JP2007247885A - Hydrodynamic bearing type rotary device and recording and reproducing device with same - Google Patents

Hydrodynamic bearing type rotary device and recording and reproducing device with same Download PDF

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JP2007247885A JP2006205229A JP2006205229A JP2007247885A JP 2007247885 A JP2007247885 A JP 2007247885A JP 2006205229 A JP2006205229 A JP 2006205229A JP 2006205229 A JP2006205229 A JP 2006205229A JP 2007247885 A JP2007247885 A JP 2007247885A
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Takafumi Asada
隆文 淺田
Hiroaki Saito
浩昭 斎藤
Daisuke Ito
大輔 伊藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrodynamic bearing type rotary device which can maintain an appropriate life by considering the relationship of the life of the bearing with radial load, eccentricity, an oil shearing work function, a rotation rate and the like. <P>SOLUTION: This hydrodynamic bearing type rotary device has a shaft being inserted into a bearing hole of a sleeve so as to be relatively rotatable, and a radial bearing surface having hydrodynamic grooves formed on at least one of an outer peripheral surface of the shaft and an inner peripheral surface of the sleeve. Given that an oil shearing work function represented by following expressions (1), (2), (3) is W, the hydrodynamic bearing type rotary device is formed such that a value of 1/W is 10000 or higher: expression (1) W=P×L×Ep, expression (2) Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3, expression (3) Ep=P/(Fs×C), in which Fs is rigidity-equivalent function, Ep is eccentricity-equivalent function, P is load of one radial bearing, L is axial length of one radial bearing, C is radial clearance of radial bearing, η is absolute viscosity, ω is angular speed, and D is shaft diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、動圧流体軸受を使用した流体軸受式回転装置およびこれを備えた記録再生装置に関するものである。   The present invention relates to a hydrodynamic bearing type rotating device using a hydrodynamic bearing and a recording / reproducing apparatus including the hydrodynamic rotating device.

近年、回転するディスクを用いた記録装置等は、そのメモリ容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、これらに使用される記録装置の軸受には、常にディスク負荷を高精度に回転させるための高い性能と信頼性とが要求される。そこで、これら回転装置として高速回転に適した流体軸受式回転装置が一般的に用いられている。   In recent years, recording devices using rotating discs have increased their memory capacity and data transfer speeds have increased, so the bearings of the recording devices used for these devices always have a high precision disk load. Therefore, high performance and reliability for rotating the motor are required. Therefore, fluid bearing type rotating devices suitable for high-speed rotation are generally used as these rotating devices.

流体軸受式回転装置は、軸とスリーブとの間に潤滑剤であるオイルを介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生させることで、軸をスリーブに対して非接触の状態で回転させることができる。このため、回転中に軸とスリーブとの間に機械的な摩擦が生じないことから、安定して高速回転させることが可能になる。   The hydrodynamic bearing type rotary device rotates the shaft in a non-contact state with respect to the sleeve by interposing oil as a lubricant between the shaft and the sleeve and generating a pumping pressure during rotation by the dynamic pressure generating groove. Can be made. For this reason, since mechanical friction does not occur between the shaft and the sleeve during the rotation, it is possible to stably rotate at a high speed.

以下、図11を参照しながら、従来の流体軸受式回転装置の一例について説明する。
従来の流体軸受式回転装置は、図11に示すように、スリーブ21、軸22、スラスト板24、オイル25、ベース26、ハブロータ27、コイルが巻回されたステータ28およびロータ磁石29を備えている。
Hereinafter, an example of a conventional hydrodynamic bearing type rotating device will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 11, the conventional hydrodynamic bearing rotating device includes a sleeve 21, a shaft 22, a thrust plate 24, an oil 25, a base 26, a hub rotor 27, a stator 28 around which a coil is wound, and a rotor magnet 29. Yes.

軸22は、フランジ23と一体化しており、スリーブ21の軸受穴21Cに回転可能な状態で挿入される。フランジ23は、スリーブ21の凹部21Dに収納される。軸22の外周面またはスリーブ21の内周面の少なくともいずれか一方には、動圧発生溝21A,21Bが形成されている。一方、フランジ23のスリーブ21との対向面およびフランジ23とスラスト板24との対向面には、動圧発生溝23A,23Bが形成されている。スラスト板24は、スリーブ21に固着されており、軸受隙間は袋状になっている。各動圧発生溝21A,21B,23A,23Bの付近の軸受隙間は、少なくともオイル25によって充填されており、また、スリーブ21と軸22とによって形成される袋状の軸受隙間全体についても、必要に応じてオイル25によって充填されている。   The shaft 22 is integrated with the flange 23 and is inserted into the bearing hole 21 </ b> C of the sleeve 21 in a rotatable state. The flange 23 is accommodated in the recess 21 </ b> D of the sleeve 21. Dynamic pressure generating grooves 21 </ b> A and 21 </ b> B are formed on at least one of the outer peripheral surface of the shaft 22 and the inner peripheral surface of the sleeve 21. On the other hand, dynamic pressure generating grooves 23 </ b> A and 23 </ b> B are formed on the surface of the flange 23 facing the sleeve 21 and the surface facing the flange 23 and the thrust plate 24. The thrust plate 24 is fixed to the sleeve 21 and the bearing gap is in a bag shape. The bearing gaps in the vicinity of the respective dynamic pressure generating grooves 21A, 21B, 23A, 23B are filled with at least oil 25, and the entire bag-shaped bearing gap formed by the sleeve 21 and the shaft 22 is also necessary. Accordingly, the oil 25 is filled.

ベース26には、スリーブ21が固定されている。そして、ステータ28が、ロータ磁石29に対向するようにベース26に固定される。
一方、ハブロータ27は、軸22に固定されており、ロータ磁石29、ディスク30、スペーサ32、クランパー31およびネジ33が固定される。
A sleeve 21 is fixed to the base 26. The stator 28 is fixed to the base 26 so as to face the rotor magnet 29.
On the other hand, the hub rotor 27 is fixed to the shaft 22, and the rotor magnet 29, the disk 30, the spacer 32, the clamper 31, and the screw 33 are fixed.

ここで、以上のような構成の従来の流体軸受式回転装置の動作について説明すれば以下の通りである。
すなわち、上記従来の流体軸受式回転装置では、ステータ28に巻回されたコイルに通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石29に回転力が付与される。これにより、ロータ磁石29は、ハブロータ27、軸22、フランジ23、ディスク30、スペーサ32、クランパー31、ネジ33とともに回転を開始する。これらの部材が回転すると、動圧発生溝21A,21B,23A,23Bは、軸受隙間に充填されたオイル25をかき集め、軸22とスリーブ21の間、およびフランジ23とスリーブ21およびスラスト板24との間にポンピング圧力を発生させる。
Here, the operation of the conventional hydrodynamic bearing type rotating device configured as described above will be described as follows.
That is, in the conventional hydrodynamic bearing type rotating device, when a coil wound around the stator 28 is energized, a rotating magnetic field is generated, and a rotational force is applied to the rotor magnet 29. Thereby, the rotor magnet 29 starts rotating together with the hub rotor 27, the shaft 22, the flange 23, the disk 30, the spacer 32, the clamper 31, and the screw 33. When these members rotate, the dynamic pressure generating grooves 21A, 21B, 23A, and 23B collect the oil 25 filled in the bearing gap, and between the shaft 22 and the sleeve 21, and between the flange 23, the sleeve 21, and the thrust plate 24. During this period, a pumping pressure is generated.

これにより、軸22をスリーブ21とスラスト板24に対して非接触の状態で回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転するディスク30に対してデータの記録再生を行うことができる。
特許第2506836号公報 特許第1748817号公報 特開平1−120418号公報 特開昭62−140271号公報
Thus, the shaft 22 can be rotated in a non-contact state with respect to the sleeve 21 and the thrust plate 24, and data can be recorded / reproduced with respect to the rotating disk 30 by a magnetic head or an optical head (not shown). it can.
Japanese Patent No. 2506636 Japanese Patent No. 1748817 JP-A-1-120418 JP-A-62-1040271

しかしながら、上記従来の流体軸受式回転装置では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、図11において、スリーブ21と軸22との間には、数μmの微小な隙間が確保されており、一方、フランジ23とスリーブ21またはスラスト板24との間には、数μmから数十μmの充分な隙間が確保されている。しかし、従来の流体軸受式回転装置では、高温条件下(例えば、70℃)において高速で長時間、連続的に回転させると、オイルが軸受回転によりせん断力を受けて劣化することで、短時間でコスレが生じたり、軸受が焼き付いたりするおそれがある。
However, the conventional hydrodynamic bearing type rotating device has the following problems.
That is, in FIG. 11, a minute gap of several μm is secured between the sleeve 21 and the shaft 22, while on the other hand, between the flange 23 and the sleeve 21 or the thrust plate 24, several μm to several A sufficient gap of 10 μm is secured. However, in the conventional hydrodynamic bearing type rotating device, when continuously rotating at a high speed for a long time under a high temperature condition (for example, 70 ° C.), the oil deteriorates due to the shearing force due to the bearing rotation. Otherwise, there is a risk of cosmetic damage and bearing burn-in.

ここで、1万rpm用に設計された流体軸受式回転装置を2倍速の2万rpmで連続回転させた場合の実験結果を図12に示す。
ここでは、この流体軸受式回転装置の寿命は、1万回転の時に比べて約40パーセント悪化していることが分かる。
Here, FIG. 12 shows an experimental result when the hydrodynamic bearing type rotating device designed for 10,000 rpm is continuously rotated at a double speed of 20,000 rpm.
Here, it can be seen that the life of the hydrodynamic bearing type rotating device is deteriorated by about 40% compared with 10,000 rotations.

また、ラジアル荷重が110グラムになるように設計された流体軸受式回転装置において、このラジアル荷重を2倍にして連続運転した場合の実験結果を図13に示す。
ここでは、この流体軸受式回転装置は、ラジアル軸受荷重が2倍になってもコスレが生じることなく、非接触回転を維持しているにも関らず、実験結果として得られた寿命時間は約50パーセント悪化した。
FIG. 13 shows the experimental results when the hydrodynamic bearing type rotating device designed to have a radial load of 110 grams and operated continuously with the radial load doubled.
Here, this hydrodynamic bearing type rotating device does not cause a squeeze even when the radial bearing load is doubled, and the non-contact rotation is maintained. About 50 percent worse.

以上の実験結果から分かるように、従来の流体軸受式回転装置のラジアル流体軸受は、70℃前後の高温の条件下において、高荷重で長期間の運転を行うと、やがてオイルが劣化して軸受が故障するおそれがある。そして、これら流体軸受式回転装置の寿命に関し、従来から温度と軸受寿命との関係については、アレニウスの反応速度論に則り高温になるほど軸受の寿命は短くなることは既に証明されている。しかし、ラジアル荷重、偏心率、オイルせん断仕事関数、回転数等と軸受の寿命との関係については理論的に解明されていなかった。   As can be seen from the above experimental results, the radial fluid bearing of the conventional hydrodynamic bearing type rotating device is a bearing that deteriorates when the oil is deteriorated in the long term operation under a high temperature of about 70 ° C. under a high load. May break down. With regard to the life of these hydrodynamic bearing type rotating devices, it has already been proved that the relationship between the temperature and the bearing life has been shortened as the temperature increases according to Arrhenius reaction kinetics. However, the relationship between the radial load, the eccentricity, the oil shear work function, the rotational speed, etc., and the life of the bearing has not been theoretically clarified.

本発明の課題は、流体軸受式回転装置において、軸受の寿命とラジアル荷重、偏心率、オイルせん断仕事関数、回転数等との関係を考慮して、適正な寿命を確保することが可能な流体軸受式回転装置およびこれを備えた記録再生装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a fluid bearing type rotating device that can ensure a proper life in consideration of the relationship between the life of the bearing and the radial load, eccentricity, oil shear work function, rotational speed, etc. It is an object of the present invention to provide a bearing type rotating device and a recording / reproducing apparatus including the same.

第1の発明に係る流体軸受式回転装置は、軸受穴を有するスリーブと、スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、スリーブおよび軸のうち、回転する側に取り付けられたハブロータと、軸の外周面およびスリーブ内周面の少なくとも一方に動圧発生溝を有するラジアル軸受面と、を備えている。そして、下記(1)式によって表わされるオイル(潤滑剤)せん断仕事関数をWとした場合、1/Wの値が10000以上になるように構成されている。   A hydrodynamic bearing type rotating device according to a first aspect of the present invention includes a sleeve having a bearing hole, a shaft inserted in a relatively rotatable state in the bearing hole of the sleeve, and the sleeve and the shaft attached to the rotating side. And a radial bearing surface having a dynamic pressure generating groove on at least one of the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve. When the oil (lubricant) shear work function expressed by the following formula (1) is W, the value of 1 / W is set to be 10,000 or more.

