特開 2022-143886 スピンドルモータおよびハードディスク駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022143886

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】スピンドルモータおよびハードディスク駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/22 20060101AFI20220926BHJP

   H02K 11/30 20160101ALI20220926BHJP

   G11B 33/12 20060101ALI20220926BHJP

   G11B 19/20 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

H02K5/22

H02K11/30

G11B33/12 313U

G11B19/20 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021044645

(22)【出願日】2021-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】昭和 秀明

(72)【発明者】

【氏名】中嶌 大吾

(72)【発明者】

【氏名】大田 和夫

【テーマコード（参考）】

5H605

5H611

【Ｆターム（参考）】

5H605BB05

5H605BB10

5H605BB15

5H605BB19

5H605CC06

5H605DD05

5H605EB03

5H605EC01

5H605EC20

5H605GG02

5H611BB01

5H611BB07

5H611TT01

5H611UA04

(57)【要約】

【課題】ベース部の厚さを確保することができるとともに、コモン線と他の部品との接触を回避することができるスピンドルモータおよび剛性が向上されたハードディスク駆動装置を提供する。
【解決手段】複数のコイル１０４から引き出された複数の導線が撚り合わされて形成された撚線部１０６と、撚線部１０６よりもベース部１０１の外面側に設けられ、撚線部１０６から延在している単一の導線からなる単線部１０７とを備えている。撚線部１０６は、少なくともベース部１０１に形成した貫通孔１０５の内部まで延在するとともに、撚線部１０６の一部が封止材Ａにより覆われており、単線部１０７がベース部１０１の外面側に引き出されて回路基板１１５に接続されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に延在する回転軸を中心として回転する回転部と、
軸方向に直交する半径方向に延在する内面と外面とを有するベース部と、
前記ベース部に形成され、前記ベース部の内面側に内側開口部を有する貫通孔と、
前記貫通孔に配置された封止材と、
前記ベース部の内面側に設けられ、複数のコイルが巻回されているステータコアと、
前記ベース部の外面側に設けられた回路基板と、
前記複数のコイルから引き出された複数の導線が撚り合わされて形成された撚線部と、
前記撚線部よりもベース部の外面側に設けられ、前記撚線部から延在している単一の前記導線からなる単線部と、
を備え、
前記撚線部は、少なくとも前記貫通孔の内部まで延在するとともに、該撚線部の一部が前記封止材により覆われており、
前記単線部が前記ベース部の外面側に引き出されて前記回路基板に接続されているスピンドルモータ。

【請求項2】

前記単線部は、前記貫通孔の内部で前記撚線部から延在している請求項１に記載のスピンドルモータ。

【請求項3】

前記単線部と、前記撚線部の前記単線部側の端部を含む少なくとも一部が第１半田により覆われ、前記単線部が第２半田により前記回路基板に接続されている請求項１または２に記載のスピンドルモータ。

【請求項4】

前記撚線部の少なくとも前記封止材と接触する部分が前記第１半田により覆われている請求項３に記載のスピンドルモータ。

【請求項5】

前記ベース部の外面側に引き出された単線部と前記第２半田とを前記封止材で覆った請求項３または４に記載のスピンドルモータ。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれかに記載のスピンドルモータに、複数のハードディスクを備え、前記ベース部に、前記ハードディスクに対するデータの書込みと読取りを行う読書き機構を備えたハードディスク駆動装置。

【請求項7】

前記ベース部の内部に、空気よりも密度の小さい気体を封入した請求項６に記載のハードディスク駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スピンドルモータおよびハードディスク駆動装置に係り、特に、コモン線の回路基板への固定方法の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

ハードディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータは、一般に、３相のコイルを備え、コイルを構成する各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の巻き線の一端は引出線として、ベース部のそれぞれ別々の貫通孔を通ってモータ外部へ引き出される。巻き線の他端も中性点の役割を持つコモン線としてモータ外部へ引き出されるとき、コモン線は、３本のコモン線を撚り合わせた状態で１つの貫通孔から引き出される場合がある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１２７６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

