JP6390387B2 - 流体軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、流体軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置に関する。
ハードディスク装置および光ディスク装置には、ディスクを回転させるスピンドルモータが搭載される。スピンドルモータは、装置のハウジングに固定される静止部と、ディスクを支持しながら回転する回転部とを有する。スピンドルモータは、ステータとマグネットとの間に生じる磁束によりトルクを発生させて、静止部に対して回転部を回転させる。
スピンドルモータの静止部と回転部とは、流体軸受を介して接続される。流体軸受を有する従来のスピンドルモータについては、例えば、特開2010−131732号公報に記載されている。当該文献のスピンドルモータは、潤滑油を含む動圧軸受を有する(段落0049、図11)。
特開2010−131732号公報
この種の流体軸受では、動圧溝を切削により形成することがある。動圧溝を切削により形成すると、切削ツールであるバイトの溝状の切削痕が動圧溝内に形成される。特開2010−131732号公報に記載されている動圧軸受では、バイトの切削痕である線条溝が、周方向に沿って形成される。(段落0033〜0034、図5)。
流体軸受では、静止部に対して回転部が回転すると、流体は、動圧溝の形状に沿って動圧力の低い方向から高い方向へと、動圧溝内を周方向に対して斜めに移動する。そのため、特開2010−131732号公報に記載されている動圧軸受では、線条溝を形成する凹凸が周方向に延びているため、流体の軸方向の移動を阻害し、動圧力を向上させるのが困難となる虞がある。
本発明の目的は、流体軸受装置において、動圧力を向上させる技術を提供することである。
本願の例示的な第1発明は、流体軸受装置であって、静止部材と、前記静止部材に対して回転軸を中心に回転する回転部材と、を有し、前記静止部材の軸受面および前記回転部材の軸受面は、流体が充填された微小間隙を介して対向し、前記軸受面の少なくとも一方の面は、動圧溝と、前記動圧溝の底部に配置される複数の条線と、を有し、前記動圧溝および前記複数の条線は、それぞれ周方向に対して0°より大きい角度を有する方向に延び、前記条線の周方向に対する角度は、前記動圧溝の周方向に対する角度と同一、または、前記動圧溝の周方向に対する角度よりも小さい、流体軸受装置である。
本願の例示的な第1発明によれば、動圧溝における動圧力を向上できる。
図1は、第1実施形態に係るディスク駆動装置の縦断面図である。 図2は、第1実施形態に係るスピンドルモータの縦断面図である。 図3は、第1実施形態に係るスピンドルモータの部分縦断面図である。 図4は、第1実施形態に係るスリーブの縦断面図である。 図5は、第1実施形態に係るシャフトの下面図である。 図6は、第1実施形態に係る環状部材の上面図である。 図7は、第1実施形態に係るスリーブのポンピング溝列付近の斜視図である。 図8は、第1実施形態に係るスリーブのポンピング溝列付近の横断面図である。 図9は、第1実施形態に係るスリーブのラジアル動圧溝列付近の側面図である。 図10は、第1実施形態に係るシャフトの部分下面図である。 図11は、変形例に係るヘリンボーン溝の側面図である。 図12は、変形例に係るヘリンボーン溝の側面図である。 図13は、変形例に係るヘリンボーン溝の側面図である。 図14は、変形例に係るヘリンボーン溝の側面図である。
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、スピンドルモータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、スピンドルモータの中心軸に直交する方向を「径方向」、スピンドルモータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、ベースプレートに対してトップカバー側を上として、各部の形状および位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係る流体軸受装置およびスピンドルモータの使用時の向きを限定する意図はない。
<1.第1実施形態>
<1−1.ディスク駆動装置の構成>
図1は、本発明の第1実施形態に係るスピンドルモータ11が搭載されたディスク駆動装置1の縦断面図である。このディスク駆動装置1は、中央に円孔を有する磁気ディスク12を回転させ、磁気ディスク12に対して情報の読み出しおよび書き込みを行う。図1に示すように、ディスク駆動装置1は、スピンドルモータ11、3枚の磁気ディスク12、アクセス部13、およびトップカバー14を有する。
スピンドルモータ11は、3枚の磁気ディスク12を支持しながら、中心軸9を中心として磁気ディスク12を回転させる。スピンドルモータ11は、中心軸9に直交する方向に広がるベースプレート21を有する。ベースプレート21の上部は、トップカバー14に覆われる。スピンドルモータ11の回転部3、3枚の磁気ディスク12、およびアクセス部13は、ベースプレート21とトップカバー14とで構成される筐体10の内部に収容される。アクセス部13は、磁気ディスク12の記録面に沿ってヘッド131を移動させて、磁気ディスク12に対する情報の読み出しおよび書き込みを行う。
なお、ディスク駆動装置1が有する磁気ディスク12の数は、1〜2枚または4枚以上であってもよい。また、アクセス部13は、磁気ディスク12に対して、情報の読み出しおよび書き込みの少なくとも一方を行えばよい。
筐体10の内部空間は、塵または埃が極度に少ない清浄な空間であることが好ましい。本実施形態では、筐体10の内部に、清浄な空気が充填される。ただし、空気に代えて、ヘリウムガス、水素ガス、または窒素ガスが、筐体10の内部に充填されてもよい。また、これらの気体と空気との混合気体が、筐体10の内部に充填されてもよい。
<1−2.スピンドルモータの構成>
続いて、ディスク駆動装置1に用いられるスピンドルモータ11のより詳細な構成について、説明する。図2は、スピンドルモータ11の縦断面図である。図2に示すように、スピンドルモータ11は、静止部2と回転部3とを有する。静止部2は、ディスク駆動装置1の筐体10に対して、相対的に静止する。回転部3は、静止部2に対して、回転可能に支持される。
本実施形態の静止部2は、ベースプレート21、シャフト22、下環状部材23、およびステータ24を有する。
ベースプレート21は、ステータ24、後述する回転部材31、後述するマグネット33、磁気ディスク12、およびアクセス部13の下側において、中心軸9に対して略垂直に広がる。ベースプレート21の材料には、例えば、アルミニウム合金等の金属が使用される。図2に示すように、ベースプレート21は、円筒ホルダ部211と平板部212とを有する。円筒ホルダ部211は、ステータ24より径方向内側において、軸方向に略円筒状に延びる。平板部212は、円筒ホルダ部211から、径方向外側へ向けて広がる。
シャフト22は、中心軸9に沿って配置される。シャフト22の材料には、例えば、ステンレス鋼等の金属が使用される。図1に示すように、シャフト22の上端部は、ディスク駆動装置1のトップカバー14に固定される。また、シャフト22の下端部は、下環状部材23を介して、ベースプレート21の円筒ホルダ部211に固定される。
