JP2014039452A - スピンドルモータ及びディスク駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スピンドルモータ及びディスク駆動装置に関する。
【解決手段】本発明の一実施形態である２．５"型ディスク駆動装置用スピンドルモータによると、ステータコア装着部が軸方向上側に突出して形成されるベースと、上記ステータコア装着部に配置されるリング状のコアバック部、上記コアバック部から半径方向外側に延長されるティース部及び上記ティース部の端部に形成される先端部を含むステータコアと、上記ステータコアを巻取するコイルと、を含み、上記コアバック部の内側端部から上記先端部の最先端までの上記ステータコアの長さをＬ、上記コイルの軸方向最下端から最上端までの巻取高さをＨと規定するとき、電源供給が中断されたと、逆起電力が０．３５Ｖ／Ｋｒｐｍ以上になる上記ステータコアの長さに対する上記コイルの巻取高さの比率、Ｈ／Ｌが０．５２４≦Ｈ／Ｌ≦０．７０３を満たすことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スピンドルモータ及びディスク駆動装置に関する。

ディスク駆動装置に用いられる小型スピンドルモータは、セット（ｓｅｔ、例えば、携帯用ノート型パソコン、ハードディスクメモリ駆動装置、ビデオゲームコンソールなど）の小型化の傾向に伴い、薄型化されつつある。

薄型化されたディスク駆動装置には、低電圧特性が向上したモータ構造が求められ、これに対する研究が活発に行われている。

ハードディスク駆動装置において、磁気ディスクに記録された情報を読み書き（ｒｅａｄ ａｎｄ ｗｒｉｔｅ）するための部品として記録ヘッドが備えられる。上記記録ヘッドは、上記スピンドルモータのベース部材に搭載されて上記磁気ディスクに位置移動するようになる。

上記記録ヘッドは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ、Ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ ｍｏｔｏｒ）によって駆動されるが、電源供給が中断されたとき、上記ボイスコイルモータに十分に電源が確保されないと、上記記録ヘッドが磁気ディスクにそのまま位置して上記記録ヘッドと磁気ディスクとが接触するようになる。これにより、磁気ディスクに記録された情報が著しく損傷されるという問題点がある。

この問題点を解決するため、上記ハードディスク駆動装置は、スピンドルモータの逆起電力（Ｂ−ＥＭＦ、Ｂａｃｋ ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）を用いて上記ボイスコイルモータを駆動する。上記ボイスコイルモータの駆動により上記記録ヘッドは磁気ディスクと接触せずに初期位置に戻る。これをエマージェンシーパーキング（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｐａｒｋｉｎｇ）という。

ここで、上記逆起電力を用いる方法を説明すると、上記スピンドルモータが駆動される間に電源が中断されたとき、回転していた上記磁気ディスクの慣性力を用いて電気エネルギーを生成し、これを上記ボイスコイルモータで用いる。

従来のディスク駆動装置では、逆起電力が問題にならなかったが、小型化された２．５"型ディスク駆動装置には逆起電力の確保問題が発生し、これを確保するための研究が必要な実情である。

下記特許文献１は、２．５"型７ｍｍ厚さのディスク駆動装置においてステータコアの高さ及びロータマグネットの高さを調節してトルク定数（Ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）を調節する発明であり、特許文献２は、低い駆動電流で回転可能にするため、固定部材と回転部材との間に介在される流体を特定した発明であり、特許文献３は、強磁性微粒子物質（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）をモールド成形して形成したステータコアを用いてトルク定数を調節する方法が開示された発明である。

しかし、下記文献には、小型化されたディスク駆動装置において、騒音及び振動を減少させると共に、スラスト動圧を確保しながら、エマージェンシーパーキングを可能にする逆起電力を確保するための方案については、具体的に開示されていない。

特開２０１２−０５５０７５号公報 特開２０１１−０３０４１７号公報 米国公開公報第２００２−０１３５２６０号

本発明の一実施形態の目的は、ステータコアの半径方向長さ及び上記ステータコアに巻取されたコイルの軸方向高さを調節して十分な逆起電力を確保し、エマージェンシーパーキングが可能なスピンドルモータ及び記録ディスク駆動装置を提供することにある。

