JP5753407B2 - 回転機器 - Google Patents

Description

本発明は、回転機器およびその製造方法に関する。

コンピュータの記憶装置等に使用されるメディアとしては、ハードディスクドライブが知られている。ハードディスクドライブでは、記録トラックが形成された磁気記録ディスクをブラシレスモータにより高速で回転させる。従来では、例えば特許文献１や特許文献２に記載されるような流体動圧軸受を備えるディスク駆動装置が提案されている。

特開２０１０−９６２０８号公報 特開２０１０−２８１３４９号公報

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、磁気記録ディスクをより多く搭載することが考えられる。しかしながら、磁気記録ディスクの総質量が大きくなると、特に対策を施さない場合、ハードディスクドライブが衝撃や振動を受けた際に磁気記録ディスクがより大きく傾く可能性がある。このように傾きが大きくなると、データのリード／ライトのエラーレートが悪化しうる。

これに対して流体動圧軸受の動圧を強くして軸受の剛性を高めることが考えられる。しかしながら、この動圧を強くするとシャフトの回転に伴い潤滑剤が移動し、ある箇所では潤滑剤が過剰となる一方別の箇所では潤滑剤が欠乏するようなことが起こりうる。潤滑剤がその気液界面において過剰となる場合は気液界面から飛散しやすくなるので好ましくない。したがって、搭載する磁気記録ディスクの数を増やすことはそれほど単純ではない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的はより多くの記録ディスクを搭載できる回転機器の提供にある。

本発明のある態様は回転機器に関する。この回転機器は、記録ディスクが載置されるべきハブと、一端側がハブに固定されたシャフトと、シャフトを環囲してシャフトに固定された第１環囲部材と、シャフトを環囲する第２環囲部材と、第２環囲部材が固定されるベースと、を備える。第１環囲部材およびシャフトと第２環囲部材とには潤滑剤が介在すると共に、第２環囲部材の内周面またはシャフトの外周面のいずれか一方にはラジアル動圧発生溝が形成される。第２環囲部材のハブ側の端面にはハブの回転軸を中心とした環状の凹部が形成される。第１環囲部材は環状の凹部に侵入するリング部を有する。リング部と環状の凹部とが半径方向で対向する２つの隙間のうちの半径方向外側の隙間は潤滑剤の気液界面を有する。

この態様によると、潤滑剤の気液界面をラジアル動圧発生溝が形成される面よりも半径方向外側に設けることができる。

本発明の別の態様もまた、回転機器である。この回転機器は、記録ディスクが載置されるべきハブと、一端側がハブに固定されたシャフトと、シャフトを環囲してシャフトと一体に回転する第１環囲部材と、シャフトを環囲する第２環囲部材と、第２環囲部材が固定されるベースと、ベースに固定されるコアと、を備える。第１環囲部材およびシャフトと第２環囲部材とには潤滑剤が介在すると共に、第２環囲部材の内周面またはシャフトの外周面のいずれか一方にはラジアル動圧発生溝が形成される。第２環囲部材のハブ側の端面にはハブの回転軸を中心とした環状の凹部が形成される。第１環囲部材は環状の凹部に侵入する凹部侵入リング部を有する。凹部侵入リング部と環状の凹部とが半径方向で対向する２つの隙間のうちの半径方向外側の隙間にキャピラリーシールを有する。ハブは、コアを環囲する内周面を有する内周大径部と、内周大径部より小径の内周面を有し第２環囲部材の端部が軸方向に侵入するハブ凹部と、が設けられ、凹部侵入リング部の軸方向範囲はハブ凹部の軸方向範囲に含まれる。

本発明のさらに別の態様は、回転機器の製造方法である。この方法は、上記の回転機器の製造方法であって、第２環囲部材にシャフトを挿入し、環状の凹部に第１環囲部材のリング部を侵入させる工程と、潤滑剤をシャフトと第２環囲部材との隙間に充填する工程と、シャフトにハブを結合する工程と、第２環囲部材をベースに結合する工程と、を含む。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、より多くの記録ディスクを搭載できる回転機器を提供できる。

第１の実施の形態に係る回転機器を示す上面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２の第３環囲部材の上面図である。 図２の断面図のうち潤滑剤の気液界面付近を拡大して示す拡大断面図である。 第１の実施の形態に係る回転機器の製造の際の注入工程の様子を示す模式図である。 第２の実施の形態に係る回転機器の潤滑剤の気液界面付近を拡大して示す拡大断面図である。 第３の実施の形態に係る回転機器の潤滑剤の気液界面付近を拡大して示す拡大断面図である。

特許文献１や特許文献２に記載されるディスク駆動装置では、ラジアル動圧溝とキャピラリーシール部とはシャフトに沿って直列に設けられている。かかる構成においてラジアル動圧を強めるにはラジアル動圧溝が形成される部分を軸方向に長くすることが考えられるが、そうするとディスク駆動装置全体をその分厚くするか、またはキャピラリーシール部をその分短くすることとなるであろう。前者の場合、薄型化の流れに逆行するものであるから好ましくない。後者の場合、潤滑剤の保持量が低下し、またシール機能が低下して潤滑剤が飛散しやすくなる。

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。

実施の形態に係る回転機器は、ディスク駆動装置、特に磁気記録ディスクを搭載するハードディスクドライブとして好適に用いられる。この回転機器ではベースに対して回転するシャフトの外周面よりも半径方向外側に、潤滑剤の気液界面を有するキャピラリーシールが設けられる。さらに、磁気記録ディスクを搭載するハブは潤滑剤と接しない。したがって、キャピラリーシールとラジアル動圧が発生する隙間とを互いにほぼ独立に回転軸方向に長くできるので、軸受の剛性を高めつつ同時にキャピラリーシールを長くして潤滑剤の漏れ出しを軽減できる。

