ブラシレスモータ
【課題】ＨＤＤにおいて、融着銅線巻回モータでは、加熱融着により発生するコンタミが読み取りに影響する。清浄面で有意性がある非融着銅線巻回モータでは、コイルの緩み止め巻回処理に伴う相間インダクタンスが不均一となり、精度・効率に優れたインダクタンスによる回転検出方式・ＰＷＭ制御駆動の適用はむずかしかった。
【解決手段】最初と最後に巻く相の巻き線のみに緩み止め処理を施すと共に、緩み止め巻回に伴う自己・相互インダクタンスの変動発生要因を回避して相間インダクタンスを均一化する。回転時の相間インダクタンスを測定することにより、低速回転時でも精度よく回転状態を検出できるので、この情報を用いてＰＷＭ制御する。
【解決手段】最初と最後に巻く相の巻き線のみに緩み止め処理を施すと共に、緩み止め巻回に伴う自己・相互インダクタンスの変動発生要因を回避して相間インダクタンスを均一化する。回転時の相間インダクタンスを測定することにより、低速回転時でも精度よく回転状態を検出できるので、この情報を用いてＰＷＭ制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータに関するものであり、詳しくは、インダクタンスのコイル相間のアンバランスを抑えて、インダクタンスによる回転検出方式ＰＷＭ制御駆動を可能にしたモータステータ及びそれを組み込んだスピンドルモータ及び情報記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パソコンのハードディスク駆動用モータに代表される小型高速モータには、３相ブラシレスモータ等の同期モータ型ブラシレスモータが用いられている。このブラシレスモータは、回転自在のシャフトを軸心とするロータと、その外周を囲むステータとで構成されている。円柱状のロータには、Ｓ極、Ｎ極の異なる磁極が周方向で交互に出現するように、複数個の界磁石が円周方向に配列されている。モータとしては、ステータコアの径方向内側でロータが回転するインナーロータタイプのものと、逆にステータコアの外側でロータが回転するアウターロータタイプのものがある。そして、ステータを構成する金属薄板を複数枚積層してなる環状のステータコアには、周方向の各位相位置に複数個のティースが半径方向（界磁石の方向）に放射状に突出して形成され、各ティースの間にはスロットが形成されている。各ティースには各コイルが巻回され、各相の巻き線が形成されている。各相の巻き線に、正弦波状或いは矩形波状（台形波状を含む）に変化する３相のモータ電流が給電されることによってロータが回転し、ブラシレスモータは駆動される。磁石の磁界とステータのティースあるいはスロットが発生する磁界の相互作用の不均一性によってトルクが脈動する現象が発生し、これを極力抑えるために、ブラシレスモータでは、ロータの磁極形状やステータのティース形状、あるいは巻き線方法等に種々工夫が凝らされ、最適化が進められてきた。
【０００３】
そして近年、低消費電力化の要求が強く、パソコンのハードディスク駆動用モータの駆動制御方式も従来のリニア駆動方式から消費電力の低減化が可能なＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御に変わりつつある。ＰＷＭ制御方式とは、コイルへの通電時に高速パルス電流を入力にすることにより、そのＯＦＦ時にモータのインダクタンスによって発生する逆起電力をも自身の駆動力として利用することによって、運転に必要な動力を低減するものである。したがって、モータのインダクタンスのばらつきを小さく抑えることは、従来以上に、非常に重要な要素となる。
【０００４】
また、通電するパルス幅もモータの回転数に合わせて適切に制御することで、さらに効率良い運転が可能となる。リニア駆動方式では逆起電力を利用して回転数を求めているが、低速域では小さな逆起電力しか得られないため検出しにくく、制御性はよくない。そこでＰＷＭ方式では、インダクタンスの検出値を利用して低速領域での回転制御特性をあげる方法が採用されている。このような意味からも、インダクタンスによる回転検出方式ＰＷＭ制御駆動では、インダクタンスの均一化が重要な要素項目になっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１６４５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハードディスク装置の情報記録密度は日進月歩での急速な高密度化が進んでおり、超微細なギャップを介しての記録情報の読み書きが必要とされている。このため、コンタミの発生や記録ディスクへの付着を回避すべく、ハードディスク装置内の清浄化が、なお一層、強く求められている。
【０００６】
ハードディスク装置に用いる３相ブラシレスモータにおいては、各相のコイルを３つ置きのティースで巻線することになり、隣接する巻線箇所間を接続する渡り線が緩まないように、適切な保持を行う必要がある。従来は、絶縁皮膜（例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂など）で覆われたワイヤの外表面に、さらに熱可塑性樹脂あるいは熱硬化型樹脂の融着皮膜（例えば、ポリアミド系樹脂、ブチラール系樹脂、エポキシ系樹脂等）を焼付けた２層構造の自己融着銅線を使用し、巻き線後に加熱処理することでコイル巻き線が緩まないように融着固定していたが、融着する際に発生するガスの一部はステータ内部に溜まり、ステータをハードディスク装置へ取り付けした後に漏出してくることから、ハードディスク装置内を清浄化するために、融着皮膜で覆われていない非融着銅線への切り替えが検討されている。非融着銅線はコイル巻き線が緩みやすいので、緩み止めのためにティースへの余分な巻回処理が必要になり、ステータ内の相間インダクタンスを不揃いにしていた。特に、高速サーバー機用では、逆起電力を小さくする都合上コイルの線径は太く、巻き数を少なくする必要があり、緩み止め用の１〜２回の巻回処理の影響も顕著になっていた。
【０００７】
なお、積層方向の一端部における金属薄板の表面に合成樹脂リングを取り付け、この合成樹脂リングに設けた突起に上記渡り線を係止する方法も考えられるが、薄肉化を志向している通常の構造では、金属薄板以外に上記合成樹脂リングを設けるだけの構造上の余裕はとれない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するため、インダクタンスの不揃いを小さく抑えたステータの巻き線方法、あるいは渡り線の処理方法を採用したモータステータ及び、係るモータステータを備えたモータを提供することを目的とする。
【０００９】
そのため、本発明の請求項１のモータステータは、円環状のコアバック及び該コアバックから等ピッチ角度毎に径方向へ突設した３S個（Sは正の整数）のティースを有する金属薄板を複数枚積層して構成されたステータコアと、ティースの各々に巻回された３相のコイルと、を備えたモータステータにおいて、コイルは非融着銅線であって、かつ、コイルのうちの各相のコイルは、最初に巻く相（第１の相）から、中間に巻く相（第２の相）、そして最後に巻く相（第３の相）と順番にステータコアに巻回処理されてなり、第１の相と第３の相の巻き線のみに緩み止めの巻線処理が施されることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２のモータステータは、請求項１の構成において、各相のコイルは、相毎に別々に選定された２個おきS個のティースに対して、当該ティース毎に少なくともＮ回（Ｎは２より大きい正の整数）ずつ巻回されており、第１の相もしくは第３の相のうち少なくともいずれか一方の相のコイルが、当該相以外の一つの相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティース２個において、一方のティースではｎ回、さらに他方のティースでは逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されることで緩み止めの巻線処理が行われていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３のモータステータは、請求項１又は２の構成において、各相のコイルは、相毎に別々に選定された２個おきS個のティースに対して、ティース毎に少なくともＮ回（Ｎは２より大きい正の整数）ずつ巻回されており、第１の相もしくは前記第３の相のうち少なくともいずれか一方の相のコイルが、当該相以外の一つの相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティース１個において、一度はｎ回、さらにもう一度は逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されることで緩み止めの巻線処理が行われていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４のモータステータは、請求項１乃至３の何れかに記載の構成において、第１の相のコイルが緩み止め巻きされるティースは、第３の相のコイルがＮ回巻回されるティースであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５のモータステータは、請求項１乃至４の何れかに記載の構成において、第３の相のコイルが緩み止め巻きされるティースは、第２の相のコイルがＮ回だけ巻回されるティースであることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６のモータステータは、請求項１乃至５の何れかに記載の構成において、ステータコアを構成する複数枚の金属薄板のうち、少なくとも１枚の金属薄膜のティース間にティースと同方向にコアバックから突設したリテーナが１個以上成形されており、リテーナは金属薄板に対しほぼ直角に折り曲げられ、ステータコアの周面に当接されるとともに、リテーナの先端部はステータコアの軸方向端面よりも突出してフック状をなし、第１の相と第３の相の少なくとも何れか一方の相のコイルは、リテーナに巻回することで緩み止めの巻線処理が施されたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７のモータステータは、請求項１乃至６の何れかに記載の構成において、隣接する２個の前記ティースと前記コアバックで囲まれた空間をスロットと呼び、ステータコアにおける第１、第２、第３の相のコイルの巻き線処理の終端部は、同一スロットから引き出し配線されてコモン端子となることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８のスピンドルモータは、請求項１乃至７の何れかに記載のモータステータと、モータステータが固定されるブラケットと、モータステータと半径方向に隙間をもって対向するロータマグネットが取り付けられて、付加される電源電圧によってブラケットに対し回転自在に支持されるモータロータを備え、第１、第２、第３の相は、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の組み合わせに対応し、付加される電源電圧は、モータインダクタンスを利用して回転方向又は回転数を求めて制御するＰＷＭ駆動方式によって運転制御されることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９の情報記録装置は、請求項８のスピンドルモータを取り付けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１のステータステータは、最初に巻く第１の相と最後に巻く第３の相の巻き線で緩み止めの巻線処理を施すので、その間に巻く第２の相の巻き線には緩み止めの巻線処理を施されなくとも構造機械的に緩むことはなく、融着銅線を用いて加熱融着処理を行う必要はない。非融着銅線のコイルを使用できるので、ガスの発生・漏出がない、清浄なモータステータを提供でき、高密度記録装置への適用が可能となる。
【００１９】
さらに、非融着銅線の方が、コイルへの表面処理が不要な分だけ融着銅線より安価であるので、モータの低コスト化も可能である。
【００２０】
