JPH099568A - ディスク駆動装置 - Google Patents
ディスク駆動装置Info
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- JPH099568A JPH099568A JP7157354A JP15735495A JPH099568A JP H099568 A JPH099568 A JP H099568A JP 7157354 A JP7157354 A JP 7157354A JP 15735495 A JP15735495 A JP 15735495A JP H099568 A JPH099568 A JP H099568A
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- Japan
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- sleeve
- disk drive
- drive device
- motor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/107—Grooves for generating pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
- F16C17/102—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
- F16C17/107—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
- G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
- G11B19/2009—Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B25/00—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus
- G11B25/04—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus using flat record carriers, e.g. disc, card
- G11B25/043—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus using flat record carriers, e.g. disc, card using rotating discs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2370/00—Apparatus relating to physics, e.g. instruments
- F16C2370/12—Hard disk drives or the like
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
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- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
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- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高性能化、低騒音化、耐衝撃や耐落下性能を
飛躍的に向上し、廉価、小型、薄型化を可能にする。 【構成】 動圧流体軸受型スピンドルモータ1を持つデ
ィスク駆動装置において、軸12又は軸を嵌挿するスリ
ーブ13のどちらか一方にヘリングボーン溝12aが形
成され、軸12とスリーブ13との隙間に注入された潤
滑油を介して相対的に回転可能な動圧流体軸受におい
て、軸径Dを4mm以下にするとともに、軸とスリーブ
との半径隙間Rを、軸径Dに対する比(R/D)が0.
0005から0.002の範囲になるようにしたスピン
ドルモータ1を有する。
飛躍的に向上し、廉価、小型、薄型化を可能にする。 【構成】 動圧流体軸受型スピンドルモータ1を持つデ
ィスク駆動装置において、軸12又は軸を嵌挿するスリ
ーブ13のどちらか一方にヘリングボーン溝12aが形
成され、軸12とスリーブ13との隙間に注入された潤
滑油を介して相対的に回転可能な動圧流体軸受におい
て、軸径Dを4mm以下にするとともに、軸とスリーブ
との半径隙間Rを、軸径Dに対する比(R/D)が0.
0005から0.002の範囲になるようにしたスピン
ドルモータ1を有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として情報処理分野
で使われているスピンドルモータを持つディスク駆動装
置であって、ディスク負荷や外部振動に対して振れ回り
精度を良好にするためにモータの剛性を維持しつつ、低
消費電力を達成するディスク駆動装置に関するものであ
る。
で使われているスピンドルモータを持つディスク駆動装
置であって、ディスク負荷や外部振動に対して振れ回り
精度を良好にするためにモータの剛性を維持しつつ、低
消費電力を達成するディスク駆動装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、ディスク駆動装置は小型、大容量
化が進展している。この種のディスク駆動装置は、特に
高性能化、低騒音化、耐衝撃性、低消費電力、低発塵が
求められている。
化が進展している。この種のディスク駆動装置は、特に
高性能化、低騒音化、耐衝撃性、低消費電力、低発塵が
求められている。
【0003】これらの要求性能を決定付ける構成要素の
1つにモータの軸受があり、従来から一般に3.5イン
