(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型のモータで、モータの回転時に十分なトルクを発生するとともに、振動や騒音の発生を抑制すること。【解決手段】ベース部２１と、前記ベース部の上方に配置されたステータ２２１と、前記ステータの上方に位置する蓋部３１１と、前記蓋部の外縁から下方に延びる側壁部３１２と、を有するロータハブ３１と、前記ステータの径方向外側に位置し、前記ロータハブの前記側壁部の内周面に固定されたロータマグネット３２と、前記ロータハブおよび前記ロータマグネットを前記ベース部および前記ステータに対して回転可能に支持する軸受機構と、を備え、軸方向において、前記ロータマグネットの高さが、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、前記ステータのステータコアの高さが、前記ロータマグネットの高さの５０％以上７５％以下であり、前記ステータと前記ロータマグネットとの間にて生じるトルクのトルク定数が、３ｍＮｍ／Ａ以上５ｍＮｍ／Ａ以下である。【選択図】図４
2012055075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
前記ベース部の上方に配置されたステータと、
前記ステータの上方に位置する蓋部と、前記蓋部の外縁から下方に延びる側壁部と、を有するロータハブと、
前記ステータの径方向外側に位置し、前記ロータハブの前記側壁部の内周面に固定されたロータマグネットと、
前記ロータハブおよび前記ロータマグネットを前記ベース部および前記ステータに対して回転可能に支持する軸受機構と、
を備え、
軸方向において、前記ロータマグネットの高さが、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、前記ステータのステータコアの高さが、前記ロータマグネットの高さの５０％以上７５％以下であり、
前記ステータと前記ロータマグネットとの間にて生じるトルクのトルク定数が、３ｍＮｍ／Ａ以上５ｍＮｍ／Ａ以下である、２．５型かつ７ｍｍ厚型のディスク駆動装置用のスピンドルモータ。
【請求項２】
前記ステータコアが、複数の磁性鋼板を積層したものであり、
前記複数の磁性鋼板の数が６または７であり、前記複数の磁性鋼板のそれぞれの厚さが０．２ｍｍである、請求項１に記載のディスク駆動装置用のスピンドルモータ。
【請求項３】
前記ロータハブの前記蓋部の下面と前記ベース部の上面との間の距離が、３ｍｍ以上４ｍｍ以下である、請求項１または２に記載のディスク駆動装置用のスピンドルモータ。
【請求項４】
前記ステータのコイルの導線の径が、０．１０ｍｍ以上０．１４ｍｍ以下であり、前記コイルの巻き数が、４０回以上７０回以下である、請求項１ないし３のいずれかに記載のディスク駆動装置用のスピンドルモータ。
【請求項５】
ディスクを回転させる請求項１ないし４のいずれかに記載のスピンドルモータと、
前記ディスクに対して情報の読み出しおよび／または書き込みを行うアクセス部と、
前記ディスクを前記ロータハブにクランプするクランパと、
前記ディスク、前記スピンドルモータ、前記アクセス部および前記クランパを収容するハウジングと、
を備える、２．５型かつ７ｍｍ厚型のディスク駆動装置。
【請求項６】
前記クランパが、前記ロータハブの前記蓋部の中央にてねじ留めされる、請求項５に記載のディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク駆動装置用のスピンドルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハードディスク駆動装置等のディスク駆動装置には、スピンドルモータ（以下、単に「モータ」という）が搭載される。特開２００４−１３５４６７号公報に開示されるアウタロータ型のモータでは、ロータ組が、カップ状の回転ハブ体と、駆動マグネットと、を含む。ステータ組は、ステータコアと、ステータコアに巻回された駆動コイルと、を含む。駆動マグネットは、回転ハブ体の環状立壁部の内周面に固定され、ステータコアの外周面と対向する。モータの駆動時には、駆動マグネットと駆動コイルとの間にて磁気的作用が発生する。特開２００８−９７８０３号公報においても、永久磁石が電磁石の外周側に対向配置されるモータが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１３５４６７号公報