本発明の一実施形態である２．５"型ディスク駆動装置用スピンドルモータによると、ステータコア装着部が軸方向上側に突出して形成されるベースと、上記ステータコア装着部に配置されるリング状のコアバック部、上記コアバック部から半径方向外側に延長されるティース部及び上記ティース部の端部に形成される先端部を含むステータコアと、上記ステータコアを巻取するコイルと、を含み、上記コアバック部の内側端部から上記先端部の最先端までの上記ステータコアの長さをＬ、上記コイルの軸方向最下端から最上端までの巻取高さをＨと規定するとき、電源供給が中断されると、逆起電力が０．３５Ｖ／Ｋｒｐｍ以上になる上記ステータコアの長さに対する上記コイルの巻取高さの比率、Ｈ／Ｌが０．５２４≦Ｈ／Ｌ≦０．７０３を満たすことができる。

上記ディスク駆動装置の高さは、５ｍｍ以下であることができる。

上記Ｌは３．７０ｍｍ〜４．２０ｍｍの範囲を有し、上記Ｈは２．２０ｍｍ〜２．６０ｍｍの範囲を有することができる。

上記スピンドルモータは、上記ステータコア装着部の半径方向内側に備えられるスリーブと、上記スリーブ内において回転可能に配置されるシャフトと、をさらに含むことができる。

上記スピンドルモータは、上記シャフトに固定され、上記ステータコアと半径方向に対向するマグネットが内周面に形成されるロータケースと、をさらに含み、上記ロータケースは、上記スリーブの半径方向外周面にオイルがシールされるように軸方向下側に突出する周壁部を備え、上記周壁部は、上記ステータコア装着部の半径方向内周面に対向することができる。

上記スピンドルモータは、上記ステータコア装着部の半径方向内側に備えられるスリーブハウジングと、上記スリーブハウジングの半径方向内側の端部面に固定結合されるシャフトと、上記シャフトの半径方向外部及び上記スリーブハウジングの半径方向内側において回転可能に配置される回転スリーブと、を含むことができる。

上記スピンドルモータは、上記回転スリーブから半径方向外側に延長され、上記ステータコアと半径方向に対向するマグネットが内周面に形成されるロータケースと、上記シャフトの上部に固定され、上記ロータケースの半径方向内側端部とギャップを形成するように対向する固定キャップと、をさらに含み、上記固定キャップの半径方向外側端部とロータハブの半径方向内側端部との間にオイルがシールされる第１オイルシール部が形成され、上記回転スリーブの外周面及び上記スリーブハウジングの内周面のうちいずれか一つが傾斜してオイルをテーパーシールする第２オイルシール部が形成されることができる。

他の側面において、本発明の一実施形態である２．５"型及び５ｍｍディスク駆動装置用スピンドルモータは、ステータコアと、上記ステータコアを巻線するコイルと、を含み、上記ステータコアの最先端地点を連結した上記ステータコアの外径から上記ステータコアがベースと接触する内径を引いた長さをＬ、上記コイルの軸方向最下端から最上端までの巻取高さをＨと規定するとき、上記Ｈ／Ｌは０．５２４≦Ｈ／Ｌ≦０．７０３を満たすことができる。

さらに他の側面において、本発明の一実施形態であるディスク駆動装置は、上記スピンドルモータと、上記スピンドルモータに搭載されたディスクの情報を検出する記録ヘッドを上記ディスクに移送するヘッド移送部と、上記スピンドルモータ及びヘッド移送部を収容するハウジングと、を含むことができる。

上記ディスクは２枚以下であることができる。

本発明の一実施形態のスピンドルモータ及びディスク駆動装置によると、小型化された２．５"型ディスク駆動装置において逆起電力を十分に確保することができ、これによってエマージェンシーパーキング（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｐａｒｋｉｎｇ）が安定的に行われることができる。

また、エマージェンシーパーキングが安定的に行われるようにする逆起電力を十分に確保しながらも、振動または騒音の発生を抑制することができる。

なお、スラスト動圧の損失を減らすことができ、小型化されたスピンドルモータの浮上力を十分に確保することができる。

本発明の一実施形態によるディスク駆動装置を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態によるスピンドルモータの第１実施例を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態によるスピンドルモータの第２実施例を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態によるステータコア及び上記ステータコアに巻線されたコイルを示す斜視図である。 図４のステータコアの平面図である。 図４のVI−VI線に沿って切開して第１実施例を概略的に示す切開断面図である。 図４のVI−VI線に沿って切開して第２実施例を概略的に示す切開断面図である。