チ型、2.5インチ型、及び1.8インチ型のディスク
駆動装置のモータの軸受には、一般にボールベアリング
(以下、ベアリングと略称する)が用いられてきた。
1つにモータの軸受があり、従来から一般に3.5イン
チ型、2.5インチ型、及び1.8インチ型のディスク
駆動装置のモータの軸受には、一般にボールベアリング
(以下、ベアリングと略称する)が用いられてきた。
【0004】また、ディスク駆動装置は磁気ディスクと
磁気ヘッドとの非常に狭い隙間にダストが付着すると、
データ書き込み及び読み出しの際に動作に支障を来すた
め、磁気ディスクが取付けられたモータ全体をダストが
侵入しないように密閉したケースの中に封入して装置内
領域を清浄に維持している。
磁気ヘッドとの非常に狭い隙間にダストが付着すると、
データ書き込み及び読み出しの際に動作に支障を来すた
め、磁気ディスクが取付けられたモータ全体をダストが
侵入しないように密閉したケースの中に封入して装置内
領域を清浄に維持している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディス
ク駆動装置の中でも磁気ディスク駆動装置は、大容量の
パーソナルコンピュータの普及や、音声や画像データを
取り扱うマルチメディアの進展に伴い、大容量化が望ま
れている。大容量化のためには、装置の記録密度を高め
る必要があり、それに伴い装置の狭トラックピッチ化が
必要になってきている。
ク駆動装置の中でも磁気ディスク駆動装置は、大容量の
パーソナルコンピュータの普及や、音声や画像データを
取り扱うマルチメディアの進展に伴い、大容量化が望ま
れている。大容量化のためには、装置の記録密度を高め
る必要があり、それに伴い装置の狭トラックピッチ化が
必要になってきている。
【0006】そして、ディスクとともに回転するモータ
のハブの非繰り返し振れ(NonRepeatable
Run Out の頭文字をとって、NRROと呼ば
れている)をさらに高める必要が生じてきている。
のハブの非繰り返し振れ(NonRepeatable
Run Out の頭文字をとって、NRROと呼ば
れている)をさらに高める必要が生じてきている。
【0007】NRROは、ディスクの回転軸振れ精度の
内、回転に全く同期しない不規則な軸振れであり、デー
タの書き込みや読み込みにエラーを発生させないために
小さくする必要がある。
内、回転に全く同期しない不規則な軸振れであり、デー
タの書き込みや読み込みにエラーを発生させないために
小さくする必要がある。
【0008】モータのハブのNRROの具体的要求値
は、従来はラジアル方向に0.4ミクロン程度であった
が、最近の高容量化に伴う狭トラックピッチ化に伴い、
現在は0.2ミクロンの要求値が出てきている。また、
将来の更なる大容量化に対しては0.05ミクロン以下
の要求値が予想されている。
は、従来はラジアル方向に0.4ミクロン程度であった
が、最近の高容量化に伴う狭トラックピッチ化に伴い、
現在は0.2ミクロンの要求値が出てきている。また、
将来の更なる大容量化に対しては0.05ミクロン以下
の要求値が予想されている。
【0009】装置のNRROは、ディスクを回転駆動す
るモータのベアリングに依存しているのは周知の事実で
ある。ベアリングは、外輪、内輪、ボール、保持器、シ
ール、グリースにて構成されており、ベアリングの機械
精度と予圧方法や予圧管理、またベアリングのモータへ
の組立精度によってNRROに大きなばらつきを生じて
いる。その中で特に内輪、外輪の精度(製作公差)やボ
ールの真球度や組立時のボール外径の相互誤差などの精
度が大きく起因しているため、モータ完成品におけるN
RROを現在以上小さくすることは困難である。
るモータのベアリングに依存しているのは周知の事実で
ある。ベアリングは、外輪、内輪、ボール、保持器、シ
ール、グリースにて構成されており、ベアリングの機械
精度と予圧方法や予圧管理、またベアリングのモータへ
の組立精度によってNRROに大きなばらつきを生じて
いる。その中で特に内輪、外輪の精度(製作公差)やボ
ールの真球度や組立時のボール外径の相互誤差などの精
度が大きく起因しているため、モータ完成品におけるN
RROを現在以上小さくすることは困難である。
【0010】また、ベアリングは特有のレース音(ボー
ルが軌道輪を転がる音)や保持器の自励振動音による騒
音発生がある。また、最近の装置の高速回転化(従来の
回転数3600rpmに対して7200rpmになって
きており、さらに10000rpmの要求がある)に伴
い、騒音レベルが大きくなり、更なる低騒音化の要求に
対してベアリングでは限界にきている。
ルが軌道輪を転がる音)や保持器の自励振動音による騒
音発生がある。また、最近の装置の高速回転化(従来の
回転数3600rpmに対して7200rpmになって
きており、さらに10000rpmの要求がある)に伴
い、騒音レベルが大きくなり、更なる低騒音化の要求に
対してベアリングでは限界にきている。
【0011】また、最近のリムーバル・メディアとして
の装置使用形態や、携帯・持ち運び可能なノート型パソ
コンの普及に伴って、モータの耐衝撃性や耐落下性の向
上が求められている。しかし、従来のベアリングでは衝
撃や落下による100G程度の加速度によって内輪、外
輪のレース面にブリネル圧痕が発生し、それに伴う騒音
の悪化が見られる。よって、耐衝撃や耐落下による騒音
性能の要求値(具体的には200G以上)に対して限界
がきている。
の装置使用形態や、携帯・持ち運び可能なノート型パソ
コンの普及に伴って、モータの耐衝撃性や耐落下性の向
上が求められている。しかし、従来のベアリングでは衝
撃や落下による100G程度の加速度によって内輪、外
輪のレース面にブリネル圧痕が発生し、それに伴う騒音
の悪化が見られる。よって、耐衝撃や耐落下による騒音
性能の要求値(具体的には200G以上)に対して限界
がきている。
【0012】また、大容量化の要望の中で、磁気ディス