３本のコモン線を撚り合わせた撚線は、ベース部の貫通孔を通してモータ外部でフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）に固定される。３本のコモン線を撚り合わせているため、撚線は他の引出線よりも太い。ＦＰＣへ接続されるリード線等は、ベースプレートの下端よりもはみ出ないことが要求される。したがって、撚線は他のリード線よりも太いことを考慮すると、ＦＰＣが配置されるベース部の凹部の深さを大きくする必要がある。凹部を深くすると、その箇所のベース部の厚さが薄くなる。ハードディスク駆動装置の大容量化に伴いディスク枚数が増えると、内部空間を確保するためにベース部の厚さをより薄くする必要性が生じる。さらに、特許文献１に記載の技術では、撚線がベース部の貫通孔に接触してショートする虞がある。

【0005】

しなしながら、ベース部が薄くなるとハードディスク駆動装置の剛性が低くなってしまう。さらに、ヘリウムを封入したハードディスク駆動装置においては、密封性を確保するため、ベース部の厚さをなるべく厚くすることが望ましい。加えて、撚線が他の部品と接触してショートする危険性を回避する措置を講じる必要がある。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＦＰＣに固定するコモン線の太さを制限することにより、ＦＰＣを収容するベース部の凹部の深さを浅くすることができ、よってベース部の厚さを確保することができるとともに、コモン線と他の部品との接触を回避することができるスピンドルモータおよび剛性が向上されたハードディスク駆動装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、軸方向に延在する回転軸を中心として回転する回転部と、軸方向に直交する半径方向に延在する内面と外面とを有するベース部と、前記ベース部に形成され、前記ベース部の内面側に内側開口部を有する貫通孔と、前記貫通孔に配置された封止材と、前記ベース部の内面側に設けられ、複数のコイルが巻回されているステータコアと、前記ベース部の外面側に設けられた回路基板と、前記複数のコイルから引き出された複数の導線が撚り合わされて形成された撚線部と、前記撚線部よりもベース部の外面側に設けられ、前記撚線部から延在している単一の前記導線からなる単線部とを備え、前記撚線部は、少なくとも前記貫通孔の内部まで延在するとともに、該撚線部の一部が前記封止材により覆われており、前記単線部が前記ベース部の外面側に引き出されて前記回路基板に接続されているスピンドルモータである。

【0008】

本発明は、複数のコイルから引き出された複数の導線が撚り合わされて形成された撚線部と、撚線部よりもベース部の外面側に設けられ、撚線部から延在している単一の導線からなる単線部とを備えている。そして、撚線部は、少なくとも貫通孔の内部まで延在するとともに、撚線部の一部が封止材により覆われているから貫通孔と接触してショートすることがない。さらに、単線部がベース部の外面側に引き出されて回路基板に接続されているから、単線部が固定された回路基板および単線部の総厚さは撚線部が固定される場合と比較して薄い。したがって、本発明によれば、回路基板を配置するためのベース部の凹部を浅くすることができるので、ベース部の厚さが確保されたスピンドルモータ、および剛性が向上されるとともに内部に封入する低密度気体の密閉性が確保されたハードディスク駆動装置を提供することができる。

【0009】

ここで、本発明では、単線部が貫通孔の内部で撚線部から延在していることが好ましい。このような態様では、単線部が貫通孔を出たところで回路基板側へ屈曲するので、撚線部が単線部に切り替わる箇所を避けて単線部を屈曲させることができ、屈曲箇所での応力集中を避けることができる。

【0010】

また、本発明では、単線部と撚線部の単線部側の端部を含む少なくとも一部が第１半田により覆われ、単線部が第２半田により回路基板に接続されることが好ましい。このような態様では、単線部が第１半田で覆われているので、単線部を第２半田により回路基板に接続する際に第２半田の付着性が向上する。また、単線部から撚線部まで第１半田で覆うことにより、各導線同士の導通を容易に確保することができる。

【0011】

さらに、撚線部を構成する導線同士の隙間には空気が滞留しており、撚線部を封止材で覆うと滞留した空気が気泡となって封止材に残る可能性がある。封止材に気泡が残っていると、温度変化に伴う膨張や収縮に起因して封止材に亀裂を生じさせる虞がある。この点、上記のような態様では、撚線部を第１半田で覆うことにより、第１半田が撚線部を構成する導線同士の隙間に浸透し、滞留している空気を放散するので、封止材で撚線部を覆った際に封止材の内部に気泡が残るのを抑制することができる。

【0012】

上記のような観点からすると、撚線部の少なくとも封止材と接触する部分が第１半田により覆われていることが好ましい。また、ベース部の外面側に引き出された単線部と第２半田とを封止材で覆うことができる。

