(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースを有するステータ部と、
前記ベースに立設した軸と、
該軸に、その延在方向に離隔して内輪部がそれぞれ圧入により固定された第１及び第２のボールベアリングと、
ディスクが固定される外径部及び前記第１及び第２のボールベアリングの外輪部がそれぞれ離隔して固定された内径部と、前記外径部における前記第２のボールベアリングが固定された位置に対応する部位において外側に延出したフランジ部と、を有して前記ベースに対して回転自在とされたロータハブと、を有するロータ部と、
を含んで構成され、
前記フランジ部は、前記外径部における前記第１のボールベアリングが固定された位置に対応する部位の外径Ｄ２と同心かつ同径の内周面を有するリング溝を備えたことを特徴とするディスク駆動用モータ。
【請求項２】
前記第１及び第２のボールベアリングの前記外輪部の線膨張係数をｋ１、前記ロータハブの線膨張係数をｋ２、前記ロータハブの内径部の内径をＤ１としたときに、ｋ１／ｋ２≒Ｄ１／Ｄ２の関係を有することを特徴とする請求項１記載のディスク駆動用モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスク駆動用モータに関し、特に、ハードディスク(磁気ディスク)ドライブ用スピンドルモータの軸受の組立構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の磁気ディスク駆動用スピンドルモータの側面断面図である。
図２において、磁気ディスク駆動用スピンドルモータは、ステータ部１００と、このステータ部１００のベース１に立設固定した軸９に回転自在に取付けたロータ部２００とから構成されている。
【０００３】
前記したステータ部１００は、ステータコア２と軸９を立設固定したベース１とを備えている。ステータコア２は複数の突極（図示せず）を有し、各突極には駆動コイル１１がそれぞれ巻回されている。軸９の外周面には一対の接着溝３ａ、３ｂが設けられている。
【０００４】
前記したロータ部２００は、ハブ１２とロータヨーク６とマグネット７とを備えている。
前記したハブ１２は内径部１２ａ及び外径部１２ｂを有しており、内径部１２ａには一対の接着溝５ａ、５ｂが設けられている。ハブ１２には磁気ディスク１０を支持固定するための円筒部５−１とフランジ部５−２とを有している。このフランジ部５−２の下部には円筒状のロータヨーク６とマグネット７とが固定されている。この円筒状のマグネット７は前記したステータコア２の複数の突極と一定のギャップをもって円周対向している。
【０００５】
前記した軸９の外周面とハブ１２の内径部１２ａとの間に固着される一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂは、その内輪部４Ａａ，４Ｂａと外輪部４Ａｂ，４Ｂｂ間に、多数のボール４−１，４−２を設けている。
前記した軸９の外周面に設けられた一対の接着溝３ａ、３ｂ及び前記したハブ１２の内径部１２ａに設けられた一対の接着溝５ａ、５ｂにそれぞれ、所定量の接着剤を塗布した後、そこに一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂの内輪部４Ａａ，４Ｂａ及び外輪部４Ａｂ，４Ｂｂをそれぞれ予圧を印加した状態で接着することによって、ボールベアリング４Ａ，４Ｂを軸９の外周面とハブ１２の内径部１２ａとの間に固着することができる。
【０００６】
ここで、ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂの外径をそれぞれＤ３、ハブ１２の上側外径をＤ４、ハブ１２の下側外径をＤ５とする。ハブ１２の上側の外径部１２ｂのハブ径とボールベアリング４Ａの外輪部４Ａｂの外径との差（Ｄ４−Ｄ３）、下側のハブ１２の外径部１２ｂのハブ径とボールベアリング４Ｂの外輪部４Ｂｂの外径との差（Ｄ５−Ｄ３）は、０．５から２ｍｍ程度しかそれぞれ確保出来ない。このために、前述したように、２つのハブ１２の内周部１２ａにボールベアリング４Ａ，４Ｂを収納固着する際には接着剤を用いている。
【０００７】
一方、前記した軸９をボールベアリング４Ａ，４Ｂの内輪部４Ａａ，４Ｂａに挿入固定する組立てについては、前述したように、軸９の接着溝３ａ、３ｂに所定量の接着剤を塗布後、この軸９を一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂの内輪部４Ａａ，４Ｂａに挿入し、ボールベアリング４Ａ，４Ｂに予圧付加しつつ、両者を接着固定して組み立てられる。
こうして、ロータハブ１２はボールベアリング４Ａ，４Ｂにより、固定軸９に対し回転自在に組立られてられる。
【０００８】