製造工程中の潤滑剤注入の場面では通常、減圧、復圧が可能な作業空間を用意する必要がある。実施の形態に係る回転機器の製造工程では、潤滑剤注入の際サブアセンブリにハブが取り付けられている必要はないので小規模な作業空間でも注入作業が可能となる。したがってより製造が容易な回転機器が提供される。「サブアセンブリ」は、例えば回転機器の製造工程における加工対象である。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る回転機器１００を示す上面図である。図１では、回転機器１００の内側の構成を示すため、トップカバーを外した状態が示される。回転機器１００は、ベース５０と、ハブ１０と、磁気記録ディスク２００と、データリード／ライト部８と、トップカバーと、を備える。
以降ベース５０に対してハブ１０が搭載される側を上側として説明する。

磁気記録ディスク２００は、ハブ１０に載置され、ハブ１０の回転に伴って回転する。ベース５０はアルミニウムの合金をダイカストにより成型して形成される。ベース５０は、後述の軸受ユニットを介してハブ１０を回転自在に支持する。データリード／ライト部８は、記録再生ヘッド８ａと、スイングアーム８ｂと、ピボットアセンブリ８ｃと、ボイスコイルモータ８ｄと、を含む。記録再生ヘッド８ａは、スイングアーム８ｂの先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク２００にデータを記録し、磁気記録ディスク２００からデータを読み取る。ピボットアセンブリ８ｃは、スイングアーム８ｂをベース５０に対してヘッド回転軸の周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ８ｄは、スイングアーム８ｂをヘッド回転軸の周りに揺動させ、記録再生ヘッド８ａを磁気記録ディスク２００の記録面上の所望の位置に移動させる。データリード／ライト部８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。

図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。回転機器１００は、直径が９５（ｍｍ）の３．５インチ型の４枚の磁気記録ディスク２００を搭載し、それらを回転させる。想定される４枚の磁気記録ディスク２００のそれぞれの中央の孔の直径は２５（ｍｍ）、厚みは１．２７（ｍｍ）である。

回転機器１００は、略カップ状のハブ１０と、シャフト２０と、フランジ２２と、ヨーク３０と、円筒状マグネット４０と、ベース５０と、積層コア６０と、コイル７０と、第１環囲部材８０と、第２環囲部材８２と、カウンタープレート９０と、潤滑剤９２と、を備える。

ハブ１０は、回転軸Ｒを中心とする凸状に形成される。以降、４枚の磁気記録ディスク２００がハブ１０に載置された場合を考える。ハブ１０のうち上側に突き出た部分の円筒状の外筒面１０ｂに４枚の磁気記録ディスク２００の中央の孔が嵌合される。また、４枚の磁気記録ディスク２００のうち最も下側の磁気記録ディスクは、ハブ１０の表面のうち外筒面１０ｂの下端から半径方向に張り出した着座面１０ｃに着座する。外筒面１０ｂの直径は２５（ｍｍ）、回転軸Ｒ方向の長さは１２．３（ｍｍ）である。この長さは、上記厚さ１．２７（ｍｍ）の磁気記録ディスクを４枚以上取り付けることのできる長さである。

４枚の磁気記録ディスク２００を上からそれぞれ第１、第２、第３および第４の磁気記録ディスクと称すとき、円環状の第１スペーサ２０２、第２スペーサ２０４、第３スペーサ２０６は、第１および第２の磁気記録ディスクの間、第２および第３の磁気記録ディスクの間、第３および第４の磁気記録ディスクの間、にそれぞれ挿入される。クランパ２０８は第１の磁気記録ディスクを下方に押さえつける。これにより４枚の磁気記録ディスク２００、第１スペーサ２０２、第２スペーサ２０４、第３スペーサ２０６、が全体としてハブ１０の着座面１０ｃに押しつけられ固定される。クランパ２０８は、４つのクランプネジ２１０によってハブ１０の上面１０ａに対して固定される。

ヨーク３０はその断面が逆Ｌ字型であり、鉄などの磁性材料により形成される。ヨーク３０は、外筒面１０ｂの裏側に当たるハブ１０の内周面１０ｄに接着と圧入とを併用して固定される。

ヨーク３０の内周面３０ａには円筒状マグネット４０が接着固定される。円筒状マグネット４０は、ネオジウム、鉄、ホウ素などの希土類材料によって形成され、積層コア６０の１２本の突極と半径方向（すなわち回転軸Ｒに直交する方向）に対向する。円筒状マグネット４０にはその周方向（すなわち回転軸Ｒを中心とする円の接線方向）に沿って１６極の駆動用着磁が施される。

ハブ１０には回転軸Ｒを中心とする中心孔１０ｅが設けられる。シャフト２０の一端はこの中心孔１０ｅに圧入と接着を併用して固定される。シャフト２０の他端にはフランジ２２が圧入される。フランジ２２は、シャフト２０の他端側を環囲するようにしてシャフト２０に固定される。

ベース５０には回転軸Ｒを中心としベース５０を貫通する貫通孔５０ｂが設けられる。ベース５０は貫通孔５０ｂの縁から上側に突出する突出部５２を有する。突出部５２の内周面と貫通孔５０ｂの周面とは実質的に連続している。

積層コア６０は円環部とそこから半径方向外側に伸びる１２本の突極とを有する。円環部の内周面６０ａは突出部５２の外周面５２ｂに接着や圧入などにより固定される。積層コア６０は、１７枚の薄型電磁鋼板を積層しカシメにより一体化して形成される。積層コア６０の表面には電着塗装や粉体塗装などによる絶縁塗装が施される。それぞれの突極にはコイル７０が巻回される。このコイル７０に３相の略正弦波状の駆動電流が流れることにより突極に沿って磁束が発生する。

