JP2005287121A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動コイルとモータベース間の絶縁抵抗を確実に確保でき、組立において駆動コイルに傷がつきにくいスピンドルモータを提供する。
【解決手段】 駆動コイル（１１）と、駆動コイル（１１）が対向するモータベース（１）の内側の面（１ａ２，１ｂ１）との間に絶縁シート（１３Ａ）が配置され、この絶縁シート（１３Ａ）は、大径部（１３Ａｂ）と小径部（１３Ａａ）とからなる環状又は円弧状であって、その大径部（１３Ａｂ）又は小径部（１３Ａａ）の一方側から他方側に向かう複数の切り込み（１５）を有し、各切り込み（１５）の間の部分が軸（９）の方向に折れ曲がって配置されて成る
【選択図】 図２

Description

本発明は、スピンドルモータに係り、特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）用スピンドルモータのモータベース及び駆動コイル間の絶縁構造に関する。

ＨＤＤに搭載されるスピンドルモータの一例を図６〜図８により詳述する。
まず、図６と当図の円で囲った部分の拡大図である図７に示すように、このモータは、ベース部１を含むステータ部１００と、このベース部１に立設固定した軸９に一対のボール軸受４Ａ，４Ｂを介して回転自由に取り付けた、ロータハブ１２を含むロータ部２００とから構成される。

ステータ部１００は、ベース部１とこれに固定されるステータコア２とを含み、このステータコア２は複数の突極を有する環状の薄板コアを積層されたものである。各突極には駆動コイル１１が巻回されている。

ロータ部２００は、ロータハブ１２，ロータヨーク６及びマグネット７を備えている。
ロータハブ１２は、略環状であって、ディスク１４が固定されるディスク固定部１２ａとフランジ部１２ｂとを有している。このフランジ部１２ｂ下部には、環状のロータヨーク６及びマグネット７が固着される。

モータの組立において、マグネット７は、その内周面がステータコア２の突極の外周面と所定の間隙をもって対向するように配置される。
フィルム状のプリント基板８は、駆動コイル１１を図示しない外部の駆動回路に電気的に接続するものである。
この構成において、駆動コイル１１への通電を切り換えることによりロータ部２００はステータ部１００に対して回転する。

ところで、ＨＤＤの小型・薄型化に伴い、搭載されるモータに対しても同様の要求がされ、モータは、それを構成する各部材間の距離を可能な限り接近させて設計される。
よって、接近した駆動コイルとモータベース間の絶縁を確実に確保する必要があり、そのために、両部材間に絶縁シートを介在させたスピンドルモータが開発されている。その一例が特許文献１に記載されている。

一方、市場からは更なる小型化が求められており、これに応えるためには、部材の一部を抉り、部材同士が互いに入りこむような配置を行う必要がある。例えば、モータベースの内面の一部を凹部として収容スペースを設け、駆動コイルを巻回した環状のコアをそのスペースに配置する。

図を用いて説明した従来のモータは、このレイアウトを採用して更なる小型化を実現したものである。
即ち、モータベース１の内底面は一部が抉られて環状の凹部１ａとされ、そこに駆動コイル１１を巻回した環状のコア２が絶縁シート１３を介して配置されている。

環状凹部１ａの内周壁１ａ１には段部１ｂが形成され、この段部１ｂの上面にコア２の下面を当接させることでコア２の軸方向位置を規制している。

また、この絶縁シート１３によって駆動コイル１１とモータベース１との間の絶縁抵抗を確保している。この絶縁シート１３の平面図を図８に示す。絶縁シート１３は、環状の絶縁性フィルムからなる。その外周の一部には、駆動コイル１１のリードを通すための切欠部１３ａが形成されている。
特開２００１−３２８２７号公報（段落番号００１７及び図１参照）

