JP2016217476A - Rotary apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転機器に関する。 The present invention relates to a rotating device.
近年、回転機器の一種であるハードディスクドライブなどのディスク駆動装置は、一層の高密度・大容量化が求められている。ハードディスクドライブは、流体動圧を用いた動圧軸受機構を搭載することによって、磁気記録ディスクを高速で回転させる。ハードディスクドライブは、磁気記録ディスク上の記録トラックに含まれる磁気データのリード/ライトのために、磁気記録ディスクの表面に磁気ヘッドを僅かな隙間をもって配置する。 In recent years, disk drives such as hard disk drives, which are a type of rotating equipment, are required to have higher density and capacity. A hard disk drive rotates a magnetic recording disk at high speed by mounting a hydrodynamic bearing mechanism using fluid dynamic pressure. In a hard disk drive, a magnetic head is arranged on the surface of a magnetic recording disk with a slight gap for reading / writing magnetic data contained in a recording track on the magnetic recording disk.
動圧軸受機構は、相互に回転を許容するシャフトとシャフト環囲部材の隙間に潤滑剤が塗布されている。シャフトとシャフト環囲部材が相対回転することで発生する動圧によって、シャフト及びシャフトに接続された回転体が非接触状態で支持される(例えば、特許文献1参照)。回転体が動圧によって支持されることによって、回転体に搭載された磁気記録ディスクの振れ精度は小さく抑えられる。 In the hydrodynamic bearing mechanism, a lubricant is applied to a gap between a shaft and a shaft surrounding member that allow rotation to each other. The dynamic pressure generated by the relative rotation of the shaft and the shaft surrounding member supports the shaft and the rotating body connected to the shaft in a non-contact state (see, for example, Patent Document 1). Since the rotating body is supported by dynamic pressure, the deflection accuracy of the magnetic recording disk mounted on the rotating body can be kept small.
このような動圧軸受機構において、まれに動圧が不安定になることがある。動圧が不安定になるとそのタイミングで回転体に搭載された磁気記録ディスクの振れが増大する可能性がある。この場合、特に非繰り返し振れ(Non-repeatable runout)が増大することが考えられる。 In such a dynamic pressure bearing mechanism, the dynamic pressure sometimes becomes unstable. When the dynamic pressure becomes unstable, there is a possibility that the shake of the magnetic recording disk mounted on the rotating body increases at that timing. In this case, it can be considered that non-repeatable runout increases.
このような状況の下、本発明者は以下の課題を認識した。ハードディスクドライブの大容量化を進めるひとつの手法として、記録トラックの幅を狭くする方法がある。しかし、記録トラックの幅を狭くした場合、磁気記録ディスクの振れの増大によって磁気ヘッドのトレースが乱れる可能性が高くなる。動圧軸受機構の動圧が不安定になることは磁気記録ディスクの振れ増大の要因となりうる。なお、このような課題は、ハードディスクドライブ以外の回転機器についても生じうる。 Under such circumstances, the present inventor has recognized the following problems. One method for increasing the capacity of a hard disk drive is to reduce the width of a recording track. However, when the width of the recording track is narrowed, there is a high possibility that the trace of the magnetic head is disturbed due to an increase in the deflection of the magnetic recording disk. The instability of the dynamic pressure of the hydrodynamic bearing mechanism can be a factor in increasing the vibration of the magnetic recording disk. Such a problem can also occur in rotating devices other than hard disk drives.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は回転機器の動圧の不安定化を抑制する技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the technique which suppresses instability of the dynamic pressure of rotary equipment.
本発明のある態様は回転機器である。この回転機器は、回転軸に沿って延在するシャフトを含む軸体と、シャフトを環囲するシャフト環囲部材を含む軸受体と、を備える。軸体と軸受体の少なくとも一つには、軸体と軸受体の間のラジアル隙間に介在する潤滑剤にラジアル動圧を発生するように構成される動圧発生溝が設けられる。軸受体には、動圧発生溝を環囲する位置に軸方向に延在する潤滑剤の連通路が設けられ、軸受体と軸体の一つには、半径方向において回転軸から偏倚した位置であって連通路の内側の位置に軸方向に延在する潤滑剤の内側連通路が設けられる。内側連通路は、ラジアル隙間における、動圧発生溝の形成領域の一端より軸方向外側の領域と、形成領域の他端より軸方向外側の領域と、を連通するように構成される。 One embodiment of the present invention is a rotating device. The rotating device includes a shaft body including a shaft extending along the rotation axis, and a bearing body including a shaft surrounding member surrounding the shaft. At least one of the shaft body and the bearing body is provided with a dynamic pressure generating groove configured to generate a radial dynamic pressure in the lubricant interposed in the radial gap between the shaft body and the bearing body. The bearing body is provided with a communication path of a lubricant extending in the axial direction at a position surrounding the dynamic pressure generating groove, and one of the bearing body and the shaft body is located at a position deviated from the rotating shaft in the radial direction In addition, an inner communication path of the lubricant extending in the axial direction is provided at a position inside the communication path. The inner communication path is configured to communicate with a region on the axially outer side from one end of the formation region of the dynamic pressure generating groove and a region on the outer side in the axial direction from the other end of the formation region in the radial gap.
この態様によれば、内側連通路はラジアル隙間一方の部分と他方の部分とを連通することができる。 According to this aspect, the inner communication path can communicate between one portion of the radial gap and the other portion.
なお、内側連通路には、連通路の一方の出口からラジアル隙間における一端より外側の領域を介して潤滑剤が移動するように構成されてもよい。この態様によれば、連通路の潤滑剤が内側連通路にも移動することができる。 The inner communication path may be configured such that the lubricant moves from one outlet of the communication path through a region outside one end in the radial gap. According to this aspect, the lubricant in the communication path can also move to the inner communication path.