第２環囲部材８２はシャフト２０を環囲し、ベース５０の貫通孔５０ｂに挿入されそこで接着固定される。第２環囲部材８２のハブ１０側には、回転軸Ｒ方向で下側に凹む回転軸Ｒを中心とした環状の凹部１０４が形成される。第２環囲部材８２にはその上側と下側とを連通する連通孔１０２が形成される。

第２環囲部材８２は、シャフト２０を環囲する円筒状の第３環囲部材８４と、第３環囲部材８４を環囲する円筒状の第４環囲部材８６と、を含む。第３環囲部材８４と第４環囲部材８６とは別体として形成される。第４環囲部材８６の外周面８６ｂは少なくとも部分的に接着剤を介して貫通孔５０ｂの周面と対向する。凹部１０４は、第３環囲部材８４と第４環囲部材８６との間に形成される。

第３環囲部材８４および第４環囲部材８６は、種々の金属材料や樹脂材料から形成できる。第３環囲部材８４と第４環囲部材８６とは同一または異なった材料から形成されてもよい。例えば第３環囲部材８４および第４環囲部材８６のうちの少なくともひとつを、黄銅などの金属材料を切削加工し、無電解ニッケルメッキを施すことによって製造してもよい。この場合、加工が容易となり、かつ高い加工精度を確保できる。また、例えば第３環囲部材８４および第４環囲部材８６のうちの少なくともひとつを、ＳＵＳ３０３などのステンレス材料から製造してもよい。この場合、高い加工精度を確保できる。第３環囲部材８４および第４環囲部材８６２は等しい線膨張係数を有する材料から形成されてもよい。この場合、高温や低温になっても第３環囲部材８４と第４環囲部材８６とに隙間が生じにくく、使用可能な温度範囲を広くすることができる。

第１環囲部材８０はシャフト２０を環囲してシャフト２０に固定され、回転機器１００の回転時はシャフト２０と一体に回転する。第１環囲部材８０の断面は略逆Ｌ字形状を有する。第１環囲部材８０の一部は凹部１０４に侵入している。

カウンタープレート９０は、第２環囲部材８２のベース５０側の端部を塞ぐように、第４環囲部材８６の下面８６ｆに接着により固定される。カウンタープレート９０の上面と第３環囲部材８４の下面８４ｄと第４環囲部材８６の内周面８６ａとは、フランジ２２が収まるフランジ空間１０６を形成する。

回転体の一部であるシャフト２０、フランジ２２および第１環囲部材８０と、固定体の一部である第３環囲部材８４、第４環囲部材８６およびカウンタープレート９０と、の隙間には潤滑剤９２が充填される。連通孔１０２にも潤滑剤９２が充填される。潤滑剤９２の気液界面９２ａは、第１環囲部材８０のうち凹部１０４に侵入している部分と第４環囲部材８６とが半径方向で対向する隙間に存在する。

第３環囲部材８４の内周面８４ｅは、上下に互いに離間した第１ラジアル動圧発生面１０８および第２ラジアル動圧発生面１１０を含む。第１ラジアル動圧発生面１０８、第２ラジアル動圧発生面１１０にはそれぞれヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝が形成される。以下、第１ラジアル動圧発生面１０８を下側（ベース５０側）のラジアル動圧発生面とし、第２ラジアル動圧発生面１１０を上側（ハブ１０側）のラジアル動圧発生面とする。

フランジ２２の上面２２ａおよび下面２２ｂにはそれぞれヘリングボーン形状のスラスト動圧発生溝が形成される。回転機器１００の回転時には、ラジアル動圧発生溝およびスラスト動圧発生溝が潤滑剤９２に生成する動圧によって、回転体は半径方向および回転軸Ｒ方向に支持される。第１環囲部材８０、第２環囲部材８２、シャフト２０、フランジ２２、カウンタープレート９０および潤滑剤９２は、ベース５０に取り付けられハブ１０を回転自在に支持する軸受ユニットを構成する。

なお、ラジアル動圧発生溝をシャフト２０の外周面２０ａに形成してもよい。また、フランジ２２の上面２２ａと回転軸Ｒ方向で対向する第３環囲部材８４の下面８４ｄまたはフランジ２２の下面２２ｂと回転軸Ｒ方向で対向するカウンタープレート９０の上面もしくはその両方にスラスト動圧発生溝を形成してもよい。

図３は、第３環囲部材８４の上面図である。図３のＡ−Ａ線は図１のＡ−Ａ線に対応する。第３環囲部材８４は、ハブ１０側の端面である上面８４ａと、実質的に円筒状となるよう形成された外周面８４ｂと、を有する。この外周面８４ｂには、第３環囲部材８４を回転軸Ｒ方向に貫通する凹部である連通溝８４ｃが回転軸Ｒ方向に沿って直線的に形成される。したがって、第３環囲部材８４が第４環囲部材８６に取り付けられた状態では、連通溝８４ｃと第４環囲部材８６の内周面８６ａとによって連通孔１０２が形成される。

なお、第３環囲部材８４の外周面８４ｂの代わりに第４環囲部材８６の内周面８６ａに連通溝を設けることで連通孔を形成してもよい。

図４は、図２の断面図のうち潤滑剤９２の気液界面９２ａ付近を拡大して示す拡大断面図である。第４環囲部材８６のハブ１０側の端面すなわち上面は、内側上面８６ｃと、内側上面８６ｃの半径方向外側で内側上面８６ｃと隣接する傾斜面８６ｄと、傾斜面８６ｄの半径方向外側で傾斜面８６ｄと隣接する外側上面８６ｅと、を有する。傾斜面８６ｄは回転軸Ｒに対して傾斜角θで上向きに拡径する。内側上面８６ｃ、外側上面８６ｅはそれぞれ回転軸Ｒと略直交する環状の面である。外側上面８６ｅは内側上面８６ｃよりも上側に位置する、すなわちハブ１０に近い。

