JPH07201126A - ディスク装置のスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスクを回転するためのディスク装置のス
ピンドルモータに関し、小型・薄型の構成にしても、低
消費電力で動作する。 【構成】 ディスク２７を回転させるためのディスク装
置のスピンドルモータであって、ハウジング２１に取り
付けられたスピンドルシャフト２２と、前記スピンドル
シャフト２２に対して回転可能に取り付けられ、フラン
ジ２５−１の底面に前記ディスク２７を固定したスピン
ドルハブ２５と、前記スピンドルハブ２５に取り付けら
れたリング状永久磁石２８と、前記ハウジング２１の前
記リング状永久磁石２８に対向した同心円上に取り付け
られたステータ２９と、前記ステータ２９の各根元に巻
かれた電機子コイル３０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（目次） 産業上の利用分野 従来の技術（図８） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１） 作用 実施例 （ａ）第１の実施例の説明（図２乃至図４） （ｂ）第２の実施例の説明（図５乃至図７） （ｃ）他の実施例の説明 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクを回転するた
めのディスク装置のスピンドルモータに関する。近年、
携帯型ノートパソコンの普及に伴い、これらのマシンに
搭載するファイル装置として、磁気ディスク装置が利用
されている。この種の装置に搭載する磁気ディスク装置
では、小型、薄型、低消費電力のものが強く求められて
いる。磁気ディスク装置の薄型化のためには、磁気ディ
スクを回転させるためのスピンドルモータの薄型化が要
求されている。

【０００３】

【従来の技術】図８は従来技術の説明図である。本出願
人は、スピンドルモータを薄くするための技術を出願し
た（日本国特許出願平成４年第２２０３７９号明細書、
平成４年８月１９日出願）。このスピンドルモータを、
図８により説明する。

【０００４】１は磁気ディスク装置のハウジングであ
る。このハウジング１の上面と下面とに、スピンドルシ
ャフト２が取り付けられている。このスピンドルシャフ
ト２には、上ベアリング３、下ベアリング４を介してス
ピンドルハブ５が回転可能に取り付けられている。スペ
ーサー６は、上ベアリング３と下ベアリング４の間隔を
保持する。

【０００５】スピンドルハブ５のフランジ５−１の径
は、磁気ディスク７の内径より僅かに小さい。磁気ディ
スク７は、スピンドルハブ５のフランジ５−１をガイド
として、スピンドルハブ５の外筒部５−２に接着により
取り付けられる。

【０００６】一方、スピンドルハブ５の内部には、リン
グ状の永久磁石８が取り付けられている。複数のステー
タ９は、ハウジング１側に接着されている。このステー
タ９の各根元には、電機子コイル１０が巻かれている。
この電機子コイル１０は、プリント回路板１１で接続さ
れており、且つ支持されている。

【０００７】このスピンドルモータの界磁システムを説
明する。スピンドルハブ５は、アルミニウム等の非磁性
体である。一方、永久磁石８は、リング状極異方性磁石
であり、磁石の半径方向の外向きに、例えば８極着磁さ
れている。ハウジング１及びステータ９は、軟鋼を用
い、磁路（ヨーク）を形成する。従って、永久磁石８の
あるＮ極と隣合うＳ極との磁束は、磁石内部とステータ
９とハウジング１を通る。

【０００８】次に、上記構成の動作を説明する。図示し
ない制御回路が、電機子コイル１０に順次に電流を流す
と、ステータ９は電磁石となる。これにより、永久磁石
８とステータ９の磁気ギャップには、推進力が発生し、
永久磁石８が回転する。即ち、ブラシレス直流モータ型
のフォースモータが形成される。この動作により、スピ
ンドルハブ５をスピンドルシャフト２を中心に回転さ
せ、ディスク７を目的の回転数で回転させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、次の問題があった。一般に、定められた回転数
における消費電力は、負荷トルク損失とトルク定数の比
に比例する。即ち、消費電力＝電源電圧×消費電流＝電
源電圧×（負荷トルク損失／トルク定数）である。