内側連通路は、軸体のラジアル隙間の半径方向内側の領域に設けられてもよい。この態様によれば、内側連通路は、ラジアル隙間の半径方向内側において連通することができる。 The inner communication path may be provided in a radially inner region of the radial gap of the shaft body. According to this aspect, the inner communication path can communicate with the radial inner side of the radial gap.
シャフトは円筒状の内側部と内側部を環囲する環状の外側部とを含み、内側連通路は、内側部と外側部の間に設けられる部分を含んでもよい。この態様によれば、内側部と外側部の間に内側連通路を形成することができる。 The shaft may include a cylindrical inner portion and an annular outer portion surrounding the inner portion, and the inner communication path may include a portion provided between the inner portion and the outer portion. According to this aspect, the inner communication path can be formed between the inner portion and the outer portion.
内側連通路は、軸方向に延在する通路部と、通路部の一端側から半径方向外向きに延在してラジアル隙間に開口する第1孔部と、通路部の他端側から半径方向外向きに延在してラジアル隙間に開口する第2孔部と、を含んでもよい。この態様によれば、通路部と第1、第2孔部とは別々に形成することができる。 The inner communication passage includes a passage portion extending in the axial direction, a first hole portion extending radially outward from one end side of the passage portion and opening in the radial gap, and a radial direction from the other end side of the passage portion. And a second hole that extends outward and opens into the radial gap. According to this aspect, the passage portion and the first and second hole portions can be formed separately.
内側連通路は、通路部の断面積がラジアル隙間の断面積より大きく構成されてもよい。この態様によれば、内側連通路にはラジアル隙間より大量の潤滑剤が移動することができる。 The inner communication passage may be configured such that the cross-sectional area of the passage portion is larger than the cross-sectional area of the radial gap. According to this aspect, a large amount of lubricant can move in the inner communication path through the radial gap.
内側連通路は、第1孔部と第2孔部の少なくとも一つは側面視で矩形状に形成されてもよい。この態様によれば、円形の場合より開口面積を大きくできる。 In the inner communication path, at least one of the first hole and the second hole may be formed in a rectangular shape in a side view. According to this aspect, the opening area can be made larger than in the case of a circle.
本発明によれば、回転機器の動圧の不安定化を抑制する技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which suppresses instability of the dynamic pressure of rotary equipment can be provided.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components and members shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are appropriately omitted. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. Also, in the drawings, some of the members that are not important for describing the embodiment are omitted.
実施の形態に係る回転機器は、例えば、磁気的にデータを記録する磁気記録ディスクを搭載し、それを回転駆動するハードディスクドライブなどのディスク駆動装置として好適に用いることができる。回転機器は、静止体に軸支機構を介して回転自在に取り付けられる回転体を含むことができる。この回転体は、例えば磁気記録ディスクなどの被駆動メディアを搭載するように構成された搭載機構を含むことができる。この軸支機構は、例えば潤滑剤を含み、潤滑剤に動圧を発生させることができる。 The rotating device according to the embodiment can be suitably used, for example, as a disk drive device such as a hard disk drive that mounts a magnetic recording disk for magnetically recording data and rotationally drives it. The rotating device can include a rotating body that is rotatably attached to the stationary body via a shaft support mechanism. The rotating body can include a mounting mechanism configured to mount a driven medium such as a magnetic recording disk. This shaft support mechanism includes a lubricant, for example, and can generate a dynamic pressure in the lubricant.
この軸支機構は、例えば静止体と回転体の何れかに構成されたラジアル軸支機構とスラスト軸支機構とを含むことができる。このスラスト軸支機構は、例えばラジアル軸支機構の半径方向外側に配置することができる。回転機器は、回転体に回転トルクを付与すべき回転駆動機構を備えることができる。この回転駆動機構は、例えばブラシレススピンドルモータとすることができる。この回転駆動機構は、コイルとマグネットを含むことができる。 The shaft support mechanism can include, for example, a radial shaft support mechanism and a thrust shaft support mechanism that are configured as either a stationary body or a rotating body. The thrust shaft support mechanism can be disposed, for example, on the radially outer side of the radial shaft support mechanism. The rotating device can include a rotation driving mechanism that should apply a rotating torque to the rotating body. This rotational drive mechanism can be a brushless spindle motor, for example. The rotational drive mechanism can include a coil and a magnet.
本発明者は、動圧軸受機構の動圧の一時的な不安定化について検討し、以下のような知見を得た。
動圧の一時的な不安定化の原因の一つに、潤滑剤の中に気泡が存在し、その気泡が軸体と軸受体の半径方向隙間に設けられたラジアル動圧軸受部に引っ掛かることによって、動圧が周方向に不均一になることに起因するものがある。特に、潤滑剤中の溶解気体が温度や気圧の変化により析出して微細な気泡を多数形成し、周囲の気泡と合体を繰り返して大きな気泡となることがある。このような気泡が潤滑剤の流れに乗って隙間の狭いラジアル動圧軸受部に滞留すると、その部分で動圧発生機能を阻害することで動圧が不安定になることがあることを見いだした。
The present inventor studied the temporary instability of the dynamic pressure of the dynamic pressure bearing mechanism and obtained the following knowledge.
One of the causes of temporary destabilization of dynamic pressure is the presence of bubbles in the lubricant, and the bubbles are caught on the radial dynamic pressure bearing provided in the radial gap between the shaft body and the bearing body. Is caused by the non-uniform dynamic pressure in the circumferential direction. In particular, the dissolved gas in the lubricant may precipitate due to a change in temperature or pressure to form a large number of fine bubbles, and may be combined with surrounding bubbles to form large bubbles. It has been found that if such bubbles ride on the flow of lubricant and stay in the radial dynamic pressure bearing part with a narrow gap, the dynamic pressure may become unstable by inhibiting the dynamic pressure generating function at that part. .
