CN105650110B - 流体轴承装置、主轴马达以及盘驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种流体轴承装置、主轴马达以及盘驱动装置,所述流体轴承装置具有静止部件和旋转部件。静止部件的轴承面以及旋转部件的轴承面隔着填充有流体的微小间隙而相向。轴承面中的至少一个面具有动压槽和配置在动压槽的底部的多个条纹。动压槽以及多个条纹分别朝向相对于周向具有大于0度的角度的方向延伸。并且,条纹相对于周向的角度与动压槽相对于周向的角度相同,或者比动压槽相对于周向的角度小。由此,能够提高动压槽的动压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种流体轴承装置、主轴马达以及盘驱动装置。
背景技术
在硬盘装置以及光盘装置中装设有使盘片旋转的主轴马达。主轴马达具有固定于装置机壳的静止部以及支承盘片并旋转的旋转部。主轴马达通过在定子与磁铁之间产生的磁通而产生转矩,从而使旋转部相对于静止部旋转。主轴马达的静止部与旋转部借助流体轴承连接。具有流体轴承的现有的主轴马达例如记载于日本公开公报第2010-131732号公报中。该文献中的主轴马达具有含润滑油的动压轴承。
该种类的流体轴承有时通过切削来形成动压槽。如果通过切削来形成动压槽,则会在动压槽内形成切削工具即切刀留下的槽状的切削痕迹。在日本公开公报第2010-131732号公报所记载的动压轴承中,沿周向形成作为切刀的切削痕迹的线条槽。
在流体轴承中,如果旋转部相对于静止部旋转,则流体沿着动压槽的形状在动压槽内相对于周向从动压力低的方向朝向高的方向倾斜地移动。因此,在日本公开公报第2010-131732号公报记载的动压轴承中,由于形成线条槽的凹凸沿周向延伸,因此存在有阻碍流体在轴向上移动而难以提高动压力的顾虑。
发明内容
本发明的目的在于,能够提高动压槽的动压力。
本发明所例示的第一技术方案的流体轴承装置包括:静止部件;以及旋转部件,所述旋转部件以旋转轴为中心相对于静止部件旋转。静止部件的轴承面以及旋转部件的轴承面隔着填充有流体的微小间隙相向,且轴承面中的至少一个面具有:动压槽;以及多个条纹,所述条纹配置在动压槽的底部。所述流体轴承装置的特征在于,动压槽以及多个条纹分别朝向相对于周向具有大于0度的角度的方向延伸。条纹相对于周向的角度与动压槽相对于周向的角度相同,或者比动压槽相对于周向的角度小。
根据本发明所例示的第一技术方案,能够提高动压槽的动压力。
本发明所例示的第二技术方案是在第一技术发案的流体轴承装置,其特征在于,多个条纹相对于周向的角度分别为相同的角度,且相邻的条纹的缘部彼此重叠。
本发明所例示的第三技术方案是在涉及第一技术方案的流体轴承装置的基础上,其特征在于,多个条纹分别为朝向动压槽的深度方向凹陷的槽,且距离条纹的缘部的深度比动压槽的深度浅。
本发明所例示的第四技术方案是在第一技术方案的流体轴承装置的基础上,动压槽具有:高动压区域,所述高动压区域配置在周向一侧的端部;以及低动压区域,所述低动压区域配置在周向另一侧的端部,在旋转部件旋转时,在高动压区域产生比低动压区域高的动压力,且高动压区域的周向的宽度比低动压区域的周向的宽度小。
本发明所例示的第五技术方案是在第四技术方案的流体轴承装置的基础上,高动压区域中的动压槽的深度比低动压区域中的动压槽的深度浅。
本发明所例示的第六技术方案是在第一技术方案的流体轴承装置的基础上,动压槽具有:高动压区域,所述高动压区域配置在周向一侧的端部的;以及低动压区域,所述低动压区域配置在周向另一侧的端部,在旋转部件旋转时,在高动压区域产生比低动压区域高的动压力,且高动压区域中的动压槽的深度比低动压区域中的动压槽的深度浅。
本发明所例示的第七技术方案是在第一技术方案的流体轴承装置的基础上,动压槽相对于周向的角度在10度以上且在30度以下。
本发明所例示的第八技术方案是在第七技术方案的流体轴承装置的基础上,动压槽相对于周向的角度在18度以上且在22度以下。
本发明所例示的第九技术方案是在第一技术方案的流体轴承装置的基础上,动压槽相对于周向的角度为与条纹相对于周向的角度相同的角度。
本发明所例示的第十技术方案是在第一技术方案至第九技术方案中的任一技术方案的流体轴承装置的基础上,动压槽为人字形,且包括:第一动压槽,所述第一动压槽相对于周向而朝着一侧;以及第二动压槽,所述第二动压槽相对于周向而朝着另一侧,条纹包括:多个第一条纹,所述第一条纹配置在第一动压槽的底部;以及多个第二条纹,所述第二条纹配置在第二动压槽的底部,第一动压槽的周向一侧的端部与第二动压槽的周向一侧的端部相连。
本发明所例示的第十一技术方案是在第十技术方案的流体轴承装置的基础上,第一动压槽相对于周向的角度与第二动压槽相对于周向的角度为相同的角度,第一条纹相对于周向的角度与第二条纹相对于周向的角度为不同的角度。
本发明所例示的第十二技术方案是在第十技术方案的流体轴承装置的基础上,第一条纹的周向一侧的端部中的周向的位置与第二条纹的周向一侧的端部中的周向的位置一致。
本发明所例示的第十三技术方案是在第十技术方案的流体轴承装置的基础上,第一条纹的在周向一侧的端部中的缘部的位置为第二条纹的在周向一侧的端部中的周向的位置的大致中央。
本发明所例示的第十四技术方案是在第一技术方案至第九技术方案中的任一技术方案的流体轴承装置的基础上,动压槽包括:第一动压槽,所述第一动压槽相对于周向而朝着一侧;以及第二动压槽,所述第二动压槽相对于周向而朝着另一侧,条纹包括:多个第一条纹,所述第一条纹配置在第一动压槽的底部;以及多个第二条纹,所述第二条纹配置在第二动压槽的底部,第一动压槽的周向一侧的端部与第二动压槽的周向一侧的端部隔着间隔配置。
