JP2006509159A - 薄型スラスト・ジャーナル板流体動圧軸受モータ - Google Patents

薄型スラスト・ジャーナル板流体動圧軸受モータ Download PDF

Info

Publication number
JP2006509159A
JP2006509159A JP2004514072A JP2004514072A JP2006509159A JP 2006509159 A JP2006509159 A JP 2006509159A JP 2004514072 A JP2004514072 A JP 2004514072A JP 2004514072 A JP2004514072 A JP 2004514072A JP 2006509159 A JP2006509159 A JP 2006509159A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thrust plate
sleeve
axial
plate
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004514072A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006509159A5 (ja
Inventor
アイエロ、アンソニー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seagate Technology LLC
Original Assignee
Seagate Technology LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seagate Technology LLC filed Critical Seagate Technology LLC
Publication of JP2006509159A publication Critical patent/JP2006509159A/ja
Publication of JP2006509159A5 publication Critical patent/JP2006509159A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/086Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • F16C17/107Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/1035Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
    • G11B19/2018Incorporating means for passive damping of vibration, either in the turntable, motor or mounting
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/09Structural association with bearings with magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12Hard disk drives or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Rotational Drive Of Disk (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

本発明は、限定された軸線方向空間を有する超小型形状ファクターでの使用に適するハブ/軸/スラスト板組立体のスラスト板上の流体動圧軸受を提供するものである。

Description

本出願は、「薄型スラスト・ジャーナル板FDBモータ」と題する2002年6月12日出願の米国仮特許出願第60/388404号に基づいて優先権を主張するものである。本願譲受人に譲渡された前記米国特許出願の全内容を本明細書の記載として援用する。
ディスク・ドライブ・メモリ・システムが、デジタル情報を記憶するために長年の間コンピュータで使用されてきた。情報は磁気ディスク媒体の同心メモリ・トラック上に記録され、実際の情報は磁気転移形態で媒体に記憶される。ディスク自体は、スピンドル上に回転可能に取り付けられ、記録情報へのアクセスは、ディスク表面上で半径方向に動く旋回アーム上に設けた読取/書込ヘッドによって行なわれる。読取/書込ヘッドまたはトランスデューサは、情報の適切な読取および書込を保証するために、ディスク上の記憶トラックと正確に整合しなければならない。
動作中、ディスクは、ハブの内側またはディスクの下に配置された電気モータによって、包囲ハウジング内で、極めて高速で回転せしめられる。普通に使用される一型式のモータは、ハブ内モータまたはスピンドル内モータとして知られている。このような既知のスピンドル内モータは、通常、2つの玉軸受システムによりハブの中心に配置されたモータ軸に取り付けられたスピンドルを有する。軸受の一方は、通常、スピンドルの上部の近くに配置され、もう一方はスピンドルの底部の近くに配置されている。これらの軸受により、軸とハブの間の回転移動が可能になると共に、軸に対するスピンドルの正確な位置合せを維持することができる。軸受自体は普通、グリースまたは油によって潤滑される。