【特許文献２】特開２００８−９７８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、ディスク駆動装置の薄型化が求められており、ディスク駆動装置に搭載されるモータも同様にさらなる薄型化が要求されている。
【０００４】
本発明は、薄型のモータで、モータの回転時に十分なトルクを発生するとともに、振動や騒音の発生を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の例示的な２．５型かつ７ｍｍ厚型のディスク駆動装置用のスピンドルモータは、ベース部と、前記ベース部の上方に配置されたステータと、前記ステータの上方に位置する蓋部と、前記蓋部の外縁から下方に延びる側壁部と、を有するロータハブと、前記ステータの径方向外側に位置し、前記ロータハブの前記側壁部の内周面に固定されたロータマグネットと、前記ロータハブおよび前記ロータマグネットを前記ベース部および前記ステータに対して回転可能に支持する軸受機構と、を備え、軸方向において、前記ロータマグネットの高さが、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、前記ステータのステータコアの高さが、前記ロータマグネットの高さの５０％以上７５％以下であり、前記ステータと前記ロータマグネットとの間にて生じるトルクのトルク定数が、３ｍＮｍ／Ａ以上５ｍＮｍ／Ａ以下である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、薄型のモータで、十分なトルクを発生するとともに、振動や騒音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、ディスク駆動装置を示す図である。
【図２】図２は、スピンドルモータの断面図である。
【図３】図３は、ステータの平面図である。
【図４】図４は、スピンドルモータの一部を拡大して示す図である。
【図５】図５は、ＴＨＤとコア−マグネット高さ比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書では、モータの中心軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
【０００９】
図１は、本発明の例示的な一の実施形態に係るスピンドルモータ（以下、単に「モータ」という）を含むディスク駆動装置１の縦断面図である。ディスク駆動装置１は、２．５型かつ７ｍｍ厚型のハードディスク駆動装置である。ディスク駆動装置１は、例えば、ディスク１１と、モータ１２と、アクセス部１３と、ハウジング１４と、クランパ１５１と、を含む。モータ１２は、情報を記録するディスク１１を回転する。アクセス部１３は、ディスク１１に対して、情報の読み出しおよび／または書き込みを行う。
【００１０】
ハウジング１４は、無蓋箱状の第１ハウジング部材１４１と、板状の第２ハウジング部材１４２と、を含む。第１ハウジング部材１４１の内側には、ディスク１１、モータ１２、アクセス部１３およびクランパ１５１が収容される。第１ハウジング部材１４１に第２ハウジング部材１４２が嵌められて、ハウジング１４が構成される。ディスク駆動装置１の内部空間は、塵や埃が極度に少なく、清浄な空間が好ましい。
【００１１】
ディスク１１は、クランパ１５１により、モータ１２にクランプされる。アクセス部１３は、ヘッド１３１と、アーム１３２と、ヘッド移動機構１３３とを含む。ヘッド１３１はディスク１１に近接して、情報の読み出しおよび／または書き込みを磁気的に行う。アーム１３２は、ヘッド１３１を支持する。ヘッド移動機構１３３はアーム１３２を移動することにより、ヘッド１３１をディスク１１に対して相対的に移動する。これらの構成により、ヘッド１３１は、回転するディスク１１に近接した状態にて、ディスク１１の所要の位置にアクセスする。
【００１２】
図２は、モータ１２の縦断面図である。モータ１２は、アウタロータ型であり、固定組立体である静止部２と、回転組立体である回転部３と、軸受機構４と、を含む。静止部２は、略板状のベースプレート２１と、ステータ２２と、絶縁ブッシング２３と、磁性部材２４と、配線基板２５と、を含む。ベースプレート２１は、図１の第１ハウジング部材１４１の一部である。ステータ２２は、ベースプレート２１の上方に配置され、ステータコア２２１と、コイル２２２とを含む。ステータコア２２１の径方向内側の部位は、ベースプレート２１の円筒状のホルダ２１１の周囲に固定される。磁性部材２４は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状であり、ベースプレート２１の上面２１２に接着剤にて固定される。静止部２では、コイル２２２の導線２２３が、絶縁ブッシング２３に通された状態にて、絶縁ブッシング２３と共にベースプレート２１の貫通孔に挿入される。導線２２３の端部は、配線基板２５に接合される。