本发明涉及的主轴马达的特征在于,具有:本发明所例示的第一方面所述的流体轴承装置;旋转部,所述旋转部包括旋转部件以及磁铁;以及静止部,所述静止部包括具有静止部件和多个线圈的定子以及基底板。
本发明涉及的盘驱动装置的特征在于,该盘驱动装置具有:本发明所例示的第十五方面所述的主轴马达;存取部,所述存取部对支承于主轴马达的旋转部的盘片实施信息的读取以及写入中的至少一种;以及机壳,所述机壳容纳主轴马达以及存取部。
有以下的本发明优选实施方式的详细说明,参照附图,可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。
附图说明
图1为第一实施方式所涉及的盘驱动装置的纵向剖视图。
图2为主轴马达的纵向剖视图。
图3为主轴马达的局部纵向剖视图。
图4为套筒的纵向剖视图。
图5为轴的仰视图。
图6为环状部件的俯视图。
图7为套筒的抽吸槽列附近的立体图。
图8为套筒的抽吸槽列附近的横向剖视图。
图9为套筒的径向动压槽列附近的侧视图。
图10为轴的局部仰视图。
图11为本发明的第二实施方式所涉及的人字状槽的侧视图。
图12为本发明的第三实施方式所涉及的人字状槽的侧视图。
图13为本发明的第四实施方式所涉及的人字状槽的侧视图。
图14为本发明的第五实施方式所涉及的人字状槽的侧视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明所例示的实施方式进行说明。另外,在本发明中,分别将与主轴马达的中心轴线平行的方向称为“轴向”,将与主轴马达的中心轴线正交的方向称为“径向”,将沿以主轴马达的中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。并且,在本发明中,以轴向为上下方向,相对于基底板以顶罩侧为上侧来对各部分的形状以及位置关系进行说明。但是,这里定义的上下方向并不表示限定在使用本发明所涉及的流体轴承装置以及主轴马达时的朝向。
图1为装设有本发明的第一实施方式所涉及的主轴马达11的盘驱动装置1的纵向剖视图。该盘驱动装置1使磁盘12旋转,并对磁盘12实施信息的读取以及写入,所述磁盘12在中央具有圆孔。如图1所示,盘驱动装置1具有:主轴马达11、三张磁盘12、存取部13以及顶罩14。
主轴马达11支承三张磁盘12,并以中心轴线9为中心使磁盘12旋转。主轴马达11具有基底板21,所述基底板21朝向与中心轴线9正交的方向扩展。基底板21的上部被顶罩14覆盖。主轴马达11的旋转部3、三张磁盘12以及存取部13被容纳在由基底板21和顶罩14构成的壳体10的内部。存取部13使头部131沿磁盘12的记录面移动并对磁盘12实施信息的读取以及写入。
另外,盘驱动装置1所具有的磁盘12的数量也可以是一至两张或四张以上。并且,只要存取部13对磁盘12实施信息的读取以及写入中的至少一种即可。
优选壳体10的内部空间为尘埃或灰尘极少的洁净空间。在本实施方式中,在壳体10的内部填充有洁净的空气。但是,也可在壳体10的内部填充氦气、氢气或氮气来代替空气。并且,也可在壳体10的内部填充这些气体与空气的混合气体。
接下来,对用于盘驱动装置1的主轴马达11的更为详细的结构进行说明。图2为主轴马达11的纵向剖视图。如图2所示,主轴马达11具有静止部2和旋转部3。静止部2相对于盘驱动装置1的壳体10相对静止。旋转部3被支承为能够相对于静止部2旋转。
本实施方式的静止部2具有基底板21、轴22、下环状部件23以及定子24。
基底板21在定子24、后述的旋转部件31、后述的磁铁33、磁盘12以及存取部13的下侧相对于中心轴线9大致垂直地扩展。基底板21的材料例如使用铝合金等金属。如图2所示,基底板21具有圆筒保持架部211和平板部212。圆筒保持架部211在比定子24靠径向内侧的位置沿轴向呈大致圆筒状地延伸。平板部212从圆筒保持架部211向径向外侧扩展。
轴22沿中心轴线9配置。轴22的材料例如使用不锈钢等金属。如图1所示,轴22的上端部固定于盘驱动装置1的顶罩14。并且,轴22的下端部借助下环状部件23固定于基底板21的圆筒保持架部211。
如图3所示,轴22具有上环状部221。上环状部221在轴22的上端部附近朝向径向外侧突出。上环状部221位于后述的连接部312的上表面与后述的盖板部321的下表面之间。本实施方式的上环状部221为构成轴22的部件的一部分。但是,上环状部221也可以是与轴22分体的部件。
下环状部件23位于比上环状部221靠下侧的位置,并呈环状包围轴22以及后述的旋转部件31的内侧圆筒部311。下环状部件23的材料例如使用铜或黄铜等金属。下环状部件23通过压入、热压配合、粘接剂等方法固定于轴22。但是,轴22与下环状部件23也可以是连成一体的部件。
本实施方式的下环状部件23具有底部231和壁部232。底部231在后述的旋转部件31的内侧圆筒部311的下侧呈环状扩展。底部231的内周面固定于轴22的外周面。壁部232在比内侧圆筒部311靠径向外侧的位置从底部231向上方呈大致圆筒状地延伸。壁部232的外周面固定于圆筒保持架部211的内周面。
定子24为主轴马达11的电枢。定子24具有定子铁芯41和多个线圈42。定子铁芯41例如为硅钢板等电磁钢板在轴向上被层叠的层叠钢板。定子铁芯41固定于圆筒保持架部211的外周面。并且,定子铁芯41具有朝向径向外侧突出的多个极齿411。线圈42为卷绕于各极齿411的导线的集合体。多个极齿411以及多个线圈42以中心轴线9为中心呈圆环状排列。
本实施方式的旋转部3具有旋转部件31、盖32、磁铁33以及轭部34。