ところで、モータにおける径方向の更なる小型化においては、環状凹部１ａの底面だけではなく、軸方向に立ち上がる段部１ｂの外周壁１ｂ１と駆動コイル１１の内周面１１ａとの間隙も極めて狭く設定される。これは、駆動コイル効率を上げるために大きくし、モータベースは強度維持のために肉厚を大きくとることが望ましいからである。すると、駆動コイル１１の巻き線のばらつきによっては両者が接触してしまい、絶縁が確保されないという問題があった。

また、このようなモータの組立においては、駆動コイル１１を巻回したステータコア２を図の上方からモータベース１に取り付ける際に、駆動コイル１１の内周面１１ａを段部１ｂにぶつけたり、その表面にこすりつけながら装着される可能性が高い。その場合、コイルに傷がついてモータが不良になってしまう問題があった。

組立時のコイルの傷つきを防止するために、絶縁シート１３Ａを、モータベース１の形状に合わせて立体的に形成することは可能であるが、専用の成形型が必要であり、大幅なコストアップとなってしまう。
また、、保護シートを予めどちらかの部材の表面に被せておくことも可能であるが、工数が増加し、コストアップとなってしまう。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、駆動コイルとモータベース間の絶縁抵抗を確実に確保でき、組立において駆動コイルに傷がつきにくいスピンドルモータを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、ステータ部（１００Ａ）と、ロータ部（２００Ａ）と、前記ステータ部（１００Ａ）又は前記ロータ部（２００Ａ）に固定された軸（９）と、該軸（９）に固定された軸受（４Ａ，４Ｂ）と、を備え、前記ステータ部（１００Ａ）は、モータベース（１）と、略環状であって、外側方向に突出する複数の突極（１０）が形成され、該突極（１０）に駆動コイル（１１）が巻回されて成るステータコア（２）と、を有し、前記駆動コイル（１１）が、前記モータベース（１）の内側の面（１ａ２，１ｂ１）に対向すると共に前記軸（９）に直交して配置され、前記ロータ部（２００Ａ）が、前記ステータ部（１００Ａ）に対して前記軸受（４Ａ，４Ｂ）を介して回転する構成のスピンドルモータにおいて、
前記駆動コイル（１１）と、該駆動コイル（１１）が対向する前記内側の面（１ａ１，１ｂ１）との間に絶縁シート（１３Ａ）が配置され、該絶縁シート（１３Ａ）は、大径部（１３Ａｂ）と小径部（１３Ａａ）とからなる環状又は円弧状であって、前記大径部（１３Ａｂ）又は小径部（１３Ａａ）の一方側から他方側に向かう複数の切り込み（１５）を有し、前記各切り込み（１５）の間の部分が前記軸（９）の方向に折れ曲がって配置されて成ることを特徴とするスピンドルモータである。

本発明によれば、駆動コイルとモータベース間の絶縁抵抗を確実に確保でき、組立において駆動コイルに傷をつけてしまうことがないという効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図５を用いて説明する。
図１は、本発明のスピンドルモータの実施例を示す断面図であり、
図２は、本発明のスピンドルモータの実施例を示す拡大部分断面図であり、
図３は、本発明のスピンドルモータの実施例における要部を示す平面図であり、
図４は、本発明のスピンドルモータの実施例を説明する平面図であり、
図５は、本発明のスピンドルモータの実施例の組立を説明する図である。
（ただし、図２は、図１において円で囲った部分の拡大図である。）

図１において、実施例のスピンドルモータは、ステータ部１００Ａとこれに対して回転するロータ部２００Ａとから構成されている。

ステータ部１００Ａは、モータベース１と、これに固定されたステータコア２及び軸９と、この軸９に固定された一対のボール軸受４Ａ，４Ｂと、により構成される。

モータベース１は、アルミニウムのダイキャストにより形成され、必要な部分に切削加工等の二次加工が施されている。
ほぼ中央部には軸９を固定する孔１Ｅが設けられている。また、内側の面には、この孔１Ｅと同心に環状の凹部１ａが形成されている。
この凹部１ａの内周側の壁面１ａ１には段部１ｂが形成されている。

