JP5373375B2 - スピンドルモータ - Google Patents

Description

本発明はスロットレス型のブラシレスモータに関し、特に磁気ディスク装置に使用され、磁気ディスクを駆動するためのスピンドルモータに関する。

従来、磁気ディスク装置に使用されるスピンドルモータには、磁気効率に優れたスロット型、すなわちステータ部に突極が形成されたヨーク（ステータヨーク）を用いる方式が一般的に採用されているが、磁気記録密度の向上に伴い、突極に起因するコギングが問題となってきている。コギングが不要な振動の発生原因となるからである。このコギングの発生を防止する方法の一つとして、突極が形成されていないステータヨークの外周面にシート状のコイルを固着したスロットレス型のスピンドルモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１３は、特許文献１に開示されているスロットレス型のスピンドルモータ７１を示す斜視図である。スピンドルモータ７１は、いわゆるラジアルギャップ（周対向）モータであり、磁性材料を用いて円筒状に形成されたバックヨーク（ステータヨーク）７３と、バックヨーク７３の外周円筒面（外周面）に密着して固定されたコイルシート（シート状コイル）７４と、円筒状に形成され、周方向に複数の磁極が着磁されたマグネット（ロータマグネット）７５と、マグネット７５を保持するとともに、ターンテーブルの機能を有するヨーク（ハブ）７６と、を備えている。バックヨーク７３とマグネット７５とは、互いに所定の空隙（間隙）を保ちながら、回転軸７７および軸受７８に対してそれぞれ同心円状に配置されている。

コイルシート７４は、「柔らかく可撓性を有する素材、例えば、ポリエステルやポリイミドの薄いベースフィルム上に、銅箔をエッチングや転写などにより形成してコイルを巻回し、その上に剥離防止やショート防止などのためにポリエステルやポリイミドなどの薄いカバーフィルム等を形成」してなるものである。

このコイルシート７４は、マグネット７５とバックヨーク７３とが形成する磁界中に配置されていることから、コイルシート７４に形成された複数の平面状コイルに電流を流すと、フレミングの左手の法則により、各コイルに回転方向の電磁力が働く。このコイルに働く電磁力の反作用により、マグネット７５とヨーク７６とが回転することになるが、バックヨーク７３の外周円筒面が連続した（突極のない）周面で構成されていることから磁界変動がない。このため、コギングが発生することなく、滑らかな回転を得ることができる。

しかしながら、コイルシート７４を用いたスロットレス型のスピンドルモータ７１は、スロットを有するスピンドルモータに比べて、コイルシート７４とマグネット７６との間の空隙の磁束密度を上げにくく、トルクを大きくすることができないという問題がある。このため、大きなトルクを得るにはコイルの巻数（ターン数）を増やすことが必要となる。ところが、フレキシブル基板に印刷やエッチングによって単層からなるコイルを形成した一般なシートコイルでは、コイルの巻数を多くすること、すなわちコイルの線占率の高い高密度な導体回路を得ることは困難である。

この点、高いアスペクト比の導電体（厚膜導体）と小さい導電体間距離を実現でき、高密度の多層厚膜導体回路を得ることができるシートコイルとして、例えば、ＦＰコイル（ファインパターンコイル、旭化成エレクトロニクス社）が知られている。そして、高トルクを得ることを目的に、このＦＰコイルを平面コイルとして用いたモータが提案されている（例えば、特許文献２）。

図１４（ａ），（ｂ）は、特許文献２に開示されているモータ９１を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図であり、同図（ｂ）は平面コイルの平面図である。モータ９１は、金属板などのヨーク基板９２と、ヨーク基板９２上に固定された厚膜ファインパターンコイル９３と、厚膜ファインパターンコイル９３と対向する位置に回転自在に設置されたマグネット９７とを備えた、いわゆるアキシャルギャップ（面対向）タイプのモータである。

この厚膜ファインパターンコイル９３は、「同一平面内に、所定の間隔で配置された三角状のコイル導体９４、端子９５、及びこれらの間を引き回す引き回しライン９６が形成されたもの」である。厚膜導体の断面形状は略矩形であり、その高さが１５０〜３２０μｍ、隣接する導体との繰り返し最少ピッチが１００μｍ〜２００μｍである。

特開２００２−２７７２０号公報 特開平８−２２２４２５号公報

ところが、このような厚膜ファインパターンコイルを、アキシャルタイプよりも大きなトルクが期待されるラジアルギャップタイプのスピンドルモータに適用する場合には、以下の問題が発生することが明らかとなった。すなわち、複数の矩形状のコイルが形成された短冊状の厚膜ファインパターンコイルを、バックヨークの外周円筒面に巻きつけるように固着した場合、厚膜ファインパターンコイルがバックヨークの外周円筒面の全面において密着されず、部分的に隙間が生じるという問題が発生した。これは、厚膜ファインパターンコイルの全体を丸めようとした場合に、隣接するコイル間で屈曲するような不均一な変形が生じ、厚膜ファインパターンコイルの全体を一定の曲率で曲げることができないためである。厚膜ファインパターンコイルの全面をバックヨークに密着できないと、バックヨークとマグネットとの空隙を小さくすることが困難となり、狭ギャップ化による磁束密度の向上が阻害される。また、トルクリップルが発生し、安定した回転性能を得ることができない。

また、隣接するコイル間に生じる変形の程度によっては、コイル間に亀裂が生じてしまうという問題が発生した。コイル間に亀裂が生じた場合には、厚膜導体の断線や厚膜導体に錆が生じるおそれがある。また、亀裂が生じた部分からアウトガスやダストが発生するおそれがある。

