(57)【要約】【課題】  ロータマグネットの磁束の外部への漏洩を大きく低減するスピンドルモータを提供することを目的とする。【解決手段】  強磁性体からなるロータハブ２４と一体に形成された鍔状のフランジ部２４ｃのにはロータマグネット２３が取り付けられている。そのロータマグネット２３の径方向外方において、ロータマグネット２３とフランジ部２４ｃの下端面との間には軸方向の間隙が設けられる。ロータマグネット２３の外周面よりも径方向外周側において、フランジ部２４ｃの下端面が下側に屈曲して、リム部２４ｅが形成される。【選択図】  図２
2006121802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に着磁された円環状のロータマグネットと、
該ロータマグネットの外周面と径方向に対向し、外周側を環状のバックヨークで磁気的に接続された磁極歯と、
該磁極歯のそれぞれに巻回されたコイルと、
前記磁極歯と前記コイルと前記バックヨークとを備えるステータと、
強磁性材料で構成され、前記ロータマグネットが取り付けられて、同一の中心軸の周りを一体に回転するロータハブと、
前記ロータハブの軸方向一方側に形成され、前記ロータマグネットの軸方向他方端面の少なくとも径方向外周側において、前記ロータマグネットの軸方向他方端面との間に、軸方向の間隙を保持するハブ側シールド面と、
前記ロータマグネットの外周面よりも径方向外方において、前記ハブ側シールド面が軸方向一方側へ向けて屈曲して形成されるリム部と、
前記ロータハブの軸方向他方側に形成されたディスク載置面と、
前記ロータハブを、前記ステータに対して相対的に前記中心軸を中心として回転可能に支持する軸受機構と、
を備えるスピンドルモータ。
【請求項２】
強磁性材料から構成され、前記ロータマグネットに対して径方向内方側に配置され、前記ロータハブと一体に回転し、該ロータハブの中心軸に平行に一方側に延伸し、外周面において該ロータマグネットに当接し、前記ロータハブと磁気的に接続している、円筒状周壁を有する、
請求項１に記載のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記ハブ側シールド面の内周側に位置し、前記ロータマグネットの軸方向他方面とは軸方向に当接して対向する当接面と、
前記ハブ側シールド面の外周側に位置し、前記ロータマグネットの軸方向他方面とは軸方向に間隙を形成する離間面と、
を備える請求項１又は２に記載されたスピンドルモータ。
【請求項４】
前記リム部の頂点の前記中心軸からの距離は、
前記ロータマグネットの外周面の半径と前記ステータの内周面の半径との中間値と同等又はそれよりも大きい、
請求項１乃至３のいずれかに記載されたスピンドルモータ。
【請求項５】
前記リム部と前記ステータの磁極歯との間隔が、前記ロータマグネットの外周面と前記磁極歯の内周面との間隔よりも大きい、
請求項１乃至４のいずれかに記載されたスピンドルモータ。
【請求項６】
強磁性材料で構成され、前記ステータの軸方向他方側に設置された、シールド板を備える、請求項１乃至５のいずれかに記載されたスピンドルモータ。
【請求項７】
前記ハブ側シールド面の径方向外周縁と前記シールド板の内周端縁との径方向距離は、
前記リム部と前記ステータの前記磁極歯との間隔よりも小さい、
請求項６に記載されたスピンドルモータ。
【請求項８】
前記ディスク載置面上に記録ディスクを載置して記録ディスクを回転させる請求項１乃至７のいずれかに記載されたスピンドルモータと、
記録ディスクに記録された情報を読み取るヘッドと、
前記ヘッドを記録ディスク上の径方向の任意の位置に移動させるアクチュエータとを備えるスピンドルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットを用いて形成されるスピンドルモータ及びスピンドルモータを用いる記録ディスク駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来のスピンドルモータの構造を示すものである。ロータマグネット１とステータ２の下側にはベースプレート３が配置され、下側に漏洩する磁束の磁路を形成する。
【０００３】
一方ロータマグネット１は、強磁性体のロータハブ４に取り付けられている。ロータマグネットの上側には、ロータハブ４が径方向に延長されてフランジ部４ｃが形成されている。また、ステータ２の上部にはシールド板５が形成されている。
【０００４】
ロータマグネット１は、円環状の永久磁石である。その外周面には、周方向に沿って交互に磁極が現れるように、ロータマグネットは径方向に着磁がなされている。スピンドルモータを小型化し、高トルク・高効率にするために、ロータマグネット１には、非常に磁束密度の高い永久磁石が用いられている。