旋转部件31为配置在轴22的周围的环状的部件。本实施方式的旋转部件31在由不锈钢形成的基材的表面实施了镀镍。另外,除不锈钢之外,旋转部件31的材料例如也可使用铝或铜等金属。
旋转部件31具有上下贯通的中央贯通孔310。轴22的至少一部分容纳于中央贯通孔310内。本实施方式的旋转部件31具有内侧圆筒部311、连接部312、外侧圆筒部313、盘载置部314、上侧突出部315以及下侧突出部316。
内侧圆筒部311在比上环状部221靠下侧且比下环状部件23靠上侧的位置呈环状包围轴22。连接部312从内侧圆筒部311的上端部向径向外侧呈大致圆板状地扩展。外侧圆筒部313从连接部312的径向外侧的端部向下侧呈筒状地延伸。也就是说,连接部312在径向上将内侧圆筒部311和外侧圆筒部313连接。盘载置部314从外侧圆筒部313的下端部进一步向径向外侧呈圆环状地突出。
外侧圆筒部313的圆筒状的外周面51嵌入到磁盘12的圆孔中。各磁盘12的内周部与外侧圆筒部313的外周面51的至少一部分接触。由此,磁盘12在径向上被定位。盘载置部314的上表面52从外侧圆筒部313的外周面向径向外侧扩展。最下层的磁盘12的下表面与盘载置部314的上表面52的至少一部分接触。由此,磁盘12在轴向上被定位。
这样,在本实施方式中,外侧圆筒部313的外周面51成为第一盘支承面,盘载置部314的上表面52成为第二盘支承面。三张磁盘12被上述第一盘支承面以及第二盘支承面支承。
上侧突出部315在内侧圆筒部311与外侧圆筒部313之间从连接部312的上表面向上侧呈圆筒状地延伸。上侧突出部315位于比上环状部221靠径向外侧的位置。在上侧突出部315的内周面设有朝向径向外侧凹陷的台阶。下侧突出部316在内侧圆筒部311与外侧圆筒部313之间从连接部312的下表面向下侧呈圆筒状地延伸。下侧突出部316位于比下环状部件23的壁部232靠径向外侧的位置。
在本实施方式中,旋转部件31为包括构成流体动压轴承的套筒和具有盘载置部的轮毂在内的单一部件,但并不限定于此。旋转部件31也可由套筒与轮毂分体的两个部件构成。
盖32为在中央具有圆孔的大致圆板状的部件。盖32的材料既可是金属也可以是树脂。本实施方式的盖32具有盖板部321和盖凸部322。盖板部321在上环状部221的上侧呈环状地扩展。盖板部321的内周部与轴22的上端部附近的外周面隔着微小的间隙在径向上相向。盖凸部322从盖板部321的径向外侧的端部向上侧呈大致圆筒状地突出。
作为盖板部321与盖凸部322之间的连接部的角部嵌入到上侧突出部315的台阶。盖凸部322的外周面例如通过粘接剂固定于上侧突出部315的内周面。由此,如果旋转部件31旋转,则盖32也随着旋转部件31一起旋转。
磁铁33位于定子24的径向外侧。磁铁33借助磁性体的轭34固定于外侧圆筒部313的内周面。在本实施方式中,使用圆环状的磁铁33。磁铁33的径向内侧的面与多个极齿411的径向外侧的端面隔着微小的间隙在径向上相向。并且,在磁铁33的内周面沿周向交替磁化出N极与S极。
另外,也可使用多个磁铁来代替圆环状的磁铁33。在使用多个磁铁的情况下,只要将多个磁铁按N极与S极交替排列的方式沿周向排列即可。并且,磁铁33也可不使用轭34而直接固定于外侧圆筒部313的内周面。
在该主轴马达11中,如果向线圈42供给驱动电流,则在多个极齿411产生磁通。并且,通过极齿411与磁铁33之间的磁通的作用而在静止部2与旋转部3之间产生周向的转矩。其结果是,旋转部3相对于静止部2绕中心轴线9旋转。支承于旋转部件31的磁盘12随旋转部3一起绕中心轴线9旋转。
接下来,对主轴马达11所具有的流体动压轴承6的结构进行说明。图3为流体动压轴承6附近的主轴马达11的局部剖视图。图4为旋转部件31的局部纵向剖视图。如图3所示,在轴22以及下环状部件23与旋转部件31之间存在有润滑液60。润滑液60例如使用多元醇酯类油或二元酸酯类油。旋转部件31借助润滑液60以能旋转的方式支承于轴22以及下环状部件23。
这样,在本实施方式中,由作为静止部2侧的要素的轴22以及下环状部件23、作为旋转部3侧的要素的旋转部件31以及存在于轴22、环状部件23、旋转部件31之间的润滑液60构成作为流体轴承装置的流体动压轴承6。旋转部3被流体动压轴承6支承为能够旋转。也就是说,由轴22以及下环状部件23构成作为静止部件的第一轴承部件,由旋转部件31构成作为旋转部件的第二轴承部件。
如图3所示,润滑液60具有上侧的液面601和下侧的液面602。上侧的液面601位于上环状部221的外周面与上侧突出部315的内周面之间。也就是说,在本实施方式中,由上环状部221的外周面和上侧突出部315的内周面构成保持润滑液60的上侧的液面601的上密封部65。
上密封部65与流体动压轴承6彼此连接。并且,在上密封部65中,上环状部221的外周面与上侧突出部315的内周面之间的径向间隔随着朝向上侧而扩大。因此,润滑液60的上侧的液面601因表面张力而被向下侧吸引,从而形成弯月面状。在上密封部65中,径向间隔随着朝向上侧而扩大,且由于液面601形成为弯月面状,因而能够抑制润滑液60从上密封部65中泄露出来。
并且,如图4所示,在旋转部件31的上侧突出部315的内周面设有螺旋状的抽吸槽列61。在主轴马达11驱动时,旋转部件31相对于轴22以及下环状部件23朝向一个方向旋转。此时,抽吸槽列61对位于上环状部221的外周面与上侧突出部315的内周面之间的润滑液60引起动压。由此,上密封部65内的润滑液60因该动压而被向下侧吸引,因此能够进一步抑制润滑液60从上密封部65泄漏出来。
