(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状ヨークの内側に円筒状の希土類ボンド磁石を酸化膨張して成る駆動マグネットが嵌合されて成り、
前記駆動マグネットの内部には圧縮応力が付与されていることを特徴とするスピンドルモータ用ヨーク一体型回転マグネット。
【請求項２】
前記駆動マグネットの内面の真円度、円筒度、及び同軸度はそれぞれ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ用ヨーク一体型回転マグネット。
【請求項３】
円筒状ヨークの内側に該ヨークの内径より外径の小さい円筒状の希土類ボンド磁石から成る駆動マグネットを配置し、前記ヨークと前記駆動マグネットを大気中で５０〜３００℃に加熱して該駆動マグネットを酸化膨張させて前記ヨークの内壁に圧着させ、次いで前記ヨークと前記駆動マグネットを冷却し、前記ヨークと前記駆動マグネットを一体嵌合することを特徴とする請求項１または２に記載のスピンドルモータ用ヨーク一体型回転マグネットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスクドライブ等に使用されるスピンドルモータ用ヨーク一体型回転マグネット、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という）のディスクを高速回転してデータの読み出し速度を向上させ、ＨＤＤの高容量化を図ることが行われている。例えば、ディスクの回転速度は現在のところ約４５００ｒｐｍであるが、これを２０００年には１００００ｒｐｍに、２００３年には１５０００ｒｐｍに向上させる計画がある。
【０００３】
ここで、従来から使用されているＨＤＤ用のスピンドルモータの一例を図５に示す。
このスピンドルモータは、コイル５１の巻回体である円筒状のステータコア５０と、ステータコア５０の外側に所定のクリアランスを置いて同軸的に配設されたヨーク一体型回転マグネット５２で構成されている。このうち、ヨーク一体型回転マグネット５２は、通常、希土類磁性体粉末と樹脂の一体成形体であるボンド磁石から成る円筒状の駆動マグネット４０を、磁性体から成るヨーク（ロータヨーク）２０の内面に接着剤３０を介して接着して一体化した構造になっている。
【０００４】
そして、このヨーク一体型回転マグネット５２の製造は、概ね次のようにして行われている。
まず、所定のボンド磁石から成る円筒状の駆動マグネット４０が製造され、一方で、所定の磁性体ブロックから円筒状ヨーク２０が通常は機械加工で製造される。このとき、駆動マグネット４０の外径は、ヨーク２０の内径より小さく加工され、前者が後者の内径部に挿入できるように設計され、同時に両者の真円度、円筒度、同軸度、高さ寸法、及び平行度等が所定の基準を満足するように加工される。
【０００５】
そして、駆動マグネット４０をヨーク２０の内径部に同軸的に挿入し、駆動マグネット４０の外面とヨーク２０の内面とが形成する微小クリアランスに所定の接着剤３０を注入した後、当該接着剤を硬化することにより全体を一体化する。ところで、最近のスピンドルモータの更なる高速回転化への要望の強まりに伴い、上記したヨーク一体型回転マグネットを構成する駆動マグネット４０、ヨーク２０の寸法精度に対しては厳しい要求がなされている。具体的には、外径、内径、高さ、さらには、真円度、円筒度、同軸度、及び平行度等の各仕様については、格段に厳しい精度（１０μｍ以下）が要求され始めている。
【０００６】
このような要求に対し、例えばヨーク２０の場合は、ブロックからの機械加工で製造されるため、比較的に対応は容易であるということができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動マグネット４０の場合は、ボンド磁石が粉末成形法で製造されているため、その寸法精度を高めることは非常に困難であり、要求精度に応える限界に達しつつある。
このようなことから、駆動マグネット４０とヨーク２０を組み立てた後のヨーク一体型回転マグネットにおいて、最終的に要求精度を実現することが研究され始めている。
【０００８】
そこで、本発明者らは、前記した現在の組立方法に関して考察を加え、現在の方法には次のような問題があることを把握するに至った。
まず、第１の問題は、駆動マグネット４０をヨーク２０に接着するためには、両者の間に通常２０〜３０μｍのクリアランスが接着剤を注入するために必要となることである。そして、接着剤が均等にこのクリアランスに注入されないこともあり、一体化した後に両者の間で軸心ずれが生じやすく、高速回転の際に振動やぶれ（動アンバランス）が生じることがある。さらに、駆動マグネット４０とコイル５１の間隔が一定でなくなるので、マグネットに作用する磁気的な力が周期的に変化し(磁気アンバランス）、このことによってもモータに振動やぶれが生じることがある。さらには、このような振動やぶれが原因となって、モータ作動時に騒音が発生することもある。