上に記載された従来の軸受システムには幾つかの欠点がある。第1は、軌道上を転動する球よって発生する振動の問題である。ハード・ディスク・ドライブのスピンドル内で使用される玉軸受は、軸受油またはグリースによって提供される潤滑層にもかかわらず、軌道と球の間の物理的接触をほぼ保証する条件下で動作する。微視的に不均一かつ粗い軌道上で動作する軸受球は、回転ディスクに振動を伝達する。振動により、データ・トラックと読取/書込トランスデューサの間の不整合につながり、ディスク・ドライブ・システムのデータ・トラック密度および全体性能を制限する。
さらに、機械式軸受は必ずしもより小さい寸法に縮小可能なわけではない。ディスク・ドライブ業界における傾向は、ディスク・ドライブ・ユニットの物理的寸法を縮小させるようになっているので、これは明らかな欠点である。
従来の玉軸受スピンドル・システムに対する代替形態は、流体動圧軸受である。このようなシステムでは、潤滑流体、気体(空気を含む)または液体のいずれかが、固定ベースまたはハウジングおよび回転スピンドルまたは回転ハブとモータの固定周辺部の間の実際の軸受ハブとして働く。例えば、油、より複雑な強磁性流体、さらには空気を含む液体潤滑油が流体動圧軸受システム内での使用に利用されてきた。空気の使用が好評である理由は、ヘッド・ディスク・ハウジングの密封領域内への汚染物質のガス放出を回避することが重要であることである。しかし、空気は油の潤滑品質を提供しない。その低粘度はより小さな軸受間隙、したがって同様の動的性能を得るためにより高い公差基準を必要とする。
したがって、液体潤滑油を利用する流体動圧軸受の場合、潤滑油の損失を防ぐため、潤滑流体自体を軸受内で密封しなければならず、軸受荷重容量が小さくなることにつながる。或いは、スピンドルおよびハウジングの物理的表面は互いに乾燥接触し、軸受システムは摩耗が大きくなり、次第に故障することになる。加えて、軸受システム内に潤滑油を含むためのシールまたは他の試みなどの故障により、ディスク・ドライブのヘッド・ディスク・インターフェース領域内に汚染物質が入る可能性がある。
知られている流体動圧軸受組立体の1つの欠点は、流体動圧軸受は、機械軸受組立体から得られる固有の剛性を有しないので、軸線方向および半径方向荷重を支持する長い軸線方向構造が必要となることである。現在の消費者需要ではより小さいディスク・ドライブの寸法に合うように流体軸受組立体を縮小することは難しい。関連する問題では、流体動圧軸受組立体は、極めてきつい間隙および位置合わせを必要とする欠点の問題があり、小さな偏差または収差でさえ欠点のある軸受につながる可能性があるので、この負担によりこのような組立体などを製造するのが難しい。
普通は、ジャーナルまたはラジアル軸受が軸上に配置されている。しかし、6.35cm(2.5インチ)、4.572cm(1.8インチ)、または2.54cm(1.0インチ)の超小型形状ファクターのドライブでは、軸を限られた軸線方向空間により小さくしなければならない。このような空間は3.0mm以下であってもよい。したがって、ジャーナル軸受溝の適切な長さに対する長い軸は必ずしも実現可能ではない。
したがって、ハブ/軸/スラスト板組立体の適切な軸線方向および半径方向の位置決めを提供するように、適当な剛性を有する薄型流体動圧軸受モータを開発することが当業界の関心事である。さらに、パワーを保存するモータを開発することが関心事である。
4.572cm(1.8インチ)のドライブなどの超小型形状ファクターは、その高さが極めて限られている。本発明は、軸線方向、半径方向、および角度剛性を提供するように従来のスラスト板の2つまたは3つの表面上に流体軸受を作り出す。これは、普通は軸上に配置されたジャーナル軸受を取り除くことによって、またはスラスト板の外径上にジャーナルを設けることによって達成される。本発明は、ジャーナル軸受を受け入れるように長い軸を有する必要がないので、薄型のスリーブ/スラスト板/軸組立体を提供する。代わりに、半径方向剛性はスラスト板の外径上の溝付軸受によって提供される。スラスト板の外径上に配置された場合、ジャーナル軸受は、ジャーナル軸受が軸の外径上に配置されたとき、よりよく回転子重心と軸線方向に位置合せすることができるので、このような構造は半径方向剛性に影響を与えることなくパワーを保持する。小型形状ファクターのディスク・ドライブ内で特に有用であるので、本明細書の概念は全ての寸法のドライブ内で有用であり、モータ以外の環境内で使用される流体軸受内に含まれる可能性がある。
したがって、本発明は外周面上に軸受溝を備える円筒形形状を有するディスク・ドライブ内のスピンドル・モータ内で使用されるスラスト板を提供する。加えて、軸はスラスト板の上端部または底端部のいずれかから延びる。さらに、スラスト板の上表面またはスラスト板の底表面の少なくとも1つの上に配置された軸受溝がある可能性がある。
加えて、本発明は第1および第2の軸線方向表面を有するスラスト板と外径を備える流体動圧軸受を提供する。スラスト板の外径上に溝があり、スラスト板の第1の軸線方向表面から延びる軸がある。軸およびスラスト板に加えて、間隙の向こう側にスラスト板の第2の軸線方向表面と対向する軸線方向表面を備える対抗板がある。さらに、対抗板に結合され、軸およびスラスト板に対して回転するように支持されるスリーブがある。本発明では、「対して回転されるように保持される」という表現が使用される場合、軸およびスラスト板のいずれかが固定であり、スリーブおよび対抗板が回転している、または軸およびスラスト板が回転しており、スリーブおよび対抗板が固定されていることをいう。
