JP2011226637A

JP2011226637A - 流体動圧ベアリングアセンブリ、流体動圧ベアリングアセンブリを具備するモーター及びこのモーターを搭載する記録ディスク駆動装置

Info

Publication number: JP2011226637A
Application number: JP2011042721A
Authority: JP
Inventors: Jong Ryeol Oh; レオルオウ、ジョング; Ho Kyung Jang; キョングジャング、ホウ
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: CN102322475A; US20110255393A1; JP5483463B2; KR20110115392A; KR101101643B1

Abstract

【課題】本発明は温度上昇で浮上の高さが低くなり、ベアリングの剛性が落ちるモーターに動圧を補償する流体動圧ベアリングアセンブリ、流体動圧ベアリングアセンブリを具備するモーター及びこのモーターを搭載する記録ディスク駆動装置に関する。
【解決手段】本発明の一実施例による流体動圧ベアリングアセンブリは、シャフトが挿入される軸孔を具備するスリーブと、上記シャフトの外径及びスリーブの内径のうち少なくとも１つに形成されるラジアル動圧部と、上記ラジアル動圧部の軸方向の上部の上記シャフトの外径及びスリーブの内径のうち少なくとも１つに形成されるサブラジアル動圧部を含み、上記ラジアル動圧部及びサブラジアル動圧部の間の軸孔に形成されるオイル界面がモーターの駆動で温度が増加することにより上記サブラジアル動圧部の方向に上昇することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度の上昇で浮上の高さが低くなり、ベアリングの剛性が落ちるモーターに動圧を補償する流体動圧ベアリングアセンブリ、流体動圧ベアリングアセンブリを具備するモーター及びこのモーターを搭載する記録ディスク駆動装置に関する。

記録ディスク駆動装置に用いられる小型のスピンドルモーターは、流体動圧ベアリングアセンブリが用いられ、上記流体動圧ベアリングアセンブリのシャフトとスリーブの間にはオイルが介在され、上記オイルから生じる流体圧力によりシャフトを支持する器具である。

最近、記録ディスク駆動装置の性能が向上するに伴って、低電流・低ＮＲＲＯ（ＮｏｎＲｅｐｅａｔａｂｌｅＲｕｎＯｕｔ）・耐衝撃・耐振動などの要求が高まっている。

特に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ、ｈａｒｄｄｉｓｋｄｒｉｖｅ）用スピンドルモーターがネットブック、携帯電話、ＰＭＰ、ゲーム機など多様な携帯用製品に適用されるにつれ、小型化に対する研究が活発に行われている。

一般的に、ハードディスクドライブ用モーターの流体動圧ベアリングアセンブリは、オイル界面がスリーブの外側に形成されるように設計される。このような流体動圧ベアリングアセンブリはオイルの量が極めて重要な因子であり、長期間の駆動などによりモーターの温度が上昇すると、オイルは熱膨脹によりオイルの粘度が小さくなる。

流体動圧ベアリングアセンブリは、オイルの粘度の減少によりローターケースが浮上する高さが低くなり、ベアリングアセンブリの剛性が弱くなるという問題点が発生する。

本発明の目的は、温度の上昇で浮上の高さが低くなり、ベアリングの剛性が落ちるモーターに動圧を補償する流体動圧ベアリングアセンブリ、流体動圧ベアリングアセンブリを具備するモーター及びこのモーターを搭載する記録ディスク駆動装置を提供することである。

本発明の一実施例による流体動圧ベアリングアセンブリは、シャフトが挿入される軸孔を具備するスリーブと、上記シャフトの外径及びスリーブの内径のうち少なくとも１つに形成されるラジアル動圧部と、上記ラジアル動圧部の軸方向の上部の上記シャフトの外径及びスリーブの内径のうち少なくとも１つに形成されるサブラジアル動圧部を含み、上記ラジアル動圧部及びサブラジアル動圧部の間の軸孔に形成されるオイル界面がモーターの駆動で温度が増加するに従って、上記サブラジアル動圧部の方向に上昇することができる。

また、本発明の一実施例による流体動圧ベアリングアセンブリの上記オイル界面は、上記サブラジアル動圧部のスパン長の上部まで上昇することができる。

また、本発明の一実施例による流体動圧ベアリングアセンブリの上記オイル界面は、上記モーターの稼働時には、上記シャフトの浮上により上記ラジアル動圧部の方向に下降することができる。