ステータコア２は、外方向に突出する１２個の突極１０を有する略環状の磁性鋼板の薄板を積層したものである。各突極には駆動コイル１１が巻回されている。
そして、コア２の内周面が段部１ｂの外周面１ｂ１に嵌合してコア２はモータベース１に固定される。

ロータ部２００Ａは、略円筒状のロータハブ１２と環状のロータヨーク６及びマグネット（回転駆動磁石）７とにより構成される。
ロータハブ１２は、磁気ディスク１４の孔に嵌合してこれを固定する円筒部１２ａとフランジ部１２ｂとを有し、アルミニウムのダイキャストにより形成され、表面にはニッケルめっきが施されている。
フランジ部１２ｂの下面側には、ロータヨーク６が固定され、そのロータヨーク６にはマグネット７が固定されている。
この環状のマグネット７の内周面と、ステータコア２の突極の外周面とは、所定の間隙をもって対向するように配置される。

また、駆動コイル１１とモータベース１との間には絶縁シート１３Ａが配置されている（図２参照）。この絶縁シート１３Ａの詳細は後述する。

駆動コイル１１は、その端末線１１ｅを接続したプリント基板８を介して外部の駆動回路（図示せず）に電気的に接続される。このプリント基板８は、フィルム状のＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）が用いられ、駆動コイル１１の端末線１１ｅを接続する銅箔パターン面にはレジストインクにより絶縁層が形成されている。

このような構成において、ロータハブ１２は、一対のボール軸受４Ａ，４Ｂを介して軸９に対し回転自由とされる。そして、ステータコア２に巻回された駆動コイル１１への通電切り換えによって、ロータ部２００Ａはステータ部１００Ａに対して回転駆動する。

次に、駆動コイル１１とモータベース１間の絶縁について、詳述する。
上述したように、モータベース１の内側の底面１ａ１は、一部が抉られて環状凹部１ａとされ、そこに駆動コイル１１を巻回した環状のコア２が絶縁シート１３Ａを介して配置されている。
環状凹部１ａの内周壁１ａ１には段部１ｂが形成され、この段部１ｂの上面にコア２の下面を当接させることでコア２は軸方向に位置規制されている。

また、この絶縁シート１３Ａにより駆動コイル１１とベース１との間の絶縁抵抗を確保している。この絶縁シート１３Ａを図３に示す。
絶縁シート１３Ａは、大径部１３Ａｂ（外径Ｄ）、小径部１３Ａａ（小径ｄ）からなる環状であり、絶縁性フィルムからなる。
その外径Ｄは、概ねコア２の外径と同等に設定され、小径ｄは、環状凹部１ａにおける段部１ｂの外周壁１ｂ１の径ｄ３（段部外径ｄ３）よりも小さく設定されている（図２参照）。

絶縁シート１３Ａは、その内径部１３Ａａから外側に向かう放射状の複数のスリット１５が設けられている。
このスリット１５の長さＬは、そのスリット１５の終端部位置を結んだ円Ｃ１３Ａ（図では一点鎖線で示す）の径ｄ２（スリット終端径ｄ２）が、駆動コイル１１の内径ｄｃと略同等となるように設定されている。ただし、このスリット終端径ｄ２は、段部外径ｄ３と駆動コイル１１の内径ｄｃとの間に位置する径であればよい。

また、スリット１５の数Ｎｓは、コア２の突極の数Ｎに対応させ、
Ｎｓ＝ｎ・Ｎ （ただし、ｎは自然数）…（１）式
の関係で設定されている。
スリット１５の周方向の間隔は、コア２の複数の突極の間隔に対応させてある。
従って、突極が等間隔に形成されているならばスリット１５も周方向に等間隔に形成される。

絶縁シート１３Ａの外周の一部には、駆動コイル１１の端末線１１ｅを通すための切り欠き部１３Ｂが形成されている。
この絶縁シート１３Ａは、０．５ｍｍ厚の絶縁性を有する樹脂シートと、その一方の面に貼付された接着性シートとで形成される。
樹脂シート及び接着性シートの材質として、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いることができる。