図3に示すように、シャフト22は、上環状部221を有する。上環状部221は、シャフト22の上端部付近において、径方向外側へ突出する。上環状部221は、後述する接続部312の上面と、後述するキャップ板部321の下面との間に位置する。本実施形態の上環状部221は、シャフト22を構成する部材の一部分である。ただし、上環状部221は、シャフト22とは別の部材であってもよい。
下環状部材23は、上環状部221より下側に位置し、シャフト22および後述する回転部材31の内側円筒部311を環状に取り囲む。下環状部材23の材料には、例えば、銅または真鍮等の金属が使用される。下環状部材23は、圧入、焼き嵌め、接着剤等の手段で、シャフト22に固定される。ただし、シャフト22と下環状部材23とは、一繋がりの部材であってもよい。
本実施形態の下環状部材23は、底部231と壁部232とを有する。底部231は、後述する回転部材31の内側円筒部311の下側において、環状に広がる。底部231の内周面は、シャフト22の外周面に固定される。壁部232は、内側円筒部311より径方向外側において、底部231から上方へ略円筒状に延びる。壁部232の外周面は、円筒ホルダ部211の内周面に固定される。
ステータ24は、スピンドルモータ11の電機子である。ステータ24は、ステータコア41と複数のコイル42とを有する。ステータコア41は、例えば、珪素鋼板等の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板である。ステータコア41は、円筒ホルダ部211の外周面に、固定される。また、ステータコア41は、径方向外側へ向けて突出した複数のティース411を有する。コイル42は、各ティース411に巻かれた導線の集合体である。複数のティース411および複数のコイル42は、中心軸9を中心として円環状に配列される。
本実施形態の回転部3は、回転部材31、キャップ32、マグネット33、およびヨーク34を有する。
回転部材31は、シャフト22の周囲に配置された環状の部材である。本実施形態の回転部材31は、ステンレス鋼で形成された母材の表面に、ニッケルめっきを施したものである。なお、回転部材31の材料には、ステンレス鋼の他に、例えば、アルミニウムまたは銅等の金属が使用されてもよい。
回転部材31は、上下に貫通する中央貫通孔310を有する。シャフト22の少なくとも一部は、中央貫通孔310内に収容される。本実施形態の回転部材31は、内側円筒部311、接続部312、外側円筒部313、ディスク載置部314、上側突出部315、および下側突出部316を有する。
内側円筒部311は、上環状部221より下側、かつ、下環状部材23より上側において、シャフト22を円環状に取り囲む。接続部312は、内側円筒部311の上端部から径方向外側へ向けて略円板状に拡がる。外側円筒部313は、接続部312の径方向外側の端部から、下側へ向けて筒状に延びる。すなわち、接続部312は、内側円筒部311と外側円筒部313とを径方向に繋ぐ。ディスク載置部314は、外側円筒部313の下端部から、さらに径方向外側へ向けて円環状に突出する。
外側円筒部313の円筒状の外周面51は、磁気ディスク12の円孔120に嵌まる。各磁気ディスク12の内周部は、外側円筒部313の外周面51の少なくとも一部分に接触する。これにより、磁気ディスク12が径方向に位置決めされる。ディスク載置部314の上面52は、外側円筒部313の外周面から径方向外側へ広がる。最下段の磁気ディスク12の下面は、ディスク載置部314の上面52の少なくとも一部分に接触する。これにより、磁気ディスク12が軸方向に位置決めされる。
このように、本実施形態では、外側円筒部313の外周面51が、第1ディスク支持面となり、ディスク載置部314の上面52が、第2ディスク支持面となる。3枚の磁気ディスク12は、これらの第1ディスク支持面および第2ディスク支持面により支持される。
上側突出部315は、内側円筒部311と外側円筒部313との間において、接続部312の上面から上側へ向けて円筒状に延びる。上側突出部315は、上環状部221より、径方向外側に位置する。上側突出部315の内周面には、径方向外側に凹む段差が設けられている。下側突出部316は、内側円筒部311と外側円筒部との間において、接続部312の下面から下側へ向けて円筒状に延びる。下側突出部316は、下環状部材23の壁部232より、径方向外側に位置する。
本実施形態では、回転部材31が、流体動圧軸受を構成するスリーブと、ディスク載置部を有するハブとを含む単一の部材であったが、本発明はこの限りではない。回転部材31は、スリーブとハブとが別体となった2つの部材により構成されてもよい。
キャップ32は、中央に円孔を有する略円板状の部材である。キャップ32の材料は、金属であってもよく、樹脂であってもよい。本実施形態のキャップ32は、キャップ板部321と、キャップ凸部322とを有する。キャップ板部321は、上環状部221の上側において、環状に広がる。キャップ板部321の内周部は、シャフト22の上端部付近の外周面と、僅かな間隙を介して径方向に対向する。キャップ凸部322は、キャップ板部321の径方向外側の端部から、上側へ向けて略円筒状に突出する。
キャップ板部321とキャップ凸部322との接続部である角部は、上側突出部315の段差に嵌まる。キャップ凸部322の外周面は、例えば接着剤で、上側突出部315の内周面に固定される。これにより、回転部材31が回転すると、回転部材31とともにキャップ32も回転する。
マグネット33は、ステータ24の径方向外側に位置する。マグネット33は、磁性体のヨーク34を介して、外側円筒部313の内周面に固定される。本実施形態では、円環状のマグネット33が使用される。マグネット33の径方向内側の面は、複数のティース411の径方向外側の端面と、僅かな間隙を介して径方向に対向する。また、マグネット33の内周面には、N極とS極とが、周方向に交互に着磁される。
なお、円環状のマグネット33に代えて、複数のマグネットを使用してもよい。複数のマグネットを使用する場合には、N極とS極とが交互に並ぶように、複数のマグネットを周方向に配列すればよい。また、マグネット33は、ヨーク34を用いないで、外側円筒部313の内周面に直接固定されていてもよい。
このようなスピンドルモータ11において、コイル42に駆動電流を供給すると、複数のティース411に磁束が生じる。そして、ティース411とマグネット33との間の磁束の作用により、静止部2と回転部3との間に、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部2に対して回転部3が、中心軸9周りに回転する。回転部材31に支持された磁気ディスク12は、回転部3とともに、中心軸9周りに回転する。
<1−3.流体動圧軸受について>
続いて、スピンドルモータ11が有する流体動圧軸受6の構成について、説明する。図3は、流体動圧軸受6の付近におけるスピンドルモータ11の部分縦断面図である。図4は、回転部材31の部分縦断面図である。図3に示すように、シャフト22および下環状部材23と、回転部材31との間には、潤滑液60が介在する。潤滑液60には、例えば、ポリオールエステル系オイルまたはジエステル系オイルが使用される。回転部材31は、シャフト22および下環状部材23に対して、潤滑液60を介して、回転可能に支持される。
