(57)【要約】【課題】ディスク装置において、小形薄型で、効率が高く、振動・騒音の少ないものとすること。【解決手段】ディスク装置は、情報を記録するディスクと、ディスクを駆動するディスク駆動装置とを備える。ディスク駆動装置は、外周部に環状永久磁石を搭載したロータ部と、環状永久磁石の半径方向外方に配置したステータ部１１０とを備える。ステータ部１１０は、放射状に磁性金属板を積層して形成したステータコア２０４と、配線層２０２及びスルーホール部２０３を電気的に接続してステータコア２０４を取り囲むように形成したコイル２０５とを備える配線基板で構成される。コイル２０５は、最外周表面を半径方向に結ぶ包絡線における隣接する包絡線Ｌ１２、Ｌ２１同士が半径方向の内方位置で交差するように形成されている。【選択図】図４
2007006634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を記録するディスクと、前記ディスクを駆動するディスク駆動装置とを備えるディスク装置であって、
前記ディスク駆動装置は、外周部に環状永久磁石を搭載したロータ部と、前記環状永久磁石の半径方向外方に配置したステータ部とを備え、
前記ステータ部は、放射状に磁性金属板を積層して形成したステータコアと、配線層及びスルーホール部を電気的に接続して前記ステータコアを取り囲むように形成したコイルとを備える配線基板で構成され、
前記コイルは、前記コイルの最外周表面を半径方向に結ぶ包絡線における隣接する包絡線同士が半径方向の内方位置で交差するように形成されている
ことを特徴とするディスク装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスク装置において、前記コイルは、前記包絡線同士が交差する位置より内方側で、前記配線層の半径方向の間隔が広く形成されると共に、隣接する他のコイルの配線層がその広くなった部分に入り込んで形成されていることを特徴とするディスク装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスク装置において、前記ステータ部は、多層配線基板で構成すると共に、前記ステータコアの上下に各２層形成された配線層と前記ステータコアの左右に各２個形成されたスルーホール部とを電気的に接続して二重巻きコイル部とした前記コイルを備え、前記コイルは、表面側の配線層と内側の配線層とが半径方向にずれて配置されて表面側の配線層の半径方向の間隔が広く形成されると共に、隣接する他のコイルの表面側の配線層がその広くなった部分に入り込んで形成されていることを特徴とするディスク装置。
【請求項４】
ディスクを駆動するディスク駆動装置であって、
外周部に環状永久磁石を搭載したロータ部と、前記環状永久磁石の半径方向外方に配置したステータ部とを備え、
前記ステータ部は、放射状に磁性金属板を積層して形成したステータコアと、配線層及びスルーホール部を電気的に接続して前記ステータコアを取り囲むように形成したコイルとを備える配線基板で構成され、
前記コイルは、前記コイルの最外周表面を半径方向に結ぶ包絡線における隣接する包絡線同士が半径方向の内方位置で交差するように形成されている
ことを特徴とするディスク駆動装置。
【請求項５】
請求項４に記載のディスク駆動装置において、前記ステータ部は、多層配線基板で構成すると共に、前記ステータコアの上下に各２層形成された配線層と前記ステータコアの左右に各２個形成されたスルーホール部とを電気的に接続して二重巻きコイル部とした前記コイルを備え、前記コイルは、表面側の配線層と内側の配線層とが半径方向にずれて配置されて表面側の配線層の半径方向の間隔が広く形成されると共に、隣接する他のコイルの表面側の配線層がその広くなった部分に入り込んで形成されていることを特徴とするディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク装置及びディスク駆動装置に係り、例えば、磁気ディスク装置、フレキシブルディスク駆動装置、光磁気ディスク駆動装置、光ディスク駆動装置、光ホログラムディスク駆動装置及びこれらに用いられるディスク駆動装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気ディスク装置としては、特開２００３−７９１１９号公報（特許文献１）、特開２００４−３２８２９号公報（特許文献２）及び特開２００４−３２９２６号公報（特許文献３）に示されたものがある。これらの磁気ディスク装置は、情報を記録する磁気ディスクと、前記磁気ディスクを駆動するディスク駆動装置とを備えて構成されている。このディスク駆動装置は、外周部に環状永久磁石を搭載したロータ部と、環状永久磁石の半径方向外方に配置したステータ部とを備えて構成されている。そして、ステータ部は、放射状に磁性金属板を積層して形成したステータコアと、配線層及びスルーホール部を電気的に接続して前記ステータコアを取り囲むように形成したコイルとを備える配線基板で構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７９１１９号公報
