JPH10146007A - ディスク駆動用スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスクが搭載されるハブを回転自在に支持す
る玉軸受の取付け誤差や軌道輪の圧入，接着による真円
度の崩れに起因するスピンドルモータの非回転数同期成
分の振れ（ＮＲＲＯ）を防止し、ディスクの回転精度を
向上して高密度記録を可能にすることを目的とする。 【解決手段】ハブ５が軸３に対して二組みの軸受を介し
て支持され、当該軸受は少なくとも１個の玉軸受４を含
み、且つその玉軸受４は外輪６に外径面６ａ及び内輪７
の内径面７ａの少なくとも一方がはめあい相手のはめあ
い面３ａ，５ａに対してすきま嵌めとした。こうして、
玉軸受の取付け方に起因するＮＲＲＯを小さくすること
により、スピンドルモータ全体のＮＲＲＯを改善した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク，光
ディスク，光磁気ディスク等のディスクを駆動するディ
スク装置用スピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のディスク駆動用スピンドルモータ
としては、例えば図４に示すようなものがある。このも
のは、モータ基台２に軸３が固定して立設され、この軸
３に、軸方向に互いに離間させて配置した二個の玉軸受
４，４を介してハブ５が回転自在に支持されており、そ
のハブ５の外周面にディスクＤが搭載されている。玉軸
受４はいずれも、外輪６の外径面および内輪７の内径面
の両方のはめあい面がそれぞれはめあい相手のはめあい
面と固着され、輸送時などに外部振動や外部衝撃が加わ
っても、ハブ５の中心が固定軸３の中心に対してずれる
ことがないようにしている。具体的には、外輪６のはめ
あい面６ａとそのはめあい相手のはめあい面であるハブ
５の内周面５ａとはしまり嵌めとされ、圧入後に接着さ
れている。また、内輪７のはめあい面７ａとそのはめあ
い相手のはめあい面である軸３の外周面３ａとはすきま
嵌めとされ、嵌合後に接着されている。

【０００３】磁気ディスク装置においては、最近ますま
す高記録密度化が要求されており、このため磁気ディス
クの信号が記録されるトラックの幅はますます狭くなっ
てきている。これに伴い、トラックに対するヘッドの追
従性を確保するべく、スピンドルモータの非回転数同期
成分の振れ（以下、ＮＲＲＯと記載する）を小さくする
ことが強く求められようになった。

【０００４】ところが、従来のスピンドルモータに組み
込まれている玉軸受４は、上述のようにその外輪６がハ
ブ５の内面に、またその内輪７は軸３の外面に、いずれ
も接着手段で固定される構造のため、玉通過振動等のＮ
ＲＲＯがそのまま直接的に軸３やハブ５に伝わり、スピ
ンドルモータの回転精度を低下させるので、玉軸受のＮ
ＲＲＯを小さくすることが必要であり、この観点からス
ピンドルモータに組み込まれる玉軸受のＮＲＲＯを小さ
くすることに専ら努力が傾注されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
研究により、スピンドルモータのＮＲＲＯを小さくする
には、使用する玉軸受単体のＮＲＲＯを小さくするだけ
では不十分であることがわかってきた。

【０００６】すなわち、二個の玉軸受を組み込むと、
その取付け誤差の影響によりＮＲＲＯが大きくなり易
い。また、はめあい面に接着剤を均等に塗布すること
が難しく、内輪や外輪の真円度が崩れて（例えば、軌道
輪が楕円に変形して）ＮＲＲＯが大きくなり易い、こと
が判明した。さらに玉軸受を圧入すると、外輪が加工
精度の悪いハブ内径面の形状に倣い、その結果軌道面の
真円度が悪くなってＮＲＲＯが大きくなることがわかっ
た。また玉軸受を圧入すると、玉軸受内部で発生する
玉通過振動がハブに直接伝わるため、磁気ディスクを加
振させることがわかった。

【０００７】そこで、本願発明者らは、ディスクの高密
度化を達成するために、ディスク装置を根本的に見直し
た結果、スピンドルモータのＮＲＲＯを小さくする手段
を新たに見出して本発明をなすに至った。