このように、厚膜ファインパターンコイルを曲げた場合に、コイル間に変形や亀裂が発生する問題は、コイルを構成する銅などの金属材料（厚膜導体）と隣接するコイル間に存在する樹脂材料（導体間絶縁層）との剛性の違いから生じるものであると考えられる。

その一方で、厚膜ファインパターンコイルの全体としての剛性が比較的大きいことから、小径のバックヨークの外周円筒面に厚膜ファインパターンコイルを固着させた場合には、周方向の両端部が跳ね上がり、厚膜ファインパターンコイルがバックヨークから剥がれるおそれがあるという問題もある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、シート状コイルとしてファインパターンコイル（ＦＰコイル）を用いた場合であっても、隣接するコイル間に亀裂が生じることなく、円筒状のステータヨークにシート状コイルを均一に密着させた状態で固定させることにより、安定した回転性能が得られるラジアルギャップタイプのスロットレス型スピンドルモータを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、円筒状のステータヨークと、空隙を介して前記ステータヨークに対向配置されるロータマグネットと、前記ステータヨークの前記ロータマグネットと対向する面に沿って配設されるシート状コイルと、を備えるスピンドルモータにおいて、前記シート状コイルには、スパイラル状の単位コイルが周方向に複数形成され、隣接する前記単位コイル間に、前記単位コイルと同じ材料でパターンが形成されていることにある。

ここで、ステータヨークの「ロータマグネットと対向する面」とは、ロータマグネットをステータヨークの外周側に配置させる、いわゆるアウターロータ式の場合には、ステータヨークの外周面（外周側の円筒面）が相当する。また、ロータマグネットをステータヨークの内周側に配置させる、いわゆるインナーロータ式の場合には、ステータヨークの内周面（内周側の円筒面）が相当する。外周面と内周面とは互いに対向する関係である。

この場合、前記パターンが、ミアンダ状やジグザグ状などのように、周方向に延びる線成分を有する形態であることが好ましい。

また、前記パターンが、引き回し線からなるパターンを含むように構成することができる。

また、前記パターンを、前記単位コイルとは電気的に接続されていないダミー線からなるパターンを含むように構成することができる。

かかる発明によれば、ステータヨークのロータマグネットと対向する面に巻きつけて配設（固着）するシート状コイルには、スパイラル状の単位コイルが周方向（回転方向）に対して複数形成されているとともに、隣接する単位コイル間に、単位コイルと同じ材料でパターン（補強用のパターン）が形成されている。これにより、単位コイル間部分の剛性が大きくなり、単位コイルの剛性と単位コイル間部分の剛性とが均等化される。

このため、厚膜導体からなるファインパターンコイルをシート状コイルとして使用した場合であっても、単位コイル間に不均一な変形（屈曲）や亀裂が生じることなく、ステータヨークのロータマグネットと対向する面にシート状コイルを密着して固定することができる。この結果、厚膜導体の断線、厚膜導体の発錆、およびアウトガスが抑制され、低振動で滑らかな回転が実現できる。

また、本発明の他の特徴は、前記シート状コイルは、さらに、前記シート状コイルの軸方向両端部における、周方向に延びる引き回し線が形成されていない箇所に、前記単位コイルとは電気的に接続されていないダミー線が形成されていることにある。

かかる発明によれば、隣接する単位コイル間に補強用のパターンが形成されているのに加えて、隣接する単位コイル間の軸方向両端部に、円周方向に延びるダミー線が形成されている。これにより、ステータヨークのロータマグネットと対向する面にシート状コイルをより確実に密着して固定することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ステータヨークの前記ロータマグネットと対向する面に軸方向に延びるスリットを設け、前記シート状コイルの周方向における両端部を前記スリットに挟み込むように構成したことにある。

かかる発明によれば、ステータヨークのロータマグネットと対向する面に形成されたスリットに、シート状コイルの周方向における両端部（一対の折り曲げ部）が挟み込まれている。これにより、シート状コイルの両端部の跳ね上がりを防止できる。また、ステータヨークのロータマグネットと対向する面にシート状コイルを密着して固定する作業が容易になる。シート状コイル全体としての剛性が大きい場合、またはシート状コイルをより大きい曲率で曲げる必要がある場合に有効な手段である。

また、本発明の前記単位コイルは、厚膜導体により多層に形成され、前記厚膜導体のアスペクト比が、外周側の層よりも内周側の層の方が小さくなるようにしてもよい。また、本発明の前記単位コイルは、厚膜導体により多層に形成され、前記単位コイルのターン数が、外周側の層よりも内周側の層の方が少なくなるようにしてもよい。

かかる発明によれば、シート状コイルの外周側（丸めた状態において伸びる側）の剛性を、内周側（丸めた状態において縮む側）の剛性よりも小さくすることができる。このため、内周側を内側にしてシート状コイルを丸め易くなる。この結果、シート状コイルをステータヨークのロータマグネットと対向する面により確実に密着して固定することができる。

また、本発明の他の特徴は、少なくとも前記シート状コイルの軸方向における両端面が、薄膜で覆われていることにある。

かかる発明によれば、シートコイルの軸方向における両端面からのダストの発生を防止できる。これにより、スピンドルモータが磁気ディスク装置に搭載された場合、磁気ディスク装置内部の清浄度の低下を防止できる。