請求項２のモータステータは、緩み止めのために行う選定された２個のティースへの巻回処理が、一方のティースではｎ回、さらに他方のティースではキャンセルするように逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されているので、相間でのインダクションの不均一性は発生しない。また、それらの２個のティースは同一相のコイルが巻回されるティースとしているので、相互インダクタンスによる不均一も発生しない。したがって、相間のインダクタンスに不均一性を発生することなく、緩み止めをすることができる。
【００２１】
請求項３のモータステータは、同一のティースにおいて、一度はｎ回、さらにもう一度はキャンセルするように逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されているので、相間でのインダクションの不均一性は発生しない。また、同一のティースで実施しているので、相互インダクタンスによる不均一も発生しない。さらに、同一のティースでキャンセルしているので、モータロータへの界磁の影響も発生せず、安定した回転が可能である。
【００２２】
なお、通常、１個のティースへの巻き数であるＮは２５程度であり、緩み止めの巻き数であるｎは１であるので、１つの相でキャンセル巻きをしない場合には、例えば９スロットのモータステータでは、｛［１＋（１÷（２５×３））］２−１｝×１００＝２．７％程度の、巻き数差に起因した相間インダクタンスの不均一が生じるが、これを回避することができる。
【００２３】
請求項４のモータステータは、最初に巻く第１の相のコイルが緩み止め巻きされるティースは、最後に巻く第３の相のコイルがＮ回巻回されるティースであるので、第１の相のコイルを巻く際には未だ第３の相のコイルは巻かれていない。したがって、第１の相のコイルの緩み止め巻きの作業性がよい。
【００２４】
請求項５のモータは、最後に巻く第３の相のコイルが緩み止め巻きされるティースは、既に巻かれた緩み止め巻き線処理を施さない第２の相のコイルがＮ回だけ巻回されたティースであるので、比較的シンプルな巻き線状態であり、線積率も過大ではない。したがって、断線を引き起こしやすい作業である逆方向へのキャンセル巻き作業も比較的行いやすいので、同一のティースで時計方向と反時計方向の２度の緩み止め巻きをすることも対応できる。
【００２５】
請求項６のモータステータは、ステータコアを構成する複数枚の金属薄板のうち、少なくとも１枚の金属薄膜のティース間にティースと同方向にコアバックから突設したリテーナが１個以上成形されており、リテーナは金属薄板に対しほぼ直角に折り曲げられ、ステータコアの周面に当接されるとともに、リテーナの先端部はステータコアの軸方向端面よりも突出してフック状をなし、第１の相と第３の相の少なくとも何れか一方の相のコイルは、リテーナに巻回することで緩み止めの巻線処理が施されている。したがって、ティース部分に巻回して行う緩み止めが不要であり、インダクションの不均一性の発生を回避できる。また、ステータコアを構成する金属薄板を折り曲げて形成されているので、高さ方向寸法の増加は僅かであり、部品の増加がなく低コストである。
【００２６】
請求項７のモータステータは、３つの相のコイルの終端部が同一スロットから引き出されてコモン端子となるので、コンパクトで作業性の良いモータステータを得られる。
【００２７】
請求項８のスピンドルモータは、上記に記載の何れかのモータステータを適用したモータであり、相間のインダクタンスの不均一性がないので、インダクタンスを測定することによって回転方向を正確に検知すると同時に回転数を精度良く測定することが可能である。したがって、低速回転域も含めて、広範囲にわたって高効率なＰＷＭ方式の運転制御が可能であるので、小型で高効率なモータを得ることができる。
【００２８】
請求項９の情報記録装置は、請求項８のスピンドルモータを取り付けたものであり、高記憶密度に耐える清浄性と高効率な特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態に係るモータステータ、及びこのモータステータを備えたスピンドルモータ、並びに記録ディスク駆動装置を図１乃至図１４を参照して説明する。尚、本発明の実施形態の説明では、便宜上、各図面の上下方向を「上下方向」とするが、実際の取付状態における方向を限定するものではない。
【００３０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、例えばハードディスク駆動装置に使用されるスピンドルモータ１を示す縦断面図である。このスピンドルモータ１は、略カップ形状のブラケット２と、ブラケット２の中央部の円形貫通孔に挿着されるハウジング４、及びハウジング４の内周面に嵌挿されたスリーブ６と、を備える。
【００３１】
ハウジング４は中空円筒状に形成された部材であり、ハウジング４の下端部には閉止板１１をレーザー溶接によって接合することで一体構造としている。閉止板１１をシール溶接することによって、ハウジング４の内部に保有するオイル３が漏洩しないように保持できる。
【００３２】
スリーブ６の内周面はロータ１０と半径方向に微小間隙を介して対向し、スリーブ６の内周面に動圧発生溝が形成され、シャフト１４の外周面との間で上部ラジアル動圧軸受部２０及び下部ラジアル動圧軸受部２２が軸線方向に離間されて設けられている。動圧溝を有するスリーブ６の下端面はロータ１０の下端部に配するシャフトフランジ１４ａの上面と、動圧溝を有する閉止板１１の上面はシャフトフランジ１４ａの下面と、軸線方向（図1の上下方向に対応）に微小間隙を介し対向し、スラスト動圧軸受部２４、２５が形成されている。回転に伴い発生する動圧効果により、ロータ１０は上部ラジアル動圧軸受部２０及び下部ラジアル動圧軸受部２２で安定に回転保持される。そして、ロータ１０の回転時には動圧効果によってオイルの内圧が高められ、ロータ１０は安定に浮上保持される。
【００３３】
また、スリーブ６の上端側にはシール部材５を装着し、ロータ１０との間でテーパー状のキャピラリーシール部を構成して、上記軸受部分の隙間部に途切れなく充填されたオイル３の飛散、漏出を防止している。
【００３４】
ロータ１０は、シャフト１４と、シャフト１４に固着されたロータハブ１２と、を備えている。シャフト１４は、スリーブ６に対して回転中心軸Ｘを中心として回転する。ロータハブ１２は、略円板状の上壁部１２ａと、上壁部１２ａの外周部から垂下する周壁部１２ｂとを備えている。この周壁部１２ｂの内周面には、ロータマグネット１６が接着剤によって固着されると共に、ロータマグネット１６は、モータステータ７と半径方向に間隙を介して対向している。また、周壁部１２ｂの外周側面には、記録ディスク５１（図示せず）が配置されている。
【００３５】
モータステータ７は、ケイ素鋼板等の金属からなる複数枚の環状金属薄板が積層されて構成されたステータコア８に、３相のコイル９が巻回されて構成され、回転中心軸Ｘと同芯を保ってステータコア８の内周部はブラケット２に固定されている。
【００３６】
本発明のスピンドルモータ１は、ＰＷＭ制御される３相駆動モータであって、各相はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相であり、これらの結線としてコモン相を有する。したがって、このコイル９の端末は４つとなる。ＦＰＣ３０は略円弧状であり、半径方向内側に向いた４つの突部３１が設けられている。これら突部３１の中央には、各々ランド部３１ａが形成されており、このランド部３１ａにコイル９を半田等の導電部材で接続固定することによって、コイル９とＦＰＣ３０との通電を確保する。ＦＰＣ３０は、ブラケット２に設けられた貫通孔２ａを通ってブラケット２の上面側から下面側に出て、ブラケット２の下面に固定される。外部電源＆制御回路（図示せず）からＦＰＣ３０を介してモータステータ７に通電されることにより、モータステータ７に磁場を形成し、この磁場とロータマグネット１６との相互作用により所定の回転トルクが得られ、スピンドルモータ１を回転駆動する。
【００３７】
なお、本実施例では、スピンドルモータ１を支えるブラケット２と、それを取り付ける記録ディスク駆動装置のベース５３とを別体にした例を示したが、これらは一体に形成されてもよい。また、軸受の形式や配置についても、上記の構造に限定される必要はない。
【００３８】
図２、図３並びに図５、図６を用いて、本願発明の主要点であるモータステータ７の構造及び配線について、さらに詳しく説明する。
【００３９】
図２に示すように、ステータコア８は、円環状のコアバック８ａから複数のティース８ｂが周方向等間隔に半径方向外側に突出してなる薄板を複数枚積層取り付けし、ティース８ｂの周囲をコイル９が巻回することにより形成される。本実施例のステータコア８では、９個のティース８ｂが半径方向に突出し、先端側が開口した９個のスロット８ｃを構成している。本発明のスピンドルモータは３相駆動モータであり各相はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相なので、各相のコイル９は２個おきのティース８ｂに順次Ｎ回（Ｎは２より大きい正の整数）巻回し、最後に同一スロットにおいて３つの相のコイル９を結線したコモン相を形成することで合計４つの端末を持ち、ＦＰＣ３０（図示せず）を介して外部電源＆制御回路（図示せず）と通じている。
【００４０】
図３に巻き線の状態を概念的に示すが、小型モータにおいてはスロット８ｃの空間は狭いので、コイル９を多数回巻回したり、限られた隙間に渡り線を通すことは非常に困難であり、接触あるいはねじれによって断線を引き起こしやすい。ちなみに、隣接するティース先端部の隙間は約１．３ｍｍ、コイルの外径は約０．３ｍｍ、ステータコアの高さは約６．０ｍｍであり、隣接するティース先端部の隙間が狭いほど、あるいはコイルの外径が大きいほど、あるいはステータコアの高さが大きいほど、スロット内での巻き線は行い難くなる。
【００４１】
コイルを巻回する手順を、従来の方法を図５に、本発明の方法を図６に示し、その相違点を比較して説明する。図５及び図６は、ステータコアを切り開いて展開して、その側面から見た展開模式図であり、ティース、スロットの位置を番号で示している。また実線は、巻回するコイルの巻回方向を模式的に表したものである。なお、説明の都合上、既出の図２及び図３に表示したように、９個のティース８ｂの位置を区別するために便宜上１乃至９の番号を付し、同様に、９個のスロット８ｃの位置を区別するために便宜上１乃至９の番号を付し、以下の説明においては、その番号で該当するティース及びスロットの位置を示している。また、Ｎは２より大きい正の整数、ｎは４より小さい正の整数を示す。
【００４２】
先に図５によって、従来の方法による巻き方を説明する。
【００４３】
最初に巻回する第１の相としてＶ相を選定する。第９スロットの下から入り、第９ティースを時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第４スロットで上から下へ、第５スロットで下から上へ配線し、第６ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第６スロットで下から上へ、第４スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ配線し、第２ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００４４】
次に、２番目に巻回する第２の相としてＷ相を選出する。第４スロットの下から入り、第５スロットで上から下へ、第６スロットで下から上へ渡り配線し、第７ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第８スロットで上から下へ、第９スロットで下から上へ渡り配線し、第１ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第２スロットで上から下へ、第３スロットで下から上へ渡り配線し、第４ティースで時計方向にＮ＋１回巻回した後、第４スロットで下から上へ、第３スロットで上から下へ渡り配線し、第２ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００４５】
