(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの小型化・薄型化を図りつつも、回転トルクの低下要因を発生させず、低電流化を実現できるブラシレスモータを提供すること。【解決手段】ロータハブ４０の円筒部４２の外周面には、ロータマグネット７０が固定され、円筒部４２の下端部に形成された段部４１ａには、キャンセル板８０が固定されている。ロータマグネット７０とキャンセル板８０との間にて磁気回路を形成することにより、ロータマグネット７０からベース１０へ流れる磁束を低減させることができる。さらにロータマグネット７０のステータ２０側には、キャンセル板８０が覆われておらず、ここで微少な磁気バイアスが発生する。この磁気バイアスにより、非回転時における耐衝撃性を向上させることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸と同軸状に形成された円筒部を有するロータハブと、
該ロータハブの円筒部に固定されたロータマグネットと、
該ロータマグネットの軸方向端面に配置された磁性を有するキャンセル板と、
前記ロータマグネットと半径方向に間隙を介して対向するステータと、
を具備するブラシレスモータにおいて、
前記キャンセル板の前記ロータマグネットの前記ステータ対向面側の端縁は、前記ロータマグネットの前記ステータ対向面よりも前記ロータハブの前記円筒部側に形成され、且つ前記ロータマグネットの内外径との中間より前記ステータ側に覆っていることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記キャンセル板は前記ロータハブに固定され、前記ロータマグネットと前記キャンセル板との軸方向には間隙を有することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記ロータハブには、前記キャンセル板を軸方向および半径方向に位置決めをする段部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記キャンセル板は、磁性を有するステンレス鋼であることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記ロータハブは、前記キャンセル板と軸方向反対側の前記ロータマグネットの軸方向端面を覆う半径方向突出部が形成されており、該突出部と前記ロータマグネットとは、前記ロータマグネットの半径方向の磁極の中立状にて接していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
前記ブラシレスモータは、流体圧力にて動圧を発生させ回転支持する流体動圧軸受であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項７】
磁気記録層を有する記録ディスクと、
前記磁気記録層に情報を記録するとともに前記磁気記録層に記録された情報を再生するための磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記記録ディスクに対して移動させるための移動手段と、
前記磁気ディスクを回転駆動させるための請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のブラシレスモータとを備えたことを特徴とする、
記録ディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータ、特に信号記録再生装置を回転駆動させる小型および薄型のスピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号記録再生装置として、磁気ディスクの記録および再生を行うハードディスク駆動装置（以下、ＨＤＤと称する）の小型化・薄型化および携帯化に伴い、このＨＤＤに搭載するスピンドルモータの小型化・薄型化および低電流化が求められていた。この要求に対応するためにスピンドルモータはインナーロータ型に変遷していった（このようなインナーロータ型スピンドルモータの従来の例として、例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８９８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、インナーロータ型は回転トルクが少ないことが欠点であり、さらにスピンドルモータを薄型化していくと、ロータマグネットとベースとの軸方向の間隙が狭くなり、ロータマグネットの磁束がベースに流れ込んで磁気バイアスをかけてしまい、回転トルクの損失を発生させていた。この対策のために特許文献１では、磁性材料層２９を永久磁石２５の表面につけ、磁性材料層２９を永久磁石２５より半径方向外側に突出させる方法を採用している。