また、本発明においては前記軸受が、流体動圧軸受を含んでもよい。また、前記軸受が、ラジアル方向を支持するラジアル軸受とスラスト方向を支持するスラスト軸受とを備え、前記ラジアル軸受が流体動圧軸受であり、前記スラスト軸受が磁気軸受であってもよい。

また、本発明においては、前記ステータヨークおよび前記軸受の一部を、圧粉鉄心にて一体的に構成してもよい。また、前記ロータマグネットは、希土類焼結磁石からなり、周方向に多極のラジアル着磁が施されていてもよい。

また、本発明に係るシート状コイルは、短冊状の基板の長手方向に沿って複数のスパイラル状の単位コイルが形成されたシート状コイルにおいて、隣接する前記単位コイル間に、前記単位コイルと同じ材料で、前記長手方向に延びる線成分を有するパターン（補強用パターン）が形成されていることを特徴とするものである。このようにシート状コイルを構成することにより、シート状コイルを均一に丸め易くなり、例えばモータを構成する円筒状のステータヨークの外周面または内周面に対して良好に密着させることができる。

この場合、前記単位コイルは、厚膜導体により多層に形成され、前記厚膜導体のアスペクト比が、厚さ方向の一方の側の層と他方の側の層とで互いに異なるようにしてもよい。またはこれに代えて、またはこれと併せて、前記単位コイルのターン数が、厚さ方向の一方の側の層と他方の側の層とで互いに異なるようにしてもよい。このようにシート状コイルを構成することにより、厚膜導体のアスペクト比が小さい側、または、単位コイルのターン数が少ない側を内側（縮む側）にしてより丸め易くなる。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータ１の外観構成を示す斜視図であり、図２は、スピンドルモータ１の縦断面図である。

スピンドルモータ１は、ラジアルギャップタイプのスロットレス型のモータであり、図示下部側に、皿状に形成されたハウジング２が配置されている。このハウジング２の中央部には、円筒状のボス部３が図示上方に向かって垂設されている。ボス部３は、アルミダイキャストによりハウジング２と一体的に形成されている。そして、ハウジング２の下面（底面）には、後述するシート状コイル５の給電端子部（図２では不図示）が導出されている。

ボス部３の外周側には、突極のない円筒状のステータヨーク４が固定されている。ステータヨーク４は、軟磁性鋼板（例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣ）、電気亜鉛メッキ鋼板（ＳＥＣ）、ケイ素鋼板などの電磁鋼板）を用いて形成されている。なお、ステータヨーク４は、渦電流損を考慮して複数枚の鋼板を積層して形成されている。

ステータヨーク４の外周側の円筒面である外周面４ａ（後述するロータマグネット１７と対向する面）には、ステータヨーク４とともにステータを構成する短冊状のシート状コイル５が接着剤を用いて固着（配設）されている。シート状コイル５は、例えば、ＦＰコイル（ファインパターンコイル、旭化成エレクトロニクス社）である。このシート状コイル５の詳細は後述する。なお、シート状コイル５のステータヨーク４への固着には、接着剤に代えて粘着剤を用いてもよいが、接着剤を用いる方が固着層を薄くすることができるので好ましい。固着層を薄くできることにより、ステータヨーク４と後述するロータマグネット１７との間隙を小さくすることができ、磁気効率が向上する。

シート状コイル５の外周側には、所定の空隙を介して円筒状のロータマグネット１７が対向配置されている。すなわち、ロータマグネット１７は、空隙を介してステータヨーク４の外周面４ａ側に対向配置されている。ロータマグネット１７は、希土類磁石からなり、１２極のラジアル着磁が周方向に施されている。そして、このロータマグネット１７は、その外周面を固着面としてハブ１８に固定されている。なお、ロータマグネット１７には、希土類ボンド磁石やラジアル異方性磁石など他の磁石材料を用いてもよいが、高いトルクを得るためには、高い磁束密度を得ることができる希土類焼結磁石を用いることが好ましい。また、ロータマグネット１７とシート状コイル５との間の空隙を極力小さく設定して、高トルク化を図るのが好ましい。

ところで、スピンドルモータ１では、ロータマグネット１７の位置検知にホール素子などのセンサを使用せず、磁束の変化によってシート状コイル５に発生する誘起電圧を利用して位置検知を行なう、いわゆるセンサレス方式が採用されている。このため、モータの停止時には磁束の変化が生じていないので、モータの始動時にシート状コイル５に所定の電流を流してロータマグネット１７を回転させ磁束の変化を発生させる必要がある。ところが、始動時のロータマグネット７の磁極位置によっては、ロータマグネット１７が逆方向に回転する場合がある。この逆回転の動作範囲が大きいと磁気ヘッドに不具合が生じるおそれがある。

この点、スピンドルモータ１では、ステータヨーク４に取り付けるコイルにシート状コイル５を使用しているため、スロットに巻線する方式と比較して、コイル（後述する単位コイル１０）の数を多くすることが容易である。コイル数を多くすることにより、コイル数と比例関係にあるロータマグネット１７の磁極数を多くすることができ、逆回転の動作範囲を狭くすることができる。そこで、本実施形態では、ロータマグネット１７の磁極数を１２極とし、逆回転の動作範囲を１５°としている。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

次に、ロータマグネット１７を保持する保持部材としてのハブ１８は、軟磁性材料を用いて形成され、ロータマグネット１７のバックヨークとしても機能するものである。ハブ１８は、円筒状に形成された円筒状部１８ａと、円筒状部１８ａの外周面に鍔状に形成された鍔部１８ｂと、円筒状部１８ａの上端側を覆う円板状の上蓋部１８ｃとから構成されている。

