JPH1092091A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は前記従来技術による不具合を除
去することであり、温度変化によって生じる磁気ディス
クのずれ、及び軸受の予圧変化の両者を防止することが
できるスピンドルモータ構造を備えた磁気ディスク装置
を提供することである。 【解決手段】ハブ１０と軸受外輪２１ａ、２１ｂとは直
接またはスペーサ１３を介して固着され、さらにハブ１
０、及びスペーサ１３の軸受外輪２１ａ、２１ｂ固着部
近傍には、円周状の溝１０ａ、１０ｂ、１３ａ、１３ｂ
を有する。また円周状の溝で、外周側に位置する溝１０
ｂ、１３ｂはヨーク１２の近傍側で閉じ、内周側に位置
する溝１０ａ、１３ａは前記ヨーク１２の遠方側で閉じ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
に係り、特に温度変化によって生じる磁気ディスクのず
れ、及び軸受の予圧変化を防止することができるスピン
ドルモータ構造を備えた磁気ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置は種々の温度条件にて
使用されている。また磁気ディスク装置では、一般にモ
ータハブ等の回転体に磁気ディスクはクランプ板等によ
って加圧固定され、固定された磁気ディスクが輸送時の
衝撃や温度変化による熱衝撃によってずれないことが重
要である。よって温度変化による熱衝撃を考慮した場
合、モータハブと磁気ディスクとの熱膨張率は同一であ
るこみとが望ましく、例えば磁気ディスクの材質がアル
ミ系である場合、モータハブの材質もアルミであること
が望ましい。

【０００３】また磁気ディスク装置では一般に高回転精
度を得るために軸受に予圧をかけて使用され、予圧が低
下すると回転精度が低下し、逆に予圧が上がると軸受寿
命が大幅に低下することから予圧は安定して維持される
ことが重要である。

【０００４】以上の両者を解決するために従来技術によ
る磁気ディスク装置では、軸受の予圧にバネを用いた定
圧モータや、特開平６−３１４４６６に記載されている
ような、ハブと軸受の外輪を固着する筒状部材とを材質
の異なる別部材にして、ハブと磁気ディスクとを同じ熱
膨張率の材質（アルミ）にし、さらに筒状部材は磁性体
でヨークを兼ねる構造のものが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、磁気ディスク装
置では小型高速化が進み、製品の主流がサイズでは５イ
ンチから３．５インチ、２．５インチ、１．８インチへ
とより小型に移行し、さらにスピンドルモータの回転数
は３６００ｒｐｍから、５４００ｒｐｍ、７２００ｒｐ
ｍへとより高速に移行している。そのなかで磁気ディス
ク装置は決められたサイズの制限があるなかで小型高速
化を進めなければならず、磁気ディスク装置の主要構成
部品であるスピンドルモータも小型高速化が必要とされ
てきた。

【０００６】しかしながら従来の磁気ディスク装置は、
例えば予圧にバネを用いた定圧モータでは、予圧は一定
でかつハブの材質を磁気ディスクと同一にすることは容
易ではあるが、モータ内部にバネを設ける必要があるた
めモータの小型化が非常に困難である。

【０００７】ところで磁気ディスク装置ではスピンドル
モータのハブの材質がアルミ等の非磁性体の場合、界磁
システムを構成するため、ハブと永久磁石との間に材質
が磁性体であるヨークを介存させる必要がある。このよ
うな磁気ディスク装置に温度変化が加わった場合、ハブ
のヨークに接触している部分は弾性率の大きいヨークに
ならった熱膨張率になり、ハブのヨークに接触していな
い部分はハブのみの熱膨張率となる。これはハブとヨー
クとの熱膨張率は大きく異なることから、温度変化によ
ってハブに収縮率が異なる部分が発生し、その応力から
ハブは大きく変形することになる。このことは軸受が、
ハブの変形の大きな場所に直接またはスペーサを介して
固着されていた場合、温度変化によって軸受に大きな力
が加わり、予圧変動をもたらすことを意味する。さらに
スピンドルモータの高速化に伴い、軸受に対する負荷は
より大きくなり、中速モータでは十分な軸受寿命を得ら
れたレベルの予圧変化でも高速モータでは得られないと
いう不具合が生じてきた。

【０００８】また例えば特開平６−３１４４６６に記載
されているような、ハブと軸受の外輪を固着する筒状部
材とを材質の異なる別部材にして、ハブと磁気ディスク
とを同じ熱膨張率の材質（アルミ）にし、さらに筒状部
材は磁性体でヨークを兼ねる構造では、ハブ変形に伴う
予圧変動は防止できるものの、やはりモータの小型化を
進めるためハブ、及び筒状部材を薄く構成せざるをえな
く、軸受周辺部材に重要な真円度等の精度をだすことが
困難になるほか、薄くなったハブ全体の熱膨張率が弾性
率の大きい筒状部材の熱膨張率にならい、筒状部材の熱
膨張率にならったハブの熱膨張と磁気ディスクとの熱膨
張率の相違から、温度変化によって磁気ディスクのずれ
は発生しやすくなるという問題がある。