另一方面,润滑液60的下侧的液面602位于下环状部件23的壁部232的外周面与旋转部件31的下侧突出部316的内周面之间。也就是说,在本实施方式中,由壁部232的外周面和下侧突出部316的内周面构成保持润滑液60的下侧的液面602的下密封部66。下密封部66与流体动压轴承6彼此连接。并且,在下密封部66中,壁部232的外周面与下侧突出部316的内周面之间的径向间隔随着朝向下侧而扩大。因此,润滑液60的下侧的液面602因毛细管力而被向上侧吸引,从而形成弯月面状。在下密封部66中,径向的间隔随着朝向下侧而扩大,并且由于液面602形成为弯月面状,因此能够抑制润滑油60从下密封部66泄漏出来。
如图4所示,在内侧圆筒部311的内周面以及连接部312的内周面设有上下两层人字状的径向动压槽列62。
在主轴马达11驱动时,旋转部件31相对于轴22朝向一个方向旋转。此时,径向动压槽列62对位于轴22与旋转部件31之间的润滑液60引起动压。由此,旋转部件31在径向上支承于轴22。另外,只要径向动压槽列62设置于轴22的外周面以及旋转部件31的内周面中的至少一处即可。
图5为轴22的仰视图。如图5所示,在上环状部221的下表面设有螺旋状的第一轴向动压槽列63。图6为下环状部件23的俯视图。如图6所示,在壁部232的上表面设有螺旋状的第二轴向动压槽列64。
在主轴马达11驱动时,旋转部件31相对于轴22以及下环状部件23朝向一个方向旋转。此时,第一轴向动压槽列63对位于上环状部221的下表面与连接部312的上表面之间的润滑液60引起动压。并且,第二轴向动压槽列64对位于壁部232的上表面与连接部312的下表面之间的润滑液60引起动压。由此,旋转部件31在轴向上支承于轴22以及下环状部件23。
另外,第一轴向动压槽列63只要设置在上环状部221的下表面以及连接部312的上表面中的与上环状部221相向的部分中的至少一方即可。第二轴向动压槽列64只要设置在壁部232的上表面以及连接部312的下表面中的与壁部232相向的部分中的至少一方即可。并且,第一轴向动压槽列以及第二轴向动压槽列也可以是人字状的槽列。
并且,旋转部件31具有与中央贯通孔310不同的连通孔317。连通孔317在比中央贯通孔310靠径向外侧且比上侧突出部315以及下侧突出部316靠径向内侧的位置将连接部312上下贯通。也就是说,连通孔317在轴向上将设置于连接部312的上表面的上开口318与设置于连接部312的下表面的下开口319连接。连通孔317的内部也填满了润滑液60。
这样,润滑液60从上密封部65经由轴22与旋转部件31之间的间隙以及连通孔317连续填充到下密封部66。因此,润滑液60的液面只成为保持于上密封部65的液面601以及保持于下密封部66的液面602这两个部位。由此能够抑制润滑液60蒸发。
接下来,对上述的抽吸槽列61、径向动压槽列62、第一轴向动压槽列63以及第二轴向动压槽列64中包括的各动压槽71至74的详细结构进行说明。图7为从中心轴线9侧观察抽吸槽列61附近的旋转部件31的内周面的图。图8为旋转部件31的抽吸槽列61附近的局部横向剖视图。图9为从中心轴线9侧观察径向动压槽列62附近的旋转部件31的内周面的图。图10为第一轴向动压槽列63附近的轴22的上环状部221的局部仰视图。另外,在图9以及图10中,动压槽72、73内出现的细线为后述的条纹的缘部。
如上所述,流体动压轴承6具有抽吸槽列61、径向动压槽列62、第一轴向动压槽列63以及第二轴向动压槽列64这四种动压槽列。如图4至图6所示,这些动压槽列61至64分别由多个动压槽71至74沿周向大致等间隔地配置而成。具体地说,抽吸槽列61具有多个抽吸动压槽71。径向动压槽列62具有多个径向动压槽72。第一轴向动压槽列63具有多个第一轴向动压槽73。并且,第二轴向动压槽列64具有多个第二轴向动压槽74。
动压槽71至74分别通过切削而形成。也就是说,通过使用作为切削工具的切刀对旋转部件31的内周面、轴22的上环状部221的下表面、下环状部件23的壁部232的上表面进行切削,从而形成抽吸动压槽71以及径向动压槽72、第一轴向动压槽73、第二轴向动压槽74。因此,切刀留下的槽状的切削痕迹形成于各动压槽71至74内。由于第二轴向动压槽74的详细结构与第一轴向动压槽73的相同,因此省略以下的说明。
如图7所示,在抽吸动压槽71的底部配置有多个条纹81。条纹81以及后述的条纹821、822、83均为切刀留下的切削痕迹,且为相对于周向倾斜延伸的槽。并且,条纹81、821、822、83分别为朝向供各条纹81、821、822、83配置的动压槽71至74的深度方向凹陷的槽。
抽吸动压槽71朝向相对于周向具有比0度大的角度的αp度的方向延伸。并且,条纹81朝向相对于周向具有比0度大且在αp度以下的角度βp度的方向延伸。
在此,优选动压槽71至74相对于周向的角度分别在10度以上且在30度以下。这种情况下,在各动压槽71至74中,能够高效地获得动压力。并且,还优选动压槽71至74相对于周向的角度分别在18度以上且22度以下。通过将动压槽71至74相对于周向的角度设定在20度附近,尤其能够在各动压槽71至74中高效地获得动压力。
如图7所示,在主轴马达11驱动时,具有抽吸动压槽71的旋转部件31相对于轴22沿周向(实线箭头所示的方向)旋转。此时,在抽吸动压槽71内,润滑液60朝向相对于周向具有αp度的方向(虚线箭头所示的方向)移动。由此,抽吸动压槽71的下端且周向一端成为高动压区域701,抽吸动压槽71的上端且周向另一端成为低动压区域702。
并且,在主轴马达11驱动时,在条纹81的内部,润滑液60沿着条纹81所延伸的方向移动。也就是说,在条纹81的内部,润滑液60朝向相对于周向具有βp度的方向(双点划线箭头所示的方向)移动。