【００１０】従って、モータの消費電力を低減するに
は、トルク定数が大きくなるようなモータ構成とする必
要がある。又、負荷トルク損失は、風損（ローターが周
囲の風を切るのに要する損失）、機械損（ベアリングに
おける摩擦損失）、鉄損（うず電流損とヒステリシス
損）などを総和したものである。

【００１１】このトルク定数は、電機子コイル当たりの
導体数と界磁システムが作る磁束量に比例する。即ち、
トルク定数∝導体数×磁束量である。この界磁システム
が作る磁束量は、単純には、永久磁石の等価断面積Ｓに
比例して大きくなる。等価断面積Ｓ＝π×磁石平均半径
×磁石高さ／極数である。

【００１２】しかし、上記した従来の構成のモータにお
いては、小型及び薄型化を実現するため、永久磁石８、
ステータ９及び電機子コイル１０は、スピンドルハブ５
のディスク７をガイドするフランジ５−１の内側に配置
されている。このため、永久磁石８の平均径を大きくす
ることが困難であるため、界磁システムの作る磁束量も
少ない。これにより、トルク定数の小さい低消費電力の
モータを実現するのが困難であるという問題があった。

【００１３】従って、本発明の目的は、小型・薄型の構
成にしても、低消費電力で動作するためのディスク装置
のスピンドルモータを提供することにある。

【００１４】本発明は他の目的は、トルク定数を大きく
して、低消費電力で動作するためのディスク装置のスピ
ンドルモータを提供することにある。

【００１５】本発明は更に他の目的は、簡易な構成によ
りトルク定数を大きくして、低消費電力で動作するため
のディスク装置のスピンドルモータを提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。本発明の請求項１は、ディスク２７を回転させる
ためのディスク装置のスピンドルモータであって、ハウ
ジング２１に取り付けられたスピンドルシャフト２２
と、前記スピンドルシャフト２２に対して回転可能に取
り付けられ、フランジ２５−１の底面に前記ディスク２
７を固定したスピンドルハブ２５と、前記スピンドルハ
ブ２５に取り付けられたリング状永久磁石２８と、前記
ハウジング２１の前記リング状永久磁石２８に対向した
同心円上に取り付けられたステータ２９と、前記ステー
タ２９の各根元に巻かれた電機子コイル３０とを有する
ことを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項２は、請求項１において、
前記ステータ２９が、前記リング状永久磁石２８の外周
側に配置されたことを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項３は、請求項１において、
前記ステータ２９が、前記リング状永久磁石２８の内周
側に配置されたことを特徴とする。

【００１９】本発明の請求項４は、請求項１又は２又は
３において、前記スピンドルハブ２５に取り付けられる
ディスクが磁気ディスクであることを特徴とする。

【００２０】本発明の請求項５は、請求項３において、
前記リング状永久磁石２８が、内周側に着磁された極異
方性磁石であることを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明の請求項１では、スピンドルハブ２５の
フランジ２５−１の底面にディスク２７を固定したた
め、同一の内径のディスクを装着しても、フランジ２５
−１の半径を大きくできる。このため、スピンドルハブ
５の内部の空間を大きくできる。これにより、永久磁石
２８及びステータ２９を、スピンドルハブ２５の内部に
おいて、従来より外側に配置できる。

【００２２】従って、永久磁石２８の内外径を大きくし
て、平均径を大きくできる。このため、界磁システムが
作る磁束量が大きくなる。これにより、モータのトルク
定数も比例して大きくなり、低消費電力のモータを提供
できる。

【００２３】又、スピンドルハブ５の内部の空間を大き
くできるため、ステータ２９を外側に配置できる。この
ため、電機子コイル３０の巻線を多く巻き付けることが
できる。これによっても、界磁システムが作る磁束量が
大きくなるため、モータのトルク定数も比例して大きく
なり、低消費電力のモータを提供できる。

