JP2015046208A - Rotary apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録ディスクを回転駆動する回転機器に関する。 The present invention relates to a rotating device that rotationally drives a recording disk.
ハードディスクドライブなどのディスク駆動装置は、小型化、大容量化が進み、種々の電子機器に搭載されている。特にノートパソコンやタブレット型端末や携帯型音楽再生機器などの携帯型の電子機器へのディスク駆動装置の搭載が進んでいる。 Disk drive devices such as hard disk drives are becoming smaller and larger in capacity, and are mounted on various electronic devices. In particular, the mounting of disk drive devices in portable electronic devices such as notebook computers, tablet terminals, and portable music players is advancing.
例えば特許文献1には、軸受に流体動圧軸受(Fluid Dynamic Bearing)機構を採用したモータが提案されている。
For example,
特許文献1に記載されているようなディスク駆動装置は、一層の薄型化が求められている。しかし、薄型化した場合には流体動圧軸受のうちラジアル動圧軸受部の軸スパンが小さくなることで軸受剛性が低下することがある。軸受剛性が低下すると回転体に偏荷重が加えられた場合の回転体の回転軸の傾きが大きくなることがあり、最悪の場合には回転体が固定体に接触して故障の原因となりうる。このため、薄型化によるラジアル動圧軸受部の剛性の低下を補うように、回転中心から比較的遠い位置にスラスト動圧軸受部を設けることでスラスト動圧軸受部の軸受剛性を高めることが課題である。
The disk drive device described in
このような課題は、ディスク駆動装置に限らず他の種類の回転機器でも生じうる。 Such a problem may occur not only in the disk drive device but also in other types of rotating equipment.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、スラスト動圧軸受部の軸受剛性を高め、薄型化に有利な回転機器の提供にある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotary device that is advantageous in reducing the thickness by increasing the bearing rigidity of the thrust dynamic pressure bearing portion.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の回転機器は、回転体と、回転体を回転自在に支持する固定体と、を備える。回転体と固定体とには潤滑剤が介在し、固定体と回転体の一方は、回転体の回転軸を一辺とする平面図形を当該回転軸の周りに回転することにより得られる立体状の被収納部材と、被収納部材を環囲して半径方向外向きに延伸する環状端面を有する環囲部材と、を含む。被収納部材は、回転体の回転軸を含む断面の形状が円弧を含む楕円弧状またはテーパー状である被環囲面を有する。固定体と回転体の他方は、被環囲面を環囲する環囲面を有し被収納部材の一部を収納する収納部材と、環囲部材と軸方向に対向する対向部材と、を含む。環囲部材の対向部材と対向する面またはその面と対向する対向部材の面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝が形成され、スラスト動圧発生溝は、回転体が固定体に対して回転するとき、潤滑剤に流体動圧を発生させ、回転体を固定体に対して非接触状態で支持する。 In order to solve the above problems, a rotating device according to an aspect of the present invention includes a rotating body and a fixed body that rotatably supports the rotating body. A lubricant is interposed between the rotating body and the fixed body, and one of the fixed body and the rotating body is a three-dimensional shape obtained by rotating a plane figure having one side of the rotating shaft of the rotating body around the rotating shaft. A member to be stored, and a surrounding member having an annular end surface surrounding the member to be stored and extending radially outward. The member to be accommodated has an enclosed surface whose cross-sectional shape including the rotation axis of the rotating body is an elliptical arc shape including a circular arc or a tapered shape. The other of the fixed body and the rotating body includes a storage member that has a surrounding surface that surrounds the surrounding surface, and that stores a part of the storage member, and an opposing member that faces the surrounding member in the axial direction. Including. A thrust dynamic pressure generating groove is formed on at least one of the surface of the surrounding member facing the facing member or the surface of the facing member facing the surface. The thrust dynamic pressure generating groove is configured such that the rotating body rotates relative to the fixed body. In doing so, fluid dynamic pressure is generated in the lubricant, and the rotating body is supported in a non-contact state with respect to the fixed body.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、スラスト動圧軸受部の軸受剛性を高め、薄型化に有利な回転機器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bearing rigidity of a thrust dynamic pressure bearing part can be improved, and the rotary apparatus advantageous for thickness reduction can be provided.
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、工程には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 Hereinafter, the same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are appropriately omitted. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. Also, in the drawings, some of the members that are not important for describing the embodiment are omitted.
実施の形態に係る回転機器は、ディスク駆動装置、特に磁気記録ディスクを搭載しそれを回転駆動するハードディスクドライブとして好適に用いられる。 The rotating device according to the embodiment is suitably used as a disk drive device, particularly a hard disk drive that mounts a magnetic recording disk and rotationally drives it.
