(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【0013】
(スピンドルモータ及びハードディスク駆動装置)
図1に、本発明の好適な実施形態1に係るスピンドルモータを含むハードディスク駆動装置を示す。
図1に示すように、ハードディスク駆動装置1は、情報を記録する円板状の記録ディスク11と、アクセス部12と、電動式のスピンドルモータ10と、ハウジング13と、を含む。アクセス部12は、記録ディスク11に対する情報の読み出し及び/又は書き込みを行う。スピンドルモータ10(以下、「モータ10」という)は、記録ディスク11を回転させる。ハウジング13は、記録ディスク11、アクセス部12及びモータ10を収容する。モータ10は3相ブラシレスモータである。
【0014】
なお、本明細書では、図中の中心軸J1に沿う方向における上側を「上側」と呼び、図中の下側を「下側」と呼ぶこととする。また、中心軸J1が延びる方向を「軸方向」と呼び、中心軸J1に直交する方向を「径方向」と呼ぶこととする。ただし、例示する実施形態の説明において、各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を示し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。
【0015】
ハウジング13は、第1ハウジング部13aと、第1ハウジング部13aの開口を覆う板状の第2ハウジング部13bと、を含む。第1ハウジング部13aは、上部に開口を含む。第1ハウジング部13aの内側の底面上にモータ10及びアクセス部12がある。ハウジング13の内部空間Sは、塵や埃が極度に少ない清浄な空間とされる。内部空間Sには気体が介在している。気体としては、例えば空気、ヘリウム等である。
【0016】
記録ディスク11は、モータ10の上側に載置されてクランパ14及び環状のスペーサ15によりモータ10に支持される。
【0017】
アクセス部12は、磁気ヘッド12aと、ヘッド12aを支持するアーム12bと、ヘッド移動機構16と、を含む。磁気ヘッド12aは、記録ディスク11に近接して情報の読み出し及び/又は書き込みを磁気的に行う。ヘッド移動機構16は、アーム12bを移動することによりヘッド12aを記録ディスク11及びモータ10に対して相対的に移動する。これにより、ヘッド12aは、回転する記録ディスク11に近接した状態で記録ディスク11上の必要な位置にアクセスし、情報の読み出し及び/又は書き込みを行う。
【0018】
図2は、スピンドルモータの構成を示す縦断面図である。
図2に示すように、モータ10は、アウターロータ型のモータであり、ロータ部20と、ステータ部30と、を含む。
【0019】
ロータ部20は、流体を利用した流体動圧式の軸受機構25を介して、モータ10の中心軸J1を中心にステータ部30に対して回転可能に支持される。流体としては、例えば気体、液体等がある。ロータ部20は、ロータハブ21と、ロータハブ21の中央に固定されるシャフト22と、ロータハブ21に取り付けられて中心軸J1の周囲に配置されるロータマグネット23と、を含む。
【0020】
ロータハブ21の中央には、シャフト22が圧入及び接着等の手段により固定されている。
【0021】
シャフト22の下側の先端部は、略円環状のフランジ部22aを含む。ロータマグネット23は、多極着磁された円環状の磁石であり、後述するステータ40との間で中心軸J1を中心とする回転力(トルク)を発生する。
【0022】
ステータ部30は、中央に孔部31aが配置されたベースプレート31と、ステータ40と、スラストヨーク33と、を含む。ステータ40は、孔部31aの周囲で上側に延びるホルダ31bに固定される。スラストヨーク33は、ベースプレート31上に配置され、ロータマグネット23と対向する。スラストヨーク33は、ロータマグネット23との間に磁気的吸引力を発生し、これにより、ロータ部20が下側(ステータ部30側)に向かう力を受ける。
【0023】
ベースプレート31は、アルミニウム合金等により構成され、モータ10が搭載されるハードディスク駆動装置1のハウジング13の一部を構成している。ベースプレート31上には、アクセス部12(
図1参照)等の機構が配置される。孔部31aには、円筒状のスリーブ部50が配置されている。ステータ40は、コア41と、コア41に巻回されるコイル42とを含む。
【0024】
スリーブ部50は、中心軸J1を中心とする略円筒状のスリーブ本体51と、スリーブ本体51の下部側の開口を塞ぐ略円板状のシールキャップ52とを含む。スリーブ本体51及びシールキャップ52は、ステンレス鋼等により構成される。