クと磁気ヘッドとの隙間は現在0.1ミクロン程度であ
るが、さらに高密度化を図るためにその隙間が小さくな
ってきている。その中でモータは磁気ディスクを取付け
た状態でベアリングへの給油が不可能なため、グリース
封入型のベアリングを使用しているが、回転中にグリー
スを構成している基油と増調剤が回転によって剪断力を
受けて分離が始まり、基油や増調剤が飛散して磁気ディ
スクに付着し、磁気ディスク駆動装置の機能を損ない動
作不良を起こすという問題があった。
クと磁気ヘッドとの隙間は現在0.1ミクロン程度であ
るが、さらに高密度化を図るためにその隙間が小さくな
ってきている。その中でモータは磁気ディスクを取付け
た状態でベアリングへの給油が不可能なため、グリース
封入型のベアリングを使用しているが、回転中にグリー
スを構成している基油と増調剤が回転によって剪断力を
受けて分離が始まり、基油や増調剤が飛散して磁気ディ
スクに付着し、磁気ディスク駆動装置の機能を損ない動
作不良を起こすという問題があった。
【0013】また、磁気ディスクの帯電によって電気ス
パークが生じ、書き込まれたデータの破壊や読み込みエ
ラーが発生するという問題があった。
パークが生じ、書き込まれたデータの破壊や読み込みエ
ラーが発生するという問題があった。
【0014】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高性
能化、低騒音化、耐衝撃や耐落下性能を飛躍的に向上
し、廉価、小型、薄型化を可能にするディスク駆動装置
を提供することを目的としている。
能化、低騒音化、耐衝撃や耐落下性能を飛躍的に向上
し、廉価、小型、薄型化を可能にするディスク駆動装置
を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は動圧流体軸受型
スピンドルモータを持つディスク駆動装置であって、軸
又は軸を嵌挿するスリーブのどちらか一方にヘリングボ
ーン溝が形成され、軸とスリーブとの隙間に注入された
潤滑油を介して相対的に回転可能な動圧流体軸受におい
て、軸径を4mm以下にするとともに、軸とスリーブと
の半径隙間Rを、軸の外径Dに対する比(R/D)が
0.0005から0.002の範囲になるようにしたス
ピンドルモータを有することを特徴とする。
スピンドルモータを持つディスク駆動装置であって、軸
又は軸を嵌挿するスリーブのどちらか一方にヘリングボ
ーン溝が形成され、軸とスリーブとの隙間に注入された
潤滑油を介して相対的に回転可能な動圧流体軸受におい
て、軸径を4mm以下にするとともに、軸とスリーブと
の半径隙間Rを、軸の外径Dに対する比(R/D)が
0.0005から0.002の範囲になるようにしたス
ピンドルモータを有することを特徴とする。
【0016】好適には、2.5インチ型ディスク駆動装
置では、軸径を3mm以下にし、1.8インチ型ディス
ク駆動装置では、軸径を2.5mm以下にする。
置では、軸径を3mm以下にし、1.8インチ型ディス
ク駆動装置では、軸径を2.5mm以下にする。
【0017】また、潤滑油の体積固有抵抗を3×109
Ωcm以下とする。
Ωcm以下とする。
【0018】
【作用】動圧流体軸受は、原理的に円柱状の軸とそれが
隙間をもって挿入される中空円筒状のスリーブから成る
軸受によって構成され、そのいずれかに複数のヘリング
ボーン溝が形成され、軸とスリーブとの半径隙間Rに潤
滑流体(多くの場合はオイル又はグリース)を満たし、
軸又はスリーブの回転に伴ってヘリングボーン溝と潤滑
流体との間のポンピング作用により、軸又はスリーブが
センタリングして軸とスリーブを非接触で回転支承する
ものである。
隙間をもって挿入される中空円筒状のスリーブから成る
軸受によって構成され、そのいずれかに複数のヘリング
ボーン溝が形成され、軸とスリーブとの半径隙間Rに潤
滑流体(多くの場合はオイル又はグリース)を満たし、
軸又はスリーブの回転に伴ってヘリングボーン溝と潤滑
流体との間のポンピング作用により、軸又はスリーブが
センタリングして軸とスリーブを非接触で回転支承する
ものである。
【0019】そして、低消費電力化の達成のためにモー
タ電流を下げるには、回転時の軸とスリーブ間の摩擦ト
ルクを小さくする必要がある反面、大容量化のためにモ
ータへのディスク搭載枚数が増える傾向があり、高速で
回転する多数枚のディスクの負荷に耐え、なおかつ振れ
回りを小さくして高精度に回転させるためにラジアル剛
性を高める必要があるが、剛性を高めると摩擦トルクが
増加するため、摩擦トルクと剛性は相反する特性を持っ
ている。
タ電流を下げるには、回転時の軸とスリーブ間の摩擦ト
ルクを小さくする必要がある反面、大容量化のためにモ
ータへのディスク搭載枚数が増える傾向があり、高速で
回転する多数枚のディスクの負荷に耐え、なおかつ振れ
回りを小さくして高精度に回転させるためにラジアル剛
性を高める必要があるが、剛性を高めると摩擦トルクが
増加するため、摩擦トルクと剛性は相反する特性を持っ
ている。
【0020】動圧流体軸受において軸受部の摩擦トルク
は軸径の3乗に比例して大きくなるため、軸径は小さい
方が好ましい。また、軸とスリーブとの半径隙間Rと、
軸の外径との比(R/D)を一定にした場合、軸径が大
きくなるとヘリングボーン溝に発生する負荷容量が小さ
くなり、剛性不足状態になる。よって、高速で回転する
ディスク負荷を振れ回りを維持した状態で精度良く回転
させることができなくなる。
は軸径の3乗に比例して大きくなるため、軸径は小さい
方が好ましい。また、軸とスリーブとの半径隙間Rと、
軸の外径との比(R/D)を一定にした場合、軸径が大
きくなるとヘリングボーン溝に発生する負荷容量が小さ
くなり、剛性不足状態になる。よって、高速で回転する
ディスク負荷を振れ回りを維持した状態で精度良く回転
させることができなくなる。
【0021】そのため、特に小型の3.5インチ以下の
ディスク駆動装置であれば、軸受部の摩擦トルクの面よ