また、本発明の一実施例による流体動圧ベアリングアセンブリの上記ラジアル動圧部は、ヘリングボーン形状の動圧溝を含むことができる。

また、本発明の一実施例による流体動圧ベアリングアセンブリの上記サブラジアル動圧部は、イン−ポンプスパイラル形状の動圧溝を含むことができる。

また、本発明の一実施例による流体動圧ベアリングアセンブリの上記シャフトの外径及びスリーブの内径のうち少なくとも１つに凹溝が形成され、オイルを保存するオイル保存部をさらに含み、上記ラジアル動圧部は上記オイル保存部の軸方向の上部及び下部に形成されることができる。

また、本発明の一実施例による流体動圧ベアリングアセンブリの上記サブラジアル動圧部は、上記オイル保存部の軸方向の上部に形成される上記ラジアル動圧部より軸方向の上部に位置することができる。

他の側面において、本発明の一実施例によるモーターは、上記流体動圧ベアリングアセンブリと、上記シャフトと連動して回転するローターを含むことができる。

また、他の側面において、本発明の一実施例による記録ディスク駆動装置は、記録ディスクを回転させるモーターと、上記記録ディスクの情報を検出するヘッドを上記記録ディスクに搬送するヘッド搬送部と、上記モーターとヘッド搬送部を収容するハウジングを含むことができる。

本発明による流体動圧ベアリングアセンブリ、流体動圧ベアリングアセンブリを具備するモーター及びこのモーターを搭載する記録ディスク駆動装置によると、長期間の動作により温度が上昇すると、オイル界面がサブラジアル動圧部の軸方向の上側に移動するようになり、ラジアル動圧を補強することができる。

また、ラジアル動圧特性を補強することで、モーターの一般的な特性であるＮＲＲＯ、低電流化、浮上時の安全性、騷音などを改善することができる。

また、オイル界面が形成される付近に、ラジアル動圧部が形成されるため、オイルのシーリング力が強化されることができる。

本発明の一実施例によるモーターの概略断面図である。図１のＡ部分を拡大して図示した概略拡大断面図である。本発明の一実施例によるモーターの稼働前のオイル界面の位置を図示した概略図である。本発明の一実施例によるモーターでローターが浮上した場合のオイル界面の位置を図示した概略図である。本発明の一実施例によるモーターの温度が上昇した場合のオイル界面の位置を図示した概略図である。本発明の一実施例によるモーターが装着された記録ディスク駆動装置を図示した概略断面図である。

以下では図面を参照し本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同じ思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除などを通じて、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案でき、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。

また、各実施例の図面に示した同一または類似する思想の範囲内の機能が同一の構成要素は、同一または類似する参照符号を用いて説明する。

［流体動圧ベアリングアセンブリ及びモーター］
図１は本発明の一実施例によるモーターの概略断面図であり、図２は図１のＡ部分を拡大して図示した概略拡大断面図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施例によるモーター１０は流体動圧ベアリングアセンブリ６０と、ステーター４０と、ローター２０を含むことができる。

本実施例のモーター１０は、ハードディスクなどの磁気ディスク、ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクのような記録ディスクを駆動するためのモーターで、ステーター４０とローター２０を含むことができる。

上記ローター２０は、ステーター４０のコイル４６と対応する環状のマグネット２４を外周部に備えるコップ状のローターケース２２を具備する。上記マグネット２４は、円周方向にＮ極、Ｓ極が交互に着磁されて一定の強さの磁気力を発生する永久磁石である。

ここで、上記ローターケース２２はシャフト６２の上端に圧入されて固定されるようにするハーブベース２２０と、ハーブベース２２０から外径方向に延長され、軸方向の下側に折れ曲がってローター２０のマグネット２４を支持するマグネット支持部２２４から成る。

ここで、方向に対する用語を定義すると、軸方向は図１からみて、シャフト６２を基準に上下方向を意味し、外径または内径方向は、シャフト６２を基準にローター２０の外側端方向またはローター２０の外側端を基準にシャフト６２の中心方向を意味する。

上記ステーター４０は回転する部材を除いた全ての固定部材を意味し、上記流体動圧ベアリングアセンブリ６０の外周面が嵌め込まれて固定されるようにする支持部４２と、上記支持部４２に固定されるコア４４と、上記コア４４を囲むコイル４６を含む。

上記コイル４６と上記マグネット２４の電磁気的相互作用によりローター２０は回転する。

また、上記流体動圧ベアリングアセンブリ６０はステーターの支持部４２の内側に配置されて固定されてもよく、スリーブ６６と、ラジアル動圧部４００と、サブラジアル動圧部３００を含むことができる。