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。なお、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

ディスク駆動装置

図１は、本発明の一実施形態によるディスク駆動装置を示す概略断面図である。

図１を参照すると、ディスク駆動装置１は、ハードディスク駆動装置であり、スピンドルモータ１０と、ヘッド移送部６と、ハウジング４と、を含む。

上記スピンドルモータ１０は、後述する本発明の一実施形態によるスピンドルモータの特徴を全て有し、磁気ディスクＤを搭載する。

図１には上記磁気ディスクＤが一枚であるように示されている。本発明は、磁気ディスクＤの個数に限定されないが、ディスク駆動装置１の高さが５ｍｍ以下で、適用される上記磁気ディスクＤが２．５"型と小型化されているため、磁気ディスクＤの個数は２枚以下であることができる。

上記ヘッド移送部６は、上記スピンドルモータ１０に搭載された磁気ディスクＤの情報を検出する記録ヘッド８を上記磁気ディスクＤに移送することができる。

上記ヘッド移送部６は、電源が印加されないときは、上記磁気ディスクＤの外部の初期位置に待機する。電源が印加されると、上記ヘッド移送部６は、上記記録ヘッド８を上記磁気ディスクＤの方に移送させて上記記録ヘッド８が上記磁気ディスクＤの情報を読み書き（ｒｅａｄ＆ｗｒｉｔｅ）するようにする。

上記ハウジング４は、上記ディスク駆動装置１の下部外観を形成するベース４０に固定されることができ、上記スピンドルモータ１０及びヘッド移送部６を収容することができる。

上記磁気ディスクＤ上に記録ヘッド８が位置するとき、電源供給が中断されると、上記ヘッド移送部６は、上記磁気ディスクＤと接触せずに初期位置に戻る。これをエマージェンシーパーキング（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｐａｒｋｉｎｇ）という。

上記エマージェンシーパーキングを可能にするためには、スピンドルモータの逆起電力（Ｂ−ＥＭＦ、Ｂａｃｋ ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）が十分に確保されなければならない。上記逆起電力を確保するための方案であるスピンドルモータ１０については後述する。

スピンドルモータ

図２は、本発明の一実施形態によるスピンドルモータの第１実施例を示す概略断面図である。

図２を参照すると、第１実施例の上記スピンドルモータ１０は、ベース４０と、ステータコア７０と、コイル８０と、を含むことができる。

また、上記スピンドルモータ１０は、スリーブ６０及びシャフト１５をさらに含むことができる。

まず、方向に対する用語を定義すると、軸方向は図２におけるシャフト１５が挿入される上下方向を意味し、半径方向はシャフト１５の中心を基準にロータケース２０の外側端に向かう方向またはロータケース２０の外側端を基準にシャフト１５の中心に向かう方向を意味する。

図２の実施形態は、上記スリーブ６０内に回転可能なシャフト１５が挿入された回転軸構造を示す。

上記ベース４０は、軸方向上側に突出した部分４２２が形成されたステータコア装着部４２を備えることができる。上記スリーブ６０は、上記ステータコア装着部４２の半径方向内側に備えられることができる。上記突出した部分４２２は、ステータコア７０を軸方向に支持することができる。

上記シャフト１５は上記スリーブ６０内に挿入され、上記シャフト１５と上記スリーブ６０との間隙にはオイルが充填されている。上記スリーブ６０の半径方向外周面上部に行くほど、半径方向外側に直径が拡大しながら傾斜する。

上記ロータケース２０は、上記シャフト１５の上段に圧入固定されるロータハブ２２２と、上記ロータハブ２２２から半径方向外側に延長されてステータコア７０を覆う覆い部２２５と、上記覆い部２２５から軸方向下側に折り曲げられてマグネット５０を支持するマグネット支持部２２６と、を含むことができる。