【００１３】
回転部３は、ロータハブ３１と、ロータマグネット３２と、を含む。ロータハブ３１は、蓋部３１１と、側壁部３１２と、ハブ筒部３１３と、ディスク載置部３１４と、を含む。蓋部３１１は、ステータ２２の上方に位置する。ハブ筒部３１３は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒状であり、軸受機構４の外側にて蓋部３１１の下面３１１ａから下方に向かって延びる。側壁部３１２は、蓋部３１１の外縁から下方に延びる。ディスク載置部３１４は、側壁部３１２から径方向外方に広がる。図１のディスク１１は、ディスク載置部３１４上に載置される。
【００１４】
ロータマグネット３２は、側壁部３１２の内周面３１２ａに固定され、ステータ２２の径方向外側に位置する。ロータマグネット３２には、ネオジムボンド磁石(Nd-Fe-B BOND MAGNET)が利用される。ロータマグネット３２の下方には、磁性部材２４が位置する。ロータマグネット３２と磁性部材２４との間には、磁気吸引力が発生する。
【００１５】
モータ１２の駆動時には、ステータ２２とロータマグネット３２との間にてトルクが発生する。トルク定数は、好ましくは３ｍＮｍ／Ａ以上５ｍＮｍ／Ａ以下である。
【００１６】
軸受機構４は、シャフト部４１と、スリーブ４２と、スリーブハウジング４３と、スラストプレート４４と、キャップ部４５と、潤滑油４６と、を含む。シャフト部４１は、蓋部３１１の径方向内側の部位から下方に延びる。シャフト部４１とロータハブ３１とは、一繋がりの部材である。シャフト部４１の内部には、全長に亘って雌ねじ部４１１が設けられる。蓋部３１１の中央では、図１に示す雄ねじ１５２が雌ねじ部４１１に螺合することにより、クランパ１５１がモータ１２に固定される。
【００１７】
既述のクランプ方式（以下、「センタークランプ方式」という）以外にも、ハブクランプ方式と呼ばれるものがある。ハブクランプ方式は、ロータハブの蓋部の上面に複数の雌ねじ部が設けられ、雄ねじが雌ねじ部に螺合することにより、クランパがモータに固定される。ハブクランプ方式は、蓋部に雄ねじが固定されるので、雄ねじの高さ分、蓋部の高さを下げる必要がある。また、雄ねじをハブに構成するため、ハブが肉厚となる。そのため、7mm厚型のような薄型のモータでは、蓋部の下面と、ベースプレートの上面との間のスペースを確保するにはセンタークランプ方式が有効である。
【００１８】
スリーブ４２の内側には、シャフト部４１が挿入される。スリーブハウジング４３は、ハブ筒部３１３の内側に位置する。スリーブハウジング４３の内周面には、スリーブ４２が固定される。スラストプレート４４は、中央の雄ねじ部が雌ねじ部４１１に螺合することにより、シャフト部４１の下部に固定される。キャップ部４５は、スリーブハウジング４３の下端に固定され、スリーブハウジング４３の下側の開口を閉塞する。
【００１９】
モータ１２では、スリーブ４２の内周面とシャフト部４１の外周面との間のラジアル間隙４７１、スリーブ４２の下面とスラストプレート４４の上面との間の第１スラスト間隙４７２、並びに、スリーブ４２の上面およびスリーブハウジング４３の上面と蓋部３１１の下面３１１ａとの間の第２スラスト間隙４７３に潤滑油４６が連続して充填される。さらに、スラストプレート４４の下面とキャップ部４５の上面との間の間隙４７４、および、ハブ筒部３１３の内周面とスリーブハウジング４３の外周面の上部との間のシール間隙４７５においても潤滑油４６が連続して充填される。
【００２０】
スリーブ４２の内周面の上下にはラジアル動圧溝列が設けられる。また、スリーブ４２の上面および下面には、スラスト動圧溝列が設けられる。ラジアル間隙４７１では、ラジアル動圧溝列によりラジアル動圧軸受部４８１が構成される。第１スラスト間隙４７２および第２スラスト間隙４７３ではそれぞれ、スラスト動圧溝列により第１スラスト動圧軸受部４８２および第２スラスト動圧軸受部４８３が構成される。モータ１２の駆動時には、ラジアル動圧軸受部４８１、第１スラスト動圧軸受部４８２および第２スラスト動圧軸受部４８３により、シャフト部４１およびスラストプレート４４が、スリーブ４２、スリーブハウジング４３およびキャップ部４５に対して非接触にて支持される。これにより、ロータハブ３１およびロータマグネット３２が、ベースプレート２１およびステータ２２に対して回転可能に支持される。