上記スリーブ６６は、上記シャフト６２の上端が軸方向の上側に突出するように上記シャフト６２を支持する。

ここで、上記シャフト６２は、上記スリーブ６６の軸孔６５と微小間隙を有するように挿入され、上記微小間隙にはオイルが充填される。また、上記シャフト６２の外径及び上記スリーブ６６の内径のうち少なくとも１つにラジアル動圧部４００が形成されることができる。各図面に図示される本実施形態においては、ラジアル動圧部４００は、スリーブ６６の内周面にのみに形成されているが、シャフト６２の外形側のみに形成されてもよいし、スリーブ６６の内周面およびシャフト６２の外形側の両方に形成されてもよい。

上記ラジアル動圧部４００は、ヘリングボーン（ｈｅｒｒｉｎｇｂｏｎｅ）形状の溝を含むことができ、上記ヘリングボーン形状の溝はシャフト６２の回転がスムーズに支持するようにラジアル動圧を発生させる。シャフト６２が回転すると、ヘリングボーン形状の溝に沿ってオイルが集まり、ヘリングボーン形状の溝の下側から上側にオイルがポンピングされる。これにより、シャフト６２とスリーブ６６の間にオイルがポンピングされて動圧が発生し、シャフト６２は精度よく支持される。

一方、オイルは、上記ラジアル動圧部４００及びサブラジアル動圧部３００の間の軸孔６５にオイル界面Ｉが形成されるように充填される。上記オイル界面Ｉはモーター１０の駆動で温度が増加するに従って、上記サブラジアル動圧部３００の方向に上昇する。

ここで、駆動温度に対して温度が増加するということは、モーター１０の温度が６０℃から７０℃の高温に上昇することを意味し、常温以下の温度を低温と規定することができる。

上記サブラジアル動圧部３００は、イン−ポンプスパイラル形状の動圧溝を含むことができ、上記イン−ポンプスパイラル形状の動圧溝はモーター１０が、高温状態で、上記サブラジアル動圧部３００のスパン長の上部に上昇すると、それ以上上部に上昇しないようにすることができる。これにより、軸孔６５内からオイルが外部に飛散せず、オイルがシーリングされることができる。

本実施例の流体動圧ベアリングアセンブリ６０は、上記シャフト６２の外径及びスリーブ６６の内径のうち少なくとも１つに凹溝が形成され、オイルを保存するオイル保存部６７をさらに含むことができる。

上記ラジアル動圧部４００は、上記オイル保存部６７の軸方向の上部及び下部に２ヶ所形成されることができる。ここで、上記オイル保存部６７の軸方向の上部に位置するラジアル動圧部４００を上部ラジアル動圧部４２０と、軸方向の下部に位置するラジアル動圧部４００を下部ラジアル動圧部４４０と定義する。各図面に図示される本実施形態においては、オイル保存部６７は、スリーブ６６の内周面にのみに形成されているが、ラジアル動圧部４００の形成されている箇所に合わせて、シャフト６２の外形側のみに形成されてもよいし、スリーブ６６の内周面およびシャフト６２の外形側の両方に形成されてもよい。

上記サブラジアル動圧部３００は、上記上部ラジアル動圧部４２０の軸方向の上部に配置されることができる。各図面に図示される本実施形態においては、サブラジアル動圧部３００は、スリーブ６６の内周面にのみに形成されているが、ラジアル動圧部４００の形成されている箇所に合わせて、シャフト６２の外形側のみに形成されてもよいし、スリーブ６６の内周面およびシャフト６２の外形側の両方に形成されてもよい。

上記スリーブ６６の底面には、上記スリーブ６６の軸孔６５内のシャフト６２を支持する支持プレート６１が具備されることができる。ここで、上記支持プレート６１の底面には、上記シャフト６２にスラスト動圧を提供するスラスト発生部６１０が形成されることができる。

図３は本発明の一実施例によるモーターの稼働前のオイル界面の位置を図示した概略図であり、図４は本発明の一実施例によるモーターでローターが浮上した場合のオイル界面の位置を図示した概略図であり、図５は本発明の一実施例によるモーターの温度が上昇した場合のオイル界面の位置を図示した概略図である。

図３ないし図５を参照すると、本発明の一実施例によるモーターの初期稼働時において、ローターが浮上した状態で回転し高温になる過程におけるオイルの移動の様子が分かる。

図３は、初期稼働時のモーターの様子が図示されており、初期状態におけるオイル界面は、軸孔６５内でラジアル動圧部４００とサブラジアル動圧部３００の間に位置している。

また、図４はローター２０が回転し、軸方向の上部に浮上し、上記ローター２０と連動するシャフト６２も浮上する様子を図示する。シャフト６２の底面の初期位置をｉと、シャフト６２の底面が浮上した、後の位置をｆとした。上記シャフト６２が浮上すると、上記シャフト６２の底面と支持プレート６１の間にオイルが流入されることができる。