また、上記マグネット支持部２２６には、半径方向外側に折り曲げられてディスクが支持されるディスク支持部２２８が形成されることができる。

上記ロータケース２０は、上記スリーブ６０の半径方向外周面にオイルがシールされるように軸方向下側に突出する周壁部２２４を備えることができる。

上記周壁部２２４は、上記ステータコア装着部４２の半径方向内周面に対向することができる。

上記周壁部２２４の内周面と傾斜している上記スリーブ６０の外周面との間には、オイルがシールされるオイルシール部Ｓ１が形成されることができる。

図３は、本発明の一実施形態によるスピンドルモータの第２実施例を示す概略断面図である。

図３の実施形態は、シャフト１５が固定部材であるベース４０に固定され、上記シャフト１５を中心に上記スリーブ６０が回転する固定軸構造である。

図３の実施形態のスピンドルモータ１０は、ステータコア装着部４２の半径方向内側に備えられて固定され、上記スリーブ６０を回転支持するスリーブハウジング６５をさらに含む。

上記ベース４０に固定された固定部材であるスリーブハウジング６５を媒介に上記シャフト１５も固定されることができる。上記シャフト１５は、上記スリーブハウジング６５の半径方向内側の端部面に固定結合されることができる。

本実施形態の上記スリーブ６０は回転部材であり、上記シャフト１５の半径方向外部及び上記スリーブハウジング６５の半径方向内部において回転可能に配置されることができる。

本実施形態のロータケース２０は、上記回転スリーブ６０と一体に形成されることができる。具体的には、上記ロータケース２０は、上記回転スリーブ６０から半径方向外側に延長され、上記ステータコア７０と半径方向に対向するマグネット５０が内周面に形成されることができる。

上記ロータケース２０は、回転スリーブ６０と連結されるロータハブ２２２と、上記ロータハブ２２２から半径方向外側に延長されてステータコア７０を覆う覆い部２２５と、上記覆い部２２５から軸方向下側に折り曲げられてマグネット５０を支持するマグネット支持部２２６と、を含むことができる。

また、上記マグネット支持部２２６には半径方向外側に折り曲げられてディスクが支持されるディスク支持部２２８が形成されることができる。

ここで、上記シャフト１５の上部には固定キャップ１３０が圧入固定されることができる。上記固定キャップ１３０は、上記ロータハブ２２２の半径方向内側端部とギャップを形成するように対向することができる。

上記固定キャップ１３０は、上記シャフト１５に固定される本体部１３２と、上記本体部１３２から軸方向下側に延長される突出部１３４と、を含むことができる。

上記突出部１３４と上記ロータハブ２２２との間のギャップにはオイルが充填され、充填されたオイルがシールされる第１オイルシール部Ｓ１が形成されることができる。即ち、上記固定キャップ１３０の半径方向外側端部と上記ロータハブ２２２の半径方向内側端部との間にオイルがシールされる第１オイルシール部Ｓ１が形成されることができる。

また、上記回転スリーブ６０の外周面及び上記スリーブハウジング６５の内周面のうちいずれか一つが傾斜してオイルをテーパーシールする第２オイルシール部Ｓ２が形成されることができる。

図２及び図３の実施形態において、シャフト１５の中心部からマグネット支持部２２６の外側端部までの長さ、即ち、スピンドルモータ１０の半径Ｒｄは固定された値である。スピンドルモータ１０の半径Ｒｄは、ディスクの内側半径のサイズと実質的に同一であり、ディスク内側半径のサイズは１０ｍｍである。

本発明のように小型化されたディスク駆動装置１の実施形態では、逆起電力を確保するために、スピンドルモータ１０の半径Ｒｄが固定された状態で、ステータコア７０の長さＬ及び上記ステータコア７０に巻線されたコイル８０の高さＨを調節する。

逆起電力の確保に対する内容を説明する前に、本発明の一実施例によるステータコア及びコイルについて詳細に説明する。

図４は、本発明の一実施形態によるステータコア及び上記ステータコアに巻線されたコイルを示す斜視図であり、図５は、図４のステータコアの平面図である。

また、図６は、図４のVI−VI線に沿って切開して第１実施例を概略的に示す切開断面図であり、図７は、図４のVI−VI線に沿って切開して第２実施例を概略的に示す切開断面図である。

図４〜図７を参照すると、本発明の一実施形態によるステータコア７０は、コアバック部７２と、ティース部７４と、先端部７６と、を含むことができる。

上記ステータコア７０は、薄板状のケイ素鋼（Ｓｉ−ｓｔｅｅｌ）を多数積層し、プレス成形して形成することができる。また、上記ステータコア７０は、パウダーを圧搾して形成することもできる。