第３環囲部材８４の上面８４ａは第４環囲部材８６の内側上面８６ｃよりも上側に位置する、すなわちハブ１０に近い。したがって、凹部１０４は、第３環囲部材８４の外周面８４ｂと第４環囲部材８６の内側上面８６ｃ、傾斜面８６ｄとによって形成される。

第１環囲部材８０は、凹部１０４に侵入し第３環囲部材８４の少なくとも上端を環囲するリング部８０ａと、円盤部８０ｂと、を有する。円盤部８０ｂの内周面８０ｃはシャフト２０に接する。リング部８０ａは円盤部８０ｂの外周側に結合される。
円盤部８０ｂは、シャフト２０の外周面２０ａに設けられた段状部２０ｂに回転軸Ｒ方向に突き当たる。円盤部８０ｂの上面８０ｄはハブ１０に接する。したがって、第１環囲部材８０はハブ１０とシャフト２０の段状部２０ｂとに挟まれて固定される。この場合、シャフト２０に対する第１環囲部材８０の取り付け位置の精度を確保できると共に、シャフト２０に対する第１環囲部材８０のずれが抑止される。

リング部８０ａが凹部１０４に侵入することにより、凹部１０４には、リング部８０ａと第４環囲部材８６とが半径方向に対向する外側隙間１１２と、リング部８０ａと第３環囲部材８４とが半径方向に対向する内側隙間１１４とが形成される。外側隙間１１２は内側隙間１１４よりも半径方向外側に位置する。外側隙間１１２は、潤滑剤９２の気液界面９２ａを有する。外側隙間１１２は上方に向けて徐々に広がるのでキャピラリーシールとして機能し、毛細管現象により潤滑剤９２の漏れ出しが抑制される。第２ラジアル動圧発生面１１０との関係では、外側隙間１１２と第２ラジアル動圧発生面１１０とは回転軸Ｒ方向において少なくとも部分的に重複する。すなわち、回転軸Ｒ方向に座標軸を定義するとき、外側隙間１１２の座標範囲と第２ラジアル動圧発生面１１０の座標範囲とには共通部分が存在する。

本実施の形態では、第１環囲部材８０のリング部８０ａおよび円盤部８０ｂは一体に形成される。第１環囲部材８０は、種々の金属材料やプラスチック材料から形成することができる。例えばＳＵＳ３０３に相当するステンレス材料から切削により形成される場合、加工が比較的容易なので高い加工精度を得ることができる。なお、リング部８０ａおよび円盤部８０ｂを別体として形成してもよい。

潤滑剤９２は、外側隙間１１２、内側隙間１１４、第３環囲部材８４とシャフト２０とのラジアル隙間１１６、フランジ２２と第３環囲部材８４との第１スラスト隙間１１８、フランジ２２とカウンタープレート９０との第２スラスト隙間１２０、の順に連続して存在する。連通孔１０２は、ラジアル隙間１１６とは別に、外側隙間１１２および内側隙間１１４と、第１ラジアル動圧発生面１０８のベース側と、を連通する。特に連通孔１０２は、内側隙間１１４の外側隙間１１２側の部分と第１スラスト隙間１１８とを連通する。

図２に戻り、連通孔１０２の下端は第１スラスト隙間１１８の外側の縁に沿う位置に設けられる。第１スラスト隙間１１８では、その外側の縁よりも内側でフランジ２２が回転するので、連通孔１０２は第１スラスト隙間１１８のうちスラスト動圧発生溝を避けた部分に下端を有する。

ラジアル隙間１１６のうち第１ラジアル動圧発生面１０８に対応する部分と第２ラジアル動圧発生面１１０に対応する部分との間には、シャフト２０との隙間がそれらの部分における隙間よりも大きな潤滑剤溜まり部１２２が設けられる。

以上のように構成された回転機器１００の動作を説明する。磁気記録ディスク２００を回転させるために、３相の駆動電流がコイル７０に供給される。その駆動電流がコイル７０を流れることにより、１２本の突極に沿って磁束が発生する。この磁束によって円筒状マグネット４０にトルクが与えられ、回転体およびそれに嵌合された磁気記録ディスク２００が回転する。同時にボイスコイルモータ８ｄがスイングアーム８ｂを揺動させることによって、記録再生ヘッド８ａが磁気記録ディスク２００上の揺動範囲を行き来する。記録再生ヘッド８ａは磁気記録ディスク２００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２００上に磁気データとして書き込む。

本実施の形態に係る回転機器１００によると、潤滑剤９２の気液界面９２ａは外側隙間１１２に存在する。したがって、キャピラリーシールとラジアル動圧が生じるラジアル隙間１１６とは回転軸Ｒ方向で重複することが許される。これにより、第１ラジアル動圧発生面１０８と第２ラジアル動圧発生面１１０との回転軸Ｒ方向における距離すなわち軸受スパンを、キャピラリーシールの長さにそれほど制約されずに拡大することができ、それにより軸受の半径方向の剛性を高めることができる。

また逆に、キャピラリーシールの長さを軸受スパンにそれほど制約されずに大きくして十分な量の潤滑剤９２を保持しかつ飛散を抑止することができる。また、保持されるべき潤滑剤９２の量を少なくできる場合はその分外側隙間１１２を狭くすることができ、毛管力を大きくして例えば衝撃を受けた場合の潤滑剤９２の漏れ出しを軽減できる。