(第1の実施の形態)
図1(a)、図1(b)は、第1の実施の形態に係る回転機器100を示す。図1(a)は、回転機器100の上面図である。図1(b)は回転機器100の側面図である。図1(a)では、回転機器100の内側の構成を示すため、トップカバー2を外した状態が示される。回転機器100は、固定体と、固定体に対して回転する回転体と、回転体に取り付けられる磁気記録ディスク8と、データリード/ライト部10と、を備える。固定体は、ベース4と、トップカバー2と、6つのねじ20と、を含む。回転体は、ハブ28と、クランパ36と、キャップ12と、を含む。
以降ベース4に対してハブ28が搭載される側を上側として説明する。
(First embodiment)
Fig.1 (a) and FIG.1 (b) show the
Hereinafter, the side on which the
磁気記録ディスク8は、直径が65mmのガラス製の2.5インチ型磁気記録ディスクであり、その中央の孔の直径は20mm、厚みは0.65mmである。磁気記録ディスク8は、ハブ28に搭載され、ハブ28の回転に伴って回転する。
The
ベース4はアルミニウムの合金をダイカストにより成型して形成される。ベース4は、回転機器100の底部を形成する底板部4aと、磁気記録ディスク8の載置領域を囲むように底板部4aの外周に沿って形成された外周壁部4bと、を有する。外周壁部4bの上面4cには、6つのねじ孔22が設けられる。ベース4は鋼板やアルミニウム板などからプレス加工により形成されてもよい。この場合は、ベース4の一方の面には押し上げられて凸部が形成され、他方の面には当該凸部に対応して凹部が形成されるエンボス部を設けるようにしてもよい。所定の部位にエンボス部を設けることによりベース4の変形を抑制しうる。また、ベース4は、プレス加工により形成される板金部と、アルミニウムダイカストにより成型して形成されるダイカスト部とが組み合わされて構成されてもよい。
The
ベース4の表面の剥離を防止するために、ベース4には表面コーティングが施される。表面コーティングは例えばエポキシ樹脂などの樹脂材料によるコーティングであってもよい。あるいはまた、表面コーティングは例えばニッケルやクロムなどの金属材料をめっきすることによるコーティングであってもよい。本実施の形態では、ベース4の表面に無電解ニッケルめっきが施される。樹脂材料によるコーティングと比較して表面の硬度を高くして摩擦係数を低くすることができる。また、例えば製造時に磁気記録ディスク8がベース4の表面に接触した場合に、ベース4の表面や磁気記録ディスク8が損傷する可能性を低くすることができる。本実施の形態では、ベース4の表面の静止摩擦係数は0.1から0.6の範囲とされる。静止摩擦係数が2以上である場合と比較してベース4や磁気記録ディスク8が損傷する可能性を一層低減できる。
In order to prevent peeling of the surface of the
データリード/ライト部10は、記録再生ヘッド(不図示)と、スイングアーム14と、ボイスコイルモータ16と、ピボットアセンブリ18と、を含む。記録再生ヘッドは、スイングアーム14の先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク8にデータを記録し、磁気記録ディスク8からデータを読み取る。ピボットアセンブリ18は、スイングアーム14をベース4に対してヘッド回転軸Sの周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ16は、スイングアーム14をヘッド回転軸Sの周りに揺動させ、記録再生ヘッドを磁気記録ディスク8の上面上の所望の位置に移動させる。ボイスコイルモータ16およびピボットアセンブリ18は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成される。
The data read / write unit 10 includes a recording / reproducing head (not shown), a
トップカバー2は、6つのねじ20を用いてベース4の外周壁部4bの上面4cに固定される。6つのねじ20は、6つのねじ孔22にそれぞれ対応する。特にトップカバー2と外周壁部4bの上面4cとは、それらの接合部分から回転機器100の内側へリークが生じないように互いに固定される。
The
図2は、図1(a)のA−A線断面図である。
回転体は、ハブ28と、被収納部材26と、被収納部材保持部90と、第1スラスト部材30と、第2スラスト部材31と、クランパ36と、円筒状マグネット32と、キャップ12と、を含む。固定体は、ベース4と、収納部材24と、つば部材34と、ステータコア40と、コイル42と、絶縁テープ44と、吸引プレート46と、を含む。回転体と固定体との隙間の一部に潤滑剤48が連続的に介在する。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
The rotating body includes a
ハブ28は、軟磁性を有する例えばSUS430やSUS303等の鉄鋼材料を切削加工またはプレス加工することにより形成され、略カップ状の所定の形状に形成される。ハブ28の表面の剥離を抑制するために、ハブ28の表面に例えば無電解ニッケルめっきなどの表面層形成処理を施してもよい。
The
ハブ28は、磁気記録ディスク8の中央孔8aに嵌るハブ突出部28aと、ハブ突出部28aよりも半径方向外側に設けられた載置部28bと、を有する。磁気記録ディスク8は、載置部28bの上面であるディスク載置面28c上に載置される。磁気記録ディスク8は、クランパ36と載置部28bとに挟まれることによりハブ28に対して固定される。
The
クランパ36は、磁気記録ディスク8の上面に下向きの力を加え、磁気記録ディスク8をディスク載置面28cに圧接させる。クランパ36はハブ突出部28aの外周面28dに係合される。クランパ36とハブ突出部28aの外周面28dとは、螺合、かしめ、圧入などの機械的結合手段や磁気的な吸引力を利用した磁気的結合手段により結合されてもよい。
The
クランパ36は、クランパ36が磁気記録ディスク8に所望の下向きの力を加えている状態において、クランパ36の上面36aがハブ突出部28aの上面28eを超えて上側に突出しないように形成される。
The
例えばクランパ36とハブ突出部28aの外周面28dとが螺合される場合、ハブ突出部28aの外周面28dにはおねじが形成され、クランパ36の内周面36bには対応するめねじが形成される。この場合、螺合の強さによって、クランパ36が磁気記録ディスク8の上面に加える下向きの力の強さを比較的正確に制御できる。クランパ36は複数の部材から形成されてもよく、あるいは一体の部材であってもよい。
For example, when the
ハブ突出部28aの外周面28dに加工によるバリが付着していると、クランパ36が外周面28dに螺合される際に、クランパ36が加工バリに接触して加工バリが剥離することがある。このような加工バリを予め除去するために、ハブ突出部28aの外周面28dにはバリ除去処理が施されてもよい。