り軸の外径は4mm以下が効果的である。また、軸径が
決まっても軸とスリーブとの半径隙間Rと、軸の外径D
との比(R/D)が大きくなるとヘリングボーン溝に発
生する負荷容量が小さくなる。R/Dが小さくなると軸
とスリーブとを構成するスリーブ材の線膨張係数によっ
て、低温にて半径隙間がなくなるため、起動や回転精度
に影響を与える。そのため、軸とスリーブとの半径隙間
Rと、軸の外径Dに対する比(R/D)の範囲を適切に
選定する必要がある。
ディスク駆動装置であれば、軸受部の摩擦トルクの面よ
り軸の外径は4mm以下が効果的である。また、軸径が
決まっても軸とスリーブとの半径隙間Rと、軸の外径D
との比(R/D)が大きくなるとヘリングボーン溝に発
生する負荷容量が小さくなる。R/Dが小さくなると軸
とスリーブとを構成するスリーブ材の線膨張係数によっ
て、低温にて半径隙間がなくなるため、起動や回転精度
に影響を与える。そのため、軸とスリーブとの半径隙間
Rと、軸の外径Dに対する比(R/D)の範囲を適切に
選定する必要がある。
【0022】3.5インチ以下の装置では、摩擦トル
ク、負荷容量、剛性、製作精度より、軸とスリーブとの
半径隙間Rと軸の外径Dの比(R/D)を0.0005
と0.002の範囲になるように構成すると効果的であ
る。
ク、負荷容量、剛性、製作精度より、軸とスリーブとの
半径隙間Rと軸の外径Dの比(R/D)を0.0005
と0.002の範囲になるように構成すると効果的であ
る。
【0023】また、潤滑油の体積固有抵抗を3×109
Ωcm以下とすることにより、導電性磁性流体やロータ
のアース構造等を構成しなくてもディスクとブラケット
間の抵抗値を数メガオーム以下にすることができ、ディ
スクの帯電によるデータの破壊や読み込みエラーの発生
を防止できる。
Ωcm以下とすることにより、導電性磁性流体やロータ
のアース構造等を構成しなくてもディスクとブラケット
間の抵抗値を数メガオーム以下にすることができ、ディ
スクの帯電によるデータの破壊や読み込みエラーの発生
を防止できる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の一実施例の2.5インチ型デ
ィスク駆動装置について、図1〜図8を参照しながら説
明する。
ィスク駆動装置について、図1〜図8を参照しながら説
明する。
【0025】図1において、1はモータで、ビス2にて
装置ケース3に固定されている。モータ1にはビス4と
クランプリング5にてディスク6が固定されている。そ
して、装置ケース3をカバー7にて閉じることによりデ
ィスク6を収納している領域8を密閉してその清浄度を
維持し、ディスク5に対するデータ書き込み、及び読み
出しの際の動作に支障を来さないようにしている。
装置ケース3に固定されている。モータ1にはビス4と
クランプリング5にてディスク6が固定されている。そ
して、装置ケース3をカバー7にて閉じることによりデ
ィスク6を収納している領域8を密閉してその清浄度を
維持し、ディスク5に対するデータ書き込み、及び読み
出しの際の動作に支障を来さないようにしている。
【0026】次に、図1、図2を参照してモータ1につ
いて詳細に説明する。まず、機能の観点から構造を説明
すると、11はディスク6を固定するハブであり、マル
テンサイト系ステンレス鋼、若しくは快削鋼にて構成さ
れている。ハブ11の中央には、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼から成る軸12が取付けられている。軸12の
径Dは3mmである。ハブ11は取付けられたディスク
6とともに回転し、軸12はその回転中心を成す。軸1
2は銅合金から作られたスリーブ13によってラジアル
方向に支承され、またマルテンサイト系ステンレス鋼、
若しくは工具鋼からなるスラスト板14でスラスト方向
に支承されている。
いて詳細に説明する。まず、機能の観点から構造を説明
すると、11はディスク6を固定するハブであり、マル
テンサイト系ステンレス鋼、若しくは快削鋼にて構成さ
れている。ハブ11の中央には、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼から成る軸12が取付けられている。軸12の
径Dは3mmである。ハブ11は取付けられたディスク
6とともに回転し、軸12はその回転中心を成す。軸1
2は銅合金から作られたスリーブ13によってラジアル
方向に支承され、またマルテンサイト系ステンレス鋼、
若しくは工具鋼からなるスラスト板14でスラスト方向
に支承されている。
【0027】軸12、スリーブ13、スラスト板14が
金属材料からなるため、高速で回転するディスク6の負
荷に耐えるだけの機械剛性を持つとともに、軸12の外
径やスリーブ13の内径精度を高める加工が可能であ
る。
金属材料からなるため、高速で回転するディスク6の負
荷に耐えるだけの機械剛性を持つとともに、軸12の外
径やスリーブ13の内径精度を高める加工が可能であ
る。
【0028】軸12とスリーブ13の間、軸12とスラ
スト板14の間にはそれぞれ潤滑流体、例えば油やグリ
ースが充填されている。また、軸12にはヘリングボー
ン溝12aを軸方向に隔てて複数形成してあり、軸12
の回転に伴ってヘリングボーン溝12aによって潤滑流
体中に圧力が発生することにより軸12がラジアル方向
に非接触で回転する。ヘリングボーン溝12aはスリー
ブ13に軸方向に隔てて複数形成しても効果は同じであ
る。
スト板14の間にはそれぞれ潤滑流体、例えば油やグリ
ースが充填されている。また、軸12にはヘリングボー
ン溝12aを軸方向に隔てて複数形成してあり、軸12
の回転に伴ってヘリングボーン溝12aによって潤滑流
体中に圧力が発生することにより軸12がラジアル方向
に非接触で回転する。ヘリングボーン溝12aはスリー
ブ13に軸方向に隔てて複数形成しても効果は同じであ
る。