上記コアバック部７２は、上記ステータコア装着部４２に配置されるようにリング状で形成されることができる。上記ティース部７４は、上記コアバック部７２から半径方向外側に延長されて形成されることができ、上記コイル８０が巻線されることができる。また、上記先端部７６は、上記ティース部７４の端部に形成され、上記コイル８０が半径方向外側を越えることを防止することができる。

一方、図６は、上記コイル８０が上記ティース部７４において均一した高さで巻線された場合を示すものであり、図７は、上記コイル８０が上記ティース部７４において中心部が高くなるように巻線された実施形態を示すものである。

ここで、上記コアバック部７２の内側端部から上記先端部７６の最先端７６２までの上記ステータコア７０の長さをＬ、上記コイル８０の軸方向最下端から最上端までの巻取高さをＨと規定した。

上記ステータコア７０の長さＬは、図５に示されているように、上記ステータコア７０の最先端７６２の地点を連結した上記ステータコア７０の外径Ｄｃｏから上記ステータコアがベースと接触する内径Ｄｃｉを引いた長さを２に分けた長さと規定することもできる。

上記ステータコア７０の長さＬは、上記スピンドルモータ１０の半径Ｒ_ｄが固定された状態で以下の通り調節することができる。図２の実施形態では、ステータコア装着部４２の幅Ｗ_２またはスリーブ６０の幅Ｗ_１のサイズを減らしてＬを長くすることができ、図３の実施形態では、ステータコア装着部４２の幅Ｗ_２またはスリーブハウジング６５の幅Ｗ_１のサイズを減らしてＬを長くすることができる。

図２及び図３を改めて参照して説明すると、マグネット５０の厚さＴ_ｍは、十分な電子気力を発生するために厚さを減らすことが容易でなく、シャフトの半径Ｒｓは、剛性を確保するために減らすことが容易でない。従って、逆起電力を確保するためのＬ値を増加させることは、Ｗ_１及びＷ_２を減らすことで調節できる。

一方、上記コイル８０の軸方向最下端から最上端までの巻取高さＨを調節する変数としては、多数積層されたステータコア７０の高さ、上記ステータコア７０の軸方向上下に塗布されるコート層、上記ステータコア７０の軸方向上下に巻線されるコイル８０の直径及び層数、コイルの軸方向上下に塗布されるコート層が挙げられる。

図６及び図７は、コイル８０の巻線形態は異なるが、上記コイル８０の軸方向最下端から最上端まで巻取された高さＨは同一であることが分かる。

本発明の一実施形態のような２．５"型以下のディスク駆動装置１では、逆起電力を十分に確保しなければエマージェンシーパーキングができない。

下記表１は、ディスクのサイズ、駆動装置の高さ、ステータコアの長さＬとコイルの巻取高さＨとの関係による逆起電力を示す表である。

下記表１は、図３の実施形態のような固定軸構造において、小型化の傾向に伴い、Ｈ／Ｌの差異によって測定される逆起電力を示す。

表１を参照すると、ディスク及びディスク駆動装置が２．５"型及び５ｍｍ以下に小型化されるにつれ、逆起電力（Ｂ−ＥＭＦ）が０．３５Ｖ／ｋｒｐｍ以下に減少することが分かる。

逆起電力（Ｂ−ＥＭＦ）が０．３５Ｖ／ｋｒｐｍ以下の実験例５及び６は、記録ヘッドのエマージェンシーパーキングを具現することが困難である。即ち、ディスク及びディスク駆動装置が２．５"型及び５ｍｍ以下に小型化された場合、ステータコアに対するコイルの巻取高さの比率、Ｈ／Ｌによって逆起電力が変化することが分かる。

従って、上記ステータコア７０の長さＬ、上記コイル８０の軸方向最下端から最上端までの巻取高さＨを調節しながら、最適にする必要性があることが分かる。

以下では、ディスク及びディスク駆動装置が２．５"型及び５ｍｍ以下に小型化された場合において、Ｈ／Ｌを変化させながら逆起電力を測定した実験結果を示す表２を用いて本発明の実施例について説明する。

