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ミネベア 技術説明会
∼HDDスピンドルモーター及びベアリングについて∼
2000年3月24日
目 次
１．HDD用スピンドルモータービジネスの現状と今後
２．ROモーターの現状と技術的特長
３．流体軸受けに関して
４．流体軸受けがボールベアリングビジネスに与える影響
５．ROベアリングの新たな展開
６．ミネベアのHDDモーター開発･製造体制
７．まとめ
1
１．ＨＤＤ用スピンドルモータービジネスの現状と今後
2003年
月産10,000千台
1,500千
1,000千
1,000千
1,958千
1,400千
1,600千
1,200千
2001年 CQ3
月産 5,000千台
2000 年 CQ3
月産 3,500千台
65千
1999 年 CQ1
月 産 2,022千 台
300千
500千
450千
3.5インチ ローエンド
デスクトップPC/STB
3.5インチ ハイエンド
デスクトップﾟPC/PCサーバー
3千
550千
2.5インチ ノートブック
1,147千
2000 年 4 月
月 産 2,150千 台
2
3.5インチ ハイエンド
エンタープライズ／ホスト
１．ＨＤＤ用スピンドルモータービジネスの現状と今後
H D D スピンドルモーター 生産推移
Shipping Quantity [pcs]
400,000K
330,000K
350,000K
他社
ミネベア
300,000K
272,000K
240,000K
250,000K
189,000K
200,000K
36%
140,400K
150,000K
114,600K 117,600K
30%
25%
100,000K
50,000K
0K
21%
20%
1997
13%
1998
14%
1999
2000
2001
年間生産台数 K=1,000台
他社はミネベア以外の合計、データ提供：ピクシーピナクルコーポレーション
3
2002
2003
２．ROモーターの現状と技術的特長 ROベアリングの構造
予圧 Pre-load
内輪 floating inner race
ボール＋ゲージ
balls + cage
モーターハブ
hub with special
press fit area
外輪ボール転送面
integrated outer races
ボール転送面付シャフト
shaft with integrated inner race
4
２．ROモーターの現状と技術的特長 Thermal ( 20°C ∼ 60°C ) Resonance Shift Value
12.0
RO Bearing Motor
Discrete Bearing Motor
Resonance Shift Value [Hz]
10.0
discrete
RO
10.0Hz
8.0
6.0
6.1Hz
4.0
2.0
0.0
RO Bearing Motor
Resonance Range ( Max. ∼ Min. ) Among Rotational Speed
Thermal ( 20°C ∼ 60°C ) Radial Run-Out Shift
0.30
20.0
Resonance Range @20°C [Hz]
16.0
Mean
3σ
@4,500rpm
@5,400rpm
@7,200rpm
Run-Out Value [μ m]
18.0
Discrete Bearing Motor
14.0
12.0
10.0
8.0
6.0
0.20
0.10
4.0
2.0
0.00
0.0
RO Bearing
Motor
RO Bearing
Motor
Discrete Bearing Discrete Bearing Discrete Bearing
Motor
Motor, 10ì mMotor, 20ì mMisaligned
Misaligned
5
Discrete Bearing Discrete Bearing Discrete Bearing
Motor
Motor, 10μ mMotor, 20μ mMisaligned
Misaligned
２．ROモーターの現状と技術的特長
2.5インチスピンドルモーターの特性
Resonance Range ( @25° C )
Resonance Range [Hz]
25.0
20.0
15.0
23.2Hz
10.0
11.8Hz
5.0
0.0
RO-Bearing Motor
Discrete Bearing Motor
NRRO, Axial, With Disk, OverAll
NRRO, Axial [ì m]
0.6
∼ROベアリングの高剛性特性は、
0.5
0.4
0.3
0.2
0.40μm
0.55μm
RO-Bearing Motor
Discrete Bearing
Motor
0.1
0.0
NRRO･共振点に優位性あり∼
6
２．ROモーターの現状と技術的特長
セラミックボールROベアリングの優位性
温度変化が予圧に与える影響
鋼球:
同一材質 線膨張係数同じ
温度変化(予圧抜け)に関する問題なし
セラミック･ボール：
異なる材質 線膨張係数相違
温度変化(予圧抜け)に関する問題発生
7
２．ROモーターの現状と技術的特長
セラミックボールROベアリングの予圧抜け対策
常温時
高温時
8