このようにキャピラリーシールにおいて十分に潤滑剤の飛散を抑制できるので、第１ラジアル動圧発生面１０８自体や第２ラジアル動圧発生面１１０自体の回転軸Ｒ方向の長さ（すなわち面積）を大きくしてラジアル動圧を強めても、生じうる動圧の不均衡による潤滑剤飛散の可能性を低く維持できる。したがって、潤滑剤の飛散を抑えたままラジアル動圧をさらに強めて剛性を高めることが可能となる。
なお、ラジアル動圧の強化による剛性の向上には一般に軸受ロスによる消費電力の増大が伴いうるが、軸受スパンの拡大による剛性の向上にはそのようなロスは伴わない。

特に回転機器の厚さ規格等により決められているまたは薄型化の要請により厚くできない状況において、本実施の形態に係る回転機器１００によると、軸受スパンおよびキャピラリーシールの長さの両方を、互いにほぼ独立に、回転機器１００の厚さを最大限利用した長さとすることができる。

したがって、より多くの、例えば４枚以上の磁気記録ディスクを搭載し薄型でありながら、軸受の剛性を高めることで低いエラーレートを維持でき、同時にキャピラリーシールを深く設けることで比較的長時間使用しても十分な量の潤滑剤９２を維持できる回転機器が提供される。

また、潤滑剤９２は外側隙間１１２および内側隙間１１４の両方に存在するので、例えば内側隙間にのみ存在するすなわち内側隙間に気液界面が存在する場合と比べて潤滑剤９２の保持量を増やすことができる。

潤滑剤の気液界面を半径方向外側に設けるためにハブの下面を利用することも考えられる。すなわち、潤滑剤の経路をハブの下面に接触させる形で折り返すことも考えられる。しかしながらこの場合は、製造工程において、ハブが取り付けられているサブアセンブリに潤滑剤を注入することとなるので好ましくない。その理由は例えば、
（１）サブアセンブリがハブを含んでおり大きい、
（２）一般に潤滑剤を吐出するノズルの先端を当てるべき箇所がサブアセンブリの奥の方になるので、潤滑剤を吐出する前のノズルとサブアセンブリとの相対的な位置決めがより複雑となり時間がかかる、
（３）注入後の液面の高さのチェックが困難となる、
（４）ハブに、オイル等の汚れや傷が付く機会が増える、
である。

（２）に伴う作業時間の増加は、回転機器ひとつについてはそれほど大きなものではないかもしれないが、何万、何十万という数の回転機器が製造される工場の生産性には無視できない影響を及ぼしうる。

これに対して本実施の形態に係る回転機器１００では、潤滑剤９２はハブ１０と接触しない。図５は、本実施の形態に係る回転機器１００の製造の際の注入工程の様子を示す模式図である。潤滑剤を注入する対象としてのサブアセンブリ２５０はハブ１０が結合される前の状態であり、シャフト２０と、フランジ２２と、第１環囲部材８０と、第３環囲部材８４と、第４環囲部材８６と、カウンタープレート９０と、を有する。潤滑剤の注入工程では、まずサブアセンブリ２５０を作業空間に載置して作業空間を減圧する。次に吐出ノズル２５２を外側隙間１１２に上から挿入し、吐出ノズル２５２から必要量の潤滑剤を注入する。そして作業空間を復圧する。

この場合、サブアセンブリ２５０はハブ１０を含まないので作業空間をより小さくでき、減圧装置も小規模なものを用意すればよい。また通常、潤滑剤への異物の混入等を防ぐため、注入工程はその後の工程よりもクリーンな環境で行われることが要求される。そのようなクリーンな環境が大きければ大きいほど、その環境を生成、維持するために必要なコストも増加する。そこで本実施の形態に係る回転機器１００によると注入工程における作業空間をより小さくできるので、クリーンな環境の生成、維持のためのコストを低減できる。

さらに、本実施の形態に係る回転機器１００によると、外側隙間１１２へハブ１０に遮られることなく容易にアクセスできるので、吐出ノズル２５２の位置決めをより速く正確に行うことができる。さらに、潤滑剤の注入後、やはりハブ１０に遮られることなく潤滑剤の気液界面にアクセスできるので、その液面の高さをより容易に検査できる。
また、ハブ１０をサブアセンブリ２５０に装着する前に潤滑剤を注入するので、潤滑剤の注入によってハブに汚れや傷が付くことはない。

また、本実施の形態に係る回転機器１００では、ラジアル隙間１１６の両端がラジアル隙間１１６とは別に設けられた連通孔１０２によって連通されている。したがって、ラジアル隙間１１６の両端における潤滑剤９２の圧力を平均化し、過度な圧力差の発生を抑止できる。その結果、圧力差の発生に制限されずに回転時のラジアル動圧を高めて軸受の剛性を高めることができるので、この構成は特に多数の磁気記録ディスクを搭載しようとする回転機器に好適である。

また、本実施の形態に係る回転機器１００では、回転時の圧力差の発生が抑えられるので、外側隙間１１２や内側隙間１１４に潤滑剤９２が集まって飛散しやすくなる現象の発生が抑制される。

また、本実施の形態に係る回転機器１００では、連通孔１０２は第１スラスト隙間１１８のうちスラスト動圧発生溝を避けた部分に下端を有する。したがって、連通孔１０２を設けた場合でも、回転機器１００の回転時にスラスト動圧発生溝によって生成されるスラスト動圧の分布の乱れを低減できる。

円盤部８０ｂはシャフト２０に締まり嵌めまたは隙間嵌めにより固定される。図３の実施の形態では締まり嵌めが採用されている。この場合、円盤部８０ｂはシャフト２０に比較的強く固定されるので、例えばハブ１０のないサブアセンブリ２５０の状態において外れにくくなる。