さらに、最後に巻回する第３の相としてＵ相を選定する。第１スロットの下から入り、第１ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第６スロットで上から下へ、第７スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第９スロットで上から下へ、第１スロットで下から上へ渡り配線し、第２ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。第３スロットに集結された３つのコモン線はひとつにまとめられる。
【００４６】
このような配線によって、各相のターン数はある程度まで揃えられ、また配線上の緩みも止められるが、Ｕ，Ｖ，Ｗのどの相も第２ティースで緩み止めの巻回処理を行っており、相間での相互インダクタンスの調整は不十分である。
【００４７】
次に、本願発明の巻き線方法を図６で説明する。
【００４８】
最初に巻回する第１の相としてＶ相を選定し、第９スロットの下から入り、第９ティースを時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第４スロットで上から下へ、第５スロットで下から上へ渡り配線し、第６ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第６スロットで下から上へ出し、第５ティースで緩み止めと巻き数キャンセルのために反時計方向にｎ回巻回して、第４スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第２ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００４９】
次に、２番目に巻回する第２の相としてＷ相を選出し、第４スロットの下から入り、第４ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第５スロットで上から下へ、第６スロットで下から上へ渡り配線し、第７ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第８スロットで上から下へ、第９スロットで下から上へ渡り配線し、第１ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００５０】
そして、最後に巻回する第３の相としてＵ相を選定する。第１スロットの下から入り、第１ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第７スロットで上から下へ、第８スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３スロットからコモン線を下に出す。第３スロットに集結された３つのコモン線はひとつにまとめられる。
【００５１】
このようにすることで、各相の巻き線ターン数は略同一となり、またＶ相で調整のために巻回方向を変更した第２ティース及び５はどちらもＵ相がＮターンの巻回を行っているところであるために、相互インダクタンスの影響はない。
【００５２】
本発明では、第１相での巻き線において、第５ティースで緩み止めと巻き数キャンセルのために反時計方向にｎ回のキャンセル巻きを行っている。一般的には、このような逆方向の巻き線を行うと、巻線機に対してステータコアがずれて、巻き線を行うノズルの調整が難しくなる、あるいはコイルが捩れたり、既に巻回されている箇所に引っ掛かったりして断線するリスクが高くなるという生産技術上の困難性がある。しかし、本発明で行っている第１の相においては、未だ他に巻かれた線がないので、そのような弊害はほとんどない。なお、最後に巻くＵ相においては、コモン線として出す第３スロットは、既に３つの相のコイルが多数配線されている箇所で空隙が少なく巻き緩みの危険性は低いので、緩み止めの巻回を省略することが可能である。そこで本実施例では作業性を重視して、最後の緩み止め巻き及びキャンセル巻きを省略している。
【００５３】
以上の配線方法による相間インダクタンスの実測結果を、図１０、図１１に示す。本実測は、高速サーバー用スピンドルモータの仕様を念頭に置き、逆起電力を小さくするために線径が太く、巻き数が少ない条件の仕様で行った。巻き数が少ない程、巻き数の不均一性の影響は顕著になる。因みに、モバイル用であれば巻き数Ｎは約５０であり、高速サーバー用ではこの約半分で約２２〜約２５と言われている。そこで、巻き数Ｎ＝２２、緩み止め巻き数ｎ＝１として測定したものである。測定結果は、回転角度に対するＵＶ、ＶＷ、ＷＵの３つの相間インダクタンスの変化を示している。図１０は従来方法によるものであるが、３つの相間インダクタンスは不均一であり、ＶＷの相間インダクタンスが最も大きく、ＷＵの相間インダクタンスが最も小さく、約７％（約１５μＨ）の差が見られた。３つの相間インダクタンスの値が同一の値になることはなく、このデータから回転数を精度良く読み取ることは困難と考えられる。これに対して本発明による実測結果を示す図１１では、約２％（約５μＨ）の差に止まっており、若干のエラーは避けられないものの、実用上は支障ない範囲での回転方向検知、回転数読み取り、ＰＷＭによる効率良い制御運転は可能である。
【００５４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２実施形態について説明する。基本的な構造は第１の実施形態と同一であり、第１の実施形態において、図１及び図２、図３説明したとおりであるので、説明を割愛する。
【００５５】
ステータコア８へのコイル巻き線の方法のみ異なるので、図７によって本願発明の巻き線方法について説明する。図７の表示方法は既出図５、図６と同じである。本巻き線方法についても、先に説明した図６とほとんど同一であり、Ｕ相における最後の処理が異なるだけである。したがって、第１の相（Ｖ相）、第２の相（Ｗ相）の巻き線方法・手順については、記載を省略する。
【００５６】
即ち、第３相としてＵ相を選択し、第１スロットの下から入り、第１ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第７スロットで上から下へ、第８スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回する。以降の配線が異なっており、引き続き、第９スロットで上から下へ渡り配線し、第１ティースで緩み止めと巻き数キャンセルのために反時計方向にｎ回巻回して、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００５７】
このようにすることで、各相の巻き線ターン数は３Ｎターンで同一となり、またＶ相で調整のために巻回方向を変更した第２ティース及び５は、どちらもＵ相がＮターンの巻回を行っているところであるために、相互インダクタンスの影響はでない。さらに、第１の実施形態と異なる点は、Ｕ相で緩み止めの時計方向にｎ回の巻回後、反時計方向にｎ回のキャンセル巻きを追加してＵ相内の巻き数を調整しているところにあり、しかも、どちらも同じ第１ティースで調整しているので相互インダクタンスの面でも、起磁力の面でも影響が生じない。したがって、第１の実施形態よりも良好な特性を得ることができる。
【００５８】
実測した結果を図１２に示す。ステータ及びコイルの仕様は、第１の実施形態と同じである。ＵＶ、ＶＷ、ＷＵの３つの相間インダクタンスは、約２２０〜２３０μＨの間で変動する、非常に良く一致した安定波形を示している。したがって、相間のインダクタンスは均等であり、回転方向の正確な検知、精度の良い回転数の検出、そして効率の良いＰＷＭ制御運転が可能であることがわかる。
【００５９】
なお、前述のように、キャンセル巻きの部分はコイルをねじるために断線しやすく、特にＵ相は最後の工程で行うことから作業スペースも少なく、断線などの不具合を発生させやすい。したがって、モータの寸法や必要とする特性、あるいは生産コストに応じて選択すればよい。
【００６０】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態を図面に基づいて説明する。スピンドルモータ１の全体構造・構成については、第１、２の実施の形態と同じなので、記載を省略する。
【００６１】
図４（Ａ）に示すように、ステータコア８は、ケイ素鋼板等の金属からなる複数枚（例えば２４枚）の環状金属薄板が積層されて構成されている。積層する金属薄板は、環状のコアバック８ａの外周側端部から等角度毎に径方向外側に突設された複数（本実施例では９個）のティース８ｂを備えている。
【００６２】
また、図４（Ｂ）に示すように、積層する金属薄板のうちの一枚には、隣接するティース８ｂとの間に、コアバック８ａの外周側端部から径方向外側に突出する少なくとも１つ以上のリテーナ８ｄが設けられている。リテーナ８ｄの長さＬ（例えば２．２ｍｍ）は、ティース８ｂよりは短いが、当該金属薄板より上側に配置される複数枚の金属薄板の厚み寸法Ｈ（例えば０．２５ｍｍ×５枚＝１．２５ｍｍ）よりは長く、折り曲げ成形した際にコアバック８ａの上端より、上に出るように設定されている。
【００６３】
ステータコア８の組立に際しては、図４（Ａ）に示すように、リテーナ８ｄを有する金属薄板１８上に所定枚数（例えば５枚）の金属薄板１８を積層してティース８ｂの位置を一致させ、この状態で同図中に示すように当該金属薄板のリテーナ８ｄを上向きに略９０度折り曲げて、リテーナ８ｄを各金属薄板１８のコアバック８ａの外周面に当接させる。
【００６４】
このように、リテーナ８ｄがコアバック８ａの外周面に当接することにより、金属薄板１８間の回止めが施される。なお、予めリテーナ８ｄをコアバック８ａに対して直角に折り曲げた上で、この金属薄板１８上に他の金属薄板１８を積層するようにしてもよい。
【００６５】
なお、ステータコア８の上部端面からのリテーナ８ｄの垂直方向への突出寸法Ｉは、リテーナ８ｄに係止されるコイル９の渡り線の本数に応じて作業性を考慮して決定され、通常、実際に係止される本数より若干本（例えば、１〜２本程度）多めの渡り線が係止可能な寸法とされる。
【００６６】
後述のように、本実施例では一つのリテーナ８ｄに係止される渡り線の本数は最大２本で済むこと、かつ個々のコイル９の線径が０．３ｍｍ程度であれば、上記突出寸法Ｉは、例えば、２〜３本程度の渡り線１８が係止可能な寸法として、具体的には、０．６〜０．９ｍｍ程度とされ、ティース８ｂへのコイル９の重ね巻き高さと同等であれば、組み立て寸法上は許容できる。
【００６７】
各金属薄板１８を結合した後、これらの金属薄板１８の表面に図示しない絶縁膜が形成され、その後、ティース８ｂにコイル９が巻回される。本実施例の９スロットのブラシレスモータにおいては、コイル９は、１２０度間隔で３相に施される。
【００６８】
図８に基づいて、コイルを巻回する手順を説明する。図の表記要領、ティース８ｂ及びスロット８ｃの位置を区別するための番号は、先の説明の通りであり、リテーナ８ｄの位置番号はスロット８ｃの番号と同じである。また、Ｎは２より大きい正の整数、ｎは４より小さい正の整数を示す。
【００６９】
最初に巻回する第１の相としてＶ相及び、２番目に巻回する第２の相としてＷ相の巻き線の方法は先の第１の実施の形態、第２の実施の形態と同じであるので、説明を割愛する。
【００７０】
そして、最後に第３の相としてＵ相を巻回する。第１スロットの下から入り、第２リテーナで緩み止めをｎ回巻回して、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第７スロットで上から下へ、第８スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第９スロットで上から下へ、第１スロットで下から上へ渡り配線し、第３リテーナで緩み止めをｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。第３スロットに集結された３つのコモン線はひとつにまとめられる。
なお、本実施例では、リテーナ８ｄは２つとしたが、数を増やして、中途の渡り線をこのリテーナ８ｄに巻きつけて行うことで簡便化してもよい。
【００７１】
このように第２と第３のスロット位置に対応する位置に２つのリテーナ８ｄを設け、Ｕ相においては、当該リテーナ（第２、第３リテーナ）に緩み止め巻回することで、各相の巻き線ターン数は３Ｎで同一となる。また、先の実施態様同様に、Ｖ相で調整のために巻回方向を変更した第２ティース及び５はどちらもＵ相がＮターンの巻回を行っているところであるために、相互インダクタンスの影響もないので、均一性の高い、安定した相間インダクタンスを得ることができる。さらに、コア折り曲げ部にコイルを渡すだけなので、巻線機に対してステータコアがずれる程の力がかからず巻線しやすい。