【０００８】すなわち、従来のディスク装置にあって
は、信号が記録されたトラックに対するヘッドの追従性
を確保するために、複数枚装着されるディスクの最下面
のディスク面にヘッドの案内となるサーボ信号が書き込
まれていた。したがって、複数のヘッドの追従性を確保
するため、サーボ信号を書き込んだ後に複数のディスク
の中心がずれることは許されず、玉軸受は内輪及び外輪
の両方のはめあい面をはめあい相手に圧入，接着により
固定しておく必要があった。

【０００９】本発明は、二個の玉軸受の取付け誤差や軌
道輪の圧入，接着による真円度の崩れに着目してなされ
たもので、これに起因するＮＲＲＯを小さくすることに
より、スピンドルモータ全体のＮＲＲＯを改善したディ
スク駆動用スピンドルモータを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るディスク駆動用スピンドルモータにあ
っては、ディスクを装着してモータで回転駆動されるハ
ブを備えたディスク駆動用スピンドルモータにおいて、
前記ハブが軸に対して二組みの軸受を介して支持され、
当該軸受は少なくとも１個の玉軸受を含み、且つその玉
軸受は外輪の外径面及び内輪の内径面の少なくとも一方
がはめあい相手のはめあい面に対してすきま嵌めである
ことを特徴とする。

【００１１】本発明にあっては、ハブに搭載される複数
枚のディスクのそれぞれにサーボ信号を書き込んでお
き、輸送時などの外部振動や衝撃により各ディスクの位
置が多少ずれてもよいようにしておくと、使用する玉軸
受は外輪と内輪との両方のはめあい面を固着することが
不要となる。かくして、はめあい面のうち少なくとも一
方ははめあい相手にすきま嵌めにし、玉軸受の取付け誤
差や軌道輪の圧入，接着等による真円度のくずれに起因
するＮＲＲＯの劣化を防止すれば、ディスク駆動用スピ
ンドルモータのＮＲＲＯを改善することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、以下の各図において、従来
と同一又は相当する部分には同一の符号を付してある。

【００１３】図１は本発明のディスク駆動用スピンドル
モータを、磁気ディスクに対して適用した第１の実施形
態を示す断面図である。先ず、構成を説明すると、スピ
ンドルモータの軸３がモータ基台２に同心に固定して立
設され、その軸３の軸方向に離れた上下二箇所には深み
ぞ玉軸受（以下、単に玉軸受という）４を介して、ハブ
５が回転自在に装着されている。二組みの玉軸受４は、
いずれも、内輪７のはめあい面である内径面７ａがはめ
あい相手のはめあい面である軸３の外径面３ａに圧入さ
れてしまり嵌めされている。内輪７と軸３とをしまり嵌
めにして、後述のハブの段部５ｂによって軸方向移動を
抑制された二組みの玉軸受４に予圧をかけるとともに、
圧入後に輸送される際に外部から振動や衝撃を受けても
予圧抜けを生じないように、両者を接着により固着して
ある。

【００１４】一方、外輪６の方は、その一端面をハブ５
の内周面５ａに設けられた段部５ｂに係止させると共
に、外輪の外径面６ａをはめあい相手のはめあい面であ
るハブ５の内径面５ａに対しすき間αを介してすきま嵌
めすることにより取り付けている。かくして、すき間α
を介して玉軸受４の外輪６に回転自在に支持されている
ハブ５の外周面５ａに、ディスクとして複数枚の磁気デ
ィスクＤが装着される。それらの各磁気ディスクＤに
は、それぞれに、ヘッドの案内となるサーボ信号が書き
込まれている。

【００１５】上記のように、外輪６とハブ５とのはめあ
いをすきま嵌めとし、内輪７と軸３とのはめあいをしま
り嵌めにしたのは、ハブ５はアルミ合金を切削加工して
製作するので精度が多少劣るのに対し、軸３の外径面３
ａは研削仕上げで精度良く加工されているため、内輪７
の方を軸３に固着する方が変形の影響が少ないことによ
る。

【００１６】ハブ５の下面には環状の凹部１０が設けら
れており、その環状の凹部１０の内径面に、ロータ（マ
グネット）１１が固定されると共に、当該環状の凹部１
０内に突き出して形成されているモータ基台２の環状の
突部２ａの外周面には前記ロータ１１にエアギャップを
隔てて半径方向対向に配されたステータ１９が固定され
て回転駆動モータＭが構成されている。