如现有的例子那样,假设条纹81被设定为沿周向延伸,则润滑液60在条纹81内移动的方向与润滑液60在抽吸动压槽71内且除了条纹81之外的部分移动的方向形成具有αp度的角度。如此一来,润滑液60在条纹81内的流动阻碍了润滑液60在条纹81之外的部分沿轴向的移动。因此,难以提高在抽吸动压槽71中产生的动压力。
在该抽吸动压槽71中,通过条纹81相对于周向倾斜配置,从而在条纹81内润滑液60在沿周向移动的同时还沿轴向移动。由此,润滑液60在条纹81内的流动不易阻碍润滑液60在条纹81之外的部分沿轴向的移动。
具体地说,在该抽吸动压槽71中,润滑液60在条纹81内移动的方向与润滑液60在抽吸动压槽71内且除了条纹81之外的部分移动的方向所形成的角度θp形成为αp-βp度,比现有的αp度小。也就是说,润滑液60在条纹81内移动的方向与润滑液60在抽吸动压槽71内且除了条纹81之外的部分移动的方向所形成的角度θp比条纹81沿周向的情况接近0度。因此,润滑液60在抽吸动压槽71内的流动不易被条纹81阻碍。
因此,在抽吸动压槽71内,润滑液60容易从低动压区域702向高动压区域701移动。由此,能够提高在抽吸动压槽71中产生的动压力。另外,更加优选αp度与βp度为大致相同的角度。如果像这样,则在抽吸动压槽71内,润滑液在条纹81内的流动与润滑液在条纹81外的部分的流动大致形成为相同的方向。也就是说,润滑液在条纹81内的流动不会阻碍润滑液在条纹81外的部分的流动。
在此,如图7以及图8所示,将条纹81的宽度方向的两端称为缘部811。将条纹81中的最朝向抽吸动压槽71的深度方向凹陷的部分称为最深部812。并且,如图8所示,将从配置有抽吸动压槽71的旋转部件31的内周面到最深部812的该深度方向的距离称为抽吸动压槽71的深度D1。将从缘部811到最深部812的该深度方向的距离称为条纹81的深度D2。距离条纹81的缘部811的深度D2比抽吸动压槽71的深度D1浅。在本实施方式中,条纹81的深度D2在抽吸动压槽71的深度D1的三分之一以下,十分小。
通过将条纹81的深度D2设置得比抽吸动压槽71的深度D1浅,从而能够减小润滑液60在条纹81外的流动因润滑液60在条纹81内的流动而受到的影响,润滑液60在条纹81外的流动是指润滑液60在抽吸动压槽71内的大幅流动。因此,能够进一步提高抽吸动压槽71中产生的动压力。也就是说,能够降低流体动压轴承6的轴承损失,并能够进一步提高轴承刚性。
同样,后述的条纹821、822、83的深度也比各供条纹821、822、83配置的动压槽721、722、73的深度浅。
如图9所示,径向动压槽72为所谓的人字状的动压槽,所述动压槽具有:第一动压槽721,所述第一动压槽721随着从上方向下方而朝着周向一侧;以及第二动压槽722,所述第二动压槽722随着从上方向下方而朝着周向另一侧。
本实施方式的径向动压槽72还具有上下延伸的连接槽723。连接槽723将第一动压槽721的下端部和第二动压槽722的上端部连接。也就是说,第一动压槽721的周向一侧的端部与第二动压槽722的周向一侧的端部通过连接槽723而相连。连接槽723具有包括连接槽723的上端在内的第一连接部724和包括连接槽723的下端在内的第二连接部725。
在第一动压槽721以及第一连接部724的底部配置有多个条纹821。并且,在第二动压槽722以及第二连接部725的底部配置有多个条纹822。
第一动压槽721朝向相对于周向具有α1度的方向延伸。第二动压槽722朝向相对于周向具有α2度的方向延伸。并且,条纹821朝向相对于周向具有β1度的方向延伸。条纹822朝向相对于周向具有β2度的方向延伸。另外,α1度、α2度、β1度以及β2度分别为比0度大的角度。
如图9所示,在主轴马达11驱动时,具有径向动压槽72的旋转部件31相对于轴22沿周向(实线箭头所示的方向)旋转。此时,在第一动压槽721内,润滑液60朝向相对于周向具有α1度的方向(上侧的虚线箭头所示的方向)移动。并且,在第二动压槽722内,润滑液60朝向相对于周向具有α2度的方向(下侧的虚线箭头所示的方向)移动。由此,包括第一动压槽721的下侧且周向一侧的端部、连接槽723、第二动压槽722的上侧且周向一侧的端部在内的区域成为产生比其他区域高的动压力的高动压区域701。并且,包括第一动压槽721的上侧且周向另一侧的端部在内的区域与包括第二动压槽722的下侧且周向另一侧的端部在内的区域分别成为低动压区域702。
另一方面,在主轴马达11驱动时,在条纹821的内部,润滑液60朝向相对于周向具有β1度的方向(上侧的双点划线箭头所示的方向)移动。并且,在条纹822的内部,润滑液60朝向相对于周向具有β2度的方向(下侧的双点划线箭头所示的方向)移动。
这样,即使在径向动压槽72中,润滑液60在条纹821内移动的方向与润滑液60在第一动压槽721内且除了条纹821外的部分移动的方向所形成的角度θ1也为α1-β1度,且比现有的α1度小。也就是说,润滑液60在条纹821内移动的方向与润滑液60在第一动压槽721内且除了条纹821外的部分移动的方向所形成的角度θ1比条纹821沿周向的情况接近0度。因此,润滑液60在径向动压槽72内的流动不易被条纹821阻碍。因此,在径向动压槽72内,润滑液60容易从低动压区域702向高动压区域701移动。由此,能够提高在第一动压槽721产生的动压力。
并且,在主轴马达11驱动时,润滑液60在条纹822内移动的方向与在第二动压槽722内润滑液60在条纹822外的部分移动的方向所形成的角度θ2为α2-β2度,且比现有的α2度小。也就是说,润滑液60在条纹822内移动的方向与润滑液60在第二动压槽722内且除了条纹822外的部分移动的方向所形成的角度θ2比条纹822沿周向的情况接近0度。因此,径向动压槽72内的润滑液60的流动不易被条纹822阻碍。因此,在径向动压槽72内,润滑液60容易从低动压区域702向高动压区域701移动。由此,能够提高在第二动压槽中722产生的动压力。