このようにして、前記したステータコア２に巻回された駆動コイル１１の通電切換えにより、前記したロータハブ１２の回転を制御することができる。符号８はステータコア２に巻回された駆動コイル１１を外部駆動回路（図示せず）に接続するプリント基板である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、ハブ１２の上側外径Ｄ４とボールベアリング４Ａの外輪部４Ａｂの外径Ｄ３との差（Ｄ４−Ｄ３）と、ハブ１２の下側外径Ｄ５とボールベアリング４Ｂの外輪部４Ｂｂの外径Ｄ３との差（Ｄ５−Ｄ３）とは、０．５から２ｍｍ程度しかそれぞれ確保出来ない。また、前記したボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ、４Ｂｂはステンレス系の部材からなる一方、ハブ１２はアルミニュウム系の部材からなる。
【００１０】
このためステンレス系材の一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂと、この外輪部４Ａｂ，４Ｂｂに接するアルミニュウム系材のハブ１２の内周部１２ａとのハブ径との差が小さいので、線膨張係数の大きいアルミニュウム材のハブ１２の温度変化により、その内周部１２ａの形状が変形し、この結果、この内周部１２ａに接する一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂに対してこの変形の影響を及ぼしてしまう。
【００１１】
こうしたハブ１２の内周部１２ａ側からボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂ側へ伝達される形状変形の悪影響を回避するために、ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂとハブ１２の内周部１２ａとの接合部において両者間のクリアランスを大きく取り、また両者を接着剤を使用し固着する手法を用いている。
【００１２】
しかし、軸９とボールベアリング４Ａ，４Ｂの内輪部４Ａａ，４Ｂａとの間、及び、ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂとハブ１２の内周部１２ａとが、隙間嵌合（２μｍ〜１０μｍ）により接着固定されている。このため、治具の精度のばらつきにより、軸９とボールベアリング４Ａ，４の内輪部４Ａａ，４Ｂａとが傾いて接着固定されてしまうと、ボールベアリング４Ａ，４Bは内輪部４Ａａ，４Ｂａと外輪部４Ａｂ，４Ｂｂとの間に形成されているボール起動面に対して、均等に予圧を付加出来なくなる。このため、多数のボールベアリング４Ａ，４Ｂに対する面圧のばらつきを生じ、回転トルクムラや回転時にボールベアリング４Ａ，４Ｂがスリップし、ボール面荒れが発生し、騒音不良の問題を引き起こす課題があった。
【００１３】
また、軸９とボールベアリング４Ａ，４Ａの内輪部４Ａａ，４Ｂａとの間、及び、一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂとハブ１２の内周部１２ａとが、接着のみにより固定されているため、接着剤の塗布量、塗布位置等のばらつきにより、前記した予圧不良や軸受剛性のばらつき等の悪影響が発生する危険性があった。更にこの接着剤からアウトガスが発生し、ハブ１２に支持固定されている磁気ディスク１０を腐食させたり、ヘッドクラッシュの問題を発生する課題があった。さらにまた、ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ,4Ｂｂはステンレス系材料であるのに対し、ハブ１２はアルミニュウム材が使用されるため、材質の違いから線膨張係数が異なり、ボールベアリング４Ａ，４Ｂとハブ１２との前記した接着部分は熱変化により破壊されるという課題があった。
【００１４】
そこで本発明は、こうした課題に鑑みて創案されたものであり、特に、ボールベアリングの線膨張係数をｋ１、前記外輪部の外径をＤ１、ロータハブの線膨張係数をｋ２、前記ロータハブの内径部及び外径部の内径及び外径をそれぞれＤ１，Ｄ２としたときに、ｋ１／ｋ２≒Ｄ１／Ｄ２の関係を有しており、前記ボールベアリングの外輪部と前記ロータハブの前記内径部、及び、前記ボールベアリングの内輪部と前記軸の外周は、前記ボールベアリングに予圧を印加した状態で圧入によりそれぞれ嵌合固着したから、軸とボールベアリングの内輪部及び、ボールベアリングの外輪部とロータハブの内径部とが、傾きがなく固定できるので、ボールベアリングの内外両輪部のボール起動面に対し均等に予圧が付加でき、これによって、面圧のバラツキが少なく回転トルクむらや回転時のボールスリップの危険性も少なくなり、ボールベアリングの面荒れ現象も回避でき、また、軸とボールベアリングの内輪部及び、外輪部とロータハブの内径部とが圧入固定されているため、接着による固定法に比べ軸受剛性のばらつきが少なく、安定した品質のモータが構成でき、更に接着剤からのアウトガスがなく、ロータハブに指示されている磁気ディスクを腐食させたり、ヘッドクラッシュ等から回避でき、更にまたボールベアリング直径を自由に選択することにより、各種サイズの磁気ディスクに対応したディスク駆動用モータを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、次の構成を有するディスク装置を提供する。
