JP2004208436A

JP2004208436A - スピンドルモータ及びこれを備えたディスク装置

Info

Publication number: JP2004208436A
Application number: JP2002375976A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kitamura; 寛之北村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】スピンドルモータのステータ及びロータの組立高さ精度の影響を受けにくく、ステータのダンピング効果をより向上させるための電磁系騒音低減を施したスピンドルモータ及びこれを備えたディスク装置を提供することにある。
【解決手段】中心軸線の回りで回転自在に支持され、磁石が設けられた内周面を有するロータと、前記内周面の内側において前記磁石と対応して設けられ強磁性材料からなるステータであって、前記中心軸線と同軸的に設けられた環状部と、前記環状部から前記中心軸線に対して放射状に突出した複数の巻線部と、各巻線部の延出端に前記中心軸線方向に曲げられ、前記磁石と対向した極部とを有して板状に形成されたコア形成部材を複数有し、前記複数のコア形成部を同軸的に積層して前記極部間に非強磁性領域を形成したステータコアと、前記各巻線部に巻装されたコイルとを有するステータとを設ける。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスピンドルモータ及びこれを備えたディスク装置に関し、特に電磁音を低減した静音性の求められる精密小型スピンドルモータ及びこれを備えた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の外部記憶媒体として光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスクなどが用いられ、これらを駆動する装置として光ディスクドライブ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ等）や磁気ディスクドライブ（ＦＤＤ、ＨＤＤ等）が搭載されている。特に磁気ディスクドライブの１つであるＨＤＤは、処理の高速化はもちろんのことＰＣの小型化やその使用環境に応じて、ＨＤＤ自身の小型化、耐環境への対応が求められてきている。また、近年ＨＤＤはＰＣ以外にもカーナビゲーションや携帯型音楽再生装置等にも用途が拡大し、これに伴う小型・軽量化、過酷な環境下での使用が要求され、より一層これらへの対応が必要となってきている。特に、磁気的な記録再生を行うＨＤＤが、例えば、ＨＤＤビデオ、セットトップボックスなどの家庭用電気製品に組み込まれるようになり、その静音性が求められ始めてきている。
【０００３】
ＨＤＤにおいて、騒音の発生源となる部品は幾つかあるが、特にディスク媒体を回転させるスピンドルモータの振動によって発生する騒音が顕著となり、このスピンドルモータの振動をできる限り抑えようという技術が幾つか知られている。
【０００４】
例えば、特開２０００−３７０６４号公報には、スピンドルモータに発生する騒音を小さくするために、ステータコア内周面と、ステータコア取付け部外周面との間に隙間ｓを設け、この隙間ｓに接着剤を充填して、ステータコアをステータコア取付け部に固定させる構造が開示され、このような構造にて部品代が安価で、回転特性が良好、かつ発生する騒音が小さいスピンドルモータを実現しようとしている。
【０００５】
また、特開２００２−３４２０１号公報には、ステータコイルに供給される交流電流によりステータに発生する電磁振動やシャフトが受けるロータの回転振動がフランジに伝播することによるフランジでの振動や騒音の発生を防止するために、フランジとステータ、シャフトとの間に制振材を介在させ、あるいはフランジ自体を制振材で構成し、ステータからの電磁振動やシャフトからの回転振動を制振材で減衰、吸収しようとしている。
【０００６】
しかし、上述した先行技術においては、その構成上、磁場の高さ方向のバランスは各部材の組立精度によるところが大きく、また振動伝達を抑えるための締結部のダンピング効果を得る部分も、主振動源と考えられるステータ側では、締結部分面積のみしか対策を施しておらずで効果が小さい。