そして、上記知見に基づき、上述のような動圧の不安定化を抑制するために、気泡のラジアル動圧軸受部への移動を抑制することの有効性に着目した。以下に、気泡による動圧不安定化を抑制した回転機器の構成を説明する。 And based on the said knowledge, in order to suppress the destabilization of the above dynamic pressure, it paid attention to the effectiveness of suppressing the movement to the radial dynamic pressure bearing part of a bubble. Below, the structure of the rotation apparatus which suppressed the dynamic pressure destabilization by a bubble is demonstrated.
(実施の形態)
図1〜6を参照する。図1〜6では説明する上で重要ではない部材は省略して示している。
図1は、実施の形態に係る回転機器100を示す斜視図である。図1は、発明の理解を容易にするため、トップカバー22を分離した状態を示す。図2は図1のA−A線断面図である。
回転機器100は、シャーシー24と、シャフト110と、ハブ26と、磁気記録ディスク62と、クランパ78と、データリード/ライト部60と、トップカバー22と、例えば6個のネジ104と、を含む。
(Embodiment)
Reference is made to FIGS. In FIGS. 1 to 6, members that are not important for explanation are omitted.
FIG. 1 is a perspective view showing a
The
以降、シャーシー24に対してハブ26が設けられる側を上側として説明する。また、回転体の回転軸Rに沿った方向を軸方向と、回転軸Rに垂直な平面上で回転軸Rを通る任意の方向を半径方向と、当該平面上における任意の方向を平面方向ということがある。かかる方向の表記は回転機器100が使用される姿勢を制限するものではなく、回転機器100は任意の姿勢で使用され得る。
Hereinafter, the side where the
磁気記録ディスク62は、例えば、外径が約90mmのアルミニウム合金製の3.5インチ型磁気記録ディスクであり、その中央孔の直径は25mmである。例えば5枚の磁気記録ディスク62が、ハブ26に搭載され、ハブ26の回転に伴って回転する。磁気記録ディスク62は、スペーサ72とクランパ78とによってハブ26に固定される。クランパ78とスペーサ72については後述する。
The
シャーシー24は、回転機器100の底部を形成する底板部24aと、磁気記録ディスク62の載置領域を囲むように底板部24aの外周に沿って形成された外周壁部24bと、を有する。外周壁部24bの上面には、ネジ孔24cが、例えば6つ設けられる。なおシャーシはベースと表記することがある。
The
データリード/ライト部60は、記録再生ヘッド(不図示)と、スイングアーム64と、ボイスコイルモータ66と、ピボットアセンブリ68と、を含む。記録再生ヘッドは、スイングアーム64の先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク62にデータを記録し、あるいは、磁気記録ディスク62からデータを読み取る。ピボットアセンブリ68は、スイングアーム64をシャーシー24に対してヘッド回転軸Sの周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ66は、スイングアーム64をヘッド回転軸Sの周りに揺動させ、記録再生ヘッドを磁気記録ディスク62の上面上の所望の位置に移動させる。ボイスコイルモータ66およびピボットアセンブリ68は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成される。
The data read / write unit 60 includes a recording / reproducing head (not shown), a
トップカバー22は、平面視で略矩形の薄板で、周辺に設けられる例えば6つの貫通孔22cを有する。トップカバー22は、例えばアルミニウム板や鉄鋼板をプレス加工することによって所定の形状に形成される。トップカバー22は、例えば鍍金等の表面層を有してもよい。トップカバー22は、例えば、6つのネジ104を用いてシャーシー24の外周壁部24bの上面に固定される。それぞれのネジ104は、それぞれの貫通孔22cとネジ孔24cにそれぞれ対応する。特にトップカバー22と外周壁部24bの上面とは互いに固定される。回転機器100の内側には、シャーシー24の底板部24aと、外周壁部24bと、トップカバー22と、で囲まれるディスク収納空間70が構成される。このディスク収納空間70は密閉され、例えばヘリウムを含む清浄な気体で満たされる。
The
静止体2は、軸受体8と、ステータコア32と、コイル30と、配線板34と、をさらに含む。軸受体8は、シャフト110を隙間を介して環囲するシャフト環囲部材42と、蓋部128を備える。回転体4は、ハブ26と、軸体6と、ヨーク138と、マグネット28と、をさらに含む。軸体6は、シャフト110と、シャフト110の他端側(図中上側)に固定されたフランジカップ12と、シャフト110の一端側(図中下側)に固定された第1フランジ112とを含む。シャフト110は他端側がハブ26に固定される。回転体4と静止体2とは、軸体6と軸受体8との隙間の一部に潤滑剤20が塗布される。潤滑剤20は軸体6と軸受体8の隙間に連続的に介在してもよい。また、軸体6と、軸受体8と、潤滑剤20とは後述する動圧発生溝と共に動圧軸受機構52を構成する。
The
(シャーシ)
シャーシー24は、アルミニウム合金をダイカスト成型により形成できる。シャーシー24は、例えばステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属板をプレス加工して形成してもよい。この場合、シャーシー24は、一部にプレス加工によって型押しされた型押し面を含むことができる。シャーシー24は、例えばニッケル等の鍍金層、あるいは例えばエポキシ樹脂等の樹脂コーティング層などの表面層を有してもよい。また、シャーシー24は、一部が樹脂で形成された部分を含んでもよい。シャーシー24は底板部24aが2枚以上の板が積層されてもよい。
(Chassis)
The
シャーシー24は、回転軸Rを中心とした円筒状の突出部24eを備える。突出部24eは、底板部24aの上面からハブ26に向かって突出する。突出部24eの中央には軸方向に貫通する軸受孔24dが設けられる。軸受孔24dの内周壁は回転軸Rを囲む円筒状に形成される。軸受孔24dの内周壁には動圧軸受機構52の軸受体8の一部が挿入され固着される。軸受孔24dは底部を有する非貫通孔であってもよい。
The
(ステータコア)
ステータコア32は、円環部と、円環部から半径方向に延在する例えば12個の突極とを含む。ステータコア32は、例えば、0.2mm〜0.35mm厚の電磁鋼板を5枚〜30枚積層して形成される。実施の形態では、一例として、0.2mm厚の電磁鋼板が17枚積層されている。ステータコア32の表面には、例えば、電着塗装膜や粉体塗装膜などの表面層が設けられる。
(Stator core)
The stator core 32 includes an annular portion and, for example, 12 salient poles extending in the radial direction from the annular portion. The stator core 32 is formed, for example, by laminating 5 to 30 electromagnetic steel plates having a thickness of 0.2 mm to 0.35 mm. In the embodiment, as an example, 17 electromagnetic steel sheets having a thickness of 0.2 mm are laminated. On the surface of the stator core 32, for example, a surface layer such as an electrodeposition coating film or a powder coating film is provided.