【００２１】
図３は、ステータ２２の平面図である。ステータ２２は、ステータコア２２１と、複数のコイル２２２と、を含む。ステータコア２２１は略円筒状の中央部５１と、複数のティース部５２と、を含む。ティース部５２は、略Ｔ字状であり、中央部５１の外周から径方向外方に延びるとともに外側の端部において周方向の両側に広がる。各ティース部５２には、導線２２３が巻回されることにより、コイル２２２が形成される。
【００２２】
コイル２２２は、ロータハブ３１の蓋部３１１の下面３１１ａと、ベースプレート２１の上面２１２との間に配置される。ロータハブ３１の蓋部３１１の下面３１１ａと、ベースプレート２１の上面２１２との間の距離Ｈ３は、約３．２ｍｍである。
【００２３】
７ｍｍ厚型のディスク駆動装置は、９．５ｍｍ厚型のディスク駆動装置に搭載されるモータを７ｍｍ厚型に合わせてそのまま薄くしても、十分なトルク定数を確保することができない。例えば、９．５ｍｍ厚型に搭載されるモータの高さを単純に２６％程度低くした場合、トルク定数が半減する。そのため、７ｍｍ厚型のディスク駆動装置１のモータ１２では、このように限られたスペースであっても、十分にトルクを発生しつつ振動や騒音を低減するように設計する必要がある。つまりは、限られたスペースの中で、十分なトルクを発生させるために、トルク定数を３ｍＮｍ／Ａ以上５ｍＮｍ／Ａ以下とし、さらには振動や騒音を低減するように設計しなければならない。
【００２４】
導線２２３の直径は、０．１０ｍｍ以上０．１４ｍｍ以下である。より好ましくは、導線２２３の直径は、０．１１５ｍｍ以上０．１３０ｍｍ以下である。各コイル２２２の巻き数は、４０回以上７０回以下である。各コイル２２２の抵抗値は、３．３Ω以上５Ω以下である。ところで、９．５ｍｍ厚型のディスク駆動装置では、一般に、０．１５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の直径の導線が利用される。コイルの巻き数は、４０回以上６０回以下である。コイルの抵抗値は、１．３Ω以上４．１Ω以下である。モータ１２では、９．５ｍｍ厚型のディスク駆動装置のモータに比べて、限られたスペースの中で、コイルの抵抗値の増大を抑えつつ巻き数の上限を上げることができる。よって、限られたスペースの中で、モータの回転時に十分なトルクを発生するとともに、振動や騒音の発生を抑制できる。
【００２５】
図４は、図２のロータマグネット３２近傍を拡大して示す図である。ステータコア２２１は、複数の磁性鋼板２２１ａを積層したものである。１枚の磁性鋼板２２１ａの厚さは約０．２ｍｍである。本実施形態では、磁性鋼板２２１ａの数は７である。軸方向において、ステータコア２２１の高さＨ１は、約１．４ｍｍである。
【００２６】
また、軸方向において、ロータマグネット３２の高さＨ２は、約２．３ｍｍである。ロータマグネット３２の高さＨ２に対するステータコア２２１の高さＨ１の比率（以下、「コア−マグネット高さ比」という）は、約６１％である。既述のように、ロータハブ３１の蓋部３１１の下面３１１ａと、ベースプレート２１の上面２１２との間の距離Ｈ３は、約３．２ｍｍである。
【００２７】
図５は、コア−マグネット高さ比とＴＨＤ（total harmonic distortion）との関係を示す図である。図５では、縦軸にＴＨＤを示し、横軸にコア−マグネット高さ比を示している。ＴＨＤとは、ステータ２２に生じる誘起電圧の波形を多数の周波数成分に変換し、全周波数成分のうち波形の歪みとして含まれる高周波数成分の割合を示したものである。
【００２８】
７ｍｍ厚型のモータ１２では、ＴＨＤが約４％を超えると、磁気励振力により、モータ特性上、問題となるような大きな振動や騒音が発生することが分かった。既述のように、モータ１２のコア−マグネット高さ比は、約６１％であることから、ＴＨＤが４％未満であることが判る。
【００２９】
ところで、誘起電圧波形の歪みは、ステータ２２とロータマグネット３２との間に発生する磁束密度が、ステータコア２２１における飽和磁束密度よりも高くなることにより生じると考えられる。モータ１２では、ステータコア２２１の高さが確保されることにより、ステータコア２２１中の磁束が飽和することが抑制される。これにより、ＴＨＤを十分に低く抑えることができ、振動や騒音の発生を抑制することができる。なお、本実施形態では、ステータコア２２１における磁束密度は１．３Ｔ以下が好ましい。
【００３０】