【0029】また、軸端12bには、スパイラル溝(図
示せず)が形成されており、軸12が回転したときに、
スパイラル溝によって潤滑流体中に圧力が発生して軸1
2がスラスト方向に浮上して非接触で回転する。
示せず)が形成されており、軸12が回転したときに、
スパイラル溝によって潤滑流体中に圧力が発生して軸1
2がスラスト方向に浮上して非接触で回転する。
【0030】このように軸12の回転時に、軸12とス
リーブ13間、及び軸12とスラスト板14間で互いに
機械的に接触することなく回転するため、軸12やスリ
ーブ13表面の摩耗を防止している。そのため、軸12
とスリーブ13からの摩耗粉の発生を防ぐことができ、
焼き付けやモータ停止が発生せず、長期にわたって高い
信頼性を維持できる。
リーブ13間、及び軸12とスラスト板14間で互いに
機械的に接触することなく回転するため、軸12やスリ
ーブ13表面の摩耗を防止している。そのため、軸12
とスリーブ13からの摩耗粉の発生を防ぐことができ、
焼き付けやモータ停止が発生せず、長期にわたって高い
信頼性を維持できる。
【0031】モータ1の回転駆動力は、ステータコイル
15に給電励磁することによりステータコア16が作る
回転磁界と、その周囲を取り巻くように配設されかつ多
極着磁された駆動マグネット17とにより発生する。駆
動マグネット17はハブ11の内周に装着されて、全体
としてロータ18を構成している。ステータコア16は
ブラケット19に固定されて駆動力発生源となる。
15に給電励磁することによりステータコア16が作る
回転磁界と、その周囲を取り巻くように配設されかつ多
極着磁された駆動マグネット17とにより発生する。駆
動マグネット17はハブ11の内周に装着されて、全体
としてロータ18を構成している。ステータコア16は
ブラケット19に固定されて駆動力発生源となる。
【0032】次に、このモータ1を組み立てる手順を図
3、図4を参照して説明する。ブラケットアッセンブリ
21は、予めステータコイル15を巻回してあるステー
タコア16をブラケット19に固定することによって完
成する。
3、図4を参照して説明する。ブラケットアッセンブリ
21は、予めステータコイル15を巻回してあるステー
タコア16をブラケット19に固定することによって完
成する。
【0033】スリーブアッセンブリ22は、スラスト板
14をスリーブ13の下端面にかしめなどの手段により
固定して完成する。
14をスリーブ13の下端面にかしめなどの手段により
固定して完成する。
【0034】ハブアッセンブリ23は、軸12をハブ1
1の中央の孔に焼き嵌め等の手段を用いてその一端を堅
く固定し、その後ハブ11のタップ部24にシール板2
5を張り付けて完成する。
1の中央の孔に焼き嵌め等の手段を用いてその一端を堅
く固定し、その後ハブ11のタップ部24にシール板2
5を張り付けて完成する。
【0035】次いで、図4に示すように、スリーブアッ
センブリ22のスリーブ13の内部に適量の潤滑流体を
注入しておき、ハブアッセンブリ23の軸12の自由端
を挿入した後、抜け止め板26をハブ11の平坦部27
に固定してロータ18の抜けを防止する。
センブリ22のスリーブ13の内部に適量の潤滑流体を
注入しておき、ハブアッセンブリ23の軸12の自由端
を挿入した後、抜け止め板26をハブ11の平坦部27
に固定してロータ18の抜けを防止する。
【0036】この後、ブラケットアッセンブリ21のブ
ラケット19の内周部28にスリーブアッセンブリ22
のスリーブ13の外周部29を挿入した後、固定してモ
ータ1の組立が完了する。
ラケット19の内周部28にスリーブアッセンブリ22
のスリーブ13の外周部29を挿入した後、固定してモ
ータ1の組立が完了する。
【0037】ここで、スリーブ13の外周側溝30に
は、軸12をスリーブ13に挿入した際に内部の空気が
逃げるように連通穴31が設けられているため、空気が
閉じ込められることなく排出できるので、スムーズな組
立が可能である。また、軸12を挿入するとき、スリー
ブ13内に注入された潤滑流体が散逸しないように、ス
リーブ13の開口端側13aには流体を貯える空間32
が設けられている。また、ハブ11には第1オイル溜ま
り33、第2オイル溜まり34が形成され、何らかのア
クシデントがあって潤滑流体が空間32より飛散しても
領域8内への飛散移行を防止している。
は、軸12をスリーブ13に挿入した際に内部の空気が
逃げるように連通穴31が設けられているため、空気が
閉じ込められることなく排出できるので、スムーズな組
立が可能である。また、軸12を挿入するとき、スリー
ブ13内に注入された潤滑流体が散逸しないように、ス
リーブ13の開口端側13aには流体を貯える空間32
が設けられている。また、ハブ11には第1オイル溜ま
り33、第2オイル溜まり34が形成され、何らかのア
クシデントがあって潤滑流体が空間32より飛散しても
領域8内への飛散移行を防止している。
【0038】図5は、R/D=0.001において、軸
径に対する摩擦トルク、及び軸径に対する負荷容量の変
化を示した図であり、軸径3mmの時を100として、
値を無次元化して表している。この図5より、摩擦トル
クは軸径が大きくなると増え、また負荷容量は軸径が大
きくなると小さくなることが分かる。
径に対する摩擦トルク、及び軸径に対する負荷容量の変
化を示した図であり、軸径3mmの時を100として、
値を無次元化して表している。この図5より、摩擦トル
クは軸径が大きくなると増え、また負荷容量は軸径が大
きくなると小さくなることが分かる。
【0039】図6は、R/D=0.001において、軸
径に対する負荷容量と摩擦トルクの比を示す図であり、
軸径6mmの時を100として、値を無次元化して表し
ている。
径に対する負荷容量と摩擦トルクの比を示す図であり、
軸径6mmの時を100として、値を無次元化して表し
ている。
【0040】近年、装置の大容量化と低消費電力化の流