【００２４】

【実施例】

（ａ）第１の実施例の説明 図２は本発明の一実施例のための磁気ディスク装置の正
面図、図３は本発明の第１の実施例のスピンドルモータ
を示す断面図、図４は図３の構成の上面図である。

【００２５】図２に示すように、磁気ディスク装置は、
スピンドルモータ２２、２５により回転される磁気ディ
スク２７と、回転軸１３を中心に回転するアクチュエー
タ１２と、アクチュエータ１２の後部に設けられたＶＣ
Ｍコイル１４と、アクチュエータ１２の先端に設けら
れ、先端に磁気ヘッド１６を有するスプリングアーム１
５と、ＶＣＭコイル１４に対応して設けられた磁気回路
１７とを有する。

【００２６】この磁気ディスク装置は、磁気ディスク２
７をスピンドルモータ２２、２５で回転させる。そし
て、ＶＣＭコイル１４に電流を流して、アクチュエータ
１２を回転駆動して、アクチュエータ１２の先端の磁気
ヘッド１６を、磁気ディスク２７の所望のトラックに位
置決めする。その後、磁気ヘッド１６により当該トラッ
クのデータの読み出し又は書き込みを行う。

【００２７】図３、図４に示すように、２１は磁気ディ
スク装置のハウジングである。このハウジング２１の上
面と下面とに、スピンドルシャフト２２が取り付けられ
ている。このスピンドルシャフト２２には、上ベアリン
グ２３、下ベアリング２４を介してスピンドルハブ２５
が回転可能に取り付けられている。スペーサー２６は、
上ベアリング２３と下ベアリング２４の間隔を保持す
る。

【００２８】スピンドルハブ２５のフランジ２５−１の
径は、磁気ディスク７の内径より僅かに大きい。磁気デ
ィスク２７は、スピンドルハブ２５のフランジ２５−１
の底面に接着により取り付けられる。即ち、スピンドル
ハブ２５には、外筒が設けられていない。

【００２９】一方、スピンドルハブ２５の内部には、リ
ング状の永久磁石２８が取り付けられている。複数のス
テータ２９は、ハウジング２１側に接着されている。図
４に示すように、スピンドルシャフト２２の周囲に、９
個のステータ２９が設けられている。このステータ２９
の各根元には、電機子コイル３０が巻かれている。この
電機子コイル３０は、プリント回路板３１で接続されて
おり、且つ支持されている。

【００３０】このスピンドルモータの界磁システムを説
明する。スピンドルハブ２５は、アルミニウム等の非磁
性体である。一方、永久磁石２８は、リング状極異方性
磁石で構成され、磁石の半径方向の外向きに、例えば８
極着磁されている。ハウジング２１及びステータ２９
は、軟鋼を用い、磁路（ヨーク）を形成する。従って、
永久磁石２８の或るＮ極と隣合うＳ極との磁束は、磁石
内部とステータ２９とハウジング２１を通る。

【００３１】次に、上記構成の動作を説明する。図示し
ない制御回路が、電機子コイル３０に順次に電流を流す
と、ステータ２９は電磁石となる。これにより、永久磁
石２８とステータ２９の磁気ギャップには、推進力が発
生し、永久磁石２８が回転する。即ち、ブラシレス直流
モータ型のフォースモータが形成される。この動作によ
り、スピンドルハブ２５をスピンドルシャフト２２を中
心に回転させ、ディスク２７を目的の回転数で回転させ
る。

【００３２】この実施例では、スピンドルハブ２５に
は、磁気ディスク２７をガイドする外筒がない。そし
て、スピンドルハブ２５のフランジ２５−１の底面に、
磁気ディスク２７を固着するため、フランジ２５−１の
半径を大きくできる。このため、スピンドルハブ２５内
の空間を大きくできる。