円筒状部１８ａの内周面には、ロータマグネット１７が固着され、鍔部１８ｂには、磁気ディスク（図示せず）が載置される。また、上蓋部１８ｃの中心部（ロータマグネット１７の中心部）には、軸受としての流体動圧軸受装置１９が嵌着されている。この流体動圧軸受装置１９によって、ロータマグネット１７を保持するハブ１８がステータに対して回転自在に支持されている。なお、ハブ１８を非磁性材料を用いて形成し、ハブ１８の内周面に軟磁性材料からなる円筒状部材を配設するとともに、この円筒状部材の内周面にロータマグネット１７を固着した構成としてもよい。

流体動圧軸受装置１９は、ハブ１８を支持し回転中心に回転自在に配置される棒状の軸部２０と、軸部２０の下端側に形成された円板状のフランジ２１と、軸部１８の外周側に配置される円筒状のスリーブ２２と、フランジ２１を下側から覆う円板状のエンドキャップ２３とから構成されている。スリーブ２２は、ボス部３の内周側に嵌着され、ハウジング２と一体化されている。また、エンドキャップ２３は、スリーブ２２の下端側に嵌着され、スリーブ２２と一体化されている。

スリーブ２２の内周面には、ラジアル方向の動圧を発生させるための複数の溝（図示せず）が形成されている。また、フランジ２１の下面には、アキシャル方向の動圧を発生させるための複数の溝（図示せず）が形成されている。そして、スリーブ２２の内部には潤滑油が充填されている。これにより、軸部２０とスリーブ２２の内周面との間でラジアル方向を支持するラジアル軸受を形成し、フランジ２１の下面とエンドキャップ２３との間でスラスト方向を支持するスラスト軸受を形成している。

次に、本発明の特徴部分であるシート状コイル５（ＦＰコイル）を、図３〜６を参照して詳述する。図３は、円筒状のステータヨーク４の外周面４ａにシート状コイル５を固着した状態（ハウジング２を含む）を示す斜視図である。図４（ａ），（ｂ）は、シート状コイル５の平面展開図であり、（ａ）が表面（外周面、ロータマグネット１７と対向する面）側であり、（ｂ）が裏面（内周面、ステータヨーク４と対向（固着）する面）側である。図５は、平面展開状態でのシート状コイル５（後述する単位コイル１０）の一部の厚み方向断面を拡大して示す部分拡大断面図であり、図６は、図４に示すシート状コイル５の一部（右端）を拡大して示す部分拡大平面展開図である。

シート状コイル５は、本実施形態では、絶縁性の基板の両面に厚膜導体回路をそれぞれ形成（多層に形成）してなる２層積層構造であり、図４（ａ），（ｂ）に示すように、短冊状の本体部６と、本体部６の一端から延び、外部に配置された駆動回路（図示せず）からの電気信号を受信し本体部６に供給するための給電端子部７とから構成されている。

本体部６は、その周方向（長手方向）の長さをステータヨーク４の外周長さに略一致させ、軸方向（短手方向）の長さをステータヨーク４の軸方向の長さに略一致させている。本体部６には、図５に示すように、厚み方向の中央部に配置された絶縁性の基板８の両面（表面８ａ，裏面８ｂ）に、金属からなる厚膜導体９と、厚膜導体９を覆う樹脂からなる絶縁樹脂層９Ｒとから構成された厚膜導体回路が形成されている。厚膜導体９は、図４に示すように、矩形スパイラル状にパターン化された複数の単位コイル１０と、単位コイル１０を結線する引き回し線とから構成されている。また、本体部６には、その厚み方向に貫通し、基板８の表面８ａ側の厚膜導体９と裏面８ｂ側の厚膜導体９とを電気的に接続するための複数のスルーホール１６が形成されている。

単位コイル１０は、本体部６の周方向に沿って複数（本実施形態では、１８組）形成され、それぞれがＵ相、Ｖ相、及びＷ相のいずれかとなるように結線されている。なお、以下では、相の相違を示す必要がある場合には、各単位コイル１０をＵ相、Ｖ相、およびＷ相に対応して、それぞれＵ相単位コイル１０Ｕ，Ｖ相単位コイル１０Ｖ，およびＷ相単位コイル１０Ｗと称する。また、単位コイル１０のうち、基板８の表面８ａ側に形成された単位コイル部分と基板８の裏面８ｂに形成された単位コイル部分とを区別して示す必要がある場合には、表面８ａ側の単位コイル部分を表面単位コイル１０ａと称し、裏面８ａｂ側の単位コイル部分を裏面単位コイル１０ｂと称する。ただし、表面単位コイル１０ａと裏面単位コイル１０ｂとが同一構成の場合には、表面単位コイル１０ａを単位コイル１０と称して説明する。

表面単位コイル１０ａと裏面単位コイル１０ｂとは、図５に示すように、同一（または略同一）に構成されている。すなわち、厚膜導体９の本数（断面視における本数であり、単位コイル１０のターン数に相当）、ピッチＰ、およびアスペクト比（高さＨと幅Ｗの比Ｈ／Ｗ）が、表面単位コイル１０ａと裏面単位コイル１０ｂとでそれぞれ同一（または略同一）である。なお、同図中、厚膜導体９の断面形状が図示上下方向の中央部においてくびれた形状をしているが、これは厚膜導体９の作製方法によって生じる場合があるものであり、本発明においては本質的なものではない。