このように、本実施形態では、静止部2側の要素であるシャフト22および下環状部材23と、回転部3側の要素である回転部材31と、これらの間に介在する潤滑液60とで、流体軸受装置である流体動圧軸受6が構成される。回転部3は、流体動圧軸受6により、回転可能に支持される。すなわち、シャフト22および下環状部材23により静止部材である第1軸受部材が構成され、回転部材31により回転部材である第2軸受部材が構成される。
図3に示すように、潤滑液60は、上側の液面601と下側の液面602とを有する。上側の液面601は、上環状部221の外周面と、上側突出部315の内周面との間に位置する。すなわち、本実施形態では、上環状部221の外周面と、上側突出部315の内周面とで、潤滑液60の上側の液面601を保持する上シール部65が構成される。
上シール部65と流体動圧軸受6とは、互いに接続される。また、上シール部65においては、上環状部221の外周面と、上側突出部315の内周面との径方向の間隔が、上側へ向かうにつれて拡大する。このため、潤滑液60の上側の液面601は、表面張力によって下側へ引き付けられて、メニスカス状となる。上シール部65において、径方向の間隔が上側へ向かうにつれて拡大し、液面601がメニスカス状になることにより、上シール部65からの潤滑液60の漏れ出しが抑制される。
また、図4に示すように、回転部材31の上側突出部315の内周面には、スパイラル状のポンピング溝列61が、設けられている。スピンドルモータ11の駆動時には、シャフト22および下環状部材23に対して回転部材31が、一方向に回転する。このとき、ポンピング溝列61は、上環状部221の外周面と、上側突出部315の内周面との間に位置する潤滑液60に、動圧を誘起する。これにより、上シール部65内の潤滑液60が当該動圧によって下側へ引きつけられるため、上シール部65からの潤滑液60の漏れ出しがさらに抑制される。
一方、潤滑液60の下側の液面602は、下環状部材23の壁部232の外周面と、回転部材31の下側突出部316の内周面との間に位置する。すなわち、本実施形態では、壁部232の外周面と、下側突出部316の内周面とで、潤滑液60の下側の液面602を保持する下シール部66が構成される。下シール部66と流体動圧軸受6とは、互いに接続される。また、下シール部66においては、壁部232の外周面と、下側突出部316の内周面との径方向の間隔が、下側へ向かうにつれて拡大する。このため、潤滑液60の下側の液面602は、毛細管力によって上側へ引き付けられて、メニスカス状となる。下シール部66において、径方向の間隔が下側へ向かうにつれて拡大し、液面602がメニスカス状になることにより、下シール部66からの潤滑液60の漏れ出しが抑制される。
図4に示すように、内側円筒部311の内周面および接続部312の内周面には、ヘリングボーン状のラジアル動圧溝列62が、上下2段に設けられている。
スピンドルモータ11の駆動時には、シャフト22に対して回転部材31が、一方向に回転する。このとき、ラジアル動圧溝列62は、シャフト22と回転部材31との間に位置する潤滑液60に、動圧を誘起する。これにより、回転部材31は、シャフト22に対して径方向に支持される。なお、ラジアル動圧溝列62は、シャフト22の外周面および回転部材31の内周面の、少なくとも一方に設けられていればよい。
図5は、シャフト22の下面図である。図5に示すように、上環状部221の下面には、スパイラル状の第1スラスト動圧溝列63が、設けられている。図6は、下環状部材23の上面図である。図6に示すように、壁部232の上面には、スパイラル状の第2スラスト動圧溝列64が、設けられる。
スピンドルモータ11の駆動時には、シャフト22および下環状部材23に対して回転部材31が、一方向に回転する。このとき、第1スラスト動圧溝列63は、上環状部221の下面と接続部312の上面との間に位置する潤滑液60に、動圧を誘起する。また、第2スラスト動圧溝列64は、壁部232の上面と接続部312の下面との間に位置する潤滑液60に、動圧を誘起する。これにより、回転部材31は、シャフト22および下環状部材23に対して軸方向に支持される。
なお、第1スラスト動圧溝列63は、上環状部221の下面および接続部312の上面のうち上環状部221と対向する部分の、少なくとも一方に設けられていればよい。第2スラスト動圧溝列64は、壁部232の上面および接続部312の下面のうち壁部232と対向する部分の、少なくとも一方に設けられていればよい。また、第1スラスト動圧溝列および第2スラスト動圧溝列は、ヘリングボーン状の溝列であってもよい。
また、回転部材31は、中央貫通孔310とは別に、連通孔317を有する。連通孔317は、中央貫通孔310より径方向外側、かつ、上側突出部315および下側突出部316より径方向内側において、接続部312を上下に貫通する。すなわち、連通孔317は、接続部312の上面に設けられた上開口318と、接続部312の下面に設けられた下開口319とを、軸方向に繋ぐ。連通孔317の内部も、潤滑液60に満たされる。
このように、潤滑液60は、上シール部65から、シャフト22と回転部材31との間隙および連通孔317を経て、下シール部66まで、連続して満たされる。このため、潤滑液60の液面は、上シール部65に保持される液面601および下シール部66に保持される液面602の2箇所のみとなる。これにより、潤滑液60の蒸発が抑制される。
<1−4.動圧溝の詳細な構成について>
続いて、上述したポンピング溝列61、ラジアル動圧溝列62、第1スラスト動圧溝列63、および第2スラスト動圧溝列64に含まれる各動圧溝71〜74の詳細な構成について説明する。図7は、ポンピング溝列61付近における回転部材31の内周面を、中心軸9側から見た図である。図8は、回転部材31のポンピング溝列61付近における部分横断面図である。図9は、ラジアル動圧溝列62付近における回転部材31の内周面を、中心軸9側から見た図である。図10は、第1スラスト動圧溝列63付近におけるシャフト22の上環状部221の部分下面図である。なお、図9および図10において動圧溝72,73内に表れている細線は、後述する条線の縁部である。
上述の通り、流体動圧軸受6は、ポンピング溝列61、ラジアル動圧溝列62、第1スラスト動圧溝列63および第2スラスト動圧溝列64の4種類の動圧溝列を有する。図4〜図6に示すように、これらの動圧溝列61〜64は、それぞれ、複数の動圧溝71〜74が周方向に略等間隔に配置されたものである。具体的には、ポンピング溝列61は、複数のポンピング動圧溝71を有する。ラジアル動圧溝列62は、複数のラジアル動圧溝72を有する。第1スラスト動圧溝列63は、複数の第1スラスト動圧溝73を有する。また、第2スラスト動圧溝列64は、複数の第2スラスト動圧溝74を有する。
動圧溝71〜74はそれぞれ、切削により形成される。すなわち、回転部材31の内周面と、シャフト22の上環状部221の下面と、下環状部材23の壁部232の上面とを、切削ツールであるバイトを用いて切削することにより、ポンピング動圧溝71およびラジアル動圧溝72と、第1スラスト動圧溝73と、第2スラスト動圧溝74とを形成する。そのため、バイトの溝状の切削痕が各動圧溝71〜74内に形成される。第2スラスト動圧溝74の詳細な構成については第1スラスト動圧溝73と同様であるため、これ以降の説明を省略する。
図7に示すように、ポンピング動圧溝71の底部には、複数の条線81が配置される。条線81および後述する条線821,822,83は、いずれも、バイトの切削痕であり、周方向に対して斜めに延びる溝である。また、条線81,821,822,83は、それぞれ、各条線81,821,822,83が配置される動圧溝71〜83の深さ方向に凹む溝である。