【0025】
スリーブ本体51の下部は、上側に窪む段差部51aを有する。シールキャップ52は、段差部51aを塞ぐ。段差部51a内には、シャフト22のフランジ部22aが収容されている。
【0026】
スリーブ本体51における中心軸J1よりも径方向外側には、軸方向に貫通する連通孔51bが位置している。連通孔51bは、スリーブ本体51の下部の段差部51aとシールキャップ52との間隙に連通している。
【0027】
スリーブ部50内では、スリーブ本体51の内周面とシャフト22の外周面との間、スリーブ本体51とフランジ部22aの上面及び外周面との間、並びに、シールキャップ52の上面とフランジ部22aの下面との間に微小間隙が構成される。当該微小間隙には、流体として潤滑油が連続して充填される。これにより、モータ10では、スリーブ本体51、シールキャップ52、シャフト22及び潤滑油により軸受機構25が構成される。そして、シャフト22がスリーブ部50に対して潤滑油を介して非接触にて支持され、ロータ部20及びロータ部20に取り付けられる記録ディスク11がステータ部30に対して高精度且つ低騒音にて回転される。
【0028】
図3、
図4にも示すように、ベースプレート31は、中心軸J1の周囲に径方向に拡がる厚肉のベース部34を含む。ベース部34は、上面71aと、下面71bとを含む。
【0029】
図5に示すように、ベース部34の上面71aには、後述するブッシング45の連結部73に対応して、上面71aから下面71b側へ略円弧状に窪む溝部74がある。なお、同図では溝部74等の主な構造を除き、ベース部34の上面71aの細かな構造は省略している。
【0030】
例えば、ベース部34の上面71a及び下面71bのそれぞれは平坦ではなく、高さの異なる複数の面が集まっている。従って、上面71aとは、法線が上側を向く面を示し、高さの異なる複数の面が含まれてもよい。
【0031】
更にベース部34は、軸方向に沿って配置され、上面71aと下面71bとに達する貫通孔35を含む。貫通孔35は、ステータ40のコイル42から引き出される4本の接続線43(W相、V相、U相、コモン)に対応してベース部34に4つ配置されている。貫通孔35に、絶縁性のブッシング45(具体的には、ブッシング45の円筒部72)が配置されている。なお、ブッシング45の詳細については別途後述する。
【0032】
1つの貫通孔35には、接続線43が1本のみ通されている。このようにすれば、接続線43を半田付けして回路基板60に接続する作業を容易に行うことができる。なお、コイル42と接続線43とは、単一の部材から構成されているのが好ましい。
【0033】
具体的に、1つの貫通孔35から複数本の接続線43が引き出されている場合には、回路基板60の各相に対して適切な接続線43を選別する作業が別途必要となり、作業性が悪い虞がある。これに対し、好適な実施形態では、1つの貫通孔35には1本の接続線のみを通すので、回路基板60の各相に対応する接続線43を容易に把握することができ、半田付け作業が行いやすい。なお、接続線43のうちコモン線は、3本の線を1本により合わせて構成されており、1本の接続線43とみなしている。
【0034】
貫通孔35におけるベース部34の下開口部は、貫通孔35よりも大径の凹部36を含む。具体的に、凹部36は、下方に向かって径が漸次増大する形状を含む。凹部36内には、貫通孔35が配置される。各貫通孔35の周方向の間には、各凹部36を区画する壁部58が配置される。
【0035】
ベース部34は、その下面71bに、貫通孔35が配置された底部34aと、底部34aの外周部から上側に延びる側壁部34bと、を含む。底部34aは、貫通孔35より径方向外側に位置して上側に窪んだ収容部37と、凹部36と収容部37とに連続する連通溝38と、を含む。収容部37は、周方向に延びている。このように、収容部37を貫通孔35より径方向外側に配置することで、収容部37を貫通孔35の近傍に配置する場合に比べて底部34aを削る面積が少なくでき、ベース部34の剛性が低下するのを抑えることができる。また、収容部37を底部34aにおける比較的厚肉の部位に配置することにより、ベース部34の剛性が低下するのを抑えることができる。好適な実施形態では、例えば厚肉の部位は、スラストヨーク33の下側の部位等である。
【0036】
また、接続線43に対応するベース部34の下面71b上の部位を削ることにより、凹部36及び連通溝38をベース部34の下面71bに配置している。そのため、従来に比べてベース部34を削る面積を少なくでき、ベース部34の剛性を得ることができる。なお、凹部36は、接続線43が貫通孔35から円滑に引き出せる最小限の大きさが好ましく、この構成によりベース部34を削る面積をより少なくできる。
