JPH11234993A - 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 - Google Patents

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

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JPH11234993A
JPH11234993A JP3342998A JP3342998A JPH11234993A JP H11234993 A JPH11234993 A JP H11234993A JP 3342998 A JP3342998 A JP 3342998A JP 3342998 A JP3342998 A JP 3342998A JP H11234993 A JPH11234993 A JP H11234993A
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gap
sleeve
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shaft
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Shuji Fukutani
秀志 福谷
Takao Yoshitsugu
孝雄 吉嗣
Yasuo Saeki
康雄 佐伯
Shoichi Yoshikawa
昭一 吉川
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ノイズの発生を低減したモータを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 回転スリーブ13によってステータコア
18の外側を覆うことによって磁気ノイズの発生を低減
することができ、特にハードディスク装置の駆動用モー
タに使用することによって、磁気記録再生の信頼性を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、OA機器やAV機
器に使用されるモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】テーブル型VTRやカメラ一体型VTR
の回転ヘッドシリンダ,レーザー複写機のポリゴンスキ
ャナーモータ、フロッピーディスク装置やハードディス
ク装置の記録媒体の回転駆動部には、高速、高精度回転
が必要となっている。
【0003】その回転主軸部には、特開平8−2639
09号公報に開示されるようなモータが使用されてい
る。ハードディスク装置に使用されたこの軸固定型のモ
ータは、図10に示すように固定軸1にボールベアリン
グ2を介してロータ側となるハブ部3が回転自在に取り
付けられており、また、ステータにはステータ巻線4が
施されたステータコア5が設けられ、ロータ側のハブ部
3にはステータコア5と対向するように環状のマグネッ
ト6が設けられている。7は記録媒体としてのハードデ
ィスクである。
【0004】ボールベアリング2に代わって流体軸受で
支持した具体的な構造は米国特許第5590003号公
報に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、次の様な問題点がある。図10に示すハ
ードディスク装置では、高速回転させるためにステータ
巻線4の励磁電流を大きくしたり、マグネット6として
大きな磁気力のものを使用すると、漏洩磁束が磁気ノイ
ズとなってハードディスク7に作用するおそれがある。
【0006】本発明は磁気ノイズの発生を低減できるモ
ータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のモータは、ロー
タ側のハブでステータのステータコアを覆って磁気遮蔽
したことを特徴とする。
【0008】この本発明によると、磁気ノイズの発生を
低減したモータを実現できる。
【0009】
【発明の実施の形態】請求項1記載のモータは、固定軸
に回転自在に支持されたロータに設けたマグネットと前
記マグネットに対向するようステータコアに取り付けら
れた固定子巻線とを有するモータであって、固定軸を取
り囲むようにヨークの先端を内側にしてステータコアを