【０００７】
また、ステータ部品の隙間に弾性体を充填するには、モータ内部総体積に比較して大量の弾性体が必要であり、精密小型モータの分野ではモータ重量的にも問題となる。特に、ディスク媒体を回転させる機構としてスピンドルモータを用いるＨＤＤにおいては、その小型、軽量化が重要な課題となっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３７０６４号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】
特開２００２−３４２０１号公報（請求項１、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題を解決するために成されたものであり、スピンドルモータ電磁系部品であるステータ部品及び、ロータ部品であるマグネット等の組立高さ精度の影響を受けにくく、ステータ部品のダンピング効果をより向上させるための電磁系騒音低減を施したスピンドルモータ及びこれを備えたディスク装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピンドルモータは、中心軸線の回りで回転自在に支持され、磁石が設けられた内周面を有するロータと、前記内周面の内側において前記磁石と対応して設けられ強磁性材料からなるステータであって、前記中心軸線と同軸的に設けられた環状部と、前記環状部から前記中心軸線に対して放射状に突出した複数の巻線部と、各巻線部の延出端に前記中心軸線方向に曲げられ、前記磁石と対向した極部とを有して板状に形成されたコア形成部材を複数有し、前記複数のコア形成部を同軸的に積層して前記極部間に非強磁性領域を形成したステータコアと、前記各巻線部に巻装されたコイルとを有するステータとを持つことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のディスク装置は、ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、前記ディスクから情報を再生するヘッドと、を備え、前記スピンドルモータは、
中心軸線の回りで回転自在に支持され、磁石が設けられた内周面を有するロータと、前記内周面の内側において前記磁石と対応して設けられ強磁性材料からなるステータであって、前記中心軸線と同軸的に設けられた環状部と、前記環状部から前記中心軸線に対して放射状に突出した複数の巻線部と、各巻線部の延出端に前記中心軸線方向に曲げられ、前記磁石と対向した極部とを有して板状に形成されたコア形成部材を複数有し、前記複数のコア形成部を同軸的に積層して前記極部間に非強磁性領域を形成したステータコアと、前記各巻線部に巻装されたコイルとを有するステータとを持つことを特徴とするものである。
【００１２】
このような構成にすることで、ステータ磁場中心位置の磁場変化を緩やかにする事によって、組立時に発生する組立位置ズレによるロバスト性を向上させる事ができ、電磁音の個体ばらつきを減少させ、モータの騒音を低減することが可能となるとともに、ステータの外周部分にのみ空隙もしくは非強磁性層を有するため、巻線位置で規定されるステータ部品の高さ寸法内で抑えることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施の形態を説明する。本発明の実施形態に係るディスク装置として、磁気ディスク装置を例に取り以下に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置を示す斜視図である。
同図に示すように、この磁気ディスク装置１は、上面の開口した矩形箱状の筐体ケース２と、複数のねじにより筐体ケース２にねじ止めされた筐体ケース２上面の開口を閉塞するトップカバー（図示せず）とを備えている。
【００１４】