【０００９】
第２の問題は、マグネットの固定に用いた接着剤の成分が気化すると、気化したガス成分がＨＤＤやモータの内部に析出し、ディスクやモータに悪影響を与える可能性があり、非常に高い清浄度を要求されるスピンドルモータにとって不適切であるということである。
本発明は、スピンドルモータにおける上記した問題を解決することができ、寸法精度が著しく向上されたスピンドルモータ用ヨーク一体型回転マグネット、及びその製造方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１記載の本発明においては、円筒状ヨークの内側に円筒状の希土類ボンド磁石を酸化膨張して成る駆動マグネットが嵌合されて成り、
前記駆動マグネットの内部には圧縮応力が付与されていることを特徴とするスピンドルモータ用ヨーク一体型回転マグネットが提供される。
【００１１】
好ましくは、前記駆動マグネットの内面の真円度、円筒度、及び同軸度はそれぞれ２０μｍ以下であるのがよい（請求項２）。
また、請求項３記載の本発明においては、円筒状ヨークの内側に該ヨークの内径より外径の小さい円筒状の希土類ボンド磁石から成る駆動マグネットを配置し、前記ヨークと前記駆動マグネットを大気中で５０〜３００℃に加熱して該駆動マグネットを酸化膨張させて前記ヨークの内壁に圧着させ、次いでヨークと駆動マグネットを冷却し、ヨークと駆動マグネットを一体嵌合することを特徴とするスピンドルモータ用ヨーク一体型回転マグネットの製造方法が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、後述するように、希土類ボンド磁石を大気中で加熱すると、酸化膨張を起こし、冷却してもその膨張した形状を保持し続けるという知見に基づいて本発明を完成させたものである。そして、単体では寸法精度に劣る希土類磁石の駆動マグネットを接着剤を用いることなくヨークに一体的に組付けることによって、結果として一体化物の寸法精度を向上させている。
【００１３】
以下、本発明のヨーク一体型回転マグネットの実施の形態を図１を参照して説明する。
図１において、ヨーク一体型回転マグネット１は、円筒状ヨーク２の内側に、円筒状の希土類ボンド磁石を酸化膨張して成る駆動マグネット４が嵌合されて成っている。
ヨーク２は、駆動マグネット４の磁束の漏洩を防止して磁路の形成を容易にするためものであり、例えば、鋼やステンレススチール（ＪＩＳに規定するＳＵＳ４０３等）を用いることができる。なお、後述するように、ヨークの寸法精度はボンド磁石の寸法精度に影響を与えることから、ヨークの寸法精度（内外径、高さ、真円度、同軸度、円筒度等）を１０μｍ以下とするのが好ましい。
【００１４】
円筒状の駆動マグネット４は、希土類磁石の粉末と樹脂の混合物を成形したボンド磁石で構成されている。希土類磁石としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石やＳｍ−Ｃｏ磁石を用いることができる。樹脂としては、エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂やナイロン等の熱可塑性樹脂、ゴム等を用いることができる。また、上記混合物を成形する方法としては、例えばプレス成形や射出成形を行うことができる。なお、ヨーク２に嵌合される前の駆動マグネット４の外径は、ヨーク内の内径より小さくなっていることが必要である。この場合、駆動マグネット４の外径とヨーク２の内径の差を１０〜５０μｍ程度とすればよい。
【００１５】
次に、駆動マグネット４をヨーク２の内側に嵌合する方法について説明する。
駆動マグネットを構成する主体の希土類ボンド磁石を５０〜３００℃に加熱すると、磁石粉末中の金属元素（例えば、ＮｄやＳｍ）が酸化されて体積の大きい酸化体（例えば、Ｎｄ2Ｏ3やＳｍ2Ｏ3）に変化し、磁石全体は体積膨張する。そして、一旦、酸化膨張した磁石は室温に戻されてもほとんど収縮することはなく、膨張したままの形状を保持し続ける。
【００１６】
そこで、ヨーク２の内側に駆動マグネット４を配置し、これらを上記温度に加熱すると、駆動マグネット４はその外面がヨーク２の内壁に達するまで膨張し、やがてヨーク２の内壁に圧着する。そして、上述のように駆動マグネット４は放冷しても収縮しないため、駆動マグネット４とヨーク２は嵌合界面Ｓを形成して一体嵌合する。このとき、駆動マグネットのそれ以上の膨張はヨークの拘束によって抑えられ、駆動マグネットの内部に圧縮応力が付与された状態になる。