１）ベースを有するステータ部と、前記ベースに立設した軸と、該軸に、その延在方向に離隔して内輪部がそれぞれ圧入により固定された第１及び第２のボールベアリングと、ディスクが固定される外径部及び前記第１及び第２のボールベアリングの外輪部がそれぞれ離隔して固定された内径部と、前記外径部における前記第２のボールベアリングが固定された位置に対応する部位において外側に延出したフランジ部と、を有して前記ベースに対して回転自在とされたロータハブと、を有するロータ部と、を含んで構成され、前記フランジ部は、前記外径部における前記第１のボールベアリングが固定された位置に対応する部位の外径Ｄ２と同心かつ同径の内周面を有するリング溝を備えたことを特徴とするディスク駆動用モータである。
２）前記第１及び第２のボールベアリングの前記外輪部の線膨張係数をｋ１、前記ロータハブの線膨張係数をｋ２、前記ロータハブの内径部の内径をＤ１としたときに、ｋ１／ｋ２≒Ｄ１／Ｄ２の関係を有することを特徴とする請求項１記載のディスク駆動用モータである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係わるディスク駆動用モータの一実施例を、図１を参照して説明する。図１は本発明の一実施例である磁気ディスク駆動用スピンドルモータの側面断面である。
【００１７】
本発明のディスク駆動用モータは、後述するように、ベース１に立設した軸９に多数のボールベアリング４Ａ，４Ｂを介在して回転自在に取付けられかつディスクを回転駆動するためのロータハブ１２Ａを備えたディスク駆動用モータであって、前記ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂの線膨張係数をｋ１、前記外輪部の外径をＤ１、前記ロータハブ１２Ａの線膨張係数をｋ２、前記ロータハブ１２Ａの内径部１２ａ及び外径部１２ｂの内径及び外径をそれぞれＤ１，Ｄ２としたときに、ｋ１／ｋ２≒Ｄ１／Ｄ２の関係を有しており、前記ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂと前記ロータハブ１２Ａの前記内径部１２ａ、及び、前記ボールベアリング４Ａ，４Ｂの内輪部４Ａａ，４Ｂａと前記軸９の外周は、前記ボールベアリング４Ａ，４Ｂに予圧を印加した状態で圧入によりそれぞれ嵌合固着してなることを特徴とするディスク駆動用モータである。
【００１８】
具体的には、本発明の一実施例である磁気ディスク駆動用スピンドルモータは、図１に示すように、ステータ部１００と、このステータ部１００のベース１に立設固定した軸９に回転自在に取付けたロータ部２００Ａとから構成されている。
【００１９】
前記したステータ部１００は、ステータコア２と軸９を立設固定したベース１とを備えている。ステータコア２は複数の突極（図示せず）を有し、各突極には駆動コイル１１がそれぞれ巻回されている。
【００２０】
前記したロータ部２００Ａは、ハブ(ロータハブ)１２Ａとロータヨーク６とマグネット７とを備えている。
前記したハブ１２Ａは内径部１２ａ及び外径部１２ｂを有している。ハブ１２Ａには磁気ディスク１０を支持固定するための円筒部５−１とフランジ部５−２とを有している。この円筒部５−１外周には磁気ディスク１０の内周部が嵌合固定され、フランジ部５−２の下部には円筒状のロータヨーク６とマグネット７とが固定されている。この円筒状のマグネット７は前記したステータコア２の複数の突極と一定のギャップをもって円周対向している。
【００２１】
前記した軸９の外周面とハブ１２Ａの内径部１２ａとの間に固定される一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂは、その内輪部４Ａａ，４Ｂａと外輪部４Ａｂ，４Ｂｂ間に、多数のボール４−１，４−２が介在している。一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂは、軸９に固定されつつ、軸９とハブ１２の内周部１２ａとの間で回転自在に組立られてられる。
【００２２】
こうして、前記したステータコア２に巻回された駆動コイル１１の通電切換えにより、前記したハブ１２Ａの回転を制御することができる。符号８はステータコア２に巻回された駆動コイル１１を外部駆動回路（図示せず）に接続するプリント基板である。
【００２３】