W=P×L×Ep ・・・・・・(1)
Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3 ・・・(2)
Ep=P/(Fs×C) ・・・・・・・・(3)
W:オイル(潤滑剤)せん断仕事関数
Fs:剛性相当関数
Ep:偏心率相当関数
η:70℃における絶対粘度 [N・S/m^2]
ω:角速度 [rad/s(=2・π・f/60)]
D:軸直径 [m]
f:回転数 [rev/min]
L:ラジアル軸受1個当たりの長さ [m]
C:ラジアル軸受の半径方向における隙間 [m]
P:ラジアル軸受1個毎の軸受長さの中央部に加えられる負荷 [N]
ここでは、流体軸受式回転装置の潤滑剤(例えば、オイル等。以下、オイルと示す)が高温(例えば、約70℃程度)、高速連続回転においてせん断を受けて劣化が進むことで、オイルが蒸発しやすくなったり充分な油膜強度が得られなくなったりして流体軸受が短時間で損傷しないように、潤滑剤のせん断仕事関数(以下、オイルせん断仕事関数と示す)の逆数を示す関係式が満たすべき一定の条件としてその下限値(10000以上)を設定している。
W = P × L × Ep (1)
Fs = (η × ω × D ^ 2 × L ^ 2) / C ^ 3 (2)
Ep = P / (Fs × C) (3)
W: oil (lubricant) shear work function Fs: stiffness equivalent function Ep: eccentricity equivalent function η: absolute viscosity at 70 ° C. [N · S / m ^ 2]
ω: angular velocity [rad / s (= 2 · π · f / 60)]
D: Shaft diameter [m]
f: Number of revolutions [rev / min]
L: Length per radial bearing [m]
C: Clearance in radial direction of radial bearing [m]
P: Load applied to the center of the bearing length for each radial bearing [N]
Here, the lubricant (for example, oil, etc., hereinafter referred to as oil) of the hydrodynamic bearing type rotating device has a high temperature (for example, about 70 ° C.). A relational expression indicating the reciprocal of the shear work function of the lubricant (hereinafter referred to as the oil shear work function) is provided so that the fluid bearing is not damaged in a short time because it becomes easy to evaporate or a sufficient oil film strength cannot be obtained. The lower limit (10000 or more) is set as a certain condition to be satisfied.

ここで、オイルせん断仕事関数Wの逆数1/Wとラジアル軸受寿命比率との関係を示すグラフによれば、オイルせん断仕事関数Wの逆数1/Wが下限値として設定した10000以下の場合には、オイルせん断仕事関数が大きくなり過ぎて、ラジアル軸受寿命比率が15000以下となってしまう。この結果、オイルが軸受の回転によって受けるせん断力が大きくなることで、オイルの蒸発や油性の低下によって軸受に焼き付けが生じ、製品寿命が短くなってしまう。   Here, according to the graph showing the relationship between the reciprocal 1 / W of the oil shear work function W and the radial bearing life ratio, the reciprocal 1 / W of the oil shear work function W is 10000 or less set as the lower limit value. The oil shear work function becomes too large, and the radial bearing life ratio becomes 15000 or less. As a result, the shearing force that the oil receives due to the rotation of the bearing increases, so that the bearing is seized due to the evaporation of the oil and the deterioration of the oiliness, and the product life is shortened.

よって、上記条件式を満たすように構成された流体軸受式回転装置によれば、高温の条件下において、高速で連続回転させた場合でも、長寿命な流体軸受式回転装置を実現できるという効果を奏する。   Therefore, according to the hydrodynamic bearing type rotating device configured to satisfy the above conditional expression, it is possible to realize a long-life hydrodynamic bearing type rotating device even when continuously rotating at high speed under high temperature conditions. Play.

第2の発明に係る流体軸受式回転装置は、第1の発明に係る流体軸受式回転装置であって、1/Wの値が65000以下になるように構成されている。
ここでは、オイルのせん断仕事関数の逆数を示す関係式が満たすべき一定の条件として、その上限値(65000以下)を設定している。
The hydrodynamic bearing type rotating device according to the second invention is the hydrodynamic bearing type rotating device according to the first invention, and is configured such that the value of 1 / W is 65000 or less.
Here, an upper limit value (65000 or less) is set as a constant condition to be satisfied by the relational expression indicating the reciprocal of the shear work function of oil.

ここで、1/Wを大きくする、すなわち、オイルせん断仕事関数Wを小さくするためには、オイルせん断を軽くしながら流体軸受の剛性や回転精度を維持するために、軸受隙間や軸受面積を大きくする必要がある。この場合には、低温の条件下では、オイルの粘性抵抗が大きいために、モータの消費電流が大きくなってしまう。また、軸受の剛性や回転精度を維持するために部品を大きくしつつ高精度に加工すると、部品コストが上昇してしまう。   Here, in order to increase 1 / W, that is, to reduce the oil shear work function W, in order to maintain the rigidity and rotational accuracy of the fluid bearing while reducing the oil shear, the bearing clearance and the bearing area are increased. There is a need to. In this case, the current consumption of the motor increases under low temperature conditions due to the high viscosity resistance of the oil. Further, if the parts are enlarged and processed with high precision in order to maintain the rigidity and rotational accuracy of the bearing, the parts cost will increase.

これにより、軸受の寿命に関して過剰品質となることを防止して、生産性、生産コスト、低温での性能等が損なわれることを回避することができる。
第3の発明に係る流体軸受式回転装置は、軸受穴を有するスリーブと、スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、スリーブおよび軸のうち、回転する側に取り付けられたハブロータと、軸の外周面およびスリーブ内周面の少なくとも一方に動圧発生溝を有するラジアル軸受面と、を備えている。そして、下記(4)式によって表わされるオイルせん断相当関数をEとした場合、1/Eの値が0.00001以上になるように構成されている。
Thereby, it can prevent that it becomes excessive quality regarding the lifetime of a bearing, and it can avoid that productivity, production cost, the performance in low temperature, etc. are impaired.
A hydrodynamic bearing type rotating device according to a third aspect of the present invention is a sleeve having a bearing hole, a shaft inserted in a relatively rotatable state in the bearing hole of the sleeve, and the sleeve and the shaft attached to the rotating side. And a radial bearing surface having a dynamic pressure generating groove on at least one of the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve. When the oil shear equivalent function expressed by the following equation (4) is E, the 1 / E value is 0.00001 or more.

E=Ep×ω×ω ・・・・・・(4)
Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3 ・・・(5)
Ep=P/(Fs×C) ・・・・・・・・(6)
W:オイル(潤滑剤)せん断仕事関数
Fs:剛性相当関数
Ep:偏心率相当関数
η:70℃における絶対粘度 [N・S/m^2]
ω:角速度 [rad/s(=2・π・f/60)]
D:軸直径 [m]
f:回転数 [rev/min]
L:ラジアル軸受1個当たりの長さ [m]
C:ラジアル軸受の半径方向における隙間 [m]
P:ラジアル軸受1個毎の軸受長さの中央部に加えられる負荷 [N]
ここでは、流体軸受式回転装置の潤滑剤(例えば、オイル等。以下、オイルと示す)が、高温(例えば、約70℃程度)、高速連続回転においてせん断を受けて劣化が進むことで、オイルが蒸発しやすくなったり充分な油膜強度が得られなくなったりして流体軸受が短時間で損傷しないように、オイルのせん断仕事関数の逆数を示す関係式が満たすべき一定の条件としてその下限値(0.00001以上)を設定している。
E = Ep × ω × ω (4)
Fs = (η × ω × D ^ 2 × L ^ 2) / C ^ 3 (5)
Ep = P / (Fs × C) (6)
W: Oil (lubricant) shear work function Fs: Rigidity equivalent function Ep: Eccentricity equivalent function η: Absolute viscosity at 70 ° C. [N · S / m ^ 2]
ω: angular velocity [rad / s (= 2 · π · f / 60)]
D: Shaft diameter [m]
f: Number of revolutions [rev / min]
L: Length per radial bearing [m]
C: Clearance in radial direction of radial bearing [m]
P: Load applied to the center of the bearing length for each radial bearing [N]
Here, the lubricant (for example, oil, etc., hereinafter referred to as oil) of the hydrodynamic bearing type rotating device is subjected to shearing at a high temperature (for example, about 70 ° C.) at a high-speed continuous rotation, and the deterioration proceeds. As a certain condition that the relational expression showing the reciprocal of the oil shear work function should satisfy the lower limit ( 0.00001 or more) is set.

ここで、オイルせん断相当関数Eの逆数1/Eとラジアル軸受寿命比率との関係を示すグラフによれば、オイルせん断仕事関数Eの逆数1/Eが下限値として設定した0.00001以下の場合には、オイルせん断仕事関数が大きくなり過ぎて、ラジアル軸受寿命比率が15000以下となってしまう。この結果、オイルが軸受の回転によって受けるせん断力が大きくなることで、オイルの蒸発や油性の低下によって軸受に焼き付けが生じ、製品寿命が短くなってしまう。   Here, according to the graph showing the relationship between the reciprocal 1 / E of the oil shear equivalent function E and the radial bearing life ratio, the reciprocal 1 / E of the oil shear work function E is 0.00001 or less set as the lower limit value. In this case, the oil shear work function becomes too large, and the radial bearing life ratio becomes 15000 or less. As a result, the shearing force that the oil receives due to the rotation of the bearing increases, so that the bearing is seized due to the evaporation of the oil and the deterioration of the oiliness, and the product life is shortened.

よって、上記条件式を満たすように構成された流体軸受式回転装置によれば、高温の条件下において、高速で連続回転させた場合でも、長寿命な流体軸受式回転装置を実現できるという効果を奏する。   Therefore, according to the hydrodynamic bearing type rotating device configured to satisfy the above conditional expression, it is possible to realize a long-life hydrodynamic bearing type rotating device even when continuously rotating at high speed under high temperature conditions. Play.

第4の発明に係る流体軸受式回転装置は、第3の発明に係る流体軸受式回転装置であって、1/Eの値が0.00013以下になるように構成されている。
ここでは、オイルのせん断仕事関数の逆数を示す関係式が満たすべき一定の条件として、その上限値(0.00013)を設定している。
A hydrodynamic bearing type rotating device according to a fourth aspect of the present invention is the hydrodynamic bearing type rotating device according to the third aspect of the present invention, wherein the value of 1 / E is 0.00013 or less.
Here, the upper limit value (0.00013) is set as a constant condition to be satisfied by the relational expression indicating the reciprocal of the shear work function of oil.

ここで、1/Eを大きくする、すなわち、オイルせん断仕事関数Eを小さくするためには、オイルせん断を軽くしながら流体軸受の剛性や回転精度を維持するために、軸受隙間や軸受面積を大きくする必要がある。この場合には、低温の条件下では、オイルの粘性抵抗が大きいために、モータの消費電流が大きくなってしまう。また、軸受の剛性や回転精度を維持するために部品を大きくしつつ高精度に加工すると、部品コストが上昇してしまう。   Here, in order to increase 1 / E, that is, to reduce the oil shear work function E, the bearing clearance and the bearing area are increased in order to maintain the rigidity and rotational accuracy of the fluid bearing while reducing the oil shear. There is a need to. In this case, the current consumption of the motor increases under low temperature conditions due to the high viscosity resistance of the oil. Further, if the parts are enlarged and processed with high precision in order to maintain the rigidity and rotational accuracy of the bearing, the parts cost will increase.

これにより、軸受の寿命に関して過剰品質となることを防止して、生産性、生産コスト、低温での性能等が損なわれることを回避することができる。
第5の発明に係る流体軸受式回転装置は、第1から第4の発明に係る流体軸受式回転装置であって、ラジアル軸受面とスリーブまたは軸との間に形成される半径方向における隙間は、1μm以上であって、略一定である。
Thereby, it can prevent that it becomes excessive quality regarding the lifetime of a bearing, and it can avoid that productivity, production cost, the performance in low temperature, etc. are impaired.
A hydrodynamic bearing type rotating device according to a fifth invention is the hydrodynamic bearing type rotating device according to the first to fourth inventions, wherein the gap in the radial direction formed between the radial bearing surface and the sleeve or the shaft is 1 μm or more and substantially constant.

ここでは、ラジアル軸受面とスローブまたは軸との間に形成される隙間の大きさに関して、その下限値を設定している。
ここで、上記隙間の大きさが、1μm未満である場合には、軸の外周面やスリーブの内周面の加工精度や表面粗さによっては、軸受の寿命に対して悪い影響を及ぼすおそれがある。
Here, the lower limit is set for the size of the gap formed between the radial bearing surface and the srobe or shaft.
Here, when the size of the gap is less than 1 μm, depending on the processing accuracy and surface roughness of the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve, there is a risk of adversely affecting the life of the bearing. is there.