れの中で、モータに低電流・高剛性の両立が求められて
いる。すなわち、モータ電流を下げるため回転時の軸と
軸受部間の摩擦トルクを小さくする必要があり、反面大
容量化のためにモータへのディスク搭載枚数を増やす必
要があり、それに伴って高速で回転するディスクの負荷
に耐え、振れ回りを小さくして高精度に回転させるため
にモータの軸受部のラジアル剛性を高める必要がある。
しかし、剛性を高めると摩擦トルクが増加し、摩擦トル
クと剛性は相反する特性を持っている。
れの中で、モータに低電流・高剛性の両立が求められて
いる。すなわち、モータ電流を下げるため回転時の軸と
軸受部間の摩擦トルクを小さくする必要があり、反面大
容量化のためにモータへのディスク搭載枚数を増やす必
要があり、それに伴って高速で回転するディスクの負荷
に耐え、振れ回りを小さくして高精度に回転させるため
にモータの軸受部のラジアル剛性を高める必要がある。
しかし、剛性を高めると摩擦トルクが増加し、摩擦トル
クと剛性は相反する特性を持っている。
【0041】ここで、図6は軸径に対する負荷容量と摩
擦トルクの比を示しており、その比が大きい程、モータ
としては低電流・高剛性に適していることを示してい
る。従って、この値を同一モータ容量においてできるだ
け大きい値に設計することが望ましい。
擦トルクの比を示しており、その比が大きい程、モータ
としては低電流・高剛性に適していることを示してい
る。従って、この値を同一モータ容量においてできるだ
け大きい値に設計することが望ましい。
【0042】従来の軸受であるベアリングは軸径が5m
mから6mmの大きさの軸を使っていたが、本発明の構
造にて4mm以下にすると、負荷容量と摩擦トルクの比
を次のように大きくすることができるため、低電流・高
剛性に適したモータを提供できる。
mから6mmの大きさの軸を使っていたが、本発明の構
造にて4mm以下にすると、負荷容量と摩擦トルクの比
を次のように大きくすることができるため、低電流・高
剛性に適したモータを提供できる。
【0043】6mmと4mmの場合・・・負荷容量と摩
擦トルクの比が4.6倍となる 5mmと4mmの場合・・・負荷容量と摩擦トルクの比
が1.9倍となる 3.5インチ以下の装置においては、摩擦トルク、負荷
容量の観点より軸径を4mm以下にすると、低電流・高
剛性を合わせ持つモータとなる。そのため、負荷容量、
摩擦トルクのバランスが良く、支障なく使用できる範囲
と言える。
擦トルクの比が4.6倍となる 5mmと4mmの場合・・・負荷容量と摩擦トルクの比
が1.9倍となる 3.5インチ以下の装置においては、摩擦トルク、負荷
容量の観点より軸径を4mm以下にすると、低電流・高
剛性を合わせ持つモータとなる。そのため、負荷容量、
摩擦トルクのバランスが良く、支障なく使用できる範囲
と言える。
【0044】図7は軸径3mmにおいて、R/Dに対す
る負荷容量を示す図であり、R/D=0.001の時の
値を100として、値を無次元化して表している。図8
は軸径3mmにおいて、R/Dに対する摩擦トルクを示
す図であり、R/D=0.001の時の値を100とし
て、値を無次元化して表している。
る負荷容量を示す図であり、R/D=0.001の時の
値を100として、値を無次元化して表している。図8
は軸径3mmにおいて、R/Dに対する摩擦トルクを示
す図であり、R/D=0.001の時の値を100とし
て、値を無次元化して表している。
【0045】3.5インチ以下の装置においては、摩擦
トルク、負荷容量の観点よりR/Dの値の上限を設定し
ないと、高剛性が維持できなくなる。上限を0.002
以下にすると、低電流・高剛性を合わせ持つモータとな
る。
トルク、負荷容量の観点よりR/Dの値の上限を設定し
ないと、高剛性が維持できなくなる。上限を0.002
以下にすると、低電流・高剛性を合わせ持つモータとな
る。
【0046】一方、軸12がマルテンサイト系ステンレ
ス鋼から成り、スリーブ13が銅合金から構成されてい
るため、R/Dが小さくなると、軸12とスリーブ13
との線膨張係数の差によって、低温にて半径隙間Rが小
さくなる。よって、摩擦トルクの増大による電流アップ
や、起動不良、回転精度への影響等の問題が出てくる。
そのために、R/Dの値を小さくすることに限界が出て
くる。低温時においても隙間を維持して低電流・高剛性
を合わせ持つモータを提供するためにはR/Dの範囲を
0.0005から0.002の範囲とすると、負荷容
量、摩擦トルクのバランスが良く、支障なく使用でき
る。
ス鋼から成り、スリーブ13が銅合金から構成されてい
るため、R/Dが小さくなると、軸12とスリーブ13
との線膨張係数の差によって、低温にて半径隙間Rが小
さくなる。よって、摩擦トルクの増大による電流アップ
や、起動不良、回転精度への影響等の問題が出てくる。
そのために、R/Dの値を小さくすることに限界が出て
くる。低温時においても隙間を維持して低電流・高剛性
を合わせ持つモータを提供するためにはR/Dの範囲を
0.0005から0.002の範囲とすると、負荷容
量、摩擦トルクのバランスが良く、支障なく使用でき
る。
【0047】また、第1オイル溜まり33や第2オイル
溜まり34を設けて軸12とスリーブ13の間、軸12
とスラスト板14の間に注入した潤滑流体(オイル)自
身の蒸発や発塵に対する対策を実施することにより、ク
リーン度維持に磁性流体シールやラビリンス構造等の特
別な構成や部品が不要となる。そのために廉価で簡単な
構成にて装置の領域内の清浄度を維持することができ
る。
溜まり34を設けて軸12とスリーブ13の間、軸12
とスラスト板14の間に注入した潤滑流体(オイル)自
身の蒸発や発塵に対する対策を実施することにより、ク
リーン度維持に磁性流体シールやラビリンス構造等の特
別な構成や部品が不要となる。そのために廉価で簡単な
構成にて装置の領域内の清浄度を維持することができ
る。
【0048】また、ディスク駆動装置の組立状態で、デ
