JPH0993896A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非繰り返し性を低減させ、磁気ディスクの記
録再生の信頼性を向上させる。 【解決手段】 第２のベアリング６をハブ手段８の上端
面のネジ締め穴８ｂの有効ネジ部の径方向延長部以外に
配置し、ハブ手段８のダストシール部１８の内周径が第
２のベアリング６の外周よりも小さくした磁気ディスク
ドライブのスピンドルモータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気記憶装置たる磁
気ディスクドライブ用に好適なスピンドルモータに係わ
り、特に磁気ディスクの円滑な駆動を補償したスピンド
ルモータを提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の磁気ディスクドライブ用
のスピンドルモータの一例を示す半断面図で、中心に固
定軸１Ａを備えた非磁性の円盤状のモータベース１に
は、電機子捲線３を施した１２スロットの電機子鉄心４
が配置されている。この固定軸１Ａに内輪５ａを圧入や
接着などの手段で固定的に係合し電機子鉄心４の内径よ
り内側に配置された第１のベアリング５と、この第１の
ベアリング５と軸方向に間隔を隔てて同様に固定軸１Ａ
に内輪６ａを係合した第２のベアリング６とが配置され
ている。

【０００３】これらのベアリング５，６の外輪５ｂ，６
ｂには、外周のディスク係合部８ａに磁気ディスク７を
固定する筒状の非磁性材からなるハブ手段８が係合し、
回転自在に支持されている。

【０００４】そして、第２のベアリング６の一端を覆う
ように固定軸１Ａの外周とハブ手段８の一端の内周との
間に磁性流体を用いたダストシール手段９が設けられて
いる。このダストシール手段９は上下一対の磁極９ａ，
９ａ間に配置したマグネット９ｂから構成され、ハブ手
段８の内周面に固定され、その内周はわずかな隙間を挟
んで固定軸１Ａの端部に固定された磁性体１０の外周と
対向しており、上記隙間に磁性流体１１を充填し、ベア
リングのグリス等のダストの飛散を防止している。 こ
のハブ手段８の下端には磁性体からなるロータケース１
２が固着され、その内周には駆動マグネット１３が接着
で固定されている。この駆動マグネット１３の内周には
８極の駆動磁極を着磁してあり、電機子鉄心４の外周と
所定の間隙を介して対向することにより磁気回路を構成
している。

【０００５】これらはいわゆるブラシレスモータを構成
しており、図示しない駆動回路によって電機子捲線３が
通電されることにより回転磁界を生じ、駆動磁極との相
互作用によりロータ部に回転駆動力を与える。

【０００６】またこのハブ手段８の外周には磁気ディス
ク７の内径を係合し回転駆動するようにしたディスク係
合部８ａを有し、例えばこのディスク係合部８ａに２枚
の磁気ディスクを間にスペーサ１４を挟んで係合し、更
に上部よりディスククランパ１５をハブ手段８の上端に
刻設したネジ穴８ｂにネジ１６で固定することにより磁
気ディスク７をハブ手段８に固定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気ディス
ク７の記録容量は記録面積に比例すると言え、記録面積
を拡大するには磁気ディスク７の外径を大きくする方法
もあるが機器の小型化の流れの中で制限があり、現実的
には磁気ディスクの内径を小さく方法が有効である。

