JP2018019494A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】ベースプレートに形成された貫通孔の高気密性を実現するとともに、作業性がよいスピンドルモータを提供すること。
【解決手段】コイルが巻回されたステータコアと軸体とを第１面側に保持し、配線基板を前記第１面とは反対側の第２面側に保持し、前記第１面から前記第２面にわたり貫通孔が形成されているベースプレートと、前記軸体を中心に回転可能なロータアッセンブリと、前記コイルから引き出され、前記貫通孔を通過して前記配線基板に接続されている導線と、前記貫通孔の内周面と前記導線とを隔離して前記貫通孔を封止する封止剤と、を具備し、前記貫通孔の内周面は、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて径が小さくなるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピンドルモータに関する。

従来、ハードディスクドライブに用いられるスピンドルモータが知られている。ハードディスクドライブでは、ハードディスクに埃等の汚染物が付着するのを防止するために、スピンドルモータを含んで構成されるハードディスクドライブ全体が気密封止されていることが求められる。さらに、ヘリウム等の空気以外の気体を充填したハードディスクドライブでは、充填された気体を外部へ漏らさないため、より高い気密性が要求される。

ところで、スピンドルモータは、ベースプレートに固定されたステータと、ステータの周囲を回転するロータと、を備える。ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻回されているコイルと、からなる。スピンドルモータにおいて、一般に、ベースプレートを介してコイルと反対側の裏面にＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）が配置されている。そのため、ベースプレートには、コイルからの引き出し線が挿通される貫通孔が形成されている。コイルからの引き出し線は、貫通孔を経由してベースプレートの裏面側へ引き出され、ＦＰＣに半田付け等で電気的に接続される。

ここで、貫通孔は、気密性を確保するために確実に封止されている必要がある。例えば、特許文献１には、貫通孔を封止用樹脂で封止した構成が開示されている。

特開平８−２７５４３３号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、封止用樹脂が貫通孔の片側を覆っているだけであるため、気密性が高くなかった。この構成において、封止用樹脂により貫通孔の両側を覆うことも考えられるが、工程が増えるため作業性が悪化する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ベースプレートに形成された貫通孔の高気密性を実現するとともに、作業性がよいスピンドルモータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るスピンドルモータは、コイルが巻回されたステータコアと軸体とを第１面側に保持し、配線基板を前記第１面とは反対側の第２面側に保持し、前記第１面から前記第２面にわたり貫通孔が形成されているベースプレートと、前記軸体を中心に回転可能なロータアッセンブリと、前記コイルから引き出され、前記貫通孔を通過して前記配線基板に接続されている導線と、前記貫通孔の内周面と前記導線とを隔離して前記貫通孔を封止する封止剤と、を具備し、前記貫通孔の内周面は、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて径が小さくなるように形成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るスピンドルモータは、前記コイルと前記第１面との間には絶縁フィルムが配置されており、前記絶縁フィルムの外周には、切欠部が形成されており、前記切欠部の少なくとも一部は、前記貫通孔の前記第２面における開口の少なくとも一部に平面視で重なっていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るスピンドルモータは、前記貫通孔の少なくとも前記第２面側の端部には、前記貫通孔の内周面と前記第２面との境界に向かうにつれて径が大きくなる面取り部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るスピンドルモータは、前記配線基板には、前記貫通孔を通過した前記導線を引き出す導線引出孔が形成されており、前記導線引出孔は半田により封止されていることを特徴とする。

本発明によれば、ベースプレートに形成された貫通孔の高気密性を実現するとともに、作業性がよいスピンドルモータを実現することができる。

本発明の実施の形態に係るスピンドルモータの縦断面図である。 図１に示すスピンドルモータの部分拡大図である。 貫通孔及び絶縁フィルムを第１面側から拡大して示す説明図である。 貫通孔及び絶縁フィルムを第１面側から拡大して示す説明図である。

以下に、図面を参照して本発明に係るスピンドルモータの実施の形態を説明する。以降に例示する図面では、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るスピンドルモータの縦断面図である。スピンドルモータ１００は、図１に示すように、土台となるベースプレート１と、ベースプレート１に固定されているシャフト２(軸体)及びステータコア３と、シャフト２を中心に回転可能なロータアッセンブリと、を具備する。スピンドルモータ１００は、ヘリウムを充填したハードディスクドライブに用いられるスピンドルモータである。

ベースプレート１は、例えばアルミ合金により構成され、ステータコア３が固定された側（図１の上方）に位置する第１面Ｐ１と、第１面Ｐ１とは軸方向において反対側の第２面Ｐ２と、を有する。