配設し、回転スリーブを、前記固定軸が挿通される軸孔
を有しステータコアのヨークの先端と固定軸の間に位置
する筒部とこの筒部の先端から外側に張り出してステー
タコアの外周部を包み込む凹部を有するハブ部とで構成
し、回転スリーブの筒部の外周に前記マグネットを配設
したことを特徴とする。
【0010】請求項2記載のモータは、請求項1におい
て、固定軸と回転スリーブの間に潤滑流体を充填して流
体軸受を構成するとともに、ステータコアの外周と回転
スリーブのハブ部の凹部の内周面との隙間を0.3mm
以下としたことを特徴とする。
【0011】請求項3記載のモータは、請求項1におい
て、固定軸と回転スリーブの間に潤滑流体を充填して流
体軸受を構成するとともに、ステータコアの外周と回転
スリーブのハブ部の凹部の内周面との隙間を形成するス
テータコアの外周と前記凹部の内周面のうちの少なくと
も一方に、上下の隙間よりも大きな隙間を形成する液溜
まり凹部を形成したことを特徴とする。
【0012】請求項4記載のモータは、ステータに形成
された固定スリーブの軸孔にロータ軸を挿入して回転自
在に支持されたロータにマグネットを設け、前記マグネ
ットに対向するようステータコアに取り付けられた固定
子巻線とを有するモータであって、固定スリーブを取り
囲むようにヨークの先端を内側にしてステータコアを配
設し、ロータを、固定スリーブの前記軸孔に差し込まれ
るロータ軸とこのロータ軸の端部から外側に張り出して
ステータコアの外周部を包み込む凹部を有するハブ部と
で構成し、ステータコアのヨーク先端と固定スリーブの
間に位置するようにハブ部の側にマグネットを取り付け
たことを特徴とする。
【0013】請求項5記載のモータは、請求項4におい
て、ステータコアが設けられたステータ本体に固定スリ
ーブの取付部を設けたことを特徴とする。請求項6記載
のモータは、請求項5において、固定スリーブの基端の
大きさをステータコアのヨークの先端の内径よりも小さ
くしたことを特徴とする。
【0014】請求項7記載のモータは、請求項4におい
て、ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面との間に潤
滑流体を充填して流体軸受を構成するとともに、固定ス
リーブの外径とロータとの間に0.3mm以下の隙間を
形成したことを特徴とする。
【0015】請求項8記載のモータは、請求項4におい
て、ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面との間に潤
滑流体を充填して流体軸受を構成するとともに、ステー
タコアの外周と回転スリーブのハブ部の凹部の内周面と
の隙間を0.3mm以下としたことを特徴とする。
【0016】請求項9記載のモータは、請求項4におい
て、ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面との間に潤
滑流体を充填して流体軸受を構成するとともに、固定ス
リーブの外径とロータとの間に0.3mm以下の隙間を
形成し、ステータコアの外周と回転スリーブのハブ部の
凹部の内周面との隙間を0.3mm以下としたことを特
徴とする。
【0017】請求項10記載のモータは、請求項9にお
いて、ステータコアの外周と回転スリーブのハブ部の凹
部の内周面との隙間を形成するステータコアの外周と前
記凹部の内周面のうちの少なくとも一方に、上下の隙間
よりも大きな隙間を形成する液溜まり凹部を形成したこ
とを特徴とする。
【0018】請求項11記載のモータは、請求項1また
は請求項4において、ハブ部の外径をd5、マグネット
の外径をd6とした場合に、 0.3・d5 < d6 < 0.7・d5 に設定したことを特徴とする。
【0019】請求項12記載のモータは、請求項1また
は請求項4において、ハブ部が鉄もしくはアルミ合金か
らなることを特徴とする。請求項13記載のハードディ
スク装置は、請求項1〜請求項12の何れかに記載のモ
ータを内蔵し、このモータで記録媒体を回転駆動するこ
とを特徴とする。
【0020】本発明の各実施の形態を図1〜図7に基づ
いて説明する。 (実施の形態1)図1〜図3は実施の形態1を示す。
【0021】この実施の形態1は軸固定型モータをハー
ドディスク装置に使用した状態を示している。図1にお