これにより、上記1μm以上という条件をさらに満たすことで、軸の外周面やスリーブの内周面の加工精度や表面粗さに関わらず、常に安定した寿命を確保することができる
第6の発明に係る流体軸受式回転装置は、第1から第5の発明のいずれか1つに係る流体軸受式回転装置であって、軸とスリーブとの間に形成される隙間には潤滑剤が保持され、ラジアル軸受面に隣接する位置に、その対向面との間の隙間がラジアル軸受面より大きい潤滑剤溜まり部が形成されている。そして、潤滑剤溜まり部の容積は、ラジアル軸受面とスリーブまたは軸との隙間の容積の10%以上である。
Accordingly, by further satisfying the above condition of 1 μm or more, it is possible to always ensure a stable life regardless of the processing accuracy and surface roughness of the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve. The hydrodynamic bearing type rotating device is a hydrodynamic bearing type rotating device according to any one of the first to fifth inventions, wherein a lubricant is held in a gap formed between the shaft and the sleeve, A lubricant reservoir is formed at a position adjacent to the radial bearing surface such that the gap between the opposing surfaces is larger than the radial bearing surface. The volume of the lubricant reservoir is 10% or more of the volume of the gap between the radial bearing surface and the sleeve or shaft.

ここでは、軸とスリーブとの間において、ラジアル軸受面に隣接するように形成される潤滑剤溜まり部(以下、オイル溜まり部と示す)の容積の大きさを、ラジアル軸受面とスリーブとの間の隙間の容積によって特定している。   Here, the volume of the lubricant reservoir portion (hereinafter referred to as the oil reservoir portion) formed so as to be adjacent to the radial bearing surface between the shaft and the sleeve is defined between the radial bearing surface and the sleeve. It is specified by the volume of the gap.

一般にこの種の流体軸受装置では軸とスリーブの間の形成される隙間のオイル量に比べ隣接するオイルやグリス等の潤滑剤の溜まり量は100%以上の多くの量を確保していた。これに対して、本発明の流体軸受式回転装置においては、オイルせん断仕事を低減することでオイルの劣化が少ないため、オイル溜まり量は10%以上あれば充分に流体軸受装置の信頼性を保証することができる。すなわち、本発明の流体軸受式回転装置においては、オイル溜まり部の容積は、ラジアル軸受面とスリーブまたは軸との隙間の容積の10%から100%の範囲内であれば充分に信頼性の高い流体軸受式回転装置を得ることができる。   In general, in this type of hydrodynamic bearing device, the amount of accumulated lubricant such as oil or grease adjacent to the gap formed between the shaft and the sleeve has been secured to a large amount of 100% or more. On the other hand, in the hydrodynamic bearing type rotating device of the present invention, the oil shearing is reduced by reducing the oil shearing work. Therefore, if the oil pool amount is 10% or more, the reliability of the hydrodynamic bearing device is sufficiently guaranteed. can do. That is, in the hydrodynamic bearing type rotating device of the present invention, the oil reservoir portion is sufficiently reliable if the volume of the oil reservoir is within the range of 10% to 100% of the volume of the gap between the radial bearing surface and the sleeve or shaft. A hydrodynamic bearing type rotating device can be obtained.

これにより、オイル溜まり部の容積の大きさを、ラジアル軸受面とスリーブとの間の隙間の容積に対して上記数値範囲内に設定することで、高温の条件下において、高速で連続回転させた場合でも長寿命な流体軸受式回転装置を得ることができる。   Thereby, the size of the oil reservoir volume was set within the above numerical range with respect to the volume of the gap between the radial bearing surface and the sleeve, so that the oil reservoir was continuously rotated at a high speed under a high temperature condition. Even in this case, a long-life hydrodynamic bearing type rotating device can be obtained.

第7の発明に係る記録再生装置は、第1から第6の発明のいずれか1つに係る流体軸受式回転装置を備えている。
これによれば、性能や品質の低下を防止しつつ、記録再生装置を長寿命化することができる。
A recording / reproducing apparatus according to a seventh aspect includes the fluid dynamic bearing type rotating apparatus according to any one of the first to sixth aspects.
According to this, it is possible to extend the life of the recording / reproducing apparatus while preventing deterioration in performance and quality.

本発明の流体軸受式回転装置によれば、高温条件下において高速で連続回転させた場合でも、オイル等の潤滑剤がせん断を受けて劣化が進むことでオイル等の潤滑剤が蒸発しやすくなったり充分な油膜強度が得られなくなったりすることで流体軸受が短時間で損傷することを防止して、油膜切れのない長寿命な流体軸受式回転装置を得ることができる。   According to the hydrodynamic bearing type rotating device of the present invention, even when continuously rotating at a high speed under high temperature conditions, the lubricant such as oil is subject to shearing and deteriorates, so that the lubricant such as oil is likely to evaporate. In addition, it is possible to prevent the fluid bearing from being damaged in a short time due to the fact that a sufficient oil film strength cannot be obtained, and to obtain a long-life hydrodynamic bearing type rotating device with no oil film breakage.

本発明の一実施形態に係る流体軸受式回転装置15について、図1および図3を用いて説明すれば以下の通りである。
[流体軸受式回転装置15の構成]
本実施形態に係る流体軸受式回転装置15は、図1に示すように、スリーブ1、軸2、スラスト板4、オイル(潤滑剤)5、ベース6、ハブロータ7、コイルが巻回されたステータ8およびロータ磁石9を備えている。
A hydrodynamic bearing type rotating device 15 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 3.
[Configuration of Fluid Bearing Rotating Device 15]
As shown in FIG. 1, the hydrodynamic bearing type rotating device 15 according to the present embodiment includes a sleeve 1, a shaft 2, a thrust plate 4, an oil (lubricant) 5, a base 6, a hub rotor 7, and a stator around which a coil is wound. 8 and a rotor magnet 9 are provided.

軸2は、フランジ3と一体化しており、スリーブ1の軸受穴1Cに回転可能な状態で挿入されている。
フランジ3は、軸2の下端部に取り付けられており、スリーブ1の凹部1Dに収納されている。
The shaft 2 is integrated with the flange 3 and is inserted into the bearing hole 1C of the sleeve 1 in a rotatable state.
The flange 3 is attached to the lower end of the shaft 2 and is accommodated in the recess 1D of the sleeve 1.

また、軸2の外周面またはスリーブ1の内周面の少なくともいずれか一方には、動圧発生溝1A,1Bが形成されている。一方、フランジ3のスリーブ1との対向面およびフランジ3とスラスト板4との対向面には、動圧発生溝3A,3Bが形成されている。   Further, dynamic pressure generating grooves 1 </ b> A and 1 </ b> B are formed on at least one of the outer peripheral surface of the shaft 2 and the inner peripheral surface of the sleeve 1. On the other hand, dynamic pressure generating grooves 3 </ b> A and 3 </ b> B are formed on the surface of the flange 3 facing the sleeve 1 and the surface facing the flange 3 and the thrust plate 4.

スラスト板4は、スリーブ1に固着されており、軸受隙間は袋状になっている。
スリーブ1の開口部には、図3に示すように、スリーブ1または軸2に対して円周状の溝を加工して設けたオイル溜まり(潤滑剤溜まり部)1Eが形成されている。
The thrust plate 4 is fixed to the sleeve 1 and the bearing gap is bag-shaped.
As shown in FIG. 3, an oil reservoir (lubricant reservoir) 1E provided by machining a circumferential groove with respect to the sleeve 1 or the shaft 2 is formed in the opening of the sleeve 1.

図1に示す各動圧発生溝1A,1B,3A,3Bの付近の軸受隙間は、少なくともオイル5によって充填されており、また、スリーブ1と軸2からなる袋状の軸受隙間の全体およびオイル溜まり1Eについても、必要に応じてオイル5によって充填されている。   The bearing gaps in the vicinity of the respective dynamic pressure generating grooves 1A, 1B, 3A, 3B shown in FIG. 1 are filled with at least oil 5, and the entire bag-like bearing gap consisting of the sleeve 1 and the shaft 2 and the oil The reservoir 1E is also filled with oil 5 as necessary.

ハブロータ7は、軸2に固定されており、ロータ磁石9、ディスク10、スペーサ12、クランパー11、ネジ13が固定される。一方、ベース6には、スリーブ1が固定されており、ステータ8がロータ磁石9に対向するようにベース6に対して固定される。   The hub rotor 7 is fixed to the shaft 2, and the rotor magnet 9, the disk 10, the spacer 12, the clamper 11, and the screw 13 are fixed. On the other hand, the sleeve 1 is fixed to the base 6, and the stator 8 is fixed to the base 6 so as to face the rotor magnet 9.

<流体軸受式回転装置15の動作>
ここで、以上のような構成を備えた流体軸受式回転装置15の動作について説明する。
本実施形態の流体軸受式回転装置15では、ステータ8に巻回されたコイルに通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石9に回転力が付与される。そして、ロータ磁石9は、ハブロータ7、軸2、フランジ3、ディスク10、スペーサ12、クランパー11、ネジ13とともに回転を開始する。
<Operation of Fluid Bearing Type Rotating Device 15>
Here, the operation of the hydrodynamic bearing type rotating device 15 having the above configuration will be described.
In the hydrodynamic bearing type rotating device 15 of this embodiment, when a coil wound around the stator 8 is energized, a rotating magnetic field is generated, and a rotational force is applied to the rotor magnet 9. The rotor magnet 9 starts rotating together with the hub rotor 7, the shaft 2, the flange 3, the disk 10, the spacer 12, the clamper 11, and the screw 13.

動圧発生溝1A,1B,3A,3Bでは、この回転によりオイル5をかき集め、軸2とスリーブ1の間、およびフランジ3とスリーブ1およびスラスト板4の間にポンピング圧力を発生させる。   In the dynamic pressure generating grooves 1A, 1B, 3A, 3B, the oil 5 is collected by this rotation, and a pumping pressure is generated between the shaft 2 and the sleeve 1, and between the flange 3, the sleeve 1, and the thrust plate 4.

これにより、軸2をスリーブ1とスラスト板4に対して非接触の状態で回転させ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドを用いることで、ディスク10に対してデータの記録再生を行うことができる。   Thereby, the shaft 2 is rotated in a non-contact state with respect to the sleeve 1 and the thrust plate 4, and data can be recorded / reproduced with respect to the disk 10 by using a magnetic head or an optical head (not shown).

以上のような構成を備えた流体軸受式回転装置15の一実施例について、図1〜図10を用いて説明すれば以下の通りである。
ここで、流体軸受式回転装置では、軸受の高温、高速連続回転の条件下においては軸受隙間を充填しているオイルがせん断を受けて劣化が進み、オイルが劣化することでオイルの分子が引き千切られて、蒸発したり、充分な油膜強度が得られなくなったりして、流体軸受が短時間で損傷するとの仮説を立てた。
An embodiment of the hydrodynamic bearing type rotating device 15 having the above configuration will be described with reference to FIGS.
Here, in the hydrodynamic bearing type rotating device, under high temperature and high speed continuous rotation of the bearing, the oil filling the bearing gap is subjected to shearing and deterioration progresses, and the oil deteriorates and pulls oil molecules. It was hypothesized that the hydrodynamic bearing could be damaged in a short time due to being stripped off and evaporating or not having sufficient oil film strength.

これは、オイルせん断仕事関数(潤滑剤せん断仕事関数)と軸受寿命との関係が、図2に示すグラフのような関係になると仮説を立てたものである。すなわち、オイルに加えられるせん断仕事が一定範囲内に設定された流体軸受式回転装置であれば、高温、高速連続回転を行った場合でも長寿命になるという仮説である。   This is based on the hypothesis that the relationship between the oil shear work function (lubricant shear work function) and the bearing life is as shown in the graph of FIG. That is, it is a hypothesis that a hydrodynamic bearing type rotating device in which the shear work applied to oil is set within a certain range will have a long life even at high temperature and high speed continuous rotation.

オイルのせん断仕事による劣化を防ぐためには、第1に、オイルがせん断される現象を解明してせん断仕事を一定値以下に収めることでオイルに対するせん断仕事量を軽減することが考えられる。さらに、第2に、オイルせん断仕事関数への影響が大きくまた部品の加工精度の影響を受けるラジアル軸受の半径方向における隙間を一定値以上に規定して、オイルせん断仕事関数と機械的なコスレを軽減すること、第3に、オイル溜まり部の油量(容積)を一定以上として油量不足を防止すること等が考えられる。   In order to prevent deterioration of oil due to shear work, firstly, it is conceivable to reduce the shear work amount for oil by elucidating the phenomenon of oil shearing and keeping the shear work below a certain value. Secondly, the radial shear clearance in the radial bearing, which has a large effect on the oil shear work function and is also affected by the machining accuracy of the parts, is specified to a certain value or more, so that the oil shear work function and mechanical wear are reduced. It is conceivable to reduce, and thirdly, to prevent the oil amount shortage by setting the oil amount (volume) of the oil reservoir to a certain level or more.

また、本実施例では、上記実施形態に係る流体軸受式回転装置15において、スリーブ1と軸2の間のラジアル軸受隙間の大きさと、流体軸受の実際の寿命比率(H)とは、図5に示すグラフのような関係となる。   Further, in this example, in the hydrodynamic bearing type rotating device 15 according to the above embodiment, the size of the radial bearing gap between the sleeve 1 and the shaft 2 and the actual life ratio (H) of the hydrodynamic bearing are shown in FIG. The relationship is as shown in the graph.