If burr due to processing is attached to the outer
ハブ突出部28aの下面には、収納部材24を環囲するよう第1スラスト部材30が設けられる。第1スラスト部材30は円環状を有し、SUS430やSUS303等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。第1スラスト部材30は、ハブ28と一体に形成される。第1スラスト部材30とハブ28は別々に形成された上で結合されてもよい。
A
ハブ突出部28aの内周面28g側には、被収納部材保持部90が設けられる。被収納部材保持部90は円環状を有し、SUS430やSUS303等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。被収納部材保持部90は、回転体の回転軸Rと同軸に設けられた孔90aを有する。被収納部材保持部90は、ハブ28と一体に形成される。被収納部材保持部90とハブ28は別々に形成された上で結合されてもよい。
A receiving member holding portion 90 is provided on the inner peripheral surface 28g side of the
被収納部材26は、一例として、SUJ2等の鉄鋼材料やセラミックにより形成される。被収納部材26は、回転体の回転軸Rを一辺とする平面図形を回転軸Rの周りに回転することにより得られる立体状を有する。本実施の形態では、被収納部材26は、回転軸Rを直径とする半円を回転軸Rの周りに回転することにより得られる立体状を有する。つまり、被収納部材26は球状を有する。したがって、被収納部材26の側面26bは球面をなし、後述するように収納部材24に環囲される。被収納部材26は、その一部が被収納部材保持部90の孔90aに進入した状態で、被収納部材保持部90に接着または溶接により固定される。特に被収納部材26は、その中心Cが回転軸R上に位置するよう被収納部材保持部90に固定される。なお、被収納部材26は、被収納部材保持部90と非固定の状態で保持されてもよい。
As an example, the member to be stored 26 is formed of a steel material such as SUJ2 or ceramic. The member to be stored 26 has a three-dimensional shape obtained by rotating a plane figure having one side of the rotation axis R of the rotating body around the rotation axis R. In the present embodiment, the member to be stored 26 has a three-dimensional shape obtained by rotating a semicircle having a diameter of the rotation axis R around the rotation axis R. That is, the
円筒状マグネット32は、ハブ28の内側の円筒面に相当する円筒状内周面28fに接着固定される。円筒状マグネット32は、例えば、希土類磁石材料やフェライト磁石材料によって形成される。本実施の形態ではネオジウム系希土類磁石材料によって形成される。円筒状マグネット32にはその周方向(回転軸Rを中心とし回転軸Rに垂直な円の接線方向)に12極の駆動用の磁極を有する。円筒状マグネット32は、ステータコア40の9本の突極と半径方向に対向する。円筒状マグネット32の表面には電着塗装やスプレー塗装などによる防錆処理が施される。
The
ステータコア40は円環部とそこから半径方向外向きに伸びる9本の突極とを有し、ベース4の上面4d側に固定される。ステータコア40は、例えば、厚さが0.2mmの6枚の薄型電磁鋼板を積層しカシメにより一体化して形成される。なお、ステータコア40は、例えば、0.1mm〜0.8mmの範囲の薄型電磁鋼板を、例えば、2枚〜32枚の範囲で積層して形成されてもよい。ステータコア40の表面には電着塗装や粉体塗装などによる絶縁塗装が施される。ステータコア40の各突極にはコイル42が巻回される。このコイル42に3相の略正弦波状の駆動電流が流れることにより突極に沿って駆動磁束が発生する。なお、ステータコア40は、例えば焼結体など磁性を有する粉体を固化して形成してもよい。
The
ベース4は、回転体の回転軸Rを中心とした環状のベース突出部4eを有する。ベース突出部4eは、第2スラスト部材31を環囲するように上向きに突出する。ステータコア40の円環部の中心孔40aがベース突出部4eの外周面4fに嵌合されることでステータコア40はベース4に対して固定される。特にステータコア40の円環部はベース突出部4eに圧入されもしくは隙間嵌めによって接着固定される。
The
ベース4の上面4dのうち突極およびコイル42に対応する部分には、PET等の樹脂製の絶縁シートまたは絶縁テープ44が設けられる。ベース4の上面4dのうち円筒状マグネット32と軸方向(回転軸Rに平行な方向)で対向する部分には、鉄などの磁性材料により形成された吸引プレート46が設けられる。吸引プレート46はベース4にカシメや接着により固定される。吸引プレート46は磁力により円筒状マグネット32と引き付け合うので、円筒状マグネット32に軸方向下向きの力が加わり、その力は回転体の回転中に回転体の浮き上がりを抑制する力となる。
A portion of the
ベース4には、回転体の回転軸Rを中心とする非貫通の孔4gが設けられる。孔4gは貫通孔であってもよい。収納部材24は孔4gに挿入され固定される。収納部材24は、潤滑剤48を介して被収納部材26を回転可能に支持する。これにより、回転体はベース4に対して回転自在に支持される。
The
収納部材24は、中空胴部24aと底部24bとが一体に形成された有底カップ形状を有し、その底部24bを下にしてベース4に対して例えば接着固定される。中空胴部24aは、円筒状の内周面24cを有する。収納部材24には被収納部材26が収まり、内周面24cはラジアル隙間53を介して被収納部材26の側面26bを環囲する。
The storage member 24 has a bottomed cup shape in which a hollow body portion 24a and a bottom portion 24b are integrally formed, and is bonded and fixed to the