【００１７】
以上のように本発明は、磁石の酸化膨張を利用して、接着剤を用いずに（又はその量を低減して）駆動マグネットをヨークに固定させるものであるが、さらに、駆動マグネットの膨張によって、その寸法精度がヨークに組付ける前より向上するという特徴を有している。以下、駆動マグネットの膨張によりその寸法精度が向上する機構について、図２に基づいて説明する。
【００１８】
図２において、ヨーク２の内側に配置された駆動マグネット４の当初の寸法精度（真円度、同軸度、及び円筒度等）は低い値になっている。一方、ヨーク２の寸法精度は高い（１０μｍ以下）。従って、駆動マグネット４とヨーク２の寸法精度の違いから、両者の間にはギャップｇが形成される（図２（ａ））。ここで、駆動マグネット４を加熱すると、駆動マグネット４は酸化膨張して外側に広がってヨーク２の内壁に圧着し、ギャップｇが消失する（図２（ｂ））。このとき、駆動マグネット４の外面は寸法精度に優れるヨーク２の内壁をガイドとして形成されるためにその形状が矯正されるが、それに伴って、駆動マグネット４の内面の形状も同様に矯正される。その結果、一体嵌合した後の駆動マグネット４の内面の寸法精度はヨークと同等な値に改善されることになる。
【００１９】
ここで、真円度とは、駆動マグネットやヨークの軸に垂直な断面が幾何学的円から偏倚している大きさをいう。同軸度とは、磁石やヨークの軸心が幾何学的な軸直線から偏倚している大きさをいう。また、円筒度とは、磁石やヨークが幾何学的な円筒形状から偏倚している大きさをいう。そして、これらの値はいずれも、ヨークと一体化したマグネットをモータに組み込んだ後の動アンバランスや磁気アンバランスに影響を与えるものとなっている。
【００２０】
なお、駆動マグネット４とヨーク２の嵌合界面Ｓには、適量の接着剤が介装されていてもよい。この場合、接着剤が駆動マグネットの膨張によってヨーク内壁に圧着され、均一な厚みで接着層が形成されるので、マグネットとヨークの一体化物全体の寸法精度を低下させることなく、その接合強度を向上させることができる。接着剤としては、例えば紫外線硬化樹脂を用いることができる。また、接着剤の量は、接着剤の成分が気化してモータ等に悪影響を与えない程度に調整すればよい。
【００２１】
さらに、駆動マグネットから磁粉が飛散してＨＤＤのディスク上の情報を消去することを防止し、ヨークに防食性を付与するために、駆動マグネット４やヨーク２の表面に各種のコーティング、電着塗装やメッキ（例えば、Ｎｉメッキ）等の処理が施されていてもよい。この場合、あらかじめ表面処理を施した駆動マグネットとヨークを一体化してもよいが、駆動マグネットとヨークを一体化した後で表面処理を施す方が生産効率やコストの点からは好ましい。なお、前者の場合には、嵌合界面Ｓに塗膜やメッキ層が介装されているが、このようになっていても差し支えない。
【００２２】
次に、本発明のヨーク一体型回転マグネットの製造方法について、図３に基づいて説明する。
図３において、まず、ヨーク２の内径より外径が小さい駆動マグネット４をヨーク２の内側に配置する（図３（ａ））。ヨーク２と駆動マグネット４の間の空隙ｖは、１０〜５０μｍ程度になっているのがよい。
【００２３】
次に、ヨーク２と駆動マグネット４を大気中で加熱し、駆動マグネット４を酸化膨張させてヨーク２の内壁に圧着させる（図３（ｂ））。加熱温度は、ボンド磁石の磁性が損なわれない温度（３００℃以下）であればよいが、１００〜１５０℃とすることが好ましい。また、加熱時間は、加熱温度に応じて適宜定めればよいが、例えば３０分〜２時間とすればよい。なお、加熱によってヨーク２も熱膨張するが、その度合は駆動マグネット４の酸化膨張に比べると小さい（図示Ｌは、常温におけるヨーク２の外径を表す）。このとき、既に述べたように、駆動マグネット４の形状はヨーク２の内壁をガイドとして矯正され、駆動マグネット４の内面の寸法精度はヨーク２と同等な値に改善される。
【００２４】
そして、加熱を止め、ヨーク２と駆動マグネット４を室温まで冷却する（図３（ｃ））。この際、熱膨張したヨーク２は元の大きさに収縮するが、一旦、酸化膨張した駆動マグネット４はほとんど収縮することはなく、結果として駆動マグネット４とヨーク２を一体嵌合することができる。なお、冷却としては放冷を行えばよい。
【００２５】
【実施例】
実施例１、２、比較例１
１．ヨーク一体型回転マグネットの組立て