すなわち、ラジアル軸受面とスリーブ1(または軸2)との間の半径方向における隙間は、小さいほど流体軸受の剛性は高まり、外力が加わった場合の強度が高まるが、一方で半径方向における隙間(C)が1μm未満の場合には、軸2の外周面の加工精度や、スリーブ1の内周面の加工精度や表面粗さが悪い影響を及ぼす。従って、ラジアル軸受隙間は1μm以上に設定されていることは、流体軸受式回転装置の長寿命化を図る上で好ましい。   That is, the smaller the gap in the radial direction between the radial bearing surface and the sleeve 1 (or the shaft 2), the higher the rigidity of the fluid bearing and the strength when an external force is applied, while the gap in the radial direction ( When C) is less than 1 μm, the processing accuracy of the outer peripheral surface of the shaft 2, the processing accuracy of the inner peripheral surface of the sleeve 1, and the surface roughness are adversely affected. Therefore, it is preferable that the radial bearing clearance is set to 1 μm or more in order to extend the life of the hydrodynamic bearing type rotating device.

ここで、図3および図4に示すスリーブ1と軸2とによって形成される十分小さい隙間に動圧発生溝1Aを形成し、段部の無いほぼストレートな隙間がラジアル軸受面とその対向面(スリーブ1または軸2)との間に形成される構成において、図4に示すハブロータ7側の隙間の大きさ(図中Lr)とこのハブロータ7側に隣接するオイル溜まり部1Eの大きさ(図中Lo)との比率と、流体軸受式回転装置の寿命との関係を図6に示す。   Here, the dynamic pressure generating groove 1A is formed in a sufficiently small gap formed by the sleeve 1 and the shaft 2 shown in FIGS. 3 and 4, and a substantially straight gap without a step portion is formed between the radial bearing surface and its opposing surface ( In the configuration formed between the sleeve 1 and the shaft 2), the size of the gap on the hub rotor 7 side (Lr in the figure) shown in FIG. 4 and the size of the oil reservoir 1E adjacent to the hub rotor 7 side (FIG. FIG. 6 shows the relationship between the ratio to the middle Lo) and the life of the hydrodynamic bearing type rotating device.

図6に示すグラフによれば、ハブロータ7側のオイル溜まり部1Eの容積が、ほぼストレートでハブロータ7側に位置するラジアル軸受隙間の容積の10%以上あれば良好であることを示している。   According to the graph shown in FIG. 6, it is shown that the volume of the oil reservoir 1E on the hub rotor 7 side is good if it is approximately straight and is 10% or more of the volume of the radial bearing gap located on the hub rotor 7 side.

ここで、従来の流体軸受式回転装置のように、オイルせん断仕事関数やラジアル軸受隙間の設定に際し何の配慮もされていない場合には、このオイル溜まり量は100%以上を必要とする場合がある。しかし、本実施例のように、オイルせん断仕事関数やラジアル軸受隙間の設定を考慮している場合には、オイルが強いせん断を受けないため、図6に示すように少量のオイル溜まりがあれば充分である。このように、本実施例の流体軸受式回転装置では、従来よりも少量のオイル量で済むために、流体軸受式回転装置に対して衝撃荷重が加えられた場合でも、オイルがこぼれてしまうことを回避することができる。   Here, when no consideration is given to the setting of the oil shear work function and the radial bearing clearance as in the conventional hydrodynamic bearing type rotating device, the oil reservoir amount may require 100% or more. is there. However, when the setting of the oil shear work function and the radial bearing clearance is taken into consideration as in this embodiment, since the oil is not subjected to strong shearing, if there is a small oil reservoir as shown in FIG. It is enough. As described above, in the fluid dynamic bearing type rotating device of this embodiment, since a smaller amount of oil is required than in the prior art, even when an impact load is applied to the fluid dynamic bearing type rotating device, oil spills out. Can be avoided.

なお、ラジアル軸受面としては、図1に示すように、ストレート部分が1つで軸受長さがLrのもの以外にも、例えば、図4に示すように、動圧発生溝1Aと動圧発生溝1Bとが軸2の径小部2Aによって2つに分断されてストレート部分が2つある場合には、図6に示すオイル量とは、ハブロータ7側のラジアル軸受面(図中Lr)におけるオイル量を意味するものとする。   As shown in FIG. 1, the radial bearing surface has one straight part and a bearing length of Lr. For example, as shown in FIG. When the groove 1B is divided into two by the small-diameter portion 2A of the shaft 2 and there are two straight portions, the oil amount shown in FIG. 6 corresponds to the radial bearing surface (Lr in the drawing) on the hub rotor 7 side. It means oil quantity.

次に、オイルせん断仕事関数を一定値以下にしてせん断仕事を軽減させるためのオイルせん断仕事関数の条件を数式によって定義した。
第1式は、オイルせん断仕事関数Wは、ラジアル軸受部の発熱量と速度の影響を受け、または軸受の剛性の影響を受けるという仮説である。第2式は、オイルせん断仕事関数Wが、軸受の偏心率の影響を受けるというもの、そして、第3式は、オイルせん断仕事相当関数Wが、第3式の剛性相当関数および第2式の偏心率相当関数のそれぞれの影響を受けるというものである。
Next, the conditions of the oil shear work function for reducing the shear work by setting the oil shear work function to a certain value or less were defined by mathematical expressions.
The first equation is a hypothesis that the oil shear work function W is affected by the heat generation amount and speed of the radial bearing portion or the bearing stiffness. The second equation is that the oil shear work function W is affected by the eccentricity of the bearing, and the third equation is that the oil shear work equivalent function W is the stiffness equivalent function of the third equation and the second equation. It is affected by each of the eccentricity equivalent functions.

これらを数式で表すと、
第1式 : オイルせん断仕事関数W=P×L×Ep
第2式 : 偏心率相当関数Ep=P/(Fs×C)
第3式 : 剛性相当関数Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3
η:70℃における絶対粘度 [N・S/m^2]
ω:角速度 [rad/s(=2・π・f/60)]
f:回転数 [rev/min]
D:軸直径 [m]
L:ラジアル軸受1個当たりの軸方向における長さ [m]
C:ラジアル軸受の半径方向における隙間 [m]
P:ラジアル軸受1個毎の軸受長さの中央部に加えられる負荷 [N]
次に、オイルせん断仕事関数(W)の逆数(1/W)と流体軸受式回転装置の実際の寿命実績値(H)との相関を図7に示す。なお、図7から逆数(1/W)と流体軸受式回転装置の寿命(H)とは充分に実験結果に合致しており、相関が認められることが実証できている。
These can be expressed in mathematical formulas.
Formula 1: Oil shear work function W = P × L × Ep
Second Formula: Eccentricity Equivalent Function Ep = P / (Fs × C)
Third equation: rigidity equivalent function Fs = (η × ω × D ^ 2 × L ^ 2) / C ^ 3
η: Absolute viscosity at 70 ° C. [N · S / m ^ 2]
ω: angular velocity [rad / s (= 2 · π · f / 60)]
f: Number of revolutions [rev / min]
D: Shaft diameter [m]
L: Length in the axial direction per radial bearing [m]
C: Clearance in radial direction of radial bearing [m]
P: Load applied to the center of the bearing length for each radial bearing [N]
Next, FIG. 7 shows the correlation between the reciprocal number (1 / W) of the oil shear work function (W) and the actual lifetime value (H) of the hydrodynamic bearing type rotating device. In addition, from FIG. 7, the reciprocal number (1 / W) and the life (H) of the hydrodynamic bearing type rotating device are in good agreement with the experimental results, and it has been proved that a correlation is recognized.

以上の事実から、図7に示すように、オイルせん断仕事関数(W)の逆数(1/W)の数値を10000から65000の範囲内になるように設定することで、オイルが回転せん断で劣化しない流体軸受式回転装置が得られる。なお、軸受寿命の観点からは、過剰品質にならない範囲で、65000にできる限り近い数値になるように1/Wの数値が設定されていることが好ましい。   From the above facts, as shown in FIG. 7, by setting the numerical value of the reciprocal (1 / W) of the oil shear work function (W) to be within the range of 10,000 to 65000, the oil is deteriorated by rotational shear. A hydrodynamic bearing type rotating device is obtained. From the viewpoint of bearing life, it is preferable that the numerical value of 1 / W is set so that the numerical value is as close as possible to 65000 within a range where excessive quality is not obtained.

ここで、上記数値範囲の下限値(10000)の根拠としては、1/Wの数値が10000より小さい場合には、オイルせん断仕事関数が大きくなり過ぎて、軸受の寿命を短くしてしまうことにある。   Here, as a basis for the lower limit value (10000) of the above numerical range, when the numerical value of 1 / W is smaller than 10000, the oil shear work function becomes too large and the life of the bearing is shortened. is there.

具体的には、1/Wが下限値である10000未満の場合には、オイルが軸受の回転により大きなせん断力を受けることで、オイルが蒸発したりオイルの油性を損ねて軸受が焼き付いてしまう。この結果、1/Wが下限値である10000以上になるように構成された流体軸受式回転装置では、約5万時間(約5年間に相当)の連続使用が可能であるのに対して、1/Wが10000未満の流体軸受式回転装置では、約3000〜8000時間の連続使用によって軸受部分が焼きついてしまい、寿命が約1/10〜1/5程度まで短くなってしまう。   Specifically, when 1 / W is less than the lower limit of 10,000, the oil is subjected to a large shearing force due to the rotation of the bearing, so that the oil evaporates or the oil property of the oil is lost and the bearing is seized. . As a result, in the hydrodynamic bearing type rotating device configured so that 1 / W is 10000 or more which is the lower limit value, continuous use is possible for about 50,000 hours (equivalent to about 5 years), whereas In the hydrodynamic bearing type rotating device with 1 / W of less than 10,000, the bearing portion is burned by continuous use for about 3000 to 8000 hours, and the life is shortened to about 1/10 to 1/5.

一方、上限値(65000)の根拠としては、1/Wの数値が65000より大きい場合には、過剰寿命であり、生産性、コスト、低温での性能、等を損なうおそれがあることにある。   On the other hand, the reason for the upper limit (65000) is that if the value of 1 / W is larger than 65000, it is an excessive life, and there is a possibility that productivity, cost, performance at low temperature, etc. may be impaired.

具体的には、1/Wが上限値である65000を超えた場合には、装置の寿命に関しては充分である。しかし、オイルせん断仕事関数Wを小さくする、すなわちオイルせん断を軽くしながら流体軸受の剛性や回転精度を維持するためには軸受隙間を広げつつ、軸受面積を大きく設計することになるが、この場合、低温では、オイルの粘性抵抗が大きくなってモータ消費電流が約1.2〜2.0倍となり、商品としての要求性能が満たされなくなってしまう。さらに、オイルせん断仕事関数Wを小さくするために、軸受隙間を広げ、かつ軸受面積を大きくした上で同等の軸受剛性を確保しようとすると、寸法の大きな軸受部品を高精度に加工して組み立てることになるので、部品コストが高くなってしまう。   Specifically, when 1 / W exceeds the upper limit of 65000, the life of the apparatus is sufficient. However, in order to reduce the oil shear work function W, that is, to maintain the rigidity and rotational accuracy of the fluid bearing while reducing the oil shear, the bearing area is increased and the bearing area is designed to be large. At low temperatures, the viscous resistance of the oil increases and the motor current consumption is about 1.2 to 2.0 times, and the required performance as a product is not satisfied. Furthermore, in order to reduce the oil shear work function W, to increase the bearing clearance and increase the bearing area and to secure equivalent bearing rigidity, high-precision bearing parts are processed and assembled with high precision. As a result, the cost of parts becomes high.

また、ラジアル軸受部の摩擦トルクの大きさを表すラジアル摩擦相当関数と、オイルせん断仕事関数(W)の逆数(1/W)との関係を図8に示す。ここでは、逆数(1/W)を大きく設定しすぎると、ラジアル軸受寿命は長くなるがラジアル摩擦トルクが大きくなるという欠点が生じる。なお、ラジアル摩擦相当関数とは、軸受面積と回転数とに比例し、軸受隙間の大きさに反比例する関数であるが、ここでは詳しい説明を省略する。   Further, FIG. 8 shows the relationship between the radial friction equivalent function representing the magnitude of the friction torque of the radial bearing portion and the reciprocal (1 / W) of the oil shear work function (W). Here, if the reciprocal number (1 / W) is set too large, the radial bearing life becomes longer, but there is a disadvantage that the radial friction torque increases. The radial friction equivalent function is a function proportional to the bearing area and the rotational speed and inversely proportional to the size of the bearing gap, but detailed description thereof is omitted here.