スリーブはさらに、第1の軸線方向スラスト板表面およびスラスト板の外径表面と対向する表面を画定する。スリーブの表面間の間隙内には流体がある。流体は、スリーブを支持するのを助ける。スラスト板は、外径上の溝に加えて、軸線方向表面の一方または両方上に溝を有することができる。或いは、スラスト板の軸線方向表面に隣接する構造物、すなわちスリーブまたは対抗板上に溝を有することができる。1つの軸線方向表面上に溝がある場合、流体動圧軸受モータはさらに、システムの構造により、スラスト板とスリーブまたは対抗板の1つとの間に軸線方向磁気付勢力を働かせる手段を含む。両方の軸線方向表面上に溝がある場合、追加の磁気付勢力は必要ない。
次に、本発明の典型例について詳しく説明し、その例を添付図面に示す。本発明は、これらの実施例について説明するが、記載した実施例は、本発明をこれら実施例のみに特に限定することを意図するものではなく、あるいはまた、単に図示したディスク・ドライブ内に実施例を使用することを意図するものでもない。逆に、本発明は、特許請求の範囲で定義される本発明の精神および技術範囲内に包含さるであろう代替形態、変形形態および均等物を含むものである。本発明は、小型形状ファクターのディスク・ドライブ内で特に有用であるが、本明細書の概念は、あらゆる種類およびサイズのドライブで有用であり、モータ以外の環境内で使用される流体軸受内に含まれるだろう。
さらに、ハード・ディスク・ドライブは当業者にはよく知られている。請求されている発明を当業者が実施することを可能にするとともに、混同を防ぐため、本明細書は知られている項目に関する説明を省略する。
図1は、本発明のハブ/軸/プレート組立体が有用である種類のディスク・ドライブの単純な平面図である。図1は、さらに詳細に説明するスピンドル組立体のスピンドル21によって回転される回転ディスク19を含むドライブの基本的要素を示す。ディスクが回転すると、アクチュエータ・アーム27の端部に取り付けられたトランスデューサ23は、トランスデューサ23をディスクの表面上でトラックからトラックへ移動させるように、旋回軸31(集合的に、トランスデューサ組立体)の周りで回転するボイス・コイル・モータ29によって選択的に位置決めされている。
図2は、ディスク・ドライブ内に組み込まれた流体動圧軸受の縦断面図である。図2は、一端部にスラスト板52を有する中心に固定の軸50を含むスピンドル・モータを示す。軸/スラスト板構造物は、単一の一体品であってもよく、または、軸/スラスト板構造物を形成するように互いに別々に製造され且つ連続的に結合された2つ以上の部品であってもよい。このような構造は、リング形状であるスラスト板であり、軸はスラスト板・リングの内径に結合されている。軸50は、回転スリーブ54に対して固定されている。スラスト板52は、スリーブ54およびスリーブ54上に支持された対抗板58によって画成される凹所56内にある。対抗板58は、ハブ・スリーブ54上の肩状部分60内側に押し付けられる、または同様に固定されることによって、スリーブ54上で定位置に固定されている。軸50とスリーブ54の間の間隙内に、ジャーナルまたはラジアル軸受40が配設されている。軸50の外壁またはスリーブ54の内壁に溝が形成されている。ラジアル軸受40内の間隙を流体が満たす。
軸50の反対端部では、軸はモータが取り付けられるベース66の隆起部分64の上にある肩状部分62を含む。軸延長部68はベース66内の開口70を通って延び、軸のねじ付き取付端部72はベース内の定位置に軸を固定するナット(図示せず)を受ける。ハブ74はスリーブ54の外側に支持され、磁石76はスリーブの同一表面上に配置され、ベース鋳物66で支持される固定子78と位置合せされる。固定子の付勢により、ハブを回転させるように、磁石76と相互作用する領域を確立する。1つまたは複数のディスク19がハブの表面上に支持されている。トランスデューサ23(図1)が各ディスク19の表面上を接近飛翔するので、モータおよびハブが非常に安定していることが重要であることが簡単に明らかになる。固定された軸設計では、この目的を達成するために、かなりの直径の軸50を固定された軸設計内で使用しなければならない。本発明は、軸線方向および半径方向安定性の目的を達成し、固定軸および回転軸設計の両方で使用することができるスラスト・ジャーナル・プレート流体動圧軸受組立体を提供することを意図している。
かくして、広義の意味で、本発明は、第1および第2の軸線方向表面と、外径を含む流体動圧軸受を提供するものである。スラスト板の外径上に溝があり、スラスト板の第1の軸線方向表面から延びる軸が存在する。軸およびスラスト板に加えて、間隙の向こう側にスラスト板の第2の軸線方向表面と対向する軸線方向表面を有する対抗板が存在する。さらに、軸およびスラスト板に対して回転するように支持される対抗板に結合されたスリーブが存在する。前に述べたように、本発明では、「…に対して回転するように支持される」という表現を使用する場合、軸およびスラスト板のいずれかが固定であり、スリーブおよび対抗板が回転するか、または、軸およびスラスト板が回転し、スリーブおよび対抗板が固定であることを意味し、すなわち、本発明の流体動圧軸受が固定軸構造および非固定軸構造のいずれでも、有用であるということを意味する。
さらに、スリーブは、第1の軸線方向スラスト板表面およびスラスト板の外径表面に対向する表面を定める。スリーブ表面の間の間隙内には流体がある。流体はスリーブの支持を補助する。スラスト板は、外径上の溝に加えて、一方または両方の軸線方向表面上に溝を有してもよい。または、軸受溝を、スラスト板の第2の軸線方向表面に対向する対抗板の軸線方向表面上、またはスラスト板の第1の軸線方向表面と対向するスリーブの表面上に設けてもよい。1つの軸線方向表面上に溝がある場合、流体動圧軸受モータはさらに、システムの構造により、スラスト板とスリーブまたは対抗板の間に軸線方向磁気付勢力を確立する手段を含む。両方の軸線方向表面上に溝がある場合、追加の磁気付勢力は必要ない。図3〜図9は、本段落および先の段落で概要説明を行なった流体動圧軸受の各種実施例を示す。