【００３３】従って、内部に収容する永久磁石２８とス
テータ２９は、従来より外側に配置できる。このため、
永久磁石２８の平均径も大きくできる。これにより、界
磁システムが作る磁束量も多くなる。これに加えて、ス
テータ２９がより外側に配置できる分だけ、電機子コイ
ル３０を多く巻くことができる。これにより、モータの
トルク定数が大きくなる。このため、モータの消費電力
を小さくできる。

【００３４】（ｂ）第２の実施例の説明 図５は本発明の第２の実施例のスピンドルモータを示す
断面図、図６は図５の構成の上面図、図７は図５の構成
における永久磁石の説明図である。

【００３５】図５、図６に示すように、４１は磁気ディ
スク装置のハウジングである。このハウジング４１の上
面と下面とに、スピンドルシャフト４２が取り付けられ
ている。このスピンドルシャフト４２には、上ベアリン
グ４３、下ベアリング４４を介してスピンドルハブ４５
が回転可能に取り付けられている。スペーサー４６は、
上ベアリング４３と下ベアリング４４の間隔を保持す
る。

【００３６】スピンドルハブ４５のフランジ４５−１の
径は、磁気ディスク４７の内径より僅かに大きい。磁気
ディスク４７は、スピンドルハブ４５のフランジ４５−
１の底面に接着により取り付けられる。即ち、スピンド
ルハブ４５には、外筒が設けられていない。

【００３７】一方、スピンドルハブ４５のフランジ４５
−１の底面には、リング状の永久磁石４８が取り付けら
れている。複数のステータ４９は、ハウジング４１側に
接着されている。図６に示すように、スピンドルシャフ
ト４２の周囲に、９個のステータ４９が設けられてい
る。このステータ４９の各根元には、電機子コイル５０
が巻かれている。この電機子コイル５０は、プリント回
路板５１で接続されており、且つ支持されている。

【００３８】このスピンドルモータの界磁システムを説
明する。スピンドルハブ４５は、アルミニウム等の非磁
性体である。一方、永久磁石４８は、リング状極異方性
磁石で構成され、磁石の半径方向の内向きに、例えば８
極着磁されている。ハウジング４１及びステータ４９
は、軟鋼を用い、磁路（ヨーク）を形成する。従って、
永久磁石４８の或るＮ極と隣合うＳ極との磁束は、磁石
内部とステータ４９とハウジング４１を通る。

【００３９】次に、上記構成の動作を説明する。図示し
ない制御回路が、電機子コイル５０に順次に電流を流す
と、ステータ４９は電磁石となる。これにより、永久磁
石４８とステータ４９の磁気ギャップには、推進力が発
生し、永久磁石４８が回転する。即ち、ブラシレス直流
モータ型のフォースモータが形成される。この動作によ
り、スピンドルハブ４５をスピンドルシャフト４２を中
心に回転させ、磁気ディスク４７を目的の回転数で回転
させる。

【００４０】この実施例では、スピンドルハブ４５に
は、磁気ディスク４７をガイドする外筒がない。そし
て、スピンドルハブ４５のフランジ４５−１の底面に、
磁気ディスク４７を固着するため、フランジ４５−１の
半径を大きくできる。このため、スピンドルハブ４５内
の空間を大きくできる。

【００４１】従って、内部に収容する永久磁石４８は、
従来より外側に配置できる。しかも、永久磁石４８は、
ステータ４９の外側に配置されている。このため、永久
磁石４８の平均径をより大きくできる。これにより、界
磁システムが作る磁束量も多くなる。これにより、モー
タのトルク定数が大きくなる。このため、モータの消費
電力を小さくできる。

【００４２】更に、図７に示すように、永久磁石４８
は、リング状極異方性磁石で構成され、磁石の半径方向
の内向きに、８極着磁されている。このため、永久磁石
４８の外側に設けられた磁気ディスク４７に対し、永久
磁石４８の磁力が影響を及ぼすことがない。