次に、具体的な数値を挙げて、実際にオイルせん断仕事関数Wの逆数を算出する。
図1に示す流体軸受式回転装置15において、
70℃におけるオイルの粘度η=0.0041[N・S/m^2]、
角速度ω=565.2[rad/s(=2×π×5400/60)]、
軸直径D=0.000299[m]、
上側のラジアル軸受1個当たりの長さL=0.0023[m]、
ラジアル軸受の半径方向における隙間C=0.00000309[m]、
上側ラジアル軸受の軸受長さの中央部に加えられる負荷P=0.343[N]
とすると、上記第1式〜第3式より、
剛性相当関数Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3 =3710000
偏心率相当関数Ep=P/(Fs×C) =0.0299
オイルせん断仕事関数W=P×L×Ep =0.0000236
1/W=42400
となる。
Next, specific numerical values are given and the reciprocal number of the oil shear work function W is actually calculated.
In the hydrodynamic bearing type rotating device 15 shown in FIG.
Oil viscosity at 70 ° C. η = 0.004 [N · S / m ^ 2],
Angular velocity ω = 565.2 [rad / s (= 2 × π × 5400/60)],
Shaft diameter D = 0.000299 [m],
Length L per upper radial bearing L = 0.0023 [m],
Clearance C = 0.00000309 [m] in the radial direction of the radial bearing
Load P = 0.343 [N] applied to the center of the bearing length of the upper radial bearing
Then, from the above first to third formulas,
Rigidity equivalent function Fs = (η × ω × D ^ 2 × L ^ 2) / C ^ 3 = 3710000
Eccentricity equivalent function Ep = P / (Fs × C) = 0.0299
Oil shear work function W = P × L × Ep = 0.0000236
1 / W = 42400
It becomes.

この計算結果を図7に示すグラフに当てはめてみると、この流体軸受式回転装置は70℃において約4万時間という十分な寿命を有すると推定される。
なお、本実施例では、軸2の材質としてステンレス鋼、高マンガンクロム鋼、または炭素鋼を使用している。また、スリーブ1の材質としては、ステンレス鋼、銅合金、またはそれらの表面に無電解ニッケルメッキまたはDLCコーティングした材料を使用している。さらに、ラジアル軸受面の表面粗さが0.01〜1.60μmの範囲内になるように加工した材料を使用している。
When this calculation result is applied to the graph shown in FIG. 7, it is estimated that the hydrodynamic bearing type rotating device has a sufficient life of about 40,000 hours at 70.degree.
In this embodiment, stainless steel, high manganese chrome steel, or carbon steel is used as the material of the shaft 2. As the material of the sleeve 1, stainless steel, copper alloy, or a material obtained by electroless nickel plating or DLC coating on the surface thereof is used. Further, a material processed so that the surface roughness of the radial bearing surface is within a range of 0.01 to 1.60 μm is used.

また、軸受材料にメッキを施さない銅合金を使用する場合には、オイルと銅成分とが化学反応を起して劣化を早め、流体軸受装置の寿命が10%程度短くなる場合がある。しかし、本発明で定義するオイルせん断仕事関数Wには、これらのパラメータについては考慮していないものとする。   In addition, when a copper alloy that is not plated is used for the bearing material, the oil and the copper component cause a chemical reaction to accelerate deterioration, and the life of the hydrodynamic bearing device may be shortened by about 10%. However, these parameters are not considered in the oil shear work function W defined in the present invention.

なお、上述した図4に示す流体軸受式回転装置において、上下2つのラジアル軸受に対して加えられるそれぞれのラジアル荷重の値が不明な場合には、以下の方法により求めることができる。   In the hydrodynamic bearing type rotating device shown in FIG. 4 described above, when the values of the radial loads applied to the upper and lower radial bearings are unknown, they can be obtained by the following method.

すなわち、本発明に係る流体軸受式回転装置において回転体となる、軸2、フランジ3、ハブロータ7、ロータ磁石9、ディスク10、スペーサ12、クランパー11およびネジ13を一体のまま取り出し、任意の位置Qに充分細い糸を取り付け、自然状態で吊り下げた状態の構成を図10に示す。このように回転体に相当する部分を吊り下げることで、軸中心と糸の延長線との交点となる重心位置を求めることができる。一般に、この方法は糸釣法と呼ばれている。   That is, the shaft 2, the flange 3, the hub rotor 7, the rotor magnet 9, the disk 10, the spacer 12, the clamper 11, and the screw 13 that are the rotating body in the hydrodynamic bearing rotating device according to the present invention are taken out as a single unit, FIG. 10 shows a configuration in which a sufficiently thin thread is attached to Q and suspended in a natural state. By suspending the portion corresponding to the rotating body in this way, it is possible to obtain the position of the center of gravity that is the intersection of the axis center and the extension line of the yarn. In general, this method is called a thread fishing method.

これにより、図10に示すように、上側軸受長さの中央部に加えられる負荷Puは、
Pu=P×(S1/(S1+S2))
という関係式に基づいて求めることができる。
Thereby, as shown in FIG. 10, the load Pu applied to the center part of the upper bearing length is
Pu = P × (S1 / (S1 + S2))
It can obtain | require based on the relational expression.

一方、下側軸受長さの中央部に加えられる負荷Plは、
Pl=P−Pu
という関係式に基づいて求めることができる。
On the other hand, the load Pl applied to the central part of the lower bearing length is
Pl = P-Pu
It can obtain | require based on the relational expression.

以上のように、回転体となる部材の重心の位置を求めることで、上下2つのラジアル軸受のそれぞれ1個ずつに加えられるラジアル荷重値を求めることができる。これにより、図4に示す流体軸受式回転装置のように、ラジアル軸受隙間が2箇所ある場合でも、上記第1式のPにPlまたはPuの値を当てはめてオイルせん断仕事関数Wを算出することができる。   As described above, the radial load value applied to each of the upper and lower radial bearings can be obtained by obtaining the position of the center of gravity of the member serving as the rotating body. Thus, even when there are two radial bearing gaps as in the fluid bearing type rotating device shown in FIG. 4, the oil shear work function W is calculated by applying the value of Pl or Pu to P in the above first formula. Can do.

なお、図9に示すように、先に定義した剛性相当関数Fsについては、ラジアル軸受寿命実績時間Hとの間において、あまり強い相関関係は示していない。一方、図2に示すようにオイルせん断仕事関数Wの逆数1/Wについては、軸受寿命Hとの間で強い相関関係を有する。   As shown in FIG. 9, the rigidity equivalent function Fs defined above does not show a very strong correlation with the actual radial bearing life time H. On the other hand, as shown in FIG. 2, the reciprocal 1 / W of the oil shear work function W has a strong correlation with the bearing life H.

また、本実施例において、軸とスリーブ間の隙間に注入されたオイルは70℃における粘度が寿命に影響を与える。本実施例では、潤滑剤としてエステル系オイルを用いているが、オイルの主成分がフッソオイル、シリコンオイル、オレフィンオイルの潤滑剤を用いた場合には、流体軸受式回転装置の寿命に多少の影響がある。しかし、これらの影響は約15パーセント以下であることを別途実験により確認しているため、本実施例において定義するオイルせん断仕事関数Wについては、これらのパラメータは考慮に入れていないものとする。なお、潤滑剤としては、高流動性グリスを用いることができ、さらにイオン性液体を用いることも可能と考えられる。   In this embodiment, the viscosity of the oil injected into the gap between the shaft and the sleeve at 70 ° C. affects the life. In this embodiment, ester-based oil is used as the lubricant. However, when the main component of the oil is a lubricant of fluorine oil, silicon oil, or olefin oil, there is some influence on the life of the hydrodynamic bearing type rotating device. There is. However, since it has been confirmed by experiment separately that these effects are about 15% or less, these parameters are not taken into consideration for the oil shear work function W defined in this embodiment. As the lubricant, high fluidity grease can be used, and it is considered possible to use an ionic liquid.

以上のように、このラジアル軸受面の半径方向における隙間は、1.0μm以上であり、隙間が変化する段部の無いほぼストレートな隙間となっている。そして、軸とスリーブとで形成される隙間には潤滑剤が保持され、ラジアル軸受面のハブロータ7側に隣接してラジアル軸受面のそれより大きい隙間を有するオイル溜まり部を有している。また、そのオイル溜まり部の容積は、ラジアル軸受面の隙間容積の10%以上となるように構成されている。   As described above, the gap in the radial direction of the radial bearing surface is 1.0 μm or more, and is a substantially straight gap without a step portion where the gap changes. A lubricant is held in a gap formed by the shaft and the sleeve, and an oil reservoir having a gap larger than that of the radial bearing surface is provided adjacent to the hub rotor 7 side of the radial bearing surface. In addition, the volume of the oil reservoir is configured to be 10% or more of the clearance volume of the radial bearing surface.

これにより、ラジアル流体軸受のオイルせん断仕事関数(W)の逆数(1/W)の数値を10000から65000の範囲内にすることで、オイルが回転せん断で劣化しない長寿命な流体軸受式回転装置を得ることができる。   Accordingly, by setting the numerical value of the reciprocal (1 / W) of the oil shear work function (W) of the radial fluid bearing within the range of 10,000 to 65000, the fluid bearing type rotating device with a long life in which the oil does not deteriorate due to rotational shearing. Can be obtained.

以上のような構成を備えた流体軸受式回転装置15の他の実施例について、実施例1と同じく、図1〜図6、図10、図14〜図17を用いて説明すれば以下の通りである。
なお、本実施例では、実施例1において説明したオイルせん断仕事関数(W)の代わりに、オイルせん断相当関数(E)を用いて、上記仮説の検証を行った。
Another embodiment of the hydrodynamic bearing type rotating device 15 having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 6, 10, and 14 to 17 as in the first embodiment. It is.
In this example, the hypothesis was verified using an oil shear equivalent function (E) instead of the oil shear work function (W) described in Example 1.

すなわち、オイルせん断相当関数(E)と軸受寿命との関係が、図2に示すグラフのような関係になると仮説を立てたものである。すなわち、オイルに加えられるせん断仕事が一定範囲内に設定された流体軸受式回転装置であれば、高温、高速連続回転を行った場合でも長寿命になるという仮説である。   That is, it is hypothesized that the relationship between the oil shear equivalent function (E) and the bearing life is as shown in the graph shown in FIG. That is, it is a hypothesis that a hydrodynamic bearing type rotating device in which the shear work applied to oil is set within a certain range will have a long life even at high temperature and high speed continuous rotation.

オイルのせん断による劣化を防ぐためには、第1に、オイルがせん断される現象を解明してせん断を一定値以下に収めることでオイルに対するせん断量を軽減することが考えられる。さらに、第2に、オイルせん断相当関数への影響が大きくまた部品の加工精度の影響を受けるラジアル軸受の半径方向における隙間を一定値以上に規定して、オイルせん断仕事関数と機械的なコスレを軽減すること、第3に、オイル溜まり部の油量(容積)を一定以上として油量不足を防止すること等が考えられる。   In order to prevent deterioration of oil due to shearing, firstly, it is conceivable to reduce the amount of shearing with respect to oil by elucidating the phenomenon that oil is sheared and keeping shear below a certain value. Second, the radial shear clearance in the radial bearing, which has a large effect on the oil shear equivalent function and is also affected by the machining accuracy of the parts, is defined to be a certain value or more, so that the oil shear work function and the mechanical elasticity are increased. It is conceivable to reduce, and thirdly, to prevent the oil amount shortage by setting the oil amount (volume) of the oil reservoir to a certain level or more.

また、本実施例でも、上記実施例1と同様に、上記実施形態に係る流体軸受式回転装置15において、スリーブ1と軸2の間のラジアル軸受隙間の大きさと、流体軸受の実際の寿命比率(H)とは、図5に示すグラフのような関係となる。   Also in this example, as in Example 1 above, in the hydrodynamic bearing type rotating device 15 according to the above embodiment, the size of the radial bearing gap between the sleeve 1 and the shaft 2 and the actual life ratio of the fluid bearing (H) has a relationship like the graph shown in FIG.

すなわち、実施例1においても説明したように、ラジアル軸受面とスリーブ1(または軸2)との間の半径方向における隙間は、小さいほど流体軸受の剛性は高まり、外力が加わった場合の強度が高まるが、一方で半径方向における隙間(C)が1μm未満の場合には、軸2の外周面の加工精度や、スリーブ1の内周面の加工精度や表面粗さが悪い影響を及ぼす。従って、ラジアル軸受隙間は1μm以上に設定されていることは、流体軸受式回転装置の長寿命化を図る上で好ましい。   That is, as described in the first embodiment, the smaller the gap in the radial direction between the radial bearing surface and the sleeve 1 (or the shaft 2), the higher the rigidity of the fluid bearing and the strength when an external force is applied. On the other hand, when the gap (C) in the radial direction is less than 1 μm, the processing accuracy of the outer peripheral surface of the shaft 2, the processing accuracy and the surface roughness of the inner peripheral surface of the sleeve 1 are adversely affected. Therefore, it is preferable that the radial bearing clearance is set to 1 μm or more in order to extend the life of the hydrodynamic bearing type rotating device.