シャフト２には、円錐外面を有する第１円錐軸受部材２１と、第２円錐軸受部材２２とが、軸方向に離間して固定されている。ロータアッセンブリは、シャフト２を挿通する軸挿通孔を有するスリーブ２３と、スリーブ２３の外周に固定されたロータハブ２４と、ロータハブ２４に固定されたバックヨーク６及びリングマグネット５と、を備える。スリーブ２３の軸挿通孔は各端部に第１円錐内面２５と第２円錐内面２６とをそれぞれ有する。第１円錐内面２５と第２円錐内面２６とは微小隙間を介して、第１円錐軸受部材２１と第２円錐軸受部材２２とにそれぞれ対向する。第１円錐軸受部材２１と第１円錐内面２５及び第２円錐軸受部材２２と第２円錐内面２６と間の微小隙間には、それぞれ潤滑油が充填されている。さらに、第１円錐内面２５と第２円錐内面２６又は第１円錐軸受部材２１と第２円錐軸受部材２２の円錐外面の少なくともいずれか一方には、動圧発生溝が形成され、流体動圧軸受による軸受部を形成している。以上の構成により、ロータアッセンブリは、回転時には流体動圧軸受による軸受部を介してベースプレート１の第１面Ｐ１側で支持される。また、ベースプレート１の第１面Ｐ１側には、リングマグネット５と対向するように、コイル４が巻回されたステータコア３が固定される。リングマグネット５は、周方向に極性が反転する状態で着磁された永久磁石であり、バックヨーク６は、リングマグネット５からの磁束の漏洩を抑制する。ステータコア３は、環状に加工された電磁鋼板を積層した構造を有する。ステータコア３は、軸受部の外周よりも径方向外側に延在し、ステータコア３の周方向には複数の極歯が相互に離間して設けられる。各極歯には、コイル４が巻回されている。コイル４からはワイヤ（導線）４ａが引き出されている。コイル４に電流を流し、その極性を切り替えることで、リングマグネット５とステータコア３の極歯との間で生じる磁気吸引力と磁気反発力とが切り替わり、ロータアッセンブリがベースプレート１に固定されたシャフト２を中心に、ベースプレート１に対して回転する。ロータアッセンブリが高速で回転することにより軸受部に動圧が発生し、ロータアッセンブリはシャフト２と第１円錐軸受部材２１と第２円錐軸受部材２２とに対して非接触状態で支持されながら回転する。

次に、コイル４から引き出されたワイヤ（導線）４ａの接続について説明する。図２は、図１に示すスピンドルモータの部分拡大図である。ベースプレート１には、ワイヤ（導線）４ａを引き出すための貫通孔１ａが第１面Ｐ１から第２面Ｐ２にわたって形成されている。ワイヤ４ａは、第１面Ｐ１側から挿入されて貫通孔１ａを通過し、第２面Ｐ２側に引き出される。ベースプレート１の第２面Ｐ２には、配線基板９が設けられている。配線基板９は、例えば、樹脂製のフィルム上に配線パターンを形成した可撓性のプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）であり、ベースプレート１の第２面Ｐ２に接着剤等により接着されている。配線基板９には、ワイヤ４ａを引出すための導線引出孔９ａが形成されている。図２に示される通り、第２面Ｐ２側から引き出されて導線引出孔９ａを通過したワイヤ４ａの端部は、配線基板９上の配線と、半田１０によって電気的に接続される。

貫通孔１ａは、第１面Ｐ１側から第２面Ｐ２側に向かうにつれて径が小さくなるテーパ状に形成されている。以降の説明では、テーパ状の貫通孔１ａの内周面を「テーパ部１ａａ」と称する。テーパ部１ａａの径は、第１面Ｐ１側の端部で最大となり、第２面Ｐ２側の端部で最小となるように形成される。ここで、テーパ部１ａａの最小径（例えば、第２面Ｐ２側の端部の径）は、作業性を向上させる観点から、ワイヤ４ａの太さの２倍程度であることが好ましい。他方、テーパ部１ａａの最大径（例えば、第１面Ｐ１側の端部の径）は、後述する封止剤８により貫通孔１ａを封止する観点から、ワイヤ４ａの太さの約７倍程度以下であることが好ましい。

テーパ部１ａａのうち第１面Ｐ１側の端部には、貫通孔１ａの内周面と第１面Ｐ１との境界へと向かうにつれて径が大きくなる面取り部１ａｂが形成されている。他方、テーパ部１ａａのうち第２面Ｐ２側の端部には、貫通孔１ａの内周面と第２面Ｐ２との境界へと向かうにつれて径が大きくなる面取り部１ａｃが形成されている。