この方法では、永久磁石２５とベース部材９３への磁束漏洩を防止することができるが、永久磁石２５の一部はステータ２へ流れず、磁性材料層２９に流れてしまい、回転トルクが低下してしまう可能性がある。回転トルクの低下が発生すると、低電流化を図ることができず、そして最もトルクの必要な回転時において、必要とするトルクが不足して、起動しない等の起動障害を発生させる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スピンドルモータの小型化・薄型化を図りつつも、回転トルクの低下要因を発生させず、低電流化を実現できるスピンドルモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１によれば、中心軸と同軸状に形成された円筒部を有するロータハブと、該ロータハブの円筒部に固定されたロータマグネットと、該ロータマグネットの軸方向端面に配置された磁性を有するキャンセル板と、前記ロータマグネットと半径方向に間隙を介して対向するステータとを具備するブラシレスモータにおいて、前記キャンセル板の前記ロータマグネットの前記ステータ対向面側の端縁は、前記ロータマグネットの前記ステータ対向面よりも前記ロータハブの前記円筒部側に形成され、且つ前記ロータマグネットの内外径との中間より前記ステータ側に覆っていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項１に従えば、キャンセル板がロータマグネットの外径と内径との差の半分以上覆うことにより、ロータマグネットとキャンセル板との間に磁気回路が形成され、磁束がキャンセル板を経過してロータハブに流れる。これにより、他の部材に、ロータマグネットの磁束が流れていかないことより、磁気バイアスの発生を抑えることができ、所定トルクに対して電流を低減することができる。
【０００８】
本発明の請求項２によれば、請求項１に係り、前記キャンセル板は前記ロータハブに固定され、前記ロータマグネットと前記キャンセル板との軸方向には間隙を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に従えば、ロータマグネットとキャンセル板との軸方向に間隙を設けることにより、他部材に流れる磁束がキャンセル板に流れるが、そのキャンセル板に流れる磁束のうち、ステータよりの磁束をステータ側に流すことができるので、効率良くロータマグネットからステータへ磁束が流れる。その結果、所定トルクに対する電流を低減させることができる。
【００１０】
本発明の請求項３によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係り、前記ロータハブには、前記キャンセル板を軸方向および半径方向に位置決めをする段部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に従えば、ロータハブに段部を設けるので、ロータマグネットの当接面である円筒部と段部との同軸度精度を確保でき、この段部に固定されるキャンセル板とロータマグネットとの同軸度精度を向上させることができる。その結果、半径方向一様にキャンセル板がロータマグネットを覆うことができるので、ロータマグネットからステータに流れる磁束を周方向に一様にすることができ、この磁束のばらつきによって発生する振動を抑えることができる。
【００１２】
本発明の請求項４によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに係り、前記キャンセル板は、磁性を有するステンレス鋼であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４に従えば、キャンセル板にステンレス鋼を使用することにより、耐蝕性を向上させることができる。これはあらゆる環境下において使用されるスピンドルモータに対して好適である。
【００１４】
本発明の請求項５によれば、前記ロータハブは、前記キャンセル板と軸方向反対側の前記ロータマグネットの軸方向端面を覆う半径方向突出部が形成されており、該突出部と前記ロータマグネットとは、前記ロータマグネットの半径方向の磁極の中立状にて接していることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５に従えば、突出部とロータマグネットがロータマグネットの磁極の中立状のみに接していることにより、この中立状における突出部とロータマグネットとの磁気回路が形成されない。したがって、磁気回路が形成されない分は、ステータに磁束が流れていく。その結果、所定トルクに対する電流を低減させることができる。
【００１６】
本発明の請求項６によれば、前記ブラシレスモータは、流体圧力にて動圧を発生させ回転支持する流体動圧軸受であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項６に従えば、薄型・小型であり、耐衝撃性に優れるスピンドルモータに適用する軸受は流体動圧軸受が望ましい。さらに本発明では、キャンセル板はロータマグネットを完全に覆っていないので、磁気バイアスを発生させる。この磁気バイアスにより、非回転時における外部衝撃によって発生する気泡を抑えることができる。