【０００８】磁気ディスク７の内径はスピンドルモータ
のハブ手段８のディスク係合部８ａの外径で制限され、
磁気ディスク７の内径を小さくするにはハブのディスク
係合部８ａの外径を小さくする必要がある。例えば、こ
の従来例では電機子鉄心４の外径をＤ２＝２５ｍｍ、内
径Ｄ３＝１４．４ｍｍに対してハブ手段８のディスク係
合部８ａの外径Ｄ１＝２５ｍｍで、電機子鉄心４の外径
と同程度の径であり、従来の構造ではディスク係合部８
ａの外径は小さくできず、あえて小さくしていくとハブ
手段８の肉厚が薄くなる部分があり、しかも一対のベア
リング５，６の組み込みにより内・外輪に応力を受けて
内蔵するボールが回転に伴って不規則に接触することに
より、図１０に示すように非繰り返し性の大きな振れを
生じさせ、回転する磁気ディスク７を磁気ヘッドがオフ
トラックする原因となり記録再生の信頼性が大幅に低下
し、記録容量の増大は達成できない欠点がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、固定軸を備えたモータベース
と、該モータベースに配置され電機子捲線を施した電機
子鉄心と、該固定軸に内輪を係合し該電機子鉄心の内径
の内側に配置された第１のベアリングと、該第１のベア
リングと間隔を空け前記固定軸に内輪を係合した第２の
ベアリングと、該第１及び第２のベアリングの外輪に係
合し回転自在に支持されその上端面にネジ締め穴を備え
たハブ手段と、前記第２のベアリングの一端を覆い前記
固定軸の外周と前記ハブ手段の内周とにダストの飛散を
防ぐダストシール手段と、前記ハブ手段の下端に固着さ
れたロータケースと、内周に複数の駆動磁極を有し前記
電機子鉄心の外周と対向するように該ロータケースに固
着された駆動マグネットと、前記ハブ手段の外周にはデ
ィスク係合部を有し磁気ディスクの内径を係合し回転駆
動するようにした磁気ディスクドライブのスピンドルモ
ータにおいて、前記第２のベアリングを前記ハブ手段の
上端面のネジ締め穴の有効ネジ部の径方向延長部以外に
配置し、前記ハブ手段のダストシール部内周径が前記第
２のベアリングの外周よりも小なることを特徴とするス
ピンドルモータを提供する。

【００１０】また、固定軸を備えたモータベースと、該
モータベースに配置され電機子捲線を施した電機子鉄心
と、該固定軸に内輪を係合し該電機子鉄心の内径の内側
に配置された第１のベアリングと、該第１のベアリング
と間隔を空け前記固定軸に内輪を係合した第２のベアリ
ングと、該第１及び第２のベアリングの外輪に係合し回
転自在に支持されその上端面にネジ締め穴を備えたハブ
手段と、前記第２のベアリングの一端を覆い前記固定軸
の外周と前記ハブ手段の内周とにダストの飛散を防ぐダ
ストシール手段と、前記ハブ手段の下端に固着されたロ
ータケースと、内周に複数の駆動磁極を有し前記電機子
鉄心の外周と対向するように該ロータケースに固着され
た駆動マグネットと、前記ハブ手段の外周にはディスク
係合部を有し磁気ディスクの内径を係合し回転駆動する
ようにした磁気ディスクドライブのスピンドルモータに
おいて、前記第１，第２のベアリングの係合面の少なく
とも一方の面に緩衝層を設けたことを特徴とするスピン
ドルモータを提供するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係わるスピンドル
モータの一実施例を図１乃至図９を参照して詳細に説明
する。

【００１２】尚、説明の便宜上、先に示した構成部材と
同一構成部材に対しては同一の符号を付して説明する。

【００１３】図１は本発明に係わるスピンドルモータの
一実施例の断面図であり、上記従来例と同様の部分の説
明は省略し、本発明固有の構成について説明する。

【００１４】非磁性からなる円盤状のモータベース１の
中心に配置された固定軸１Ａには、第１のベアリング５
がモータベース１に近接するように配置され、このベア
リング５はハブ手段８より垂下した保持部８ｃと係合し
ている。そして、第２のベアリング６は第１のベアリン
グ５とスペーサ１７を介して配置されると共にハブ手段
８に係合している。

【００１５】そして、モータベース１は上記保持部８ｃ
と隙間を介して離間するよう突出した筒状部１ａを有
し、この筒状部１ａの外周に電機子捲線３を施した１２
スロットの電機子鉄心４が固定されていることにより、
第１のベアリング５，電機子鉄心４は略同一ライン上に
配置される。このため、装置の同一高さ内で両ベアリン
グのスパンを大きく設定することができる。

【００１６】また、本実施例におけるダストシール部材
１８は第２のベアリング６の内輪６ａの上端部に当接し
て固定軸１Ａに固着され、その外径はハブ手段８と微小
の間隙ｇを介して配置されている。

【００１７】本実施例では電機子鉄心４の外径Ｄ４＝２
８ｍｍ、内径Ｄ５＝１５．４ｍｍに対してハブ手段８の
ディスク係合部８ａの外径Ｄ６＝２０ｍｍとＤ４とＤ５
の中間径よりも小さくしている。このため、磁気ディス
クにデータを記録再生する磁気ヘッド（図示しない）は
従来よりも小さい内径で電機子鉄心の上部にまで移動で
き、記録可能な面積は増大する。しかし、磁気ヘッドが
電機子鉄心４の上部で記録再生する際に電機子の発生す
る磁束が漏れ磁気ヘッドの出力に影響する。この影響を
防止するため磁性体で形成されるローターケースの内径
Ｄ７は、ハブ手段８のディスク係合部８ａの外径Ｄ６と
同等もしくは小さく（１６ｍｍ）している。