ここで、導線引出孔９ａからワイヤ４ａが引き出された状態のままでは、導線引出孔９ａの内周面とワイヤ４ａとの間のわずかな間隙から、ハードディスクドライブに充填したヘリウムが外部に漏れ出す虞がある。そこで、本実施の形態では、導線引出孔９ａの径を第２面Ｐ２におけるベースプレート１の貫通孔１ａの径よりも小さく設定するとともに、平面視で導線引出孔９ａが貫通孔１ａと重なるように配置し、ワイヤ４ａが導線引出孔９ａを通過した状態で、導線引出孔９ａの内周面とワイヤ４ａとの間隙を半田１０によって完全に封止する。

本実施の形態のスピンドルモータ１００は、以上の構成に加えて、絶縁フィルム７と封止剤８と配線基板９とを備える。絶縁フィルム７は、プラスチック等の絶縁材料により形成され、コイル４とベースプレート１の第１面Ｐ１との間に配置されており、ベースプレート１の第１面Ｐ１上に接着剤等により接着されている。

封止剤８は、貫通孔１ａの内部に注入され、貫通孔１ａの内周面と、ワイヤ４ａとを隔離するとともに、貫通孔１ａを封止する。封止剤８は、例えば、樹脂からなる接着剤である。

次に、貫通孔１ａ及び絶縁フィルム７の配置態様について説明する。図３及び図４は、貫通孔１ａ及び絶縁フィルム７を、第１面Ｐ１側から拡大して示す説明図である。図３では、説明の理解を容易にする観点から、コイル４、ステータコア３、及び、封止剤８が省略されている。図３及び図４に例示されるように、絶縁フィルム７の外周には、所定の径を有する切欠部７ａが形成されている。本実施の形態では、半円形状に形成された切欠部７ａを例示する。切欠部７ａの径は、テーパ部１ａａの第２面Ｐ２側の端部の径を下回る。以上の説明から理解される通り、切欠部７ａの少なくとも一部は、テーパ部１ａａの第２面Ｐ２側の端部の開口に平面視（図３及び図４）で重なるように配置されている。

以上説明したように、本実施の形態によれば、貫通孔１ａは、第１面Ｐ１から第２面Ｐ２に向かうにつれて径が小さくなるように（例えば、テーパ状に）形成されている。この構成では、貫通孔１ａに封止剤８を注入する際に、径が大きい第１面Ｐ１側から封止剤８を注入することで、作業性を向上させることが可能になる。また、テーパ部１ａａの第１面Ｐ１側から注入された封止剤８は、毛細管現象によって径の小さい第２面Ｐ２側に流入するから、貫通孔１ａのテーパ部１ａａ全体が封止剤８で確実に封止される。その結果、径が一定の貫通孔１ａの第１面Ｐ１側又は第２面Ｐ２側のみを封止剤で封止する構成と比較して、貫通孔１ａの高気密性を実現することが可能である。以上の説明から理解されるように、本実施の形態の構成によれば、ベースプレート１に形成された貫通孔１ａの高気密性と、作業性の向上との双方を実現することが可能である。

また、本実施の形態によれば、貫通孔１ａが面取り部１ａｂ及び面取り部１ａｃを有するため、テーパ部１ａａに注入した封止剤８が第１面Ｐ１又は第２面Ｐ２より外側にはみ出すことが防止されている。すなわち、貫通孔１ａの第１面Ｐ１側の端部は、貫通孔１ａの内周面と第１面Ｐ１との境界に向かうにつれて径が大きくなるように形成され、貫通孔１ａの第２面Ｐ２側の端部は、貫通孔１ａの内周面と第２面Ｐ２との境界に向かうにつれて径が大きくなるように形成される。具体的には、図２に例示される通り、テーパ部１ａａの第１面Ｐ１側には面取り部１ａｂが形成されるとともに、第２面Ｐ２側には面取り部１ａｃが形成される。以上の構成によれば、テーパ部１ａａに注入された封止剤８が、面取り部１ａｂ及び面取り部１ａｃで保持されるから、テーパ部１ａａに注入された封止剤８が、第１面Ｐ１又は第２面Ｐ２より外側にはみ出す事態が防止される。特に、第１面Ｐ１側から封止剤８を注入する場合、反対側の第２面Ｐ２より外側へはみ出す虞があるが、本実施の形態によれば、毛細管現象によって第１面Ｐ１から第２面Ｐ２側へ流入する封止剤８は、同じ原理で毛細管現象によって面取り部１ａｃで保持されるから、第２面Ｐ２より外側へはみ出すことが防止され、封止剤８の注入作業が容易になる。