在本实施方式中,尤其第二动压槽722相对于周向的角度α2度与条纹822相对于周向的角度β2度为相同的角度。也就是说,润滑液60在条纹822内的移动的方向与润滑液60在第二动压槽722内且除了条纹822外的部分移动的方向所形成的角度θ2为0度。因此,在主轴马达11驱动时,润滑液60在第二动压槽722内移动的方向无论在条纹822内还是在条纹822外都是相同的。因此,润滑液在条纹822内的流动不会阻碍润滑液在条纹822外的部分的流动。由此,能够进一步提高在第二动压槽722中产生的动压力。
如图10所示,第一轴向动压槽73朝向相对于周向具有比0度大的角度即αs度的方向延伸。另外,在形成于第一轴向动压槽73以及第二轴向动压槽74等的与中心轴线9正交的平面的动压槽中,相对于周向的角度称为所谓的切线角。并且,条纹83朝向相对于周向具有比0度大、且在αs度以下的角度βs度的方向延伸。
在主轴马达11驱动时,旋转部件31相对于具有第一轴向动压槽73的轴22沿周向旋转。由此,在第一轴向动压槽73内,润滑液60朝向相对于周向具有αs度的方向(虚线箭头所示的方向)移动。其结果是,第一轴向动压槽73的径向内侧且周向一侧的端部成为高动压区域701,第一轴向动压槽73的径向外侧且周向另一侧的端部成为低动压区域702。
并且,在主轴马达11驱动时,在条纹83的内部,润滑液60沿条纹83所延伸的方向移动。也就是说,在条纹83的内部,润滑液60朝向相对于周向具有βs度的方向(双点划线箭头所示的方向)移动。
在该第一轴向动压槽73中,润滑液60在条纹83内移动的方向与润滑液60在第一轴向动压槽73内且除了条纹83外的部分移动的方向所形成的角度θs为αs-βs度,比现有的αs度小。也就是说,润滑液60在条纹83内移动的方向与润滑液60在第一轴向动压槽73内且除了条纹83外的部分移动的方向所形成的角度θs比条纹83沿周向的情况接近0度。因此,第一轴向动压槽73内的润滑液60的流动不易被条纹83阻碍。因此,在第一轴向动压槽73内,润滑液60容易从低动压区域702向高动压区域701移动。由此,能够提高在第一轴向动压槽73中产生的动压力。
在本实施方式中,尤其第一轴向动压槽73相对于周向的角度αs度与条纹83相对于周向的角度βs度为相同的角度。也就是说,在主轴马达11驱动时,润滑液60在第一轴向动压槽73内移动的方向无论在条纹83内还是在条纹83外都是相同的。由此,能够进一步提高在第一轴向动压槽73中产生的动压力。
如图10所示,第一轴向动压槽73的高动压区域701的周向宽度W1比第一轴向动压槽73的低动压区域702的周向宽度W2小。因此,第一轴向动压槽73的周向宽度随着润滑液60从低动压区域702向高动压区域701移动而变窄,从而容易提高高动压区域701中的润滑液60的动压力。也就是说,能够提高第一轴向动压槽73中的动压力。
这样,在该流体动压轴承6中,各动压槽71至74具有用于提高各自的动压力的各种要素。由此,能够减少流体动压轴承6的轴承损失,且能够进一步提高轴承刚性。
以上,对本发明所例示的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述的实施方式。
图11为示出了一变形例所涉及的径向动压槽列62A的一部分的图。构成径向动压槽列62A的径向动压槽72A为所谓的人字状的动压槽,所述动压槽具有:第一动压槽721A,所述第一动压槽721A随着从上方向下方而朝着周向一侧;以及第二动压槽722A,所述第二动压槽722A随着从上方向下方而朝着周向另一侧。
在第一动压槽721A的底部配置有多个第一条纹821A。在第二动压槽722A的底部配置有多个第二条纹822A。这些条纹821A、822A为朝向第一动压槽721A以及第二动压槽722A的深度方向凹陷的槽,且相对于周向倾斜延伸。
在图11的例子中,第一动压槽721A相对于周向的角度α1A度与第二动压槽722A相对于周向的角度α2A度为相同的角度。并且,第一动压槽721A的长度L1与第二动压槽722A的长度L2为相同的长度。另一方面,第一条纹821A相对于周向的角度β1A度与第二条纹822A相对于周向的角度β2A度为不同的角度。由此,由第一动压槽721A产生的动压力与由第二动压槽722A产生的动压力不同。
在上述实施方式中,将第一动压槽721相对于周向的角度α1度和第二动压槽722相对于周向的角度α2度设定为不同的角度。并且,将第一动压槽721的长度与第二动压槽722的长度设定为不同的长度。由此,使由第一动压槽721产生的动压力与由第二动压槽722产生的动压力不同。其结果是,能够以所需的平衡产生由第一动压槽721产生的动压力和由第二动压槽722产生的动压力。
针对于此,在图11的例子中,能够不依靠第一动压槽721A以及第二动压槽722A的形状,而通过调整配置在这些动压槽底部的第一条纹821A以及第二条纹822A相对于周向的角度β1A度以及β2A度,以所需的平衡产生由第一动压槽721A产生的动压力和由第二动压槽722A产生的动压力。
图12为示出了其他变形例所涉及的径向动压槽72B的图。径向动压槽72B为所谓的人字状的动压槽,所述动压槽具有:第一动压槽721B,所述第一动压槽721B随着从上方向下方而朝着周向一侧;以及第二动压槽722B,所述第二动压槽722B随着从上方向下方而朝着周向另一侧。在图12的例子中,第一动压槽721B的周向一侧的端部与第二动压槽722B的周向一侧的端部直接相连。