実施例1でも説明した図6に示すグラフによれば、ハブロータ7側のオイル溜まり部1Eの容積が、ほぼストレートでハブロータ7側に位置するラジアル軸受隙間の容積の10%以上あれば良好であることを示している。   According to the graph shown in FIG. 6 described in the first embodiment, it is good if the volume of the oil reservoir 1E on the hub rotor 7 side is approximately straight and is 10% or more of the volume of the radial bearing gap located on the hub rotor 7 side. It is shown that.

ここで、従来の流体軸受式回転装置のように、オイルせん断相当関数やラジアル軸受隙間の設定に際し何の配慮もされていない場合には、このオイル溜まり量は100%以上を必要とする場合がある。しかし、本実施例のように、オイルせん断相当関数やラジアル軸受隙間の設定を考慮している場合には、オイルが強いせん断を受けないため、図6に示すように少量のオイル溜まりがあれば充分である。このように、本実施例の流体軸受式回転装置では、従来よりも少量のオイル量で済むために、流体軸受式回転装置に対して衝撃荷重が加えられた場合でも、オイルがこぼれてしまうことを回避することができる。   Here, when no consideration is given to the setting of the oil shear equivalent function and the radial bearing clearance as in the conventional fluid bearing type rotating device, the oil reservoir amount may require 100% or more. is there. However, when the setting of the oil shear equivalent function and the radial bearing clearance is taken into consideration as in this embodiment, since the oil is not subjected to strong shearing, if there is a small oil reservoir as shown in FIG. It is enough. As described above, in the fluid dynamic bearing type rotating device of this embodiment, since a smaller amount of oil is required than in the prior art, even when an impact load is applied to the fluid dynamic bearing type rotating device, oil spills out. Can be avoided.

なお、ラジアル軸受面としては、図1に示すように、ストレート部分が1つで軸受長さがLrのもの以外にも、例えば、図4に示すように、動圧発生溝1Aと動圧発生溝1Bとが軸2の径小部2Aによって2つに分断されてストレート部分が2つある場合には、図6に示すオイル量とは、ハブロータ7側のラジアル軸受面(図中Lr)におけるオイル量を意味するものとする点についても、上記実施例1と同様である。   As shown in FIG. 1, the radial bearing surface has one straight part and a bearing length of Lr. For example, as shown in FIG. When the groove 1B is divided into two by the small-diameter portion 2A of the shaft 2 and there are two straight portions, the oil amount shown in FIG. 6 corresponds to the radial bearing surface (Lr in the drawing) on the hub rotor 7 side. The point that the oil amount is meant is the same as in the first embodiment.

次に、オイルせん断相当関数を一定値以下にしてせん断を軽減させるためのオイルせん
断相当関数の条件を数式によって定義した。
第4式は、オイルせん断相当関数Eは、ラジアル軸受部の偏心率と速度の影響を受けるという仮説である。第5式は、オイルせん断相当関数Eが、軸受の剛性または発熱量の影響を受けるというもの、そして、第6式は、オイルせん断相当関数Eがオイルのせん断または発熱量の影響を受けるというものである。
Next, the conditions of the oil shear equivalent function for reducing the shear by setting the oil shear equivalent function to a certain value or less were defined by mathematical expressions.
The fourth equation is a hypothesis that the oil shear equivalent function E is affected by the eccentricity and speed of the radial bearing portion. The fifth equation is that the oil shear equivalent function E is affected by the bearing stiffness or the amount of heat generation, and the sixth equation is that the oil shear equivalent function E is affected by the oil shear or the amount of heat generation. It is.

これらを数式で表すと、
第4式 : オイルせん断相当関数E=Ep×ω×ω
第5式 : 偏心率相当関数Ep=P/(Fs×C)
第6式 : 剛性相当関数Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3
η:70℃における絶対粘度 [N・S/m^2]
ω:角速度 [rad/s(=2・π・f/60)]
f:回転数 [rev/min]
D:軸直径 [m]
L:ラジアル軸受1個当たりの軸方向における長さ [m]
C:ラジアル軸受の半径方向における隙間 [m]
P:ラジアル軸受1個毎の軸受長さの中央部に加えられる負荷 [N]
次に、オイルせん断相当関数(E)の逆数(1/E)と流体軸受式回転装置の実際の寿命実績値(H)との相関を図14に示す。なお、図14から逆数(1/E)と流体軸受式回転装置の寿命(H)とは充分に実験結果に合致しており、相関が認められることが実証できている。
These can be expressed in mathematical formulas.
Formula 4: Oil shear equivalent function E = Ep × ω × ω
Formula 5: Eccentricity equivalent function Ep = P / (Fs × C)
Sixth Formula: Rigidity equivalent function Fs = (η × ω × D ^ 2 × L ^ 2) / C ^ 3
η: Absolute viscosity at 70 ° C. [N · S / m ^ 2]
ω: angular velocity [rad / s (= 2 · π · f / 60)]
f: Number of revolutions [rev / min]
D: Shaft diameter [m]
L: Length in the axial direction per radial bearing [m]
C: Clearance in radial direction of radial bearing [m]
P: Load applied to the center of the bearing length for each radial bearing [N]
Next, FIG. 14 shows the correlation between the reciprocal (1 / E) of the oil shear equivalent function (E) and the actual lifetime value (H) of the hydrodynamic bearing type rotating device. In addition, from FIG. 14, the reciprocal number (1 / E) and the life (H) of the hydrodynamic bearing type rotating device are in good agreement with the experimental results, and it has been proved that a correlation is recognized.

以上の事実から、図14に示すように、オイルせん断相当関数(E)の逆数(1/E)の数値を0.00001以上になるように設定することで、オイルが回転せん断で劣化しない流体軸受式回転装置が得られる。なお、軸受寿命の観点からは、過剰品質にならない範囲で、0.00013以下にできる限り近い数値になるように1/Eの数値が設定されていることが好ましい。   From the above fact, as shown in FIG. 14, by setting the numerical value of the reciprocal (1 / E) of the oil shear equivalent function (E) to be 0.00001 or more, the fluid in which the oil does not deteriorate due to rotational shearing. A bearing type rotating device is obtained. From the viewpoint of bearing life, it is preferable that the value of 1 / E is set so as to be as close as possible to 0.00013 or less in a range where excessive quality is not obtained.

ここで、上記1/Eの数値範囲の下限値(0.00001)の根拠としては、1/Eの数値が0.00001より小さい場合には、オイルせん断相当関数が大きくなり過ぎて、軸受の寿命を短くしてしまうことにある。   Here, as a basis for the lower limit (0.00001) of the numerical range of 1 / E, when the numerical value of 1 / E is smaller than 0.00001, the oil shear equivalent function becomes too large, and the bearing It is to shorten the life.

具体的には、1/Eが下限値である0.00001未満の場合には、オイルが軸受の回転により大きなせん断力を受けることで、オイルが蒸発したり、オイルの油性を損ねて軸受が焼け付いてしまう。この結果、1/Eが下限値である0.00001以上になるように構成された流体軸受式回転装置では、約5万時間(約5年間に相当)の連続使用が可能であるのに対して、1/Eが0.00001未満の流体軸受式回転装置では、約3000〜8000時間の連続使用によって軸受部分が焼け付いてしまい、寿命が約1/10〜1/5程度まで短くなってしまう。   Specifically, when 1 / E is less than the lower limit of 0.00001, the oil is subjected to a large shearing force due to the rotation of the bearing, so that the oil evaporates or the oil property of the oil is impaired. I will burn it. As a result, the hydrodynamic bearing type rotating device configured so that 1 / E is equal to or more than the lower limit value of 0.00001 can be continuously used for about 50,000 hours (equivalent to about five years). Thus, in the hydrodynamic bearing type rotating device with 1 / E less than 0.00001, the bearing portion is burned out by continuous use for about 3000 to 8000 hours, and the life is shortened to about 1/10 to 1/5. End up.

図14において1/Eの数値が0.00001以下では急激に変化している。このような条件ではオイルに加えられるせん断が多き過ぎ、オイルの分子構造に許容値以上のストレスがかかり、オイルが短時間に劣化しているものと推察される。実際に軸受の寿命試験を行い、その累積故障率のデータを収集した一事例を図17に示している。図17の縦軸は流体軸受式回転装置の累積故障率であり、横軸は総回転時間(H)であるが、図17においても、1/Eの値が0.00001以下では、グラフが著しく(不連続に)左側に位置することが示されている。これらのデータを基に1/Eの数値が0.00001の場合に流体軸受式回転装置の寿命が変化することを見い出したものである。   In FIG. 14, when the value of 1 / E is 0.00001 or less, it changes rapidly. Under such conditions, too much shear is applied to the oil, and the molecular structure of the oil is stressed beyond the allowable value, and it is assumed that the oil has deteriorated in a short time. FIG. 17 shows an example in which the bearing life test was actually performed and the cumulative failure rate data was collected. The vertical axis in FIG. 17 is the cumulative failure rate of the hydrodynamic bearing type rotating device, and the horizontal axis is the total rotation time (H). Also in FIG. 17, when the value of 1 / E is 0.00001 or less, the graph is It is shown to be significantly (discontinuously) located on the left side. Based on these data, it has been found that the life of the hydrodynamic bearing type rotating device changes when the value of 1 / E is 0.00001.

一方、上限値(0.00013)の根拠としては、1/Eの数値が0.00013より大きい場合には、過剰寿命であり、生産性、コスト、低温での性能、等を損なうおそれがあることにある。   On the other hand, as a basis for the upper limit value (0.00013), when the value of 1 / E is larger than 0.00013, it is an excessive life, which may impair productivity, cost, performance at low temperature, and the like. There is.

具体的には、1/Eが上限値である0.00013を超えた場合には、装置の寿命に関しては充分である。しかし、オイルせん断相当関数Eを小さくする、すなわちオイルせん断を軽くしながら流体軸受の剛性や回転精度を維持するためには軸受隙間を広げつつ、軸受面積を大きく設計することになるが、この場合、低温では、オイルの粘性抵抗が大きくなってモータ消費電流が約1.2〜2.0倍となり、商品としての要求性能が満たされなくなってしまう。   Specifically, when 1 / E exceeds the upper limit of 0.00013, the life of the apparatus is sufficient. However, in order to reduce the oil shear equivalent function E, that is, to maintain the rigidity and rotational accuracy of the fluid bearing while reducing the oil shear, the bearing area is increased and the bearing area is designed to be large. At low temperatures, the viscous resistance of the oil increases and the motor current consumption is about 1.2 to 2.0 times, and the required performance as a product is not satisfied.

詳細には、これら流体軸受式回転装置は図示しない駆動用のLSI(集積回路)によりステータ8に電流が供給され、回転磁界が発生してロータ磁石9に回転力が与えられるが、1/Eが0.00013を超えると図示しない駆動用のLSIの能力を超え、ステータ8電流が供給できなくなり、正常な回転数が得られなくなる場合もあった。   More specifically, in these hydrodynamic bearing type rotating devices, a current is supplied to the stator 8 by a driving LSI (integrated circuit) (not shown), a rotating magnetic field is generated and a rotating force is applied to the rotor magnet 9. When the value exceeds 0.00013, the capacity of the driving LSI (not shown) is exceeded, and the stator 8 current cannot be supplied, and a normal rotational speed may not be obtained.

さらに、オイルせん断相当関数Eを小さくするために、軸受隙間を広げ、かつ軸受面積を大きくした上で同等の軸受剛性を確保しようとすると、寸法の大きな軸受部品を高精度に加工して組み立てることになるので、部品コストが高くなってしまう。   In addition, in order to reduce the oil shear equivalent function E, to increase the bearing clearance and increase the bearing area and to secure the same bearing rigidity, high-precision bearing parts are processed and assembled with high precision. As a result, the cost of parts becomes high.

また、ラジアル軸受部の摩擦トルクの大きさを表すラジアル摩擦相当関数と、オイルせん断相当関数(E)の逆数(1/E)との関係を図15に示す。ここでは、逆数(1/E)を大きく設定しすぎると、ラジアル軸受寿命は長くなるがラジアル摩擦トルクが大きくなるという欠点が生じる。なお、ラジアル摩擦相当関数とは、軸受面積と回転数とに比例し、軸受隙間の大きさに反比例する関数であるが、ここでは詳しい説明を省略する。   Further, FIG. 15 shows the relationship between the radial friction equivalent function representing the magnitude of the friction torque of the radial bearing portion and the reciprocal (1 / E) of the oil shear equivalent function (E). Here, if the reciprocal number (1 / E) is set too large, the radial bearing life becomes long, but there is a disadvantage that the radial friction torque becomes large. The radial friction equivalent function is a function proportional to the bearing area and the rotational speed and inversely proportional to the size of the bearing gap, but detailed description thereof is omitted here.