また、本実施の形態に係る回転機器１００では、凹部１０４および連通孔１０２は、それぞれ別体として形成される第３環囲部材８４および第４環囲部材８６によって形成される。したがって、ひとつの部材から凹部および連通孔を形成する場合と比較して、より容易かつ高精度にそれらを形成できる。例えば凹部１０４の内側上面８６ｃおよび傾斜面８６ｄは第４環囲部材８６の内周側面として旋盤等により形成できる。この加工は、例えばひとつの円筒部材の端面にフライス盤を使用して環状の溝を形成する場合と比較してより容易であり、また加工の精度も高い。特に傾斜面８６ｄを精度良く形成できるので、キャピラリーシールの容積や性能のばらつきを低減できる。また、連通孔を穴開け加工により形成する場合、形成すべき連通孔の直径は一般にその長さと比べて小さいので、連通孔の途中が詰まっているか否かの検査に手間がかかる可能性がある。これに対して本実施の形態に係る回転機器１００では、連通孔１０２は第３環囲部材８４の外周面８４ｂ上の連通溝８４ｃによって形成される。したがって、その連通溝８４ｃが意図通りに形成されているか否かをより容易に検査できる。

（寸法）
本実施の形態に係る回転機器１００の寸法は以下の通りに設定されてもよい。
（１）ハブ１０とシャフト２０との接合の長さすなわち中心孔１０ｅの回転軸Ｒ方向における長さＬ１は、第１ラジアル動圧発生面１０８の回転軸Ｒ方向における幅Ｗ１および第２ラジアル動圧発生面１１０の回転軸Ｒ方向における幅Ｗ２のいずれよりも大きい。この場合、ハブ１０とシャフト２０との接合の長さＬ１をより大きくできるので、ハブ１０とシャフト２０との接触面積を増やして接合の強度を高めることができる。その結果、たとえ多数の磁気記録ディスクが搭載されたとしても、衝撃や振動を受けた際の磁気記録ディスクの傾きを十分に抑えることができる。

具体的には、ハブ１０とシャフト２０との接合の長さＬ１は５．６６ｍｍ、第１ラジアル動圧発生面１０８の幅Ｗ１は１．６ｍｍ、第２ラジアル動圧発生面１１０の幅Ｗ２は４．４ｍｍとされてもよい。接合の長さＬ１は、第１ラジアル動圧発生面１０８の幅Ｗ１の３倍以上、また第２ラジアル動圧発生面１１０の幅Ｗ２以上とされてもよい。また、シャフト２０のうちラジアル動圧発生面１０８、１１０に対応する部分の直径は４．５ｍｍ〜５ｍｍとされ、その部分とラジアル動圧発生面１０８、１１０との隙間は３μｍ〜５μｍとされてもよい。本発明者が実施したシミュレーションによると、第１ラジアル動圧発生面１０８の幅Ｗ１が１．４ｍｍ〜２ｍｍの範囲にある場合には実用上十分な大きさのラジアル動圧が得られることが確認された。また同様のシミュレーションによって、４枚の磁気記録ディスク２００を搭載する回転機器１００について、ハブ１０とシャフト２０との接合の長さＬ１が５ｍｍ〜７ｍｍの範囲にある場合には衝撃や振動を受けた際の磁気記録ディスクの傾きを十分抑えることができることが確認された。

（２）キャピラリーシールの長さすなわち内側上面８６ｃから見た外側上面８６ｅの高さＬ２は、Ｗ１＜Ｌ２＜Ｗ２を満たすよう設定されてもよい。例えば高さＬ２は２ｍｍに設定されてもよい。

（３）本発明者が実施したシミュレーションによると、ハブ１０に衝撃や振動を与えた場合に、ハブ１０に近い側の第２ラジアル動圧発生面１１０付近には第１ラジアル動圧発生面１０８付近の２倍以上の半径方向の荷重が加わることが確認された。本実施の形態に係る回転機器１００では、第２ラジアル動圧発生面１１０の幅Ｗ２を第１ラジアル動圧発生面１０８の幅Ｗ１を２倍した値よりも大きくしてもよい。この場合、バランスよく半径方向の荷重を支持し磁気記録ディスクの傾きを効果的に抑えることができる。

（４）フランジ２２の厚みＴ１はフランジ２２とシャフト２０との接合部分の長さに直結しており、それらの接合の強度を維持する観点からこの厚みＴ１を長くしておくことが望ましい。本発明者が実施したシミュレーションによると、フランジ２２とシャフト２０との接合面の直径を４．５ｍｍ〜５ｍｍとした上でフランジ２２の厚みＴ１を１．８ｍｍ以上とすれば４枚の磁気記録ディスク２００を搭載した場合でも所定の衝撃を受けた際にフランジ２２とシャフト２０との結合を十分維持できることが確認された。このシミュレーション結果に対応して、本実施の形態に係る回転機器１００では、フランジ２２の厚みＴ１を２ｍｍとして第１ラジアル動圧発生面１０８の幅Ｗ１より大きくしてもよい。

（製造方法）
本実施の形態に係る回転機器１００の製造方法を説明する。第４環囲部材８６に第３環囲部材８４を挿入し、第２環囲部材８２を形成する。フランジ２２が取り付けられたシャフト２０を第２環囲部材８２に下側から遊挿する。シャフト２０の上側から第１環囲部材８０を段状部２０ｂに突き当たるまで嵌め、第２環囲部材８２の凹部１０４に第１環囲部材８０のリング部８０ａを侵入させる。第２環囲部材８２にカウンタープレート９０を取り付け、図５に示されるようなサブアセンブリ２５０を形成する。

サブアセンブリ２５０への潤滑剤の注入は図５に関連して説明した通りである。
潤滑剤の注入後、外側隙間１１２内にある潤滑剤９２の気液界面９２ａの、回転軸Ｒ方向における位置を計測する。例えばレーザを気液界面９２ａに照射しその反射光を検出することによって、気液界面９２ａの位置を計測することができる。計測した位置が所定の基準高さ範囲内にないサブアセンブリを修理するかまたは排除することによって、基準に満たない製品を除去できる。