ポンピング動圧溝71は、周方向に対して0[°]よりも大きい角度であるαp[°]を有する方向に延びている。また、条線81は、周方向に対して0[°]よりも大きく、かつ、αp[°]以下である角度βp[°]を有する方向に延びている。
ここで、動圧溝71〜74の周方向に対する角度はそれぞれ、10[°]以上30[°]以下であることが好ましい。その場合、各動圧溝71〜74において、効率よく動圧力を得ることができる。また、動圧溝71〜74の周方向に対する角度はそれぞれ、18[°]以上22[°]以下であることがさらに好ましい。動圧溝71〜74の周方向に対する角度を20[°]付近に設定することにより、各動圧溝71〜74において、特に効率よく動圧力を得ることができる。
スピンドルモータ11の駆動時には、図7に示すように、ポンピング動圧溝71を有する回転部材31が、シャフト22に対して周方向(実線矢印出示す方向)に回転する。このとき、ポンピング動圧溝71内では、潤滑液60が周方向に対してαp[°]を有する方向(破線矢印で示す方向)に移動する。これにより、ポンピング動圧溝71の下端かつ周方向の一端が高動圧領域701となり、ポンピング動圧溝71の上端かつ周方向の他端が低動圧領域702となる。
また、スピンドルモータ11の駆動時には、条線81の内部では、潤滑液60が条線81の延びる方向に沿って移動する。すなわち、条線81の内部では、潤滑液60が周方向に対してβp[°]を有する方向(二点鎖線矢印で示す方向)に移動する。
従来の例のように、仮に、条線81が周方向に沿って延びているとすると、条線81内で潤滑液60が移動する方向と、ポンピング動圧溝71内であって条線81外の部分で潤滑液60が移動する方向とが、αp[°]の角度を有することとなる。そうすると、条線81内での潤滑液60の流れが、条線81外の部分での潤滑液60の軸方向の移動を阻害する。そのため、ポンピング動圧溝71において発生する動圧力を向上させるのが困難である。
このポンピング動圧溝71では、条線81が周方向に対して斜めに配置されていることにより、条線81内において潤滑液60が周方向に移動するとともに、軸方向にも移動する。これにより、条線81内での潤滑液60の流れが、条線81外の部分での潤滑液60の軸方向の移動を阻害しにくい。
具体的には、このポンピング動圧溝71では、条線81内で潤滑液60が移動する方向と、ポンピング動圧溝71内であって条線81外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θpは、αp−βp[°]となり、従来のαp[°]よりも小さい。すなわち、条線81内で潤滑液60が移動する方向と、ポンピング動圧溝71内であって条線81外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θpが、条線81が周方向に沿っている場合と比べて、0[°]に近い。このため、ポンピング動圧溝71内における潤滑液60の流れが、条線81によって阻害されにくい。
したがって、ポンピング動圧溝71内において、低動圧領域702から高動圧領域701へ、潤滑液60が移動しやすくなる。これにより、ポンピング動圧溝71において発生する動圧力を向上できる。なお、αp[°]とβp[°]とは、略同一の角度であることがより好ましい。そのようにすれば、ポンピング動圧溝71内において、条線81内での潤滑液の流れと、条線81外の部分での潤滑液の流れとがほぼ同じ向きとなる。すなわち、条線81内での潤滑液の流れが、条線81外の部分での潤滑液の流れを阻害しない。
ここで、図7および図8に示すように、条線81の幅方向の両端を縁部811と称する。条線81のうち、ポンピング動圧溝71の深さ方向に最も凹んだ部分を最深部812と称する。そして、図8に示すように、ポンピング動圧溝71が配置された回転部材31の内周面から最深部812までの当該深さ方向の距離を、ポンピング動圧溝71の深さD1と称する。縁部811から最深部812までの当該深さ方向の距離を、条線81の深さD2と称する。条線81の縁部811からの深さD2は、ポンピング動圧溝71の深さD1よりも小さい。本実施形態では、条線81の深さD2は、ポンピング動圧溝71の深さD1の1/3以下と十分小さい。
条線81の深さD2を、ポンピング動圧溝71の深さD1より小さくすることにより、ポンピング動圧溝71内の潤滑液60の大きな流れである条線81外における潤滑液60の流れが、条線81内における潤滑液60の流れにより受ける影響を小さくできる。したがって、ポンピング動圧溝71において発生する動圧力をより向上できる。すなわち、流体動圧軸受6の軸受損失を低減できるとともに、軸受剛性をより向上できる。
同様に、後述する条線821,822,83についても、その深さは、それぞれの条線821,822,83が配置される動圧溝721,722,73の深さよりも小さい。
図9に示すように、ラジアル動圧溝72は、上方から下方に向かうにつれ周方向一方側へ向かう第1動圧溝721と、上方から下方に向かうにつれ周方向他方側へ向かう第2動圧溝722とを有する、いわゆるヘリンボーン形状の動圧溝である。
本実施形態のスラスト動圧溝72は、上下に延びる連結溝723をさらに有する。連結溝723は、第1動圧溝721の下端部と、第2動圧溝722の上端部とを連結する。すなわち、第1動圧溝721の周方向一方側の端部と、第2動圧溝722の周方向一方側の端部とは、連結溝723を介して繋がっている。連結溝723は、連結溝723の上端を含む第1連結部724と、連結溝723の下端を含む第2連結部725とを有する。
第1動圧溝721および第1連結部724の底部には、複数の条線821が配置される。また、第2動圧溝722および第2連結部725の底部には、複数の条線822が配置される。
第1動圧溝721は、周方向に対してα1[°]を有する方向に延びている。第2動圧溝722は、周方向に対してα2[°]を有する方向に延びている。また、条線821は、周方向に対してβ1[°]を有する方向に延びている。条線822は、周方向に対してβ2[°]を有する方向に延びている。なお、α1[°]、α2[°]、β1[°]およびβ2[°]はそれぞれ、0[°]よりも大きい角度である。
スピンドルモータ11の駆動時には、図9に示すように、ラジアル動圧溝72を有する回転部材31が、シャフト22に対して周方向(実線矢印で示す方向)に回転する。このとき、第1動圧溝721内では、潤滑液60が周方向に対してα1[°]を有する方向(上側の破線矢印で示す方向)に移動する。また、第2動圧溝722内では、潤滑液60が周方向に対してα2[°]を有する方向(下側の破線矢印で示す方向)に移動する。これにより、第1動圧溝721の下側かつ周方向一方側の端部と、連結溝723と、第2動圧溝722の上側かつ周方向一方側の端部とを含む領域が、他の領域よりも高い動圧力が生じる高動圧領域701となる。また、第1動圧溝721の上側かつ周方向他方側の端部を含む領域と、第2動圧溝722の下側かつ周方向他方側の端部を含む領域とは、それぞれ低動圧領域702となる。
一方、スピンドルモータ11の駆動時には、条線821の内部では、潤滑液60が周方向に対してβ1[°]を有する方向(上側の二点鎖線で示す方向)に移動する。また、条線822の内部では、潤滑液60が周方向に対してβ2[°]を有する方向(下側の二点鎖線で示す方向)に移動する。