【０００５】
また、ステータ２は、複数の磁極歯と、それに巻回されたコイルとを備えている。コイルに通電するとステータには界磁磁場が発生し、その界磁磁場とロータマグネット１が形成する磁場とは互いに磁気相互作用を及ぼしあう。ロータマグネット１はステータ２に対して回転自在に支持されており、その磁気相互作用はロータマグネット１に回転力を発生させる。このとき、ロータマグネット１とステータ２とは磁気回路を形成しており、回転に伴って周期的に、磁束が一定の規則に沿って分布する。磁気回路を形成しやすいように、ロータマグネット１の内周面は強磁性材料で形成されたロータハブ４に取り付けられ、磁気的に短絡される。同様にステータ２の外周面にはバックヨークが形成されており、周方向に隣りあう磁極同士が短絡される。その結果ロータマグネット１の内周面及びステータ１の外周面からは磁束が漏洩することはない。
【０００６】
コイルに一切通電がなされていない状態でも、ロータマグネット１のまわりには磁場が形成されている。その磁場を形成する磁束は、一部が強磁性材料で構成されるステータ２の磁極歯に入っていくが、上下方向にも磁束が広がっていくので、空気よりも透磁率の高い物質により磁路が形成されなければ磁束は上下方向に形成されてしまう。
【０００７】
ロータマグネット１とステータ２との間に引力がはたらいている場合には、ロータマグネットから出る磁束は、そのほとんどがステータ２に入り込みロータマグネット１とステータ２との間からの漏洩磁束はそれほど多くない。
【０００８】
その一方で、ロータマグネット１とステータ２との間に斥力がはたらく場合、ロータマグネット１の磁束はその軸方向上下方向に形成され、ステータ２の磁束も同様である。したがって、空気よりも透磁率の高い物質により磁路が形成されなければ磁束は上下方向に形成されてしまう。
【０００９】
ロータハブ２は回転体であり、シールド板５は固定側に取り付けられている。そのため不可避的に互いに一定の間隔だけ離間させなければならない。そのためロータヨークとシールド板との間には隙間ができてしまい、その隙間から磁束が漏洩してしまう。
【００１０】
また、スピンドルモータの薄型化に伴って、シールド板を取り付けるスペースをとることが難しい場合もある。
【００１１】
磁束は３次元的に分散していく量であり、磁束密度は距離の３乗に反比例して小さくなるため、スピンドルモータのサイズが十分大きい場合、この程度の漏洩磁束が問題となることはなかった。また、特許文献１に記載されているように、ロータマグネットの上部に磁性体を接触させて、ロータヨークに短絡する磁束を増加させると容易に漏洩磁束を低減することができる。
【００１２】
しかしながら近年特に、スピンドルモータの小型化・薄型化の要求が高まっており、漏洩磁束が問題となる距離に、磁場を利用する機器を配置しなければならない場合が増加している。また、ロータマグネットの上部に磁性体を接触させて磁束を短絡させると、ステータと相互作用する磁束の量が減ってしまうので、トルク定数と呼ばれるモータの駆動効率が低下してしまう。
【００１３】
例えば近年、ハードディスクドライブなどの、電子情報記録機器に対しては、大容量化と共に、小型化、薄型化が求められている。ハードディスクドライブは、非磁性体の円盤に磁性体の薄膜を形成させた記録ディスクを備え、その記録ディスクに磁気ヘッドが近接して配置される。その磁気ヘッドは記録ディスク上の磁性体薄膜層を磁化したり消磁したりそれらを読み取ったりして、情報の書き込みや読み込みをする。
【００１４】
磁気ヘッドや記録ディスクと近接した位置にスピンドルモータの磁気回路が配置される場合、漏洩磁束の影響によって情報の書き込みや読み取りにエラーが発生する可能性がある。ハードディスクドライブは、その記録ディスクに書き込まれる情報の高密度化に伴って非常に弱い磁束に対しても敏感である。記録ディスクが高密度化すると、必然的にドライブそのもののサイズが小型化するそのため、磁気ヘッドや記録ディスクと、スピンドルモータの磁気回路との距離は小さくなる一方である。また、携帯機器にも搭載され、乾電池や充電池などで駆動されることも多いため、駆動の効率を可能な限り向上させる必要がある。