収納部材24を環囲するように第2スラスト部材31が設けられる。第2スラスト部材31は円筒部31aとその下端から半径方向内側に延在するフランジ部31bとを有し、第2スラスト部材31の断面はL字形状を有する。第2スラスト部材31は、第1スラスト部材30を環囲して第1スラスト部材30の外周面30cに固定される。第2スラスト部材31は第1スラスト部材30に圧入と接着とを併用して固定される。第2スラスト部材31と第1スラスト部材30との間の接着剤は、第2スラスト部材31と第1スラスト部材30との隙間をシールして潤滑剤48の漏れ出しを防ぐシール材としても機能する。
A second thrust member 31 is provided so as to surround the storage member 24. The second thrust member 31 has a
つば部材34は円環状を有し、収納部材24の外周面24d側に設けられる。つば部材34は、収納部材24と一体に形成される。なお、つば部材34は収納部材24と別体に形成されてもよい。この場合、つば部材34は収納部材24と異なる材料から形成されてもよい。第1スラスト部材30の下面30dと円筒部31aの内周面31cとフランジ部31bの上面31dとは、半径方向外側に窪んだ環状凹部60を形成する。つば部材34は、この環状凹部60に収まる。つば部材34の上面34aと第1スラスト部材30の下面30dとは、円環状の第1スラスト隙間57を介して軸方向に対向する。また、つば部材34の下面34bとフランジ部31bの上面31dとは、円環状の第2スラスト隙間58を介して軸方向に対向する。
The
第2スラスト部材31のフランジ部31bと収納部材24との間には、フランジ部31bの内周面31eと収納部材24の外周面24dとの間の隙間72が下方、つまり出口側の空気などの気体が存在する空間に向けて徐々に広がるテーパシール70が形成される。別の視点で説明すると、テーパシール70の隙間は潤滑剤48が存在する奥側から出口側に向けて徐々に広くされている。特に、フランジ部31bの内周面31eおよび収納部材24の外周面24dの両方が下側となるほど小径となるよう形成され、フランジ部31bの内周面31eの縮径の割合が収納部材24の外周面24dの縮径の割合よりも小さいことによりテーパシール70のテーパ形状が実現される。また、テーパシール70は、奥側の領域は出口側の領域より回転軸Rから遠い位置に形成されている。回転体の回転時には、テーパシール70内の潤滑剤48に、遠心力起因の半径方向外向きの力が働く。テーパシール70は奥側の領域が出口側の領域より半径方向外側に位置するため、その力は潤滑剤48を奥側に押し込むよう作用する。また、テーパシール70は潤滑剤48の気液界面86を有し、毛管力により潤滑剤48の漏れ出しを抑止するキャピラリーシールとして機能する。
Between the flange portion 31b of the second thrust member 31 and the storage member 24, there is a gap 72 between the inner peripheral surface 31e of the flange portion 31b and the outer peripheral surface 24d of the storage member 24, that is, air on the outlet side, etc. A taper seal 70 is formed which gradually spreads toward the space where the gas exists. If it demonstrates from another viewpoint, the clearance gap between the taper seals 70 will be gradually widened toward the exit side from the back side in which the lubricant 48 exists. In particular, both the inner peripheral surface 31e of the flange portion 31b and the outer peripheral surface 24d of the storage member 24 are formed so as to have a smaller diameter, and the reduction ratio of the inner peripheral surface 31e of the flange portion 31b is the ratio of the storage member 24. The taper shape of the taper seal 70 is realized by being smaller than the ratio of the diameter reduction of the outer peripheral surface 24d. Further, the taper seal 70 is formed in a position farther from the rotation axis R in the rear side region than in the outlet side region. During rotation of the rotating body, a radially outward force due to centrifugal force acts on the lubricant 48 in the taper seal 70. Since the taper seal 70 is located on the outer side in the radial direction from the region on the outlet side, the force acts to push the lubricant 48 into the inner side. Further, the taper seal 70 has a gas-
キャップ12は、ステンレス鋼などの金属材料や樹脂材料から略円板状に形成される。キャップ12は、被収納部材保持部90の孔90aの上端を塞ぐように被収納部材保持部90の上面90bに例えば接着により固定される。
The
潤滑剤48は回転体と固定体の隙間のうち気液界面86から奥側の領域に連続的に介在する。特に、回転体の一部である被収納部材26、第1スラスト部材30および第2スラスト部材31と、固定体の一部である収納部材24およびつば部材34と、の隙間には潤滑剤48が充填される。潤滑剤48は蛍光体を含む。紫外線などの光を潤滑剤48に照射すると、潤滑剤48は、蛍光体の作用により、照射された光とは別の波長の、例えば、青色や緑色の光を放出する。潤滑剤48が蛍光体を含むことによって、潤滑剤48の液面をより容易に検査することができる。また、潤滑剤48の付着や漏れ出しを容易に検出できる。
The lubricant 48 is continuously interposed in a region on the back side from the gas-