ステータコア32は突出部24eの外周面に設けられた段部に着座する。ステータコア32の円環部の内周側の下端側部分は突出部24eの段部に嵌め込まれて、圧入、接着または圧入接着によって固定される。ステータコア32を接着する接着剤は蛍光体を含んでもよい。
The stator core 32 is seated on a step portion provided on the outer peripheral surface of the protruding
(コイル)
ステータコア32の各突極にはコイル30が巻回される。コイル30の引出線30aはシャーシー24に固定された配線板34に接続される。コイル30に配線板34を介して3相の駆動電流が流れることにより、ステータコア32の突極に駆動磁束が発生する。
(coil)
A
(ハブ)
ハブ26は、それぞれ回転軸Rを囲む環状の円盤部26dと、嵌合部26eと、載置部26jとを含む。ハブ26は、例えばアルミニウム合金などの非鉄金属材料やステンレス鋼などの鉄鋼材料から切削加工によって形成できる。円盤部26dは、中央に軸方向に貫通する開口26bが設けられる。開口26bにはシャフト110が固定される。嵌合部26eは、円盤部26dの外周部から軸方向下側に延在して外筒面に磁気記録ディスク62の中央孔が嵌め込まれる。載置部26jは、嵌合部26eの外周面の下部から半径方向外向きに延在し、一番下の磁気記録ディスク62が載置される。ハブ26は、円盤部26dと嵌合部26eと載置部26jとが一体に形成される。
(Hub)
The
(スペーサ)
スペーサ72は、回転軸Rを囲む中空環状の部材で、例えばSUS303(ステンレス鋼の一種。以下同様)などの金属材料から切削加工によって形成される。スペーサ72は、その内周面が嵌合部26eに嵌め込まれ、軸方向に隣接する2枚の磁気記録ディスク62の間に設けられる。
(Spacer)
The
(クランパ)
クランパ78は、回転軸Rを囲む中空円盤状の部材で、例えばSUS303などの金属材料から切削加工によって形成される。クランパ78は、外周の下面78bが磁気記録ディスク62の上面に当接し、中央孔がハブ26の上面から突出する突出部26kに嵌め込まれる。クランパ78は、例えばファスナー(不図示)によってハブ26の上面に固定される。クランパ78は、磁気記録ディスク62をスペーサ72と共にハブ26の載置部26jに固定する。
(Clamper)
The
(ヨーク)
ヨーク138は、回転軸Rを囲む環状の部材で、中空の円筒部と円筒部の上端から半径方向内側に延在する延在部と、を含む。ヨーク138は、例えば軟磁性を有する鉄鋼材料から、プレス加工や切削加工によって形成される。ヨーク138は、円筒部の外周面がハブ26の嵌合部26eの内周面に接着固定される。ヨーク138を接着する接着剤は蛍光体を含んでもよい。ヨーク138は、円筒部の内周面にマグネット28が嵌め込まれる。ヨーク138は、延在部の下端がマグネット28に当接し、延在部の上端がハブ26に当接する。ヨーク138は、表面に鍍金やコーティングなどによる表面層を有してもよい。
(yoke)
The
(マグネット)
マグネット28は、回転軸Rを囲む環状の部材で、例えばフェライト系の磁石材料や希土類系の磁石材料から形成される。マグネット28はポリアミド樹脂などのバインダーを含んでもよい。マグネット28の表面には電着塗装膜やスプレー塗装膜などの表面層が設けられてもよい。マグネット28の内周面には、例えば8極または16極の磁極が設けられる。マグネット28の外周面はヨーク138の内周面に接着固定される。マグネット28を接着する接着剤は蛍光体を含んでもよい。
(magnet)
The
(動圧軸受機構)
軸体6と、軸受体8と、潤滑剤20とは、さらに動圧軸受機構52を構成する。動圧軸受機構52は、軸体6と軸受体8の軸方向隙間にスラスト動圧軸受部が設けられ、軸体6と軸受体8の半径方向隙間にラジアル動圧軸受部が設けられる。軸体6と軸受体8との隙間には潤滑剤20が塗布される。
(Dynamic pressure bearing mechanism)
The
(軸体)
軸体6は、シャフト110と、シャフト110のシャーシー24から遠い方の他端側に固定されるフランジカップ12と、シャフト110の一端側に固定される第1フランジ112と、を含む。
(Shaft)
The
(シャフト)
シャフト110は、回転軸Rに沿って延在する略円筒状の部材で、例えば、SUS420J2(ステンレス鋼の一種。以下同様)やSUS430やSUS303などの鉄鋼材料から切削加工や研削加工によって形成される。ハブ26の開口26bにシャフト110の他端側が固定される。
(shaft)
The
(フランジカップ)
フランジカップ12は、回転軸Rを囲む環状の部材で、シャフト110の外周面から半径方向に張り出す第2フランジ16と、第2フランジ16の外周部から軸方向でシャーシー24に向かって突出する進入部18と、を含む。フランジカップ12は、例えばSUS430やSUS303などの鉄鋼材料から切削加工によって形成される。フランジカップ12の第2フランジ16は、シャフト110の他端側に接着固定される。第2フランジ16は別の方法でシャフト110に固定されてもよい。フランジカップ12はシャフト110と一体に形成されてもよい。この場合、結合の手間を削減できる。
(Flange cup)
The
(第1フランジ)
第1フランジ112は、回転軸Rを囲む環状の部材で、シャフト110の一端側の外周面から半径方向に張り出す。第1フランジ112は、後述するシャフト環囲部材42の下端側に設けられるフランジ環囲部114に収容される。第1フランジ112はシャフト110と一体に形成される。第1フランジ112は、シャフト110と別に形成されて結合されてもよい。この場合、シャフト110と第1フランジ112の間には蛍光体入りの接着剤が介在してもよい。