このように、ラジアル動圧溝72においても、条線821内で潤滑液60が移動する方向と、第1動圧溝721内であって条線821外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θ1は、α1−β1[°]となり、従来のα1[°]よりも小さい。すなわち、条線821内で潤滑液60が移動する方向と、第1動圧溝721内であって条線821外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θ1が、条線821が周方向に沿っている場合と比べて、0[°]に近い。このため、ラジアル動圧溝72内における潤滑液60の流れが、条線821によって阻害されにくい。したがって、ラジアル動圧溝72内において、低動圧領域702から高動圧領域701へ、潤滑液60が移動しやすくなる。これにより、第1動圧溝721において発生する動圧力を向上できる。
また、スピンドルモータ11の駆動時には、条線822内で潤滑液60が移動する方向と、第2動圧溝722内であって条線822外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θ2は、α2−β2[°]となり、従来のα2[°]より小さい。すなわち、条線822内で潤滑液60が移動する方向と、第2動圧溝722内であって条線822外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θ2が、条線822が周方向に沿っている場合と比べて、0[°]に近い。このため、ラジアル動圧溝72内における潤滑液60の流れが、条線822によって阻害されにくい。したがって、ラジアル動圧溝72内において、低動圧領域702から高動圧領域701へ、潤滑液60が移動しやすくなる。これにより、第2動圧溝722において発生する動圧力を向上できる。
本実施形態では、特に、第2動圧溝722の周方向に対する角度α2[°]と、条線822の周方向に対する角度β2[°]とは、同一の角度である。すなわち、条線822内で潤滑液60が移動する方向と、第2動圧溝722内であって条線822外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θ2が、0[°]である。したがって、スピンドルモータ11の駆動時に、第2動圧溝722内で潤滑液60が移動する方向は、条線822内であっても条線822外であっても同じである。このため、条線822内での潤滑液の流れが、条線81外の部分での潤滑液の流れを阻害しない。これにより、第2動圧溝722において発生する動圧力をさらに向上できる。
第1スラスト動圧溝73は、図10に示すように、周方向に対して0[°]よりも大きい角度であるαs[°]を有する方向に延びている。なお、第1スラスト動圧溝73および第2スラスト動圧溝74等の中心軸9に直交する平面に形成される動圧溝において、周方向に対する角度とは、いわゆる接線角をいう。また、条線83は、周方向に対して0[°]よりも大きく、かつ、αs[°]以下である角度βs[°]を有する方向に延びている。
スピンドルモータ11の駆動時には、回転部材31が、第1スラスト動圧溝73を有するシャフト22に対して周方向に回転する。これにより、第1スラスト動圧溝73内では、潤滑液60が周方向に対してαs[°]を有する方向(破線矢印で示す方向)に移動する。その結果、第1スラスト動圧溝73の径方向内側かつ周方向一方側の端部が高動圧領域701となり、第1スラスト動圧溝73の径方向外側かつ周方向他方側の端部が低動圧領域702となる。
また、スピンドルモータ11の駆動時には、条線83の内部では、潤滑液60が条線83の延びる方向に沿って移動する。すなわち、条線83の内部では、潤滑液60が周方向に対してβs[°]を有する方向(二点鎖線矢印で示す方向)に移動する。
この第1スラスト動圧溝73では、条線83内で潤滑液60が移動する方向と、第1スラスト動圧溝73内であって条線83外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θsは、αs−βs[°]となり、従来のαs[°]よりも小さい。すなわち、条線83内で潤滑液60が移動する方向と、第1スラスト動圧溝73内であって条線83外の部分で潤滑液60が移動する方向とがなす角度θsが、条線83が周方向に沿っている場合と比べて、0[°]に近い。このため、第1スラスト動圧溝73内における潤滑液60の流れが、条線83によって阻害されにくい。したがって、第1スラスト動圧溝73内において、低動圧領域702から高動圧領域701へ、潤滑液60が移動しやすくなる。これにより、第1スラスト動圧溝73において発生する動圧力を向上できる。
本実施形態では、特に、第1スラスト動圧溝73の周方向に対する角度αs[°]と、条線83の周方向に対する角度βs[°]とは、同一の角度である。すなわち、スピンドルモータ11の駆動時に、第1スラスト動圧溝73内で潤滑液60が移動する方向は、条線83内であっても条線83外であっても同じである。これにより、第1スラスト動圧溝73において発生する動圧量をさらに向上できる。
図10に示すように、第1スラスト動圧溝73の高動圧領域701の周方向の幅W1は、第1スラスト動圧溝73の低動圧領域702の周方向の幅W2よりも小さい。したがって、潤滑液60が低動圧領域702から高動圧領域701へと移動するにつれて第1スラスト動圧溝73の周方向の幅が狭くなるため、高動圧領域701における潤滑液60の動圧力が高まりやすい。すなわち、第1スラスト動圧溝73における動圧力を向上できる。
このように、この流体動圧軸受6では、各動圧溝71〜74が、それぞれの動圧力を向上させるための種々の要素を有している。これにより、流体動圧軸受6の軸受損失を低減できるとともに、軸受剛性をより向上できる。
<2.変形例>
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されない。
図11は、一変形例に係るラジアル動圧溝列62Aの一部を示した図である。ラジアル動圧溝列62Aを構成するラジアル動圧溝72Aは、上方から下方に向かうにつれ周方向一方側へ向かう第1動圧溝721Aと、上方から下方に向かうにつれ周方向他方側へ向かう第2動圧溝722Aとを有する、いわゆるヘリンボーン形状の動圧溝である。
第1動圧溝721Aの底部には、複数の第1条線821Aが配置される。第2動圧溝722Aの底部には、複数の第2条線822Aが配置される。これらの条線821A,822Aは、第1動圧溝721Aおよび第2動圧溝722Aの深さ方向に凹む溝であり、周方向に対して斜めに延びる。
図11の例では、第1動圧溝721Aの周方向に対する角度α1A[°]と、第2動圧溝722Aの周方向に対する角度α2A[°]とが、同一の角度である。また、第1動圧溝721Aの長さL1と、第2動圧溝722Aの長さL2とが、同一の長さである。一方、第1条線821Aの周方向に対する角度β1A[°]と、第2条線822Aの周方向に対する角度β2A[°]とは、異なる角度である。これにより、第1動圧溝721Aにより発生する動圧力と、第2動圧溝722Aにより発生する動圧力とは、異なる。