【0013】

本発明は、上記構成のスピンドルモータに、複数のハードディスクを備え、ベース部に、ハードディスクに対するデータの書込みと読取りを行う読書き機構を備えたハードディスク駆動装置である。この場合、ベース部の内部に、空気よりも密度の小さい気体を封入することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、回路基板を配置するためのベースプレートの凹部を浅くすることができるので、ベースプレートの厚さが確保されるとともに、コモン線と他の部品との接触を回避することができるスピンドルモータと、剛性が向上されるとともに内部に封入する低密度気体の密閉性が確保されたハードディスク駆動装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態のハードディスク駆動装置を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態におけるコイルの結線図である。

【図3】本発明の実施形態のハードディスク駆動装置を示す断面図である。

【図4】（Ａ）は本発明の実施形態のスピンドルモータを示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂで示す部分の拡大図である。

【図5】（Ａ）は比較例のスピンドルモータを示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂで示す部分の拡大図である。

【図6】（Ａ）は他の比較例のスピンドルモータを示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂで示す部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

１．ハードディスク駆動装置
図１は、本発明の実施形態に係るスピンドルモータを用いたハードディスク駆動装置１０の全体構成を示す斜視図であり、図３は回転軸を含む面で切断した断面図である。これらの図に示すように、ハードディスク駆動装置１０は、凹部１１７を有するベース部１０１にカバー部１９を装着してハウジング１１８を形成し、ハウジング１１８内に、スピンドルモータ１００と、スピンドルモータ１００に取り付けられて回転する複数のハードディスク１３とを備えている。また、ハードディスク駆動装置１０は、ハードディスク１３にそれぞれ対向する複数の磁気ヘッド１２を支持するスイングアーム１１と、スイングアーム１１を駆動するアクチュエータ１４と、これらの機器を制御する制御部１５とを備えている。

【0017】

２．スピンドルモータ
図４（Ａ）は、回転軸を含む面で切断した実施形態のスピンドルモータ１００の断面図である。スピンドルモータ１００は、ベース部１０１と、ベース部１０１に固定されたシャフト１０２を備え、シャフト１０２には、軸方向に互いに離間して円錐軸受部材２０１，３０１が固定され、軸受２００，３００を構成している。また、ベース部１０１には、シャフト１０２の軸方向上方に向けて延在する円筒部１０１ａが形成され、円筒部１０１ａの外周にはステータコア１０３が固定されている。ステータコア１０３は、環形状を有する薄板状の軟磁性材料（例えば、電磁鋼板）を軸方向で複数枚積層したものであり、径方向外側に突出した複数の極歯を備えている。複数の極歯は、周方向に沿って等間隔に設けられ、それぞれにコイル１０４が巻回されている。

【0018】

スピンドルモータ１００の回転部は、ロータ１１０を備えている。ロータ１１０は、円筒部１１１を備え、円筒部１１１の内周面側に円環状のロータマグネット１１３が固定されている。ロータマグネット１１３は、周方向に沿ってＳＮＳＮ・・と隣接する部分が交互に異極性となるように着磁されている。ロータマグネット１１３の内周は、隙間を有した状態でステータコア１０３の極歯の外周に対向している。そして、コイル１０４に駆動電流を供給することで、ロータマグネット１１３を回転させようとする駆動力が生じ、ロータ１１０がシャフト１０２を軸として、シャフト１０２およびベース部１０１に対して回転する。この原理は、通常のスピンドルモータと同様である。

【0019】

円筒部１１１の下端部周縁には、半径方向外側に延在するフランジ部１１４が形成されている。フランジ部１１４は、複数のハードディスク１３を重ねて載置するためのディスク載置部として機能する。図３に示すように、フランジ部１１４にはハードディスク１３が載置され、ハードディスク１３には、スペーサ１６を介してハードディスク１３が次々と積層され、合計で９枚のハードディスク１３が積層されている。なお、ハードディスク１３は１０枚以上であってもよい。そして、最上部のハードディスク１３は、ロータ１１０の上面にねじ１７で取り付けたクランプ１８によってロータ１１０に固定されている。

【0020】

３．コモン線取付構造
図２および図４（Ｂ）を参照してコモン線の取付構造を説明する。図４（Ｂ）に示すように、ベース部１０１の外面には凹部１０１ｂが形成され、凹部１０１ｂには回路基板１１５が配置されている。また、ベース部１０１には、面取り１０５ａを有する貫通孔１０５が形成されている。貫通孔１０５の内面側の開口部には、中央部に貫通孔１１６ａを有する絶縁シート１１６が固定されている。