【特許文献２】特開２００４−３２８２９号公報
【特許文献３】特開２００４−３２９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１〜３では、磁気ディスク装置を薄形とすることが可能であるが、隣り合うコイル同士の間の空間が大きいために、ディスク駆動装置の性能低下を招くと共に、ステータコアの幅がその分だけ小さくなるため、ステータコアを貫通する磁束密度の飽和減少を招くおそれがあった。すなわち、ディスク駆動装置の性能は基本的にステータ部の磁気回路の体積によって大きく左右されるものであり、隣り合うコイル同士の間の空間は磁気回路として機能しないので、コイル同士の間の無駄な空間をできるだけ排除することがディスク駆動装置の高性能化に重要である。
【０００５】
本発明の目的は、磁気回路として機能しない無駄な空間をできるだけ排除してステータコアの体積を増大し、小形薄型で、効率が高く、振動・騒音の少ないディスク装置及びディスク駆動装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、情報を記録するディスクと、前記ディスクを駆動するディスク駆動装置とを備えるディスク装置であって、前記ディスク駆動装置は、外周部に環状永久磁石を搭載したロータ部と、前記環状永久磁石の半径方向外方に配置したステータ部とを備え、前記ステータ部は、放射状に磁性金属板を積層して形成したステータコアと、配線層及びスルーホール部を電気的に接続して前記ステータコアを取り囲むように形成したコイルとを備える配線基板で構成され、前記コイルは、前記コイルの最外周表面を半径方向に結ぶ包絡線における隣接する包絡線同士が半径方向の内方位置で交差するように形成されているものである。
【０００７】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記コイルは、前記包絡線同士が交差する位置より内方側で、前記配線層の半径方向の間隔が広く形成されると共に、隣接する他のコイルの配線層がその広くなった部分に入り込んで形成されていること。
（２）前記ステータ部は、多層配線基板で構成すると共に、前記ステータコアの上下に各２層形成された配線層と前記ステータコアの左右に各２個形成されたスルーホール部とを電気的に接続して二重巻きコイル部とした前記コイルを備え、前記コイルは、表面側の配線層と内側の配線層とが半径方向にずれて配置されて表面側の配線層の半径方向の間隔が広く形成されると共に、隣接する他のコイルの表面側の配線層がその広くなった部分に入り込んで形成されていること。
【０００８】
また、本発明の第２の態様は、ディスクを駆動するディスク駆動装置であって、外周部に環状永久磁石を搭載したロータ部と、前記環状永久磁石の半径方向外方に配置したステータ部とを備え、前記ステータ部は、放射状に磁性金属板を積層して形成したステータコアと、配線層及びスルーホール部を電気的に接続して前記ステータコアを取り囲むように形成したコイルとを備える配線基板で構成され、前記コイルは、前記コイルの最外周表面を半径方向に結ぶ包絡線における隣接する包絡線同士が半径方向の内方位置で交差するように形成されているものである。
【０００９】
係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記ステータ部は、多層配線基板で構成すると共に、前記ステータコアの上下に各２層形成された配線層と前記ステータコアの左右に各２個形成されたスルーホール部とを電気的に接続して二重巻きコイル部とした前記コイルを備え、前記コイルは、表面側の配線層と内側の配線層とが半径方向にずれて配置されて表面側の配線層の半径方向の間隔が広く形成されると共に、隣接する他のコイルの表面側の配線層がその広くなった部分に入り込んで形成されていること。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁気回路として機能しない無駄な空間をできるだけ排除してステータコアの体積を増大することができ、小形薄型で、効率が高く、振動・騒音の少ないディスク装置及びディスク駆動装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係るディスク駆動装置について図を用いて説明する。