筐体ケース２内には、情報を磁気的に記憶可能な磁気ディスク３と、この磁気ディスク３を駆動する駆動力を発生するスピンドルモータ４及びこのスピンドルモータ４に磁気ディスク３をクランプするディスククランプ機構を備えたディスク駆動機構と、磁気ディスク３に対し情報の書き込み、読み出しを行う磁気ヘッド素子を搭載した磁気ヘッドスライダ５と、磁気ヘッドスライダ５を磁気ディスク３に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ６と、ヘッドアクチュエータ６を回動及び位置決めするボイスコイルモータ８と、磁気ヘッドスライダ５が磁気ディスク３の最外周に移動した際、磁気ヘッドスライダ５を磁気ディスク３から離間した退避位置に保持するランプ９と、ヘッドＩＣ等を有する基板ユニット１０等が収容されている。
【００１５】
また、筐体ケース２の底壁外面には、基板ユニット１０を介してスピンドルモータ４、ボイスコイルモータ８、及び磁気ヘッド素子の制御を行うプリント回路基板（図示せず）がねじ止めされている。
【００１６】
ヘッドアクチュエータ６は、筐体ケース２の底壁上に固定された軸受ユニット１２を備えている。軸受ユニット１２は、筐体ケース２の底壁に対し垂直に設立されたベアリングシャフト１３と、ベアリングシャフト１３に一対の軸受を介して回転自在に支持された円筒形状の筒状保持部材１４とを供えている。また、ヘッドアクチュエータ６は、筒状保持部材１４に取り付けられた複数のスペーサリングを持ち、このスペーサリングを介在させるかたちで積層配置される複数のヘッドアッセンブリ１５を備えている。
【００１７】
ボイスコイルモータ８は、ヘッドアクチュエータ６の支持枠１６に固定されたボイスコイル１７と、ボイスコイル１７を挟み込むようにケース１２上に固定された一対のヨーク１８と、一方のヨーク１８に固定された磁石１９とを供えている。
【００１８】
ここで、本実施形態の磁気ディスク装置１が備えるスピンドルモータ４とディスククランプ機構とから構成されるディスク駆動機構２０について図２乃至図３を用いて詳述する。
【００１９】
図２は本実施形態に関するディスク駆動機構の断面図で、この図に示すように、このディスク駆動機構２０に設けられたスピンドルモータ４は、磁気ディスク３を搭載したロータ２１と、ロータ２１に設けられた駆動マグネット２２との磁気的な作用によりロータ２１に回転力を付与するための磁気回路が搭載されたステータ２３とから構成されている。
【００２０】
ロータ２１は、例えばＳＵＳ４２０等のステンレス鋼を加工して形成されたハブ３６と、ハブ３６が締結される例えばアルミニウム又はステンレス系の材料で形成された回転軸であるモータ軸２６と、ハブ３６の内壁面に組込まれた前記駆動マグネット２２とを供えている。
【００２１】
一方、ステータ２３は、アルミダイカスト等で形成された筐体ケース２の底壁に形成された透孔に嵌合されているとともに複数のねじで底壁にねじ止めされたブラケッ２７を備えている。ブラケット２７の中心部には、円筒形状の支持部２４が上方に突出して一体に形成されている。そして、支持部２４に、スピンドルモータ４のロータとして機能するハブ３６およびステータ２４が支持されている。
【００２２】
つまり、ハブ３６は、円筒状の周壁と周壁の内側に同軸的に設けられたモータ軸２６とを備えて形成されている。モータ軸２６は、支持部２４内に挿入され、軸受機構２８を介して支持部２４によって中心軸線Ａの回りで回転自在に指示されている。
【００２３】
また、周壁の内周面には、後述する磁気回路の一部を構成する環状の駆動マグネット２２が固定されている。なお、ハブ３６は磁性材料で形成され、周壁はバックヨークとしての機能を有している。
【００２４】
磁気ディスク３はその中心に内孔を有し、この内孔にハブ３６の上端部が嵌合された状態でフランジ上に搭載されている。また、ハブ３６の上端には、板ばねからなる円板状のクランパ３３がねじ３９によって取り付けられ、磁気ディスク３の内周は、このクランパ３３の周縁部とフランジとにより挟持されている。また、複数の磁気ディスク３を積層するために、磁気ディスク３の間に環状のスペーサ３５が挟み込まれる場合もある。それにより、磁気ディスク３はハブ３６に固定され、中心軸Ａの回りでハブ３６と一体に回転自在に支持されている。
【００２５】
一方、スピンドルモータ４のステータ２３は、支持部２４の外周面に固定されてハブ３６の周壁の内側に位置したステータコア３１、およびステータコア３１に取り付けられる複数のコイル３２を備えて構成されている。