【0021】

コイル１０４は、図２に示すように、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）のコイルを備え、コイル１０４を構成する各相の巻き線の一端は引出線として、ベース部１０１のそれぞれ別々の貫通孔（図示略）を通ってベース部１０１の外面へ引き出され、回路基板１１５に接続されている。巻き線の他端の導線も中性点の役割を持つ３本のコモン線としてベース部１０１の外部へ引き出されるとき、互いに撚り合わされて撚線部１０６とされる。撚線部１０６の中の１本の導線は、撚線部１０６から延在して１本の単線部１０７とされている。

【0022】

ここで、撚線部１０６は、絶縁シート１１６の貫通孔１１６ａを通って貫通孔１０５の中程まで達している。撚線部１０６から延在する単線部１０７は、貫通孔１０５の開口部で横方向に屈曲して回路基板１１５の所定の箇所に達している。

【0023】

撚線部１０６の絶縁シート１１６の手前の部分から単線部１０７の先端までは、第１半田１０８によって被覆されている。この半田１０８の熱により、導線表面の絶縁層が除去され、３本の導線は互いに導通している。また、単線部１０７の先端は、第２半田１０９によって回路基板１１５に接続されている。そして、貫通孔１０５には接着剤などの封止材Ａが充填され、貫通孔１０５から出た単線部１０７と第２半田１０９は封止材Ａで覆われている。

【0024】

４．効果
上記構成のスピンドルモータ１００にあっては、撚線部１０６は、少なくとも貫通孔１０５の内部まで延在するとともに、撚線部１０６の一部が封止材Ａにより覆われているから貫通孔１０５と接触してショートすることがない。さらに、単線部１０７がベース部１０１の外面側に引き出されて回路基板１１５に接続されているから、単線部１０７が固定された回路基板１１５および単線部１０７の総厚さは撚線部１０６が固定される場合と比較して薄い。したがって、上記実施形態によれば、回路基板１１５を配置するためのベース部１０１の凹部１０１ｂを浅くすることができるので、ベース部１０１の厚さを確保することができる。したがって、上記スピンドルモータ１００を備えたハードディスク駆動装置１０は、剛性が向上し、内部に封入する低密度気体の密閉性が確保されたものとなる。

【0025】

特に、上記実施形態では、単線部１０７が貫通孔１０５の内部で撚線部１０６から
延在しているので、単線部１０７が貫通孔１０５を出たところで回路基板１１５側へ屈曲する。このように、上記実施形態では、撚線部１０６が単線部１０７に切り替わる箇所を避けて単線部１０７を屈曲させているので、屈曲箇所での応力集中を避けることができる。

【0026】

また、上記実施形態では、単線部１０７と撚線部１０６の単線部１０７側の端部を含む少なくとも一部が第１半田１０８により覆われ、単線部１０７が第２半田１０９により回路基板１１５に接続されているので、単線部１０７を第２半田１０９により回路基板１１５に接続する際に第２半田１０９の付着性が向上する。また、単線部１０７から撚線部１０６まで第１半田１０８で覆っているので、各導線同士の導通を容易に確保することができる。

【0027】

さらに、上記実施形態では、撚線部１０６を第１半田１０８で覆っているので、第１半田１０８が撚線部１０６を構成する導線同士の隙間に浸透する。これにより、導線同士の隙間に滞留している空気を放散するので、封止材Ａで撚線部１０６を覆った際に封止材Ａの内部に気泡が残るのを抑制することができる。

【0028】

５．比較例１
図５を参照して上記実施形態との対比となる比較例１を説明する。比較例１のスピンドルモータ１００は、コモン線の取付構造のみが上記実施形態と異なっている。そこで、以下の説明においては、上記実施形態と同等の構成要素には同符号を付してその説明を省略する。

【0029】

図５（Ｂ）に示すように、コイル１０４は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）のコイルを備え、コイル１０４を構成する各相の巻き線の一端は引出線として、ベース部１０１のそれぞれ別々の貫通孔（図示略）を通ってベース部１０１の外面へ引き出され、回路基板１１５に接続されている。巻き線の他端の導線は、中性点の役割を持つ３本のコモン線であり、互いに撚り合わされて撚線部１０６とされる。撚線部１０６は、絶縁シート１１６の貫通孔１１６ａとベース部１０１の貫通孔１０５に挿通され、貫通孔１０５の開口部で横方向に屈曲して回路基板１１５の所定の箇所に達している。そして、撚線部１０６の先端は、第２半田１０９によって回路基板１１５に接続されている。また、貫通孔１０５には接着剤などの封止材Ａが充填され、貫通孔１０５から出た撚線部１０６と第２半田１０９は封止材Ａで覆われている。