上記の実施形態では、第1動圧溝721の周方向に対する角度α1[°]と、第2動圧溝722の周方向に対する角度α2[°]とを、異なる角度に設定している。また、第1動圧溝721の長さと、第2動圧溝722の長さとを、異なる長さに設定している。これにより、第1動圧溝721により発生する動圧力と、第2動圧溝722により発生する動圧力とを異ならせている。その結果、第1動圧溝721により発生する動圧力と、第2動圧溝722により発生する動圧力とを所望のバランスで発生させることができる。
これに対し、図11の例では、第1動圧溝721Aおよび第2動圧溝722Aの形状ではなく、これらの底部に配置された第1条線821Aおよび第2条線822Aの周方向に対する角度α1A[°]およびα2A[°]を調整することにより、第1動圧溝721Aにより発生する動圧力と、第2動圧溝722Aにより発生する動圧力とを所望のバランスで発生させることができる。
図12は、他の変形例に係るラジアル動圧溝72Bを示した図である。ラジアル動圧溝72Bは、上方から下方に向かうにつれ周方向一方側へ向かう第1動圧溝721B、上方から下方に向かうにつれ周方向他方側へ向かう第2動圧溝722Bとを有する、いわゆるヘリンボーン形状の動圧溝である。図12の例では、第1動圧溝721Bの周方向一方側の端部と、第2動圧溝722Bの周方向一方側の端部とは、直接繋がっている。
第1動圧溝721Bの下側かつ周方向一方側の端部および第2動圧溝722Bの上側かつ周方向一方側の端部を含む領域、すなわち、第1動圧溝721Bと第2動圧溝722Bの接続箇所を含む領域は、スピンドルモータの駆動時に他の領域よりも高い動圧力が発生する高動圧領域701Bとなる。また、第1動圧溝721Bの上側かつ周方向他方側の端部を含む領域と、第2動圧溝722Bの下側かつ周方向他方側の端部を含む領域とは、それぞれ低動圧領域702Bとなる。
第1動圧溝721Bの底部には、複数の第1条線821Bが配置される。第2動圧溝722Bの底部には、複数の第2条線822Bが配置される。これらの条線821B,822Bは、第1動圧溝721Bおよび第2動圧溝722Bの深さ方向に凹む溝であり、周方向に対して斜めに延びる。
図12の例では、第1条線821Bの周方向一方側の端部における周方向の位置が、第2条線822Bの周方向一方側の端部における周方向の位置と一致する。すなわち、第1条線821Bと第2条線822Bとの接続箇所において、第1条線821Bの縁部801Bの周方向の位置と、第2条線822Bの縁部802Bの周方向の位置とが一致する。
これにより、スピンドルモータの駆動時に、図12中実線矢印で示す、第1条線821B内において下側かつ周方向一方側に向かう潤滑液の流れと、図12中破線矢印で示す、第2条線822B内において上側かつ周方向一方側に向かう潤滑液の流れとが、第1条線821Bと第2条線822Bとの接続箇所において衝突する。これにより、高動圧領域701Bにおいて、より高い動圧力を得ることができる。すなわち、ラジアル動圧溝72Bにおける動圧力を向上できる。
また、図12の例では、高動圧領域701Bにおける第1動圧溝721Bの深さD3は、低動圧領域702Bにおける第1動圧溝721Bの深さD4よりも浅い。このため、第1動圧溝721Bと対向する部材と、第1動圧溝721Bの底部との間隙は、深さD3の領域において、深さD4の領域よりも狭くなる。これにより、スピンドルモータの回転時に、第1動圧溝721B内において潤滑液60Bが低動圧領域702Bから高動圧領域701Bへと移動するにつれて、潤滑液60Bの圧力が高まりやすい。したがって、第1動圧溝721Bにおける動圧力をより向上できる。
第2動圧溝722Bについても同様に、高動圧領域701Bにおける第2動圧溝722Bの深さD3は、低動圧領域702Bにおける第2動圧溝722Bの深さ(図示せず)よりも浅い。これにより、第2動圧溝722Bにおける動圧力をより向上できる。したがって、ラジアル動圧溝72B全体として、その動圧力をより向上できる。
図13は、他の変形例に係るラジアル動圧溝72Cを示した図である。ラジアル動圧溝72Cは、上方から下方に向かうにつれ周方向一方側へ向かう第1動圧溝721Cと、上方から下方に向かうにつれ周方向他方側へ向かう第2動圧溝722Cとを有する、いわゆるヘリンボーン形状の動圧溝である。図13の例では、第1動圧溝721Cの周方向一方側の端部と、第2動圧溝722Cの周方向一方側の端部とは、直接繋がっている。
第1動圧溝721Cと第2動圧溝722Cの接続箇所を含む領域は、スピンドルモータの駆動時に他の領域よりも高い動圧力が発生する高動圧領域701Cとなっている。
第1動圧溝721Cの底部には、複数の第1条線821Cが配置される。第2動圧溝722Cの底部には、複数の第2条線822Cが配置される。これらの条線821C,822Cは、第1動圧溝721Cおよび第2動圧溝722Cの深さ方向に凹む溝であり、周方向に対して斜めに延びる。
図13の例では、第1条線821Cの周方向一方側の端部における第1条線821Cの縁部801Cの周方向の位置が、第2条線822Cの周方向一方側の端部における周方向の位置の略中央である。すなわち、第1条線821Cと第2条線822Cとの接続箇所において、第1条線821Cの縁部801Cの周方向の位置と、第2条線822Cの縁部802Cの周方向の位置とが、略等間隔に互い違いに配置される。
これにより、図12中実線矢印で示す、第1条線821C内において下側かつ周方向一方側に向かう潤滑液の流れは、第2条線822Cの縁部802Cの上側かつ周方向一方側の端面に衝突する。また、図12中破線矢印で示す、第2条線822C内において上側かつ周方向一方側に向かう潤滑液の流れは、第1条線821Cの縁部801Cの下側かつ周方向一方側の端面に衝突する。これにより、高動圧領域701Cにおいて、より高い動圧力を得ることができる。すなわち、ラジアル動圧溝72Cにおける動圧力を向上できる。
図14は、他の変形例に係るラジアル動圧溝72Dを示した図である。ラジアル動圧溝72Dは、上方から下方に向かうにつれ周方向一方側へ向かう第1動圧溝721Dと、上方から下方に向かうにつれ周方向他方側へ向かう第2動圧溝722Dとを有する。第1動圧溝721Dの下側かつ周方向一方側の端部と、第2動圧溝722Dの上側かつ周方向一方側の端部とは、軸方向に間隔を空けて配置される。すなわち、図14の例のラジアル動圧溝72Dは、第1動圧溝721Dと第2動圧溝722Dとが丘部726Dにより分断された変形ヘリンボーン形状の動圧溝である。
第1動圧溝721Dの底部には、複数の第1条線821Dが配置される。第2動圧溝722Dの底部には、複数の第2条線822Dが配置される。これらの条線821D,822Dは、第1動圧溝721Dおよび第2動圧溝722Dの深さ方向に凹む溝であり、周方向に対して斜めに延びる。
第1動圧溝721Dの下側かつ周方向一方側の端部を含む領域と、第2動圧溝722Dの上側かつ周方向一方側の端部を含む領域とは、スピンドルモータの駆動時に他の領域よりも高い動圧力が発生する高動圧領域701Dとなっている。
スピンドルモータの駆動時には、第1動圧溝721D内において、下側かつ周方向一方側に向かう潤滑液の流れが生じる。そして、当該潤滑液の流れは、第1動圧溝721の下側かつ周方向一方側の端部において、丘部726Dに衝突する。これにより、丘部726Dと対向する部材と、丘部726Dとの間隙に、潤滑液が集約される。その結果、第1動圧溝721Dの高動圧領域701Dおよび丘部726Dにおいて、より高い動圧力を得ることができる。