【００７２】
実測した結果を図１３に示す。ステータ及びコイルの仕様は、第１、第２の実施形態と同じである。ＵＶ、ＶＷ、ＷＵの３つの相間インダクタンスは、約２２０〜２３０μＨの間で変動する、非常に良く一致した安定波形を示している。したがって、相間のインダクタンスは均等であり、回転方向の正確な検知、精度の良い回転数の検出、そして効率の良いＰＷＭ制御運転が可能であることがわかる。
【００７３】
（第４の実施の形態）
本発明の構造及び構成は、基本的に第３の実施の態様で説明したものと同一であり、また、図９の表示方法も同一であり、繰り返しての説明を省略する。図９に示すように、配線の巻き方が第３の実施の態様と異なっており、リテーナによる緩み止めを積極利用すると共に、巻き線配線において３相共に渡り線を長くして、ティースでの緩み止め巻き及びキャンセル巻きを止めたものである。ティース８ｂ及びスロット８ｃの位置を区別するための番号は、先の説明の通りであり、リテーナ８ｄの位置番号はスロット８ｃの番号と同じである。また、Ｎは２より大きい正の整数、ｎは４より小さい正の整数を示す。以下に詳述する。
【００７４】
最初に巻回する第１の相としてＶ相を選定する。第９スロットの下から入り、第１リテーナで緩み止め巻きをし、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第４スロットで上から下へ、第５スロットで下から上へ渡り配線し、第６ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第７スロットで上から下へ出し、第８スロットで下から上へ渡り配線し、第９ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３リテーナで緩み止め巻きをして、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００７５】
次に、２番目に巻回する第２の相としてＷ相を選出する。巻き方は第１、第２、第３の実施の態様と同一であるので、記載を割愛する。
【００７６】
そして、最後に巻回する第３の相としてＵ相を選定する。第１スロットの下から入り、第１リテーナで緩み止め巻きをし、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第６スロットで上から下へ、第７スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３リテーナで緩み止め巻きをし、第３スロットからコモン線を下に出す。第３スロットに集結された３つのコモン線はひとつにまとめられる。
【００７７】
このようにすることで、各相の巻き線ターン数は完全に同一となり、ティースにおける調整巻回がないので相互インダクタンスの影響もない。各相で軸対称となる界磁が発生するので、安定回転が可能である。また、緩み止めのために大きな力を加える必要もないので、安定した製造が可能である。
【００７８】
なお、以上では、アウターロータタイプのモータステータ７につき説明したが、ティース８ｂをコアバック８ａから径方向内側へ突出させたインナーロータタイプのステータコア８においても同様に、径方向内側へ突出させた上記と同様のリテーナ８ｄによって、コアバック８ａの内径側に当接させて上側に折り曲げ、コイル９の渡り配線の緩み止めとして使用しても良い。
【００７９】
（第５の実施の形態）
図１４は、本発明を実施したモータステータ１０７、スピンドルモータ１０１及び記録ディスク駆動装置５０の断面図である。
【００８０】
この記録ディスク駆動装置５０は、記録ディスク５１と、記録ディスク５１を回転させるスピンドルモータ１０１と、記録ディスク５１に対して情報のアクセスを行なうヘッド５２と、それら全体を収容するケース５５とを備える。
【００８１】
スピンドルモータ１０１は、第１乃至第２の実施形態によって説明されたモータステータ１０７を備えている。本実施例では、スピンドルモータ１０１は、インナーロータタイプの例を示す。モータステータ１０７を構成するステータコア１０８の外径部は、ブラケットと一体構造になったベース５３に固定され、複数の放射状に配列されたティース１０８ｂは内径側を向き、ロータハブ１１２の外径側に取り付けられたロータマグネット１０６と径方向に対向している。モータステータ１０７は複数のコイル１０９を備えており、第１及び第２の実施形態で説明した方法によって巻回・配線され、それらコイル１０９への通電はケース５５の外部から制御回路（図示せず）によって制御される。
【００８２】
スピンドルモータ１０１のロータハブ１１２には記録ディスク５１が載置され、ロータハブ１１２と一体に回転される。制御回路（図示せず）によって、ステータ１０７のコイル１０９に通電されると、動圧流体軸受に支持されたスピンドルモータ１０１が回転をする。駆動はＰＷＭ制御で行われており、電源オフ時に発生する逆起電力も駆動源として駆動に利用するために非常に効率の良い運転が可能である。また、各相間の不均一性が小さくなるように調整されたインダクタンスの回転中の変動値によって回転方向及び回転数を検出しているので、低速回転域でも正確に回転方向及び回転数を把握することができ、広い運転範囲において高効率を得ることが可能である。
【００８３】
また、本発明のモータステータ１０７は、コイル１０９に非融着銅線を用い、機械的な方法で緩み止め処置を講じているのでガスの発生がなく、高清浄な雰囲気を維持することができるので、高密度での情報記録・読み出しが可能である。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の入れ替えやティース番号、スロット番号の変更など、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態に係るスピンドルモータを示す断面図。
【図２】上記ステータコアを示す概略正面図と概略断面図。
【図３】上記ステータコアの巻き線概略図。
【図４】第３、第４の実施形態におけるステータコアの概略正面図と概略断面図及びリテーナ部分図。
【図５】従来の方法における巻き線配線図。
【図６】第１の実施態様における巻き線配線図。
【図７】第２の実施態様における巻き線配線図。
【図８】第３の実施態様における巻き線配線図。
【図９】第４の実施態様における巻き線配線図。
【図１０】従来の方法における相間インダクタンス実測値。
【図１１】第１の実施態様における相間インダクタンス実測値。
【図１２】第２の実施態様における相間インダクタンス実測値。
【図１３】第３の実施態様における相間インダクタンス実測値。
【図１４】第５の実施態様における情報記録装置概略断面図。
【符号の説明】
【００８６】
１、１０１ スピンドルモータ
２ ブラケット
３ オイル
４ ハウジング
５ シール部材
６ スリーブ
７、１０７ モータステータ
８、１０８ ステータコア
９、１０９ コイル
１０ ロータ
１１ 閉止板
１２、１１２ ロータハブ
１４ シャフト
１６、１１６ ロータマグネット
１８ 金属薄板
２０ 上部ラジアル動圧軸受部
２２ 下部ラジアル動圧軸受部
２４ 上部スラスト動圧軸受部
２５ 下部スラスト動圧軸受部
３０ ＦＰＣ
３１ 突部
３１ａ ランド部
５０ 記録ディスク駆動装置
５１ 記録ディスク
５２ ヘッド
５３ ベース
５４ ピボット軸受
５５ ケース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータに関するものであり、詳しくは、インダクタンスのコイル相間のアンバランスを抑えて、インダクタンスによる回転検出方式ＰＷＭ制御駆動を可能にしたモータステータ及びそれを組み込んだスピンドルモータ及び情報記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パソコンのハードディスク駆動用モータに代表される小型高速モータには、３相ブラシレスモータ等の同期モータ型ブラシレスモータが用いられている。このブラシレスモータは、回転自在のシャフトを軸心とするロータと、その外周を囲むステータとで構成されている。円柱状のロータには、Ｓ極、Ｎ極の異なる磁極が周方向で交互に出現するように、複数個の界磁石が円周方向に配列されている。モータとしては、ステータコアの径方向内側でロータが回転するインナーロータタイプのものと、逆にステータコアの外側でロータが回転するアウターロータタイプのものがある。そして、ステータを構成する金属薄板を複数枚積層してなる環状のステータコアには、周方向の各位相位置に複数個のティースが半径方向（界磁石の方向）に放射状に突出して形成され、各ティースの間にはスロットが形成されている。各ティースには各コイルが巻回され、各相の巻き線が形成されている。各相の巻き線に、正弦波状或いは矩形波状（台形波状を含む）に変化する３相のモータ電流が給電されることによってロータが回転し、ブラシレスモータは駆動される。磁石の磁界とステータのティースあるいはスロットが発生する磁界の相互作用の不均一性によってトルクが脈動する現象が発生し、これを極力抑えるために、ブラシレスモータでは、ロータの磁極形状やステータのティース形状、あるいは巻き線方法等に種々工夫が凝らされ、最適化が進められてきた。
【０００３】
そして近年、低消費電力化の要求が強く、パソコンのハードディスク駆動用モータの駆動制御方式も従来のリニア駆動方式から消費電力の低減化が可能なＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御に変わりつつある。ＰＷＭ制御方式とは、コイルへの通電時に高速パルス電流を入力にすることにより、そのＯＦＦ時にモータのインダクタンスによって発生する逆起電力をも自身の駆動力として利用することによって、運転に必要な動力を低減するものである。したがって、モータのインダクタンスのばらつきを小さく抑えることは、従来以上に、非常に重要な要素となる。
【０００４】
また、通電するパルス幅もモータの回転数に合わせて適切に制御することで、さらに効率良い運転が可能となる。リニア駆動方式では逆起電力を利用して回転数を求めているが、低速域では小さな逆起電力しか得られないため検出しにくく、制御性はよくない。そこでＰＷＭ方式では、インダクタンスの検出値を利用して低速領域での回転制御特性をあげる方法が採用されている。このような意味からも、インダクタンスによる回転検出方式ＰＷＭ制御駆動では、インダクタンスの均一化が重要な要素項目になっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１６４５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハードディスク装置の情報記録密度は日進月歩での急速な高密度化が進んでおり、超微細なギャップを介しての記録情報の読み書きが必要とされている。このため、コンタミの発生や記録ディスクへの付着を回避すべく、ハードディスク装置内の清浄化が、なお一層、強く求められている。
【０００６】
ハードディスク装置に用いる３相ブラシレスモータにおいては、各相のコイルを３つ置きのティースで巻線することになり、隣接する巻線箇所間を接続する渡り線が緩まないように、適切な保持を行う必要がある。従来は、絶縁皮膜（例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂など）で覆われたワイヤの外表面に、さらに熱可塑性樹脂あるいは熱硬化型樹脂の融着皮膜（例えば、ポリアミド系樹脂、ブチラール系樹脂、エポキシ系樹脂等）を焼付けた２層構造の自己融着銅線を使用し、巻き線後に加熱処理することでコイル巻き線が緩まないように融着固定していたが、融着する際に発生するガスの一部はステータ内部に溜まり、ステータをハードディスク装置へ取り付けした後に漏出してくることから、ハードディスク装置内を清浄化するために、融着皮膜で覆われていない非融着銅線への切り替えが検討されている。非融着銅線はコイル巻き線が緩みやすいので、緩み止めのためにティースへの余分な巻回処理が必要になり、ステータ内の相間インダクタンスを不揃いにしていた。特に、高速サーバー機用では、逆起電力を小さくする都合上コイルの線径は太く、巻き数を少なくする必要があり、緩み止め用の１〜２回の巻回処理の影響も顕著になっていた。
