JPH033641A - ディスクドライブに使用するスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、ディスクドライブの分野に係り、よ
り詳細には、ディスクドライブのための改良されたスピ
ンドルモータ構造体に係る。

本発明は、参考としてここに取り上げる１９８６年１０
月２日出願の米国特許出願筒９１４゜６９０号に開示さ
れた形式のロータリアクチュエータに用いるスピンドル
モータとして特に有用である。

従来の技術 ディスクドライブ装置は、磁気ディスクの同心的な円形
トラックに情報を記録したり、記録された情報を再生し
たりする。これらの記録ディスクはスピンドルモータに
よって一定の回転速度で駆動され、その間に、アクセス
すべき情報が記憶されたディスクの位置にトランスジュ
ーサが選択的に配置されて、ディスク上の記憶情報を迅
速に且つ正確にアクセスできるようになっている。それ
故、ディスクを素早く一定の回転速度にもっていくこと
ができると共に、その一定の回転速度を長時間にわたっ
て維持することもできるスピンドルモータを提供するこ
とが重要である。

ディスクドライブのサイズが次第に小型化されてきてい
るために、このようなモータを適切に設計することは困
難である。ディスクドライブは益々薄型になりつつある
ので、多くの斬新な設計技術を採り入れて、高効率薄型
の直流スピンドルモータを実現することが必要となって
いる。このようなモータの問題に対する１つの解決策は
、パンケーキ型モータと一般に称されているものを用い
ることである。パンケーキ型モータに共通した構造上の
特徴は、空心型の複数の平坦な軸方向コイルがプリント
回路板に固定されて、モータステータを構成しているこ
とである。これらのコイルは、プリント回路板を貫通し
て延びるモータシャフトの周りで規則的に軸方向に間隔
を置いて設けられている。シャフトの一端はベアリング
に取り付けられて、ディスクドライブの鋳造ベースを通
して上方に延びており、シャフトの上部はハブを支持し
ている。このハブは１枚以上のディスクを一定回転する
ように支持している。シャフトの他端は、浅いカップ状
の素子を支持しており、この素子は、モータのロータを
構成する環状の永久磁石を含んでいる。ロータ及びステ
ータが組み合わされて動作され、ディスクドライブに特
に適したブラシレスの直流モータが構成される。

コイルが順次に付勢されると、コイルに流れる電流が永
久磁石からの磁束とあいまって、モータシャフトを回転
するトルクを発生する。このような幾つかのモータにお
いては、平らな回転磁石とは反対のコイルの側に固定の
環状戻り磁路を設けることが知られている。

このように固定の戻り磁路を使用することは、当業技術
において既に知られている。然し乍ら、このような固定
の磁路は、通常、磁性スチール板から型抜きされる。ス
チールにおける磁束の方向は積層方向に垂直に延びてい
るので、大きな電流ロスが誘起され、出力の著しいロス
をもたらす。

このような渦電流は、スチールプレートにおいて磁界が
時間の関数として変化するときに生じる。

上記した形式のモータの場合には、磁界が逆転したとき
に（これは比較的高い頻度で生じる）、その変化に対抗
する磁界を発生する方向に渦電流が誘起される。即ち、
著しい渦電流損を招くことになる。

発明が解決しようとする課題 渦電流損を減少するために、これまで、粉体金属、例え
ば、３％シリコンのスチールで作られた戻り磁路を使用
するという試みに努力が払われてきた。これにより、ロ
スはある程度減少するが、粉体金属で薄い板を作ること
が困難であるばかりか、高周波数性能に優れた材料はこ
のような薄い板にしたときに、もろさを呈する傾向があ
る。

そこで、本発明の目的は、ディスクドライブに用いるた
めの改良されたスピンドルモータを提供することである
。より詳細には、本発明の目的は、渦電流損の少ない戻
り磁路を組み込んだスピンドルモータを提供することで
ある。

これに関連した本発明の目的は、ディスクドライブに用
いる公知のスピンドルモータよりも組み立てが容易なス
ピンドルモータを提供することである。

本発明の更に別の目的は、迅速に正確に組み立てるのに
適したディスクドライブ設計を提供することである。

課題を解決するための手段 これら及び他の目的は、１枚のプリント回路板を使用し
て、モータシャフトの周りに軸方向に配列される複数の
平坦な空心コイルを支持すると共に、これらコイルを支
持するプリント回路板が環状の永久磁石を支持する浅い
カップ状の素子に対向するようにされたパンケーキ型の
スピンドルモータを提供することによって達成される。