同様に、スピンドルモータの駆動時には、第2動圧溝722D内において、上側かつ周方向一方側に向かう潤滑液の流れが生じる。そして、当該潤滑液の流れは、第2動圧溝722の上側かつ周方向一方側の端部において、丘部726Dに衝突する。これにより、第2動圧溝722Dの高動圧領域701Dにおいて、より高い動圧力を得ることができる。したがって、ラジアル動圧溝72D全体として、より高い動圧力を得ることができる。
また、本発明のスピンドルモータは、磁気ディスク以外の光ディスク等のディスクを回転させるためのモータであってもよい。
また、本発明の流体軸受装置は、上記の実施形態とは異なる構造のスピンドルモータに用いられる流体軸受装置であってもよい。また、本発明の流体軸受装置は、スピンドルモータ以外の回転を伴う機器に用いられる流体軸受装置であってもよい。
また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。また、上述の実施形態および変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
本発明は、流体軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置に利用できる。
1 ディスク駆動装置
2 静止部
3 回転部
6 流体動圧軸受
9 中心軸
11 スピンドルモータ
22 シャフト
23 下環状部材
31 回転部材
60 潤滑液
60B 潤滑液
61 ポンピング溝列
62,62A ラジアル動圧溝列
63 第1スラスト動圧溝列
64 第2スラスト動圧溝列
71 ポンピング動圧溝
72 スラスト動圧溝
72,72A,72B,72C,72D ラジアル動圧溝
73 第1スラスト動圧溝
74 第2スラスト動圧溝
81,83,821,822,821A,822A,821B,822B,821C,822C,821D,822D 条線
221 上環状部
701,701B,701C,701D 高動圧領域
702,702B 低動圧領域
721,721A,721B,721C,721D 第1動圧溝
722,722A,722B,722C,722D 第2動圧溝
723 連結溝
726D 丘部
811,801B,802B,801C,802C, 縁部

Claims (15)

  1. 流体軸受装置であって、
    静止部材と、
    前記静止部材に対して回転軸を中心に回転する回転部材と、
    を有し、
    前記静止部材の軸受面および前記回転部材の軸受面は、流体が充填された微小間隙を介して対向し、
    前記軸受面の少なくとも一方の面は、
    動圧溝と、
    前記動圧溝の底部に配置される複数の条線と、
    を有し、
    前記動圧溝および前記複数の条線は、それぞれ周方向に対して0°より大きい角度を有する方向に延び、
    前記条線の周方向に対する角度は、前記動圧溝の周方向に対する角度と同一、または、前記動圧溝の周方向に対する角度よりも小さい、流体軸受装置。
  2. 請求項1に記載の流体軸受装置であって、
    前記複数の条線の周方向に対する角度は、それぞれ同一の角度であり、
    隣り合う前記条線の縁部が互いに重なる、流体軸受装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の流体軸受装置であって、
    前記複数の条線は、それぞれ、前記動圧溝の深さ方向に凹む溝であり、
    前記条線の縁部からの深さは、前記動圧溝の深さよりも小さい、流体軸受装置。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の流体軸受装置であって、
    前記動圧溝は、
    周方向一方側の端部に配置された高動圧領域と、
    周方向他方側の端部に配置された低動圧領域と、
    を有し、
    前記回転部材の回転時に、前記高動圧領域には前記低動圧領域よりも高い動圧力が生じ、
    前記高動圧領域の周方向の幅は、前記低動圧領域の周方向の幅よりも小さい、流体軸受装置。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の流体軸受装置であって、
    前記動圧溝は、
    周方向一方側の端部に配置された高動圧領域と、
    周方向他方側の端部に配置された低動圧領域と、
    を有し、
    前記回転部材の回転時には、前記高動圧領域には前記低動圧領域よりも高い動圧力が生じ、
    前記高動圧領域における前記動圧溝の深さは、前記低動圧領域における前記動圧溝の深さよりも浅い、流体軸受装置。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の流体軸受装置であって、
    前記動圧溝の周方向に対する角度は10°以上かつ30°以下である、流体軸受装置。
  7. 請求項6に記載の流体軸受装置であって、
    前記動圧溝の周方向に対する角度は18°以上かつ22°以下である、流体軸受装置。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の流体軸受装置であって、
    前記動圧溝の周方向に対する角度は、前記条線の周方向に対する角度と同一の角度である、流体軸受装置。
  9. 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の流体軸受装置であって、
    前記動圧溝は、ヘリングボーン形状であって、
    周方向に対して一方側へ向かう、第1動圧溝と、
    周方向に対して他方側へ向かう、第2動圧溝と、
    を含み、
    前記条線は、
    前記第1動圧溝の底部に配置される複数の第1条線と、
    前記第2動圧溝の底部に配置される複数の第2条線と、
    を含み、
    前記第1動圧溝の周方向一方側の端部と、前記第2動圧溝の周方向一方側の端部とが繋がる、流体軸受装置。
  10. 請求項9に記載の流体軸受装置であって、
    前記第1動圧溝の周方向に対する角度と、前記第2動圧溝の周方向に対する角度とは同一の角度であり、
    前記第1条線の周方向に対する角度と、前記第2条線の周方向に対する角度とは異なる角度である、流体軸受装置。
  11. 請求項9または請求項10に記載の流体軸受装置であって、
    前記第1条線の周方向一方側の端部における周方向の位置は、前記第2条線の周方向一方側の端部における周方向の位置と一致する、流体軸受装置。
  12. 請求項9または請求項10に記載の流体軸受装置であって、
    前記第1条線の周方向一方側の端部における縁部の位置は、前記第2条線の周方向一方側の端部における周方向の位置の略中央である、流体軸受装置。
  13. 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の流体軸受装置であって、
    前記動圧溝は、
    周方向に対して一方側へ向かう、第1動圧溝と、
    周方向に対して他方側へ向かう、第2動圧溝と、
    を含み、
    前記条線は、
    前記第1動圧溝の底部に配置される複数の第1条線と、
    前記第2動圧溝の底部に配置される複数の第2条線と、
    を含み、
    前記第1動圧溝の周方向一方側の端部と、前記第2動圧溝の周方向一方側の端部とは、間隔を空けて配置される、流体軸受装置。
  14. 請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の流体軸受装置と、