シート状コイル５の本体部６には、隣接する２つの単位コイル１０間（図６に示す例では、Ｕ相単位コイル１０Ｕ−Ｖ相単位コイル１０Ｖ間、Ｖ相単位コイル１０Ｖ−Ｗ相単位コイル１０Ｗ間）に、いずれかの単位コイル１０に電気的に接続された軸方向に延びる軸方向引き回し線１１（パターン）が形成されている。軸方向引き回し線１１は、上面視してミアンダ形状に形成されている。すなわち、軸方向引き回し線１１は、単位コイル１０と同じ材料で、軸方向に延びる線分と周方向に延びる線分とを軸方向に対して交互に繰り返し連続的に形成することによって構成されている。周方向に延びる線分の長さは、例えば、単位コイル１０間の間隔が２００μｍに対して１５０μｍである。

また、隣接する２つの単位コイル１０間のうち、軸方向引き回し線１１を必要としない箇所（図６に示す例では、図示左端のＷ相単位コイル１０Ｗ（Ｌ）−Ｕ相単位コイル１０Ｕ間）には、ダミー軸方向引き回し線１２が形成されている。ダミー軸方向引き回し線１２は、単位コイル１０と同じ材料で形成されているが単位コイル１０とは電気的に接続されていないダミー線からなり、その形状は、軸方向引き回し線１１と同様である。すなわち、ダミー軸方向引き回し線１２は、軸方向に延びるミアンダ状に形成されている。

また、本実施形態では、本体部６の軸方向両端部において、隣接する２つの単位コイル１０を跨ぐようにして周方向に延びる周方向引き回し線１３ｂが形成されていない箇所に、単位コイル１０と電気的に接続されていないダミー周方向引き回し線１３が形成されている。図６に示す例では、Ｖ相単位コイル１０ＶおよびＷ相単位コイル１０Ｗの下部側に、Ｖ相単位コイル１０ＶおよびＷ相単位コイル１０Ｗを跨ぐように周方向引き回し線１３ｂが形成されている。したがって、周方向引き回し線１３ｂが形成されていないＷ相単位コイル１０Ｗ（Ｌ）−Ｕ相単位コイル１０Ｕ間の上部側および下部側、Ｕ相単位コイル１０Ｕ−Ｖ相単位コイル１０Ｖ間の上部側、Ｖ相単位コイル１０Ｖ−Ｗ相単位コイル１０Ｗ間の上部側に、ダミー周方向引き回し線１３がそれぞれ分散して形成されている。

ダミー周方向引き回し線１３は、隣接する２つの単位コイル１０間における両端部の少なくとも一方側に、周方向に対して直線状に形成されている。その長さは、本実施形態では、隣接する２つの単位コイル１０間の距離と同等以上である。

上記構成をなすシート状コイル５を使用したスピンドルモータ１は、以下の作用効果を奏する。すなわち、ステータヨーク４に固着するシート状コイル５として、高密度の厚膜導体回路（高いアスペクト比の導電体と小さい導電体間距離の回路）が形成されたＦＰコイルを使用していることから、高いトルクを実現することができる。また、ステータヨークのスロット（極歯）に巻線を施す構成と比較して、単位コイル１０の数を多くすることができる。

そして、本実施形態においては、シート状コイル５の本体部６の隣接する２つの単位コイル１０に、単位コイル１０と同じ材料でミアンダ形状に形成された軸方向引き回し線１１またはダミー軸方向引き回し線１２が形成されている。すなわち、隣接する２つの単位コイル１０間に、周方向に延びる線分を軸方向に複数有する厚膜導体（パターン）が存在している。このため、単位コイル１０間に絶縁樹脂のみが存在する場合に比べて、金属材料（例えば、銅など）からなる単位コイル１０と単位コイル１０間部分との材料の違いに基づく剛性の違いが緩和され均等化される。この結果、シート状コイル５を曲げてステータヨーク４の外周面４ａに固着させる場合に、従来構成において隣接する２つの単位コイル１０間に発生した変形（屈曲）や亀裂が抑制される。また、ステータヨーク４の外周面４ａに、シート状コイル５の本体部６の全面を密着して固定することができる。これにより、組み立て作業性に優れ、コギングのない低振動で滑らかな回転を実現するスピンドルモータ１を得ることができる。

また、シート状コイル５の本体部６の軸方向両端の空きスペースに、隣接する２つの単位コイル１０に跨って周方向に延びるダミー周方向引き回し線１３をさらに形成した場合には、単位コイル１０と単位コイル１０間部分との材料の違いに基づく剛性の違いがより緩和され均等化される。これにより、単位コイル１０間に生じる変形や亀裂をより確実に防止できると共に、シート状コイル５をステータヨーク４の外周面４ａにより確実に密着して固定することができる。

なお、軸方向引き回し線１１は、ミアンダ形状に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、隣接する２つの単位コイル１０に、軸方向に延びる直線状の引き回し線から周方向に枝状に延びる枝線を軸方向に複数配置してなる軸方向引き回し線１４を形成してもよい。また、引き回し線を必要としないＷ相単位コイル１０Ｗ（Ｌ）−Ｕ相単位コイル１０Ｕ間には、周方向に延びる枝線のみを軸方向に複数配置してなるダミー軸方向引き回し線１５を形成してもよい。