いて、固定軸8の基端はネジ9で下ケース10に固定さ
れている。固定軸8の先端に固定スラスト板11がネジ
12によって取り付けられている。
【0022】固定軸8に対して回転自在の回転スリーブ
13は、前記固定軸8が挿通される軸孔14を有する筒
部15と、この筒部15の先端から外側に張り出したハ
ブ部16とで構成されている。
【0023】回転スリーブ13の筒部15には、前記固
定スラスト板11の下面と上面および前記下面と上面を
つなぐ外周面に沿った対向面とで構成される凹部17が
形成されている。
【0024】図2は図1のA−A’線に沿う断面を示し
ている。下ケース10には、図1と図2に示すようにス
テータコア18が取り付けられており、ステータコア1
8は固定軸8を取り囲むようにヨーク19の先端20を
内側にして取り付けられている。
【0025】回転スリーブ13の筒部15の先端に一体
的に取り付けられた前記ハブ部16は、下ケース10に
取り付けられた前記ステータコア18の外周部を包み込
む凹部21を有している。また、回転スリーブ13に
は、前記筒部15の外周でステータコア18のヨーク1
9の先端20に対向して環状のマグネット22が磁性材
料で形成されたロータフレーム47を介して取り付けら
れている。
【0026】組み立ては、筒部15とハブ部16とを一
体にした回転スリーブ13を固定軸8に差し込み、筒部
15の凹部17に固定スラスト板11が位置するように
固定軸8に固定スラスト板11を取り付け、筒部15の
凹部17の開口部に回転スラスト板23を取り付ける。
回転スラスト板23には、固定スラスト板11の取り付
け用の前記ネジ12の頭部よりも僅かに大径の中央孔2
4が形成されている。
【0027】最後に筒部15の凹部17の開口部が蓋2
5で閉塞される。なお、高速回転するこのモータは、流
体軸受構造で回転スリーブ13が支持されている。具体
的には、固定軸8と筒部15の内周面との間にはラジア
ル側動圧発生部が形成されており、固定スラスト板11
と回転スリーブ13の凹部17と回転スラスト板23と
の間にはスラスト側動圧発生部が形成されている。
【0028】ラジアル側動圧発生部は、固定軸8の外周
面に動圧発生溝を形成するともに隙間に潤滑流体が充填
されている。スラスト側動圧発生部は固定スラスト板1
1の上面と下面にそれぞれ動圧発生溝を形成するともに
隙間に潤滑流体が充填されている。
【0029】なお、この実施の形態はハードディスク装
置であるため、ハブ部16にハードディスク26が取り
付けられている。このように構成したため、ステータコ
ア18のヨーク19に施された固定子巻線27に通電し
て励磁すると、このステータコア18から発生する回転
磁界と回転スリーブ13の側に取り付けられたマグネッ
ト22との反作用で、回転スリーブ13が高速回転して
ハードディスク26が回転駆動される。
【0030】この際に、ステータコア18,固定子巻線
27やマグネット22は図1と図2に示すように回転ス
リーブ13のハブ部16の凹部21の内側になって覆わ
れているため、ハブ部16を磁気遮蔽の効果を期待でき
る材質、例えば、鉄もしくはアルミ合金からハブ部16
を形成することによって磁気ノイズの発生を大幅に低減
できる。
【0031】さらに、この流体軸受構造のモータでは、
充填されている潤滑流体が回転スリーブ13から外部に
飛散することを防止するために、図3に示すようにステ
ータコア18の外周と回転スリーブ13のハブ部16の
凹部21の内周面との対向面で形成される隙間Δg1を
0.3mm以下に設定するとともに、この隙間の途中に
液溜まりを形成して潤滑流体の飛散を防止している。な
お、この実施の形態における液溜まりは、ハブ部16の
凹部21の内周面に液溜まり凹部28を形成して実現さ
れている。
【0032】この流体軸受装置は固定軸片持ち構造で図
示されているが、固定軸両持ち構造としても実施でき
る。 (実施の形態2)図4〜図7は(実施の形態2)を示
す。
【0033】この実施の形態2は軸回転型モータをハー
ドディスク装置に使用した状態を示している。図4にお
いて、ステータは、下ケース29の中央に形成された取
付部としての孔30に固定スリーブ31の基端を差し込
んで構成されている。固定スリーブ31には中央に軸孔
32が形成されている。
【0034】固定スリーブ31に対して回転自在の回転