つば部材34の上面34aは、第1スラスト動圧溝形成領域63を有する。第1スラスト動圧溝形成領域63にはスパイラル形状またはヘリングボーン形状の第1スラスト動圧発生溝55が形成される。なお、第1スラスト動圧発生溝55は、第1スラスト動圧溝形成領域63の代わりにまたは第1スラスト動圧溝形成領域63に加えて、第1スラスト部材30の下面30dに形成されてもよい。
The
つば部材34の下面34bは、第2スラスト動圧溝形成領域64を有する。第2スラスト動圧溝形成領域64にはスパイラル形状またはヘリングボーン形状の第2スラスト動圧発生溝56が形成される。なお、第2スラスト動圧発生溝56は、第2スラスト動圧溝形成領域64の代わりにまたは第2スラスト動圧溝形成領域64に加えて、第2スラスト部材31のフランジ部31bの上面31dに形成されてもよい。また、第2スラスト動圧溝形成領域64を有しない構成、すなわち第2スラスト動圧発生溝56を有しない構成も可能である。
The
第1スラスト動圧発生溝55および第2スラスト動圧発生溝56は回転体が固定体に対して回転するとき、潤滑剤48に流体動圧を発生させる。特に、第1スラスト動圧発生溝55および第2スラスト動圧発生溝56は、その発生する合成の動圧が潤滑剤48を回転軸R側に押し込むポンプイン方向の流体動圧を発生させる。ポンプイン方向の動圧は、第1スラスト部材30とつば部材34の第1スラスト隙間57と、第2スラスト部材31とつば部材34の第2スラスト隙間58と、被収納部材26と収納部材24の隙間に相互に離間する方向の浮上力を作用する。
The first thrust dynamic
中空胴部24aの内周面24cは、ラジアル動圧溝形成領域62を有する。ラジアル動圧溝形成領域62には、スパイラル形状またはヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝50が形成される。ラジアル動圧発生溝50は、回転体が固定体に対して回転するとき、潤滑剤48に半径方向の流体動圧を発生させる。半径方向の流体動圧は、収納部材24と被収納部材26とのラジアル隙間53が略一定となるよう作用する。つまり、被収納部材26は、半径方向の流体動圧により、その中心Cが円筒状の内周面24cの中心軸上に位置するようセンタリングされる。なお、ラジアル動圧発生溝50は、ラジアル動圧溝形成領域62の代わりにまたはラジアル動圧溝形成領域62に加えて、被収納部材26に形成されてもよい。
The inner peripheral surface 24 c of the hollow body 24 a has a radial dynamic pressure groove forming region 62. In the radial dynamic pressure groove forming region 62, a spiral dynamic or herringbone-shaped radial dynamic pressure generating groove 50 is formed. The radial dynamic pressure generating groove 50 generates a fluid dynamic pressure in the radial direction in the lubricant 48 when the rotating body rotates with respect to the fixed body. The radial fluid dynamic pressure acts so that the radial gap 53 between the storage member 24 and the member to be stored 26 is substantially constant. That is, the member to be stored 26 is centered by the fluid dynamic pressure in the radial direction so that the center C thereof is positioned on the central axis of the cylindrical inner peripheral surface 24c. The radial dynamic pressure generating groove 50 may be formed in the receiving
第1スラスト動圧溝形成領域63は回転軸Rを環囲する帯状の領域であり、軸方向と略直交するよう形成される。すなわち、第1スラスト動圧溝形成領域63は回転軸Rを中心とした円板状の領域である。第1スラスト動圧溝形成領域63は、その内接円と外接円との半径差が、ラジアル動圧溝形成領域62の軸方向寸法より大きくなるよう形成される。このように形成されることにより、そうでない場合と比較して第1スラスト動圧発生溝55が発生させる流体動圧が大きくなり、スラスト動圧軸受部の軸受剛性が高くなる。スラスト動圧軸受部の軸受剛性が高くなると、例えば、回転体に偏荷重が加えられて回転体の回転軸Rに対してモーメント力を受けても回転軸Rの傾きを抑制することができる。回転機器を薄型化した場合でも、第1スラスト動圧溝形成領域63は小さくならないので、第1スラスト動圧発生溝55が発生させる流体動圧および軸受剛性の低下を防止できる。第2スラスト動圧溝形成領域64についても同様である。
The first thrust dynamic pressure groove forming region 63 is a belt-like region surrounding the rotation axis R, and is formed so as to be substantially orthogonal to the axial direction. That is, the first thrust dynamic pressure groove forming region 63 is a disc-shaped region with the rotation axis R as the center. The first thrust dynamic pressure groove forming region 63 is formed such that the radial difference between the inscribed circle and the circumscribed circle is larger than the axial dimension of the radial dynamic pressure groove forming region 62. By forming in this way, the fluid dynamic pressure generated by the first thrust dynamic