【００１８】
本発明の請求項７によれば、記録ディスク駆動装置であって、磁気記録層を有する記録ディスクと、前記磁気記録層に情報を記録するとともに前記磁気記録層に記録された情報を再生するための磁気ヘッドと前記磁気ヘッドを前記記録ディスクに対して移動させるための移動手段と、前記磁気ディスクを回転駆動させるための請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のブラシレスモータとを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項７に従えば、記録ディスク駆動装置に本発明のブラシレスモータを搭載させることにより、低電流およびあらゆる環境に適用した記録ディスク駆動装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に従えば、ブラシレスモータの小型化・薄型化を図りつつも、回転トルクの低下要因を発生させず、低電流化を実現できるブラシレスモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜スピンドルモータの全体構成＞
本発明に係る実施例の一形態の全体構成について図１を参照して説明する。図１は、軸方向の模式断面図である。明細書中の上下方向は図１の上下方向と対応させて説明する。
【００２２】
図１を参照して、磁性を有する鋼板をプレス等の塑性加工にて成形したベース１０は、上方に開口する環状凹部１０ａが形成されており、その環状凹部１０ａの中央部には、軸受保持用円筒部１０ｂが環状凹部１０ａと同軸状となるように上側に向い形成されている。
【００２３】
環状凹部１０ａの内周面には、円環状のステータ２０が環状凹部１０ａと同軸状となるように嵌合固定されている。また軸受保持用円筒部１０ｂの内周面には、略円筒形状の軸受スリーブ３０が軸受保持用円筒部１０ｂと同軸状に嵌合固定されている。
【００２４】
この軸受スリーブ３０を上方に外囲するようにロータハブ４０が配置されている。このロータハブ４０は、強磁性材料にて形成された下側に開口した略円筒形状であり、中央部に軸体４１および半径方向外側に円筒部４２を有している。この軸体４１は、軸受スリーブ３０と半径方向に微少間隙を介して軸受スリーブ３０と同軸状に挿通され、そしてこの微少間隙に充填された潤滑流体を介して回転自在に支持される。
【００２５】
ロータハブ４０の軸体４１の下端面には、軸体４１の外径より大きいスラストプレート５０が固定されている。また軸受スリーブ３０には、このスラストプレート５０を収容する凹部３１が形成されている。そしてこの凹部３１に蓋をするように円盤状のプレート６０が軸受スリーブ３０の下端面に固定されている。
【００２６】
軸体４１の外周面と軸受スリーブ３０との間には、動圧発生溝を有し、この動圧発生溝による流体圧力により半径方向に回転支持する。さらに、軸受スリーブ３０の凹部３１とスラストプレート５０との軸方向間隙およびスラストプレート５０とプレート６０との軸方向間隙にも同様に動圧発生溝を有し、この動圧発生溝による流体圧力により軸方向に回転支持する。
【００２７】
ロータハブ４０の円筒部４２の外周面には、半径方向外側に突出するディスク載置面４３が形成されている。そのディスク載置面４３に対してさらに半径方向外側に突出するように突出部４４が形成されている。この突出部４４と円筒部４２の突出部４４より下側とに囲まれるようにロータマグネット７０が固定されている。このロータマグネット７０はステータ２０と半径方向に微少間隙を介して対向するように配置されている。またロータマグネット７０の下側には、さらにキャンセル板８０が固定されている。
【００２８】
外部電源より、ステータ２０に通電されることにより、ステータ２０に磁場を形成し、この磁場とロータマグネット７０との相互作用により所定の回転トルクが得られ、回転駆動する。
【００２９】
＜主要部＞
次に図２を参照して、本発明の主要部であるロータハブ４０の突出部４４、ロータマグネット７０、キャンセル板８０およびベース１０との関係について説明する。図２のａ）は、図１の点線円を拡大した図である。また図２のｂ）はこれらの関係における他の実施例について示した図である。
【００３０】