シャフト２０にハブ１０を結合する。例えば、ハブ１０の中心孔１０ｅの周面の下側に接着剤を周状に塗布し、直立して支持されているサブアセンブリから突出しているシャフト２０にそのハブ１０を被せるようにして結合する。この結合に締り嵌めを併用してもよい。この場合、ハブ１０とシャフト２０との結合の強度を高めることができる。

ハブ１０をシャフト２０に取り付けた後、ベース５０に対してハブ１０を所望の姿勢に保った状態でサブアセンブリをベース５０の貫通孔５０ｂに接着固定する。例えば、ベース５０の貫通孔５０ｂの周面の上側に接着剤を周状に塗布し、サブアセンブリを挿入する。そして、ベース５０に対してハブ１０の外筒面１０ｂが傾かないようにハブ１０に力を加えた状態で、接着剤を仮硬化させる。この場合、ベース５０に対するハブ１０の外筒面１０ｂの傾きが抑えられる。

その後、仮硬化している接着剤を本硬化させる。例えば対象を８０度から１００度の高温槽に６０分〜１８０分静置してもよい。この場合、硬化後の接着剤からの揮発成分を低減できる。
その後、その他の部材を組み込み所定の検査をして回転機器１００が製造される。

（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る回転機器３００の潤滑剤３９２の気液界面３９２ａ付近を拡大して示す拡大断面図である。図６は図４に対応する。第１環囲部材３８０はシャフト２０を環囲してシャフト２０に固定され、回転機器３００の回転時はシャフト２０と一体に回転する。第１環囲部材３８０は、リング部３８０ａと、円盤部３８０ｂと、を有する。

第２環囲部材３８２はシャフト２０を環囲し、ベース５０の貫通孔５０ｂに挿入されそこで接着固定される。第２環囲部材３８２のハブ１０側には、回転軸Ｒ方向で下側に凹む回転軸Ｒを中心とした環状の凹部３０４が形成される。第２環囲部材３８２は、シャフト２０を環囲する第３環囲部材３８４と、第３環囲部材３８４を環囲する第４環囲部材３８６と、を含む。第４環囲部材３８６は、第３環囲部材３８４を環囲する第５環囲部材３０６と、第５環囲部材３０６とは別体として形成され、リング部３８０ａを環囲する第６環囲部材３０８と、を有する。第６環囲部材３０８は第５環囲部材３０６の上面に接着等により固定される。

凹部３０４は、第３環囲部材３８４と第５環囲部材３０６と第６環囲部材３０８とによって形成される。この場合、凹部３０４を形成する各部材に対する凹部３０４を形成するための加工はより単純になる。

第２の実施の形態に係る回転機器３００はフランジ２２を有さない。代わりに、第３環囲部材３８４の上面３８４ａまたはそれと回転軸Ｒ方向で対向する円盤部３８０ｂの下面３８０ｄのいずれか一方にスラスト動圧発生溝が形成される。

また、リング部３８０ａおよび凹部３０４は、ハブ１０のベース５０から離れる向きの移動を制限するよう構成される。特にリング部３８０ａおよび第４環囲部材３８６によって係止構造３０２が形成される。この係止構造３０２は、フランジ２２の代わりに回転体の抜け止めの機能を果たす。リング部３８０ａの下端部は半径方向外側に張り出した張り出し部３８０ｃとなっている。第４環囲部材３８６は、張り出し部３８０ｃの形状に対応して半径方向に凹んだ抜け止め凹部３８６ａを有する。回転体が固定体に対して上向きに移動するすなわち浮上する場合、所定の最大距離浮上したところで張り出し部３８０ｃの上部が抜け止め凹部３８６ａの上部と接触し、それ以上の浮上が制限される。

本実施の形態に係る回転機器３００によると、第１の実施の形態に係る回転機器１００によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。

（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態に係る回転機器４００の潤滑剤４９２の気液界面４９２ａ付近を拡大して示す拡大断面図である。図７は図４に対応する。第１環囲部材４８０はシャフト２０の上端側を環囲してシャフト２０に固定され、回転機器４００の回転時はシャフト２０と一体に回転する。第１環囲部材４８０は、リング部８０ａと、シャフト２０とハブ４１０との間に介挿される介挿部４８０ｂと、を有する。介挿部４８０ｂの内周面４８０ｃはシャフト２０に接し、外周面４８０ｄはハブ４１０に接する。リング部８０ａは介挿部４８０ｂの外周側に結合される。

介挿部４８０ｂは、シャフト２０の外周面２０ａに設けられた段状部２０ｂに回転軸Ｒ方向に突き当たる。この場合、シャフト２０に対する第１環囲部材４８０の取り付け位置の精度を確保できると共に、シャフト２０に対する第１環囲部材４８０のずれが抑止される。同様の段差突き当て構造を第１環囲部材４８０へのハブ４１０の取り付けに適用してもよい。

本実施の形態に係る回転機器４００によると、第１の実施の形態に係る回転機器１００によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。

以上、実施の形態に係る回転機器の構成と動作およびその製造方法について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例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。また、実施の形態同士の組み合わせも可能である。
なお、実施の形態に係る回転機器は、以下のような構成によっても特徴づけされる。
（１）ハブ１０の内周面１０ｄより小径の内周面を有し第２環囲部材８２の端部が軸方向に侵入するハブ凹部の軸方向範囲に、リング部８０ａの軸方向範囲が含まれている。
（２）シャフト２０の外周面２０ａが、円盤部８０ｂが接する領域からハブ１０が嵌合する領域に亘って第２環囲部材８２に環囲される領域より小径にされている。
（３）ハブ１０は、シャフト２０と嵌合する部分がベース５０と反対側に突出する嵌合突出部を有しており、円盤部８０ｂの外周部分は当該嵌合突出部の半径方向範囲内に位置している。
（４）連通孔１０２の上端がハブ凹部の軸方向範囲内に位置している。
（５）第２環囲部材８２の外周面は、リング部８０ａを環囲する領域であってハブ凹部に侵入する部分の外径が、ベース５０の突出部５２に挿入されて固定される領域の外径より大きい。
（６）リング部８０ａが、半径方向において、カウンタープレート９０の外周より内側であってフランジ２２の外周より外側に設けられている。