次に、具体的な数値を挙げて、実際にオイルせん断相当Eの逆数を算出する。
図1に示す流体軸受式回転装置15において、
70℃におけるオイルの粘度η=0.0035[N・S/m^2]、
角速度ω=439.6[rad/s(=2×π×4200/60)]、
軸直径D=0.000299[m]、
ラジアル軸受1個当たりの長さL=0.00115[m]、
ラジアル軸受の半径方向における隙間C=0.00000309[m]、
上側ラジアル軸受の軸受長さの中央部に加えられる負荷P=0.196[N]
とすると、上記第4式〜第6式より、
剛性相当関数Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3 =616000
偏心率相当関数Ep=P/(Fs×C) =0.103
オイルせん断相当関数E=P×L×Ep =19900
1/E=0.00005
となる。
Next, specific numerical values are given and the reciprocal number of oil shear equivalent E is actually calculated.
In the hydrodynamic bearing type rotating device 15 shown in FIG.
Oil viscosity at 70 ° C. η = 0.0035 [N · S / m ^ 2],
Angular velocity ω = 439.6 [rad / s (= 2 × π × 4200/60)],
Shaft diameter D = 0.000299 [m],
Length L per radial bearing L = 0.00115 [m],
Clearance C = 0.00000309 [m] in the radial direction of the radial bearing
Load P = 0.196 [N] applied to the center of the bearing length of the upper radial bearing
Then, from the above fourth to sixth formulas,
Rigidity equivalent function Fs = (η × ω × D ^ 2 × L ^ 2) / C ^ 3 = 616000
Eccentricity equivalent function Ep = P / (Fs × C) = 0.103
Oil shear equivalent function E = P × L × Ep = 19900
1 / E = 0.00005
It becomes.

この計算結果を図14に示すグラフに当てはめてみると、この流体軸受式回転装置は70℃において約4万時間という十分な寿命を有すると推定される。
なお、本実施例でも、上記実施例1と同様に、軸2の材質としてステンレス鋼、高マンガンクロム鋼、または炭素鋼を使用している。また、スリーブ1の材質としては、ステンレス鋼、銅合金、またはそれらの表面に無電解ニッケルメッキまたはDLCコーティングした材料を使用している。さらに、ラジアル軸受面の表面粗さが0.01〜1.60μmの範囲内になるように加工した材料を使用している。
When this calculation result is applied to the graph shown in FIG. 14, it is estimated that the hydrodynamic bearing type rotating device has a sufficient life of about 40,000 hours at 70 ° C.
In this embodiment, as in the first embodiment, the shaft 2 is made of stainless steel, high manganese chrome steel, or carbon steel. As the material of the sleeve 1, stainless steel, copper alloy, or a material obtained by electroless nickel plating or DLC coating on the surface thereof is used. Further, a material processed so that the surface roughness of the radial bearing surface is within a range of 0.01 to 1.60 μm is used.

また、軸受材料にメッキを施さない銅合金を使用する場合には、オイルと銅成分とが化学反応を起して劣化を早め、流体軸受装置の寿命が10%程度短くなる場合がある。しかし、本発明で定義するオイルせん断相当関数Eには、これらのパラメータについては考慮していないものとする。   In addition, when a copper alloy that is not plated is used for the bearing material, the oil and the copper component cause a chemical reaction to accelerate deterioration, and the life of the hydrodynamic bearing device may be shortened by about 10%. However, these parameters are not considered in the oil shear equivalent function E defined in the present invention.

なお、上述した図4に示す流体軸受式回転装置において、上下2つのラジアル軸受に対して加えられるそれぞれのラジアル荷重の値が不明な場合には、上記実施例1と同様に、以下の方法により求めることができる。   In the hydrodynamic bearing type rotating device shown in FIG. 4 described above, when the values of the respective radial loads applied to the upper and lower radial bearings are unknown, as in the first embodiment, the following method is used. Can be sought.

すなわち、本発明に係る流体軸受式回転装置において回転体となる、軸2、フランジ3、ハブロータ7、ロータ磁石9、ディスク10、スペーサ12、クランパー11およびネジ13を一体のまま取り出し、任意の位置Qに充分細い糸を取り付け、自然状態で吊り下げた状態の構成を図10に示す。このように回転体に相当する部分を吊り下げることで、軸中心と糸の延長線との交点となる重心位置を求めることができる。一般に、この方法は糸釣法と呼ばれている。   That is, the shaft 2, the flange 3, the hub rotor 7, the rotor magnet 9, the disk 10, the spacer 12, the clamper 11, and the screw 13 that are the rotating body in the hydrodynamic bearing rotating device according to the present invention are taken out as a single unit, FIG. 10 shows a configuration in which a sufficiently thin thread is attached to Q and suspended in a natural state. By suspending the portion corresponding to the rotating body in this way, it is possible to obtain the position of the center of gravity that is the intersection of the axis center and the extension line of the yarn. In general, this method is called a thread fishing method.

これにより、図10に示すように、上側軸受長さの中央部に加えられる負荷Puは、
Pu=P×(S1/(S1+S2))
という関係式に基づいて求めることができる。
Thereby, as shown in FIG. 10, the load Pu applied to the center part of the upper bearing length is
Pu = P × (S1 / (S1 + S2))
It can obtain | require based on the relational expression.

一方、下側軸受長さの中央部に加えられる負荷Plは、
Pl=P−Pu
という関係式に基づいて求めることができる。
On the other hand, the load Pl applied to the central part of the lower bearing length is
Pl = P-Pu
It can obtain | require based on the relational expression.

以上のように、回転体となる部材の重心の位置を求めることで、上下2つのラジアル軸受のそれぞれ1個ずつに加えられるラジアル荷重値を求めることができる。これにより、図4に示す流体軸受式回転装置のように、ラジアル軸受隙間が2箇所ある場合でも、上記(4)式のPにPlまたはPuの値を当てはめてオイルせん断相当関数Eを算出することができる。   As described above, the radial load value applied to each of the upper and lower radial bearings can be obtained by obtaining the position of the center of gravity of the member serving as the rotating body. As a result, even when there are two radial bearing gaps as in the fluid bearing type rotating device shown in FIG. 4, the oil shear equivalent function E is calculated by applying the value of Pl or Pu to P in the above equation (4). be able to.

なお、図16に示すように、先に定義した剛性相当関数Fsについては、ラジアル軸受寿命実績時間Hとの間において、あまり強い相関関係は示していない。一方、図2に示すようにオイルせん断相当関数Eの逆数1/Eについては、軸受寿命Hとの間で強い相関関係を有する。   As shown in FIG. 16, the rigidity equivalent function Fs defined above does not show a very strong correlation with the actual radial bearing life time H. On the other hand, as shown in FIG. 2, the inverse 1 / E of the oil shear equivalent function E has a strong correlation with the bearing life H.

また、本実施例において、軸とスリーブ間の隙間に注入されたオイルは70℃における粘度が寿命に影響を与える。本実施例では、潤滑剤としてエステル系オイルを用いているが、オイルの主成分がフッソオイル、シリコンオイル、オレフィンオイルの潤滑剤を用いた場合には、流体軸受式回転装置の寿命に多少の影響がある。しかし、これらの影響は約15パーセント以下であることを別途実験により確認しているため、本実施例において定義するオイルせん断相当関数Eについては、これらのパラメータは考慮に入れていないものとする。なお、潤滑剤としては、高流動性グリスを用いることができ、さらにイオン性液体を用いることも可能と考えられる。   In this embodiment, the viscosity of the oil injected into the gap between the shaft and the sleeve at 70 ° C. affects the life. In this embodiment, ester-based oil is used as the lubricant. However, when the main component of the oil is a lubricant of fluorine oil, silicon oil, or olefin oil, there is some influence on the life of the hydrodynamic bearing type rotating device. There is. However, since it has been confirmed by experiments that these effects are about 15% or less, these parameters are not taken into consideration for the oil shear equivalent function E defined in this embodiment. As the lubricant, high fluidity grease can be used, and it is considered possible to use an ionic liquid.

以上のように、このラジアル軸受面の半径方向における隙間は、1.0μm以上であり、隙間が変化する段部の無いほぼストレートな隙間となっている。そして、軸とスリーブとで形成される隙間には潤滑剤が保持され、ラジアル軸受面のハブロータ7側に隣接してラジアル軸受面のそれより大きい隙間を有するオイル溜まり部を有している。また、そのオイル溜まり部の容積は、ラジアル軸受面の隙間容積の10%以上となるように構成されている。   As described above, the gap in the radial direction of the radial bearing surface is 1.0 μm or more, and is a substantially straight gap without a step portion where the gap changes. A lubricant is held in a gap formed by the shaft and the sleeve, and an oil reservoir having a gap larger than that of the radial bearing surface is provided adjacent to the hub rotor 7 side of the radial bearing surface. In addition, the volume of the oil reservoir is configured to be 10% or more of the clearance volume of the radial bearing surface.

これにより、ラジアル流体軸受のオイルせん断相当関数(E)の逆数(1/E)の数値を0.00001から0.00013の範囲内にすることで、オイルが回転せん断で劣化しない長寿命な流体軸受式回転装置を得ることができる。   Thus, by setting the numerical value of the reciprocal (1 / E) of the oil shear equivalent function (E) of the radial fluid bearing within the range of 0.00001 to 0.00013, the long-life fluid in which the oil does not deteriorate due to rotational shearing A bearing type rotating device can be obtained.

[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention.

(A)
上記実施形態および実施例では、軸2が回転し、スリーブ1が袋状に密封されている軸受の構造を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(A)
In the said embodiment and Example, the structure of the bearing which the axis | shaft 2 rotated and the sleeve 1 was sealed in the bag shape was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the present invention is not limited to this.

例えば、米国特許第5112142号(HYDRODYNAMIC BEARING)の図1に示すように、軸の両端が固定されスリーブが回転可能な軸受回転装置に対して本発明を適用することも可能である。   For example, as shown in FIG. 1 of US Pat. No. 5,112,142 (HYDRODYNAMIC BEARING), the present invention can be applied to a bearing rotating device in which both ends of a shaft are fixed and a sleeve is rotatable.

この場合には、上記実施形態の図1および図4に示す記号Lrに相当する、段部を持たない略ストレートな軸受隙間を有しており、そのラジアル軸受面のオイル量に対して、上部または下部のいずれか一方に連接するオイル溜まりを持つ流体軸受回転装置であればよい。   In this case, there is a substantially straight bearing gap that does not have a step portion, corresponding to the symbol Lr shown in FIGS. 1 and 4 of the above embodiment. Alternatively, it may be a fluid bearing rotating device having an oil reservoir connected to one of the lower portions.

(B)
上記実施形態および実施例では、軸2が回転し、スリーブ1が袋状に密封された軸受の構造を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(B)
In the said embodiment and Example, the structure of the bearing which the axis | shaft 2 rotated and the sleeve 1 was sealed in the bag shape was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the present invention is not limited to this.

例えば、特許第3155529号(「流体動圧軸受を備えたモータ及びこのモータを備えた記録ディスク駆動装置」)の図2に示すように、軸の上側にハブロータが固定され、軸の下側にリング形状の部材が取り付けられ、このリング形状の部材周辺がラジアル軸受面に隣接するオイル溜まりを有しており、ハブロータの下面とスリーブの上面が対向してスラスト軸受面を形成しておりハブロータと軸のコーナ部にスリーブの面取りとスラスト軸受面の内側にラジアル軸受面に隣接するオイル溜まりを有する軸受回転装置に対しても本発明を適用することが可能である。   For example, as shown in FIG. 2 of Japanese Patent No. 3155529 ("Motor with fluid dynamic pressure bearing and recording disk drive with this motor"), a hub rotor is fixed on the upper side of the shaft, and below the shaft. A ring-shaped member is attached, the periphery of the ring-shaped member has an oil sump adjacent to the radial bearing surface, and the lower surface of the hub rotor and the upper surface of the sleeve are opposed to form a thrust bearing surface. The present invention can also be applied to a bearing rotating device having a chamfered sleeve at the corner portion of the shaft and an oil reservoir adjacent to the radial bearing surface inside the thrust bearing surface.

(C)
上記実施形態および実施例では、ラジアル軸受面上部において軸2の周りにオイル溜まりと、ラジアル軸受面の下部において軸2とフランジ3のコーナ部に、軸方向に上方に伸びるオイル溜まりを設けた軸受の構造を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(C)
In the above-described embodiments and examples, an oil reservoir is provided around the shaft 2 at the upper part of the radial bearing surface, and an oil sump extending upward in the axial direction is provided at the corner portion of the shaft 2 and the flange 3 at the lower part of the radial bearing surface. The structure was described as an example. However, the present invention is not limited to this.

例えば、特開2004−36892号公報に示すように、ラジアル軸受面の上部に軸に略直角方向に伸びるオイル溜まりを設けた流体軸受回転装置であっても本発明を適用することは可能である。   For example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-36892, the present invention can be applied even to a fluid bearing rotating device in which an oil sump extending in a direction substantially perpendicular to the shaft is provided on the radial bearing surface. .

