JP2018074699A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】軸固定型のスピンドルモータにおけるステータコイルの渡り線とロータとの干渉を防止する。【解決手段】シャフト１０４が固定されたベースプレート１０１と、ベースプレート１０１に固定され、複数のステータコイル１０３が巻回された環形状のステータコア１０２と、シャフト１０４に回転自在な状態で取りつけられ、ステータコア１０２の内周側に隙間を有して対向する内側スリーブ部１０５ａおよびステータコア１０２の外周側に隙間を有して対向する外側スリーブ部１０５ｃを備えたロータ部材１０５とを備え、内側スリーブ部１０５ａの外周には、環状の溝１１１が形成され、軸に垂直な方向から見て、環状の溝１１１がステータコイル１０３と重なる位置関係にある。【選択図】図３

Description

本発明は、軸固定型のスピンドルモータに係り、特にステータコイルの渡り線とロータとの接触を防止した構造に関する。

ハードディスク装置の駆動用に用いられる軸固定型のスピンドルモータが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−２７５１２５号公報

従来のスピンドルモータの構造では、環状のステータコアを備え、ステータコアは、その外側に周方向に沿って配列した複数の極歯（突極）を備えている。これら極歯には、ステータコイルが巻回され、各ステータコイルは特定の関係で渡り線により接続されている。ここで、突極の外周側（先端側）には、周方向に延在する先端部があり、渡り線は、ステータコアの内周側で引き回されている。

ところで、特許文献１の構造では、ロータのスリーブ部が、その外側に位置するステータコアに近接している。この構造では、上述した渡り線がロータ側と接触する虞がある。もちろん、そのような問題が起きないように、渡り線の引き回しや接続が行われているが、使用状態でのワイヤの緩み等に起因して、渡り線とロータとの接触が生じる場合がある。

このような背景において、本発明は、軸固定型のスピンドルモータにおけるステータコイルの渡り線とロータとの干渉を防止する構造の提供を目的とする。

本発明は、シャフトが固定されたベース部材と、前記ベース部材に固定され、複数のステータコイルが巻回された環形状のステータコアと、前記シャフトに回転自在な状態で取りつけられ、前記ステータコアの内周側に隙間を有して対向する内側スリーブ部および前記ステータコアの外周側に隙間を有して対向する外側スリーブ部を備えたロータとを備え、前記内側スリーブ部の外周には、環状の溝が形成され、軸に垂直な方向から見て、前記複数のステータコイルの間をつなぐ渡り線が引き回される部分と前記環状の溝とが重なる位置関係にあるスピンドルモータである。

本発明において、軸に垂直な方向から見て、前記環状の溝の一部が前記ステータコアと重なる位置関係にある構造は好ましい。また本発明において、前記内側スリーブ部は、外径が相対的に縮径され前記環状の溝を構成する第１の縮径部と、前記第１の縮径部に隣接し外径が相対的に拡径され前記ステータコアに対向する拡径部と、前記拡径部に隣接し前記第１の縮径部との間で前記拡径部を挟んだ位置にあり前記第１の縮径部よりも外径が縮径された第２の縮径部とを有し、前記第２の縮径部に前記シャフトと前記ロータの間に封入された潤滑剤をシールするシール部材が固定されている構造は好ましい。

本発明によれば、軸固定型のスピンドルモータにおけるステータコイルの渡り線とロータとの干渉が防止される。

実施形態のスピンドルモータの断面図である。 ステータコイルが巻回された状態のステータコアを軸方向から見た上面図である。 図１の一部を拡大した拡大断面図である。 他の実施形態の断面図（Ａ）および（Ｂ）である。 他の実施形態の断面図（Ａ）および（Ｂ）である。 他の実施形態の断面図である。

図１には、スピンドルモータ１００が示されている。図１は、軸を含む面で切断した断面の状態が示されている。スピンドルモータ１００は、筐体の一部を構成するベースプレート１０１を備えている。ベースプレート１０１は、金属（例えばアルミニウム合金）により構成されている。ベースプレート１０１には、環状の形状を有するステータコア１０２が固定されている。

ステータコア１０２は、環状に加工された板状の軟磁性材料（例えば、電磁鋼板）を軸方向に複数枚積層した構造を有している。ステータコア１０２は、周方向に沿って配置され、径方向外側に延在する複数の極歯（突極）を有している。各極歯には、駆動コイルとなるステータコイル１０３が巻回されている。なお、ここでいう軸は、ロータ部材１０５の回転中心およびシャフト１０４の中心軸と一致する。以降、シャフトの中心軸に平行な方向（軸方向）を「Ｙ軸方向」、シャフトの中心軸に垂直な方向（径方向）を「Ｘ軸方向」という場合がある