表２は、２．５"型及び５ｍｍに適用されるスピンドルモータの上記ステータコア７０の長さＬ及び上記コイル８０の軸方向最下端から最上端までの巻取高さＨを調節して測定した逆起電力値を示す。

ここで、逆起電力の単位はＶ／ｋｒｐｍであり、逆起電力が０．３５Ｖ／ｋｒｐｍ以上でなければ、安定的なエマージェンシーパーキングができない。

＊ 比較例

表２を参照すると、ディスク及びディスク駆動装置が２．５"型及び５ｍｍである場合、Ｈ／Ｌが０．５２４≦Ｈ／Ｌ≦０．７０３の範囲を満たすと、安定的な逆起電力を確保することができる。

表２は、Ｈ値及びＬ値（単位、ｍｍ）の変化によって変化される逆起電力（単位、Ｖ／ｋｒｐｍ）を示す。また、比較例は逆起電力が０．３５Ｖ／ｋｒｐｍ未満になる場合、本発明の実施例は逆起電力が０．３５Ｖ／ｋｒｐｍ以上になる場合と見なす。

上記比較例には＊が示されており、上記実施例には＊が示されていない。また、実施例のＨ／Ｌは０．５２４≦Ｈ／Ｌ≦０．７０３の範囲を満たす。

具体的には、Ｈが２．２、Ｌが４．２であると、Ｈ／Ｌは０．５２４であり、逆起電力は０．３７８Ｖ／ｋｒｐｍである。また、Ｈが２．６、Ｌが３．７であると、Ｈ／Ｌは０．７０３であり、逆起電力は０．３７９Ｖ／ｋｒｐｍである。

Ｈ／Ｌが０．５２４未満の比較例においてＨが２．１、Ｌが４．１、４．２であると（Ｈ／Ｌはそれぞれ０．５１２、０．５００）、逆起電力が０．３５０Ｖ／ｋｒｐｍ未満になるため、エマージェンシーパーキングができない。

また、Ｈ／Ｌが０．５２４未満で、逆起電力が０．３５０Ｖ／ｋｒｐｍ以上になる比較例においてＨが２．１、Ｌが４．３、Ｈが２．２、Ｌが４．３であると（Ｈ／Ｌはそれぞれ０．４８８、０．５１２）、逆起電力は十分に確保できるが、後述する固有振動数の不足（以下では、表３参照）及びスラスト動圧の不足（以下では、表４参照）の問題を共に有するようになる。

Ｈ／Ｌが低い場合は、コイルの軸方向最下端から最上端まで巻取されている高さＨが低い場合で、ステータコアの高さが低いか、または、コイルの高さが低い場合である。

即ち、ステータコアの高さが低いと、コアの積層数が少ないことから、磁気飽和が増加するため、鉄損が増加し、逆起電力が低くなる可能性がある。

また、コイルの高さが低い場合は、コイルのターン数が少ない場合及びコイル自体の直径が短い場合に分けられる。コイルのターン数が少ないと、コイルに流れる十分な電気力を確保することが困難であり、コイル自体の直径が短いと、コイル内における抵抗が大きいために十分な逆起電力を得ることができない。

Ｈが低い場合は、Ｌを長くすることで逆起電力を補完することができるが、Ｌが長すぎると、固有振動数の不足及びスラスト動圧の不足問題が発生する可能性がある。

Ｈ／Ｌが０．７０３超過の場合は、Ｈが高くてＬが短い場合に該当する。Ｈが高い場合は、コアの高さが高いか、または、コイルの巻線層数が多い場合であるため、逆起電力の確保には有利になるが、ディスク駆動装置が５ｍｍの高さに制限されて増加させることができない。

従って、ディスク駆動装置が５ｍｍの高さに制限されると、Ｈを２．７以上に製造することが事実上不可能になる。

具体的には、Ｈ／Ｌが０．７０３超過の場合で、Ｈが２．７、Ｌが３．６、３．７、３．８であると（Ｈ／Ｌはそれぞれ０．７５０、０．７３０、０．７１１）、逆起電力は確保されるが、ディスク駆動装置が５ｍｍの場合に適合しない。

また、Ｌが３．６と小さい場合は、コイルが巻取されるステータコアの長さが短いため、コイルターン数が減って逆起電力を確保することが困難である。Ｌが３．６、Ｈが２．１、２．２、２．４、２．５及び２．６である比較例は、逆起電力が０．３５０Ｖ／ｋｒｐｍ以下になってエマージェンシーパーキングが困難になる。