【００１８】図３は磁気ディスクを固定するためのネジ
締めによるハブ手段８への応力の影響を、そのＸＹＺの
３方向（図２に拡大して示す）についてシミュレーショ
ンで解析した結果で、これによると応力はそのネジ穴部
８ｂのＸＹ方向に大きく及びＺ方向には殆ど影響を与え
ないことが判明した。

【００１９】更に、この解析結果に基づき試作検討し、
第２のベアリング６はディスククランパ１５の固定のネ
ジ穴部８ｂの有効ネジ部の径方向を避けて配置すること
で、図４に示すように非繰り返し振れの増加は見られな
いが（図４では横軸０より右側）、有効ネジ部とＺ方向
に接近すると非繰り返し振れが増加することがわかっ
た。

【００２０】（図４では横軸０より左側）即ち、第２の
ベアリング６は有効ネジ部の径方向を避けて配置するこ
とでネジ締め応力の影響による変形が少なくなり、ボー
ルの回転に伴う振動増加がなく、非繰り返し振れの増加
もないと言える。尚、本実施例では有効ネジ部とベアリ
ングの距離はＸＹ（径）方向が約０．５ｍｍで、Ｚ方向
を約１ｍｍとしている。尚、図２は有効ネジ部とベアリ
ングのＸＹＺの距離の関係を示した図である。

【００２１】次に、このネジ穴部８ｂの周囲の肉厚とハ
ブ手段８の剛性及びこれによる非繰り返し振れについて
検討する。

【００２２】図５はこのネジ穴部８ｂの周囲の肉厚とハ
ブ手段８の剛性の関係をシミュレーションで解析した結
果で、これによると肉厚が１ｍｍ以下では急激に剛性は
低下することが判明した。

【００２３】更に、この解析結果に基づいて試作検討
し、図６に示すように剛性と同様に肉厚が１ｍｍ以下で
は急激に非繰り返し振れの増大が見られるとの結果を得
た。

【００２４】即ち、これらの結果からハブ手段のネジ穴
部の周囲の肉厚が薄くなるとハブ手段の剛性が低下し、
剛性が低下するとハブ手段の非周期性の振動が大きくな
り、このハブ手段の非周期性の振動がディスクドライブ
なった場合、ハブ手段外周の非繰り返し振れとなり、磁
気ヘッドがオフトラックする要因となっていたといえ
る。

【００２５】一方、第２のベアリング６をディスククラ
ンパ固定のネジ穴部８ｂの有効ネジ部の径方向を避けて
配置することでこれらのＸＹ（径）方向の距離は殆ど一
致する程度まで（実施例では約０．５ｍｍ）狭く設計で
き、またディスク係合部の外径を小さくするためにも可
能な限りこの距離は狭くしなければならない。

【００２６】このため、従来のようにダストシール部の
外径を第２のベアリング６の外径よりも大とする構造で
は、ハブ手段８のネジ穴部８ｂの周囲に剛性を得るに必
要な１ｍｍ以上の肉厚を実現できず、本発明のようにハ
ブ手段８のダストシール部外径Ｄ８は第２のベアリング
６の外径Ｄ９に対して小となるよう構成しなければなら
ないと言える。

【００２７】本実施例では第２のベアリング６の外径Ｄ
９＝１３ｍｍに対してハブ手段のダストシール部外径は
Ｄ８＝９．１４ｍｍとしており、ハブ手段８のネジ穴部
８ｂの周囲に約２．４ｍｍの肉厚を実現し、非繰り返し
振れは約０．０５μｍを達成している。

【００２８】また更に、本発明検討の過程で非繰り返し
振れがハブ手段の非周期性の振動に起因することが判明
した点に注目し、ベアリング自身の非周期性の振動低減
についても考察した。

【００２９】ベアリングはディスクドライブのスピンド
ルモータに用いられる場合、その組み込によって又は、
他部品のネジの締め付け等により多少なりとも外輪内輪
に応力を受け、その真円度に影響を及ぼしており、この
非周期性の振動は増加し非繰り返し振れを増加させると
言える。