スリーブ33は、固定スリーブ31の軸孔32に挿入さ
れるロータ軸34と、このロータ軸34の先端から外側
に張り出したハブ部35とで構成されている。ロータ軸
34の基端部にはネジ36によって回転スラスト板37
が取り付けられている。
【0035】固定スリーブ31の基端には、前記回転ス
ラスト板37を収容する凹部38が形成されている。図
5は図4のB−B’線に沿う断面を示している。下ケー
ス29には、図4と図5に示すようにステータコア39
が取り付けられており、ステータコア39は固定スリー
ブ31を取り囲むようにヨーク40の先端41を内側に
して取り付けられている。
【0036】回転スリーブ33の前記ハブ部35は、下
ケース29に取り付けられた前記ステータコア39の外
周部を包み込む凹部42を有している。回転スリーブ3
3のハブ部35の凹部42の内側でステータコア39の
ヨーク40の先端41に対向して環状のマグネット43
がロータフレーム47を介して取り付けられている。
【0037】なお、回転スリーブ33のハブ部35の内
径をd1(図6参照),ステータコア39の外径をd
2,ステータコア39のヨーク40の先端41の内径を
d3,固定スリーブ31の基端部の外径をd4とする
と、 d1 > d2 > d3 > d4 に設定されている。
【0038】組み立ては、図6に示すように回転スリー
ブ33のロータ軸34に固定スリーブ31を組み付け、
これを固定子巻線44を施したステータコア39が取り
付けられた下ケース29に組み付けて構成される。
【0039】回転スリーブ33と固定スリーブ31の組
み立ては、ロータ軸34に固定スリーブ31を挿入し、
次にロータ軸34にネジ36で回転スラスト板37を取
り付けて構成されている。この実施の形態において、固
定スリーブ31の基端部の外径d4を、ステータコア3
9のヨーク40の先端41の内径d3よりも小さく構成
してあるため、図6に示すようにステータコア39の内
側を通して下フレーム29の中央孔30に圧入もしくは
接着して下フレーム29と固定スリーブ31とを一体化
できる。
【0040】なお、高速回転するこのモータは、流体軸
受構造で回転スリーブ33のロータ軸34が支持されて
いる。具体的には、ロータ軸34と固定スリーブ31の
内周面との間にはラジアル側動圧発生部が形成されてお
り、回転スラスト板37と固定スリーブ31の凹部38
との間にはスラスト側動圧発生部が形成されている。
【0041】ラジアル側動圧発生部は、ロータ軸34の
外周面に動圧発生溝を形成するともに隙間に潤滑流体が
充填されている。スラスト側動圧発生部は回転スラスト
板37の上面に動圧発生溝を形成するともに隙間に潤滑
流体が充填されている。
【0042】なお、この実施の形態はハードディスク装
置であるため、ハブ部35にハードディスク45が取り
付けられている。このように構成したため、ステータコ
ア39のヨーク40に施された固定子巻線44に通電し
て励磁すると、このステータコア39から発生する回転
磁界と回転スリーブ33の側に取り付けられたマグネッ
ト43との反作用で、回転スリーブ33が高速回転して
ハードディスク45が回転駆動される。
【0043】この際に、ステータコア39やマグネット
43は図4と図5に示すように回転スリーブ33のハブ
部35の凹部42の内側になって覆われているため、ハ
ブ部35を磁気遮蔽の効果を期待できる材質、例えば、
鉄もしくはアルミ合金からハブ部35を形成することに
よって磁気ノイズの発生を大幅に低減できる。
【0044】さらに、この流体軸受構造のモータでは、
充填されている潤滑流体が回転スリーブ33から外部に
飛散することを防止するために、回転スリーブ33の前
記固定スリーブ31の先端に対応する部分には、図7に
も示すように固定スリーブ31の外周面に近接する環状
突起46がハブ部35に形成されており、環状突起46
と固定スリーブ31の外周面との隙間Δg2が0.3m
m以下に設定されている。固定スリーブ31の外周面と
ロータフレーム47との隙間Δg3も0.3mm以下に
設定されている。
【0045】さらに、ステータコア39の外周と回転ス
リーブ33のハブ部35の凹部42の内周面との対向面
で形成される隙間Δg4を0.3mm以下に設定すると
ともに、この隙間の途中に実施の形態1と同様に液溜ま
り48を形成して、潤滑流体の飛散を確実に防止してい