【００１２】
まず、図１及び図２を参照しながら磁気ディスク装置１００の全体に関して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置１００の上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図１は、カバー１０２を省略した状態で示すと共に、メタルコア基板２００の一部を破断した状態で示してある。
【００１３】
磁気ディスク装置１００は、磁気ディスク１０３と、この磁気ディスク１０３を駆動するディスク駆動装置３００と、磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを支持するサスペンション１２１と、このサスペンション１２１を介して磁気ヘッドを所定位置に移動して位置決めするヘッド駆動装置６００と、これらの駆動装置３００、６００を制御する制御部５００と、これらを組み込んで収納した筐体３００と、を主要構成要素として備えている。この実施形態に示す磁気ディスク装置１００は、外形寸法がコンパクトフラッシュ（登録商標）メモリｔｙｐｅ１と同一サイズ（４３ｍｍ×３６ｍｍ×３．３ｍｍ）である。
【００１４】
ディスク駆動装置３００は、磁気ディスク１０３を固定して回転させるロータ部１０９と、このロータ部１０９を回転させるステータ部１１０とから構成されている。筐体４００は、シャフト１０６及び含油軸受け１０５を支持するベース１０１と、メタルコア基板２００を装着したカバー１０２とを備えて構成されている。
【００１５】
ロータ部１０９は、ディスク駆動装置３００の回転中心となるシャフト１０６と、シャフト１０６に固定されたハブ１０４と、ハブ１０４の外周部に固定された環状永久磁石１１９とを備えて構成されている。シャフト１０６は、ベース１０１に固定された含油軸受け１０５に軸支されている。シャフト１０６に連結されたハブ１０４は、含油軸受け１０５により回転可能な状態で支持され、シャフト１０６の上部に固定された円板部１０４ａと、含油軸受け１０５を包むように円板部１０４ａから垂下する筒部１０４ｂとを備えて構成されている。環状永久磁石１１９は、ハブ１０４の円板部１０４ａの外周端部に嵌め込まれて固定されている。磁気ディスク１０３は、ハブ１０４の筒部１０４ｂの下部外周に嵌め込まれて固定されている。磁気ディスク１０３は、環状永久磁石１１９及びスタータ部１１０と軸方向に並置され、薄形の構成となっている。
【００１６】
一方、磁気ヘッドは、サスペンション１２１の先端部の裏側に位置されている。磁気ヘッドは、永久磁石１２３とボイスコイルモータ１２２とで構成されるヘッド駆動装置６００によりサスペンション回転軸１２４を中心に回動され、回転している磁気ディスク１０３上をシークして情報の読み書きを行う。
【００１７】
ステータ部１１０はメタルコア基板２００の一部に形成されている。換言すれば、メタルコア基板２００は、ステータ部１１０の鉄心、巻線及び絶縁の機能と、制御部５００を構成するＩＣなどの電子部品を搭載する配線基板の機能とを有する。メタルコア基板２００の端部には、磁気ディスク装置１００の外部との電気信号及び電力を送受するために複数の信号ピンが形成されたコネクタ１７０が搭載されている。
【００１８】
次に、メタルコア基板２００に関して、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は図１のメタルコア基板２００の全体を示す上面図、図４は図３のＢ部拡大斜視図、図５は図４のＣ−Ｃ断面模式図である。なお、図４はメタルコア基板２００の樹脂を省略してコイル２０５及び鉄心片２０４を示す。
【００１９】
メタルコア基板２００は、多層配線基板により形成され、図５に示すように、複数層の磁性金属板２０１からなる鉄心片２０４と、複数層の配線層２０２及び複数個のスルーホール部２０３からなるコイル２０５と、絶縁層からなる絶縁材２０７とを備えている。ステータ部１１０は、鉄心片２０４と、コイル２０５と、絶縁材２０７とから構成されている。鉄心片２０４はステータコアを構成するものである。
【００２０】