【０００９】本発明の目的は前記従来技術による不具合
を除去することであり、温度変化によって生じる磁気デ
ィスクのずれ、及び軸受の予圧変化の両者を防止するこ
とができるスピンドルモータ構造を備えた磁気ディスク
装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による磁気ディスク装置は、磁気ディスクを支
持するためのハブと、前記ハブの内側に有する永久磁石
と、前記ハブと前記永久磁石との間に介存し界磁システ
ムを構成するためのヨークと、前記ハブを軸受を介して
支持するシャフトとを有し、前記ハブは前記シャフトに
対して回転可能なスピンドルモータを有する磁気ディス
ク装置において、前記ハブと前記軸受とは直接またはス
ペーサを介して固着され、さらに前記ハブ、及び前記ス
ペーサの軸受固着部近傍には、円周状の溝を有すること
を第１の特徴とする。

【００１１】また第１の特徴の磁気ディスク装置におい
て、前記ハブ、及び前記スペーサに設けられた円周状の
溝はそれぞれ複数個有し、前記複数の溝はそれぞれ隣接
する溝と閉じている側が異なることを第２の特徴とす
る。

【００１２】また第２の特徴の磁気ディスク装置におい
て、前記ハブ、及び前記スペーサに設けられた複数個の
円周状の溝は、それぞれ外周側の溝は前記ヨークの近傍
側で閉じ、内周側の溝は前記ヨークの遠方側で閉じてい
ることを特徴とする磁気ディスク装置。

【００１３】前記第１の特徴による磁気ディスク装置
は、軸受に固着されたハブ及びスペーサの軸受固着部近
傍に円周状の溝を設けたことにより、温度変化によって
発生するハブの変形が溝によって吸収され、軸受固着部
のハブの変形は大幅に小さくなることから、軸受に加わ
る力は温度変化によっても安定し、予圧変動は防止でき
る。

【００１４】前記第２の特徴による磁気ディスク装置
は、軸受に固着されたハブ及びスペーサの軸受固着部近
傍に設けた円周状の溝が、それぞれに複数でかつ隣接す
る溝と閉じている側が異なることから、軸受に加わる力
は温度変化によってもより一層安定し、予圧変動は防止
できる。

【００１５】前記第３の特徴による磁気ディスク装置
は、軸受に固着されたハブ及びスペーサの軸受固着部近
傍に設けた円周状の溝が、それぞれに複数でさらに外周
側にある溝がヨーク近傍で閉じ、内周側にある溝がヨー
ク遠方側で閉じていることから、高温時に発生するハブ
の変形は溝によってより完全に吸収され、軸受固着部の
ハブの変形は大幅に小さくなることから、軸受に加わる
力は温度変化によってもより一層安定し、予圧変動は防
止できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による磁気ディスク
装置の一実施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は
本実施例による磁気ディスク装置の磁気ディスク回転機
構部を説明するための一部断面図である。図１におい
て、磁気ディスク装置の磁気ディスク回転機構部は、デ
ータを記録再生するためのメディアである複数の磁気デ
ィスク２と、該複数の磁気ディスク２を搭載し、回転す
る手段であるスピンドルモータ１と、該複数の磁気ディ
スク２と伴に該スピンドルモータ１に互い違いに積層さ
れる複数のディスクスペーサ３と、該磁気ディスク２の
内周縁で当接し、中央部で該スピンドルモータ１に定着
されて該複数の磁気ディスク２を積層方向に加圧するこ
とにより固定するクランブ板４と、該スピンドルモータ
１と該クランプ板４を固定する手段である複数のねじ５
から構成され、さらに該スピンドルモータ１は、磁気デ
ィスク２を搭載支持するためのハブ１０と、該ハブ１０
の内側に設けられた永久磁石１１と、該ハブ１０と該永
久磁石１１との間に介存し界磁システムを構成するため
の磁性体であるヨーク１２と、該ハブ１０の上側に外輪
２１ａが直接固着された軸受２０ａと、該ハブ１０の下
側に外輪２１ｂがスペーサ１３を介して固着された軸受
２０ｂと、該軸受２０ａ、２０ｂの内輪２２ａ、２２ｂ
に固着され該スピンドルモータ１の回転軸であるシャフ
ト１４と、該シャフト１４に旋回し電流を流すことによ
り、該界磁システムと共に磁気回路を形成し、該ハブ１
０をシャフト１４に対して回転可能にするためのアマチ
ュアコイル１５、等で構成され、さらに該軸受２０ａ、
２０ｂのボール２３ａ、２３ｂには回転精度をだすため
に図示された方向の予圧Ｐ１、Ｐ２が加えられている。
また該ハブ１０の上側の該外輪２１ａ固着部近傍には円
周状の溝１０ａ、１０ｂが設けられ、内周側の溝１０ａ
は該ヨーク１２より遠方側（クランブ板４側）で閉じ、
外周側の溝１０ｂは該ヨーク１２の近傍側で閉じてい
る。さらに該スペーサ１３の該外輪２２ａ固着部近傍に
は円周状の溝１３ａ、１３ｂが設けられ、内周側の溝１
３ａは該ヨーク１２より遠方側で閉じ、外周側の溝１３
ｂは該ヨーク１２の近傍側で閉じている。ここで、温度
変化による該複数の磁気ディスク２のずれを防止するた
め、該ハブ１０の材質は該磁気ディスク２と共にアルミ
系でできている。また該スペーサ１３の材質も同様にア
ルミ系である。