(First flange)
The
(軸受体)
軸受体8は、シャフト110を環囲するシャフト環囲部材42と、シャフト環囲部材42から上向きに突出する凹部周壁136と、シャフト環囲部材42から下向きに突出するフランジ環囲部114と、フランジ環囲部114の下端側を塞ぐ蓋部128と、を含む。
(Bearing body)
The bearing
(シャフト環囲部材)
シャフト環囲部材42は、回転軸Rを囲む環状の部材で、例えば、SUS430や真鍮などの金属材料から切削加工によって形成される。シャフト環囲部材42は、上端部と下端部の間にシャフト110を隙間を介して環囲する内周面と、後述する連通路BPと、を有する。シャフト環囲部材42の内周面には、後述する動圧発生溝50が設けられる。
(Shaft surrounding member)
The
(ハブ側凹部)
シャフト環囲部材42の上端部には回転軸Rを囲む環状のハブ側凹部122と、ハブ側凹部122を囲む凹部周壁136と、が設けられる。凹部周壁136はシャフト環囲部材42と一体に設けられてもよい。凹部周壁136はシャフト環囲部材42と別に形成されて接着固定されてもよい。
(Hub side recess)
An annular hub-
図3は、フランジカップ12の周辺を拡大して示す拡大断面図である。ハブ側凹部122にはフランジカップ12の進入部18が軸方向に進入する。シャフト環囲部材42はフランジカップ12の進入部18に環囲される部分を含む。フランジカップ12の進入部18は凹部周壁136に環囲される。フランジカップ12とシャフト環囲部材42の間に隙間142が設けられる。隙間142は、回転軸Rに近い側から隙間G4と、隙間G1と、隙間G2と、隙間G3と、をこの順で連続して含む。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the
隙間G4はシャフト環囲部材42の上端部とフランジカップ12の第2フランジ16の間に半径方向に延在する。隙間G1はハブ側凹部122の回転軸Rに近い側の側壁122aとフランジカップ12の進入部18の内周面18aの間に軸方向に延在する。隙間G2はフランジカップ12の進入部18の下端部18bとハブ側凹部122の底部122bに半径方向に延在する。
The gap G4 extends in the radial direction between the upper end portion of the
隙間G3はフランジカップ12の外周面12aと凹部周壁136の内周面136aの間に軸方向に延在する。隙間G3には後述するテーパー空間124が設けられる。
The gap G3 extends in the axial direction between the outer
隙間G2の軸方向の間隔は隙間G3に向かって徐々に大きくされてももよい。特に、下端部18bは底部122bに対して半径方向外側が開き、下端部18bと底部122bの開角θ2は、一例として2°〜7°の範囲にされてもよい。この場合、隙間G2に存在する潤滑剤20には隙間G1に向かう内側向きの毛細管力が働くから、内側ほど圧力が大きくなる。潤滑剤20中の気泡は相対的に圧力が小さい隙間G3側に向かって押し出される。
The gap in the axial direction of the gap G2 may be gradually increased toward the gap G3. In particular, the
気泡150が隙間G2と隙間G3の接続部に引っ掛かり留まることが考えられる。このため、隙間G3の隙間G2側の端部の間隔L3は、隙間G2の隙間G3側の端部の間隔L2より大きくされてもよい。特に、隙間G2と隙間G3の接続部の間隔は隙間G3の隙間G2側の端部の間隔L3より大きく、隙間G2の隙間G3側の端部の間隔L2より小さくされてもよい。この場合、気泡150は隙間G2から隙間G3に円滑に移動し、気液界面LBから外部への排出が促進される。
It is conceivable that the
隙間G1の半径方向の間隔は隙間G2に向かって徐々に大きくされてもよい。特に、内周面18aは側壁122aに対して下側が開き、内周面18aと側壁122aの開角θ1は、一例として0.5°〜5°の範囲にされてもよい。この場合、隙間G1に存在する潤滑剤20には隙間G4に向かう上向きの毛細管力が働くから、内側ほど圧力が大きくなる。潤滑剤20中の気泡は相対的に圧力が小さい隙間G2側に向かって押し出され、隙間144への移動が抑制される。特に、開角θ1は開角θ2より小さくされてもよい。気泡の隙間144への移動が一層抑制される。
The gap in the radial direction of the gap G1 may be gradually increased toward the gap G2. In particular, the inner
隙間G4の最小間隔L4は、隙間G1の隙間G4側の端部の半径方向の間隔L1より小さくされてもよい。この場合、気泡の隙間G1から隙間G4への移動が抑制される。 The minimum gap L4 of the gap G4 may be smaller than the radial gap L1 at the end of the gap G1 on the gap G4 side. In this case, the movement of the bubble from the gap G1 to the gap G4 is suppressed.