磁性金属板２０１は、多層配線基板の各層を形成する際に、軟磁性材料、例えばケイ素鉄からなる薄い軟磁性材料、例えばケイ素鉄からなる薄い金属層を形成することにより構成される。鉄心片２０４は、磁性金属板２０１を積層することによって容易に製作できると共に、ケイ素鉄を用いてモータの鉄損の少ない構造となっている。鉄心片２０４の体積（断面積）は、磁性金属板２０１の層数及び幅により変更可能である。なお、鉄心片２０４は、図５に示すように絶縁材２０７内に埋設され、図３及び図４に示すように放射状に延びている。ステータ部１１０を形成するため、鉄心片２０４は、環状永久磁石１１９の極数の１．５倍の数（図示例では２４本）で円周上に等間隔に形成されている。
【００２１】
コイル２０５は、図５に示すように、一つの断面当り、上面側及び下面側に形成された各２層の配線層２０２と、各配線層２０２間を電気的に接続した４つのスルーホール部２０３とから構成された二重巻きコイル部を備えた巻線構造となっている。各２層の配線層２０２は、表面に形成された配線層２０２ａと絶縁材２０７内に埋設された配線層２０２ｂとからなっている。この二重巻きコイル部が鉄心片２０４の長手方向に連続的に形成されることによりコイル２０５が構成される。なお、配線層２０２とスルーホール部２０３と鉄心片２０４との間には絶縁材２０７が介在されている。
【００２２】
係る構成のコイル２０５は２４本の鉄心片２０４の全てに巻設され、所定の結線方式で接続されている。このコイル２０５に電流を流すことにより鉄心片２０４を通して環状永久磁石１１９に対する磁界を形成し、ロータ部１０９を回転させるトルクを発生する。
【００２３】
図４に示すように、コイル２０５ａ、２０５ｂの最外周表面を半径方向に結ぶ包絡線における隣接するコイル２０５に最も近い包絡線をＬ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２とする。本実施形態では、コイル２０５ａ、２０５ｂ隣接する包絡線をＬ１２、Ｌ２１同士が半径方向の内方位置で交差するようにコイル２０５ａ、２０５ｂが形成されている。具体的には、コイル２０５ａの最外周表面を結ぶ包絡線Ｌ１２の内側に、コイル２０５ｂの最外周表面を結ぶ包絡線Ｌ２１が形成されるように、コイル２０５ａ、２０５ｂが形成されている。包絡線をＬ１２、Ｌ２１同士が交差する位置より内方側では、図４に示すように、表面側の配線層２０２ａと内側の配線層２０２ｂとが半径方向にずれて配置され、表面側の配線層２０２ａの半径方向の間隔が広くなっている。そして、隣接する他のコイル２０５または２０５ｂの表面側の配線層２０２ａがその広くなった部分に入り込むように設けられている。
【００２４】
このようにコイル２０５ａ、２０５ｂを配置すれば、コイル２０５ａ、２０５ｂ同士の間の空間をより狭くでき、磁気回路として機能しない無駄な空間をできるだけ排除することができる。従って、磁気回路としては、鉄心片２０４の幅Ｗをより増やすことが可能となり、スピンドルモータのトルクが増大し、モータ消費電力を低減することができる。
【００２５】
上述したメタルコア基板２００は、一般的なプリント基板の製造プロセスを利用して製造可能である。本実施形態では、厚さ約０．１ｍｍの磁性金属の薄板を化学エッチングまたはプレス加工などにより鉄心片２０４の形状に加工する。その薄板を４枚接着し、表裏からＲＣＣ（Resin Coated Copper）を接着する。次にスルーホール部２０３を形成するためにドリルまたはレーザーにより貫通穴を形成する。次に貫通穴の内壁に銅メッキを施してスルーホール部２０３を形成する。次に表面銅箔を化学エッチングにより加工して配線層２０２を形成する。以上の工程を繰り返すことでメタルコア基板２００が完成する。
【００２６】
次に、図６から図９を用いて、本実施形態の効果を従来例と比較しながら説明する。図６は本実施形態の磁気ディスク装置１００におけるロータ部１０９およびステータ部１１０の一部を示す上面図、図７は従来の磁気ディスク装置におけるロータ部１０９およびステータ部１１０の一部を示す上面図、図８は図６に示したステータ部１１０によるスピンドルモータの誘起電圧波形を示す図、図９は図７に示したステータ部１１０によるスピンドルモータの誘起電圧波形を示す図である。
【００２７】