第１から第３の実施の形態では、回転機器は直径が９５（ｍｍ）の３．５インチ型の４枚の磁気記録ディスク２００を搭載し、各磁気記録ディスクの中央の孔の直径は２５（ｍｍ）、厚みは１．２７（ｍｍ）である場合について説明したが、これに限られず、例えば回転機器は直径が６３（ｍｍ）の２．５インチ型の４枚の磁気記録ディスクを搭載してもよい。この磁気記録ディスクの中央の孔の直径は２０（ｍｍ）、厚みは０．６（ｍｍ）または０．８（ｍｍ）である。

第１から第３の実施の形態では、円筒状マグネットが積層コアの外側に位置する、いわゆるアウターロータ型の回転機器について説明したが、これに限られない。たとえば円筒状マグネットが積層コアの内側に位置する、いわゆるインナーロータ型の回転機器であってもよい。

第１から第３の実施の形態では、ベースに軸受ユニットが直接取り付けられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、第１から第３の実施の形態に係る回転機器のいずれかと同様の構成を有するブラシレスモータを別途形成した上で、そのブラシレスモータをシャーシに取り付ける構成としてもよい。

第１から第３の実施の形態では積層コアを用いる場合について説明したが、コアは積層コアでなくてもよい。

第１から第３の実施の形態では、ラジアル動圧やスラスト動圧を発生させるためにヘリングボーン形状の溝を使用する場合について説明したが、これに限られない。例えばスパイラル形状の溝を使用してもよく、これらの組合せであってもよい。このような溝の形状は所望の特性を発揮するように適宜選択することができる。

１０ ハブ、 ２０ シャフト、 ２２ フランジ、 ３０ ヨーク、 ４０ 円筒状マグネット、 ５０ ベース、 ６０ 積層コア、 ７０ コイル、 ８０ 第１環囲部材、 ８２ 第２環囲部材、 ９０ カウンタープレート、 ９２ 潤滑剤、 １００ 回転機器、 １０２ 連通孔、 １０４ 凹部。

Claims (6)

1. 記録ディスクが載置されるべきハブと、
   一端側が前記ハブに固定されたシャフトと、
   前記シャフトを環囲して前記シャフトと一体に回転する第１環囲部材と、
   前記シャフトを環囲する第２環囲部材と、
   前記第２環囲部材が固定されるベースと、
   前記ベースに固定されるコアと、を備え、
   前記第１環囲部材および前記シャフトと前記第２環囲部材とには潤滑剤が介在すると共に、前記第２環囲部材の内周面または前記シャフトの外周面のいずれか一方にはラジアル動圧発生溝が形成され、
   前記第２環囲部材の前記ハブ側の端面には前記ハブの回転軸を中心とした環状の凹部が形成され、
   前記第１環囲部材は前記環状の凹部に侵入する凹部侵入リング部を有し、
   前記凹部侵入リング部と前記環状の凹部とが半径方向で対向する２つの隙間のうちの半径方向外側の隙間に前記潤滑剤の漏れ出しを抑制するキャピラリーシールを有し、
   前記ハブは、前記コアを環囲する内周面を有する内周大径部と、前記内周大径部より小径の内周面を有し前記第２環囲部材の端部が軸方向に侵入するハブ凹部と、が設けられ、
   前記凹部侵入リング部の軸方向範囲は前記ハブ凹部の軸方向範囲に含まれることを特徴とする回転機器。
2. 前記第１環囲部材は、内周面が前記シャフトに接すると共に外周側に前記凹部侵入リング部が結合される侵入リング結合円盤部を有し、
   前記シャフトの外周面は、前記侵入リング結合円盤部が接する領域から前記ハブが嵌合する領域に亘って前記第２環囲部材に環囲される領域より小径にされることを特徴とする請求項１に記載の回転機器。
3. 前記シャフトの外周面は前記侵入リング結合円盤部が軸方向に突き当たる段状部を有し、
   前記ハブは、前記シャフトと嵌合する部分が前記ベースと反対側に突出する嵌合突出部を有し、
   前記侵入リング結合円盤部の外周部分は前記嵌合突出部の半径方向範囲内に位置することを特徴とする請求項２に記載の回転機器。
4. 前記シャフトと前記第２環囲部材との隙間とは別に、前記凹部侵入リング部と前記環状の凹部との隙間と前記ラジアル動圧発生溝の前記ベース側とを連通する連通路が前記第２環囲部材に設けられ、
   前記連通路の前記ハブ側の端は前記ハブ凹部の軸方向範囲内に位置する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。
5. 前記ベースは、前記ハブ側に突出して内周面に前記第２環囲部材が挿入されて固定されるベース突出部を有し、
   前記第２環囲部材の外周面は、前記凹部侵入リング部を包囲する領域であって前記ハブ凹部に侵入する部分の外径が、前記ベース突出部に挿入されて固定される領域の外径より大きい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。
6. 前記シャフトの他端側を環囲するようにして前記シャフトに固定されるフランジと、前記第２環囲部材の前記ベース側の端部を塞ぐカウンタープレートと、をさらに備え、
   前記カウンタープレートは、前記第２環囲部材の下側に前記フランジが収まるフランジ空間を形成し、
   前記凹部侵入リング部は、半径方向において、前記カウンタープレートの外周より内側であって前記フランジの外周より外側に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の回転機器。

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