【００１７】次に、図２は本発明を用いていない磁気デ
ィスク回転機構部の従来例であり、ハブ１１０、及びス
ペーサ１１３には円周状の溝は設けられていないことが
本実施例と異なるのみで以下本実施例と同様に構成され
ている。また図３は図２の磁気ディスク回転機構部、特
にスピンドルモータ１０１のロータ部が温度上昇によっ
て変形する様を示す図である。

【００１８】図３において、該スピンドルモータ１０１
の温度が上昇することによって該スピンドルモータ１０
１の該ハブ１１０には左図の如くおよそ径方向の熱膨張
Ｆ１０１ａ、Ｆ１０１ｂ、及び軸方向熱膨張のＦ１０２
ａ、Ｆ１０２ｂが働く。ここでヨーク１１２は磁性体で
ある必要性から鉄系の材質でなっており、該ハブ１１
０、及び該スペーサ１１３の材質であるアルミ系より熱
膨張係数は小さく、弾性係数は大きい。よって該ヨーク
１１２に接触している部分の該ハブ１１０の熱膨張Ｆ１
０１ａ、およびＦ１０２ａは該ヨーク１１２の熱膨張に
およそならい、該ヨーク１１２に接触していない部分の
該ハブ１１０の熱膨張Ｆ１０１ｂ、およびＦ１０２ｂａ
と比較して小さい。よって右図の如く該ハブ１１０は変
形し、軸受の外輪１２１ａ、１２１ｂの軸方向の位置は
それぞれδ１、δ２変化する。これは図２において予圧
Ｐ１、及びＰ２が大幅に上昇することを意味する。予圧
が上昇した場合、軸受の寿命は大幅に低下する。

【００１９】図４は図１における本実施例の磁気ディス
ク回転機構部、特にスピンドルモータ１のロータ部が温
度上昇によって変形する様を示す図である。図４におい
て、該スピンドルモータ１の温度が上昇することによっ
て該スピンドルモータ１の該ハブ１０には左図の如くお
よそ径方向の熱膨張Ｆ１ａ、Ｆ１ｂ、及び軸方向熱膨張
のＦ２ａ、Ｆ２ｂが働く。ここでヨーク１２は磁性体で
ある必要性から鉄系の材質でなっており、該ハブ１０、
及び該スペーサ１３の材質であるアルミ系より熱膨張係
数は小さく、弾性係数は大きい。よって該ヨーク１２に
接触している部分の該ハブ１０の熱膨張Ｆ１ａ、および
Ｆ２ａは該ヨーク１２の熱膨張におよそならい、該ヨー
ク１２に接触していない部分の該ハブ１１０の熱膨張Ｆ
１０１ｂ、およびＦ１０２ｂａと比較して小さい。よっ
て右図の如く該ハブ１０は変形する。しかしながら、該
ハブ１０、及び該スペーサ１３に設けられた溝１０ａ、
１０ｂ、１３ａ、１３ｂ、がハブの変形に伴い、それぞ
れの溝１０ａ‘、１０ｂ’、１３ａ‘、１３ｂ’のとお
り変形することにより、軸受の外輪２１ａ、２１ｂの軸
方向の位置は変化しない。これは図１において予圧Ｐ
１、及びＰ２が温度上昇による該ハブ１０の変形によっ
て変化しないことを意味する。