図3は、スリーブ/軸/スラスト板組立体の単純化した縦断面である。図3は回転軸を有する実施例を示す。図3は、軸304に結合され、その後スラスト板306に結合されるハブ302を示す。スラスト板306の上表面を308で示し、スラスト板306の外径を310で示し、スラスト板306の下表面を312で示す。314は潤滑剤を示し、この場合軸304の軸壁面324とスリーブ316の内壁322との間に配置されている。対抗板318はスリーブ316に結合されている。流体は、スラスト板306の外表面308、310、312とスリーブ316および対抗板318の対向表面の間の間隙内に配置される。
図3の実施例では、スラスト板306上に3つの軸受がある。スラスト板306の外径310上に1つのラジアル軸受、および2つの軸線方向軸受がある。半径方向軸受の1つはスラスト板306の上表面308上にあり、別の軸線方向軸受はスラスト板306の底表面312上にある。したがって、本発明のこの実施例では、ラジアル流体動圧軸受はスラスト板306の外径310上に配置されている。図2を見ると、ジャーナルまたはラジアル軸受は軸50とスリーブ54の間の間隙40に配置されている。したがって、ラジアルまたはジャーナル軸受は従来技術の構造では軸とスリーブの間に配置されているが、本発明では軸304上には軸受はない。代わりに、次にはスリーブ316の内壁322と軸304の壁面324の間には潤滑剤314がある。流体または潤滑剤314は、毛細管作用(シール320)により間隙内に保持される。
図4はまた、上記の通りスリーブ/軸/スラスト板の単純化された縦断面図である。図4は、固定軸を備えるこのような組立体の実施例を示す。図4は対抗板418に結合されたハブ402を示す。軸404はスラスト板406に結合されている。スラスト板406は、上表面408と、外径径方向表面410と、下側軸線方向表面412とを有する。ハブ402の内壁426と軸404およびスラスト板406の外壁の間に配置された潤滑剤414がある。
図3と同様に、図4はスラスト板406の外径410上に1つのラジアル軸受がある実施例である。加えて、2つの軸線方向スラスト軸受がある。軸線方向スラスト軸受の1つが、スラスト板406の上表面408と対抗板418の対向表面の間にあり、他の軸線方向軸受はスラスト板406の底表面412とスリーブ部421の対向表面の間にある。また、図3と同様に、従来技術の構造ではラジアル軸受またはジャーナル軸受が軸上に配置されているが、図4の実施例では軸404上にはラジアル軸受がない。代わりに、ラジアル軸受はスラスト板406の外径410上にある。また、図4の実施例では別体スリーブのないことに留意されたい。代わりに、ハブ402がスリーブとして働くように構成されている。しかし、この実施例およびその他の全ての実施例では、スリーブおよびハブは、当業界で知られている方法で互いに結合された別体部材であってもよい。
図4に示す実施例と、本明細書に示す他の実施例および本明細書で示されていない本発明の他の実施例では、軸受パターンは当業界で知られているあらゆるタイプのものであってもよい。例えば、このようなパターンは山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝であってもよく、打抜加工、圧印加工、または材料にパターン形成する他の方法によって形成することができる。
図5は、ハブ/軸/スラスト板組立体の単純化した縦面図である。図5は回転軸組立体の実施例である。図5に示す実施例は、図3および4に示す2つの軸線方向に対向するスラスト軸受の代わりに、単一のスラスト設計を示す。図5は、軸504に連結され、その後スラスト板506に結合されたハブ502を示す。スラスト板506は、上表面508と、外径510と、下表面512とを有する。さらに、スリーブ516がある。この場合、スリーブ516は、対抗板としても働く。また、密封シールド532がある。潤滑剤514がスリーブ516、スラスト板506と密封シールド532の間に保持されている。この実施例では、他の実施例と同様に、ハブ/スラスト板/軸組立体の様々な部品間に潤滑剤を維持するのにシールを使用することができる。このようなシールは半径方向シール、求心シール、従来の毛細管シール、逆毛細管シール、または当業界で知られている他のシールであってもよい。
この単一のスラスト軸受実施例では、またスラスト板506の外径510上に1つのラジアル軸受、および軸線方向またはスラスト軸受が1つだけある。1つの軸線方向またはスラスト軸受は、スラスト板506の下表面512上にある。スラスト軸受が1つだけしかないので、スラスト軸受の適切な軸線方向間隙を維持するように付勢力をハブに加えなければならない。このような付勢力は、二次磁石または固定子磁石のオフセット(図示せず)によって与えられる電磁力であってもよい。付勢力は符号530で示されている。加えて、ドライブが動作している間の軸受の結果による潤滑剤ポンプ方向を、符号540および550で示す。
また、密封シールド532は最も内側にある部分でスラスト板506の上表面508を覆って突き出ており、軸線方向衝撃変位リミッタとして働く。
図6はまた、固定軸を有するハブ/軸/スラスト板組立体の単純な縦断面である。図6は、ハブ602と、軸604に結合され、その後スラスト板606に結合されたベース660とを示す。スラスト板606は、上表面608と、外径610と、下表面612とを有する。さらに、図6は、求心(または遠心)シール(リミッタでもある)662を示す。流体614は、求心シール662、スラスト板606とハブ602の間に維持される。毛細管シールは620で示されている。