図２には、複数のステータコイル１０３が巻回された状態のステータコア１０２を、図１におけるＹ軸方向正側から負側に向かって見た状態が示されている。図２に示すように、環状のステータコア１０２は、環状部１０２ｂと、環状部１０２ｂの外周から径方向外側に突出する複数の極歯１０２ａを有している。図２には、極歯１０２ａにステータコイル１０３が巻回された状態が示されている。

図２に示すように、複数のステータコイル１０３は、実線１１と破線１２で示される渡り線によって接続されている。ここで、実線１１が表側、破線１２が裏側で引き回される渡り線を示している。符号１１，１２で示される渡り線は、ステータコア１０２の内径側の環状部分（図１，図３の符号２１，２２の付近）に沿って引き回されている。

ベースプレート１０１の中心には、軸方向に貫通する孔１０１ａが設けられている。孔１０１ａの内側には、金属製のシャフト１０４が固定されている。シャフト１０４は、ロータ部材１０５を回転自在な状態で保持している。ロータ部材１０５は、略円筒形状の内側スリーブ部１０５ａ、径外側の方向に延在した円板形状の円板部１０５ｂ、円板部１０５ｂの外縁から軸方向に延在する円筒形状の外側スリーブ部１０５ｃを有している。例えば、ハードディスク装置の場合、円板部１０５ｂ及び外側スリーブ部１０５ｃの外側に磁気ディスクが配置される。

ロータ部材１０５は、例えば、磁性体であるフェライト系ステンレス鋼で形成される。また、内側スリーブ部１０５ａを個別の部材として形成し、ロータ部材１０５を複数の部材の組み合わせで構成することも可能である。また、ロータ部材１０５の材質は、アルミニウム合金で構成することも可能である。

ロータ部材１０５の中心（回転中心にあたる部分）には、軸方向に貫通する孔が設けられている。この孔の中をシャフト１０４が貫通し、シャフト１０４の両端部に固定された一対の円錐軸受部材１０６，１０７によりシャフト１０４に対してロータ部材１０５が回転自在な状態で保持されている。ロータ部材１０５の貫通孔は、外側に向かって内径が拡大する円錐内面を両端部に有する。円錐軸受部材１０６，１０７はそれぞれ、貫通孔の円錐内面に対して微小隙間を隔てて対向する円錐外面を有する。お互いに対向する円錐内面と円錐外面との少なくとも一方には動圧溝が形成され、流体動圧軸受部を構成している。

ロータ部材１０５の中心に設けられた貫通孔の内周面とシャフト１０４の外周面との間には微小隙間が設けられ、この微小隙間には、潤滑剤（例えば、潤滑用のオイル）が充填されている。上述の円錐内面と円錐外面の間の微小隙間にも潤滑剤が充填され、ロータ部材１０５が回転すると、動圧溝によって動圧が発生し、ロータ部材１０５はシャフト１０４に対して非接触状態で回転するようになっている。この潤滑剤の漏れを防止するために、シール部材であるエンドキャップ１０８，１０９が貫通孔の開口を覆うように配置されている。エンドキャップ１０８は、ロータ部材１０５の内側スリーブ部１０５ａにおける第２の縮径部１２３（図３：詳細は後述）に圧入＋溶接または圧入＋接着により固定されている。

図３に示すように、ロータ部材１０５の内側スリーブ部１０５ａには、Ｙ軸方向正側から負側へと向かう順に、外径ｒ１を有する第１の縮径部１２１（ｒ１）、外径ｒ１よりも相対的に拡径された外径ｒ２を有する拡径部１２２（ｒ２＞ｒ１）、外径ｒ１よりも小さい外径ｒ３（ｒ２＞ｒ１＞ｒ３）に設定された第２の縮径部１２３を有している。第１の縮径部１２１の上端の位置（Ｙ軸方向における位置）ｈ４は、ステータコイル１０３の上端の位置（Ｙ軸方向における位置）ｈ３よりも上方、すなわち、Ｙ軸方向正側にある（ｈ４＞ｈ３）。また、第１の縮径部１２１の下端の位置（Ｙ軸方向における位置）ｈ１は、ステータコア１０２の上端の位置（Ｙ軸方向における位置）ｈ２よりも下方、すなわち、Ｙ軸方向負側にある（ｈ１＜ｈ２）。ここで、ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４の基準は、ベースプレート１０１の裏面の位置ｈ０である。