る。
【0046】この軸回転型の実施の形態では、下ケース
29と固定スリーブ31とを組み立てて構成したが、下
ケース29と固定スリーブ31とを一体形成して構成す
ることもできる。
【0047】上記の各実施の形態で使用した潤滑流体
は、95パーセント以上がエステル油を用い、残りの5
パーセント以下は、鉱油、オレフィン、炭化水素などで
ある。その表面張力は25dyn/cm(at29℃)
以上に調製したものを使用した。
【0048】上記の各実施の形態においては、ハブ部1
6,35の外径をd5、マグネット22,43の外径を
d6とした場合に、 0.3・d5 < d6 < 0.7・d5 に設定されている。この設定の根拠を図8と図9を用い
て説明する。
【0049】上限は漏洩磁束を規定値よりも大きくしな
いと言う観点から決定されており、図8はマグネット2
2,43の外径d6と漏洩磁束の関係図を示している。
ハブ部16,35の外径をd5を小さくすればマグネッ
ト22,43から漏洩する磁束がハードディスク26,
45に与える影響は小さくなり、磁気記録されたデータ
を減磁することがなく、磁気記録の信頼性が向上する。
図8に示す特性図においてマグネット22,43の実用
的で効果的な外径d6は“ 0.7・d5 ”以下が使用
範囲である。
【0050】下限はモータトルクの観点から決定されて
おり、図9はマグネット22,43の外径d6とトルク
定数の関係図を示している。上記のようにハブ部16,
35の外径をd5を小さくすれば磁気記録の信頼性が向
上するが、モータトルクの維持が困難になってくる。ト
ルク:Tは、トルク定数:ktと印加電圧:Vとに比例
し、モータの内部抵抗:Raに反比例する。
【0051】 T ∝ kt ・ V ・( 1/Ra ) ここで、内部抵抗:Raを維持してトルクを得るために
は、トルク定数:ktがほぼ決まる。トルク定数:kt
を満足させるためには固定子巻線27,44を巻くスペ
ースが必要となる。この巻線スペースを決定付けるd5
は下限が決まるktのためにはd5を大きくする必要が
あり、図9に示す特性図においてマグネット22,43
の実用的で効果的な外径d6は“ 0.3・d5 ” 以
上が使用範囲である。
【0052】上記の各実施の形態では、流体軸受の場合
を例に挙げて説明したが、ロータ側をボールベアリング
を介して支持した装置であっても同様の効果を期待でき
る。
【0053】
【発明の効果】以上のように本発明のモータは、回転ス
リーブによってステータコアの外側を覆うように構成し
たため、磁気ノイズの発生を防止することができ、特に
ハードディスク装置の駆動用モータに使用することによ
って、磁気記録再生の信頼性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の断面図
【図2】図1のA−A’線に沿う断面図
【図3】同実施の形態の要部の拡大図
【図4】本発明の実施の形態2の断面図
【図5】図4のB−B’線に沿う断面図
【図6】同実施の形態の組立工程の説明図
【図7】実施の形態2の要部の断面図
【図8】各実施の形態のマグネットの外径と漏洩磁束の
関係図
【図9】各実施の形態のマグネットの外径とトルク定数
の関係図
【図10】従来のハードディスク装置用モータの断面図
【符号の説明】
8 固定軸 9 ネジ 10 下ケース 11 固定スラスト板 12 ネジ 13 回転スリーブ 14 軸孔 15 筒部 16 ハブ部 17 凹部 18 ステータコア 19 ヨーク 21 凹部 22 マグネット 23 回転スラスト板 24 中央孔 25 蓋 26 ハードディスク 27 固定子巻線 28 液溜まり凹部 29 下ケース 30 孔 31 固定スリーブ 32 軸孔 33 回転スリーブ 34 ロータ軸 35 ハブ部 36 ネジ 37 回転スラスト板 38 凹部 39 ステータコア 40 ヨーク 42 凹部 43 マグネット 44 固定子巻線 45 ハードディスク 46 環状突起 47 ロータフレーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 昭一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定軸に回転自在に支持されたロータに
    設けたマグネットと前記マグネットに対向するようステ