以下では、Ｌのサイズを変更して本発明の実施例に対する実験例について説明する。

本発明の一実施形態によるスピンドルモータは、ディスク及びディスク駆動装置が２．５"型及び５ｍｍの場合、Ｈは２．２０ｍｍ〜２．６０ｍｍの範囲を満たし、Ｌは３．７０ｍｍ〜４．２０ｍｍの範囲を有することができる。

ディスク内側の半径サイズＲｄが固定された値を有するとき、上記の通り、図２の実施形態ではステータコア装着部４２の幅Ｗ_２またはスリーブ６０の幅Ｗ_１サイズを減らしてＬの値を大きくすることができ、図３の実施形態ではステータコア装着部４２の幅Ｗ_２またはスリーブハウジング６５の幅Ｗ_１サイズを減らしてＬの値を大きくすることができる。

図３の実施形態を基準に、下記表３は、スリーブハウジング６５の幅Ｗ_１を固定した状態で、ステータコア装着部４２の幅Ｗ_２を減らして実験した実験例であり、下記表４は、ステータコア装着部４２の幅Ｗ_２を固定した状態で、スリーブハウジング６５の幅Ｗ_１を減らして実験した実験例である。

＊ 比較例

表３を参照すると、ディスク及びディスク駆動装置が２．５"型及び５ｍｍの場合、Ｗ_１が１．９５に固定されており、Ｈが２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６及び２．７ｍｍに固定された状態で、Ｗ_２を減らしながらＬの値を増加させ、ディスク駆動装置１のベース４０にかかる固有振動数（単位、Ｈｚ）を測定した。ここで、Ｗ_１及びＷ_２の単位はｍｍである。

ベースにかかる固有振動数が７００Ｈｚ未満の場合は、振動が発生し、その振動によって騒音の増加が問題になる。

Ｈが２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６及び２．７ｍｍに固定された状態で、Ｗ_２を減らしながらＬが３．６〜４．２０ｍｍの範囲を有する実験例は、全て固有振動数が７００Ｈｚ以上になり、ベースが安定的に維持される。これは、ベースの固有振動数を測定したものであるため、固有振動数はステータコア及びコイルの高さに関するＨ値とは関係ない。

Ｌが４．３である比較例は、Ｈ値とは関係なく、固有振動数が７００未満の値を有し、振動及び騒音が発生する。

また、Ｌが３．６０である比較例は、安定的な固有振動数を有するが、コイルの巻取空間が不足してコイルの巻線ターン数が減少して逆起電力が小さくなるという問題点がある（表２参照）。なお、Ｈが２．１である比較例は、逆起電力が小さくなり、Ｈが２．７である場合は、ディスク駆動装置の高さによって制限される（表２参照）。

即ち、ステータコア装着部４２の幅Ｗ_２は、安定的な固有振動数を確保するために、少なくとも０．８４ｍｍ以上を確保しなければならないことが分かる。下記表４は、Ｗ_２を最小限に固定した状態で、スリーブハウジング６５の幅Ｗ_１を変更してスラスト動圧を十分に確保することができるかを実験したものである。

＊ 比較例

表４を参照すると、ディスク及びディスク駆動装置が２．５"型及び５ｍｍである場合、Ｗ_２が０．８４に固定されている。この時、Ｈが２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６及び２．７ｍｍに固定された状態で、Ｗ_１を減らしながらＬの値を増加させ、回転スリーブがスリーブハウジング内において浮上（Ｆｌｉｇｈｔ）するかを測定した。ここで、Ｗ_１及びＷ_２の単位はｍｍである。また、安定的な浮上（Ｆｌｉｇｈｔ）の条件は、回転スリーブが３μｍ浮上するとき、スリーブに形成されるスラスト動圧溝にかかる力が０．９Ｎ以上でなければならない。表４は、回転スリーブが３μｍ浮上するとき、スリーブに形成されるスラスト動圧溝にかかる力を測定したものである。ここで、単位はＮである。

Ｈが２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６及び２．７ｍｍに固定された状態で、Ｗ_１を減らしながらＬが３．６〜４．２０ｍｍの範囲を有する実験例においては、全て０．９Ｎ以上であり、回転スリーブが浮上可能な浮上力を確保することができる。