【0030】

以上のように、比較例１に係るスピンドルモータ１００は、単線部１０７を有していない点と、撚線部１０６に第１半田１０８が設けられていない点で上記実施形態と異なっている。そのため、図５（Ｂ）に示すように、ベース部１０１の外面には第２半田１０９と封止材Ａがベース部１０１の外面から突出しないように深い凹部１０１ｂが形成されている。このため、ベース部１０１の剛性が不充分となる。また、撚線部１０６に第１半田１０８で被覆されていないため、撚線部１０６の内部に滞留している空気により封止材Ａに気泡が残る虞がある。

【0031】

６．比較例２
図６は比較例２のスピンドルモータ１００を示す図である。比較例２は、撚線部１０６が絶縁シート１１６の上側から撚線部１０６の先端まで第１半田１０８で覆われている点で前記比較例１と異なっている。上記構成の比較例２では、撚線部１０６の封止材Ａに覆われた部分が第１半田１０８で被覆されているため、撚線部１０６の内部に滞留している空気により封止材Ａに気泡が残るとの不具合は解消される。しかしながら、比較例２においてもベース部１０１の外面に深い凹部１０１ｂを必要とし、ベース部１０１の剛性が不充分となる。

【0032】

７．変更例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変更が可能である。

【0033】

ｉ）第１半田１０８および第２半田１０９は、本発明の目的を達成する上で必ずしも必須ではなく、設けないことも可能である。その場合、撚線部１０６で３相のコイル１０４の導線を互いに導通させるために、熱を加える等により各導線表面の絶縁層を除去することが望ましい。また、単線部１０７を回路基板１１５に接続するには、例えば単線部１０７の先端の絶縁層を除去して上方へ向けて屈曲させておき、その先端を回路基板１１５に形成した貫通孔に圧入してもよい。その場合には、貫通孔の内周面に、回路基板１１５に形成した回路と導通する金属製の被覆ないしスリーブを設けてもよく、あるいは、単線部１０７を回路と非導通状態で保持するようにしてもよい。

【0034】

ii）上記実施形態では、撚線部１０６を貫通孔１０５の全長の中程まで形成しているが、撚線部１０６を貫通孔１０５から突出させてもよい。ただし、その場合でも撚線部１０６から単線部１０７を延在させる。

【0035】

iii）上記実施形態では単線部１０７と第２半田１０９を封止材Ａで覆っているが、封止材Ａに代えて絶縁性のシールを貼着してもよい。あるいは、単線部１０７と第２半田１０９を被覆せず露出させた状態であってもよい。

【0036】

iv）上記実施形態では、封止材Ａとして接着剤を用いているが、封止材として絶縁性の樹脂製チューブを用い、チューブに撚線部１０６および単線部１０７を挿通させてもよい。その場合、チューブは、貫通孔の少なくとも全長に亘って延在させることができ、第２半田１０９の手前まで延在させることもできる。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明は、スピンドルモータおよびハードディスク駆動装置に利用することができ、特に、多くのハードディスクを装着し、内部に低密度気体を封入したハードディスクに好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0038】

１０…ハードディスク駆動装置、１１…スイングアーム、１２…磁気ヘッド、１３…ハードディスク、１４…アクチュエータ、１５…制御部、１６…スペーサ、１７…ねじ、１８…クランプ、１９…カバー部、１００…スピンドルモータ、１０１…ベース部、１０１ａ…円筒部、１０２…シャフト、１０３…ステータコア、１０４…コイル、１０５…貫通孔、１０５ａ…座刳り穴、１０６…撚線部、１０７…単線部、１０８…第１半田、１０９…第２半田、１１０…ロータ、１１１…円筒部、１１３…ロータマグネット、１１４…フランジ部、１０１ｂ…凹部、１１５…回路基板、１１６…絶縁シート、１１７…凹部、１１８…ハウジング、１１６ａ…貫通孔、２００，３００…軸受、２０１，３０１…円錐軸受部材、Ａ…封止材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】