また、軸方向引き回し線１１およびダミー軸方向引き回し線１２は、ミアンダ形状に代えて、軸方向および周方向にいずれにも傾斜した線分を交互に連続的に繰り返すことにより、ジグザグ状に形成されたものであってもよいし、その他の凹凸形状であってもよい。ジグザグ状に形成した場合であっても、パターンには周方向に延びる線成分を有することになる。

また、軸方向引き回し線１１およびダミー軸方向引き回し線１２の周方向に延びる線分の長さや軸方向引き回し線１４の枝線の数などは、ステータヨーク４の曲率や単位コイル１０の構成などを考慮して適宜設定すべきものである。例えば、軸方向引き回し線１４の隣接する枝線同士が互いに接触するまで枝線の数を増加させ、全体として矩形状に形成されたパターンであってもよいものである。

隣接する２つの単位コイル１０間に、上記したいずれのパターンを形成した場合であっても、パターンには周方向に延びる線成分が存在することから、上述の作用効果を奏することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について、図８および９を参照して説明する。図８は、円筒状のステータヨーク２４の外周面２４ａにシート状コイル２５（ＦＰコイル）を固定した状態を示す図である。図９は、シート状コイル２５を表面側から見た平面展開図である。第２の実施形態に係るスピンドルモータが第１の実施形態に係るスピンドルモータ１と異なる点は、ステータヨーク２４とシート状コイル２５である。

すなわち、ステータヨーク２４は、図８に示すように、その外周面２４ａに軸方向全長に亘ってスリット２４ａａが形成されている。スリット２４ａａの形状（幅と深さ）は、後述するシート状コイル２５の一対の折り曲げ部３０が嵌入または挿入可能な形状である。

一方、シート状コイル２５は、短冊状の本体部２６と、本体部２６の一端から延びる給電端子部２７（図８では図示せず）と、本体部２６の周方向の両端部に連続して矩形状に形成された一対の折り曲げ部３０とから構成されている。本体部２６および給電端子部２７の構成は、第１の実施形態における本体部６および給電端子部７の構成とそれぞれ同様であるので、その説明は省略する。

折り曲げ部３０は、厚膜導体９のない基板のみから構成されており、本体部２６との境界に、折り曲げ加工を容易にするためのくびれ加工が施されている。そして、シート状コイル２５は、折り曲げ部３０をスリット２４ａに嵌入または挿入した状態（挟み込まれた状態）で、本体部２６をステータヨーク２４の外周面２４ａに接着剤を用いて固着させている。

このように、ステータヨーク２４とシート状コイル２５とを構成した場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。それに加えて、本実施形態では、シート状コイル２５の両端部の折り曲げ部３０を、内側に折り曲げた状態で、ステータヨーク２４の外周面２４ａに形成したスリット２４ａａに嵌入または挿入させている（挟み込ませている）。このため、シート状コイル２５全体として剛性が大きい場合に発生し易いシート状コイル２５の両端の跳ね上がりを防止できる。また、シート状コイル２５をステータヨーク２４の外周面２４ａに密着して固定する作業が容易になる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、平面展開状態でのシート状コイル４５（単位コイル５０）の一部断面を拡大して示す部分拡大断面図である。第３の実施形態に係るスピンドルモータが第１の実施形態に係るスピンドルモータ１と異なる点は、シート状コイル４５における基板４８の両面４８ａ，４８ｂにそれぞれ形成された厚膜導体４９ａ，４９ｂのアスペクト比である。

すなわち、第１の実施形態に係るシート状コイル５においては、前述のように、表面単位コイル１０ａと裏面単位コイル１０ｂとでは、厚膜導体９の本数（単位コイル１０のターン数）、ピッチＰ、およびアスペクト比（高さＨ／幅Ｗ）がそれぞれ同一（または略同一）ある。これに対して、本実施形態に係るシート状コイル４５においては、図１０に示すように、表面単位コイル５０ａを構成する厚膜導体４９ａ（以下、表面厚膜導体４９ａという）のアスペクト比に対して、裏面単位コイル５０ｂを構成する厚膜導体４９ｂ（以下、裏面厚膜導体４９ｂという）のアスペクト比を小さくしている。具体的には、表面厚膜導体４９ａと裏面厚膜導体４９ｂとで幅Ｗを略同一とした上で、裏面厚膜導体４９ｂの高さＨｂを表面厚膜導体４９ａの高さＨａよりも小さくしている。なお、表面厚膜導体４９ａと裏面厚膜導体４９ｂの本数およびピッチＰは、それぞれ同一（または略同一）である。

このように、シート状コイル４５を構成した場合であっても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。それに加えて、裏面単位コイル５０ｂにおける裏面厚膜導体４９ｂの高さＨｂを表面単位コイル５０ａにおける表面厚膜導体４９ａの高さＨａより小さくしたことにより、裏面４８ｂ側が内周側（縮む側）、表面４８ａ側が外周側（伸びる側）となるようにしてシート状コイル４５を丸め易くなる。このため、裏面４８ｂを固着面としてシート状コイル４５をステータヨーク４の外周面４ａに固定する作業がより容易になり、シート状コイル４５をステータヨーク４の外周面４ａにより確実に密着して固定することができる。