また、特開昭57−137820号公報に記載されているように、ラジアル軸受面に循環穴が設けられた流体軸受式回転装置に対しても同様に、本発明を適用することが可能である。   Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-137820, the present invention can be similarly applied to a hydrodynamic bearing type rotating device in which a circulation hole is provided on a radial bearing surface. .

(D)
上記実施例1では、ラジアル軸受のオイルせん断仕事関数Wと流体軸受寿命Hとの関係について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、スラスト軸受部に関しても、同様の仮説と理論とを構築することで説明することが可能と考えられる。
(D)
In the first embodiment, the relationship between the oil shear work function W of the radial bearing and the fluid bearing life H has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, it is considered possible to explain the thrust bearing part by constructing a similar hypothesis and theory.

(E)
上記実施例2では、ラジアル軸受のオイルせん断相当関数Eと流体軸受寿命Hとの関係について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、スラスト軸受部に関しても、同様の仮説と理論とを構築することで説明することが可能と考えられる。
(E)
In the second embodiment, the relationship between the oil shear equivalent function E of the radial bearing and the fluid bearing life H has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, it is considered possible to explain the thrust bearing part by constructing a similar hypothesis and theory.

(F)
上記実施形態では、本発明を流体軸受式回転装置に適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(F)
In the said embodiment, the example which applied this invention to the hydrodynamic bearing type rotating device was given and demonstrated. However, the present invention is not limited to this.

例えば、図18に示すように、上記構成を有する流体軸受機構40、流体軸受式回転装置41を搭載しており、記録ヘッド42によって記録ディスク10に記録された情報を再生したり、記録ディスク10に対して情報を記録したりする記録再生装置43に対して本発明を適用することもできる。   For example, as shown in FIG. 18, the fluid bearing mechanism 40 and the fluid bearing type rotating device 41 having the above-described configuration are mounted, and information recorded on the recording disk 10 is reproduced by the recording head 42, or the recording disk 10 The present invention can also be applied to the recording / reproducing apparatus 43 that records information on the recording medium.

これにより、性能や品質を低下させることなく、信頼性の高い記録再生装置を得ることができる。   As a result, a highly reliable recording / reproducing apparatus can be obtained without degrading performance and quality.

本発明によれば、オイルが回転せん断によって劣化しない長寿命な流体軸受式回転装置を得ることができることから、ディスク式記録再生装置等に搭載される流体軸受式回転装置に対して広く適用可能である。   According to the present invention, it is possible to obtain a long-life hydrodynamic bearing type rotating device in which oil does not deteriorate due to rotational shearing. Therefore, the present invention can be widely applied to a hydrodynamic bearing type rotating device mounted on a disc type recording / reproducing device or the like. is there.

本発明の一実施形態に係る流体軸受式回転装置の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the hydrodynamic bearing type rotating apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 流体軸受式回転装置における軸受の寿命とオイルせん断仕事関数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the bearing life and oil shear work function in a hydrodynamic bearing type rotating device. 図1の流体軸受式回転装置の開口部付近の構成を示す拡大図。The enlarged view which shows the structure of the opening part vicinity of the hydrodynamic bearing type rotating apparatus of FIG. 本発明の他の実施形態に係る流体軸受式回転装置のラジアル軸受隙間付近の構成を示す拡大図。The enlarged view which shows the structure of the radial bearing clearance vicinity of the hydrodynamic bearing type rotating apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 流体軸受式回転装置のラジアル軸受隙間と軸受寿命との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the radial bearing clearance of a fluid-bearing-type rotary apparatus, and a bearing life. 流体軸受式回転装置のオイル溜まり油量比と軸受寿命との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the oil sump ratio of a fluid bearing type | mold rotary apparatus, and a bearing life. 流体式回転軸受装置におけるオイルせん断仕事関数の逆数と軸受寿命との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the reciprocal number of the oil shear work function in a fluid-type rotary bearing apparatus, and a bearing life. 流体軸受式回転装置におけるラジアル摩擦相当関数とオイルせん断仕事関数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the radial friction equivalent function and oil shear work function in a fluid-bearing rotary apparatus. 流体軸受式回転装置の剛性相当関数と軸受寿命との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the rigidity equivalent function and bearing life of a hydrodynamic bearing type rotating device. 図1の流体軸受式回転装置の重心位置を示す解説図。The explanatory view showing the gravity center position of the hydrodynamic bearing type rotating device of Drawing 1. 従来の流体軸受式回転装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the conventional fluid dynamic bearing type rotating device. 図11の従来の流体軸受式回転装置における回転数と軸受寿命との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the rotation speed and the bearing life in the conventional fluid dynamic bearing type rotating device of FIG. 図11の従来の流体軸受式回転装置におけるラジアル荷重と軸受寿命との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the radial load and bearing life in the conventional fluid dynamic bearing type rotating apparatus of FIG. 流体式回転軸受装置におけるオイルせん断相当関数の逆数と軸受寿命との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the reciprocal number of the oil shear equivalent function in a fluid-type rotary bearing apparatus, and a bearing life. 流体軸受式回転装置におけるラジアル摩擦相当関数とオイルせん断相当関数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the radial friction equivalent function and the oil shear equivalent function in a hydrodynamic bearing type rotating device. 流体軸受式回転装置の剛性相当関数と軸受寿命との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the rigidity equivalent function and bearing life of a hydrodynamic bearing type rotating device. 本発明に係る流体軸受式回転装置の軸受の累積故障率と時間の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the cumulative failure rate and time of the bearing of the hydrodynamic bearing type rotating device according to the present invention. 本発明に係る流体軸受式回転装置を備えた記録再生装置の構成図。The block diagram of the recording / reproducing apparatus provided with the fluid-bearing type rotating apparatus which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、21 スリーブ
1A,1B 動圧発生溝
1E オイル溜まり
2,22 軸
3,23 フランジ
3A,3B 動圧発生溝
4,24 スラスト板
5,25 オイル
6,26 ベース
7,27 ハブロータ
8,28 ステータ
9,29 ロータ磁石
10,30 ディスク
11,31 クランパー
12,32 スペーサ
13,33 ネジ
15 流体軸受式回転装置
21C 軸受穴
21D 凹部
21A,21B 動圧発生溝
23A,23B 動圧発生溝
40 流体軸受機構
41 流体軸受式回転装置
42 記録ヘッド
43 記録再生装置
E オイルせん断相当関数
W オイルせん断仕事関数(潤滑剤せん断仕事関数)
1, 21 Sleeve 1A, 1B Dynamic pressure generating groove 1E Oil pool 2, 22 Shaft 3, 23 Flange 3A, 3B Dynamic pressure generating groove 4, 24 Thrust plate 5, 25 Oil 6, 26 Base 7, 27 Hub rotor 8, 28 Stator 9, 29 Rotor magnet 10, 30 Disc 11, 31 Clamper 12, 32 Spacer 13, 33 Screw 15 Fluid bearing type rotating device 21C Bearing hole 21D Recess 21A, 21B Dynamic pressure generating groove 23A, 23B Dynamic pressure generating groove 40 Fluid bearing mechanism 41 Fluid bearing type rotating device 42 Recording head 43 Recording / reproducing device E Oil shear equivalent function W Oil shear work function (lubricant shear work function)

Claims (7)

軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブロータと、
前記軸の外周面およびスリーブ内周面の少なくとも一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
を備えており、
下記(1)式によって表わされるオイル(潤滑剤)せん断仕事関数をWとした場合、1/Wの値が10000以上になるように構成されている流体軸受式回転装置。
W=P×L×Ep ・・・・・・(1)
Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3 ・・・(2)
Ep=P/(Fs×C) ・・・・・・・・(3)
W:オイル(潤滑剤)せん断仕事関数
Fs:剛性相当関数
Ep:偏心率相当関数
η:70℃における絶対粘度 [N・S/m^2]
ω:角速度 [rad/S(=2・π・f/60)]
D:軸直径 [m]
f:回転数 [rev/min]
L:ラジアル軸受1個当たりの長さ [m]
C:ラジアル軸受半径方向における隙間 [m]
P:ラジアル軸受一個毎の軸受長さの中央部に加えられる負荷 [N]
A sleeve having a bearing hole;
A shaft inserted in a relatively rotatable state in the bearing hole of the sleeve;
A hub rotor attached to a rotating side of the sleeve and the shaft;
A radial bearing surface in which a dynamic pressure generating groove is formed in at least one of the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve;
With
A hydrodynamic bearing type rotating device configured so that the value of 1 / W is 10,000 or more, where W is an oil (lubricant) shear work function represented by the following formula (1).
W = P × L × Ep (1)
Fs = (η × ω × D ^ 2 × L ^ 2) / C ^ 3 (2)
Ep = P / (Fs × C) (3)
W: Oil (lubricant) shear work function Fs: Rigidity equivalent function Ep: Eccentricity equivalent function η: Absolute viscosity at 70 ° C. [N · S / m ^ 2]
ω: Angular velocity [rad / S (= 2 · π · f / 60)]
D: Shaft diameter [m]
f: Number of revolutions [rev / min]
L: Length per radial bearing [m]
C: Clearance in radial direction of radial bearing [m]
P: Load applied to the center of the bearing length of each radial bearing [N]
前記1/Wの値が65000以下になるように構成されている、
請求項1に記載の流体軸受式回転装置。
The 1 / W value is configured to be 65000 or less.
The hydrodynamic bearing type rotating device according to claim 1.
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブロータと、
前記軸の外周面およびスリーブ内周面の少なくとも一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、
を備えており、
下記(4)式によって表わされるオイル(潤滑剤)せん断相当関数をEとした場合、1/Eの値が0.00001以上になるように構成されている流体軸受式回転装置。
E=Ep×ω×ω ・・・・・・(4)
Fs=(η×ω×D^2×L^2)/C^3 ・・・(5)
Ep=P/(Fs×C) ・・・・・・・・(6)
E:オイル(潤滑剤)せん断相当関数
Fs:剛性相当関数
Ep:偏心率相当関数
η:70℃における絶対粘度 [N・S/m^2]
ω:角速度 [rad/S(=2・π・f/60)]
D:軸直径 [m]
f:回転数 [rev/min]
L:ラジアル軸受1個当たりの長さ [m]
C:ラジアル軸受半径方向における隙間 [m]
P:ラジアル軸受一個毎の軸受長さの中央部に加えられる負荷 [N]
A sleeve having a bearing hole;
A shaft inserted in a relatively rotatable state in the bearing hole of the sleeve;
A hub rotor attached to a rotating side of the sleeve and the shaft;
A radial bearing surface in which a dynamic pressure generating groove is formed in at least one of the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the sleeve;
With
A hydrodynamic bearing type rotating device configured such that the value of 1 / E is 0.00001 or more, where E is an oil (lubricant) shear equivalent function represented by the following equation (4).
E = Ep × ω × ω (4)
Fs = (η × ω × D ^ 2 × L ^ 2) / C ^ 3 (5)
Ep = P / (Fs × C) (6)
E: Oil (lubricant) shear equivalent function Fs: Rigidity equivalent function Ep: Eccentricity equivalent function η: Absolute viscosity at 70 ° C. [N · S / m ^ 2]
ω: angular velocity [rad / S (= 2 · π · f / 60)]
D: Shaft diameter [m]
f: Number of revolutions [rev / min]
L: Length per radial bearing [m]
C: Clearance in radial direction of radial bearing [m]
P: Load applied to the center of the bearing length of each radial bearing [N]
前記1/Eの値が0.00013以下になるように構成されている、
請求項1に記載の流体軸受式回転装置。
The 1 / E value is configured to be 0.00013 or less.
The hydrodynamic bearing type rotating device according to claim 1.
前記ラジアル軸受面と前記スリーブあるいは前記軸との間に形成される半径方向における隙間は、1μm以上であって、略一定である、
請求項1から4のいずれか1項に記載の流体軸受式回転装置。
The radial gap formed between the radial bearing surface and the sleeve or the shaft is 1 μm or more and is substantially constant.
The hydrodynamic bearing type rotating device according to any one of claims 1 to 4.
前記軸と前記スリーブとの間に形成される隙間には潤滑剤が保持され、前記ラジアル軸受面に隣接する位置に、その対向面との間の隙間が前記ラジアル軸受面より大きい潤滑剤溜まり部が形成されているとともに、
前記潤滑剤溜まり部の容積は、前記ラジアル軸受面と前記スリーブまたは前記軸との隙間の容積の10%以上である、
請求項1から5のいずれか1項に記載の流体軸受式回転装置。
Lubricant is held in the gap formed between the shaft and the sleeve, and the lubricant reservoir is located at a position adjacent to the radial bearing surface so that the gap between the opposed surface is larger than the radial bearing surface. Is formed,
The volume of the lubricant reservoir is 10% or more of the volume of the gap between the radial bearing surface and the sleeve or the shaft.
The hydrodynamic bearing type rotating device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から6のいずれか1項に記載の流体軸受式回転装置を備えた記録再生装置。
A recording / reproducing apparatus comprising the hydrodynamic bearing type rotating device according to claim 1.
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