【特許文献１】特開２００３−２０４６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記の状況に鑑みて成されたものであって、ロータマグネットの磁束の外部への漏洩を大きく低減するスピンドルモータを提供することを目的とする。また、そのスピンドルモータを用いて、磁気ヘッドが記録ディスクに情報を書き込んだり読み込んだりする際のエラーが低減された、記録ディスク駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成する本発明のスピンドルモータは、インナーロータ型のスピンドルモータであって、径方向に着磁された環状のロータマグネットを備える。ステータは、そのロータマグネットの外周面と径方向に対向し、外周側を環状のバックヨークで磁気的に接続された磁極歯と、磁極歯のそれぞれに巻回されたコイルとを備える。ロータハブは、強磁性材料で構成される。そのロータハブはロータマグネットと同一の中心軸の周りを、ロータマグネットと一体に回転する。ロータハブの軸方向一方側には、ハブ側シールド面が形成される。ロータマグネットの軸方向他方端面の少なくとも径方向外周側において、そのハブ側シールド面とロータマグネットの軸方向他方端面との間には軸方向の間隙が形成される。
【００１７】
さらに、ハブ側シールド面の、ロータマグネットの外周面よりも径方向外方には、ハブ側シールド面が軸方向一方側へ向けて屈曲してリム部が形成される。ロータハブの軸方向他方側には、ディスク載置面が形成される。
【００１８】
ロータハブは、軸受機構によってステータに対して相対的に前記中心軸を中心として回転可能に支持される。
【００１９】
磁束がよりリム部に入りやすくなるように、ロータハブの内周面には強磁性材料で構成された円筒状周壁が当接する。この円筒状周壁はロータハブと磁気的に接続されており、リム部で捕捉された磁束は、この円筒状周壁を通ってロータマグネットと磁気回路を形成する。
【００２０】
また、より広い範囲の漏洩磁束を低減するために、リム部が、ロータマグネットの外周面とステータの内周面との中間と同位置か、それよりも径方向外方に形成されているとなおよい。特にシールド板が設けられていない場合や、ステータの軸方向中心がロータマグネットの軸方向中心よりも軸方向一方側に配置される場合などには有効である。
【００２１】
なお、漏洩磁束を低減しつつ、スピンドルモータの損失を増大させないようにするために、リム部とステータとの間隔は、ロータマグネットとステータとの径方向の間隔よりも大きくされるとよい。
【００２２】
また、ステータの軸方向他方側に、強磁性材料で構成されたシールド板を備えていてもよい。その場合、ハブ側シールド面の径方向外周端部とシールド板の内周端縁との径方向距離が、リム部とステータの磁極歯との間隔よりも小さいとよい。
【００２３】
加えて、本発明のスピンドルモータは、ロータマグネットやステータと近接して記録ディスクが配置され、その情報の書き込み、読み込みを磁気ヘッドが行なう記録ディスク駆動装置に好適である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明を実施すると、ロータマグネットの磁束が、ロータハブよりも上側に漏洩することを低減できる。したがって、従来に比べてロータマグネットに近接した部分に磁場を利用した機器、例えば磁気ヘッドや磁気ディスクを配置することができる。
【００２５】
加えて、ロータハブを小型化すると、ロータハブ自体の剛性が低下してしまうが、リム部を設けることにより、事実上部材の一部を補強する形となるので剛性をも確保することができる。
【００２６】
磁気ディスクに書き込みが行なわれる磁気ヘッドの周辺では、ロータマグネットから漏洩する磁束が低減され、記録ディスクへの情報の書き込み、読み取りにほとんど影響を与えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態を、図面をもとにして説明する。なお、本説明中において、上下左右のように方向を示す単語が用いられる場合、その方向は図中の方向を示しているに過ぎず、実施に際しての方向を限定するものではない。
【００２８】
また、実施形態の説明において、同一の番号が付けられた部材、部分は、各々の実施の形態において対応する部材、番号であることを意味する。
【００２９】
図1は本発明のハードディスクドライブのひとつの実施形態の断面図である。ハードディスクドライブ７は、情報を記憶しておく記録ディスク１１と、その記録ディスクの情報を読み書きするヘッド１２と、ヘッド１２を移動させるアクチュエータ１３と、記録ディスクを回転させるスピンドルモータ１０を備えている。記録ディスク１１は円板形であり、中心には円形の中心孔が形成されている。記録ディスク１１は、ガラスから形成され、表面に磁性体がコーティングされている。ヘッド１２は信号によって記録ディスク１１上の磁性体の一部を磁化したり消磁したりすることによって、情報を書き込む。また、ヘッド１２はまた、記録ディスク上の磁化された部分のパターンを電気信号に変換して情報を読み込む。
【００３０】