【００２０】また、本実施例においても溝１０ａ、１０
ｂ、１３ａ、１３ｂの詳細な位置、深さ、幅等について
は、ハブ１０の剛性、予圧のノミナル値、許容変動予圧
幅、軸受の外輪２１ａ、２１ｂの圧入しろ、等種々の条
件によって便宜決定されるものである。ハブ１０の温度
変化による変形が大きく、より大きな吸収力が必要な場
合、溝１０ａ、１０ｂ、１３ａ、１３ｂの深さはより深
く、またヨーク１２の遠方で閉じている溝１０ａ、１３
ａはより内周に位置し、またヨーク１２の近傍で閉じて
いる溝１０ｂ、１３ｂはより外周に位置するとよい。ま
た溝は軸受の許容変動予圧幅が比較的大きく、さほど吸
収力が必要としない場合、溝はそれぞれ複数でなくヨー
ク１２の遠方で閉じている溝１０ａ、１３ａ、またヨー
ク１２の近傍で閉じている溝１０ｂ、１３ｂのいずれか
のみでもよい。また上下の軸受の予圧変動量に差が大き
い場合、上側の軸受対応の溝１０ａ、１０ｂ、あるいは
下側の溝１３ａ、１３ｂの溝のみでもよい。さらに本実
施例では頻度の多い高温度使用時の変形を中心に述べて
いるが、低温の場合逆に予圧は低下し、回転精度が悪化
する。この場合溝の幅を大きくするとよい。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明による磁気デ
ィスク装置では、軸受に固着されたハブ及びスペーサの
軸受固着部近傍に円周状の溝を設けたことにより、温度
変化によって発生するハブの変形が溝によって吸収さ
れ、軸受固着部のハブの変形は大幅に小さくなることか
ら、軸受に加わる力は温度変化によっても安定し、予圧
変動は防止できる。

【００２２】また軸受に固着されたハブ及びスペーサの
軸受固着部近傍に設けた円周状の溝が、それぞれに複数
でかつ隣接する溝と閉じている側が異なることから、軸
受に加わる力は温度変化によってもより一層安定し、予
圧変動は防止できる。

【００２３】また軸受に固着されたハブ及びスペーサの
軸受固着部近傍に設けた円周状の溝が、それぞれに複数
でさらに外周側にある溝がヨーク近傍で閉じ、内周側に
ある溝がヨーク遠方側で閉じていることから、高温時に
発生するハブの変形は溝によってより完全に吸収され、
軸受固着部のハブの変形は大幅に小さくなることから、
軸受に加わる力は温度変化によってもより一層安定し、
予圧変動は防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本一実施例による磁気ディスク装置の磁気ディ
スク回転部の一部断面図である。

【図２】従来例による磁気ディスク装置の磁気ディスク
回転部の一部断面図である。

【図３】従来例による磁気ディスク回転部、特にスピン
ドルモータのロータ部が温度上昇によって変化する様を
示す図である。

【図４】本一実施例による磁気ディスク回転部、特にス
ピンドルモータのロータ部が温度上昇によって変化する
様を示す図である。

【符号の説明】

１，１０１…スピンドルモータ、２，１０２…磁気ディ
スク、１０，１１０…ハブ、 １２，１１２…ヨー
ク、１３，１１３…スペーサ、１４，１１４…シャフ
ト、２０ａ，２０ｂ，１２０ａ，１２０ｂ…軸受、２１
ａ，２１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ…軸受外輪、１０ａ，
１０ｂ…ハブに設けられた溝、１３ａ，１３ｂ…スペー
サに設けられた溝、 Ｐ１，Ｐ２…予圧、Ｆ１ａ，
Ｆ１ｂ，Ｆ２ａ，Ｆ２ｂ，Ｆ１０１ａ，Ｆ１０１ｂ，Ｆ
１０２ａ，Ｆ１０２ｂ…熱膨張。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気ディスクを支持するためのハブと、前
   記ハブの内側に有する永久磁石と、前記ハブと前記永久
   磁石との間に介存し界磁システムを構成するためのヨー
   クと、前記ハブを軸受を介して支持するシャフトを有
   し、前記ハブは前記シャフトに対して回転可能なスピン
   ドルモータを有する磁気ディスク装置において、前記ハ
   ブと前記軸受とは直接またはスペーサを介して固着さ
   れ、さらに前記ハブ、及び前記スペーサの軸受固着部近
   傍全周に円周状の溝を有することを特徴とする磁気ディ
   スク装置。
2. 【請求項２】請求項１の磁気ディスク装置において、 前記ハブ、及び前記スペーサに設けられた円周状の溝は
   それぞれ複数個有し、前記複数の溝はそれぞれ隣接する
   溝と閉じている側が異なることを特徴とする磁気ディス
   ク装置。
3. 【請求項３】請求項２の磁気ディスク装置において、 前記ハブ、及び前記スペーサに設けられた複数個の円周
   状の溝は、それぞれ外周側の溝は前記ヨークの近傍側で
   閉じ、内周側の溝は前記ヨークの遠方側で閉じているこ
   とを特徴とする磁気ディスク装置。