なお、上記説明では、表面厚膜導体４９のアスペクト比と裏面厚膜導体４９ｂのアスペクト比とが異なる構成について説明したが、これに代えて以下のように構成してもよい。すなわち、図１１に示すように、裏面単位コイル６０ｂを構成する裏面厚膜導体５９ｂの本数（裏面単位コイル６０ｂのターン数）を、表面単位コイル６０ａを構成する表面厚膜導体５９ａの本数（表面単位コイル６０ａのターン数）よりも少なくしてもよい。言い換えれば、裏面単位コイル６０ｂを構成する厚膜導体５９ｂのピッチＰｂを、表面単位コイル６０ａのピッチＰａよりも大きくしてもよい。このように構成した場合であっても、裏面５６ｂ側が内周側、表面４８ａ側が外周側となるようにしてシート状コイル５５を丸め易くなる。

なお、単位コイル６０を構成する厚膜導体５９ａ，５９ｂは、必ずしもそれぞれ等ピッチに形成する必要はなく、不等ピッチであってもよい。また、表面単位コイルと裏面単位コイルとで、厚膜導体のアスペクト比を変えるともに、単位コイルのターン数も変えるようにしてもよい。要するに、表面単位コイルを構成する厚膜導体の量よりも、裏面単位コイルを構成する厚膜導体の量を少なくすればよい。また、本実施形態に係るシート状コイル４５，５５を第２の実施形態に適用してもよい。さらに、本実施形態においても、軸方向引き回し線１１，１４およびダミー軸方向引き回し線１２，１５、ならびにダミー周方向引き回し線１３を設けるのが好ましいが、必ずしも設けなくてもよい。

〔その他の実施形態〕
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、種々の変更および組み合わせが可能である。

例えば、図１２に示すように、ステータヨーク４，２４の外周面４ａ，２４ａにシート状コイル５〜５５を固着した後、蒸着やスパッタ等の公知の手段にて、シート状コイル５〜５５の軸方向の両端面に薄膜３１（例えば、ＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３など）をステータヨーク４，２４と一体的に被覆してもよい。シート状コイル５〜５５は所定の幅に切断されるため、切断面からダストが生じ易い。このため、切断面が露出した状態で磁気ディスク装置に搭載した場合、磁気ディスク装置内部の清浄度が低下するという問題が生じるおそれがある。

そこで、ステータヨーク４，２４の外周面４ａ，２４ａにシート状コイル５〜５５を固着した後、少なくともシート状コイル５〜５５の軸方向両端面に薄膜３１を被覆することによって、切断面からのダストの発生が抑制され、磁気ディスク装置内部の清浄度の低下を防止できる。なお、薄膜３１は、シート状コイル５〜５５の外周面にも被覆されてもよいが、少なくともシート状コイル５〜５５の軸方向両端面に被覆されれば、切断面からのダストやアウトガスの発生を低減することができる。

また、上記実施形態では、シート状コイル５，２５において、周方向に延びる引き回し線が存在しない箇所のいずれにもダミー周方向引き回し線１３を形成したが、ダミー周方向引き回し線１３は必ずしも形成する必要はなく、必要に応じて適宜選択して形成されるものである。

また、上記実施形態においては、シート状コイル５〜５５を２層積層構造として説明したが、これに限定されない。厚膜導体回路は、１層（単層）であってよいし、３層以上の積層構造であってもよい。積層構造を採用する場合、軸方向引き回し線１１，１４およびダミー軸方向引き回し線１２，１５、ならびにダミー周方向引き回し線１３は、全ての層に形成する必要はなく、少なくともいずれかの層に形成されていれば一定の効果を得ることができる。また、軸方向引き回し線１１，１４およびダミー軸方向引き回し線１２，１５、ならびにダミー周方向引き回し線１３は、各層ごとに形状をそれぞれ変更してもよい。

また、上記実施形態においては、流体動圧軸受装置１９にてラジアル軸受とスラスト軸受を構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ラジアル軸受を流体動圧軸受装置にて構成し、スラスト軸受を磁気軸受装置にて構成してもよい。

また、上記実施形態においては、ステータヨーク４，２４を複数枚の鋼板を積層した構成としているが、これに代えて、ステータヨーク４，２４を圧粉鉄心にて形成してもよい。この場合、ステータヨーク４，２４を流体動圧軸受装置１９のスリーブ２２（軸受の一部）と一体的に構成してもよい。

また、上記実施形態においては、円筒状のステータヨーク４，２４の外周面４ａ，２４ａ側に空隙を介してロータマグネット１７を回転自在な状態で対向配置させる、いわゆるアウターロータ式のスピンドルモータとして説明したが、これに限定されない。本発明に係るシート状コイル５〜５５は、例えば、円筒状のステータヨークの内周面（外周面の反対側の円筒面）側に空隙を介してロータマグネットを回転自在な状態で対向配置させる、いわゆるインナーロータ式のスピンドルモータにも適用することができる。

インナーロータ式の場合、シート状コイル５〜５５は、ステータヨークの内周面（ロータマグネットと対向する面）に固着される。すなわち、シート状コイル５〜５５は、その表面（外周面）８ａ〜５８ａがステータヨークと対向する面（ステータヨークに固着される側の面）となり、裏面（内周面）８ｂ〜５８ｂがロータマグネットと対向する面となる。また、第２の実施形態におけるステータヨークのスリットは、ステータヨークの内周面に形成される。なお、インナーロータ式の場合には、軸受に直接ロータマグネットを固着させることにより、軸受がロータマグネットの保持部材を兼ねる構成としてもよい。

このように、ステータヨークの内周面にシート状コイル５〜５５を固着させる場合には、丸められた状態におけるシート状コイル５〜５５の復元力が、シート状コイル５〜５５をステータヨークの内周面に密着させる力として有効に作用する。このため、シート状コイル５〜５５とステータヨークとの密着性がより向上することが期待できる。