ィスクとブラケット間の抵抗値が大きいと、ディスクの
帯電による電気スパークが生じてデータの破壊や読み込
みエラーが発生する。これを防ぐためには、ディスクと
ブラケット間の抵抗値を数メガオーム以下にする必要が
ある。ディスクとブラケット間の抵抗値は流体(オイ
ル)自身の体積固有抵抗と隙間Rとの積で決定されるた
め、流体(オイル)自身の体積固有抵抗を3×109 Ω
cm以下にするとともに、R/Dの範囲を0.0005
から0.002の範囲にすることによって、従来のよう
な導電性磁性流体やロータのアース構造等を構成しなく
てもディスクとブラケット間の抵抗値を数メガオーム以
下にすることができる。
ィスクとブラケット間の抵抗値が大きいと、ディスクの
帯電による電気スパークが生じてデータの破壊や読み込
みエラーが発生する。これを防ぐためには、ディスクと
ブラケット間の抵抗値を数メガオーム以下にする必要が
ある。ディスクとブラケット間の抵抗値は流体(オイ
ル)自身の体積固有抵抗と隙間Rとの積で決定されるた
め、流体(オイル)自身の体積固有抵抗を3×109 Ω
cm以下にするとともに、R/Dの範囲を0.0005
から0.002の範囲にすることによって、従来のよう
な導電性磁性流体やロータのアース構造等を構成しなく
てもディスクとブラケット間の抵抗値を数メガオーム以
下にすることができる。
【0049】
【発明の効果】本発明のディスク駆動装置によれば、以
上の説明から明らかなように、動圧流体軸受型スピンド
ルモータを持つディスク駆動装置において、その動圧流
体軸受の軸径Dを4mm以下にするとともに、軸とスリ
ーブとの半径隙間Rを、軸径Dに対する比(R/D)が
0.0005から0.002の範囲になるようにしたこ
とにより、低消費電力化と大容量化を合わせ持ったディ
スク駆動装置を得ることができ、また動圧流体軸受にて
低騒音で、高い耐衝撃性を有し、優秀な装置を安価に提
供することができる。
上の説明から明らかなように、動圧流体軸受型スピンド
ルモータを持つディスク駆動装置において、その動圧流
体軸受の軸径Dを4mm以下にするとともに、軸とスリ
ーブとの半径隙間Rを、軸径Dに対する比(R/D)が
0.0005から0.002の範囲になるようにしたこ
とにより、低消費電力化と大容量化を合わせ持ったディ
スク駆動装置を得ることができ、また動圧流体軸受にて
低騒音で、高い耐衝撃性を有し、優秀な装置を安価に提
供することができる。
【0050】また、潤滑油の体積固有抵抗を3×109
Ωcm以下とすることにより、導電性磁性流体やロータ
のアース構造等を構成しなくてもディスクとブラケット
間の抵抗値を数メガオーム以下にすることができ、ディ
スクの帯電によるデータの破壊や読み込みエラーの発生
を防止できる。
Ωcm以下とすることにより、導電性磁性流体やロータ
のアース構造等を構成しなくてもディスクとブラケット
間の抵抗値を数メガオーム以下にすることができ、ディ
スクの帯電によるデータの破壊や読み込みエラーの発生
を防止できる。
【図1】本発明のディスク駆動装置の一実施例の概略構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図2】同実施例のモータの断面図である。
【図3】同実施例のモータの各アッセンブリの断面図で
ある。
ある。
【図4】同実施例のモータのハブアッセンブリの断面図
である。
である。
【図5】軸径に対する摩擦トルクと負荷容量の関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図6】軸径に対する負荷容量と摩擦トルクの比の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図7】R/Dに対する負荷容量の関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図8】R/Dに対する摩擦トルクの関係を示すグラフ
である。
である。
1 モータ 6 ディスク 12 軸 12a ヘリングボーン溝 13 スリーブ
Claims (4)
- 【請求項1】 動圧流体軸受型スピンドルモータを持つ
ディスク駆動装置であって、軸又は軸を嵌挿するスリー
ブのどちらか一方にヘリングボーン溝が形成され、軸と
スリーブとの隙間に注入された潤滑油を介して相対的に
回転可能な動圧流体軸受において、軸径Dを4mm以下
にするとともに、軸とスリーブとの半径隙間Rを、軸径
Dに対する比(R/D)が0.0005から0.002
の範囲になるようにしたスピンドルモータを有すること
を特徴とするディスク駆動装置。 - 【請求項2】 2.5インチ型ディスク駆動装置におい
て、軸径を3mm以下にしたことを特徴とする請求項1
記載のディスク駆動装置。 - 【請求項3】 1.8インチ型ディスク駆動装置におい
て、軸径を2.5mm以下にしたことを特徴とする請求
項1記載のディスク駆動装置。 - 【請求項4】 潤滑油の体積固有抵抗が3×109 Ωc
m以下であることを特徴とする請求項1記載のディスク
駆動装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7157354A JPH099568A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | ディスク駆動装置 |