図２は、本発明のスピンドルモータのひとつの実施形態の断面図である。スピンドルモータ１０の基部となるベースプレート２１は、ハードディスクドライブ７の筐体の一部を構成している。ベースプレート２１には、複数のコイルを備えたステータ２２が取り付けられている。一方、強磁性体であるフェライト系ステンレスで形成されたロータハブ２４は、ベースプレート２１に対して回転自在に支持される。このロータハブ２４は軸受２５によって、ベースプレートに対して回転自在に支持される。本実施形態においては、静粛性と回転安定性に優れた流体動圧軸受が用いられている。なおこの軸受２５は、高負荷に対する耐久性に優れる玉軸受であってもよい。ステータ２２と径方向に対向する部分には、環状のロータマグネット２３が配置され、ロータハブ２４に取り付けられる。
【００３１】
ロータハブ２４には、前記記録ディスク１１の中心孔を外嵌する外周面２４ｂが形成されている。ロータハブ２４の外周面２４ｂの径方向外方には、フランジ部２４ｃが形成されている。そのフランジ部２４ｃの軸と直交する上側の面は、記録ディスク１１が載置される平坦面２４ａとされている。一方、フランジ部２４ｃの下端側の面はハブ側シールド面２４ｄとされ、ロータマグネット２３の上端面と軸方向に対向している。
【００３２】
ロータマグネット２３は、ハブ側シールド面２４ｄと内周側で当接してロータハブ２４に取り付けられている。このロータマグネット２３は、外周面にN極とS極とが交互に配列するよう、径方向に着磁がなされている。ロータマグネット２３の上端面は、回転軸に直交する平坦な面である。ロータマグネットの外周側ではロータマグネット２３とハブ側シールド面２４ｄとは軸方向に間隔を隔てて対向している。さらに、フランジ部２４ｃはロータマグネット２３の径方向最外周端部よりも径方向外方にまで延設されている。フランジ部２４ｃのロータマグネット２３の径方向最外周端部よりも径方向外方において、ハブ側シールド面２４ｄは下向きに屈曲されてリム部２４ｅが形成される。このリム部２４ｅの軸方向下向きの高さは、ロータマグネット２３の上端面とハブ側シールド面２４ｄとの軸方向の間隔とほぼ同程度である。
【００３３】
ロータマグネット２３と径方向外方に対向するステータ２２の上側には、磁性体のシールド板２６が取り付けられる。シールド板２６はスピンドルモータ１０の回転軸を中心とし、かつフランジ部２４ｃよりも微小に大径円形の孔が形成されている。
【００３４】
図３は、本発明のスピンドルモータのひとつの実施形態の要部を示した図である。シールド板２６とフランジ部２４ｃとの位置は、図３上において、ロータマグネット２３の外周面の上端縁２３ａ１からリム部２４ｅの頂点２４ｅ１に向けて延長した第１の基準線と、ロータマグネット２３の外周面の上端縁２３ａ１からシールド板２６の内周縁２６ａ１の上端角に向けて延長した第２の基準線を仮定するとき、第１の基準線から第２の基準線を見た角度が常に負となるように配置されている。すなわち、少なくともロータハブ２４の上側からはロータマグネット２３の外周面上端縁２３ａ１を見ることができないようにリム部２４ｅとシールド板２６とを配置している。
また、ロータマグネット２３の外周面とステータ２２の内周面との間隔ｄ３よりもリム部２４ｅとステータ２２との間隔ｄ２のほうが広く取られている。
さらに磁気シールド板２６の内周面とフランジ部２４ｃとの間隔ｄ１をリム部２４ｅとステータ２２との間隔ｄ２よりも小さくすることにより、なお一層の漏洩紫蘇ｋの低減を図っている。
【００３５】
本実施の形態においては、コイルに通電しない状態での磁束の漏洩について測定を行った。なお以下の記述において、「磁束が入る」とは磁束が部材の外部から表面を貫いて、部材の中に進入することを、「磁束が出る」とは磁束が部材の内部から表面を貫いて外部に出ることをそれぞれ示して用いる。
【００３６】
ロータマグネット２３の上端面とハブ側シールド面２４ｄとの間に、軸方向の間隔が形成されているので、ロータマグネット２３の磁束はロータハブ２４に短絡されることはない。したがって、磁束の大部分はステータ２２に入っていっている。一方ロータマグネット２３の上方から出る磁束はリム部２４ｅに引きよせられるように入る。すなわちこのリム部２４ｅは、磁束にとって避雷針のような役割を果たしている。
【００３７】
そのため、リム部２４ｅがない従来の場合の磁束分布と、本発明を実施した本実施形態の磁束分布とを比べると、従来はフランジ部２４ｃの上側にまで漏洩してしまっていた磁束が、リム部２４ｅに捕捉されてフランジ部２４ｃに入り込んでいる。すなわち、フランジ部に広く多方向から磁束が入り込むよりも、一箇所に磁束の流れ込みやすい部分が形成されていることによって、従来は漏洩してしまう磁束がこのリム部２４ｅに流れ込むことにより、漏洩しにくくなっている。
【００３８】
そのうえ、フランジ部２４ｃは厚みが薄く、曲げに対する剛性の低さが問題になっていたが、このリム部が、丁度フランジ部２４ｃの環状の骨の役割を果たしており、剛性を向上させることができている。