本実施形態のコイル２０５の最外周表面を結ぶ包絡線Ｌ１１、Ｌ１２の間隔をＬａ、鉄心片２０４の幅をＷａとし、従来例のコイル２０５の最外周表面を結ぶ包絡線Ｌ１１、Ｌ１２の間隔をＬｂ、鉄心片２０４の幅をＷｂとする。図６に示す本実施形態では、磁気回路として機能しない無駄な体積を減らすために、上述したようにコイル２０５ａ、２０５ｂの隣接する包絡線をＬ１２、Ｌ２１同士が半径方向の内方位置で交差するようにコイル２０５ａ、２０５ｂが形成され、包絡線をＬ１２、Ｌ２１同士が交差する位置より内方側で隣接する他のコイル２０５または２０５ｂが内側に入り込むように形成されている。そのため、本実施形態では、図７に示す従来例に比べて、コイル２０５ａとコイル２０５ｂとの間の空間を狭くすることができるので、包絡線Ｌ１１、Ｌ１２の間隔Ｌａは間隔Ｌｂより大きくなり、鉄心片２０４の幅ＷａもＷｂより大きくなる。ステータ部１１０の外形を同一として、それぞれの鉄心片２０４を設計した結果、Ｗａ＝１．２３３ｍｍ、Ｗｂ＝０．９３３ｍｍとなり、ＷａをＷｂより大幅に大きくすることができた。
【００２８】
この設計値を元に、図６と図７に示した２種類のステータ部によるスピンドルモータを試作した。１インチ径のディスクを３６００ｒｐｍで回転駆動したときの消費電力は、図６のステータ部を用いた場合に４９ｍＷ、図７のステータ部を用いた場合に６１ｍＷとなり、消費電力を約８０％まで低減できることが確認できた。
【００２９】
図６に示したステータによるスピンドルモータの誘起電圧波形は、図８に示すように、正弦波形に近く、高周波成分が少ないことが確認できた。これによって、磁気ディスク１０３の回転に伴う振動エネルギーの放出が少なく、低振動で低騒音のディスク駆動装置３００とすることができる。一方、図７に示したステータによるスピンドルモータの誘起電圧波形は、図９に示すように、高周波成分が多く含まれているため、大きく歪んだ波形となっている。これは、鉄心片２０４の幅Ｗｂが狭いために、鉄心片２０４を貫通する磁束密度が上昇して磁束が飽和し、誘起電圧の変化が急激になるために生ずると考えられる。このような従来例のスピンドルモータでは、磁気ディスク１０３の回転に伴い、トルクが大きく変動し、振動や騒音の形で振動エネルギーが放出される。
【００３０】
本発明は、必ずしも上述した実施形態に限定されない。例えば、図４において、包絡線Ｌ１２の内側にコイルＣ２の最外周部が形成されているが、コイル同士の間隔を狭くすることでも同様の効果を発揮できる。すなわち、包絡線Ｌ１２の内側にコイルＣ２の内側のコイルを配置することにより、コイル同士の無駄な空間がさらに排除されるので、体積当たりのモータ性能がさらに向上する。
【００３１】
また、本発明は、磁気ディスク装置に限定されるものではなく、回転するディスクを利用する記憶装置一般に適用可能であり、他に、フレキシブルディスク駆動装置、光磁気ディスク駆動装置、光ディスク駆動装置、光ホログラムディスク駆動装置などへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置のカバーを省略した状態上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のメタルコア基板の全体を示す上面図である。
【図４】図３のＢ部の樹脂を省略した状態の拡大斜視図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ断面模式図である。
【図６】本実施形態の磁気ディスク装置におけるロータ部およびステータ部の一部を示す上面図である。
【図７】従来の磁気ディスク装置におけるロータ部およびステータ部の一部を示す上面図である。
【図８】図６に示したステータ部１１０によるスピンドルモータの誘起電圧波形を示す図である。
【図９】図７に示したステータ部１１０によるスピンドルモータの誘起電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００…磁気ディスク装置、１０１…ベース、１０２…カバー、１０３…磁気ディスク、１０４…ハブ、１０５…含油軸受け、１０６…シャフト、１０９…ロータ部、１１０…ステータ部、１１９…環状永久磁石、１２１…サスペンション、１２２…ボイスコイルモータ、１２３…永久磁石、１２４…サスペンション回転軸、１７０…コネクタ、２００…メタルコア基板、２０１…磁性金属板、２０２…配線層、２０２ａ…表面側配線層、２０２ｂ…内側配線層、２０３…スルーホール部、２０４…鉄心片（ステータコア）、２０５…コイル、３００…ディスク駆動装置、４００…筐体、５００…制御部、６００…ヘッド駆動装置、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ２２…コイルの最外周表面を結ぶ包絡線、Ｗ…ステータコアの幅。
【図１】
2007006634.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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