さて、前記した一対のボールベアリング４Ａ，４Ｂは、ステンレス系の材料からなる。このステンレス鋼の平均線膨張係数は９．０〜１７．３×１０-6／Ｋ（金属データブック：編者  日本金属学会、 発行所  丸善株式会社、昭和５９年１月３０日発行）では平均１３．１５×１０-6／Ｋである。また、ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂの外径は１３ｍｍである。
【００２４】
一方、前記したハブ１２Ａは、アルミニュウム系材料のダイカストからなる。このアルミニュウムの線膨張係数は２３．６×１０-6／Ｋ（金属データブック：前述）である。
前記したボールベアリング４Ａの外輪部４Ａｂの外径Ｄ１、下側のボールベアリング４Ｂの外輪部４Ｂｂの外径（Ｄ１−２）はそれぞれ１３ｍｍ、ハブ１２Ａの外径部１２ｂの外径Ｄ２は２５ｍｍに設定してある。また、Ｄ２は３．５インチの磁気ディスク１０の装着内径である。
【００２５】
ハブ１２Ａの外径部１２ｂの外径（Ｄ２−２）の部分には、軸９と同心状にリング溝１３を設けてある。ボールベアリング４Ａ，４Ｂの内輪部４Ａａ，４Ｂａと軸９の外周は、ボールベアリング４Ａ，４Ｂに予圧を印加した状態で圧入によりそれぞれ嵌合固着されているが、いずれも同系のステンレス系の材料からなるので熱変化による内輪の変形や固着のゆるみは生じない。
【００２６】
一方、ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂはステンレス系で線膨張係数の異なるアルミニュウム材料のハブ１２Ａの内径部１２ａとは接触している。ハブ１２Ａの加熱により外径部１２ｂは線膨張係数の値により膨張するが内径部１２ａは外径部１２ｂと同じには変化しない。ハブ１２Ａの外周部１２ｂは線膨張係数の分だけ変化するが中心部(内径部１２ａ)は変化しない。熱による変化量は外径に行くほど大きくなる。
【００２７】
ここで、ボールベアリング４Ａ，４Ｂの外輪部４Ａｂ，４Ｂｂの線膨張係数をｋ１、外輪部４Ａｂの外径をＤ１、ハブ１２Ａの線膨張係数をｋ２、ハブ１２Ａの外径部１２ｂの外径をＤ２とすると、
ｋ１／ｋ２＝１３．１５×１０-6／２３．６×１０-6≒０．５６で、
Ｄ１／Ｄ２＝１３／２５＝０．５２となる。
【００２８】
従って、ｋ１／ｋ２≒Ｄ１／Ｄ２ に設定すると、外径Ｄ１の上側のボールベアリング４Ａの外輪部４Ａｂの、ハブ１２Ａの内径部１２ａへの嵌合は熱変化による固着の変化を発生せず、常に一定の固着状態が得られる。
上側のボールベアリング４Ａはｋ１／ｋ２≒Ｄ１／Ｄ２が設定できるが、下側のボールベアリング４Ｂはフランジ部５−２があり、ｋ１／ｋ２≒Ｄ１／Ｄ２が設定出来ない。
【００２９】
そこで、ハブ１２Ａの外径部１２ｂにリング溝１３を設けることで、前記したのと同様に、ｋ１／ｋ２≒（Ｄ１−２）／（Ｄ２−２）を設定し、これにより温度変化が生じてもボールベアリング４Ａ，４Ｂの予圧抜けやがたが発生しなくロータ２００Ａは回転自在に支持されることになる。
リング溝１３はできるだけフランジ部５−２の強度を保持し、ｋ１／ｋ２≒Ｄ１−２／Ｄ２−２となるように、Ｄ２＝Ｄ２−２に設定してある。しかしボールベアリング４Ｂの外輪部４Ａｂの外径はボールベアリングの外径やディスクの内径は規格等により決まる値もあり、設計時に選択出来ない値もあるが、Ｄ１／Ｄ２及び（Ｄ１−２）／（Ｄ２−２）は、ｋ１／ｋ２の±３０％程度の範囲であれば十分に本発明の所定の効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、軸とボールベアリングの内輪部及び、ボールベアリングの外輪部とロータハブの内径部とが、傾きがなく固定できるので、ボールベアリングの内外両輪部のボール起動面に対し均等に予圧が付加でき、これによって、面圧のバラツキが少なく回転トルクむらや回転時のボールスリップの危険性も少なくなり、ボールベアリングの面荒れ現象も回避でき、また、軸とボールベアリングの内輪部及び、ボールベアリングの外輪部とロータハブの内径部とが圧入固定されているため、接着による固定法に比べ軸受剛性のばらつきが少なく、安定した品質のモータが構成でき、更に接着剤からのアウトガスがなく、ロータハブに指示されている磁気ディスクを腐食させたり、ヘッドクラッシュ等から回避でき、更にまたボールベアリング直径を自由に選択することにより、各種サイズの磁気ディスクに対応したディスク駆動用モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である磁気ディスク駆動用スピンドルモータの側面断面
【図２】従来の磁気ディスク駆動用スピンドルモータの側面断面図
【符号の説明】
１  ベース
４−１，４−２  ボール
４Ａ，４Ｂ  ボールベアリング
４Ａａ，４Ｂａ  内輪部
４Ａｂ，４Ｂｂ  外輪部
９  軸
１０  磁気ディスク(ディスク)
１２，１２Ａ  ロータハブ、ハブ
１２ａ  内径部
１２ｂ  外径部
Ｄ１，Ｄ２  外径
ｋ１，ｋ２  線膨張係数
【図１】
0003862145.tif 000002
【図２】
0003862145.tif 000003