【００１７】次に、この実施形態の作用を述べる。回転
駆動モータＭのステータ１２のコイルに通電すると、ハ
ブ５が駆動される。ハブ５は玉軸受４を介して軸３の回
りに回転し、そのハブ５に搭載されている磁気ディスク
Ｄが同期的に回転駆動される。この場合、玉軸受４は、
玉８が遠心力で外輪６に押しつけられつつ外輪軌道に沿
って転動する。その玉８が外輪軌道内を高速で転動する
際の玉通過振動や、玉軸受４のばね特性に起因する本質
的な振動等のＮＲＲＯが外輪６に生ずる。しかし、外輪
６はすき間αを介してハブ５の内径面５ａにすきま嵌め
されているので、外輪６ははめあい相手のハブ５に対し
て微少変位が可能であり、外輪６の振動は外輪６の変位
によって吸収され、ハブ５にそのまま伝わることが防止
される。そのため、ハブ５に装着されている磁気ディス
クＤは玉通過振動による加振が抑制されて安定した回転
が保証されると共に磁気ヘッドの位置決め精度も向上す
るという効果を奏する。

【００１８】なお、上記のように内輪７と軸３とを圧入
・接着の手段で固着する代わりに、内輪７を軸３に圧入
またはすきま嵌めした後、レーザを用いて両者をスポッ
ト溶接して固着しても良い。圧入せずにすきま嵌めにし
てスポット溶接すると、内輪７の軌道面の圧入による変
形が避けられる利点がある。

【００１９】このようにレーザを用いたスポット溶接で
固着すると、接着剤を用いた時のように接着変形するこ
とがなく、しかも接着剤からのアウトガスの発生もない
等の利点がある。また、接着剤のように硬化に要する時
間や接着後のエージングが不要であるから固着に要する
時間が短くて済むという利点もある。

【００２０】図２は、本発明のディスク駆動用スピンド
ルモータの第２の実施形態の断面図である。この実施形
態の磁気ディスク駆動用スピンドルモータは、軸３，玉
軸受４，スリーブ１５の三点を予め組み立ててユニット
化しておき（図に実線で表示）、その後当該ユニットの
軸３をモータ基台２に嵌め込んで一体に取り付けると共
にスリーブ１５にハブ５をボルト止めすることにより組
み付け、完成品の磁気ディスク駆動用スピンドルモータ
を得るようにしたものである。この場合、ハブ５はスリ
ーブ１５に対してすき間βを介してすきま嵌めとすると
ともに、締結をねじ止めとすることで玉軸受４の変形を
避けるようにしている。

【００２１】このタイプの磁気ディスク駆動用スピンド
ルモータは、搭載される磁気ディスクＤの枚数により機
種ごとにハブ５やモータロータ１１の形状が変わるよう
な場合に容易に適応できるものである。このように、軸
３，玉軸受４，スリーブ１５の三点を予め組み立てて共
通部品としてユニット化しておくと、軸受まわりが統一
できるので軸受メーカでそのユニット部分まで製造する
ことができる。そのため、量産性に優れ、且つユットと
してのＮＲＲＯの精度保証ができるという利点がある。
また、モータ組み立て時に、従来のような接着工程を不
要とすることもでき、モータメーカでの組立作業が極め
て容易になる。

【００２２】上記三点ユニットにあっては、軸３とスリ
ーブ１５との間に二組みの玉軸受４を組み付けるにあた
り、玉軸受の外輪６の方は、スリーブ１５の内径面１５
ａに設けられた段部１５ｂに玉軸受の外輪６の一端面を
係止させるとともに、外輪６のはめあい面である外径面
６ａをはめあい相手のはめあい面であるスリーブ１５の
内径面１５ａに対しすき間αを介してすきま嵌めするこ
とにより取り付けられている。外輪６は、はめあい相手
のスリーブ１５に対して微少変位が可能である。

