JPH03212148A - スピンドルモータ組立体 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は一般的にはディスク駆動装置に関する。

特に、改良スピンドルモータ組立体に関する。

（従来の技術） 近代的なディスクトップコンピユー９８Ｍ用ディスク駆
動装置は記録媒体で情報を記録したり再生したりする。

前記媒体は一般的に、多数の同心状軌道を有する円形情
報記憶ディスクの積重体の形をとっている。従来のウィ
ンチエスタ（Ｗｉｎｃｈｅｓｔｅｒ）タイプのディスク
駆動装置は、単一のスピンドル組立体のハブ部分の周り
で支承されている１個以上の垂直方向に整合させた情報
記憶ディスクを有するディスク積重体を含む。各ディス
クは、該ディスクと外部装置との間で情報を転送するよ
うにつくられた少なくとも１個の付属の磁気ヘッドを有
する。ヘッドは典型的にはディスクにわたって半径方向
に前後に運動するよう配置され、ディスクを回転させる
ためにスピンドルモータ組立体が設けられている。スピ
ンドルおよび磁気ヘッドの運動が協働してディスクのい
ずれかの部分への乱アクセスを許容する。

ディスク駆動装置は比較的古く、かつ確立された技術で
あるが、消費者のｇＩ要はよりコンパクトで、より高容
量でより急速なアクセス性の４１成に常に向かっている
。従来技術による構成においてサイズを制限する要素の
１つは情報記憶ディスクを回転させるために使用するス
ピンドルモータ組立体であった。

ディスク駆動用に用いられている従来のスピンドルモー
タ組立体を第１図に示す。第１図から判るように、従来
のスピンドルモータ組立体は典型的に、駆動装置のハウ
ジングに固定可能の非回転スピンドルフランジ１ｏＯを
含んでいる。回転可能のハブ１０６がスピンドル７ラン
ジ１００の周りに支承され、かつ前記ハブ並びに７ラン
ジと共軸線関係で延在している細長い回転用能のシャフ
ト１１２により支持されている。一対の隔置された玉軸
受１１５がシャフトとフランジとの間で設けられ、スピ
ンドルシャフト１１２がスピンドルフランジ１００の画
成空間内で自在に回転できるようにしている。モータ１
１８がスピンドルのすぐ下方に配設され、モータの要素
は駆動＠胃を組み立てたときディスクハウジングの外側
に位置するようにする。モータ１１８はステータ組立体
１２１とロータ組立体１２４とを含む。ステータ組立体
は、それぞれその周りで巻き線を巻いた複数の積重体を
含む。ロータ組立体１２４は下方のハブ１２７によりス
ピンドルシャフトに取り付けられている。ロータ組立体
はカップ状ロータキャップ１３０と、その内面の周りで
複数の磁石１３３を配置した隆起した環状フランジ部分
１３２とを含む。前記の配置では従来のディスク装置に
使用した場合、大きな空間を有する要素が数多くあるた
め小型化に直ちに寄与しない。さらに、コンパクトにサ
イズを単に小さくすることは要素の構造を弱体化させ、
早期の摩耗や、モータの機械的共鳴周波数を低下させる
傾向がある。前記の機械的共鳴は音響ノイズを発生させ
、ユーザをいらだたせるので、最小にすることが好まし
い。

従来技術による構成により空間利用が優れているスピン
ドルモータの一構成方沫は第２図に示すようなハブモー
タを組み入れている。この方法においては、固定のシャ
フト１５０が設けられ、その周りにスピンドルハブ１５
２が支承されている。

一対の隔置された玉軸受１５４，１５５が前記固定シャ
フトと回転可能ハブ１５２との間に直接取り付けられて
いる。モータマグネット１５６はスピンドルハブ１５２
により直接支持され、ステータの巻き線１５７が前記の
隔置した玉軸受１５４゜１５５の間に配置されている。

前記の構成は前述の従来技術による構成よりコンパクト
であるものの、軸受１５４．１５５と巻き線１５７がハ
ブ領域内の空間を取り合うという欠点を有する。このこ
とは、大きな外形のディスク駆動装置においては前記ベ
アリングやステータの巻き輪を十分大きいサイズとしう
るゆったりした余地があるので特に問題とはならない。