また、図5と同様に、スラスト板606の外径610上に1つのラジアル軸受、およびこの時スラスト板606の上表面608上に1つの軸線方向軸受がある。図5と同様に、スラスト軸受の適切な軸線方向間隙を維持するために付勢力が必要である。前と同様に、かかる付勢力を電磁力によって与えることができる。
この実施例では、求心シール(リミッタでもある)662は半径方向毛細管シール620のメニスカスを形成する。スピニング回転子の求心力は、求心シールおよびリミッタ662とスラスト板606の間に流体を保持する。潤滑剤の遠心力は、シール内に潤滑剤を保持するように働く。必要な付勢力は630で示され、ドライブが作動している間の軸線方向およびラジアル軸受の、結果としての正味潤滑剤ポンプ方向はそれぞれ、640および650で示される。
図7は、スリーブ/軸/スラスト板組立体の単純化した縦断面図である。図7は固定軸設計の実施例である。図7は、対抗板としても働くように構成されたハブ702を示す。加えて、ベース760は軸704に結合され、その後スラスト板706に結合されている。スラスト板706は、上表面708と、外径710と、下表面712とを有する。さらに、換気板772がある。毛細管シールは720で示されている。
図5、図6と同様に、図7はスラスト板706の外径710上に単一のラジアル軸受と、スラスト板706の下表面712上に単一の軸線方向軸受とを有する。前と同様に、付勢力が必要であるが、この実施例では付勢力が、反対方向で作用する必要がある。このような付勢力は、電磁手段によっても付与できる。ここでは、図6と同様に、半径方向求心シールがハブ702とベース760の間に形成されている。さらに、換気板772が蒸発損失を制限するべく、半径方向求心シールの上に配設されている。
また、図7は、潤滑剤714用循環導管770を示す。循環導管770により、潤滑剤が1つの領域から別の領域まで通して完全には排出されないことを補償する。このような設計を「通風」または「二重通風」設計という。図3〜6に示した実施例は、このような循環経路または導管を示していないが、このような経路または導管をこれらの実施例に含むことができる。潤滑剤ポンプ方向は、740(軸線方向力)および750(半径方向力)で示されている。
スリーブ/スラスト板/軸組立体の一態様に留意されたい。本明細書に呈示した本発明の各実施例は、「スリーブ状部材」を含む。例えば、図3、図5、図8はそれぞれスリーブ316、516および816を示す。図4、図7はスリーブ自体は示さないが、ハブ402、702の構造はそれぞれ、「スリーブ」または「スリーブ状部材」として働くようになっている。図6でさえも、スリーブは備えていないが、ハブ602およびシール662の構造と組み合わせてスリーブ状部材を有する。したがって、スリーブまたはスリーブ状部材の様々な実施例は、ハブまたは対抗板およびスリーブの両方として働くように構成されたハブと、いくつかの方法で結合することができる別体のハブおよびスリーブと、スリーブとして働くように構成されたハブおよびシールと、流体動圧軸受を確立するのに必要な表面を供給するあらゆる他の構成とを含む。加えて、溝がその外径およびスラスト板の一方または両方の軸線方向表面上に示されているが、溝付きの隣接するスリーブまたは対抗板表面であってもよいことに留意されたい。
図8は図7と同様である。しかし、ハブ802と、軸804と、スラスト板806と、潤滑剤814と、ベース860と、ハブ802と一体化したスリーブ(または、ハブ802はハブおよびスリーブの両方として働くように構成されている)と、シールおよびリミッタ・リング816と、循環導管870とを示すのに加えて、ディスク819および磁石878も示されることに留意されたい。また、図8に示す実施例はスラスト板806の外径810上に1つのラジアル軸受と、スラスト板806の上表面808に1つの軸線方向軸受とを有する。したがって、付勢力830が必要である。
図9は図8と同様である。図9は、ハブ902と、軸904と、スラスト板906と、潤滑剤914と、ベース960と、ハブ902と一体化したスリーブ(または、別の観点ではハブ902はハブおよびスリーブの両方として働くように構成されている)と、シールおよびリミッタ・リング916と、循環導管970と、ディスク919と、磁石978とを有する上部カバー取付流体動圧軸受を示す。また、図9に示す実施例はスラスト板906の外径910上に1つのラジアル軸受と、スラスト板906の上表面908に1つの軸線方向軸受とを有する。1つの軸線方向表面のみが軸受溝を有するので、付勢力930が必要である。図9の上部カバー取付流体動圧軸受の実施例は、中心ねじ980が軸904をカバー990に結合させることを除いて、図8に示す固定軸の実施例に極めて類似している。
当業者にとって、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された組立体に対する各種変形が可能である。
本発明の薄型スラスト・ジャーナル板が特に有用である、知られているディスク・ドライブの上面図。 ディスク・ドライブ内に組み込まれた流体動圧軸受の縦断面図。 ハブ/軸/スラスト板組立体の単純化した縦断面図。 ハブ/軸/スラスト板組立体の単純化した縦断面図。 ハブ/軸/スラスト板組立体の単純化した縦断面図。 ハブ/軸/スラスト板組立体の単純化した縦断面図。 ハブ/軸/スラスト板組立体の単純化した縦断面図。 ディスク・ドライブの他の特徴を組み込んだハブ/軸/スラスト板の断面図。