プリント回路板の反対面は、環状の戻り磁路を支持する
。この戻り磁路は、薄くスライスされたシートスチール
の螺旋巻きコイルで構成される。このようにテープ巻き
された戻り磁路により、磁束を周囲方向に容易に流すこ
とができる一方、渦電流が放射方向に流れないように阻
止し、渦電流損を著しく減少することができる。好まし
い形態においては、スチールの厚みが０．００４インチ
で、巾が０．０６０インチであり、コアに適当なサイズ
に巻き付けることによって形成される。このようにテー
プ巻きされたコイルは機械的に丈夫であり、しかも、製
造経費が安価である。平らなステータコイルを支持する
プリント回路板の面とは反対の面にコイルを設ける二と
により、そして軸方向コイルの転流及びロータの位置感
知に必要な全ての電子部品を含むようにプリント回路板
を設計することにより、非常に効率が高く、製造及び組
み立て経費の易いスピンドルモータが実現される。

実施例 本発明の特徴及び効果は、添付図面を参照した以下に詳
細な説明によって明らかとなろう。

本発明及びそれによって解決される問題を容易に理解す
るために、本発明による平坦なブラシレス直流モータ１
０を縦断面で示した第１図について先ず説明する。この
薄型のスピンドルモータ１０は、シャフト１８を回転支
持するために、ディスクドライブの鋳造ベース１６に直
接組み込まれたベアリング１２．１４を使用している。

シャフト１８の先端に支持されたハブ２０は、１枚以上
のディスク２２を回転支持する。ベアリング１２．１４
の間にスプリング２４を配置することによりこれらベア
リングには予め適当な負荷がかけられて維持される。こ
のスプリングは、公知技術でＤＢとして知られている予
め負荷のかかった状態を作り出すもので、これは、鋳造
ベース１６内のベアリング系に最大の安定性をもたらす
ものである。

鋳造ベース１６から支持された１枚のプリント回路板２
６上にモータの電子回路が取り付けられる。特に、鋳造
ベース１６は肩部３０及び３２を有し、これらの肩部は
、シャフト１８を支持するベアリング１２．１４が配置
される中心ボアを画成する。肩部３２の外面には、プリ
ント回路板２６の内端３６を鋳造ベース１６に接続する
のに用いる開口が配置されている。プリント回路板の外
端３８も同様に鋳造ベース１６から支持される。

シャフト１８の端は、上向きに曲げられた端４２を有す
る浅いカップ型素子４０を支持し、この端４２はモータ
のロータのための支持体を形成している。カップ型素子
４０は、その内面に接着された環状の永久磁石４３を支
持している。好ましい実施例においては、環状磁石４３
は、交互の磁極の８個のパイ型扇形区分をもつよう構成
され、これらの扇形区分は、第２Ａ図に示されたように
プリント回路板に貼付された６つの平らな軸方向の空心
コイル４４Ａ−Ｆと向き合うようになっている。第１図
から明らかなように、コイル４４は環状磁石４３に整列
されてその上に横たわるようにされ、コイル４４を順次
選択的に付勢すると、ある極性の磁石区分からコイルの
１つを経て磁石４３の逆極性の区分へと戻る磁路が完成
する。従って、コイルを順次付勢することにより、磁石
及びそのロータ４０の回転、ひいては、シャフト１８の
回転が達成される。

効率的に磁気回路を完成させるために、戻り磁路５０を
設けることが当技術分野において良く知られている。し
かしながら、上記に述べたように、このような戻り磁路
は、通常、スチールシート又は粉体金属から形成される
ので、著しい渦電流損を生じやすい。特に第４Ａ図に示
されたように、第４Ａ図に矢印５２によって示された渦
電流は、内実のスチールの戻り磁路において著しく大き
なものとなる。というのは、このような磁路では電流の
流れを妨げるものがないからである。

第４Ｂ図は、戻り磁路が粗く巻かれたすなわち比較的厚
い螺旋スチールで形成された本発明の１つの態様を示し
ている。矢印５４Ｂで示されているように、限定された
場所でしか電流が流れないために、渦電流が著しく減少
される。第４Ｃ図は、更に細かく巻かれた戻り磁路素子
を示しており、矢印５４Ｇで示すように渦電流を更に制
限することができる。

第３図に示された本発明の好ましい態様においては、戻
り磁路は、厚さが０．００４インチで幅が０．０６０イ
ンチ程度のスチールテープ６０を巻いたもので形成され
ている。電流の流れる経路が著しく制限されるために、
渦電流は極めて小さい（第４Ｃ図参照）。それゆえに、
このように渦電流路が細分化された状態では、渦電流が
著しく減少され、モータの設計上の効率や出力を最大限
に上げることができる。

本発明の設計において更に効率が得られることが第２Ａ
図及び第２Ｂ図より明らかであろう。

これらの図に示されたように、ステップモータ７０及び
スピンドルモータ１０　（第５図により詳細に示されて
いる）の両方に対する駆動速度制御電子回路のような全
ての個別部品及びＬＳＩ型電子部品が１枚のプリント回
路板２６上に取り付けられる。第２Ａ図は、環状に配置
された６つの空心軸方向コイル４４Ａ−Ｆが取り付けら
れたプリント回路板２６の前面（主面）５９を示してお
り、これらのコイルを選択的に付勢すると、モータのロ
ータが回転される。各コイル４４の形状及び環状配列に
おける正確な整列を維持するためにボスト６１が回路板
の面５９に設けられてモールドされている。