【００２３】これに対して、玉軸受の内輪７の方は、軸
３に固定するのに、第１実施形態と同じく接着またはレ
ーザを用いたスポット溶接等の手段が利用できる。しか
し、本実施形態の三点ユニットでは、内輪７と軸３とを
直接に接着または溶接して固定する代わりに、環状のブ
ッシュ１６を用いて、内輪７に予圧をかけた状態で軸方
向に取り付けている。すなわち、内輪７のはめあい面で
ある内径面７ａをはめあい相手のはめあい面である軸３
の外周面３ａに対しすき間γを介してすきま嵌めすると
ともに、軸３の端部からブッシュ１６を圧入して内輪７
の一端を軸方向に加圧することにより玉軸受４に予圧を
かけ、その後ブッシュ１６と軸３とをレーザ溶接または
接着剤により接着して固着してある。内輪７は、はめあ
い相手の軸３に対して微少変位が可能である。

【００２４】このようにして軸３とスリーブ１５との間
に玉軸受４を組み付けて取り付けると、外輪６とスリー
ブ１５及び内輪７と軸３とを共にすきま嵌めとすること
ができるから、外輪６及び内輪７の嵌合による変形が防
止でき、ひいてはスピンドルモータとしてのＮＲＲＯが
向上する利点がある。また、ブッシュ１６を溶接または
接着により固定するので、玉軸受の内輪７と軸３とを直
接固着することによる内輪７の軌道の変形が避けられる
という利点がある。さらに、この場合、接着剤で接着す
る代わりに溶接手段を用いると、作業時間が短時間で済
み、かつアウトガス放出のおそれがないなどの利点があ
る。また、ブッシュ１６を溶接する代わりに、低融点の
金属を用いて内輪７と軸３とを蝋付けするようにしても
よい。

【００２５】なお、ブッシュ１６と内輪７との当接面の
間に、Ｏリングやばね部材等の弾性体を挿入して、軸方
向の振動を吸収するようにしてもよい。その他の構成お
よび作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

【００２６】図３は、本発明のディスク駆動用スピンド
ルモータの第３の実施形態の断面図である。この実施形
態の磁気ディスク駆動用スピンドルモータは、１個の玉
軸受４と１個のラジアル動圧流体軸受２０とでハブ５を
支持した例である。玉軸受４はモータ基台２に固定して
立設された軸３の下部に配設し、動圧流体軸受２０は玉
軸受４より軸方向にはなれた軸３の上部に配設されてい
る。玉軸受４のはめあい面である外輪６の外径面６ａと
内輪７の内径面７ａとは、いずれもすきま嵌めにより、
それぞれはめあい相手のはめあい面であるハブ５の内径
面５ａ及び軸３の外径面３ａに嵌め込まれている。外輪
６は、はめあい相手のハブ５に対して微少変位が可能で
あり、また内輪７ははめあい相手の軸３に対して微少変
位が可能である。

【００２７】また、動圧流体軸受２０は、軸３の上端部
寄りの外周面がラジアル受け面２１とされ、これにラジ
アル軸受隙間を介して対向するスリーブ部材２２の内径
面がラジアル軸受面２３とされ、そのラジアル軸受面２
３及びラジアル受け面２１の何れか一方または双方に、
例えばヘリングボーン状等の動圧発生用の溝２４が形成
されると共に、潤滑油，グリース，磁性流体等の潤滑流
体が軸受すき間に介在して潤滑されている。スリーブ部
材２２はハブ５の内面に一体に固着してある。なお、ハ
ブ５の内面には、スリーブ部材２２の上方位置に磁性流
体シール２５が配設され、潤滑流体の飛散を防止してい
る。また、スリーブ部材２２と外輪６との間には、スリ
ーブ部材２２と外輪６とに接する環状の間座を配設して
いる。

【００２８】この実施形態の場合、一方の動圧流体軸受
２０の方は作動時に非接触であってＮＲＲＯが殆どない
軸受であり、また他方の玉軸受４の方は、はめあい面で
ある外輪６の外径面６ａと内輪７の内径面７ａとがいず
れもすきま嵌めにより１個だけ組み付けられている。玉
軸受４を一個としたため、二個使用したときのような玉
軸受相互の組立誤差による影響を受けない。更に、外輪
６及び内輪７の両者ともにすきま嵌めのために変形の影
響もない。かくして、本実施形態の磁気ディスク駆動用
スピンドルモータの場合、ＮＲＲＯが極めて小さい。