【００２６】
スピンドルモータ４の磁気回路をステータの構成とともに詳細に述べると、図２乃至図３に示すように、環状に形成された駆動マグネット２２は、多極に着磁され、本実施形態においては１２極に着磁されている。
【００２７】
ステータコア３１は、支持部２８の外周面に嵌合された環状部３１ａ、環状部３１ａの外周から中心軸線Ａに対して放射方向外方に延出した９個の巻線部３１ｂ、および各巻線部３１ｂの延出端に形成された極部３１ｃを備えている。巻線部３１ｂは、環状部３１ａの円周方向に沿って等間隔離間して設けられている。そして、各巻線部３１ｂにはコイル３２が巻装されている。また、各極部３１ｃは、環状部３１ａの円周方向に沿った巻線部３１ｂの幅よりも大きな値を持って形成されるとともに、駆動マグネット２２の内周面に僅かな隙間をおいて対向している。
【００２８】
各コイル３２は、フレキシブル配線基板を介して、前述の回路基板に電気的に接続されている。そのため、各コイル３２に通電されると、図３に矢印で示すように、コイル３２によって形成される磁束Φは、巻線部３１ｂ、極部３１ｃ、駆動マグネット２２、隣接した極部３１ｃ、巻線部３１ｂ、および環状部３１ａを通って流れる。従って、ハブ３６は、形成される磁界の相互作用により中心軸線Ａの回りで回転駆動される。
【００２９】
ステータコア３１の構成について詳述すると、本実施形態によれば、図２に示すようにステータコア３１は、複数、例えば６枚のコア形成部材を積層して形成されている。
【００３０】
コア形成部材は第１のコア形成部材３１１と第２のコア形成部材３１２を有し、板厚約０．２乃至０．４ｍｍの珪素鋼板をプレス機によって打ち抜くことにより、ほぼ環状に形成されている。各コア形成部材３１１、３１２は、それぞれステータコア３１の環状部３１ａ、巻線部３１ｂ、極部３１ｃに対応しこれを構成するための環状部３１ａ、巻線形成部３１ｂ、および極部形成部３１ｃを有し、ステータコア３１と同一の平面形状に形成されている。
【００３１】
上述のように本実施例におけるコア形成部材は第１のコア形成部材３１１と第２のコア形成部材３１２があり、各々の極部形成部３１ｃが巻線形成部３１ｂに対して、中心軸線方向に変形した構造をとっている。具体的には、第１のコア形成部材３３１は、その極部形成部３１ｃが巻線形成部３１ｂに対して、このコア形成部材を中心軸に沿って積層した際に上部方向に曲がっている。この曲げは、プレス加工によって施される。また、第２のコア形成部材３１２は、第１のコア形成部材３１１とは逆に、その極部形成部３１ｃが巻線形成部３１ｂに対して、このコア形成部材を中心軸に沿って積層した際に下部方向に曲がっている。この曲げもまた、プレス加工によって施される。
【００３２】
本実施形態のステータコア３１は、上述した第１のコア形成部材３１１を３枚、その下に第２のコア形成部材３１２を３枚積層する構造をとっている。そして、第１のコア積層部材３１１と第２のコア形成部材３１２の各々曲げられた極部形成部３１ｃの間には非強磁性領域が形成３４される。この非強磁性領域３４は空隙となっており、この非強磁性領域３４により、回転軸方向、すなわち磁気ディスク装置の高さ方向のステータ２３と駆動マグネット２２間の磁場中心位置付近の高さ方向磁場変化をより緩やかにすることが可能となる。
【００３３】
上述の非磁性領域３４は空隙となっているが、この空隙に、よりダンピング性の高い部材を充填しても良い。例えば、常磁性材料からなるアルミニウム、セラミックス材料や、非磁性材料からなる樹脂材料のエポキシ、アクリルなどを充填することで、より高い、高さ方向の磁場変化を緩和することが可能となる。
【００３４】
＜他の実施形態＞
図４は本願発明の他の実施形態である。本実施形態においては、ステータコア３１を形成するコア形成部材３１１、３１２の形状が上述の実施形態と異なっている。
本実施形態のステータコア３１の構成について詳述すると、図４に示すようにステータコア３１は、先に述べたステータコア３１と同様に複数、例えば６枚のコア形成部材を積層して形成されている。
【００３５】