【００４３】従って、永久磁石４８をステータ４９の外
側に設けても、磁気ディスク４７のデータは、影響を受
けない。このため、磁気ディスク４７のデータを永久磁
石４８の磁力から保護できる。逆に言えば、磁気ディス
ク４７のデータに影響をあたえずに、永久磁石４８の径
を最大限大きくして、モータのトルクを最大にできる。

【００４４】図では、永久磁石４８と磁気ディスク４７
の内径が接触するまで、永久磁石４８の径を大きくでき
る。又、ディスク４７を光磁気ディスクとしても、同様
の効果を奏する。

【００４５】（ｃ）他の実施例の説明 上述の実施例の他に、本発明は、次のような変形が可能
である。 上述の実施例では、ディスクを磁気ディスクで説明し
たが、光磁気ディスク、光ディスクの他のディスクにも
適用できる。

【００４６】ディスクをスピンドルハブのフランジの
底面へ固着するのに、接着しているが、他の固定方法を
利用しても良い。

【００４７】第１の実施例では、永久磁石は、極異方
性磁石でなくても良い。又、第２の実施例でも、ディス
クが非磁気のものなら、永久磁石は、極異方性磁石でな
くても良い。

【００４８】以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果を奏する。 スピンドルハブのフランジの底面に、ディスクを固定
したので、スピンドルハブの内部空間を大きくでき、永
久磁石の径を大きくできる。このため、薄型化の構成を
とっても、モータトルクを増大できるため、低消費電力
のモータを提供できる。

【００５０】又、簡易な構成で実現できるため、容易
に且つ安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例磁気ディスク装置の正面図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施例断面図である。

【図４】図３の構成の上面図である。

【図５】本発明の第２の実施例断面図である。

【図６】図５の構成の上面図である。

【図７】図５の構成における永久磁石の説明図である。

【図８】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１、２１、４１ ハウジング ２、２２、４２ スピンドルシャフト ３、４、２３、２４、４３、４４ ベアリング ５、２５、４５ スピンドルハブ １２ アクチュエータ １６ 磁気ヘッド ２５−１、４５−１ フランジ ２７、４７ 磁気ディスク ２８、４８ 永久磁石 ２９、４９ ステータ ３０、５０ 電機子コイル ３１、５１ プリント回路板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスク（２７）を回転させるためのデ
   ィスク装置のスピンドルモータであって、 ハウジング（２１）に取り付けられたスピンドルシャフ
   ト（２２）と、 前記スピンドルシャフト（２２）に対して回転可能に取
   り付けられ、フランジ（２５−１）の底面に前記ディス
   ク（２７）を固定したスピンドルハブ（２５）と、 前記スピンドルハブ（２５）に取り付けられたリング状
   永久磁石（２８）と、 前記ハウジング（２１）の前記リング状永久磁石（２
   ８）に対向した同心円上に取り付けられたステータ（２
   ９）と、 前記ステータ（２９）の各根元に巻かれた電機子コイル
   （３０）とを有することを特徴とするディスク装置のス
   ピンドルモータ。
2. 【請求項２】 前記ステータ（２９）が、前記リング状
   永久磁石（２８）の外周側に配置されたことを特徴とす
   る請求項１のディスク装置のスピンドルモータ。
3. 【請求項３】 前記ステータ（２９）が、前記リング状
   永久磁石（２８）の内周側に配置されたことを特徴とす
   る請求項１のディスク装置のスピンドルモータ。
4. 【請求項４】 前記スピンドルハブ（２５）に取り付け
   られるディスクが磁気ディスクであることを特徴とする
   請求項１又は２又は３のディスク装置のスピンドルモー
   タ。
5. 【請求項５】 前記リング状永久磁石（２８）が、内周
   側に着磁された極異方性磁石であることを特徴とする請
   求項３のディスク装置のスピンドルモータ。