【０００７】
なお、積層方向の一端部における金属薄板の表面に合成樹脂リングを取り付け、この合成樹脂リングに設けた突起に上記渡り線を係止する方法も考えられるが、薄肉化を志向している通常の構造では、金属薄板以外に上記合成樹脂リングを設けるだけの構造上の余裕はとれない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するため、インダクタンスの不揃いを小さく抑えたステータの巻き線方法、あるいは渡り線の処理方法を採用したモータステータ及び、係るモータステータを備えたモータを提供することを目的とする。
【０００９】
そのため、本発明の請求項１のモータステータは、円環状のコアバック及び該コアバックから等ピッチ角度毎に径方向へ突設した３S個（Sは正の整数）のティースを有する金属薄板を複数枚積層して構成されたステータコアと、ティースの各々に巻回された３相のコイルと、を備えたモータステータにおいて、コイルは非融着銅線であって、かつ、コイルのうちの各相のコイルは、最初に巻く相（第１の相）から、中間に巻く相（第２の相）、そして最後に巻く相（第３の相）と順番にステータコアに巻回処理されてなり、第１の相と第３の相の巻き線のみに緩み止めの巻線処理が施されることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２のモータステータは、請求項１の構成において、各相のコイルは、相毎に別々に選定された２個おきS個のティースに対して、当該ティース毎に少なくともＮ回（Ｎは２より大きい正の整数）ずつ巻回されており、第１の相もしくは第３の相のうち少なくともいずれか一方の相のコイルが、当該相以外の一つの相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティース２個において、一方のティースではｎ回、さらに他方のティースでは逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されることで緩み止めの巻線処理が行われていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３のモータステータは、請求項１又は２の構成において、各相のコイルは、相毎に別々に選定された２個おきS個のティースに対して、ティース毎に少なくともＮ回（Ｎは２より大きい正の整数）ずつ巻回されており、第１の相もしくは前記第３の相のうち少なくともいずれか一方の相のコイルが、当該相以外の一つの相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティース１個において、一度はｎ回、さらにもう一度は逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されることで緩み止めの巻線処理が行われていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４のモータステータは、請求項１乃至３の何れかに記載の構成において、第１の相のコイルが緩み止め巻きされるティースは、第３の相のコイルがＮ回巻回されるティースであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５のモータステータは、請求項１乃至４の何れかに記載の構成において、第３の相のコイルが緩み止め巻きされるティースは、第２の相のコイルがＮ回だけ巻回されるティースであることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６のモータステータは、請求項１乃至５の何れかに記載の構成において、ステータコアを構成する複数枚の金属薄板のうち、少なくとも１枚の金属薄膜のティース間にティースと同方向にコアバックから突設したリテーナが１個以上成形されており、リテーナは金属薄板に対しほぼ直角に折り曲げられ、ステータコアの周面に当接されるとともに、リテーナの先端部はステータコアの軸方向端面よりも突出してフック状をなし、第１の相と第３の相の少なくとも何れか一方の相のコイルは、リテーナに巻回することで緩み止めの巻線処理が施されたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７のモータステータは、請求項１乃至６の何れかに記載の構成において、隣接する２個の前記ティースと前記コアバックで囲まれた空間をスロットと呼び、ステータコアにおける第１、第２、第３の相のコイルの巻き線処理の終端部は、同一スロットから引き出し配線されてコモン端子となることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８のスピンドルモータは、請求項１乃至７の何れかに記載のモータステータと、モータステータが固定されるブラケットと、モータステータと半径方向に隙間をもって対向するロータマグネットが取り付けられて、付加される電源電圧によってブラケットに対し回転自在に支持されるモータロータを備え、第１、第２、第３の相は、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の組み合わせに対応し、付加される電源電圧は、モータインダクタンスを利用して回転方向又は回転数を求めて制御するＰＷＭ駆動方式によって運転制御されることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９の情報記録装置は、請求項８のスピンドルモータを取り付けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１のステータステータは、最初に巻く第１の相と最後に巻く第３の相の巻き線で緩み止めの巻線処理を施すので、その間に巻く第２の相の巻き線には緩み止めの巻線処理を施されなくとも構造機械的に緩むことはなく、融着銅線を用いて加熱融着処理を行う必要はない。非融着銅線のコイルを使用できるので、ガスの発生・漏出がない、清浄なモータステータを提供でき、高密度記録装置への適用が可能となる。
【００１９】
さらに、非融着銅線の方が、コイルへの表面処理が不要な分だけ融着銅線より安価であるので、モータの低コスト化も可能である。
【００２０】
請求項２のモータステータは、緩み止めのために行う選定された２個のティースへの巻回処理が、一方のティースではｎ回、さらに他方のティースではキャンセルするように逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されているので、相間でのインダクションの不均一性は発生しない。また、それらの２個のティースは同一相のコイルが巻回されるティースとしているので、相互インダクタンスによる不均一も発生しない。したがって、相間のインダクタンスに不均一性を発生することなく、緩み止めをすることができる。
【００２１】
請求項３のモータステータは、同一のティースにおいて、一度はｎ回、さらにもう一度はキャンセルするように逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されているので、相間でのインダクションの不均一性は発生しない。また、同一のティースで実施しているので、相互インダクタンスによる不均一も発生しない。さらに、同一のティースでキャンセルしているので、モータロータへの界磁の影響も発生せず、安定した回転が可能である。
【００２２】
なお、通常、１個のティースへの巻き数であるＮは２５程度であり、緩み止めの巻き数であるｎは１であるので、１つの相でキャンセル巻きをしない場合には、例えば９スロットのモータステータでは、｛［１＋（１÷（２５×３））］２−１｝×１００＝２．７％程度の、巻き数差に起因した相間インダクタンスの不均一が生じるが、これを回避することができる。
【００２３】
請求項４のモータステータは、最初に巻く第１の相のコイルが緩み止め巻きされるティースは、最後に巻く第３の相のコイルがＮ回巻回されるティースであるので、第１の相のコイルを巻く際には未だ第３の相のコイルは巻かれていない。したがって、第１の相のコイルの緩み止め巻きの作業性がよい。
【００２４】
請求項５のモータは、最後に巻く第３の相のコイルが緩み止め巻きされるティースは、既に巻かれた緩み止め巻き線処理を施さない第２の相のコイルがＮ回だけ巻回されたティースであるので、比較的シンプルな巻き線状態であり、線積率も過大ではない。したがって、断線を引き起こしやすい作業である逆方向へのキャンセル巻き作業も比較的行いやすいので、同一のティースで時計方向と反時計方向の２度の緩み止め巻きをすることも対応できる。
【００２５】
請求項６のモータステータは、ステータコアを構成する複数枚の金属薄板のうち、少なくとも１枚の金属薄膜のティース間にティースと同方向にコアバックから突設したリテーナが１個以上成形されており、リテーナは金属薄板に対しほぼ直角に折り曲げられ、ステータコアの周面に当接されるとともに、リテーナの先端部はステータコアの軸方向端面よりも突出してフック状をなし、第１の相と第３の相の少なくとも何れか一方の相のコイルは、リテーナに巻回することで緩み止めの巻線処理が施されている。したがって、ティース部分に巻回して行う緩み止めが不要であり、インダクションの不均一性の発生を回避できる。また、ステータコアを構成する金属薄板を折り曲げて形成されているので、高さ方向寸法の増加は僅かであり、部品の増加がなく低コストである。
【００２６】
請求項７のモータステータは、３つの相のコイルの終端部が同一スロットから引き出されてコモン端子となるので、コンパクトで作業性の良いモータステータを得られる。
【００２７】
請求項８のスピンドルモータは、上記に記載の何れかのモータステータを適用したモータであり、相間のインダクタンスの不均一性がないので、インダクタンスを測定することによって回転方向を正確に検知すると同時に回転数を精度良く測定することが可能である。したがって、低速回転域も含めて、広範囲にわたって高効率なＰＷＭ方式の運転制御が可能であるので、小型で高効率なモータを得ることができる。
【００２８】
請求項９の情報記録装置は、請求項８のスピンドルモータを取り付けたものであり、高記憶密度に耐える清浄性と高効率な特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態に係るモータステータ、及びこのモータステータを備えたスピンドルモータ、並びに記録ディスク駆動装置を図１乃至図１４を参照して説明する。尚、本発明の実施形態の説明では、便宜上、各図面の上下方向を「上下方向」とするが、実際の取付状態における方向を限定するものではない。
【００３０】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、例えばハードディスク駆動装置に使用されるスピンドルモータ１を示す縦断面図である。このスピンドルモータ１は、略カップ形状のブラケット２と、ブラケット２の中央部の円形貫通孔に挿着されるハウジング４、及びハウジング４の内周面に嵌挿されたスリーブ６と、を備える。
【００３１】
ハウジング４は中空円筒状に形成された部材であり、ハウジング４の下端部には閉止板１１をレーザー溶接によって接合することで一体構造としている。閉止板１１をシール溶接することによって、ハウジング４の内部に保有するオイル３が漏洩しないように保持できる。
【００３２】
スリーブ６の内周面はロータ１０と半径方向に微小間隙を介して対向し、スリーブ６の内周面に動圧発生溝が形成され、シャフト１４の外周面との間で上部ラジアル動圧軸受部２０及び下部ラジアル動圧軸受部２２が軸線方向に離間されて設けられている。動圧溝を有するスリーブ６の下端面はロータ１０の下端部に配するシャフトフランジ１４ａの上面と、動圧溝を有する閉止板１１の上面はシャフトフランジ１４ａの下面と、軸線方向（図1の上下方向に対応）に微小間隙を介し対向し、スラスト動圧軸受部２４、２５が形成されている。回転に伴い発生する動圧効果により、ロータ１０は上部ラジアル動圧軸受部２０及び下部ラジアル動圧軸受部２２で安定に回転保持される。そして、ロータ１０の回転時には動圧効果によってオイルの内圧が高められ、ロータ１０は安定に浮上保持される。
【００３３】
また、スリーブ６の上端側にはシール部材５を装着し、ロータ１０との間でテーパー状のキャピラリーシール部を構成して、上記軸受部分の隙間部に途切れなく充填されたオイル３の飛散、漏出を防止している。