コア形成部材は第１のコア形成部材３１１と第２のコア形成部材３１２を有しており、その板厚は約０．２乃至０．４ｍｍで珪素鋼板をプレス機によって打ち抜くことにより、ほぼ環状に形成されている。各コア形成部材３１１、３１２は、それぞれステータコア３１の環状部３１ａ、巻線部３１ｂ、極部３１ｃに対応しこれを構成するための環状部３１ａ、巻線形成部３１ｂ、および極部形成部３１ｃを有し、ステータコア３１と同一の平面形状に形成されている。
【００３６】
本実施例におけるコア形成部材の第１のコア形成部材３１１は、その極部形成部３１ｃが巻線形成部３１ｂに対して、中心軸線方向に変形した構造をとっていない。すなわち、第１のコア形成部材３１１は、環状部３１ａ、巻線形成部３１ｂ、および極部形成部３１ｃが同一の平面形状をしている。
【００３７】
これに対して、第２のコア形成部材３１２は、その極部形成部３１ｃが巻線形成部３１ｂに対して、中心軸線方向に変形した構造をとっている。具体的には、第２のコア形成部材３１２は、その極部形成部３１ｃが巻線形成部３１ｂに対して、このコア形成部材を中心軸に沿って積層した際に下部方向に曲がっている。この曲げは、プレス加工によって施される。
【００３８】
本実施形態のステータコア３１は、上述した第１のコア形成部材３１１を３枚、その下に第２のコア形成部材３１２を３枚積層する構造をとっている。そして、第１のコア積層部材３１１と第２のコア形成部材３１２の各々の極部形成部３１ｃに対向して非強磁性領域が形成３４される。この非強磁性領域３４は空隙となっており、この非強磁性領域３４により、回転軸方向、すなわち磁気ディスク装置の高さ方向のステータ２３と駆動マグネット２２間の磁場中心位置付近の高さ方向磁場変化をより緩やかにすることが可能となる。
【００３９】
上述の非磁性領域３４は空隙となっているが、この空隙によりダンピング性の高い部材を充填しても良い。例えば、常磁性材料からなるアルミニウム、セラミックス材料や、非磁性材料からなる樹脂材料のエポキシ、アクリルなどを充填することで、より高い高さ方向の磁場変化を緩和することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態においては上層に積層される第１のコア形成部材３１１の極部形成部３１ｃを水平に、下層に積層される第２のコア形成部材３１２の極部形成部を中心軸方向に折り曲げる構造をとっているが、上層の第１のコア形成部材の極部形成部を中心軸方向上方に折り曲げ、下層の第２のコア形成部材の極部を水平にし、これらの極部形成部３１ｃの対向部を非強磁性領域としても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、スピンドルモータ電磁系部品であるステータ部品及び、ロータ部品であるマグネット等の組立高さ精度の影響を受けにくく、ステータ部品のダンピング効果をより向上させるための電磁系騒音低減を施したスピンドルモータ及びこれを備えたディスク装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るスピンドルモータを搭載した磁気ディスク装置の斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係るスピンドルモータ及び磁気ディスク装置の構造を示す断面図。
【図３】本発明の実施形に係るスピンドルモータのステータコアと駆動マグネット及びコイルの関係を示す正面図。
【図４】本発明の他の実施形態に係るスピンドルモータ及び磁気ディスク装置の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１………磁気ディスク装置
２………筐体ケース
３………記録媒体（磁気ディスク）
４………スピンドルモータ
５………ヘッドスライダ
６………ヘッドアクチュエータ
８………ボイスコイルモータ
９………ランプ
１０……基板ユニット
１２……軸受ユニット
１３……ベアリングシャフト
１４……筒状保持部材
１５……ヘッドアッセンブリ
１６……支持枠
１７……ボイスコイル
１８……ヨーク
１９……磁石
２０……ディスク駆動機構
２１……ロータ
２２……駆動マグネット
２３……ステータ
２４……支持部
