブが少なくとも回転子ハブ孔に隣接する磁気透過 性材料であることにより特徴付けられている前記モータ回転子（２０８）；ｄ） 各キャツプが以下の特徴を有する一対の円筒端部キャップ（２０６Ａ、２０６Ｂ ）； （ｉ）一方の端部内に、前記シャフト（２０２）の一方の端部を受け入れるため に予め選択された直径の中央円形カップ形状のリセス（２０６′）を有し；（ｉ ｉ）円周表面（２０６′′）及び予め選択された直径を有する半径方向に延びる 円形肩部を有し；及び （ｉｉｉ）少なくとも一部が磁気透過性材料から作られており、連続的な低いリ ラクタンスパスとして、該肩部及びカップ形状のリセス（２０６）に隣接するキ ャツブプの一部を含む； ｅ）ハブの外径（２０９′）よりも大きな直径の中央の軸方向に延びる孔（２１ ４′）を有する環状モータ固定子（２１５）及び固定子巻線（２１６）のサブア ツセンブリ（２１４）； ｆ）該環状モータ固定子（２１５）及び固定子巻線（２１６）のサブアッセンブ リ（２１４）を支持するための下部ベース部材（２１８）であって、端部キャッ プ（２０６Ｂ）の一つを受け入れるための中央手段（２１９）を備える前記下部 ベース部材（２１８）； 該固定子（２０８）、該シャフト（２０２）及び該ベアリング部材（２０４Ａ、 ２０４Ｂ）は、シャフト上で軸方向に離隔している一対のベアリング部材と一緒 に組み立てられ、該ベアリング部材の各円錐形ベアリング表面がそれぞれ回転子 ハブの一対の円錐形のリセスの一つに非常に近接して重ねられて配設されており 、該シャフトの各端部がベアリング部材から軸方向外側に突出しており、よって シャフトの各端部はそれぞれ、端部キャツプ（２０６Ａ、２０６Ｂ）の一つの円 形カップ形状のリセス（２０６′）内に挿入され、回転子ハブ（２０９）の軸方 向長さは予め選択され、前記回転子、シャフト、ベアリング及び端部キャップ部 材が組み立てられる際に、端部キャップ（２０６Ａ、２０６Ｂ）の肩部上の各円 周表面（２０６′′）が回転子ハプ孔に近接しているが離隔されていて、その間 に一対の環状ギャップ（２２５′、２２５′′）を規定し、及び 組み立てられた回転子（２０８）、シャフト（２０２）、ベアリング部材（２０ ４Ａ、２０４Ｂ）及び端部キャップ（２０６Ａ、２０６Ｂ）が下部ベース部材（ ２１８）上に載置されて： （ｉ）回転子（２０８）の環状ハブ（２０９）が、モータ回転子サブアッセンブ リ（２１４）の孔に同心円上に配設され、及び（ｉｉ）端部キャップ（２０６Ｂ ）の一つが、ベース部材（２１８）の中央手段（２１９）により受け入れられ； ｇ）ベアリング部材の円錐形ベアリング表面及び回転子ハブのリセスの間に配役 された強磁性流体（２１７）。 ２．さらに、閉鎖された低いリラクタンスパス（２０２Ｆ）内を前記シヤフト（ ２０２）の第１の端部（２０２′）から対応する前記端部キャップ（２０６Ａ） へ及び該端部キャップ（２０６Ａ）の前記円周表面（２０６′′）から前記回転 子ハブ（２０９）に沿って該回転子ハブ（２０９）へ、そこから前記端部キャツ ブ（２０６Ｂ）の円周表面（２０６′′）へ、そこから前記端部キャップ（２０ ６Ｂ）を通って、前記シャフト（２０２）の他方の端部キャップ（２０２′′） へ、流れる前記永久磁石シャフトにより生成される磁束により特徴付けられる請 求項１の装置。 ３．さらに、前記回転子ハブ（２０９）と、強磁性流体（２１７）を前記キャッ ブ間及び前記回転子ハブ内に維持するための強磁性流体シールとして機能する前 記円周表面（２０６′′）と、の間の磁束流（２０２Ｆ）により特徴付けられる 請求項２の装置。 ４．さらに、前記他方の端部キャップ部材（２０６Ｂ）を受け入れるための上部 ベース部材（２３８）を有することにより特徴付けられる請求項１の装置。 ５．以下の構成を備えるディスクスピンドルモータ（２００）：ａ）予め選択さ れた直径（２０２Ｄ）、反対の磁種の２つの端部（２０２２′、２０２′′）、 及び柚線を規定するシャフトの中心線（２０２ＣＬ）を有する永久磁石円周状シ ャフト（２０２）； ｂ）スラスト及びジャーナル磁性流体型ベアリング部材（２０４Ａ、２０４Ｂ） の一対の環状形状の非磁性組み合わせであって、該各部材が以下を有することを 特徴とする組み合わせ： （ｉ）前記ベアリングの組立体をシャフト（２０２）上に載せるために、前記シ ャフト直径（２０２Ｄ）に関して予め選択された内径（２０４Ｄ）；及び（ｉｉ ）円錐台形ベアリング表面を規定するためにテーパー状にされた環状形状の外側 部分（２０４′）； ｃ）前記軸線（２０２ＣＬ）について前記シャフトを回転させるため、前記シャ フト（２０２）と共に組み立てられるべきモータ回転子（２０８）であって、該 