【0037】
収容部37は、ベース部34の周方向に延びる途中で上側に傾斜する傾斜部37aを含む。傾斜部37aよりもコモン線側の収容部37の窪み深さが、その他の接続線43側の収容部37の窪み深さよりも深い。コモン線は、3本の線を1本により合わせて1本の接続線43とみなしているので、他の接続線43よりも径が太い。そこで、コモン線が引き出される収容部37の窪み深さを深くして、コモン線がベース部34の下面からはみ出さないようにしている。
【0038】
また、凹部36及び連通溝38を含むベースプレート31の表面は、電着塗装膜を含む。電着塗装膜は、数μm程度の膜厚に構成されており、絶縁性が得られる。
【0039】
収容部37内には、フレキシブル回路基板60(以下、「回路基板60」という)が配置される。より正確には、回路基板60における、コイル42の接続線43と接続するためのパッド部65が収容部37に配置される。
【0040】
図6に示すように、回路基板60は、粘着剤層61と、第1絶縁層62と、導電層63と、第2絶縁層64と、を含む。第1絶縁層62は、粘着剤層61上に位置する。導電層63は、第1絶縁層62上に位置し接続線43に電気的に接続する。第2絶縁層64は、導電層63を一部露出させて覆う。パッド部65は、第2絶縁層64から一部露出された導電層63で構成される。回路基板60は、側壁部34b及びベースプレート31の下面に沿って配置される。パッド部65は収容部37に配置される。回路基板60は、粘着剤層61によって貼り付けられる。第1及び第2絶縁層62,64は、例えばポリイミド等で構成される。導電層63は、例えば銅箔等で構成される。
【0041】
ここで、
図4に示すように、コイル42の接続線43のW相及びコモンに対応するパッド部65近傍の第1絶縁層62及び第2絶縁層64は、貫通孔35に向かって延びる突起部60aを含む。突起部60aは連通溝38内に配置されるのが好ましい。突起部60aは、接続線43の後述する皮膜除去部44とベースプレート31との間に位置している。このような構成とすれば、接続線43の皮膜除去部44とベースプレート31との間に位置する第1及び第2絶縁層62,64によって、接続線43がベースプレート31に接触して電気的に接続、すなわちショートすることを防止できる。
【0042】
また、凹部36、連通溝38を構成するベースプレート31の表面は、前述の電着塗装膜により覆われているのが好ましい。電着塗装膜により接続線がベースプレート31に接触して電気的に接続することを防止できる。特に、連通溝38を構成するベースプレート31の表面が電着塗装膜により覆われていることにより、皮膜除去部44とベースプレート31との間に第1及び第2絶縁層62,64に加え電着塗装膜も位置するため、より一層電気的に接続することを防止できる。
【0043】
なお、収容部37も電着塗装膜により覆われているのが好ましい。また、突起部60aは、第1絶縁層62のみで構成されていてもよく、また、第2絶縁層64のみで構成されてもよい。
【0044】
ステータ40のコイル42は、導線43aと、導線43aを覆う絶縁皮膜43bとを含む。コイル42の接続線43の先端部は、絶縁皮膜43bが除去された皮膜除去部44を含む。皮膜除去部44は、絶縁皮膜43bが除去されて剥き出しとなった導線43aに塗布された半田膜を含む。
【0045】
各接続線43は、ベース部34の4つの貫通孔35内に配置されたブッシング45を通っている。具体的には、ブッシング45には、4つのブッシング貫通孔が配置され、これらブッシング貫通孔に各接続線が1本ずつ通されている。
【0046】
そして、各接続線43は、連通溝38内を通り、回路基板60に向かって略同一方向(
図4では右斜め下方向)に延びている。このような構成とすれば、接続線43の配線作業を効率的に行うことができる。すなわち、ベース部34の下面に引き出された4本の接続線43を治具(図示省略)を用いて保持しつつ、この治具を回路基板60側に向かって右斜め下方向に移動させる。これにより、4本の接続線43を同時に同一方向に折り曲げて連通溝38内に配置することができ、作業効率が向上する。
【0047】
接続線43は、回路基板60のパッド部65に半田付けされ、回路基板60と電気的に接続されている。ここで、収容部37の窪み深さは、回路基板60の厚さと半田48の厚さの和より大きく(
図1参照)、半田48の盛り上がり部分がベース部34の下面からほぼ突出しない。