図３の構造では、拡径部１２２に隣接して第２の縮径部１２３を設けることで、拡径部１２２と第２の縮径部１２３の間の段差部分を利用して円環状の平面である円環面１１３が設けられている。円環面１１３を設けることで、接着剤によりエンドキャップ１０８を第２の縮径部１２３に固定する作業の際における接着剤のステータ１０２の方向への垂れが防止される。また、溶接によりエンドキャップ１０８を第２の縮径部１２３に固定する場合、溶接装置の先端を溶接部分に近接させる必要があるが、その際のスペースが円環面１１３を設けることで確保される。さらに図６に示す形状のエンドキャップ１０８を円環面１１３に溶接固定する場合においても溶接ビード部１２４を確保する目的で円環面１１３が設けられている。

上述した接着剤の垂れ防止や溶接を行うためのスペース確保の観点からいうと、円環面１１３の径方向の寸法（円環の幅）を極力大きくとる設計が好ましい。このため、拡径部１２２の外周面とステータコア１０２の内周面との間の隙間１１０は、ロータ部材１０５の回転を阻害しない程度の寸法とし、円環面１１３の径方向の寸法を確保している。

仮に第１の縮径部１２１が存在せず、第１の縮径部１２１の部分も拡径部１２２の外径のままとすると、内側スリーブ部１０５ａの外周面と符号２１の付近で引き回されるステータコイル１０３の渡り線とが近接し、両者の干渉が懸念される状態となる。これに対して、本実施形態では、渡り線とロータ部材１０５（内側スリーブ部１０５ａ）との干渉を防止するために、外径ｒ１の第１の縮径部１２１を設け、第１の縮径部１２１を設けない場合に比較して、径方向における空間が拡張された環状の溝１１１を設けている。

また、前述した通り、第１の縮径部１２１の下端の位置（Ｙ軸方向における位置）ｈ１は、ステータコア１０２の上端の位置（Ｙ軸方向における位置）ｈ２よりも下方（Ｙ軸方向負側）にあり（ｈ１＜ｈ２）、軸に垂直な方向から見て（すなわち、Ｘ軸方向正側から負側をみて）、第１の縮径部１２１がステータコア１０２の上部と一部で重なる位置関係にある。つまり、軸に垂直な方向から見て、環状の溝１１１がステータコア１０２の上部と一部で重なる位置関係にある。

また、第１の縮径部１２１の上端の位置ｈ４がステータコイル１０３の上端の位置ｈ３を越える位置（ｈ３＜ｈ４）、すなわち、位置ｈ４が位置ｈ３よりもＹ軸方向正側となるように、第１の縮径部１２１の軸方向（Ｙ軸方向）における寸法が決められている。

環状の溝１１１を設け、更にｈ１＜ｈ２およびｈ３＜ｈ４とすることで、符号２１の部分で引き回されている渡り線１１（図２参照）とロータ部材１０５との間に空間が確保され、両者の干渉が防止された構造が得られる。すなわち、環状の溝１１１を設けることで、内側スリーブ部１０５ａの外周面（第１の縮径部１２１の外周面）と符号２１の付近で引き回されるステータコイル１０３の渡り線との距離を離し、両者の干渉を防いでいる。

拡径部１２２に隣接して第２の縮径部１２３が設けられている。第２の縮径部１２３の外径ｒ３は、第１の縮径部１２１の外径ｒ１よりも小さな値に設定され（ｒ３＜ｒ１）、円環面１１３の径方向の寸法を確保している。第２の縮径部１２３の外周面および先端部を利用して、エンドキャップ１０８が取り付けられている。上述したように、エンドキャップ１０８の第２の縮径部１２３への固定は、圧入＋接着または圧入＋溶接により行われている。

ロータ部材１０５における外側スリーブ部１０５ｃの径方向内側には、ステータコア１０２の極歯１０２ａの先端部に隙間を有した状態で対向したロータマグネット１１２が配置されている。ロータマグネット１１２は、環状の形状を有し、周方向に沿ってＳＮＳＮ・・・と着磁された永久磁石である。

ステータコイル１０３に供給する駆動電流の極性を周期的に切り替えることで、ステータコイル１０３が生成する磁力とロータマグネット１１２との間で作用する磁気吸引力と磁気反発力とが周期的に切り替わり、ロータ部材１０５がステータコア１０２に対して回転する。この際、環状の溝１１１が設けられていることで、符号２１の部分で引き回されている渡り線１１（図２参照）とロータ部材１０５の干渉が防止される。