回転体と固定体は、ハブ28に磁気記録ディスク8が載置された場合の回転体の重心Gが、被収納部材26の中心Cに位置するよう構成される。
The rotating body and the fixed body are configured such that the center of gravity G of the rotating body when the
以上のように構成された回転機器100の動作を説明する。磁気記録ディスク8を回転させるために、3相の駆動電流がコイル42に供給される。その駆動電流がコイル42を流れることにより、9本の突極に沿って磁束が発生する。この磁束によって円筒状マグネット32にトルクが与えられ、ハブ28およびそれに嵌合された磁気記録ディスク8が回転する。同時にボイスコイルモータ16がスイングアーム14を揺動させることによって、記録再生ヘッドが磁気記録ディスク8上の揺動範囲を行き来する。記録再生ヘッドは磁気記録ディスク8に記録された磁気データを電気信号に変換して制御基板(不図示)へ伝え、また制御基板から電気信号の形で送られてくるデータを磁気記録ディスク8上に磁気データとして書き込む。
The operation of the
本実施の形態に係る回転機器100によると、被収納部材26が球状に形成される。発明者の当業者としての経験によれば、例えば鉄鋼材料製の球状部材は比較的容易に高い形状精度が得られる。そのため、球状の被収納部材26を用いる回転機器100によれば薄型化した場合にも、その回転精度の低下を抑制しうる。また、回転機器100のコストを低減しうる。
According to the
また、本実施の形態に係る回転機器100によると、第1スラスト動圧発生溝55が発生する流体動圧が比較的大きくなる。そのため、ラジアル動圧発生溝50は、主にセンタリングの機能を果たせればよいため、ラジアル動圧溝形成領域62が1つで、かつ、その軸方向寸法を比較的小さくしてもよい。その結果、回転機器100の軸方向寸法を比較的小さくできる。例えば、回転機器100の軸方向寸法を、4.1mm以下にすることができる。
Further, according to the
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態に係る回転機器100と第2の実施の形態に係る回転機器との主な違いは、収納部材の形状である。
図3は、第2の実施の形態に係る回転機器200の断面図を示す。図3は図2に対応する。回転体は、ハブ28と、被収納部材26と、被収納部材保持部90と、第1スラスト部材30と、第2スラスト部材31と、クランパ36と、円筒状マグネット32と、キャップ12と、を含む。固定体は、ベース4と、収納部材124と、つば部材34と、ステータコア40と、コイル42と、絶縁テープ44と、吸引プレート46と、を含む。
(Second Embodiment)
The main difference between the
FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotating device 200 according to the second embodiment. FIG. 3 corresponds to FIG. The rotating body includes a
収納部材124は、中空胴部124aと底部24bとが一体に形成された有底カップ形状を有する。中空胴部124aは円筒状の内周面124cを有する。特に、内周面124cは、その中心軸が、回転軸Rに対して角度θ傾いた円筒状を有する。収納部材124には被収納部材26が収まり、内周面124cはラジアル隙間53を介して側面26bを環囲する。回転体の非回転時には、この内周面124cと被収納部材526の側面526bとが少なくとも部分的に接する。
The storage member 124 has a bottomed cup shape in which a
図4(a)は図3のB−B線断面図、図4(b)は図3のC−C線断面図、図4(c)は、図3のD−D線断面図を示す。図4(a)〜(c)から明らかなように、被収納部材26は収納部材124の内周面124cに対して、図4(a)の面と図4(c)の面とでそれぞれ反対側に偏芯している。これにより、それぞれの隙間の狭い部分で動圧が相対的に大きくなるから、B−B線断面とD−D線断面とにおけるそれぞれの合成の動圧はPで示す位置に生じる。つまり、図4(a)の面と図4(c)の面とでは、それぞれ反対向きの合成の動圧Pが発生する。この動圧Pは、隙間が小さくなると大きくなり、隙間が大きくなると小さくなる。したがって、二つの動圧Pがほぼ等しい隙間状態で平衡するから、収納部材124と被収納部材26との隙間153が略一定となるよう自動調芯機構として作用する。つまり、被収納部材26は、半径方向の流体動圧により、その中心Cが円筒状の内周面124cの中心軸上に位置するようセンタリングされる。
4A is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 3, and FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. . As is apparent from FIGS. 4A to 4C, the
B−B線断面とD−D線断面とは軸方向にずれているため、B−B線断面における動圧Pは下向きの分力を有し、D−D線断面における動圧Pは上向きの分力を有する。このような上向きの分力と下向きの分力とは被収納部材26に対して軸方向の位置変動を抑制するように作用する。この結果、被収納部材26は動圧Pにより半径方向及び軸方向で支持されるから、一層安定した回転を維持しうる。 Since the BB line section and the DD line section are displaced in the axial direction, the dynamic pressure P in the BB line section has a downward component force, and the dynamic pressure P in the DD line section is upward. Have a component power of. The upward component force and the downward component force act on the member to be stored 26 so as to suppress axial position fluctuations. As a result, since the member to be stored 26 is supported by the dynamic pressure P in the radial direction and the axial direction, it is possible to maintain a more stable rotation.