以上、モータ１２の構造について説明したが、モータ１２では、ＴＨＤを４％未満とすることができる。その結果、トルクの特性の悪化が防止され、モータ１２の駆動時における振動や騒音の発生を抑制することができる。また、トルク定数を３ｍＮｍ／Ａ以上５ｍＮｍ／Ａ以下とすることにより、電流量を抑えつつ効率よくトルクを発生することができる。
【００３１】
モータ１２では、ロータマグネット３２の高さは、２．３ｍｍには限定されず、ステータ２２との間に十分なトルクを発生するために２ｍｍ以上であり、７ｍｍ厚型のディスク駆動装置１のモータ１２に使用可能な高さの上限である３ｍｍ以下が好ましい。ロータマグネット３２に対するコア−マグネット高さ比も、上記のものには限定されず、ＴＨＤを４％未満とするために５０％以上であり、コイル２２２が設けられるスペースを確保するために７５％以下が好ましい。
【００３２】
さらに、ステータコア２２１の高さは、７ｍｍ厚型のディスク駆動装置１の高さの１６％以上２４％以下、すなわち、約１．１ｍｍ以上１．７ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、コイル２２２のスペースを十分に確保しつつ磁束の飽和を抑制することができる。
【００３３】
モータ１２では、ロータハブ３１の蓋部３１１の下面３１１ａと、ベースプレート２１の上面２１２との間の距離は、３．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の範囲で変更されてよい。モータ１２では、このように限られたスペースであっても、十分にトルクを発生しつつ振動や騒音を低減することができる。
【００３４】
ステータ２２では、磁性鋼板２２１ａの数が６であってもよい。この場合、ステータコア２２１の高さは約１．２ｍｍである。ロータマグネット３２の高さは約２ｍｍ以上であり、コア−マグネット高さ比を５０％以上とするために、約２．４ｍｍ以下である。これにより、モータ１２の振動や騒音を抑制することができる。
【００３５】
磁性鋼板２２１ａの厚さは、約０．２ｍｍ以外でもよく、例えば、約０．１５ｍｍであってもよい。この場合、磁性鋼板２２１ａの数は、好ましくは、８または９である。ステータコア２２１の高さは、１．２ｍｍまたは１．３５ｍｍであり、ロータマグネット３２の高さは、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、かつ、コア−マグネット高さ比が５０％以上７５％以下が好ましい。また、厚さが０．３ｍｍの磁性鋼板２２１ａが利用されてよく、好ましくは、磁性鋼板２２１ａの数は４である。モータ１２では、入手が容易な０．１５ｍｍ厚、０．２ｍｍ厚および０．３ｍｍ厚の磁性鋼板２２１ａが利用されることにより、安価にステータコア２２１を製造することができる。以上のように、ステータコア２２１では、様々な厚さおよび数の磁性鋼板２２１ａが利用されてよい。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。モータ１２では、ベースプレート２１以外に第１ハウジング部材１４１に取り付けられるベースブラケットがベース部として利用されてもよい。ディスク駆動装置１では、周方向においてロータハブ３１の蓋部３１１に複数の雌ねじ部を設け、クランパ１５１が当該雌ねじ部にて固定されてもよい。
【００３７】
上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ディスク駆動装置用のスピンドルモータとして利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    ディスク駆動装置
４    軸受機構
１１    ディスク
１２    スピンドルモータ
１３    アクセス部
１４    ハウジング
２１    ベース部
２２    ステータ
３１    ロータハブ
３２    ロータマグネット
１５１    クランパ
２１２    （ベース部の）上面
２２１    ステータコア
２２１ａ    磁性鋼板
２２２    コイル
２２３    導線
３１１    蓋部
３１１ａ    （蓋部の）下面
３１２    側壁部
３１２ａ    （側壁部の）内周面
Ｈ１    ステータコアの高さ
Ｈ２    ロータマグネットの高さ
Ｈ３    ロータハブの蓋部とベースプレートとの間の距離
【図１】
2012055075.tif 000003
【図２】
2012055075.tif 000004
【図３】
2012055075.tif 000005
【図４】
2012055075.tif 000006
【図５】
2012055075.tif 000007