    ータコアに取り付けられた固定子巻線とを有するモータ
    であって、 固定軸を取り囲むようにヨークの先端を内側にしてステ
    ータコアを配設し、 回転スリーブを、前記固定軸が挿通される軸孔を有しス
    テータコアのヨークの先端と固定軸の間に位置する筒部
    とこの筒部の先端から外側に張り出してステータコアの
    外周部を包み込む凹部を有するハブ部とで構成し、 回転スリーブの筒部の外周に前記マグネットを配設した
    モータ。
  2. 【請求項2】 固定軸と回転スリーブの間に潤滑流体を
    充填して流体軸受を構成するとともに、ステータコアの
    外周と回転スリーブのハブ部の凹部の内周面との隙間を
    0.3mm以下とした請求項1記載のモータ。
  3. 【請求項3】 固定軸と回転スリーブの間に潤滑流体を
    充填して流体軸受を構成するとともに、ステータコアの
    外周と回転スリーブのハブ部の凹部の内周面との隙間を
    形成するステータコアの外周と前記凹部の内周面のうち
    の少なくとも一方に、上下の隙間よりも大きな隙間を形
    成する液溜まり凹部を形成した請求項1記載のモータ。
  4. 【請求項4】 ステータに形成された固定スリーブの軸
    孔にロータ軸を挿入して回転自在に支持されたロータに
    マグネットを設け、前記マグネットに対向するようステ
    ータコアに取り付けられた固定子巻線とを有するモータ
    であって、 固定スリーブを取り囲むようにヨークの先端を内側にし
    てステータコアを配設し、 ロータを、固定スリーブの前記軸孔に差し込まれるロー
    タ軸とこのロータ軸の端部から外側に張り出してステー
    タコアの外周部を包み込む凹部を有するハブ部とで構成
    し、 ステータコアのヨーク先端と固定スリーブの間に位置す
    るようにハブ部の側にマグネットを取り付けたモータ。
  5. 【請求項5】 ステータコアが設けられたステータ本体
    に固定スリーブの取付部を設けた請求項4記載のモー
    タ。
  6. 【請求項6】 固定スリーブの基端の大きさをステータ
    コアのヨークの先端の内径よりも小さくした請求項5記
    載のモータ。
  7. 【請求項7】 ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面
    との間に潤滑流体を充填して流体軸受を構成するととも
    に、固定スリーブの外径とロータとの間に0.3mm以
    下の隙間を形成した請求項4記載のモータ。
  8. 【請求項8】 ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面
    との間に潤滑流体を充填して流体軸受を構成するととも
    に、ステータコアの外周と回転スリーブのハブ部の凹部
    の内周面との隙間を0.3mm以下とした請求項4記載
    のモータ。
  9. 【請求項9】 ロータ軸と固定スリーブの軸孔の内周面
    との間に潤滑流体を充填して流体軸受を構成するととも
    に、固定スリーブの外径とロータとの間に0.3mm以
    下の隙間を形成し、ステータコアの外周と回転スリーブ
    のハブ部の凹部の内周面との隙間を0.3mm以下とし
    た請求項4記載のモータ。
  10. 【請求項10】ステータコアの外周と回転スリーブのハ
    ブ部の凹部の内周面との隙間を形成するステータコアの
    外周と前記凹部の内周面のうちの少なくとも一方に、上
    下の隙間よりも大きな隙間を形成する液溜まり凹部を形
    成した請求項9記載のモータ。
  11. 【請求項11】 ハブ部の外径をd5、マグネットの外
    径をd6とした場合に、 0.3・d5 < d6 < 0.7・d5 に設定した請求項1または請求項4に記載のモータ。
  12. 【請求項12】 ハブ部が鉄もしくはアルミ合金からな
    る請求項1または請求項4に記載のモータ。
  13. 【請求項13】 請求項1〜請求項12の何れかに記載
    のモータを内蔵し、このモータで記録媒体を回転駆動す
    るハードディスク装置。
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