【００３４】
ロータ１０は、シャフト１４と、シャフト１４に固着されたロータハブ１２と、を備えている。シャフト１４は、スリーブ６に対して回転中心軸Ｘを中心として回転する。ロータハブ１２は、略円板状の上壁部１２ａと、上壁部１２ａの外周部から垂下する周壁部１２ｂとを備えている。この周壁部１２ｂの内周面には、ロータマグネット１６が接着剤によって固着されると共に、ロータマグネット１６は、モータステータ７と半径方向に間隙を介して対向している。また、周壁部１２ｂの外周側面には、記録ディスク５１（図示せず）が配置されている。
【００３５】
モータステータ７は、ケイ素鋼板等の金属からなる複数枚の環状金属薄板が積層されて構成されたステータコア８に、３相のコイル９が巻回されて構成され、回転中心軸Ｘと同芯を保ってステータコア８の内周部はブラケット２に固定されている。
【００３６】
本発明のスピンドルモータ１は、ＰＷＭ制御される３相駆動モータであって、各相はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相であり、これらの結線としてコモン相を有する。したがって、このコイル９の端末は４つとなる。ＦＰＣ３０は略円弧状であり、半径方向内側に向いた４つの突部３１が設けられている。これら突部３１の中央には、各々ランド部３１ａが形成されており、このランド部３１ａにコイル９を半田等の導電部材で接続固定することによって、コイル９とＦＰＣ３０との通電を確保する。ＦＰＣ３０は、ブラケット２に設けられた貫通孔２ａを通ってブラケット２の上面側から下面側に出て、ブラケット２の下面に固定される。外部電源＆制御回路（図示せず）からＦＰＣ３０を介してモータステータ７に通電されることにより、モータステータ７に磁場を形成し、この磁場とロータマグネット１６との相互作用により所定の回転トルクが得られ、スピンドルモータ１を回転駆動する。
【００３７】
なお、本実施例では、スピンドルモータ１を支えるブラケット２と、それを取り付ける記録ディスク駆動装置のベース５３とを別体にした例を示したが、これらは一体に形成されてもよい。また、軸受の形式や配置についても、上記の構造に限定される必要はない。
【００３８】
図２、図３並びに図５、図６を用いて、本願発明の主要点であるモータステータ７の構造及び配線について、さらに詳しく説明する。
【００３９】
図２に示すように、ステータコア８は、円環状のコアバック８ａから複数のティース８ｂが周方向等間隔に半径方向外側に突出してなる薄板を複数枚積層取り付けし、ティース８ｂの周囲をコイル９が巻回することにより形成される。本実施例のステータコア８では、９個のティース８ｂが半径方向に突出し、先端側が開口した９個のスロット８ｃを構成している。本発明のスピンドルモータは３相駆動モータであり各相はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相なので、各相のコイル９は２個おきのティース８ｂに順次Ｎ回（Ｎは２より大きい正の整数）巻回し、最後に同一スロットにおいて３つの相のコイル９を結線したコモン相を形成することで合計４つの端末を持ち、ＦＰＣ３０（図示せず）を介して外部電源＆制御回路（図示せず）と通じている。
【００４０】
図３に巻き線の状態を概念的に示すが、小型モータにおいてはスロット８ｃの空間は狭いので、コイル９を多数回巻回したり、限られた隙間に渡り線を通すことは非常に困難であり、接触あるいはねじれによって断線を引き起こしやすい。ちなみに、隣接するティース先端部の隙間は約１．３ｍｍ、コイルの外径は約０．３ｍｍ、ステータコアの高さは約６．０ｍｍであり、隣接するティース先端部の隙間が狭いほど、あるいはコイルの外径が大きいほど、あるいはステータコアの高さが大きいほど、スロット内での巻き線は行い難くなる。
【００４１】
コイルを巻回する手順を、従来の方法を図５に、本発明の方法を図６に示し、その相違点を比較して説明する。図５及び図６は、ステータコアを切り開いて展開して、その側面から見た展開模式図であり、ティース、スロットの位置を番号で示している。また実線は、巻回するコイルの巻回方向を模式的に表したものである。なお、説明の都合上、既出の図２及び図３に表示したように、９個のティース８ｂの位置を区別するために便宜上１乃至９の番号を付し、同様に、９個のスロット８ｃの位置を区別するために便宜上１乃至９の番号を付し、以下の説明においては、その番号で該当するティース及びスロットの位置を示している。また、Ｎは２より大きい正の整数、ｎは４より小さい正の整数を示す。
【００４２】
先に図５によって、従来の方法による巻き方を説明する。
【００４３】
最初に巻回する第１の相としてＶ相を選定する。第９スロットの下から入り、第９ティースを時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第４スロットで上から下へ、第５スロットで下から上へ配線し、第６ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第６スロットで下から上へ、第４スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ配線し、第２ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００４４】
次に、２番目に巻回する第２の相としてＷ相を選出する。第４スロットの下から入り、第５スロットで上から下へ、第６スロットで下から上へ渡り配線し、第７ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第８スロットで上から下へ、第９スロットで下から上へ渡り配線し、第１ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第２スロットで上から下へ、第３スロットで下から上へ渡り配線し、第４ティースで時計方向にＮ＋１回巻回した後、第４スロットで下から上へ、第３スロットで上から下へ渡り配線し、第２ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００４５】
さらに、最後に巻回する第３の相としてＵ相を選定する。第１スロットの下から入り、第１ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第６スロットで上から下へ、第７スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第９スロットで上から下へ、第１スロットで下から上へ渡り配線し、第２ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。第３スロットに集結された３つのコモン線はひとつにまとめられる。
【００４６】
このような配線によって、各相のターン数はある程度まで揃えられ、また配線上の緩みも止められるが、Ｕ，Ｖ，Ｗのどの相も第２ティースで緩み止めの巻回処理を行っており、相間での相互インダクタンスの調整は不十分である。
【００４７】
次に、本願発明の巻き線方法を図６で説明する。
【００４８】
最初に巻回する第１の相としてＶ相を選定し、第９スロットの下から入り、第９ティースを時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第４スロットで上から下へ、第５スロットで下から上へ渡り配線し、第６ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第６スロットで下から上へ出し、第５ティースで緩み止めと巻き数キャンセルのために反時計方向にｎ回巻回して、第４スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第２ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００４９】
次に、２番目に巻回する第２の相としてＷ相を選出し、第４スロットの下から入り、第４ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第５スロットで上から下へ、第６スロットで下から上へ渡り配線し、第７ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第８スロットで上から下へ、第９スロットで下から上へ渡り配線し、第１ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００５０】
そして、最後に巻回する第３の相としてＵ相を選定する。第１スロットの下から入り、第１ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第７スロットで上から下へ、第８スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３スロットからコモン線を下に出す。第３スロットに集結された３つのコモン線はひとつにまとめられる。
【００５１】
このようにすることで、各相の巻き線ターン数は略同一となり、またＶ相で調整のために巻回方向を変更した第２ティース及び５はどちらもＵ相がＮターンの巻回を行っているところであるために、相互インダクタンスの影響はない。
【００５２】
本発明では、第１相での巻き線において、第５ティースで緩み止めと巻き数キャンセルのために反時計方向にｎ回のキャンセル巻きを行っている。一般的には、このような逆方向の巻き線を行うと、巻線機に対してステータコアがずれて、巻き線を行うノズルの調整が難しくなる、あるいはコイルが捩れたり、既に巻回されている箇所に引っ掛かったりして断線するリスクが高くなるという生産技術上の困難性がある。しかし、本発明で行っている第１の相においては、未だ他に巻かれた線がないので、そのような弊害はほとんどない。なお、最後に巻くＵ相においては、コモン線として出す第３スロットは、既に３つの相のコイルが多数配線されている箇所で空隙が少なく巻き緩みの危険性は低いので、緩み止めの巻回を省略することが可能である。そこで本実施例では作業性を重視して、最後の緩み止め巻き及びキャンセル巻きを省略している。
【００５３】
以上の配線方法による相間インダクタンスの実測結果を、図１０、図１１に示す。本実測は、高速サーバー用スピンドルモータの仕様を念頭に置き、逆起電力を小さくするために線径が太く、巻き数が少ない条件の仕様で行った。巻き数が少ない程、巻き数の不均一性の影響は顕著になる。因みに、モバイル用であれば巻き数Ｎは約５０であり、高速サーバー用ではこの約半分で約２２〜約２５と言われている。そこで、巻き数Ｎ＝２２、緩み止め巻き数ｎ＝１として測定したものである。測定結果は、回転角度に対するＵＶ、ＶＷ、ＷＵの３つの相間インダクタンスの変化を示している。図１０は従来方法によるものであるが、３つの相間インダクタンスは不均一であり、ＶＷの相間インダクタンスが最も大きく、ＷＵの相間インダクタンスが最も小さく、約７％（約１５μＨ）の差が見られた。３つの相間インダクタンスの値が同一の値になることはなく、このデータから回転数を精度良く読み取ることは困難と考えられる。これに対して本発明による実測結果を示す図１１では、約２％（約５μＨ）の差に止まっており、若干のエラーは避けられないものの、実用上は支障ない範囲での回転方向検知、回転数読み取り、ＰＷＭによる効率良い制御運転は可能である。
【００５４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２実施形態について説明する。基本的な構造は第１の実施形態と同一であり、第１の実施形態において、図１及び図２、図３説明したとおりであるので、説明を割愛する。
【００５５】
ステータコア８へのコイル巻き線の方法のみ異なるので、図７によって本願発明の巻き線方法について説明する。図７の表示方法は既出図５、図６と同じである。本巻き線方法についても、先に説明した図６とほとんど同一であり、Ｕ相における最後の処理が異なるだけである。したがって、第１の相（Ｖ相）、第２の相（Ｗ相）の巻き線方法・手順については、記載を省略する。
【００５６】