【００３０】この振動はボールがその回転に伴って内輪
又は外輪に不規則に接触することによって生じると考え
ると、各々のボールが発生させる振動は互いに異なった
位相で打ち消し合い、ボール個数が多いほど振動が低減
されると推定される。

【００３１】図７はディスクドライブのスピンドルモー
タに用いられるベアリングのボールの個数と非繰り返し
振れ関係を実験によって確認したもので、ボール個数が
１０個以上になると非繰り返し振れが大幅に低減される
ことが判明した。

【００３２】即ち、ベアリングをディスクドライブのス
ピンドルモータに用い、多少なりとも外輪内輪に応力を
受ける場合、非繰り返し振れを増加させないためには、
各々のベアリングに内蔵されるボールの個数を１０個以
上とするこが必要であると言え、本実施例では定格荷重
なども考慮して１０個とした。

【００３３】また、本実施例では第２のベアリング６の
一端を覆うようにしたハブ手段の一端の内周が、固定軸
に圧入などの手段で固定されたダストシール部材の外周
と約２５μｍの隙間を挟んで対向しており、ダストシー
ルを構成し、ベアリングのグリス等のダストの飛散を防
止している。この構成により、従来のダストシール手段
に比べ、本実施例のダストシールの占める空間が小さく
なり、ハブ手段のこの部分での肉厚が厚くでき、ハブ手
段の剛性が向上し前述したと同様に振動が減り非繰り返
し振れの低減に寄与する。

【００３４】また、本発明の実施例にあっては、本発明
はベアリングをディスクドライブのスピンドルモータに
組み込によって外輪または内輪に生じる応力を低減する
ため、図８に拡大して示すように、固定軸１Ａのベアリ
ング５，６の内輪５ａ，６ａが係合されるハッチングで
示される部分１Ａ1 と、ハブ手段８のベアリングの外輪
５ｂ，６ｂが係合されるハッチングで示される部分８ａ
1 ，８ｃ1 との少なくとも一方に樹脂の層又はゴムの層
等の緩衝層を備えている。

【００３５】この樹脂の層又はゴムの層等の緩衝層は、
例えばテフロン等のフッ素系樹脂を塗布して形成した
り、エポキシ樹脂を電着塗装によって形成しても効果が
あり、ベアリングを構成する部品の材質（本実施例では
ＳＵＪ２又はＳＵＳ４４０Ｃ）に比べヤング率が十分小
さい材料であれば効果があると言える。

【００３６】また、この樹脂の層又はゴムの層は薄すぎ
ると応力低減の効果がなくなり、厚くしすぎると剛性が
低下し逆に振動が増加する特性があり、実験によると２
μｍ乃至５０μｍの厚みが好ましい効果を発揮した。

【００３７】図９は本実施例によるスピンドルモータの
ハブ手段のディスク係合部の外周振れの周波数分析デー
タで、上記した従来例の図１０と比較して，に示す
ような非繰り返し性の振れ成分が大幅に低減されてい
る。

【００３８】上記したようにボール個数が１０個以上に
なると非繰り返し振れが大幅に低減されるため、本実施
例では定格荷重なども考慮して１０個とした。ボール個
数が１０個以上ベアリングをこの固定軸やハブ手段のベ
アリングが係合される部分に樹脂の層又はゴムの層を備
える構成に付加すると、樹脂の層又はゴムの層が薄くて
も効果を発揮し、剛性低下が少なくなるから非繰り返し
振れがより低減される。尚、現在の測定技術では他の要
素や測定台の振動などによって０．０２μｍ程度の暗振
動があり、０．０３μｍが測定限界である。

【００３９】尚、本発明の効果はベアリングの内輪と外
輪の少なくとも一方に樹脂の層又はゴムの層を備えても
同様にベアリングをディスクドライブのスピンドルモー
タに組み込によって外輪または内輪に生じる応力を低減
するため、前述したと同じ効果がある。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、請求項１では内径の小さい磁気ディスクを係合可能
なようにハブ手段のディスク係合部の外径を小さくして
もなお、第２のベアリングをディスククランパ固定のネ
ジ締め穴の有効ネジ部の径方向を避けて配置し、且つハ
ブ手段のダストシール部の内径を第２のベアリングの外
径より小さく構成したから、ハブ手段の剛性が高くな
り、ベアリングへの応力も殆どなくなり、また、ベアリ
ングに内蔵するボールの個数も１０個以上とすることで
応力による振動増加がなくなり、これに起因する非繰り
返し振れが大幅に低減される。このため、磁気ヘッドの
オフトラックが防止され記録容量の増大が達成されると
いう効果がある。