図２を参照して、ロータハブ４０の突出部４４の一部には、軸方向下側に出っ張る突部４４ａが形成されている。この突部４４ａは、ロータマグネット７０の中位点に当接していることが望ましい。これは突出部４４とロータマグネット７０とが全面にて当接した場合、ロータマグネット７０の磁束は、突出部４４に流れてしまうので、ステータ２０へ流れる磁束が減少してしまう。それと比較して突部４４ａがロータマグネット７０の半径方向のＮ極とＳ極との境界である中立状に当接する場合には、当接部にて磁気回路が形成されないので、突出部４４に流れる磁束は著しく減少する。特にロータマグネット７０と突出部４４との軸方向に間隙が形成されているので、さらにロータマグネット７０から突出部４４へ流れる磁束が減少する構造となっている。これにより効率良くロータマグネット７０からステータ２０へ磁束が流れていくので、所定トルクに対して低電流化を図ることができる。また突出部４４は中位状の位置に完璧に当接することが望ましいが、中位状付近に突出部４４が当接しても突出部４４に流れる磁束を少なくすることができ、効果を発揮することができる。
【００３１】
また円環状のキャンセル板８０はロータハブ４０の円筒部４２の下端部に固定され、ロータマグネット７０の下端面に当接配置されている。このキャンセル板８０の端縁である内径は、ロータマグネット７０の外径と内径との差、すなわち半径方向厚さの半分以上（好ましくは、３分の２程度）覆うことが望ましい。キャンセル板８０がロータマグネット７０の下端面を覆うことにより、ロータマグネット７０のベース１０へ流れてしまう磁束をキャンセル板８０に吸収することにより、ベース１０への磁束を減少させることができる。これにより、ロータマグネット７０とベース１０との間にて発生する過剰な磁気バイアスおよび渦電流損を減少させることができ、これによる回転トルクへの影響を防ぐことができる。その結果、所定の回転トルクに対する必要電流を低下させることができる。さらに最もトルクを必要とする起動時においても、必要トルクを出力し易くなり、起動障害を発生させることがなくなる。
【００３２】
そして、キャンセル板８０がロータマグネット７０の下端面全体を覆わないことにより、ロータマグネット７０とベース１０との間に微少の磁気バイアスを発生させる。この磁気バイアスにより、非回転時における外部衝撃にもロータハブ４０を固定しようとする力が働くので軸受内部に発生する可能性のある気泡を抑えることができる。さらに同様にロータハブ４０を固定しようとする力が働くので、ロータハブ４０の移動による潤滑流体の界面を乱れさせることがなくなるので、潤滑流体の漏れを防ぐことができる。
【００３３】
またロータハブ４０のキャンセル板８０の固定部には、キャンセル板８０を半径方向に位置決めできる段部４２ａが形成されており、ロータマグネット７０とキャンセル板８０との同軸精度を向上させている。これにより、ロータマグネット７０とキャンセル板８０との半径方向の位置の精度が向上するので、周方向に対して、ロータマグネット７０の磁束が一定化することができる。これにより、磁束の変動による回転振動を抑制することができるので、低振動、ひいては低騒音のスピンドルモータを提供することができる。
【００３４】
このキャンセル板８０は、磁性を有するステンレス鋼、特にフェライト系ステンレス鋼であることが望ましい。ステンレス鋼において、マルテンサイト系ステンレスも磁性を有するが、高硬度であり、加工面を考慮すると、フェライト系ステンレス鋼が好適である。またステンレス鋼は耐蝕性に富んでおり、あらゆる環境下において適用することができる。これは近年のＨＤＤ携帯化によるあらゆる環境にＨＤＤが置かれるようになったことから、耐蝕性の富んでいる部材を使用することが望ましい。また珪素鋼板および鉄板にニッケルメッキ等の耐蝕性を有する表面処理を行ったものを使用してもよい。
【００３５】
＜他の実施例１＞
次に図２のｂ）を参照して、これらの関係の他の実施形態について説明する。
【００３６】
図２のｂ）を参照して、図２のｂ）はキャンセル板８０がロータマグネット７０の下端面より軸方向に間隙を有した場合である。他の構成については、図２のａ）と同様である。
【００３７】
ロータハブ４０の下端部には、キャンセル板８０を軸方向および半径方向に位置決めする段部４２ｂが形成されている。これにより、キャンセル板８０の位置決め精度を向上させることができる。その結果、ロータマグネット７０とキャンセル板８０との同軸度精度を向上させることができるので、半径方向に対して一様の割合でロータマグネット７０を覆うことができる。さらにロータマグネット７０とキャンセル板８０との間隙を周方向に一様に形成することができる。これにより、ロータマグネット７０からキャンセル板８０へ流れる磁束が周方向に一様になるので、ロータマグネット７０からステータ２０へ流れる磁束も周方向に一様にすることができる。これにより、回転トルクが周方向に渡り一様となるので、回転振動を抑えることができ、ひいては低騒音を実現することができる。
【００３８】
＜記録ディスク駆動装置＞
本発明に係る記録ディスク駆動装置１００の実施例の一形態に関して図３を参照して説明する。図３は記録ディスク駆動装置１００の断面図である。
【００３９】