US08/637,568 US5647672A (en) | 1995-06-23 | 1996-04-25 | Memory disk driving apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7157354A JPH099568A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | ディスク駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH099568A true JPH099568A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15647848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7157354A Pending JPH099568A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | ディスク駆動装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5647672A (ja) |
JP (1) | JPH099568A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001234187A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-08-28 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 潤滑油組成物 |
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---|---|---|---|---|
TW455649B (en) * | 1997-11-25 | 2001-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | A bearing device comprising a slide member and a holding member, both made of porous sintered metal impregnated with lubricating oil |
JPH11223214A (ja) * | 1998-02-05 | 1999-08-17 | Koyo Seiko Co Ltd | 軸受装置 |
JPH11273235A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータおよびこのモータを搭載したハードディスク装置 |
JP3652875B2 (ja) * | 1998-03-26 | 2005-05-25 | 日本電産株式会社 | モータ |
WO2000004298A1 (en) * | 1998-07-17 | 2000-01-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Dynamic groove bearing comprising a porous lubricant reservoir |
JP3767192B2 (ja) * | 1998-09-01 | 2006-04-19 | 松下電器産業株式会社 | 電動機及びそれを用いたヒートシンク装置 |
JP2000120691A (ja) * | 1998-10-16 | 2000-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流体軸受けスピンドルモータ装置 |
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US6834996B2 (en) * | 2002-05-15 | 2004-12-28 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | Motor with dynamic pressure bearing |
KR100431416B1 (ko) * | 2002-08-16 | 2004-05-13 | 삼성전기주식회사 | 동압 베어링이 적용된 모터의 실링 구조 |
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WO2005121575A1 (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Seiko Instruments Inc. | 流体動圧軸受、モータおよび記録媒体駆動装置 |
CN1786495B (zh) * | 2004-12-07 | 2010-05-05 | 松下电器产业株式会社 | 流体轴承装置、和利用其的主轴马达以及信息装置 |
DE202005000155U1 (de) * | 2005-01-07 | 2006-05-18 | Minebea Co., Ltd., Kitasaku | Fluiddynamisches Lagersystem |
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JP2007107622A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 動圧軸受装置およびそれを用いたスピンドルモータ |
KR101197897B1 (ko) | 2012-09-14 | 2012-11-05 | 삼성전기주식회사 | 스핀들 모터 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브 |
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-
1995
- 1995-06-23 JP JP7157354A patent/JPH099568A/ja active Pending
-
1996
- 1996-04-25 US US08/637,568 patent/US5647672A/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5647672A (en) | 1997-07-15 |
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