しかしながら外形の小ざいディスク駆動装置においては
、ベアリングのサイズ（および強度）あるいはステータ
巻き線のサイズ（およびパワー）のいずれかが犠牲とな
らざるを得ない。そのような犠牲は高品質高性能のディ
スク駆動装置には許容できないものである。

さらに別の方法を第３図に示す。この方法では、固定シ
ャフト１７０がまた使用されており、スピンドルのハブ
１７２はカップ状の断面を有している。ベアリング１７
４．１７５はシャフト１７０とスピンドルハブ１７２の
内壁１７１との閤に位置している。ハブは前記内壁の外
側で大きいＵ字形のトラフ１７６を有し、モータの要素
は前記大型のトラフ１７６内に位ｌしている。詳しくは
、ロータ磁石１７８はスピンドルハブの外壁１７９によ
り担持され、一方ステータの巻き１１１８１はＵ字形ト
ラフの内部でモータのハウジングのベースから上方へ延
びたサポートリング１８３により担持されている。前記
の配置により十分大きいサイズのベアリングやステータ
巻き線を許容するが、ハブを極めて大きくする必要があ
るので内径の大きいディスクを必要とする。

従来技術による構成の欠点を鑑みれば、現在の技術水準
のディスク駆動装置が要求する性能を提供することので
きるコンパクトなスピンドル構成に対する需要がある。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の主要な目的は、相対的に茗しく小型で
あって、外形の小さいディスク駆動装置で使用できるコ
ンパクトなスピンドル組立体を提供することである。

本発明の別の目的は、頑丈で、製作が容易で、部品点数
の少ない高トルクのスピンドルモータ組立体を提供する
ことである。

（課題を解決するための手段） 前述並びにその他の目的を連成するために、かつ本発明
の目的によれば、固定シャフトを用い、モータ要素を７
ランジのすぐ下方のスピンドルハブの外壁に位置させて
いる新規なスピンドルモータ組立体が開示される。詳し
くは、ディスク駆動装置用の開示されたスピンドルモー
タ組立体はその周りで共軸線関係で支承されたスピンド
ルハブを有する固定シャフトを含む。スピンドルハブは
、ディスク駆動装置のディスク積重体を支持する厚さを
厚くした７ランジ部分を含む数個の区別した部分と、デ
ィスク積重体とは反対の７ランジの側近傍に位置した厚
さを薄くしたロータ担持部分とを有する。一対の隔置し
たベアリングがスピンドルハブを固定シャフトに回転可
能に連結し、各ベアリングの内側レースは固定シャフト
に固定され、外側レースはスピンドルハブの内面に固定
されている。〇−タ組立体は多数の極を有する磁石装置
を含み、スピンドルハブのロータ担持部分の外面に担持
されている。ステータは〇−タと協働してシャフトと共
にスピンドル（並びにディスク積重体）を回転させる複
数の固定巻き線を有している。

ステータ組立体はハブの７ランジとロータ担持部分とに
より画成された空間内で実質的に位ａすることが好まし
い。

好適実施例においては、整流を制御するために極の通過
を検出すべくロータ磁石の近傍の固定位置にホール効果
センサがセットされている。ホール効果センサの感度を
向上させるために、磁石は多極に対して非平行性の磁束
領域を設定するために磁化されている。

本発明の特徴は特に特許請求の範囲に記載のように新規
なものと考えられる。本発明はその他の目的や利点と共
に、添付図面に開運した以下の説明を参照することによ
り最良に理解できる。

（実施例） まず１４ＷＪとＮ７図とを参照すれば、本発明の教示を
組み入れるのに適した回転ディスク駆動装置１が概略図
および平面図の形で示されている。

ディスク積重体１０は、それぞれ上下のケーシング部材
７と９とを有するハウジング５内でスピンドルモータ組
立体１５の周りに支承されている。

ディスク積重体１０は、間隔を保つために隣接するディ
スク１０の間にスペーサ２３を配置させた複数の情報記
憶ディスク１０を含む。第４図に示す実施例においては
、２個のみの情報記憶ディスクが使用されている。しか
しながら、隣接する多対のディスクの間にスペーサを配
置させて、ディスク積重体にいずれの数の情報記憶ディ
スクを組み込んでよいことが認められる。最上の情報記
憶ディスクの上方に位置したディスククランプ２５がデ
ィスク積重体をスピンドルモータ組立体１５のハブ部分
にしっかりと固定する。