従って、ラジアル動圧部４００とサブラジアル動圧部３００の間の初期位置ｉにあるオイル界面Ｉは、上記シャフト６２の底面と支持プレート６１の間にオイルが流入された分だけ下がる（後の位置ｆ）。

また、図５を参照すると、モーター１０の長期間の駆動により温度が高温の状態になると、オイルは熱膨脹が起こり、オイル界面が上記サブラジアル動圧部３００の方向に上昇する（後の位置ｆ'）。

このとき、上記サブラジアル動圧部３００は、イン−ポンプスパイラル形状の動圧溝を具備するため、上記サブラジアル動圧部３００のスパン長の上部に上昇したオイルがそれ以上上昇しないようにする。

［記録ディスク駆動装置］
図６は、本発明の一実施例によるモーターが装着された記録ディスク駆動装置を図示した概略断面図である。

図６を参照すると、本発明による記録ディスク駆動装置１はハードディスク駆動装置であり、モーター１０と、ヘッド搬送部６と、ハウジング３を含む。

上記モーター１０は、上記で説明した本発明のモーターの特徴を全て有し、記録ディスク２を搭載する。

上記ヘッド搬送部６は、上記モーター１０に搭載された記録ディスク２の情報を検出するヘッド４を検出しようとする記録ディスク２の面に搬送させる。上記ヘッド４は上記ヘッド搬送部６の支持部５上に配置される。

上記ハウジング３は、上記モーター１０とヘッド搬送部６を収容する内部空間を形成するため、モーター搭載プレート８と上記モーター搭載プレート８の上部を遮蔽するトップカバー７を含むことができる。

本発明による流体動圧ベアリングアセンブリ、流体動圧ベアリングアセンブリを具備するモーター及びこのモーターを搭載する記録ディスク駆動装置によると、長期間の動作で温度が上昇すると、オイル界面がサブラジアル動圧部の軸方向の上側に移動するようになりラジアル動圧を補強することができる。

１０モーター
２０ローター
４０ステーター
６０流体動圧ベアリングアセンブリ
６２シャフト
３００サブラジアル動圧部
４００ラジアル動圧部

Claims

シャフトが挿入される軸孔を具備するスリーブと、
前記シャフトの外周面及び前記スリーブの内周面のうち少なくとも１つに形成されるラジアル動圧部と、
前記ラジアル動圧部の軸方向の上部の前記シャフトの外周面及び前記スリーブの内周面のうち少なくとも１つに形成されるサブラジアル動圧部と
を含み、
前記ラジアル動圧部及び前記サブラジアル動圧部の間の軸孔に形成されるオイル界面がモーターの駆動で温度が増加するに従って前記サブラジアル動圧部の方向に上昇することを特徴とする流体動圧ベアリングアセンブリ。
前記オイル界面は、前記サブラジアル動圧部のスパン長の上部まで上昇することを特徴とする請求項１に記載の流体動圧ベアリングアセンブリ。
前記オイル界面は、前記モーターの稼働時には、前記シャフトの浮上により前記ラジアル動圧部の方向に下降することを特徴とする請求項１または２に記載の流体動圧ベアリングアセンブリ。
前記ラジアル動圧部は、ヘリングボーン形状の動圧溝を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の流体動圧ベアリングアセンブリ。
前記サブラジアル動圧部は、イン−ポンプスパイラル形状の動圧溝を含むことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の流体動圧ベアリングアセンブリ。
前記軸孔の前記シャフトの外周面及び前記スリーブの内周面のうち少なくとも１つに形成された凹溝を有する、オイルを保存するオイル保存部をさらに含み、
前記ラジアル動圧部は、前記オイル保存部の軸方向の上部及び下部に形成されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の流体動圧ベアリングアセンブリ。
前記サブラジアル動圧部は、前記オイル保存部の軸方向の上部に形成される前記ラジアル動圧部より軸方向の上部に位置することを特徴とする請求項６に記載の流体動圧ベアリングアセンブリ。
請求項１から７のいずれか１項に記載の流体動圧ベアリングアセンブリと、
前記シャフトと連動して回転するローターと
を含むモーター。
記録ディスクを回転させる請求項８に記載のモーターと、
前記記録ディスクの情報を検出するヘッドを前記記録ディスクに搬送するヘッド搬送部と、
前記モーターと前記ヘッド搬送部を収容するハウジングと
を含む記録ディスク駆動装置。