【００３９】
本実施の形態において、ロータマグネットにはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類焼結マグネットを用いている。ロータマグネット２３の外径は９．５ｍｍ、軸方向の高さが１．５ｍｍである。スピンドルモータ全体の厚みは４ｍｍであり、ロータマグネット２３とステータ２２との径方向の最小間隔はおよそ０．１５ｍｍである。ロータハブ２４とフランジ部２４ｃとは、強磁性材料であるフェライト系ステンレスに快削成分を添加した快削性ステンレス鋼で一体に形成されている。
【００４０】
このとき、フランジ部２４ｃをロータマグネット２３の径方向最外周端部よりも０．２ｍｍ径方向外方に延伸させている。さらに、ロータマグネット２３の上端面とそれに対向するフランジ部２４ｃの下側との間の軸方向の間隔は０．０４ｍｍとし、リム部２４ｅの高さは０．０４ｍｍとしている。
【００４１】
図５に示した従来のものの場合、記録ディスクが配置される平坦面２４ａ及び２４ａと軸方向に同じ高さの位置では、漏洩磁束はおよそ８Ｇａｕｓｓであった。本発明を実施した本実施形態において、最低でも漏洩磁束が同一の位置においておよそ６Ｇａｕｓｓとなり、漏洩磁束がおよそ２５％低減されている。一方、トルクはほとんど変化しなかった。
【００４２】
以上本発明のひとつの実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態にのみ限られるものではなく、本願にかかる発明の記載の範囲内において、様々な変形が可能である。
【００４３】
図４（ａ）は本発明の他の実施形態のひとつを示した図である。フランジ部２４ｃの径方向外周縁が、下方に折り曲げられた形状とされている。ハブ側シールド面２４ｄは下方に屈曲されてリム部２４ｅが形成されている。この形状でも漏洩磁束を効果的に低減することができる。さらに図４（ｂ）のように、アウターロータ形式のスピンドルモータに適用しても、トルク定数を低下させることなくロータハブ２４の剛性を高めることができる。また、リム部は、ロータマグネットの磁束密度の大きい部分すなわち、着磁波形の腹部と周方向に対応する位置のみに形成されていても、漏洩磁束を低減するためには高い効果を得ることができる。
【００４４】
ロータハブは、フェライト系ステンレス鋼のほか、マルテンサイト系ステンレス鋼や他の強磁性体で形成されていてもよい。また、アルミニウムのような非磁性体のロータハブを用いる場合には、ロータマグネットをフェライト系ステンレス、マルテンサイト系ステンレス、珪素鋼板、軟鋼、その他鋼、ニッケル及びその合金などの強磁性体からなるロータヨークを介して、非磁性のロータハブに取り付けてもよい。
【００４５】
また、磁気シールド板が取り付けられない場合でも、ロータマグネットから出る磁束のうち、記録ディスク載置面の側に出る磁束が捕捉され、漏洩磁束が低減されるので本発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明にかかるディスクドライブのひとつの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明にかかるスピンドルモータのひとつの実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明にかかるスピンドルモータのひとつの実施形態の要部を示す断面図である。
【図４ａ】本発明にかかるスピンドルモータの他の実施形態を示す断面図である。
【図４ｂ】スピンドルモータの他の実施形態を示す断面図である。
【図５】従来のスピンドルモータの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      ロータマグネット
２      ステータ
３      ベースプレート
４      ロータヨーク
４ｃ    フランジ部
５      シールド板
７      ハードディスクドライブ
１０    スピンドルモータ
１１    記録ディスク
１２    ヘッド
１３    アクチュエータ
２１    ベースプレート
２２    ステータ
２３    ロータマグネット
２４    ロータハブ
１２４  ロータハブ
２４ａ  ディスク載置面
２４ｂ  ロータハブ外周面
２４ｃ  フランジ部
２４ｅリム部
２５    軸受
２６    シールド板
【図１】
2006121802.tif 000003
【図２】
2006121802.tif 000004
【図３】
2006121802.tif 000005
【図４ａ】
2006121802.tif 000006
【図４ｂ】
2006121802.tif 000007
【図５】
2006121802.tif 000008