【0048】
貫通孔35は封止材55により封止され、封止材55は、凹部36及び連通溝38に位置する。更に、封止材55は、貫通孔35をなす円筒部72の内面とブッシング45の外面との間に位置するのが好ましい。ブッシング45をベース部34に固定して外れ難くできる。
【0049】
封止材55は熱硬化性の接着剤が好ましく、接続線43が貫通孔35、凹部36及び連通溝38内で動かないように固定している。ここで、凹部36は、下方に向かって径が漸次増大する形状であるから、封止材55を凹部36に位置させたときに、貫通孔35の下開口部に封止材55が集まりやすくなる。なお、封止材55は、熱硬化性の接着剤に代えて、例えば紫外線硬化型の接着剤等、種々の接着剤を用いてもよい。また、気密性が得られるのであれば、接着剤以外の封止材を用いてもよい。例えば、塗布状態で液状又はゲル状であって、接着剤以外の封止材を用いてもよい。
【0050】
このように、回路基板60を、貫通孔35よりも径方向外側の収容部37内に配置しているので、貫通孔35を封止材55で封止する際に、封止材55による貫通孔35の封止を回路基板60が妨げない。さらに、貫通孔35を封止材55によって封止して気密性を得ることができる。これにより、ハードディスク駆動装置1のハウジング13内と外部との気体等が貫通孔35を介して出入りすることを防止できる。特に、ハードディスク駆動装置1のハウジング13内に介在する気体等が貫通孔35から漏出することを防止できる。また、本実施形態では、ハウジング13内にヘリウムが介在し、ヘリウムは空気に比べ分子量が小さいため貫通孔35から漏出しやすい。しかし、本実施形態の構成により、ヘリウムが貫通孔35から漏出することを防止できる。
【0051】
(ブッシング)
ハードディスク駆動装置1の薄型化を進めると、ハウジング13のベース部34も薄くせざるを得ない。ベース部34が薄くなると貫通孔35の軸方向長さも短くなり、ハウジング13とブッシング45との締結長さが得られなくなる。その結果、ブッシング45がベース部34に対し外れ易くなる。
【0052】
そこで、本発明者は、ハウジング13とブッシング45との締結長さを得ようとして、ブッシング45の軸方向長さを長くすることを試みた。ブッシング45が長い構成の場合、貫通孔35から引き出される接続線43が凹部36や連通溝38から大きく離れてしまい、接続線43がベース部34の下面71bから飛び出すという問題が発生する虞がある。
【0053】
また、ブッシング45を長くする場合、半田づけするために接続線43を引っ張ると、接続線43がブッシング45の内周面に接触して力が加わり、ブッシング45が接続線43の引出方向に傾く、あるいは横にずれる虞がある。
【0054】
ブッシング45や貫通孔35は封止材55で封止されるが、ブッシング45が傾いたり横にずれたりしていると、貫通孔35をなすベース部34の内周面とブッシング45との間の隙間が不均一になる。その結果、封止材55が隙間を通ってステータ40側に流れ出す虞がある。
【0055】
そこで、本発明者は、これらの課題を解決すべく、ブッシング45を見いだした。
【0056】
図7〜
図11に、本実施形態のブッシング45を示す。ブッシング45は、それぞれの貫通孔35に対応した4つの円筒状の円筒部72と、これら円筒部72をそれぞれ連結する円弧状の連結部73と、を含む。
【0057】
ブッシング45は、樹脂材料から構成されている。ブッシング45の樹脂材料としては、例えば、ポリプチレン・テレフタレート(PBT)が挙げられる。なお、樹脂材料としては、PBTに限らず、例えばポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)等のエンジニアプラスチック、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)等のスーパーエンジニアリングプラスチック等を用いてもよい。
【0058】
図11に拡大して示すように、円筒部72は、4つのリブ75と、案内溝76と、を含む。4つのリブ75は、円筒部72から径方向外側に突出して軸方向に延びる。案内溝76は、円筒部72の下端に配置され、径方向に延びる。
【0059】
円筒部72は、接続線43(W相、V相、U相)に対応した3つ相用の円筒部72aと、接続線43(コモン)に対応した1つのコモン用の円筒部72bとを含む。コモン用の円筒部72bは、相用の円筒部72aよりも内径が大きい。また、コモン用の円筒部72bの案内溝76は、相用の円筒部72aの案内溝76よりも幅が大きい。コモン線は他の接続線43よりも径が大きいからである。