また、本実施の形態では、絶縁フィルム７の外周上に所定の径を有する半円形状の切欠部７ａが形成され、切欠部７ａの径は、貫通孔１ａの第２面Ｐ２側における端部の径より小さいから、ワイヤ４ａは第１面Ｐ１側から貫通孔１ａに挿入される際、絶縁フィルム７の切欠部７ａにのみ接触し、貫通孔１ａの内周面に接触しない。また、切欠部７ａの少なくとも一部は、貫通孔１ａが形成されたベースプレート１の内周面の第２面Ｐ２側における端部の径に平面視で重なるように配置されるから、ワイヤ４ａは、第２面Ｐ２から引き出される際にも、ベースプレート１の内周面に接触しない。以上の構成によれば、ワイヤ４ａと、貫通孔１ａの内周面との接触が防止されるから、ワイヤ４ａと貫通孔１ａの内周面との接触に起因する間隙が生じない。したがって、ハードディスクドライブに充填したヘリウムが外部に漏れ出す事態を確実に防止し、高気密性を実現することができる。

実施の形態では、ロータアッセンブリが、ベースプレート１に固定されたシャフト２を中心に回転する軸固定型スピンドルモータ１００を例示したが、シャフトがロータアッセンブリとともに回転する軸回転型スピンドルモータにも好適に採用され得る。

実施の形態では、テーパ部１ａａの第１面Ｐ１側の端部と第２面Ｐ２側の端部との双方に面取り部が形成されている構成を例示したが、以上の例示以外に、貫通孔１ａの内周面の第２面Ｐ２側の端部のみに面取り部が形成される構成としてもよい。この構成によっても、テーパ部１ａａに第１面Ｐ１側から注入された封止剤８が、面取り部１ａｃで保持されるから、テーパ部１ａａに注入された封止剤８が、ベースプレート１の内壁から外部にはみ出す事態が防止されるという効果が実現される。

実施の形態では、絶縁フィルム７の外周上に、所定の径を有する半円形状の切欠部７ａを形成した構成を例示したが、切欠部７ａの形状には任意の他の形状（例えば、半円以外の円形状、楕円等の略円形状、半楕円形状等を含む略半円形状、凹状、Ｖ字状、多角形状など）が採用され得る。以上に例示した構成によっても、ワイヤ４ａと、貫通孔１ａの内周面との接触に起因する間隙の発生が防止可能であるから、貫通孔１ａの高気密性を実現し、ハードディスクドライブに充填したヘリウムが外部に漏れ出す事態を確実に防止することができる。

実施の形態では、ヘリウムを充填したハードディスクドライブに用いられるスピンドルモータを例示して説明したが、本発明は、ヘリウムを充填しないハードディスクドライブに用いられるスピンドルモータに適用することも可能である。

１ ベースプレート
１ａ 貫通孔
１ａａ テーパ部
１ａｂ、１ａｃ 面取り部
２ シャフト
３ ステータコア
４ コイル
４ａ ワイヤ
５ リングマグネット
６ バックヨーク
７ 絶縁フィルム
７ａ 切欠部
８ 封止剤
９ 配線基板
９ａ 導線引出孔
１０ 半田
２１ 第１円錐軸受部材
２２ 第２円錐軸受部材
２３ スリーブ
２４ ロータハブ
２５ 第１円錐内面
２６ 第２円錐内面
１００ スピンドルモータ
Ｐ１ 第１面
Ｐ２ 第２面

Claims (4)

1. コイルが巻回されたステータコアと軸体とを第１面側に保持し、配線基板を前記第１面とは反対側の第２面側に保持し、前記第１面から前記第２面にわたり貫通孔が形成されているベースプレートと、
   前記軸体を中心に回転可能なロータアッセンブリと、
   前記コイルから引き出され、前記貫通孔を通過して前記配線基板に接続されている導線と、
   前記貫通孔の内周面と前記導線とを隔離して前記貫通孔を封止する封止剤と、を具備し、
   前記貫通孔の内周面は、前記第１面から前記第２面に向かうにつれて径が小さくなるように形成されている
   ことを特徴とするスピンドルモータ。
2. 前記コイルと前記第１面との間には絶縁フィルムが配置されており、
   前記絶縁フィルムの外周には、切欠部が形成されており、
   前記切欠部の少なくとも一部は、前記貫通孔の前記第２面における開口の少なくとも一部に平面視で重なっている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記貫通孔の少なくとも前記第２面側の端部には、前記貫通孔の内周面と前記第２面との境界に向かうにつれて径が大きくなる面取り部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスピンドルモータ。
4. 前記配線基板には、前記貫通孔を通過した前記導線を引き出す導線引出孔が形成されており、
   前記導線引出孔は半田により封止されている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のスピンドルモータ。