【００４１】また、請求項２ではベアリングをディスク
ドライブのスピンドルモータに組み込によって生じる応
力を緩衝層吸収し、ベアリングの外輪または内輪が担う
応力を低減できるから、ベアリングの非周期性の振動が
低減され、更にはハブ手段の非繰り返し振れを低減で
き、磁気ディスクドライブの大容量化と信頼性を向上す
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスピンドルモータの一実施例を示す半
断面図である。

【図２】有効ネジ部とベアリングのＸＹＺの距離の関係
を示す図である。

【図３】ネジ締めによるハブ手段への応力を解析した図
である。

【図４】第２のベアリングと有効ネジとのＺ方向距離に
おける非繰り返し振れの関係を示す図である。

【図５】ネジ穴部肉厚と相対剛性との関係を示す図であ
る。

【図６】ネジ穴部肉厚と非繰り返し振れとの関係を示す
図である。

【図７】ベアリングのボール数と非繰り返し振れとの関
係を示す図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す部分拡大図である。

【図９】本発明のハブ手段の外周振れの周波数分析の図
である。

【図１０】従来のハブ手段の外周振れの周波数分析の図
である。

【図１１】従来のスピンドルモータを示す半断面図であ
る。

【符号の説明】

１…モータベース、１Ａ…固定軸、５…第１のベアリン
グ、６…第２のベアリング、７…ディスク、８…ハブ手
段、８ａ…ディスク係合部、８ｂ…ネジ穴部、１８…ダ
ストシール部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定軸を備えたモータベースと、該モータ
   ベースに配置され電機子捲線を施した電機子鉄心と、該
   固定軸に内輪を係合し該電機子鉄心の内径の内側に配置
   された第１のベアリングと、該第１のベアリングと間隔
   を空け前記固定軸に内輪を係合した第２のベアリング
   と、該第１及び第２のベアリングの外輪に係合し回転自
   在に支持されその上端面にネジ締め穴を備えたハブ手段
   と、前記第２のベアリングの一端を覆い前記固定軸の外
   周と前記ハブ手段の内周とにダストの飛散を防ぐダスト
   シール手段と、前記ハブ手段の下端に固着されたロータ
   ケースと、内周に複数の駆動磁極を有し前記電機子鉄心
   の外周と対向するように該ロータケースに固着された駆
   動マグネットと、前記ハブ手段の外周にはディスク係合
   部を有し磁気ディスクの内径を係合し回転駆動するよう
   にした磁気ディスクドライブのスピンドルモータにおい
   て、 前記第２のベアリングを前記ハブ手段の上端面のネジ締
   め穴の有効ネジ部の径方向延長部以外に配置し、前記ハ
   ブ手段のダストシール部内周径が前記第２のベアリング
   の外周よりも小なることを特徴とするスピンドルモー
   タ。
2. 【請求項２】固定軸を備えたモータベースと、該モータ
   ベースに配置され電機子捲線を施した電機子鉄心と、該
   固定軸に内輪を係合し該電機子鉄心の内径の内側に配置
   された第１のベアリングと、該第１のベアリングと間隔
   を空け前記固定軸に内輪を係合した第２のベアリング
   と、該第１及び第２のベアリングの外輪に係合し回転自
   在に支持されその上端面にネジ締め穴を備えたハブ手段
   と、前記第２のベアリングの一端を覆い前記固定軸の外
   周と前記ハブ手段の内周とにダストの飛散を防ぐダスト
   シール手段と、前記ハブ手段の下端に固着されたロータ
   ケースと、内周に複数の駆動磁極を有し前記電機子鉄心
   の外周と対向するように該ロータケースに固着された駆
   動マグネットと、前記ハブ手段の外周にはディスク係合
   部を有し磁気ディスクの内径を係合し回転駆動するよう
   にした磁気ディスクドライブのスピンドルモータにおい
   て、前記第１，第２のベアリングの係合面の少なくとも
   一方の面に緩衝層を設けたことを特徴とするスピンドル
   モータ。