即ち、第３相としてＵ相を選択し、第１スロットの下から入り、第１ティースで緩み止めを時計方向にｎ回巻回して、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第７スロットで上から下へ、第８スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回する。以降の配線が異なっており、引き続き、第９スロットで上から下へ渡り配線し、第１ティースで緩み止めと巻き数キャンセルのために反時計方向にｎ回巻回して、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００５７】
このようにすることで、各相の巻き線ターン数は３Ｎターンで同一となり、またＶ相で調整のために巻回方向を変更した第２ティース及び５は、どちらもＵ相がＮターンの巻回を行っているところであるために、相互インダクタンスの影響はでない。さらに、第１の実施形態と異なる点は、Ｕ相で緩み止めの時計方向にｎ回の巻回後、反時計方向にｎ回のキャンセル巻きを追加してＵ相内の巻き数を調整しているところにあり、しかも、どちらも同じ第１ティースで調整しているので相互インダクタンスの面でも、起磁力の面でも影響が生じない。したがって、第１の実施形態よりも良好な特性を得ることができる。
【００５８】
実測した結果を図１２に示す。ステータ及びコイルの仕様は、第１の実施形態と同じである。ＵＶ、ＶＷ、ＷＵの３つの相間インダクタンスは、約２２０〜２３０μＨの間で変動する、非常に良く一致した安定波形を示している。したがって、相間のインダクタンスは均等であり、回転方向の正確な検知、精度の良い回転数の検出、そして効率の良いＰＷＭ制御運転が可能であることがわかる。
【００５９】
なお、前述のように、キャンセル巻きの部分はコイルをねじるために断線しやすく、特にＵ相は最後の工程で行うことから作業スペースも少なく、断線などの不具合を発生させやすい。したがって、モータの寸法や必要とする特性、あるいは生産コストに応じて選択すればよい。
【００６０】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態を図面に基づいて説明する。スピンドルモータ１の全体構造・構成については、第１、２の実施の形態と同じなので、記載を省略する。
【００６１】
図４（Ａ）に示すように、ステータコア８は、ケイ素鋼板等の金属からなる複数枚（例えば２４枚）の環状金属薄板が積層されて構成されている。積層する金属薄板は、環状のコアバック８ａの外周側端部から等角度毎に径方向外側に突設された複数（本実施例では９個）のティース８ｂを備えている。
【００６２】
また、図４（Ｂ）に示すように、積層する金属薄板のうちの一枚には、隣接するティース８ｂとの間に、コアバック８ａの外周側端部から径方向外側に突出する少なくとも１つ以上のリテーナ８ｄが設けられている。リテーナ８ｄの長さＬ（例えば２．２ｍｍ）は、ティース８ｂよりは短いが、当該金属薄板より上側に配置される複数枚の金属薄板の厚み寸法Ｈ（例えば０．２５ｍｍ×５枚＝１．２５ｍｍ）よりは長く、折り曲げ成形した際にコアバック８ａの上端より、上に出るように設定されている。
【００６３】
ステータコア８の組立に際しては、図４（Ａ）に示すように、リテーナ８ｄを有する金属薄板１８上に所定枚数（例えば５枚）の金属薄板１８を積層してティース８ｂの位置を一致させ、この状態で同図中に示すように当該金属薄板のリテーナ８ｄを上向きに略９０度折り曲げて、リテーナ８ｄを各金属薄板１８のコアバック８ａの外周面に当接させる。
【００６４】
このように、リテーナ８ｄがコアバック８ａの外周面に当接することにより、金属薄板１８間の回止めが施される。なお、予めリテーナ８ｄをコアバック８ａに対して直角に折り曲げた上で、この金属薄板１８上に他の金属薄板１８を積層するようにしてもよい。
【００６５】
なお、ステータコア８の上部端面からのリテーナ８ｄの垂直方向への突出寸法Ｉは、リテーナ８ｄに係止されるコイル９の渡り線の本数に応じて作業性を考慮して決定され、通常、実際に係止される本数より若干本（例えば、１〜２本程度）多めの渡り線が係止可能な寸法とされる。
【００６６】
後述のように、本実施例では一つのリテーナ８ｄに係止される渡り線の本数は最大２本で済むこと、かつ個々のコイル９の線径が０．３ｍｍ程度であれば、上記突出寸法Ｉは、例えば、２〜３本程度の渡り線１８が係止可能な寸法として、具体的には、０．６〜０．９ｍｍ程度とされ、ティース８ｂへのコイル９の重ね巻き高さと同等であれば、組み立て寸法上は許容できる。
【００６７】
各金属薄板１８を結合した後、これらの金属薄板１８の表面に図示しない絶縁膜が形成され、その後、ティース８ｂにコイル９が巻回される。本実施例の９スロットのブラシレスモータにおいては、コイル９は、１２０度間隔で３相に施される。
【００６８】
図８に基づいて、コイルを巻回する手順を説明する。図の表記要領、ティース８ｂ及びスロット８ｃの位置を区別するための番号は、先の説明の通りであり、リテーナ８ｄの位置番号はスロット８ｃの番号と同じである。また、Ｎは２より大きい正の整数、ｎは４より小さい正の整数を示す。
【００６９】
最初に巻回する第１の相としてＶ相及び、２番目に巻回する第２の相としてＷ相の巻き線の方法は先の第１の実施の形態、第２の実施の形態と同じであるので、説明を割愛する。
【００７０】
そして、最後に第３の相としてＵ相を巻回する。第１スロットの下から入り、第２リテーナで緩み止めをｎ回巻回して、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第７スロットで上から下へ、第８スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第９スロットで上から下へ、第１スロットで下から上へ渡り配線し、第３リテーナで緩み止めをｎ回巻回して、第３スロットからコモン線を下に出す。第３スロットに集結された３つのコモン線はひとつにまとめられる。
なお、本実施例では、リテーナ８ｄは２つとしたが、数を増やして、中途の渡り線をこのリテーナ８ｄに巻きつけて行うことで簡便化してもよい。
【００７１】
このように第２と第３のスロット位置に対応する位置に２つのリテーナ８ｄを設け、Ｕ相においては、当該リテーナ（第２、第３リテーナ）に緩み止め巻回することで、各相の巻き線ターン数は３Ｎで同一となる。また、先の実施態様同様に、Ｖ相で調整のために巻回方向を変更した第２ティース及び５はどちらもＵ相がＮターンの巻回を行っているところであるために、相互インダクタンスの影響もないので、均一性の高い、安定した相間インダクタンスを得ることができる。さらに、コア折り曲げ部にコイルを渡すだけなので、巻線機に対してステータコアがずれる程の力がかからず巻線しやすい。
【００７２】
実測した結果を図１３に示す。ステータ及びコイルの仕様は、第１、第２の実施形態と同じである。ＵＶ、ＶＷ、ＷＵの３つの相間インダクタンスは、約２２０〜２３０μＨの間で変動する、非常に良く一致した安定波形を示している。したがって、相間のインダクタンスは均等であり、回転方向の正確な検知、精度の良い回転数の検出、そして効率の良いＰＷＭ制御運転が可能であることがわかる。
【００７３】
（第４の実施の形態）
本発明の構造及び構成は、基本的に第３の実施の態様で説明したものと同一であり、また、図９の表示方法も同一であり、繰り返しての説明を省略する。図９に示すように、配線の巻き方が第３の実施の態様と異なっており、リテーナによる緩み止めを積極利用すると共に、巻き線配線において３相共に渡り線を長くして、ティースでの緩み止め巻き及びキャンセル巻きを止めたものである。ティース８ｂ及びスロット８ｃの位置を区別するための番号は、先の説明の通りであり、リテーナ８ｄの位置番号はスロット８ｃの番号と同じである。また、Ｎは２より大きい正の整数、ｎは４より小さい正の整数を示す。以下に詳述する。
【００７４】
最初に巻回する第１の相としてＶ相を選定する。第９スロットの下から入り、第１リテーナで緩み止め巻きをし、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第４スロットで上から下へ、第５スロットで下から上へ渡り配線し、第６ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第７スロットで上から下へ出し、第８スロットで下から上へ渡り配線し、第９ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３リテーナで緩み止め巻きをして、第３スロットからコモン線を下に出す。
【００７５】
次に、２番目に巻回する第２の相としてＷ相を選出する。巻き方は第１、第２、第３の実施の態様と同一であるので、記載を割愛する。
【００７６】
そして、最後に巻回する第３の相としてＵ相を選定する。第１スロットの下から入り、第１リテーナで緩み止め巻きをし、続いて第２ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第３スロットで上から下へ、第４スロットで下から上へ渡り配線し、第５ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第６スロットで上から下へ、第７スロットで下から上へ渡り配線し、第８ティースで時計方向にＮ回巻回した後、第１スロットで上から下へ、第２スロットで下から上へ渡り配線し、第３リテーナで緩み止め巻きをし、第３スロットからコモン線を下に出す。第３スロットに集結された３つのコモン線はひとつにまとめられる。
【００７７】
このようにすることで、各相の巻き線ターン数は完全に同一となり、ティースにおける調整巻回がないので相互インダクタンスの影響もない。各相で軸対称となる界磁が発生するので、安定回転が可能である。また、緩み止めのために大きな力を加える必要もないので、安定した製造が可能である。
【００７８】
なお、以上では、アウターロータタイプのモータステータ７につき説明したが、ティース８ｂをコアバック８ａから径方向内側へ突出させたインナーロータタイプのステータコア８においても同様に、径方向内側へ突出させた上記と同様のリテーナ８ｄによって、コアバック８ａの内径側に当接させて上側に折り曲げ、コイル９の渡り配線の緩み止めとして使用しても良い。
【００７９】
（第５の実施の形態）
図１４は、本発明を実施したモータステータ１０７、スピンドルモータ１０１及び記録ディスク駆動装置５０の断面図である。
【００８０】
この記録ディスク駆動装置５０は、記録ディスク５１と、記録ディスク５１を回転させるスピンドルモータ１０１と、記録ディスク５１に対して情報のアクセスを行なうヘッド５２と、それら全体を収容するケース５５とを備える。
【００８１】
スピンドルモータ１０１は、第１乃至第２の実施形態によって説明されたモータステータ１０７を備えている。本実施例では、スピンドルモータ１０１は、インナーロータタイプの例を示す。モータステータ１０７を構成するステータコア１０８の外径部は、ブラケットと一体構造になったベース５３に固定され、複数の放射状に配列されたティース１０８ｂは内径側を向き、ロータハブ１１２の外径側に取り付けられたロータマグネット１０６と径方向に対向している。モータステータ１０７は複数のコイル１０９を備えており、第１及び第２の実施形態で説明した方法によって巻回・配線され、それらコイル１０９への通電はケース５５の外部から制御回路（図示せず）によって制御される。
【００８２】
スピンドルモータ１０１のロータハブ１１２には記録ディスク５１が載置され、ロータハブ１１２と一体に回転される。制御回路（図示せず）によって、ステータ１０７のコイル１０９に通電されると、動圧流体軸受に支持されたスピンドルモータ１０１が回転をする。駆動はＰＷＭ制御で行われており、電源オフ時に発生する逆起電力も駆動源として駆動に利用するために非常に効率の良い運転が可能である。また、各相間の不均一性が小さくなるように調整されたインダクタンスの回転中の変動値によって回転方向及び回転数を検出しているので、低速回転域でも正確に回転方向及び回転数を把握することができ、広い運転範囲において高効率を得ることが可能である。
【００８３】
また、本発明のモータステータ１０７は、コイル１０９に非融着銅線を用い、機械的な方法で緩み止め処置を講じているのでガスの発生がなく、高清浄な雰囲気を維持することができるので、高密度での情報記録・読み出しが可能である。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の入れ替えやティース番号、スロット番号の変更など、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施の形態に係るスピンドルモータを示す断面図。