そして、本発明に係るシート状コイル５〜５５は、磁気ディスク駆動用のスピンドルモータにその適用が限定されるものではなく、他の用途を目的としたモータにも適用できるものである。

本発明の第１の実施形態に係るスピンドルモータの外観構成を示す斜視図である。 同スピンドルモータの縦断面図である。 同スピンドルモータの要部を示す斜視図である。 同スピンドルモータにおけるシート状コイルの平面展開図であり、（ａ）は表面側、（ｂ）は裏面側である。 同シート状コイルの平面展開状態における部分拡大断面図である。 同シート状コイルの部分拡大平面展開図である。 同シート状コイルの変形例を示す部分拡大平面展開図である。 本発明の第２の実施形態に係るスピンドルモータの要部を示す斜視図である。 同スピンドルモータにおけるシート状コイルの平面展開図である。 第３の実施形態に係るシート状コイルの平面展開状態における部分拡大断面図である。 同シート状コイルの変形例の平面展開状態における部分拡大断面図である。 本発明のその他の実施形態を説明するための縦断面図である。 従来のスピンドルモータの構成を示す斜視図である。 従来のファインパターンコイルを用いたモータの構成を示す図である。

符号の説明

１ スピンドルモータ
２ ハウジング
３ ボス部
４，２４ ステータヨーク
４ａ，２４ａ ステータヨークの外周面
５，２５，４５，５５ シート状コイル
６，２６ 本体部
７，２７ 給電端子部
８，４８，５８ 基板
８ａ，４８ａ，５８ａ 基板の表面
８ｂ，４８ｂ，５８ｂ 基板の裏面
９，４９，５９ 厚膜導体
４９ａ，５９ａ 上面厚膜導体
４９ｂ，４９ｂ 下面厚膜導体
９Ｒ，４９Ｒ，５９Ｒ 絶縁樹脂層
１０，５０，６０ 単位コイル
１０ａ，５０ａ，６０ａ 表面単位コイル
１０ｂ，５０ｂ，６０ｂ 裏面単位コイル
１０Ｕ Ｕ相単位コイル
１０Ｖ Ｖ相単位コイル
１０Ｗ，１０Ｗ（Ｌ） Ｗ相単位コイル
１１，１４ 軸方向引き回し線
１２，１５ ダミー軸方向引き回し線
１３ ダミー周方向引き回し線
１６ スルーホール
１７ ロータマグネット
１８ ハブ
１９ 軸受（流体動圧軸受装置）
２０ 軸部
２１ フランジ
２２ スリーブ
２３ エンドギャップ
２４ａａ スリット
３０ 折り曲げ部
３１ 薄膜

Claims (9)

1. 円筒状のステータヨークと、
   空隙を介して前記ステータヨークに対向配置されるロータマグネットと、
   前記ステータヨークの前記ロータマグネットと対向する面に沿って配設されるシート状コイルと、を備えるスピンドルモータにおいて、
   前記シート状コイルには、スパイラル状の単位コイルが周方向に複数形成され、
   隣接する前記単位コイル間に、前記単位コイルと同じ材料でパターンが形成され、
   前記パターンが、周方向に延びる線成分を有するとともに、引き回し線からなるパターンを含み、
   前記シート状コイルは、さらに、前記シート状コイルの軸方向両端部における、周方向に延びる引き回し線が形成されていない箇所に、前記単位コイルとは電気的に接続されていないダミー線が形成され、
   前記ステータヨークの前記ロータマグネットと対向する面に軸方向に延びるスリットを設け、前記シート状コイルの周方向における両端部を前記スリットに挟み込むように構成したことを特徴とするスピンドルモータ。
2. 円筒状のステータヨークと、
   空隙を介して前記ステータヨークに対向配置されるロータマグネットと、
   前記ステータヨークの前記ロータマグネットと対向する面に沿って配設されるシート状コイルと、を備えるスピンドルモータにおいて、
   前記シート状コイルには、スパイラル状の単位コイルが周方向に複数形成され、
   隣接する前記単位コイル間に、前記単位コイルと同じ材料でパターンが形成され、
   前記パターンが、周方向に延びる線成分を有するとともに、引き回し線からなるパターンを含み、
   前記シート状コイルは、さらに、前記シート状コイルの軸方向両端部における、周方向に延びる引き回し線が形成されていない箇所に、前記単位コイルとは電気的に接続されていないダミー線が形成され、
   前記シート状コイルの軸方向における両端面が、薄膜で覆われていることを特徴とするスピンドルモータ。
3. 前記パターンが、前記単位コイルとは電気的に接続されていないダミー線からなるパターンを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のスピンドルモータ。
4. 前記単位コイルは、厚膜導体により多層に形成され、
   前記厚膜導体のアスペクト比が、外周側の層よりも内周側の層の方が小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
5. 前記単位コイルは、厚膜導体により多層に形成され、
   前記単位コイルのターン数が、外周側の層よりも内周側の層の方が少ないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
6. 前記軸受が、流体動圧軸受を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
7. 前記軸受が、ラジアル方向を支持するラジアル軸受とスラスト方向を支持するスラスト軸受とを備え、前記ラジアル軸受が流体動圧軸受であり、前記スラスト軸受が磁気軸受であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
8. 前記ステータヨークおよび前記軸受の一部を、圧粉鉄心にて一体的に構成したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。
9. 前記ロータマグネットは、希土類焼結磁石からなり、周方向に多極のラジアル着磁が施されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のスピンドルモータ。

Images