モータコイルの選択的な付勢を制御するために必要なホ
ール効実装置６４Ａ−Ｃが同じプリント回路板面５９上
に配置されていると共に、この面には、更に、ステップ
モータ領域７５に隣接する電子区分７３及びスピンドル
モータを取り付ける領域７９に隣接するスピンドルモー
タ電子回路７７においてステップモータを制御するに必
要な他の全ての電子部品も配置されている。このように
、モータの組み立てが容易になり、全構造上の最大の一
体性が得られる。その上、組み立てられたスピンドルモ
ータに対してホール効実装置６４Ａ−Ｃを正確に位置設
定することもできる。

モールドされた回路板のもう一方の面６３（第２Ｂ図に
図示）は、第１図に示された鋳造ベース１６の真下でコ
イル６０を支持する。鋳造ベース１６それ自体は、第５
Ａ図にはその縦断面図で、第５Ｂ図には平面図で示され
ている。この図は、スピンドルモータの位置７９とステ
ップモータの位置７５との相対的な位置関係を示してい
る。

第５Ｂ図に示されたモールドされたプリント回路板は、
スピンドルモータに指定された全領域の下に横たわって
おり、ステップモータに指定された領域に隣接している
。コイル６０、コア４４及び電子回路７３．７７を支持
するのにこの回路板を使用することによって、組み立て
を迅速にし、スピンドルモータの全ての要素を正確に配
列し、更に、このディスクドライブ内のスペースを有効
に使うことができる。

以上の説明から、本発明の別の特徴及び効果が当業者に
明らかであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲の
みによって限定されるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るスピンドルモータの磁路の両方
を支持するために使用される一枚のプリント回路板を示
す図、 第３図は、本発明の戻り磁路を形成するスチールコアコ
イルを示す図、 第４Ａ、４Ｂ及び４０図は、渦電流の減少についての本
発明の詳細な説明する図、そして第５Ａ及び５Ｂ図は、
それぞれ、本発明による回路板を鋳造ベースで支持した
ときの縦断面図及び平面図である。 １０・・・スピンドルモータ １２．１４・・・ベアリング １６・・・鋳造ベース １８・・・シャフト ２４・・・スプリング ２６・・・プリント回路板 ３０．３２・・・肩部 ４０・・・カップ型素子 ４３・・・環状永久磁石 ４４Ａ−Ｆ・・・空心コイル ５０・・・戻り磁路 ７０・・・ステップモータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳造ベースを含むディスクドライブに使用するた
   めのスピンドルモータであって、このモータは、上記鋳
   造ベースを貫通して延びるシャフトを備え、このシャフ
   トは、１つ或いはそれ以上のディスクを回転支持するた
   めのハブを支持するものであり、上記シャフトは、上記
   鋳造ベースにおいて１つ或いはそれ以上のベアリングに
   よって回転するよう支持されており、シャフトの回転は
   、軸方向エアギャップモータによって制御され、該モー
   タの平らなロータは、上記シャフトに接続されていると
   共に、ハウジングの鋳造ベースに対し軸方向に平行に延
   びており、上記ロータは、上記シャフトの端に支持され
   たロータ支持プレートによって支持された磁石を備えて
   おり、更に、第１及び第２の面が上記鋳造ベースにも上
   記ロータの支持プレートにも本質的に接触しないように
   支持された１枚のプリント回路板より成る手段が設けら
   れていて、この手段は、その一方の面上には、上記シャ
   フト周りのトロイダル状の経路において且つ上記磁石に
   平行な平面内に複数の軸方向を向いたコイルを支持し、
   そして他方の面上には、上記ロータとは反対側の上記軸
   方向を向いたコイルの面に取り付けられたトロイダル状
   の戻り磁路素子を支持しており、上記戻り磁路は、薄く
   スライスされたスチールシートの巻線コイルによって形
   成され、これにより、上記磁石、上記コイル及び上記戻
   り磁路より成る磁路が形成されて、薄型スピンドルモー
   タとされたことを特徴とするスピンドルモータ。
2. （２）上記戻り磁路が厚さ０．００４インチ程度のスチ
   ールで形成される請求項１に記載のスピンドルモータ。
3. （３）上記戻り磁路が幅０．０６０インチ程度のスチー
   ルで形成される請求項２に記載のスピンドルモータ。
4. （４）上記シャフトの回転を制御するための制御電子回
   路が上記プリント回路板上で上記コイルに隣接して取り
   付けられる請求項１に記載のスピンドルモータ。
5. （５）上記シャフトは上記鋳造ベース内のボアを通って
   延びており、このボアは、上記ディスクと反対の上記鋳
   造ベースの側に、上記プリント回路板を取り付け支持す
   るための肩部を画成する請求項１に記載のスピンドルモ
   ータ。