Claims (20)

  1. 軸と、
    第1および第2の軸線方向表面および外径部分を有するスラスト板であり、前記外径部分に軸受溝があり、前記軸が前記スラスト板の第1の軸線方向表面から延びている前記スラスト板と、
    間隙を挟んで、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面と対向する軸線方向表面を有する対抗板と、
    前記対抗板に結合され、前記軸および前記スラスト板に対して回転するように支持されるとともに、さらに前記第1の軸線方向スラスト板表面および前記スラスト板の前記外径部分の表面と対向する表面を定めるスリーブと、
    前記スリーブを回転のために支持する、前記スリーブ表面間の間隙内にある流体とを含む流体動圧軸受。
  2. 前記スラスト板の前記第1または第2の軸線方向表面、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面と対向する前記対抗板の前記軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面と対向する前記スリーブの前記表面のうちの1つに溝が形成されている請求項1に記載された流体動圧軸受。
  3. 前記スラスト板とスリーブ、または、前記スラスト板と対抗板の間のスラスト間隙を閉じるように軸線方向磁気付勢を行なう手段を更に含む請求項2に記載された流体動圧軸受。
  4. 前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面に対向する前記スリーブの前記表面のいずれかに溝が存在し、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面と対向する前記対抗板の前記軸線方向表面のいずれかに溝が存在する請求項1に記載された流体動圧軸受。
  5. 前記スリーブとスラスト板、および、前記スリーブと軸の間に流体を保持するための1つまたは複数のシールを更に含む請求項1に記載された流体動圧軸受。
  6. 前記シールが、半径方向、求心性、垂直方向または逆垂直方向の毛細管シールから成る群から選択した毛細管シールである請求項5に記載された流体動圧軸受。
  7. 前記溝が、山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝である請求項1に記載された流体動圧軸受。
  8. 円筒形状と、
    軸受溝が形成された外周面と、
    第1および第2の軸受表面とを含み、
    前記第1の軸線方向表面で、スラスト板から軸が延びている、ディスク・ドライブにおけるスピンドル・モータで使用されるスラスト板。
  9. 請求項8に記載された前記スラスト板と、
    間隙を挟んで、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面に対向する軸線方向表面を有する対抗板と、
    前記対抗板に結合され、前記軸と前記スラスト板に対して回転するように支持されるとともに、さらに前記第1の軸線方向スラスト板表面および前記スラスト板の前記外径表面に対向する表面を定めるスリーブと、
    前記スリーブを回転のために支持する、前記スリーブ表面間の間隙内にある流体とを含む流体動圧軸受。
  10. 前記スラスト板の前記第1または第2の軸線方向表面、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面に対向する前記対抗板の前記軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面に対向する前記スリーブの前記表面のうちの1つに溝が形成されている請求項9に記載された流体動圧軸受。
  11. 前記スラスト板と前記スリーブ、または、前記スラスト板と前記対抗板の間のスラスト間隙を閉じるように、軸線方向磁気付勢を行なう手段を更に含む請求項10に記載された流体動圧軸受。
  12. 前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面に対向する前記スリーブの前記表面のいずれかに溝が存在し、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面に対向する前記対抗板の前記軸線方向表面のいずれかに溝が存在する請求項9に記載された流体動圧軸受。
  13. 前記スリーブとスラスト板、および、前記スリーブと軸の間に流体を保持するための1つまたは複数のシールを含む請求項9に記載された流体動圧軸受。
  14. 前記溝が、山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝である請求項9に記載された流体動圧軸受。
  15. 軸と、
    第1および第2の軸線方向表面および外径部分を含むスラスト板であり、前記軸が前記スラスト板の第1の軸線方向表面から延びている前記スラスト板と、
    間隙を挟んで、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面に対向する軸線方向表面を有する対抗板と、
    前記対抗板に結合され、前記軸およびスラスト板に対して回転するように支持されるとともに、さらに前記第1の軸線方向スラスト板表面および前記スラスト板の前記外径部分の表面に対向する表面を定めるスリーブであって、前記スラスト板の前記外径部分の表面に対向するスリーブ表面に溝が形成されている前記スリーブと、
    前記スリーブを回転のために支持する、前記スリーブ表面間の間隙内にある流体とを含む流体動圧軸受。
  16. 前記スラスト板の前記第1または第2の軸線方向表面、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面に対向する前記対抗板の前記軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面に対向する前記スリーブの表面のうちの1つに溝が存在する請求項15に記載された流体動圧軸受。
  17. 前記スラスト板と前記スリーブ、または、前記スラスト板と前記対抗板の間のスラスト間隙を閉じるように、軸線方向磁気付勢を行なう手段を更に含む請求項16に記載された流体動圧軸受。
  18. 前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第1の軸線方向表面に対向する前記スリーブの前記表面のいずれかに溝が存在し、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面、または、前記スラスト板の前記第2の軸線方向表面に対向する前記対抗板の前記軸線方向表面のいずれかに溝が存在する請求項15に記載された流体動圧軸受。
  19. 前記スリーブとスラスト板、および、前記スリーブと軸の間に流体を保持するための1つまたは複数のシールを含む請求項15に記載された流体動圧軸受。
  20. 前記溝が、山形溝、矢筈形溝、螺旋溝または正弦溝である請求項1に記載された流体動圧軸受。
JP2004514072A 2002-06-12 2003-06-12 薄型スラスト・ジャーナル板流体動圧軸受モータ Pending JP2006509159A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US38840402P 2002-06-12 2002-06-12
US10/267,351 US6949852B2 (en) 2002-06-12 2002-10-08 Low profile thrust journal plate fluid dynamic bearing motor
PCT/US2003/018781 WO2003107341A1 (en) 2002-06-01 2003-06-12 Low profile thrust journal plate fluid dynamic bearing motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006509159A true JP2006509159A (ja) 2006-03-16
JP2006509159A5 JP2006509159A5 (ja) 2006-04-27