記録ディスク駆動装置１００は、矩形状をしたハウジング１１０からなり、ハウジング１１０の内部は、塵・埃等が極度に少ないクリーンな空間を形成しており、その内部には、情報を記録する円板状のハードディスク１２０が装着されたスピンドルモータ１３０が配設されている。またこのハウジング１１０とベース１０とは一体的に成形されていてもよい。
【００４０】
また、ハウジング１１０の内部には、ハードディスク１２０に対して情報を読み書きするヘッド移動機構１４０が配置され、このヘッド移動機構１４０は、ハードディスク１２０上の情報を読み書きする磁気ヘッド１４１、この磁気ヘッド１４１を支えるアーム１４２および磁気ヘッド１４１およびアーム１４２をハードディスク１２０上の所要の位置に移動させるアクチュエータ部１４３により構成される。
【００４１】
このような記録ディスク駆動装置１００のスピンドルモータ１３０として、本願発明のスピンドルモータを適用することで、十分な機能を確保した上で記録ディスク駆動装置１００の小型且つ薄型化を実現できると共に、信頼性並びに耐久性の高い記録ディスク駆動装置を提供することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４３】
例えば、本発明の実施例では、軸体４１を回転支持するために軸受スリーブ１０を使用しているが、これに限定されることはなく、ボールベアリングを使用してもよい。また軸受スリーブ１０は含油焼結部材にて形成された軸受部とこれを保持する金属製の軸受保持部材の２部材にて形成してもよい。その際、軸受保持部材とプレート６０とは一体的に成形されていてもよい。
【００４４】
例えば、本発明の実施例では、ロータハブ４０と軸体４１とは一体的に形成していたが、これに限定されることなく、これらが別体でもよい。その際、軸体４１とスラストプレート５０とは一体的に成形されてもよい。
【００４５】
また例えば、本発明の実施例では、ロータハブ４０の突出部４４に突部４４ａを形成してロータマグネット７０の中位状に当接したが、これに限定されることなく、ロータマグネット７０の中位状を突出させることにより、突出部４４と当接させてもよい。しかし加工面を考慮するとロータハブ４０側に突部４４ａを形成することが好適である。
【００４６】
また例えば、本発明の実施例では、ロータマグネット７０を半径方向に外囲するようにステータ２０が配置された、いわゆるインナーロータ型であるが、これに限定されることはない。ステータ２０を半径方向に外囲するようにロータマグネット７０を配置する、いわゆるアウターロータ型についてもキャンセル板８０がロータマグネット７０の半径方向の厚さの半分以上（好ましくは３分の２程度）覆えば効果を発揮することができるので本発明は有効である。
【００４７】
また本発明の実施例では、軸受に流体動圧軸受を使用しているが、これに限定されることなく、他の軸受方法を採用してもよい。他の軸受方法とは、ボールベアリング、空気動圧軸受、およびラジアル空気動圧軸受とスラスト流体動圧軸受のいわゆるハイブリッド型の軸受等である。特に空気動圧軸受およびハイブリッド型の軸受においては、ロータマグネット７０とベース１０との磁気バイアスが強いと様々な問題を生じる可能性がある。例えば、磁気バイアスは周方向に必ずしも一定ではなく、磁気バイアスの強さのバラツキが生じている。空気動圧軸受は流体動圧軸受と比較して剛性が低いので、回転中において磁気バイアスの強さのバラツキを起因とする振れを生じてしまう。その結果、記録ディスクが振れてしまい、磁気ヘッドによる読み書きに影響を与えてしまう可能性がある。また回転が低速である場合、磁気バイアスのバラツキの影響を多大に受けてしまい、軸体と軸受とが接触してしまう可能性がある。そのため、キャンセル板によりロータマグネット７０とベース１０との間の磁気バイアスを低下させることにより、磁気バイアスのバラツキを抑えることができるので上記のような問題は解決することができる。したがって、空気動圧軸受およびハイブリッド型の軸受に対して本発明は好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のブラシレスモータの実施例の一形態を示した軸方向の模式断面図である
【図２】ａ）は図１の点線円の拡大図であり、ｂ）はａ）の他の実施例を示した図である
【図３】本発明における記録ディスク駆動装置の実施例の一形態を示した模式断面図である
【符号の説明】
【００４９】
１０    ベース
２０    ステータ
３０    軸受スリーブ
３１    凹部
４０    ロータハブ
４１    円筒部
４２    軸体
４２ａ、４２ｂ  段部
４３    ディスク載置面
４４    突出部
４４ａ  突部
５０    スラストプレート
６０    プレート
７０    ロータマグネット
８０    キャンセル板
１００  ディスク駆動装置
【図１】
2006325279.tif 000003
【図２】
2006325279.tif 000004
【図３】
2006325279.tif 000005