ヘッド位置決め組立体１８がハウジング５の一方の隅に
おいて上Ｆケーシング７．９の間で回転可能に取り付け
られている。ヘッド位置決め組立体２８は、磁気ディス
ク１０から情報を読み出し、かつ該ディスクへ書き込む
ための磁気読み出し／書込みヘッド即ちサーボヘッド３
２をそれぞれが担持した。複数のへラドアーム撓み体３
ｏを担持している。ヘッドアームはそれぞれ、個々の撓
みマウント３８によりヘッド位置決め組立体２８に取り
付けられている。、音声コイルモータ４０はデータおよ
びサーボヘッドが磁気ディスクを横切って運動するよう
ヘッド位置決め組立体を前後に精密に回転させるように
つくられている。磁気ラッチ４２は、ディスク駆動装置
が使用されていないときヘッド位置決め組立体を適所に
保持する。

各磁気ディスク１０は情報を記録づるための多数の同心
状の円形情報記録トラックを有する。ヘッド位置決め組
立体２８によりＭＩＩＩされるヘッド３２の全体的に半
径方向の運動と組み合わされるとスピンドルモータ組立
体１５の回転動作によりディスク１０に記憶された情報
への乱アクセスを許容する。

次に主として第４図を参照すれば、図示のために選択し
たスピンドルモータ１５の第１の実施例は一対の対向し
たねじ５４．５５により駆動装置に固定された固定スピ
ンドルシャフト５２を含む。

スピンドルシャフトをその他の要領で取り付けても同様
に作用することが認められる。例として、前記シャフト
の一端は上方あるいは下方のハウジングのいずれかにお
番ノるくほみに圧入することができる。回転可能のスピ
ンドルハブ６０がスピンドルシャフト５２の周りで共軸
線圏係で支承され、かつ一対の隔置した玉軸受６２によ
り支持されている。前記玉軸受６２の内側レースと外側
レースとはスピンドルシャフトとスピンドルハブ６ｏの
内面にそれぞれ好ましくは接着剤により固定され、スピ
ンドルハブ６０がスピンドルシャフト５２の周りで回転
自在にさせる。玉軸受６２はスペーサ６３により分離さ
れている。スペーサ６３は製作の間に軸受に軸線方向に
予備負荷を与えるために使用される。

スピンドルハブ６０は、スピンドルシャフト５２と玉軸
受６２とを受は入れる内孔６５を形成する概ね円筒形の
壁を有する。前記壁は３個の個別のセクションに分割さ
れ、ディスククランプ２５を支持するための環状のポス
トリング６７を有する。詳しくは、前記！は比較重厚い
上方セクション７ｏと、拡大した中間フランジセクショ
ン７２と、比較的薄い磁石支持用下方セクション７４と
を含む。多数のねじ孔がハブの頂部分から壁のＦ方セク
ションおよび７ランジセクシヨンを通して下方へ延び、
ディスククランプ２５をスピンドルモータ１５に固定し
ているクランプねじ７５受は入れる。小さいカバープレ
ート７６が７ランジ７２の下方のハブの周りで支承され
、ねじ孔をシールしてモータ組立体内のダストの流体や
金属粉が主デイスクチャンバへ逃げないよう阻止する。

フランジ７２は支持面７７を提供し、その上に情報記憶
ディスク１０が載置できる。このように、ディスク積重
体はディスククランプ２５と７ランジ７２の支持面７７
との間で適所に保持される。

鉄製の磁石支持リング８０が、好ましくは接着剤で下方
のハブセクション７４に固定されている。

好適実施例においては、スピンドルハブ６ｏはアルミニ
ウムから形成されている。リング状磁石８２は磁石支持
リング８０に固定され、磁石をスピンドルハブにしっか
りと固定する。磁石８２はスビンドルハブ６０により担
持されているので、磁石はスピンドルハブと共に回転し
、従ってスピンドルモータ組立体のロータ部分を形成す
る。