包括第一动压槽721B的下侧且周向一侧的端部以及第二动压槽722B的上侧且周向一侧的端部在内的区域,也就是说包括第一动压槽721B与第二动压槽722B的连接部分在内的区域成为在主轴马达驱动时产生比其他区域高的动压力的高动压区域701B。并且,包括第一动压槽721B的上侧且周向另一侧的端部在内的区域与包括第二动压槽722B的下侧且周向另一侧的端部在内的区域分别为低动压区域702B。
在第一动压槽721B的底部配置有多个第一条纹821B。在第二动压槽722B的底部配置有多个第二条纹822B。这些条纹821B、822B为朝向第一动压槽721B以及第二动压槽722B的深度方向凹陷的槽,且相对于周向倾斜延伸。
在图12的例子中,第一条纹821B的周向一侧的端部中的周向的位置与第二条纹822B的周向一侧的端部中的周向的位置一致。也就是说,在第一条纹821B与第二条纹822B的连接部位,第一条纹821B的缘部801B的周向位置与第二条纹822B的缘部802B的周向位置一致。
由此,在主轴马达驱动时,图12中用实线箭头表示的润滑液在第一条纹821B内朝向下侧且周向一侧的流动与图12中用虚线箭头表示的润滑液在第二条纹822B内朝向上侧且周向一侧的流动在第一条纹821B与第二条纹822B的连接部位处碰撞。由此,能够在高动压区域701B中获得更高的动压力。也就是说,能够提高径向动压槽72B中的动压力。
并且,在图12的例子中,高动压区域701B中的第一动压槽721B的深度D3比低动压区域702B中的第一动压槽721B的深度D4浅。因此,和第一动压槽721B相向的部件与第一动压槽721B的底部之间的间隙在深度D3的区域比在深度D4的区域窄。由此,在主轴马达旋转时,在第一动压槽721B内,润滑液60B的压力容易随着润滑液60B从低动压区域702B向高动压区域701B移动而增高。因此,能够进一步提高第一动压槽721B中的动压力。
第二动压槽722B也同样,高动压区域701B中的第二动压槽722B的深度D3比低动压区域702B中的第二动压槽722B的深度(未图示)浅。由此,能够进一步提高第二动压槽722B中的动压力。因此,能够进一步提高作为径向动压槽72B整体的动压力。
图13为示出了其他变形例所涉及的径向动压槽72C的图。径向动压槽72C为所谓的人字状的动压槽,所述动压槽具有:第一动压槽721C,所述第一动压槽721C随着从上方向下方而朝着周向一侧;以及第二动压槽722C,所述第二动压槽722C随着从上方向下方而朝着周向另一侧。在图13的例子中,第一动压槽721C的周向一侧的端部与第二动压槽722C的周向一侧的端部直接连接。
包括第一动压槽721C与第二动压槽722C的连接部位在内的区域形成为在主轴马达驱动时产生比其他区域高的动压力的高动压区域701C。
在第一动压槽721C的底部配置有多个第一条纹821C。在第二动压槽722C的底部配置有多个第二条纹822C。这些条纹821C、822C为朝向第一动压槽721C以及第二动压槽722C的深度方向凹陷的槽,且相对于周向倾斜延伸。
在图13的例子中,第一条纹821C的周向一侧的端部中的第一条纹821C的缘部801C的周向的位置为第二条纹822C的周向一侧的端部中的周向位置的大致中央。也就是说,在第一条纹821C与第二条纹822C的连接部位,第一条纹821C的缘部801C的周向位置与第二条纹822C的缘部802C的周向位置隔着大致相等的间隔彼此错开配置。
由此,图13中的用实线箭头表示的润滑液在第一条纹821C内朝向下侧且周向一侧的流动与第二条纹822C的缘部802C的上侧且周向一侧的端面碰撞。并且,在图13中的用虚线箭头表示的润滑液在第二条纹822C内朝向上侧且周向一侧的流动与第一条纹821C的缘部801C的下侧且周向一侧的端面碰撞。由此,能够在高动压区域701C获得更高的动压力。也就是说,能够提高径向动压槽72C的动压力。
图14为示出了其他变形例所涉及的径向动压槽72D的图。径向动压槽72D具有:第一动压槽721D,所述第一动压槽721D随着从上方向下方而朝着周向一侧;以及第二动压槽722D,所述第二动压槽722D随着从上方向下方而朝着周向另一侧。第一动压槽721D的下侧且周向一侧的端部与第二动压槽722D的上侧且周向一侧的端部在轴向上隔着间隔配置。也就是说,图14的例子的径向动压槽72D为第一动压槽721D与第二动压槽722D被丘部726D分割的变形人字状的动压槽。
在第一动压槽721D的底部配置有多个第一条纹821D。在第二动压槽722D的底部配置有多个第二条纹822D。这些条纹821D、822D为朝向第一动压槽721D以及第二动压槽722D的深度方向凹陷的槽,且相对于周向倾斜延伸。
包括第一动压槽721D的下侧且周向一侧的端部在内的区域与包括第二动压槽722D的上侧且周向一侧的端部在内的区域成为在主轴马达驱动时产生比其他区域高的动压力的高动压区域701D。
在主轴马达驱动时,在第一动压槽721D内产生润滑液朝向下侧且朝向周向一侧的流动。且,该润滑液的流动在第一动压槽721的下侧且在周向一侧的端部与丘部726D碰撞。由此,在和丘部726D相向的部件与丘部726D之间的间隙中汇集有润滑液。其结果是,能够在第一动压槽721D的高动压区域701D以及丘部726D中获得更高的动压力。
同样,在主轴马达驱动时,在第二动压槽722D内产生润滑液朝向上侧且向周向一侧的流动。并且,该润滑液的流动在第二动压槽722的上侧且在周向一侧的端部与丘部726D碰撞。由此,能够在第二动压槽722D的高动压区域701D中获得更高的动压力。因此,能够获得更高的作为径向动压槽72D整体的动压力。
并且,本发明的主轴马达也可以是用于使除磁盘以外的光盘等盘片旋转的马达。