(フランジ環囲部)
図4は、図2の内側連通路160の周辺を拡大した断面図である。シャフト環囲部材42の下端部には回転軸Rを囲む中空環状のフランジ環囲部114が設けられる。フランジ環囲部114は、シャフト環囲部材42の下端外周部から軸方向に突出して第1フランジ112を環囲する環囲周壁114aと、環囲周壁114aの外周部下端から軸方向に突出する環状の突出部114bとを有する。環囲周壁114aと突出部114bとの内側の境界部には環状の段部が設けられる。
(Flange surrounding part)
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the
突出部114bの内周面には円盤状の蓋部128の外周部が嵌め込まれて固定される。突出部114bと蓋部128の隙間には蛍光体入りの接着剤が塗布されてもよい。蓋部128は、SUS430や真鍮などの金属材料から切削加工によって形成できる。フランジ環囲部114、蓋部128、及びシャフト環囲部材42の下端面は、第1フランジ112を収納するフランジ収納空間を画定する。フランジ収納空間は密封され、潤滑剤20の漏れ出しが抑制される。
The outer peripheral portion of the disk-shaped
(動圧発生溝)
シャフト環囲部材42の内周面には潤滑剤20にラジアル動圧を発生する一対の動圧発生溝50が軸方向に離間して設けられる。動圧発生溝50は、シャフト110の外周面に設けられてもよい。第1フランジ112の下面と蓋部128の上面の少なくとも一つ及び第1フランジ112の上面とシャフト環囲部材42の下端面の少なくとも一つには、それぞれ潤滑剤20にスラスト動圧を発生する動圧発生溝54が設けられる。動圧発生溝50、54は、例えば振動切削加工、プレス加工、ボール転造加工、または電解エッチング加工(Electro Chemical Machining)などの方法によって形成することができる。
(Dynamic pressure generating groove)
A pair of dynamic
(保持構造)
動圧軸受機構52は、軸受体8と軸体6の隙間に潤滑剤を保持するように構成された保持構造と、潤滑剤の流出を抑制するシール部と、を含む。保持構造は、フランジカップ12とシャフト環囲部材42の隙間142と、シャフト環囲部材42とシャフト110の半径方向の隙間144と、シャフト環囲部材42と第1フランジ112の隙間146と、第1フランジ112と蓋部128の隙間148と、連通路BPと、内側連通路160と、を含む。
(Holding structure)
The
(シール部)
シール部126は、保持構造に接続され、外部側への潤滑剤20の漏れ出しを抑制する。シール部126は、例えばキャピラリーシールを含んでもよい。シール部126は、保持構造側の隙間より外部側の隙間が大きくされるテーパー空間124を有するテーパーシールを含んでもよい。
(Seal part)
The
(テーパー空間)
フランジカップ12の外周面と凹部周壁136の内周面の半径方向の隙間G3にテーパー空間124が設けられる。テーパー空間124は軸方向上側に向けて徐々に拡大するテーパー状に形成される。潤滑剤20の気液界面LBは、テーパー空間124の外壁と内壁に接し、毛細管力によって外部側への飛散が抑制される。
(Taper space)
A tapered
(連通路)
軸受体8には連通路BPが設けられる。連通路BPはシャフト環囲部材42に回転軸Rから偏倚した位置に設けられる。連通路BPは、軸方向に貫通して、ハブ側凹部122の底部122bの途中に設けられる上開口130とシャフト環囲部材42の下端面に設けられる下開口132と、を有する。連通路BPは動圧発生溝50の少なくとも一部を環囲する。
(Communication passage)
The bearing
連通路BPは、シャフト環囲部材42の上端側から下端側に向かってドリル加工によって穿設できる。連通路BPは1つ又は複数設けられてもよい。連通路BPの直径は、例えば0.2mmから0.8mmの範囲にしてもよい。
The communication path BP can be drilled from the upper end side to the lower end side of the
(内側連通路)
動圧軸受機構には、ラジアル隙間における、ラジアル動圧発生溝の形成領域の一端と他端のそれぞれの外側の領域を連通する内側連通路が設けられる。
(Inner communication passage)
The dynamic pressure bearing mechanism is provided with an inner communication path that communicates the outer regions of one end and the other end of the radial dynamic pressure generating groove formation region in the radial gap.