図４は、コア２と絶縁シート１３Ａとの位置関係を説明する図である。
この実施例では、コア２の突極１０の数が１２個であり、当図においてはこの突極１０をそれぞれ１０（１），１０（２），…，１０（１２）の符号で示している。
スリット１５の数Ｎｓを１２としてある。これは上述の（１）式においてｎ＝１とした例である。
この時、各突極間に各スリット１５が位置している。
ｎを２，３，…と増やすと、１２の突極に対して２４，３６，…とスリット数Ｎｓが増加し、内周側のスリットを設けた部分が折れ曲がる際に、巻回された駆動コイル１１の形状に良好に倣わせることができるのでより確実に絶縁抵抗を確保することが可能である。
このように、ｎを２以上にして、スリット数Ｎｓを突極数より多くすることは、２重巻き等の特別な巻回により駆動コイル１１の形状が複雑になる場合に特に有効である。

上述した絶縁シート１３Ａを用いると、図２に示すように、駆動コイル１１の下側面１１ｂとモータベース１の底面１ａ１との間の絶縁を確保するだけではなく、スリットを設けた部分が軸方向に折れ曲がり、この折れ曲がった部分が駆動コイル１１の内周面１１ａとモータベース１の段部１ｂの外周面１ｂ１との間に介在して両面間の絶縁も確保することができる。
従って、この構成によれば、駆動コイル１１とモータベース１との間の絶縁が確実に確保される。

当図からわかるように、折れ曲がって立ち上がることができる部分の長さ、即ち、スリットの長さＬは、段部１ｂの外周面１ｂ１の高さＬ１とほぼ同等に設定するのが好ましい。

次に、このモータの組立における、コアをモータベースに装着する工程について図５を用いて説明する。

まず、樹脂シート１３Ａをモータベース１の環状凹部１ａに接着性シートがモータベース側になるようにして位置決めし、貼着する。この際、周方向位置は、後から装着するコア２の各突極間に樹脂シート１３Ａのスリット１５が位置するように設定される。
この貼着は、スリット１５を設けた部分１５Ｐ（径ｄ２と径ｄ１との間の部分）が環状凹部１ａの内周壁１ａ１に沿って軸方向に折れ曲がるので容易に行える。
外部の駆動回路に接続するためのコイル引き出し線１７を、絶縁シート１３Ａの切り欠き部を通してプリント基板８に接続する。

次に、駆動コイル１１が巻回されたコア２を環状凹部１ａに上方から取り付ける。コア２の内径部に環状凹部１ａの内周壁１ａ１を嵌合させ、コア２の下端面を段部１ｂの上面に当接させて軸方向の位置を決める。
この装着において、駆動コイル１１の内周面１１ａと環状凹部１ａの段部１ｂにおける内周壁１ｂ１との間に、折れ曲がって立ち上がった絶縁シート１３Ａが介在するので、駆動コイル１１が直接硬いモータベース１１に当たったりその表面で擦れたりすることがない。
従って、組立において、駆動コイル１１に傷がつくことはない。

上述した実施例の樹脂シート１３Ａを用いれば、駆動コイル１１とモータベース１の底面との絶縁のみならず、モータベース１の軸方向に立ち上がった壁面１ｂ１との絶縁抵抗も極めて容易に、また、確実に確保することができる。
しかも、コア２の突極数が異なるモータにおいても、絶縁シートは、単にスリットの数を変更したものでよいので、安価な抜き型で容易に対応でき、生産性に優れる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

実施例では、駆動コイル１１の内側面に対向する、軸方向に立ち上がったモータベース１の壁面１ｂ１との絶縁性を確保するために、絶縁シート１３Ａの内径側に放射状スリット１５を形成した。
これに限らず、駆動コイル１１の外側面に対向して軸方向に立ち上がったモータベース１の壁面がこの駆動コイル１１に接近している場合には、その壁との絶縁性を確保するために、絶縁シート１３Ａの外径側から内径側に向かうスリットを形成してもよい。また、内径側と外径側の双方にスリットを設けてもよい。