特に、ｈ１＜ｈ２とすることで、ステータコア１０２の上部とロータ部材１０５との間の空間が確保され、渡り線のロータ部材１０５への接触がより確実に防止される。また、ｈ３＜ｈ４とすることで、ステータコイル１０３上方のスペースが確保され、この点でも渡り線のロータ部材１０５への接触が防止される。

以上述べたように、スピンドルモータ１００は、シャフト１０４が固定されたベースプレート１０１と、ベースプレート１０１に固定され、複数のステータコイル１０３が巻回された環形状のステータコア１０２と、シャフト１０４に回転自在な状態で取りつけられ、ステータコア１０２の内周側に隙間を有して対向する内側スリーブ部１０５ａおよびステータコア１０２の外周側に隙間を有して対向する外側スリーブ部１０５ｃを備えたロータ部材１０５とを備え、内側スリーブ部１０５ａの外周には、環状の溝１１１が形成され、軸に垂直な方向から見て、複数のステータコイル１０３の間をつなぐ渡り線が引き回される部分２１と環状の溝１１１とが重なる位置関係にある。

特に上記の構成において、軸に垂直な方向から見て、環状の溝１１１の一部がステータコア１０２と重なる位置関係にある。また、内側スリーブ部１０５ａは、外径が相対的に縮径され環状の溝１１１を構成する第１の縮径部１２１と、第１の縮径部１２１に隣接し外径が相対的に拡径されステータコア１０２に対向する拡径部１２２と、拡径部１２２に隣接し第１の縮径部１２１との間で拡径部１２２を挟んだ位置にあり第１の縮径部１２１よりも外径が縮径された第２の縮径部１２３とを有し、第２の縮径部１２３にシャフト１０４とロータ部材１０５の間に封入された潤滑剤をシールするシール部材であるエンドキャップ１０８が固定されている。

（その他の例）
図４（Ａ）には、図３における第１の縮径部１２１の上側の角の部分を段差構造４１とした例が示されている。図４（Ｂ）には、図３における第１の縮径部１２１の上側の角の部分を斜面構造４２とした例が示されている。図５（Ａ）には、図４（Ｂ）の構造において、第１の縮径部１２１の下側の角の部分を斜面構造４３とした例が示されている。図５（Ｂ）には、図３における第１の縮径部１２１の下側の角の部分を斜面構造４３とした例が示されている。

本発明は、スピンドルモータに利用できる。

１１，１２…渡り線、２１，２２…渡り線が引き回される部分、１００…スピンドルモータ、１０１…ベースプレート、１０１ａ…孔、１０２…ステータコア、１０２ａ…極歯、１０３…ステータコイル、１０４…シャフト、１０５…ロータ部材、１０５ａ…内側スリーブ部、１０５ｂ…円板部、１０５ｃ…外側スリーブ部、１０６…円錐軸受部材、１０７…円錐軸受部材、１０８…エンドキャップ、１０９…エンドキャップ、１１０…隙間、１１１…環状の溝、１１２…ロータマグネット、１２１…第１の縮径部、１２２…拡径部、１２３…第２の縮径部、１２４…溶接ビード部。

Claims (3)

1. シャフトが固定されたベース部材と、
   前記ベース部材に固定され、複数のステータコイルが巻回された環形状のステータコアと、
   前記シャフトに回転自在な状態で取りつけられ、前記ステータコアの内周側に隙間を有して対向する内側スリーブ部および前記ステータコアの外周側に隙間を有して対向する外側スリーブ部を備えたロータと
   を備え、
   前記内側スリーブ部の外周には、環状の溝が形成され、
   軸に垂直な方向から見て、前記複数のステータコイルの間をつなぐ渡り線が引き回される部分と前記環状の溝とが重なる位置関係にあるスピンドルモータ。
2. 軸に垂直な方向から見て、前記環状の溝の一部が前記ステータコアと重なる位置関係にある請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. 前記内側スリーブ部は、外径が相対的に縮径され前記環状の溝を構成する第１の縮径部と、前記第１の縮径部に隣接し外径が相対的に拡径され前記ステータコアに対向する拡径部と、前記拡径部に隣接し前記第１の縮径部との間で前記拡径部を挟んだ位置にあり前記第１の縮径部よりも外径が縮径された第２の縮径部とを有し、
   前記第２の縮径部に前記シャフトと前記ロータの間に封入された潤滑剤をシールするシール部材が固定されている請求項１または２に記載のスピンドルモータ。
   
   

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