第４図に示すスピンドルモータの実施例において、ディ
スク積重体８は２個のみの情報記憶ディスクを含み、ハ
ウジング５は駆動装置の外形と、占められる空間を最小
とするよう構成されている。

従って、上方のケーシング部材９はスピンドルモータ１
５のステータおよび０−ラ部分を受は入れるようつくら
れた円筒形のくぼみ９０を含む。多数のステータ巻き１
１９２が第二鉄積層体９４の周りに巻かれ、該積層体９
４の方はくぼみ９０の内壁に接着剤で接着されている。

流体磁石シールドを組み入れた従来の強流体性シール９
６はスピンドルハブ６０の内孔６５内に位置され、軸受
領域からのヘッドディスク領域までの空気の流れによる
汚染に対するシールを提供する。

次に第５図を参照すれば、本発明の代替実施例を、同じ
部材を指示するのに同じ参照番号を用いて以下説明する
。本実施例においては、整流を制御するためにロータの
回転をモニタするホール効果センサ装置が設けられてい
る。第５図はまた、本発明の範囲内で考えられる修正の
若干を例示するためにスピンドルモータの他の数個の要
素の僅かに責なる実施例を示す。第２の実施例において
は、翠−の情報記憶ディスク１０が検討されており、そ
のためスピンドルハブの上方セクション７０が極めて小
さくされている。さらに、複数のねじによりディスクハ
ウジングに結合され、かつステータとホール効果センサ
装置とが個別のユニットとして設置できるようにするベ
ースプレート２ｏＯが設けられている。

ホール効果センサ２０５は、ベースプレート２０ｏによ
り担持されたプリント回路盤２０７に取り付けられ、か
つリング状磁石８２のすぐ下方に位置されている。この
ように、極がセンサを通る度に、磁束の変化を検出し、
モータの整流を制御するために使用される制御装＠（図
示なし）にその旨を知らせる。増分運動を検出するため
に数個のホール効果センサをベースプレートの周りに位
置させることができる。例として、図示のために選定し
た実施例においては、相互に対して１２０度の角度で配
置した３個のホール効果センサが用いられている。

当該技術分野の専門家には認められるように、リング状
磁石８２は（第６図において、磁束線ＡおよびＢが示す
ように）その外面に対して垂直の最も強度の磁界を提供
するよう典型的に磁化される。前述のように取り付けら
れたホール効果センサは典型的には磁束の変化を十分検
出して極の通過を指示することができるが、第６図に示
すように異なる二方の方向性を有する磁界を多極が放射
するように磁化させてもよい。詳しくは、ホール効果セ
ンサにすぐ隣接した磁石の最下部分は、その磁束線Ｃお
よびＤが第６図に示すように磁石の外面に対して平行と
なるように磁化され、一方リング状磁石８２の大部分は
従来の要領で磁化される。

第５図に戻れば、前述の実施例におけるスピンドルフラ
ンジは、ベースから上方に延びる突出リング２１１と重
なるよう上方に曲げられている。

前記の重なりによりスピンドル組立体を遮断し、スピン
ドルモータの要素の周りの空間と、駆動装置の主区画室
内の空間との閣でのダスト粒体および金属くずの移行を
低減させる。プリント回路ケーブル２１５はプリント回
路Ｗ２Ｏ７から制御装置まで延びる。プリント回路ケー
ブルはクランプ２１７によりベースプレート２００にク
ランプされている。

当該技術分野の専門家には認められるように、ロータの
リング状磁石８２における極の実際の数とステータにお
ける巻き数とはモータの要件に応じて広範囲に変えるこ
とができる。前述の実施例においては、例としてリング
状磁石は８１１の極を含み、ステータは１２個の響き纏
９２を含む。

また、前述のスピンドルモータ構造体は従来のものに較
べて数々の利点を有することが明らかである。まず、前
述した構造体は本質的に極めて剛性であり、機械的構造
上の共鳴の発生に対する駆動装置の感応性を低減させる
。前記共鳴の方は好ましくない音響ノイズを発生させる
ことがよくある。本発明の構成は外形が小さくで、駆動
装置の必要全体寸法を低減させるため空間を節約する。