また、Ｌが３．６０の比較例は、回転スリーブが浮上可能な浮上力を有するが、コイルの巻取空間が不足することから、コイルの巻線ターン数が減少して逆起電力が小さくなるという問題点がある（表２参照）。なお、Ｈが２．１の比較例は、逆起電力が小さくなり、Ｈが２．７の場合は、ディスク駆動装置の高さによって制限される（表２参照）。

１ ディスク駆動装置
１０ スピンドルモータ
７０ ステータコア
８０ コイル

Claims (10)

1. ステータコア装着部が軸方向に突出して形成されるベースと、
   前記ステータコア装着部に配置されるリング状のコアバック部、前記コアバック部から半径方向外側に延長されるティース部及び前記ティース部の端部に形成される先端部を含むステータコアと、
   前記ステータコアを巻取するコイルと
   を含み、
   前記コアバック部の内側端部から前記先端部の最先端までの前記ステータコアの長さをＬ、前記コイルの軸方向端部間の巻取高さをＨと規定するとき、
   電源供給が中断されたとき、逆起電力が０．３５Ｖ／Ｋｒｐｍ以上になる前記ステータコアの長さに対する前記コイルの巻取高さの比率、Ｈ／Ｌが０．５２４≦Ｈ／Ｌ≦０．７０３を満たす、スピンドルモータ。
2. 前記Ｌは３．７０ｍｍ〜４．２０ｍｍの範囲を有し、
   前記Ｈは２．２０ｍｍ〜２．６０ｍｍの範囲を有する、請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記ステータコア装着部の半径方向内側に備えられるスリーブと、
   前記スリーブ内において回転可能に配置されるシャフトと、をさらに含む、請求項１または２に記載のスピンドルモータ。
4. 前記シャフトに固定され、前記ステータコアと半径方向に対向するマグネットが内周面に形成されるロータケースと、をさらに含み、
   前記ロータケースは、前記スリーブの半径方向外周面にオイルがシールされるように軸方向に突出する周壁部を備え、
   前記周壁部は、前記ステータコア装着部の半径方向内周面に対向する、請求項３に記載のスピンドルモータ。
5. 前記ステータコア装着部の半径方向内側に備えられるスリーブハウジングと、
   前記スリーブハウジングの半径方向内側の端部面に固定結合されるシャフトと、
   前記シャフトの半径方向外部及び前記スリーブハウジングの半径方向内側において回転可能に配置される回転スリーブと、を含む、請求項１または２に記載のスピンドルモータ。
6. 前記回転スリーブから半径方向外側まで延長され、前記ステータコアと半径方向に対向するマグネットが内周面に形成されるロータケースと、
   前記シャフトの前記スリーブハウジングに固定結合されていない側に固定され、前記ロータケースの半径方向内側端部とギャップを形成するように対向する固定キャップと、をさらに含み、
   前記固定キャップの半径方向外側端部とロータハブの半径方向内側端部との間にオイルがシールされる第１オイルシール部が形成され、
   前記回転スリーブの外周面及び前記スリーブハウジングの内周面のうちいずれか一つが傾斜してオイルをテーパーシールする第２オイルシール部が形成される、請求項５に記載のスピンドルモータ。
7. ステータコアと、
   前記ステータコアを巻線するコイルと
   を含み、
   前記ステータコアの最先端の地点を連結した前記ステータコアの外径から前記ステータコアがベースと接触する内径を引いた長さをＬとし、
   前記コイルの軸方向端部間の巻取高さをＨと規定するとき、
   Ｈ／Ｌは０．５２４≦Ｈ／Ｌ≦０．７０３を満たす、スピンドルモータ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のスピンドルモータと、
   前記スピンドルモータに搭載されたディスクの情報を検出する記録ヘッドを前記ディスクに移送するヘッド移送部と、
   前記スピンドルモータ及びヘッド移送部を収容するハウジングと、を含む、ディスク駆動装置。
9. 前記ディスクは２枚以下である、請求項８に記載のディスク駆動装置。
10. 前記ディスク駆動装置の軸方向の高さは５ｍｍである、請求項８または９に記載のスピンドルモータ。

Images