【図２】上記ステータコアを示す概略正面図と概略断面図。
【図３】上記ステータコアの巻き線概略図。
【図４】第３、第４の実施形態におけるステータコアの概略正面図と概略断面図及びリテーナ部分図。
【図５】従来の方法における巻き線配線図。
【図６】第１の実施態様における巻き線配線図。
【図７】第２の実施態様における巻き線配線図。
【図８】第３の実施態様における巻き線配線図。
【図９】第４の実施態様における巻き線配線図。
【図１０】従来の方法における相間インダクタンス実測値。
【図１１】第１の実施態様における相間インダクタンス実測値。
【図１２】第２の実施態様における相間インダクタンス実測値。
【図１３】第３の実施態様における相間インダクタンス実測値。
【図１４】第５の実施態様における情報記録装置概略断面図。
【符号の説明】
【００８６】
１、１０１ スピンドルモータ
２ ブラケット
３ オイル
４ ハウジング
５ シール部材
６ スリーブ
７、１０７ モータステータ
８、１０８ ステータコア
９、１０９ コイル
１０ ロータ
１１ 閉止板
１２、１１２ ロータハブ
１４ シャフト
１６、１１６ ロータマグネット
１８ 金属薄板
２０ 上部ラジアル動圧軸受部
２２ 下部ラジアル動圧軸受部
２４ 上部スラスト動圧軸受部
２５ 下部スラスト動圧軸受部
３０ ＦＰＣ
３１ 突部
３１ａ ランド部
５０ 記録ディスク駆動装置
５１ 記録ディスク
５２ ヘッド
５３ ベース
５４ ピボット軸受
５５ ケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のコアバック及び該コアバックから等ピッチ角度毎に径方向へ突設した３S個（Sは正の整数）のティースを有する金属薄板を複数枚積層して構成されたステータコアと、
前記ティースの各々に巻回された３相のコイルと、
を備えたモータステータにおいて、
前記コイルは非融着銅線であって、かつ、
前記コイルのうちの各相のコイルは、最初に巻く相（第１の相）から、中間に巻く相（第２の相）、そして最後に巻く相（第３の相）と順番に前記ステータコアに巻回処理されてなり、前記第１の相と前記第３の相の巻き線のみに緩み止めの巻線処理が施される、
ことを特徴とするモータステータ。
【請求項２】
前記各相のコイルは、相毎に別々に選定された２個おきS個の前記ティースに対して、当該ティース毎に少なくともＮ回（Ｎは２より大きい正の整数）ずつ巻回されており、
前記第１の相もしくは前記第３の相のうち少なくともいずれか一方の相の前記コイルが、当該相以外の一つの相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティース２個において、一方のティースではｎ回、さらに他方のティースでは逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されることで緩み止めの巻線処理が行われている、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータステータ。
【請求項３】
前記各相のコイルは、相毎に別々に選定された２個おきS個の前記ティースに対して、ティース毎に少なくともＮ回（Ｎは２より大きい正の整数）ずつ巻回されており、
前記第１の相もしくは前記第３の相のうち少なくともいずれか一方の相の前記コイルが、当該相以外の一つの相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティース１個において、一度はｎ回、さらにもう一度は逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されることで緩み止めの巻線処理が行われている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータステータ。
【請求項４】
前記第１の相の前記コイルが緩み止め巻きされる前記ティースは、前記第３の相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティースであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のモータステータ。
【請求項５】
前記第３の相の前記コイルが緩み止め巻きされる前記ティースは、前記第２の相の前記コイルがＮ回だけ巻回される前記ティースである、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータステータ。
【請求項６】
モータステータにおいて、
前記ステータコアを構成する前記複数枚の金属薄板のうち、少なくとも１枚の金属薄膜の前記ティース間に前記ティースと同方向に前記コアバックから突設したリテーナが１個以上成形されており、前記リテーナは前記金属薄板に対しほぼ直角に折り曲げられ、前記ステータコアの周面に当接されるとともに、前記リテーナの先端部は前記ステータコアの軸方向端面よりも突出してフック状をなし、
前記第１の相と前記第３の相の少なくとも何れか一方の相のコイルは、前記リテーナに巻回することで緩み止めの巻線処理が施された、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のモータステータ。
【請求項７】
隣接する２個の前記ティースと前記コアバックで囲まれた空間をスロットと呼び、
前記ステータコアにおける前記第１、第２、第３の相のコイルの巻き線処理の終端部は、同一スロットから引き出し配線されてコモン端子となる、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のモータステータ。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載の何れかのモータステータと、
前記モータステータが固定されるブラケットと、
前記モータステータと半径方向に隙間をもって対向するロータマグネットが取り付けられて、付加される電源電圧によって前記ブラケットに対し回転自在に支持されるモータロータを備え、
前記第１、第２、第３の相は、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の組み合わせに対応し、付加される電源電圧はモータインダクタンスを利用して回転方向又は回転数を求めて制御するＰＷＭ駆動方式によって運転制御されることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のスピンドルモータを取り付けた情報記録装置。
【請求項１】
円環状のコアバック及び該コアバックから等ピッチ角度毎に径方向へ突設した３S個（Sは正の整数）のティースを有する金属薄板を複数枚積層して構成されたステータコアと、
前記ティースの各々に巻回された３相のコイルと、
を備えたモータステータにおいて、
前記コイルは非融着銅線であって、かつ、
前記コイルのうちの各相のコイルは、最初に巻く相（第１の相）から、中間に巻く相（第２の相）、そして最後に巻く相（第３の相）と順番に前記ステータコアに巻回処理されてなり、前記第１の相と前記第３の相の巻き線のみに緩み止めの巻線処理が施される、
ことを特徴とするモータステータ。
【請求項２】
前記各相のコイルは、相毎に別々に選定された２個おきS個の前記ティースに対して、当該ティース毎に少なくともＮ回（Ｎは２より大きい正の整数）ずつ巻回されており、
前記第１の相もしくは前記第３の相のうち少なくともいずれか一方の相の前記コイルが、当該相以外の一つの相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティース２個において、一方のティースではｎ回、さらに他方のティースでは逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されることで緩み止めの巻線処理が行われている、
ことを特徴とする請求項１に記載のモータステータ。
【請求項３】
前記各相のコイルは、相毎に別々に選定された２個おきS個の前記ティースに対して、ティース毎に少なくともＮ回（Ｎは２より大きい正の整数）ずつ巻回されており、
前記第１の相もしくは前記第３の相のうち少なくともいずれか一方の相の前記コイルが、当該相以外の一つの相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティース１個において、一度はｎ回、さらにもう一度は逆方向にｎ回（ｎは４より小さい正の整数）巻回されることで緩み止めの巻線処理が行われている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータステータ。
【請求項４】
前記第１の相の前記コイルが緩み止め巻きされる前記ティースは、前記第３の相の前記コイルがＮ回巻回される前記ティースであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のモータステータ。
【請求項５】
前記第３の相の前記コイルが緩み止め巻きされる前記ティースは、前記第２の相の前記コイルがＮ回だけ巻回される前記ティースである、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のモータステータ。
【請求項６】
モータステータにおいて、
前記ステータコアを構成する前記複数枚の金属薄板のうち、少なくとも１枚の金属薄膜の前記ティース間に前記ティースと同方向に前記コアバックから突設したリテーナが１個以上成形されており、前記リテーナは前記金属薄板に対しほぼ直角に折り曲げられ、前記ステータコアの周面に当接されるとともに、前記リテーナの先端部は前記ステータコアの軸方向端面よりも突出してフック状をなし、
前記第１の相と前記第３の相の少なくとも何れか一方の相のコイルは、前記リテーナに巻回することで緩み止めの巻線処理が施された、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のモータステータ。
【請求項７】
隣接する２個の前記ティースと前記コアバックで囲まれた空間をスロットと呼び、
前記ステータコアにおける前記第１、第２、第３の相のコイルの巻き線処理の終端部は、同一スロットから引き出し配線されてコモン端子となる、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のモータステータ。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載の何れかのモータステータと、
前記モータステータが固定されるブラケットと、
前記モータステータと半径方向に隙間をもって対向するロータマグネットが取り付けられて、付加される電源電圧によって前記ブラケットに対し回転自在に支持されるモータロータを備え、
前記第１、第２、第３の相は、３相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の組み合わせに対応し、付加される電源電圧はモータインダクタンスを利用して回転方向又は回転数を求めて制御するＰＷＭ駆動方式によって運転制御されることを特徴とするスピンドルモータ。
【請求項９】
請求項８に記載のスピンドルモータを取り付けた情報記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−６１３３１（Ｐ２００８−６１３３１Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３３３７７（Ｐ２００６−２３３３７７）
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（０００２３２３０２）日本電産株式会社 (697)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３０日（２００６．８．３０）
【出願人】（０００２３２３０２）日本電産株式会社 (697)
【Ｆターム（参考）】
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