Family

ID=29739211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004514072A Pending JP2006509159A (ja) 2002-06-12 2003-06-12 薄型スラスト・ジャーナル板流体動圧軸受モータ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6949852B2 (ja)
JP (1) JP2006509159A (ja)
KR (1) KR100672177B1 (ja)
CN (1) CN1672206A (ja)
WO (1) WO2003107341A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006162029A (ja) * 2004-12-10 2006-06-22 Minebea Co Ltd 流体動圧軸受装置および該流体動圧軸受装置を備えたスピンドルモータ並びに記録ディスク駆動装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004003695U1 (de) * 2004-03-12 2005-01-05 Minebea Co., Ltd., Kitasaku Hydrodynamisches Lagersystem zur Drehlagerung eines Spindelmotors
KR100608515B1 (ko) * 2005-04-19 2006-08-03 에이테크솔루션(주) 그루브가 스러스트베어링의 외경면에 형성된 초박형스핀들모터
US7952837B1 (en) * 2005-11-03 2011-05-31 Seagate Technology Llc Stiffened shaft bearing cartridge
KR100733232B1 (ko) * 2005-12-19 2007-06-27 삼성전기주식회사 스핀들모터
KR100733259B1 (ko) * 2006-02-02 2007-06-27 삼성전기주식회사 다수의 실링부를 갖는 스핀들모터
KR100687571B1 (ko) * 2006-02-22 2007-02-27 삼성전기주식회사 유체 동압 베어링 모터
DE102006013537B4 (de) * 2006-03-24 2009-06-10 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem
DE102009039376A1 (de) * 2009-08-29 2011-03-03 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem
DE102009052689A1 (de) * 2009-11-11 2011-05-12 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lager mit optimiertem Lagerreibungsverlust
WO2014058395A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-17 Agency For Science, Technology And Research Axial field motor and method of assembling
US8773814B1 (en) 2012-12-19 2014-07-08 HGST Netherlands B.V. Hard disk having a squeeze air bearing for rotating a disk
US9181978B2 (en) * 2013-04-10 2015-11-10 Seagate Technology Llc Grooved thrust bearing
US9524745B2 (en) 2014-02-28 2016-12-20 Seagate Technology Llc Drive motor with limiter with increased stiffness
KR102611335B1 (ko) * 2019-01-02 2023-12-08 엘지마그나 이파워트레인 주식회사 모터의 회전축 구조