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉末にエポキシ樹脂を３重量％混合しプレス成形して、表１に示す寸法の円筒状ボンド磁石から成る駆動マグネットを製造した。そして、ステンレススチール（ＪＩＳに規定するＳＵＳ４０３）を用いて表１に示す寸法の円筒状ヨークを作成した。
【００２６】
そして、上記の駆動マグネットをヨークの内側に配置し、これらを大気雰囲気下で１５０℃×１時間の条件で加熱して、駆動マグネットを構成する希土類ボンド磁石を酸化膨張させてヨーク内壁に圧着させ、そのまま放冷して駆動マグネットとヨークを一体嵌合した。
次にカチオン電着塗料を用いてこの一体化物に樹脂コーティングを施した。なお、実施例２においては、あらかじめカチオン電着塗料を用いて樹脂コーティングした駆動マグネットをヨークに嵌合させた。
【００２７】
また、比較のため、紫外線硬化樹脂から成る接着剤を用いて駆動マグネットをヨークの内側に固定した後、同様に樹脂コーティングしたものを用意した。
【００２８】
【表１】
0004245211.tif 000002
【００２９】
２．評価
（１）寸法精度の測定
上記駆動マグネットとヨークを一体化する前の駆動マグネットとヨークの内面、及び各実施例において一体化した後の駆動マグネット内面の真円度、同軸度、及び円筒度をＪＩＳ（Ｂ０６２１）に従って測定した。
（２）磁粉の測定
駆動マグネットとヨークの一体化物を純水に浸漬して超音波洗浄し、磁粉の発生の有無を調査した。
（３）接合強度の測定
駆動マグネットとヨークの一体化物について、引張試験機を用いて駆動マグネットとヨークをその軸方向に引き離し、駆動マグネットがヨークから抜けたときの圧力を測定した。駆動マグネットの加熱条件を変えたときの接合強度の変化を図４に示す。従来の接着法による接合強度と同等なものを○、接着法に比べて劣っているものを×として判定した。
（４）モータの高速回転特性
所定のステータに上記のヨーク一体型回転マグネットを取付けてモータを作製した。このモータを１００００ｒｐｍで高速回転させ、振動の有無を判定した。
以上の結果を表２に示した。
【００３０】
【表２】
0004245211.tif 000003
【００３１】
表２から次のことが明らかである。
(１)駆動マグネットとヨークが一体嵌合した本発明のヨーク一体型回転マグネットは、嵌合後の駆動マグネット内面の真円度、同軸度、及び円筒度がいずれも１０μｍ以下であり、駆動マグネット単体の値に比べて寸法精度が大幅に向上している。そして、その結果、モータの高速回転が可能となっている。また、磁粉の発生もなく、接合強度についても従来のマグネットと同等となっている。
(２)実施例と比較例を対比して明らかなように、接着剤を用いて駆動マグネットをヨークに固定させた比較例の場合は、実施例に比べて駆動マグネット内面の寸法精度が大幅に悪化し、モータの高速回転時に振動が生じた。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、従来のヨーク一体型回転マグネットに比べて、駆動マグネットの寸法精度（内外径、高さ、真円度、同軸度、円筒度等）を大幅に向上させることができ、その結果、スピンドルモータの高速回転を達成することが可能となる。
【００３３】
また、駆動マグネットは酸化膨張による力でヨークに嵌合されているため、接着剤を用いずに、若しくはその量を低減することができ、接着剤の成分の気化によるモータやＨＤＤの不具合を低減することが可能となる。
さらに、接着剤の使用を低減し、接着工程を省略することができるので、コスト上、及び生産効率の点からも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヨーク一体型回転マグネットを示す斜視図である。
【図２】駆動マグネットの軸方向に垂直な面から見たときの、酸化膨張した駆動マグネットの形状変化を示す断面図である。
【図３】駆動マグネットの軸方向に垂直な面から見たときの、本発明のヨーク一体型回転マグネットの製造方法を示す工程図である。
【図４】駆動マグネットの加熱温度と接合強度の関係を示すグラフである。
【図５】従来のヨーク一体型回転マグネットを示す断面図である。
【符号の説明】
１              ヨーク一体型回転マグネット
２              円筒状ヨーク
４              円筒状の希土類ボンド磁石から成る駆動マグネット
【図１】
0004245211.tif 000004
【図２】
0004245211.tif 000005
【図３】
0004245211.tif 000006
【図４】
0004245211.tif 000007
【図５】
0004245211.tif 000008