【００２９】また、ハブ５に取り付けたディスクＤの重
心の軸方向位置を、ＮＲＲＯがほとんどない動圧流体軸
受２０の軸方向両端の間に位置してあるため、当該ディ
スクＤは玉軸受４の振動の影響を受けない。従って、磁
気ディスクＤ部分のＮＲＲＯは、動圧流体軸受なみの性
能が得られる利点がある。

【００３０】また、内輪７の下端面はモータ基台２に接
し、ハブ５はロータ１１とステータ１２との軸方向吸引
力によって下方に吸引されて玉軸受４に予圧が負荷され
ている。

【００３１】なお、動圧流体軸受２０と玉軸受４を組み
合わせたディスク駆動用スピンドルモータにおいては、
騒音を低下させるために、玉軸受４への予圧を大きくす
ることが必要であることがわかった。そこで、図３のロ
ータ１１とステータ１２とが半径方向に対向する周対向
形モータでは、軸方向の吸引力を大きくするのに限界が
あるため、補助磁気軸受による吸引力を作用させるか、
あるいはロータ１１とステータ１２とが軸方向に対向す
る平面対向形スピンドルモータとすると騒音を小さくで
き好ましい。

【００３２】また、最近の研究により、玉軸受４の玉数
を１２（２×２×３）個，１８（２×３×３）個，２４
（２×２×２×３）個といった約数を３つ以上もつ数を
玉数とした玉軸受４にすると、内外輪の軌道面のうねり
による形状誤差の影響を受けにくく、ＮＲＲＯを小さこ
とが判明した。そこで、この約数を３つ以上もつ数を玉
数とした玉軸受４をこの発明の上記の各実施形態の玉軸
受４にすると、従来に比べてディスク駆動用スピンドル
モータのＮＲＲＯを大幅に低下させることができる。

【００３３】また、この発明では、外輪６及び内輪７の
少なくとも一方は、はめあい相手である軸３，ハブ５，
スリーブ１５に対してラジアル方向に微少変位が可能で
ある。

【００３４】上記の各実施形態で示した磁気ディスク駆
動用スピンドルモータは、ＭＲ（磁気抵抗）ヘッド及び
ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）ヘッドを使った磁気ディスク装
置に応用すると、トラックピッチを数μｍ以下の極限ま
で狭くできるので、磁気ディスク装置の記録面密度を著
しく高めることができる。

【００３５】また、外輪の外径面６ａをはめあい相手の
はめあい面５ａにしまり嵌めとし、内輪の内径面７ａを
はめあい相手のはめあい面３ａにすきま嵌めとしても良
い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディスク
駆動用スピンドルモータによれば、玉軸受は内輪及び外
輪の少なくとも一方がはめあい相手にすきま嵌めである
ため、玉軸受の取付け誤差や接着による軌道輪の変形の
影響を受けにくく、その結果ＮＲＲＯの良いスピンドル
モータが得られ、ひいてはディスクの高密度化がはかれ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の断面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態の断面図である。

【図４】従来の磁気ディスク駆動用スピンドルモータの
断面図である。

【符号の説明】

３ 軸（はめあい相手） ３ａ 軸の外径面（はめあい面） ４ 玉軸受 ５ ハブ（はめあい相手） ５ａ ハブの内周面（はめあい面） ６ 外輪 ６ａ 外輪の外径面 ７ 内輪 ７ａ 内輪の内径面 １１ ロータ １２ ステータ １５ スリーブ（はめあい相手） １５ａ スリーブの内周面（はめあい面） ２０ 動圧流体軸受 Ｍ 回転駆動モータ Ｄ 磁気ディスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古村 恭三郎 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクを装着してモータで回転駆動さ
   れるハブを備えたディスク駆動用スピンドルモータにお
   いて、前記ハブが軸に対して二組みの軸受を介して支持
   され、当該軸受は少なくとも１個の玉軸受を含み、且つ
   その玉軸受は外輪の外径面及び内輪の内径面の少なくと
   も一方がはめあい相手のはめあい面に対してすきま嵌め
   であることを特徴とするディスク駆動用スピンドルモー
   タ。