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4560911A (en) * 1982-06-01 1985-12-24 Anorad Corporation Positioning table and linear motor
EP0412509A3 (en) * 1989-08-11 1992-02-26 Ebara Corporation Bearing structure
JPH03256546A (ja) * 1990-03-05 1991-11-15 Ebara Corp スピンドルモータ
JP3768571B2 (ja) * 1995-10-06 2006-04-19 日本電産株式会社 スピンドルモータ
WO1998048188A1 (en) * 1997-04-24 1998-10-29 Seagate Technology, Inc. Both ends open fluid dynamic bearing having a journal in combination with a conical bearing
TW468009B (en) * 1997-11-20 2001-12-11 Koninkl Philips Electronics Nv Electromotor
JP3462982B2 (ja) * 1998-03-16 2003-11-05 日本電産株式会社 動圧流体軸受装置及び電動機
JP3609258B2 (ja) 1998-05-19 2005-01-12 日本電産株式会社 モータ
US6181039B1 (en) * 1998-06-11 2001-01-30 Seagate Technology Llc Centrifugal capillary seal for use with fluid dynamic bearings
US6121703A (en) * 1998-06-30 2000-09-19 Seagate Technology, Inc. Fluid dynamic bearing motor design for mounting a rotating shaft directly into a base casting
US6313987B1 (en) 1998-09-30 2001-11-06 Intel Corporation Thermal connector for joining mobile electronic devices to docking stations
JP3907357B2 (ja) * 1998-11-12 2007-04-18 キヤノン株式会社 段差付きコイル製造方法
JP3466945B2 (ja) * 1999-01-05 2003-11-17 日本電産株式会社 記録ディスク駆動用モータ及びこれを備えた記録ディスク駆動装置
US6313967B1 (en) * 1999-08-03 2001-11-06 Maxtor Corporation Disk drive spindle air bearing
SG94776A1 (en) * 2000-03-03 2003-03-18 Sankyo Seiki Seisakusho Kk Dynamic pressure bearing device and method of manufacturing the same
JP2002070867A (ja) * 2000-09-01 2002-03-08 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 軸受部材及びその製造方法、並びに動圧軸受装置
WO2002029803A2 (en) 2000-10-03 2002-04-11 Seagate Technology Llc Disc drive spindle motor having reduced acoustic noise

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006162029A (ja) * 2004-12-10 2006-06-22 Minebea Co Ltd 流体動圧軸受装置および該流体動圧軸受装置を備えたスピンドルモータ並びに記録ディスク駆動装置
JP4619763B2 (ja) * 2004-12-10 2011-01-26 ミネベア株式会社 流体動圧軸受装置および該流体動圧軸受装置を備えたスピンドルモータ並びに記録ディスク駆動装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003107341A9 (en) 2005-10-27
US6949852B2 (en) 2005-09-27
KR20050019126A (ko) 2005-02-28
US20030230944A1 (en) 2003-12-18
KR100672177B1 (ko) 2007-01-19
CN1672206A (zh) 2005-09-21
WO2003107341A1 (en) 2003-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7944645B2 (en) Lubricated limiter for fluid dynamic bearing motor
US7281852B2 (en) Spool bearing with asymmetric sealing
US6183135B1 (en) Single plate hydrodynamic bearing with self-balancing fluid level and fluid circulation
US6243230B1 (en) Disk drive unit with hydrodynamic fluid bearing unit and disk device with said drive unit
US5647672A (en) Memory disk driving apparatus
JP3978434B2 (ja) スピンドル・モーター軸受の耐衝撃方法およびシステム
US8144423B2 (en) Fluid dynamic pressure bearing device, spindle motor and disk drive apparatus
US8934195B2 (en) Fluid dynamic bearing with non-linear damping
KR100672177B1 (ko) 낮은 프로파일 스러스트 저널 플레이트 유체 다이내믹베어링 모터
JPH09191604A (ja) スピンドルモーター
US5533812A (en) Single plate hydrodynamic bearing with self-balancing fluid level
US6917130B2 (en) Top cover attachable fluid dynamic bearing motor
US6483215B1 (en) Hybrid air/fluid bearing
US7008110B2 (en) Hydrodynamic pivot bearing
US6592262B2 (en) Bearing performance enhancement utilizing sleeve/hub radial surfaces
US6815854B2 (en) Low power spindle motor with a fixed shaft
KR20050021998A (ko) 디스크 드라이브의 유체 베어링용 고리형 베어링 원뿔부 및 유체 베어링 조립체
JP2004232860A (ja) オイル移動防止用流体トラップを有する流体動圧軸受組立体
US6746151B2 (en) Parallel capillary seal for a disk drive
US6980393B2 (en) Low power spindle motor with a fluid dynamic thrust bearing having a reduced outer diameter
US6951422B2 (en) Low power spindle motor with a stepped shaft
US7016146B2 (en) Low power spindle motor with a fluid dynamic spool bearing
US6822825B2 (en) Stiffness compensation for a thermally compensated fluid dynamic bearing
JP2005155911A (ja) 流体軸受装置および該流体軸受装置を備えたスピンドルモータ、記録ディスク駆動装置
WO2003098622A1 (en) Fluid dynamic bearing motor with single bearing and magnetic biasing of the bearing

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070511

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20070813

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20070820

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20070911

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20070919

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20071011

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20071018

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071211

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080311

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080318

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080411

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080418

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080512

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080519

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080805