特に、軸体6にはラジアル動圧軸受部の半径方向内側の領域に内側連通路160が設けられる。内側連通路160は、シャフト110に回転軸Rから偏倚した位置に軸方向に延在する通路部160bと、上孔部160aと、下孔部160cと、を含んでもよい。上孔部160aは、通路部160bの上端側から半径方向外向きに延在してシャフト環囲部材42とシャフト110の半径方向の隙間144に開口する。下孔部160cは、通路部160bの下端側から半径方向外向きに延在して隙間144に開口する。
In particular, the
上孔部160aは、軸方向で動圧発生溝50の形成領域の上端より第2フランジ16側に寄った位置に設けられてもよい。下孔部160cは、軸方向で動圧発生溝50の形成領域の下端より第1フランジ112側に寄った位置に設けられてもよい。この場合、内側連通路160は、隙間144に設けられる動圧発生溝50の上端と下端とを連通することによって、隙間144に対する潤滑剤20のバイパス路となりうる。
The
図5(a)はシャフト110の内側連通路160の周辺を拡大する正面断面図、図5(b)はその側面図である。シャフト110は、上面視で円筒状の内側部170と、内側部170を環囲する中空環状部材の外側部172と、を含むことができる。内側部170は外側部172に挿入されて例えば蛍光体入りの接着剤で固定される。内側部170の外側面には軸方向に延在する凹部170aが設けられる。外側部172には、凹部170aに対応する所定の位置に半径方向に貫通する開口172aと開口172bとが設けられる。
FIG. 5A is a front sectional view in which the periphery of the
凹部170aは、一例としてマシニング加工によってDカット状に形成されてもよい。この場合、凹部170aは、側面視で矩形状で、上面視で弦月状にされる。開口172aと開口172bは、一例としてマシニング加工によって形成することができる。凹部170aは通路部160bに対応し、開口172aは上孔部160aに対応し、開口172bは下孔部160cに対応する。この場合、開口172aと開口172bの少なくとも一つは側面視で矩形状に形成されてもよい。
As an example, the
回転軸に垂直な平面における断面積を比較すると、内側連通路160の通路部160bの断面積は隙間144の断面積より大きく構成されてもよい。通路部160bは、一例として、半径方向幅が0.02mmから0.2mmの範囲に、周方向の幅が0.04mmから0.4mmの範囲に形成されてもよい。上孔部160aと下孔部160cとは、一例として、軸方向幅が0.04mmから0.5mmの範囲に、周方向の幅が0.04mmから0.5mmの範囲に形成されてもよい。例えば、シャフト環囲部材42とシャフト110の半径方向の隙間144を2μmから8μmの範囲に設定した場合、内側連通路160の隙間は隙間144より特に大きくすることができる。
Comparing the cross-sectional areas in the plane perpendicular to the rotation axis, the cross-sectional area of the
シャフト110は、内側部170と外側部172とが一体に形成される部分を含んでもよい。内側連通路160はドリル加工によって形成される部分を含んでもよい。
The
(潤滑剤)
潤滑剤20は、保持構造に連続的に存在しシール部126に気液界面LBを形成する。潤滑剤20は、シール部126に塗布されて気圧差によって保持構造に注入されてもよい。潤滑剤20の基油には蛍光体が添加されており、所定の波長の光を照射することによって容易に検出できる。潤滑剤20は基油にモノエステルエーテル系のオイルを含んでもよい。
(lubricant)
The
(軸受機構)
軸体6が軸受体8に対して相対的に回転するとき、動圧発生溝50、54は潤滑剤20に動圧を発生させる。この動圧によって軸体6に接続された回転体4は、軸受体8に接続された静止体2に対して非接触状態で半径方向および軸方向に支持される。
(Bearing mechanism)
When the
(循環経路)
軸体6が軸受体8に対して相対的に回転するとき、動圧軸受機構52には潤滑剤20の循環経路が形成されてもよい。図6は、潤滑剤20の循環経路140を示す経路図である。循環経路140は、連通路BPと、隙間G2の一部と、隙間G1と、隙間G4と、シャフト環囲部材42とシャフト110の半径方向の隙間144と、内側連通路160と、シャフト環囲部材42と第1フランジ112の隙間146と、を含む。循環経路140において、潤滑剤20は隙間144と内側連通路160とを並行して循環する。つまり、内側連通路160は、隙間144に対する潤滑剤20のバイパス路として構成されてもよい。
(Circulation route)
When the
潤滑剤20は、連通路BPの上開口130から流れだし、隙間G2の一部と、隙間G1と、隙間G4と、隙間144及び内側連通路160と、隙間146と、をこの順で経由して下開口132から連通路BPに流れ込んで循環する。特に、潤滑剤20は連通路BPを下開口132から上開口130に向かって流れる。
The
(軸受固定部)
動圧軸受機構52は、軸体6がハブ26に固定され、軸受体8がシャーシー24に固定される。特に、シャフト110の他端側がハブ26の開口26bに圧入、接着、又は圧入接着によって固定される。軸受体8のシャフト環囲部材42がシャーシー24の軸受孔24dに挿入されて、接着固定される。
(Bearing fixing part)
In the dynamic
以上のように構成された回転機器100の動作について説明する。コイル30に3相の駆動電流が流れることにより、ステータコア32の突極に駆動磁束が発生してマグネット28にトルクが与えられ、ハブ26及びそれに搭載された磁気記録ディスク62が回転する。同時にボイスコイルモータ66がスイングアーム64を揺動させることによって、記録再生ヘッドが磁気記録ディスク62上の揺動範囲を行き来する。記録再生ヘッドは磁気記録ディスク62に記録された磁気データを電気信号に変換して制御基板(不図示)へ伝え、また制御基板から電気信号の形で送られてくるデータを磁気記録ディスク62上に磁気データとして書き込む。
The operation of the
以上のように構成された回転機器100の特徴を説明する。
回転機器100は、循環経路140を備えるから、気泡は潤滑剤20の循環に乗って循環経路140を移動する。潤滑剤20中の気泡は、ラジアル動圧軸受部が設けられる隙間144に移動する前に、隙間142の隙間G4を通過する。図4及び図6に示すように、循環経路140は隙間G4の隙間144側の出口から隙間144と内側連通路160とに分岐する。このため、潤滑剤20中の気泡150も隙間G4の出口から隙間144と内側連通路160とに分かれて移動する。したがって、潤滑剤20中の気泡150がラジアル動圧軸受部が設けられる隙間144に移動する割合が小さくなる。
The features of the
Since the
内側連通路160の隙間が隙間144より大きくされる場合、潤滑剤20中の気泡150が隙間144に移動する割合はさらに小さくなる。つまり、内側連通路160を有することによって、気泡150の大部分は、隙間144より抵抗の少ない内側連通路160に移動するから、気泡150の隙間144のラジアル動圧軸受部への移動が抑制され、そこに滞留する可能性を低減することができる。
When the gap of the
回転機器100は、隙間G2の軸方向の間隔は隙間G3に向かって徐々に大きくされるから、連通路BPから隙間G2に流入した気泡150の大部分は隙間G3側に移動して、隙間G1への移動が抑制される。
In the
回転機器100は、隙間G1の半径方向の間隔は隙間G2に向かって徐々に大きくされるから、潤滑剤20中の気泡の大部分は隙間G2側に向かって押し出され、隙間144への移動が抑制される。
In the
以上、実施の形態に係る回転機器の構成、動作及び特徴について説明した。これらは例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな展開が可能なこと、またそうした構成も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The configuration, operation, and characteristics of the rotating device according to the embodiment have been described above. Those skilled in the art will understand that these are merely examples, and that various combinations of these components are possible, and that such configurations are within the scope of the present invention.