スリット１５は、放射状に形成されたものに限るものではない。また、直線状でなくてもよい。
駆動コイル１１と対向する壁面に沿って折れ曲がったときに、駆動コイル１１とその壁面との間の絶縁が確保できるように、折れ曲がって壁面を概ね覆うことができるスリットであればよい。

絶縁シート１３Ａは、接着性シートを有して成るものに限らない。例えばＰＥＴのシート単体でもよい。絶縁シート１３Ａのモータベース１への固定は、接着シートに限るものではなく、例えば、接着剤を用いてもよい。また、駆動コイル１１や他の部材とモータベース１との間に挟み込んで固定してもよい。

モータベース１の駆動コイル１１を配置する部分の形状によっては、絶縁シート１３Ａは環状でなくてもよい。例えば、円弧状であってもよい。
即ち、駆動コイル１１に対応する壁面の形状に対応して、あるいは、絶縁が必要な壁面範囲に対応して、絶縁シート１３Ａは自由な形状にて形成することができるものである。
また、実施例はボール軸受を備えたモータについて説明したが、これに限るものではなく、例えば、流体軸受を用いたモータにも適用できることは言うまでもない。
また、実施例は、軸がモータベース側に固定された形態のモータについて説明したが、ロータ部側に軸が固定され、このロータ部が軸受を介してステータ部に対して回転する形態のモータであってもよい。

本発明のスピンドルモータの実施例を示す断面図である。 本発明のスピンドルモータの実施例を示す拡大部分断面図である。 本発明のスピンドルモータの実施例における要部を示す平面図である。 本発明のスピンドルモータの実施例を説明する平面図である。 本発明のスピンドルモータの実施例の組立を説明する図である。 従来のスピンドルモータを説明する断面図である。 従来のスピンドルモータを説明する拡大部分断面図である。 従来のスピンドルモータにおける絶縁シートを説明する平面図である。

符号の説明

１ モータベース
１Ｅ 孔
１ａ 凹部
１ａ１ 壁面
１ａ２ 底面
１ｂ 段部
１ｂ１ （段部の）外周面
２ （ステータ）コア
３
４Ａ，４Ｂ ボール軸受
５
６ ロータヨーク
７ マグネット
８ プリント基板
９ 軸
１０ 突極
１１ 駆動コイル
１１ａ 内周面
１１ｂ 下側面
１１ｅ 端末線
１２ ロータハブ
１２ａ 円筒部
１２ｂ フランジ部
１３Ａ 絶縁シート
１３Ａａ 内径部
１３Ａｂ 外径部
１３Ｂ 切り欠き部
１４ 磁気ディスク
１５ スリット
１００Ａ ステータ部
２００Ａ ロータ部
Ｎｓ （スリットの）数

Claims (1)

1. ステータ部と、ロータ部と、前記ステータ部又は前記ロータ部に固定された軸と、該軸に固定された軸受と、を備え、
   前記ステータ部は、
   モータベースと、
   略環状であって、外側方向に突出する複数の突極が形成され、該突極に駆動コイルが巻回されて成るステータコアと、を有し、
   前記駆動コイルが、前記モータベースの内側の面に対向すると共に前記軸に直交して配置され、
   前記ロータ部が、前記ステータ部に対して前記軸受を介して回転する構成のスピンドルモータにおいて、
   前記駆動コイルと、該駆動コイルが対向する前記内側の面との間に絶縁シートが配置され、
   該絶縁シートは、大径部と小径部とからなる環状又は円弧状であって、前記大径部又は小径部の一方側から他方側に向かう複数の切り込みを有し、前記各切り込みの間の部分が前記軸の方向に折れ曲がって配置されて成ることを特徴とするスピンドルモータ。

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