本実施の形態に係る回転機器200によると、第1の実施の形態に係る回転機器100によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
According to the rotating device 200 according to the present embodiment, the same operational effects as the operational effects exhibited by the
(第3の実施の形態)
第1の実施の形態に係る回転機器100と第3の実施の形態に係る回転機器との主な違いは、ベースおよび第2スラスト部材の形状である。
図5は、第3の実施の形態に係る回転機器300の断面図を示す。図5は図2に対応する。回転体は、ハブ28と、被収納部材26と、被収納部材保持部90と、第1スラスト部材30と、第2スラスト部材231と、クランパ36と、円筒状マグネット32と、キャップ12と、を含む。固定体は、ベース204と、収納部材24と、つば部材34と、ステータコア40と、コイル42と、絶縁テープ44と、吸引プレート46と、を含む。
(Third embodiment)
The main difference between the
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a
第2スラスト部材231は円筒部31aとその下端から半径方向内側に延在するフランジ部231bとを有する。フランジ部231bには、第1の実施の形態のフランジ部31bと異なり、その下端外縁から回転軸R方向上方に窪んだ環状のスラスト凹部231fが形成される。
The
ベース204には、回転体の回転軸Rを中心とする貫通孔204gが設けられる。収納部材24は貫通孔204gに挿入され固定される。また、ベース204は、スラスト凹部231fに進入する進入部204hを有する。
The
第2スラスト部材31とベース204との隙間88は、ハブ28とベース4とに挟まれるモータ内部空間84と、気液界面86の気体側と、に通じている。つまり、隙間88は、気液界面86とモータ内部空間84とを連通する。このようにフランジ部231bがスラスト凹部231fを有し、ベース204がスラスト凹部231fに進入する進入部204hを有することにより、隙間88は、間隔が狭くされ、距離が長くされる。また隙間88には複数の屈曲部が設けられる。これにより、隙間88の通路抵抗を大きくすることができる。
A
本実施の形態に係る回転機器300によると、第1の実施の形態に係る回転機器100によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。加えて、本実施の形態に係る回転機器300によると、第2スラスト部材31とベース204との隙間88は、間隔が狭くされ、距離が長くされる。また隙間88には複数の屈曲部が設けられる。これにより隙間88の通路抵抗を大きくすることができる。そのため、隙間88はテーパシール70の気液界面86から蒸発する潤滑剤48に対するラビリンスとして機能し、潤滑剤48の蒸発量を低減する。
According to the
(第4の実施の形態)
第1の実施の形態に係る回転機器100と第4の実施の形態に係る回転機器との主な違いは、被収納部材と収納部材の形状である。
図6は、第4の実施の形態に係る回転機器400の断面図を示す。図6は図2に対応する。回転体は、ハブ28と、被収納部材326と、被収納部材保持部390と、第1スラスト部材330と、第2スラスト部材31と、クランパ36と、円筒状マグネット32と、を含む。固定体は、ベース4と、収納部材24と、つば部材34と、ステータコア40と、コイル42と、絶縁テープ44と、吸引プレート46と、を含む。
(Fourth embodiment)
The main difference between the
FIG. 6 shows a cross-sectional view of a rotating device 400 according to the fourth embodiment. FIG. 6 corresponds to FIG. The rotating body includes a
ハブ突出部28aの内周面側28g側には、被収納部材保持部390が設けられる。被収納部材保持部390は、第1の実施の形態の被収納部材保持部90と異なり、円板状を有する。
A receiving member holding portion 390 is provided on the inner peripheral surface side 28g side of the
被収納部材326は、SUS430やSUS303等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。被収納部材326は円錐台状を有し、その中心軸が回転軸Rと一致するよう被収納部材保持部390に固定される。したがって、被収納部材326の側面326bは、円錐台状を有する。なお、被収納部材326は、第1スラスト部材30と一体に形成されてもよい。
The member 326 to be stored is formed of a steel material such as SUS430 or SUS303, or a metal material such as a copper alloy. The member to be stored 326 has a truncated cone shape, and is fixed to the member to be stored holding portion 390 so that the center axis thereof coincides with the rotation axis R. Therefore, the side surface 326b of the member to be stored 326 has a truncated cone shape. The member to be stored 326 may be formed integrally with the
収納部材324は、中空胴部324aと底部324bとが一体に形成された有底カップ形状を有し、その底部324bを下にしてベース4に対して例えば接着固定される。中空胴部324aは、円錐台状の内周面324cを有する。収納部材324には被収納部材326が収まり、内周面324cはラジアル隙間353を介して被収納部材326の側面326bを環囲する。
The storage member 324 has a bottomed cup shape in which a hollow body portion 324a and a bottom portion 324b are integrally formed, and is bonded and fixed to the
本実施の形態に係る回転機器400によると、第1の実施の形態に係る回転機器100によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
According to the rotating device 400 according to the present embodiment, the same operational effects as the operational effects exhibited by the
(第5の実施の形態)
第1から第4の実施の形態では、被収納部材が回転体に固定される場合について説明した。第5の実施の形態では、被収納部材が固定体に固定される場合について説明する。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments, the case where the member to be stored is fixed to the rotating body has been described. In the fifth embodiment, the case where the member to be stored is fixed to the fixed body will be described.