回転子が、外径（２０９′）と、シャフト直径（２０２Ｄ）よりも大きな直径の 孔（２０９′′）と、を有する中央の環状ハブ（２０９）を有しており、さらに 該ハブが一対の軸方向に離隔されて対向して配設された円錐形リセス（２１０、 ２１１）を有し、且つ少なくとも回転子ハブの孔に隣接する磁気透過性材料であ ることを特徴とする、前記モータ回転子（２０８）；ｄ）それぞれが下記の特徴 を有する一対の円筒端部キャップ（２０６Ａ、２０６Ｂもしくは３０６Ａ、３０ ６Ｂ）； （ｉ）該端部キャップの一方の端部内にあって、シャフト（２０２、３０２）の 一方の端部を受け入れる中央手段（２０６′、３０６ＡＡ、３０６ＢＢ）を有し ： （ｉｉ）円周表面（２０６′′）及び予め選択された直経を有する半径方向に延 びる円形肩部を有し；及び （ｉｉｉ）少なくとも部分的に磁気透過性材料で作られており、連続的な低いリ ラクタンスパスとして、前記肩部及び前記中央手段（２０６′、３０６ＡＡ、３ ０６ＢＢ）に隣接するキャップの一部を含む；ｅ）前記ハブ外径（２０９′）よ りも大きな直径の軸方向に延びる中央の孔（２１４′）を有する環状形状モータ 固定子（２１５）及び固定子巻線（２１６）サブアッセンブリ（２１４）； ｆ）前記端部キャップ（２０６Ｂもしくは３０６Ｂ）を受け入れるための中央手 段（２１９）を備え、該環状形状モータ固定子及び固定子巻線サブアッセンブリ （２１４）を支持するための下部ベース部材（２１８）；該回転子（２０８）、 該シャフト（２０２、３０２）、及び該ベアリング部材（２０４Ａ、２０４Ｂも しくは３０４Ａ、３０４Ｂ）が、前記シャフト上で軸方向に離隔されている一対 のベアリング部材と−拷に組み立てられており、各ベアリング部材の円錐形ベア リング表面のそれぞれが、前記回転ハブの一対の円錐形リセスの一方に隣接して 且つ非常に接近して重ねられて配設されており、こうして前記シャフト（２０２ 、３０２）の端部がそれぞれ、前記端部キャップの一方の前記中央手段（２０６ ′、３０６ＡＡ、３０６ＢＢ）に接触しており、前記回転子ハブの軸方向長さが 予め選択されて、該回転子、シャフト、ベアリング及び端部キャップ部材が上述 のように組み立てられる際に、前記端部キャップ（２０６Ａ、２０６Ｂもしくは ３０６Ａ、３０６Ｂ）の肩部上の円周表面のそれぞれが前記回転子ハブの子しに 非常に近接するが離隔されており、その間に一対の環状ギャッブ（２２５′、２ ２５′′）を規定し、及び組み立てられた回転子（２０８）、シャフト（２０２ ）、ベアリング部材（２０４Ａ、２０４Ｂもしくは３０４Ａ、３０４Ｂ）及び端 部キャップ（２０６Ａ、２０６Ｂもしくは３０６Ａ、３０６Ｂ）が、前記下部ベ ース部材（２１８）上に載量されており、よって （ｉ）前記回転子（２０８）の環状ハブ（２０９）が、前記モータ固定子サブア ッセンブリ（２１４）の孔内に同心円上に配設され、及び（ｉｉ）前記端部キャ ップ（２０６Ｂ、３０６Ｂ）の一方が、前記ベース部材（２１８）の中央手段（ ２１９）により受け入れられ、及びｇ）前記ベアリング部材のベアリング表面及 び前記回転子ハブのリセスの間に配設される強磁性流体（２１７）。 ６．さらに、閉鎖された低いリラクタンスパス（２０２Ｆ）内をシャフト（２０ ２）の第１の端部（２０２′）から対応する一方の端部キャップ（２０６Ａ）へ 及び該端部キャツプの円周表面（２０６′′）から回転子ハブ（２０９）に沿っ て核回転子ハブヘ、そこから他方の端部キャップ（２０６Ｂ）の円周表面（２０ ６′′）へ、そこから該他方の端部キャップの他方の端部（２０２′′）を通っ て、シャフト（２０２）の他方の端部へ、流れる前記永久磁石シャフトにより生 成される磁束により特徴付けられる請求項５の装置。 ７．さらに、前記回転子ハブ（２０９）と、強磁性流体（２１７）を前記キャッ プ間及び前記回転子ハブ内に維持するための強磁性流体シールとして機能する前 記円周表面（２０６′′）と、の間の磁束流（２０２Ｆ）により特徴付けられる 請求項６の装置。 ８．さらに、前記他方の端部キャツプ部材（２０６Ｂ）を受け入れるための上部 ベース部材（２３８）を有することにより特徴付けられる請求項５の装置。 ９．さらに、前記端部キャップ中央手段が、前記シャフトの一方の端部に関して 予め選択された直径の円形カップ状リセス（２０６′）であることにより特徴付 けられる請求項５の装置。 １０．さらに、前記端部キャップ中央手段が、前記円形肩部と同心円の軸方向に 延びる円筒状部材（３０６ＡＡ、３０６ＢＢ）であり、且つ前記ベアリングヘの 挿入を助長するために予め選択された直径を有することにより特徴付けられる請 求項５の装置。