【0060】
リブ75を含む円筒部72の外径は約2mm以下が好ましく、円筒部72の長さも約2mm以下が好ましい。円筒部72の外径が小さいと、接続線43から受ける力が相対的に大きく外れ易い可能性があるが、本実施形態のブッシング45を用いることで外れ難い。
【0061】
円筒部72の外径は貫通孔35の内径よりも大きい。そのため、円筒部72は貫通孔35に締まり嵌め状態にて配置されている。より具体的には、円筒部72は、貫通孔35をなすベース部34の内周面に締まり嵌め状態の一例として、圧入されている。圧入を採用することにより、円筒部72とベース部34の内周面との締結力を得ることができ、円筒部72をベース部34の内周面に強く固定することができる。
【0062】
図12に示すように、円筒部72の軸方向の長さL1は貫通孔35の軸方向の長さL2よりも長い。従って、円筒部72の下端の一部は貫通孔35から突出している。その結果、貫通孔35をなすベース部34の内周面における軸方向の全域にわたって円筒部72を接触させることができる。接触面積が増える分、ブッシング45のベース部34からの外れを防止できる。
【0063】
図13に示すように、案内溝76の周方向の最短幅Mは接続線43の外径よりも大きい。従って、接続線43を案内溝76に収容することができる。
【0064】
また、
図12に示すように、案内溝76の深さDは接続線43の外径よりも大きい。従って、接続線43を案内溝76に収容することができることに加え、接続線43を案内溝76から突出しないようにできる。
【0065】
リブ75は、周方向に略等間隔で円筒部72の外周面に配置されている。リブ75は軸方向に延びているので円筒部72を貫通孔35に配置し易くなることに加え、リブ75が円筒部72に強く接するのでブッシング45を外れ難くできる。リブ75の下端は、下面側から上面側に向かって次第に突出量が大きくなる傾斜部75aを含む。従って、円筒部72を貫通孔35により配置し易くなり、作業性に優れる。
【0066】
いずれか1つのリブ75は、案内溝76の上側に位置している。換言すれば、円筒部72を軸方向から見て、案内溝76が延びる方向に配置されている。詳しくは、案内溝76は、周方向に略円弧状に構成され、リブ75は案内溝76の周方向における略中央に位置している。円筒部72が貫通孔35内で傾いたり横にずれたりするのを防ぐことができる。
【0067】
すなわち、
図12、
図13に示すように、接続線43を貫通孔35から引き出す際、接続線43は案内溝76の周方向における略中央に位置する円筒部72の内周のエッジ72aに接触する。従って、エッジ72aに最も力が加わる。好適な実施形態では、案内溝76の略中央に対応してリブ75が配置されているので、円筒部72が貫通孔35内で傾いたり横にずれたりするのを防ぐことができる。その結果、ブッシング45は外れ難くなるとともに、封止材55がステータ40側に流れ込むのを防止できる。
【0068】
図8や
図9、
図10に示すように、円筒部72の内周面は、上側から下側に向かって次第に縮径する第1傾斜面部78と、下側から上側に向かって次第に縮径する第2傾斜面部79と、を含む。従って、第1傾斜面部78により、接続線43は貫通孔35に通し易い。また、第2傾斜面部79により、接続線43は貫通孔35から引き出し易い。
【0069】
また、第1傾斜面部78の下端に位置する下開口部78aは、その上端に位置する上開口部78bよりも直径が小さい。従って、円筒部72の内側に位置する封止材55は、下開口部78aに溜まり易く、封止し易い。
【0070】
ブッシング45は、ベース部34の上面71a側に配置される。具体的には、円筒部72はそれぞれ貫通孔35に収容される。連結部73は、
図5に示した、ベース部34の上面に配置された溝部74に収容される。連結部73によって円筒部72を連結することで、円筒部72をまとめて貫通孔35に配置することができ、作業性に優れる。また、連結部73を溝部74に収容することで、ブッシング45をベース部34に強く固定することができ、ブッシング45を外れ難くできる。
【0071】
なお、本発明にかかるスピンドルモータ等は、前記の実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【0072】
例えば、上述した実施形態では、ブッシング45の連結部73は、ベース部34の上面71a側に位置するが、ベース部34の下面71b側に位置してもよい。リブ75の数は2つ以上であればよい。
【0073】
また、締まり嵌め状態としては、圧入に限らず、他の方法でもよい。