２．ROモーターの現状と技術的特長 温度変化による外輪と接触角の変化原理
9
２．ROモーターの現状と技術的特長
セラミックボールディスクリートベアリングの場合
不
スペーサーへの加圧
外輪への加圧
10
可
２．ROモーターの現状と技術的特長
ROベアリングモーター生産割合の推移
ROBearing
61%
ROBearing
45%
Discrete
Bearing
Discrete
Bearing
2000 CQ3
3,500Kpcs / Month
2000 April
2,150Kpcs / Month
11
３．流体軸受けに関して 当初 実際 矛 盾
・コストが高い
・コストが安い ・品質が良い ・信頼性に疑問
NRRO／ノイズ／ バリ／コンタミ／ スピード対応 油漏れ “コストが満足できなければこのビジネスはダメ”
12
３．流体軸受けに関して シーゲートからのアプローチ
世の中には頭の良い人
がいる。
設備投資： ボールベアリング２個＋シャフト１個 ＞ 流体軸受１個
信頼性
：デザイン、ノウハウが優れている。
(バリ、コンタミ、油漏れ）
単位生産数量当たりの流体軸受の設備投資額がボールベアリ
ング+シャフトより少なく、信頼性も高いという理由で提携決定。
13
３．流体軸受けに関して スピンドルモーター設備投資
４百万個／月の既存ライン
１０百万個／月
６百万個／月の新設工場
+ 75億円
流体軸受の生産
年内に量産開始 14
３．流体軸受けに関して 軸受タイプ別スピンドルモーター性能比較
Discrete
RO
FDB
△
△
○
◎
○
○
○
◎
双方向
○
○
○
○
◎
○
○
◎
◎
双方向
◎
◎
◎
◎
△
？
？
？
？
一方向
？
NRRO
高速回転寿命
騒音
負荷特性
トルク
耐衝撃性
温度変化
コスト
回転方向
組み込み易さ
（注）ROはセラミックボール使用
15
4. 流体軸受けがボールベアリングビジネスに与える影響
ボールベアリング販売実績･見込
140,000K
見込
実績
November 1999
126,417Kpcs
130,000K
影響
なし
120,000K
110,000K
February 2000
121,264
100,000K
16
Sep-00
Jun-00
Mar-00
Dec-99
Sep-99
Jun-99
Mar-99
Dec-98
Sep-98
Jun-98
90,000K
Mar-98
Quantity / Month [ pcs ]
P/O received
５. ROベアリングの新たな展開
例１：高精密ピボットアッシー
ROベアリングは現在好調
であり不安はないが、今
後新たな展開を図る。
NRRO, Radial, OverAll
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0.07μ m,
Average
RO-Bearing
0.21μ m,
Average
6.0
RRO, Radial [ì m]
NRRO, Radial [ì m]
0.25
RRO, Radial, OverAll
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.09μ m,
Average
4.52μ m,
Average
0.0
Discrete
Bearing
RO-Bearing
ROベアリングとディスクリートベアリング仕様ピボットの回転精度比較
17
Discrete
Bearing
５. ROベアリングの新たな展開
ピボットアッシー販売実績･見込
12,000K
見込
実績
October 1999
9,480Kpcs
10,000K
8,000K
February 2000
8,335Kpcs
18
Sep-00
Jun-00
Mar-00
Dec-99
Sep-99
Jun-99
Mar-99
Dec-98
Sep-98
4,000K
Jun-98
6,000K
Mar-98
Quantity / Month [ pcs ]
P/O received
５. ROベアリングの新たな展開
例２：超高性能・高信頼性ファンモーター
Casing
（ケース）
Yoke
（ヨーク）
RO-Bearing
（ＲＯベアリング）
19
Impeller
（羽根）
６．ミネベアのHDDモーター開発・製造体制
モーター技術者：９２名
タイ
•量産
53
•トライポロジー
•信頼性試験
15
ドイツ
R&D
•清浄度解析
•材研
R&D技術者 ：５３名
•設計
57
•開発
•治工具･測定機器開発
•電気設計･ソフト開発
•生産技術
•品質管理
•試作
20
日本
•計画立案
•設計
•開発
20
•治工具･測定機器開発
•電気設計･ソフト開発
•生産技術
•品質管理
•試作
６．ミネベアのHDDモーター開発・製造体制
R&D センター
日本
サポ
ドイツ
タイ
量産
ート
サンプル対応
タイ
タイ
シンガポール
デザイン
計画立案
日本
21
ドイツ
ドイツ
日本
日本
７．まとめ
１．当社のHDDスピンドルモーターは今後急速に伸びて行く。
２．HDDスピンドルモーターはここ暫くROが主流となる。
３．当社の流体軸受は価格／信頼性の両面で優れている。
４．流体軸受はボールベアリングビジネスに影響を与えない。
５．ROベアリングは他の高付加価値製品にも使用される。
６．ミネベアはグローバルな開発・生産体制を持っている。
22