また、情報への急速アクセスを許容するコンパクトで軽
量のハブ組立体に対して高トルクを提供することができ
る。最後に、本発明により得られた構成は従来のスピン
ドルモータより部品点数が少なく、そのため製作を筒単
にし、全体のスピンドルモータのコストを低減させる。

本発明の実施例を極数例のみ本明細１で記載したが、本
発明は本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく
その他の多数の特定形態で実施可能なことが理解される
。特に、スピンドルハブ並びにケーシングおよび／また
はベースプレートの実際の寸法および形状は広く変更司
能なことも認められる。同様に、各種のスピンドルモー
タ要素の方法と強度は特定の駆動装置の特定の要件を許
容するよう構成すべきである。従って、前述の例や実施
例は例示であり、限定的でなく、本発明は本明細書に記
載の詳細に限定されるのではなく、特ａ’＋ａ求の範囲
内で修正することができる。

４、　ｒｊ！Ｉ面の簡串な説明 第１図は従来のスピンドルモータ組立体の概略断面図、 第２図は従来技術による固定シャフトのスピンドルモー
タ組立体の概略断面図、 第３図は従来技術による固定シャフトのスピンドルモー
タ組立体、 第４図は本発明により構成したスピンドルモータ組立体
の断面図、 第５図は整流を制御するためにホール効果センサを組み
入れた本発明の代替実施例の断面図、第６図は各種の極
の磁束り向を示す、第５図の磁石の概略斜視図、および 第７図は本発明によるスピンドルモータ組立体を組み入
れるに適したディスク駆動装置を頂部カバーを外して示
す概略上面図である。

図において、 １０・・・ディスク　１５・・・スピンドルモータ５２
・・・スピンドルシャフト　６０・・・スピンドルハブ
　６２・・・玉軸受　７０・・・上部セクション７２・
・・７ランジセクシヨン　７４・・・下部セクション　
８２・・・リング状磁石　９２・・・ステータ巻き線２
００・・・ベースプレート　２０５・・・ホール効果セ
ンサ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定シャフトと、前記固定シャフトの周りで回転
   するよう共軸線関係で支承されたスピンドルハブであっ
   て、内外面と、ディスク積重体を支持する第１の支持面
   を有する厚さを厚くしたフランジ部分と、スピンドルハ
   ブを固定シャフトに回転可能に連結させるため一対の隔
   置された軸受の少なくとも一方に隣接して位置した、第
   ２の厚さを薄くしたロータ担持部分とを有し、前記の軸
   受の各々の内側レースが固定シャフトに固定され、外側
   レースが前記スピンドルハブの内面に固定されているス
   ピンドルハブと、前記スピンドルハブのロータ担持部分
   の外面により担持された磁石手段であって、複数の極を
   有し、スピンドルモータのロータ部分を形成し、かつ前
   記固定シャフトとは反対の前記磁石の側に位置した前記
   軸受の一方に隣接した磁石手段と、前記磁石手段と協働
   し前記シャフトに対して前記スピンドルハブを回転させ
   るステータ手段とを含むことを特徴とするスピンドルモ
   ータ組立体。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の組立体において、
   整流を制御するために極を通つたことを検出すべく磁石
   手段に隣接して固定したホール効果センサをさらに含む
   ことを特徴とするスピンドルモータ組立体。
3. （３）特許請求の範囲第２項に記載の組立体において、
   前記磁石手段が磁性材料で形成された環状のリングを含
   み、前記環状リングは多数の極を有するよう磁化され、
   各極は個別の二方の方向性を有する磁界を発生させるよ
   う磁化されていることを特徴とするスピンドルモータ組
   立体。
4. （４）特許請求の範囲第２項に記載の組立体において、
   さらに、スピンドルモータ組立体をディスク駆動装置ハ
   ウジングに取り付けるベースプレートを含み、前記ベー
   スプレートがステータ手段とホール効果センサを担持し
   ていることを特徴とするスピンドルモータ組立体。
5. （５）特許請求の範囲第１項に記載の組立体において、
   前記磁石手段が、磁性材料で作られ、多数の極を有する
   よう磁化されている環状のリングと、前記磁石リングを
   担持するようスピンドルハブのロータ担持部分の外面に
   固定された第二鉄リングとを含むことを特徴とするスピ
   ンドルモータ組立体。