２６……モータ軸
２７……ブラケット
２８……軸受機構
３１……ステータコア
３１ａ…環状部
３１ｂ…巻線部
３１ｃ…極部
３１１、３１２…コア形成部材
３２……コイル
３３……クランパ
３６……ハブ
３４……非強磁性領域
３５……スペーサ
３９……ねじ

Claims

中心軸線の回りで回転自在に支持され、磁石が設けられた内周面を有するロータと、
前記内周面の内側において前記磁石と対応して設けられ強磁性材料からなるステータであって、前記中心軸線と同軸的に設けられた環状部と、前記環状部から前記中心軸線に対して放射状に突出した複数の巻線部と、各巻線部の延出端に前記中心軸線方向に曲げられ、前記磁石と対向した極部とを有して板状に形成されたコア形成部材を複数有し、前記複数のコア形成部を同軸的に積層して前記極部間に非強磁性領域を形成したステータコアと、前記各巻線部に巻装されたコイルとを有するステータと
を持つことを特徴とするスピンドルモータ。
前記ステータコアは、その極部が前記中心軸線方向の第１の方向に曲げられた第１の曲げ部を有する第１のコア形成部材と、その極部が前記中心軸線方向の前記第１の方向と反対の第２の方向に曲げられた第２の曲げ部を有する第２のコア形成部材とを同軸的に積層して構成され、
前記第１の曲げ部と前記第２の曲げ部との間に非強磁性領域を持つ
ことを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
前記ステータコアは、その極部が前記中心軸線方向の第１の方向に曲げられた第１の曲げ部を有する第１のコア形成部材と、その極部が前記中心軸線に対して直交する方向に延びた直延部を有する第２のコア形成部材とを同軸的に積層して構成され、
前記第１の曲げ部と前記直延部との間に非強磁性領域を持つ
ことを特徴とする請求項１記載のスピンドルモータ。
前記非強磁性領域には、常磁性材料であるアルミニウムからなる非強磁性材料が充填されている
ことを特徴とする請求項２乃至３のいずれか１項記載のスピンドルモータ。
前記非強磁性領域には、非強磁性材料である樹脂材料からなる非強磁性材料が充填されている
ことを特徴とする請求項２乃至３のいずれか１項記載のスピンドルモータ。
ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、
前記ディスクから情報を再生するヘッドと、を備え、
前記スピンドルモータは、
中心軸線の回りで回転自在に支持され、磁石が設けられた内周面を有するロータと、
前記内周面の内側において前記磁石と対応して設けられ強磁性材料からなるステータであって、前記中心軸線と同軸的に設けられた環状部と、前記環状部から前記中心軸線に対して放射状に突出した複数の巻線部と、各巻線部の延出端に前記中心軸線方向に曲げられ、前記磁石と対向した極部とを有して板状に形成されたコア形成部材を複数有し、前記複数のコア形成部を同軸的に積層して前記極部間に非強磁性領域を形成したステータコアと、前記各巻線部に巻装されたコイルとを有するステータと
を持つことを特徴とするディスク装置。
前記ステータコアは、その極部が前記中心軸線方向の第１の方向に曲げられた第１の曲げ部を有する第１のコア形成部材と、その極部が前記中心軸線方向の前記第１の方向と反対の第２の方向に曲げられた第２の曲げ部を有する第２のコア形成部材とを同軸的に積層して構成され、
前記第１の曲げ部と前記第２の曲げ部との間に非強磁性領域を持つ
ことを特徴とする請求項６記載のディスク装置。
前記ステータコアは、その極部が前記中心軸線方向の第１の方向に曲げられた第１の曲げ部を有する第１のコア形成部材と、その極部が前記中心軸線に対して直交する方向に延びた直延部を有する第２のコア形成部材とを同軸的に積層して構成され、
前記第１の曲げ部と前記直延部との間に非強磁性領域を持つ
ことを特徴とする請求項６記載のスピンドルモータ。
前記非強磁性領域には、常磁性材料であるアルミニウムからなる非強磁性材料が充填されている
ことを特徴とする請求項７乃至８のいずれか１項記載のディスク装置。
前記非強磁性領域には、非強磁性材料である樹脂材料からなる非強磁性材料が充填されている
ことを特徴とする請求項７乃至８のいずれか１項記載のディスク装置。