并且,本发明的流体轴承装置也可以是用于与上述实施方式不同的结构的主轴马达中的流体轴承装置。并且,本发明的流体轴承装置也可以是用于随着主轴马达之外的旋转的设备的流体轴承装置。
并且,关于各部件的细节部分的形状也可与本发明的各图所示的形状不同。并且,在不产生矛盾的范围内,也可适当地组合在上述实施方式以及变形例中出现的各要素。
本发明可用于流体轴承装置、主轴马达以及盘驱动装置中。
Claims (16)
1.一种流体轴承装置,包括:
静止部件;以及
旋转部件,所述旋转部件以旋转轴为中心相对于所述静止部件旋转,
所述静止部件的轴承面以及所述旋转部件的轴承面隔着填充有流体的微小间隙相向,
所述轴承面中的至少一个面具有:
动压槽;以及
多个条纹,所述条纹配置在所述动压槽的底部,
所述流体轴承装置的特征在于,
所述动压槽以及多个所述条纹分别朝向相对于周向具有大于0度的角度的方向延伸,
所述条纹相对于周向的角度与所述动压槽相对于周向的角度相同,或者比所述动压槽相对于周向的角度小。
2.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
多个所述条纹相对于周向的角度分别为相同的角度,
相邻的所述条纹的缘部彼此重叠。
3.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
多个所述条纹分别为朝向所述动压槽的深度方向凹陷的槽,
距离所述条纹的缘部的深度比所述动压槽的深度浅。
4.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述动压槽具有:
高动压区域,所述高动压区域配置在周向一侧的端部;以及
低动压区域,所述低动压区域配置在周向另一侧的端部,
在所述旋转部件旋转时,在所述高动压区域产生比所述低动压区域高的动压力,
所述高动压区域的周向的宽度比所述低动压区域的周向的宽度小。
5.根据权利要求4所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述高动压区域中的所述动压槽的深度比所述低动压区域中的所述动压槽的深度浅。
6.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述动压槽具有:
高动压区域,所述高动压区域配置在周向一侧的端部;以及
低动压区域,所述低动压区域配置在周向另一侧的端部,
在所述旋转部件旋转时,在所述高动压区域产生比所述低动压区域高的动压力,
所述高动压区域中的所述动压槽的深度比所述低动压区域中的所述动压槽的深度浅。
7.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述动压槽相对于周向的角度在10度以上且在30度以下。
8.根据权利要求7所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述动压槽相对于周向的角度在18度以上且在22度以下。
9.根据权利要求1所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述动压槽相对于周向的角度为与所述条纹相对于周向的角度相同的角度。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述动压槽为人字形,且包括:
第一动压槽,所述第一动压槽相对于周向而朝着一侧;以及
第二动压槽,所述第二动压槽相对于周向而朝着另一侧,
所述条纹包括:
多个第一条纹,所述第一条纹配置在所述第一动压槽的底部;以及
多个第二条纹,所述第二条纹配置在所述第二动压槽的底部,
所述第一动压槽的周向一侧的端部与所述第二动压槽的周向一侧的端部相连。
11.根据权利要求10所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述第一动压槽相对于周向的角度与所述第二动压槽相对于周向的角度为相同的角度,
所述第一条纹相对于周向的角度与所述第二条纹相对于周向的角度为不同的角度。
12.根据权利要求10所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述第一条纹的周向一侧的端部中的周向的位置与所述第二条纹的周向一侧的端部中的周向的位置一致。
13.根据权利要求10所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述第一条纹的周向一侧的端部中的缘部的位置为所述第二条纹的周向一侧的端部中的周向的位置的大致中央。
14.根据权利要求1至9中的任一项所述的流体轴承装置,其特征在于,
所述动压槽包括:
第一动压槽,所述第一动压槽相对于周向而朝着一侧;以及
第二动压槽,所述第二动压槽相对于周向而朝着另一侧,
所述条纹包括:
多个第一条纹,所述第一条纹配置在所述第一动压槽的底部;以及
多个第二条纹,所述第二条纹配置在所述第二动压槽的底部,
所述第一动压槽的周向一侧的端部与所述第二动压槽的周向一侧的端部隔着间隔配置。
15.一种主轴马达,其特征在于,
所述主轴马达包括:
权利要求1所述的流体轴承装置;
旋转部,所述旋转部包括所述旋转部件以及磁铁;以及
静止部,所述静止部包括具有所述静止部件和多个线圈的定子以及基底板。
16.一种盘驱动装置,其特征在于,
所述盘驱动装置包括:
权利要求15所述的主轴马达;
存取部,所述存取部对支承于所述主轴马达的所述旋转部的盘片实施信息的读取以及写入中的至少一种;以及
机壳,所述机壳容纳所述主轴马达以及所述存取部。
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