100 回転機器、 2 静止体、 4 回転体、 6 軸体、 8 軸受体、
12 フランジカップ、 16 第2フランジ、 18 進入部、 20 潤滑剤、
22 トップカバー、 24 シャーシー、 26 ハブ、 28 マグネット、
30 コイル、 32 ステータコア、 34 配線板、 42 シャフト環囲部材、
50 動圧発生溝、 52 動圧軸受機構、 54 動圧発生溝、
62 磁気記録ディスク、 72 スペーサ、 78 クランパ、 110 シャフト、
112 第1フランジ、 114 フランジ環囲部、 116 周壁凹部、
122 ハブ側凹部、 124 テーパー空間、 126 シール部、 128 蓋部、
138 ヨーク、 140 循環経路、 142 隙間、 144 隙間、 150 気泡、
160 内側連通路、 160a 上孔部、 160b 通路部、 160c 下孔部、
170 内側部、 170a 凹部、 172 外側部、 172a、172b 開口、
G1〜G4 隙間、 BP 連通路、 LB 気液界面、 R 回転軸。
100 rotating equipment, 2 stationary body, 4 rotating body, 6 shaft body, 8 bearing body,
12 flange cup, 16 second flange, 18 entry part, 20 lubricant,
22 Top cover, 24 Chassis, 26 Hub, 28 Magnet,
30 coil, 32 stator core, 34 wiring board, 42 shaft surrounding member,
50 dynamic pressure generating groove, 52 dynamic pressure bearing mechanism, 54 dynamic pressure generating groove,
62 magnetic recording disk, 72 spacer, 78 clamper, 110 shaft,
112 1st flange, 114 flange surrounding part, 116 peripheral wall recessed part,
122 hub side recess, 124 taper space, 126 seal part, 128 lid part,
138 yoke, 140 circulation path, 142 gap, 144 gap, 150 bubbles,
160 inner communication passage, 160a upper hole portion, 160b passage portion, 160c lower hole portion,
170 inner part, 170a recess, 172 outer part, 172a, 172b opening,
G1-G4 gap, BP communication path, LB gas-liquid interface, R rotation axis.
Claims (7)
前記シャフトを環囲するシャフト環囲部材を含む軸受体と、
を備え、
前記軸体と前記軸受体の少なくとも一つには、前記軸体と前記軸受体の間のラジアル隙間に介在する潤滑剤にラジアル動圧を発生するように構成される動圧発生溝が設けられ、
前記軸受体には、前記動圧発生溝を環囲する位置に軸方向に延在する前記潤滑剤の連通路が設けられ、
前記軸受体と前記軸体の一つには、半径方向において回転軸から偏倚した位置であって前記連通路の内側の位置に軸方向に延在する前記潤滑剤の内側連通路が設けられ、
前記内側連通路は、前記ラジアル隙間における、前記動圧発生溝の形成領域の一端より軸方向外側の領域と、前記形成領域の他端より軸方向外側の領域と、を連通するように構成されることを特徴とする回転機器。 A shaft including a shaft extending along the axis of rotation;
A bearing body including a shaft surrounding member surrounding the shaft;
With
At least one of the shaft body and the bearing body is provided with a dynamic pressure generating groove configured to generate a radial dynamic pressure in a lubricant interposed in a radial gap between the shaft body and the bearing body. ,
The bearing body is provided with a communication path for the lubricant extending in the axial direction at a position surrounding the dynamic pressure generating groove,
One of the bearing body and the shaft body is provided with an inner communication path of the lubricant extending in the axial direction at a position deviated from the rotation shaft in the radial direction and inside the communication path,
The inner communication path is configured to communicate, in the radial gap, a region axially outer than one end of the formation region of the dynamic pressure generating groove and a region axially outer than the other end of the formation region. Rotating equipment characterized by that.
前記内側連通路は、前記内側部と前記外側部の間に設けられる部分を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の回転機器。 The shaft includes a cylindrical inner portion and an annular outer portion surrounding the inner portion,
The rotating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner communication path includes a portion provided between the inner portion and the outer portion.
軸方向に延在する通路部と、
前記通路部の一端側から半径方向外向きに延在して前記ラジアル隙間に開口する第1孔部と、
前記通路部の他端側から半径方向外向きに延在して前記ラジアル隙間に開口する第2孔部と、
を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の回転機器。 The inner communication path is
A passage portion extending in the axial direction;
A first hole extending radially outward from one end of the passage and opening in the radial gap;
A second hole portion extending radially outward from the other end side of the passage portion and opening into the radial gap;
The rotating device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記通路部の断面積が前記ラジアル隙間の断面積より大きく構成されることを特徴とする請求項5に記載の回転機器。 The inner communication path is
The rotary device according to claim 5, wherein a cross-sectional area of the passage portion is configured to be larger than a cross-sectional area of the radial gap.
前記第1孔部と前記第2孔部の少なくとも一つは側面視で矩形状に形成されることを特徴とする請求項5または6に記載の回転機器。 The inner communication path is
The rotating device according to claim 5 or 6, wherein at least one of the first hole and the second hole is formed in a rectangular shape in a side view.
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