    前記回転部材およびマグネットを含む回転部と、
    前記静止部材、複数のコイルを有するステータおよびベースプレートを含む静止部と、
    を有するスピンドルモータ。
  15. 請求項14に記載のスピンドルモータと、
    前記スピンドルモータの前記回転部に支持されたディスクに対し、情報の読み出しおよび書き込みの少なくとも一方を行うアクセス部と、
    前記スピンドルモータおよび前記アクセス部を収容するハウジングと、
    を有するディスク駆動装置。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6657564B2 (ja) * 2015-01-30 2020-03-04 日本電産株式会社 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置
JP6790648B2 (ja) * 2016-09-21 2020-11-25 セイコーエプソン株式会社 ロボット、歯車装置および歯車装置の製造方法
DE102017001405B4 (de) 2017-02-14 2018-10-04 Minebea Mitsumi Inc. Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks
CN109751333B (zh) * 2017-11-03 2023-04-14 台达电子工业股份有限公司 轴承结构
CN107838694B (zh) * 2017-11-28 2019-07-02 普瑞森(安阳)机械有限公司 一种静动压直驱转台
EP3795836A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-24 Levitronix GmbH Zentrifugalpumpe und pumpengehäuse
US11353057B2 (en) 2019-12-03 2022-06-07 Elliott Company Journal and thrust gas bearing

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7213192A (ja) * 1972-09-29 1974-04-02
JPH06333331A (ja) * 1993-05-20 1994-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd ディスク回転装置
US5653540A (en) * 1994-07-22 1997-08-05 Seagate Technology, Inc. Hydrodynamic bearing assembly with single sided grooved counterplace
US5678929A (en) * 1996-05-20 1997-10-21 Seagate Technology, Inc. Grooved hydrodynamic bearing arrangement including a porous lubricant reservoir
JP3774947B2 (ja) * 1996-09-03 2006-05-17 松下電器産業株式会社 溝付き流体軸受加工方法及びその装置
JPH10113832A (ja) * 1996-10-09 1998-05-06 Tokyo Parts Ind Co Ltd 動圧流体軸受の製造方法
JP2001012455A (ja) 1999-06-30 2001-01-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 識別溝付き動圧軸受
SG94776A1 (en) * 2000-03-03 2003-03-18 Sankyo Seiki Seisakusho Kk Dynamic pressure bearing device and method of manufacturing the same
JP2001341002A (ja) 2000-06-02 2001-12-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 動圧型軸受部品の製造方法および製造装置
JP2002310144A (ja) * 2001-04-11 2002-10-23 Daido Steel Co Ltd 軸受機構、軸受機構を用いた駆動モータ並びに駆動モータを用いたハードディスク駆動機構及びポリゴンミラー駆動機構
JP2005007560A (ja) * 2003-06-23 2005-01-13 Canon Inc 円筒内面加工方法および加工装置
JP2005045924A (ja) * 2003-07-22 2005-02-17 Nippon Densan Corp スピンドルモータ、このスピンドルモータに適用されるロータの製造方法、及びこのスピンドルモータを備えたハードディスク駆動装置
JP2005048885A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Fujitsu Ltd 流体軸受装置
JP2006090524A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Nissei Co Ltd 動圧流体軸受
KR100630709B1 (ko) * 2004-11-03 2006-10-02 삼성전자주식회사 유체 동압 베어링 및 이를 채용한 하드 디스크 드라이브
JP2007333115A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 動圧流体軸受装置およびこれを備えたモータ、記録再生装置
JP5320045B2 (ja) * 2008-12-08 2013-10-23 サムスン電機ジャパンアドバンスドテクノロジー株式会社 流体動圧軸受の製造方法、流体動圧軸受及びそれを用いたディスク駆動装置
US8381404B2 (en) 2009-10-02 2013-02-26 Alphana Technology Co., Ltd. Method manufacturing of fluid dynamic bearing using cutting tool that performs micro alternating drive
CN103415716B (zh) * 2011-03-09 2016-06-08 Ntn株式会社 流体动压轴承装置
JP2013145021A (ja) * 2012-01-16 2013-07-25 Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co Ltd 回転機器
JP2013185658A (ja) 2012-03-08 2013-09-19 Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co Ltd 回転機器およびその生産方法
JP2014214814A (ja) * 2013-04-25 2014-11-17 サムスン電機ジャパンアドバンスドテクノロジー株式会社 回転機器及び回転機器の製造方法

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