図7は、第5の実施の形態に係る回転機器500の断面図を示す。図7は図5に対応する。回転体は、ハブ28と、収納部材424と、第1スラスト部材30と、第2スラスト部材231と、クランパ36と、円筒状マグネット32と、キャップ12と、を含む。固定体は、ベース204と、被収納部材保持部490と、つば部材34と、被収納部材426と、ステータコア40と、コイル42と、絶縁テープ44と、吸引プレート46と、を含む。
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a
被収納部材保持部490は略円柱状を有し、SUS430やSUS303等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。被収納部材保持部490は、ベース204の貫通孔204gに挿入され固定される。被収納部材保持部490の上面490aには保持凹部490bが形成される。被収納部材保持部490にはつば部材34が固定される。特に、つば部材34は、収納部材424を環囲するよう被収納部材保持部490に固定される。
The stored
被収納部材426は、SUJ2等の鉄鋼材料やセラミックにより形成される。被収納部材426は球状を有し、その一部が保持凹部490bに進入した状態で、被収納部材保持部490に接着または溶接により固定される。特に被収納部材426は、その中心Cが回転軸R上に位置するよう被収納部材保持部490に固定される。
The member to be stored 426 is made of a steel material such as SUJ2 or ceramic. The member to be stored 426 has a spherical shape, and is fixed to the member to be stored holding
第1スラスト部材30の孔30bの周面には収納部材424が結合される。収納部材424は円筒状を有し、SUS430やSUS303等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。収納部材424には被収納部材426が収まる。収納部材424の内周面424cは円筒状を有し、ラジアル隙間453を介して被収納部材426の側面426bを環囲する。収納部材424は、第1スラスト部材30と一体に形成されてもよい。
A
第2スラスト部材31のフランジ部231bと被収納部材保持部490との間には、フランジ部231bの内周面31eと被収納部材保持部490の外周面490cとの間の隙間472が下方に向けて徐々に広がるテーパシール470が形成される。テーパシール470は、第3の実施の形態のテーパシール70に対応する。
A
キャップ12は、収納部材424の上側を塞ぐよう収納部材424の上面424aに例えば接着により固定される。
The
回転体の一部である収納部材424、第1スラスト部材30、キャップ412、および第2スラスト部材231と、固定体の一部である被収納部材426および被収納部材保持部490と、の隙間には潤滑剤48が充填される。
A gap between the
収納部材424の内周面424cは、ラジアル動圧溝形成領域462を有する。ラジアル動圧溝形成領域462には、スパイラル形状またはヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝450が形成される。ラジアル動圧溝形成領域462およびラジアル動圧発生溝450は、第3の実施の形態のラジアル動圧溝形成領域62およびラジアル動圧発生溝50にそれぞれ対応する。
The inner
本実施の形態に係る回転機器500によると、第3の実施の形態に係る回転機器300によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
According to the
(第6の実施の形態)
第5の実施の形態に係る回転機器100と第6の実施の形態に係る回転機器との主な違いは、被収納部材と収納部材の形状である。
図8は、第6の実施の形態に係る回転機器600の断面図を示す。図8は図7に対応する。回転体は、ハブ28と、収納部材524と、第1スラスト部材30と、第2スラスト部材231と、クランパ36と、円筒状マグネット32と、キャップ12と、を含む。固定体は、ベース204と、被収納部材保持部490と、つば部材34と、被収納部材526と、ステータコア40と、コイル42と、絶縁テープ44と、吸引プレート46と、を含む。
(Sixth embodiment)
The main difference between the
FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotating device 600 according to the sixth embodiment. FIG. 8 corresponds to FIG. The rotating body includes a
被収納部材526は、SUS430やSUS303等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。被収納部材526は円錐台状を有し、その中心軸が回転軸Rと一致するよう第1スラスト部材530に固定される。したがって、被収納部材526の側面526bは、円錐台状を有する。なお、被収納部材526は、被収納部材保持部490と一体に形成されてもよい。 The member to be stored 526 is made of a steel material such as SUS430 or SUS303 or a metal material such as a copper alloy. The member 526 to be stored has a truncated cone shape, and is fixed to the first thrust member 530 so that the central axis thereof coincides with the rotation axis R. Therefore, the side surface 526b of the member to be stored 526 has a truncated cone shape. Note that the member to be stored 526 may be formed integrally with the member to be stored 490.
収納部材524は円筒状を有する。収納部材524には被収納部材526が収まり、内周面524cはラジアル隙間553を介して被収納部材526の側面526bを環囲する。内周面524cは、下側ほど小径となるテーパー面を含む。回転体の非回転時には、この内周面524cと被収納部材526の側面526bとが少なくとも部分的に接する。 The storage member 524 has a cylindrical shape. The storage member 526 is accommodated in the storage member 524, and the inner peripheral surface 524 c surrounds the side surface 526 b of the storage member 526 through the radial gap 553. The inner peripheral surface 524c includes a tapered surface having a smaller diameter toward the lower side. When the rotating body is not rotated, the inner peripheral surface 524c and the side surface 526b of the member to be stored 526 are at least partially in contact with each other.
本実施の形態に係る回転機器600によると、第5の実施の形態に係る回転機器500によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
According to the rotating device 600 according to the present embodiment, the same operational effects as the operational effects exhibited by the
以上、実施の形態に係る回転機器の構成と動作ついて説明した。これらの実施の形態は例示であり、各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The configuration and operation of the rotating device according to the embodiment have been described above. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and various modifications can be made to the combination of each component, and such modifications are also within the scope of the present invention.
第1から第5の実施の形態では、ステータコア40の突極の数が9本である場合について説明したが、これに限られない。ステータコア40の突極の数は、例えば、6から36の3の整数倍であってもよい。これらの記載は一例であり、突極の数はこれらの範囲に限定されない。
In the first to fifth embodiments, the case where the number of salient poles of the
第1から第5の実施の形態では、円筒状マグネット32には、12極の駆動用着磁が施される場合について説明したが、これに限られない。円筒状マグネット32には、例えば8から16の偶数極の駆動用着磁が施されてもよい。これらの記載は一例であり、駆動用磁極の数はこれらの範囲に限定されない。
In the first to fifth embodiments, the case where the
第5の実施の形態では、収納部材424の内周面424cが円筒状である場合について説明したが、これに限られない。内周面424cは種々の形状とすることができる。図9は、変形例に係る回転機器700を示す断面図である。図9は図7に対応する。本変形例では、内周面424cは、下側ほど小径となるテーパー面を含む。回転体の非回転時には、この内周面424cと被収納部材426の側面426bとが接する。
Although the case where the inner
4 ベース、 8 磁気記録ディスク、 10 データリード/ライト部、 12 キャップ、 24 収納部材、 26 被収納部材、 28 ハブ、 30 第1スラスト部材、 31 第2スラスト部材、 32 円筒状マグネット、 40 ステータコア、 42 コイル、 48 潤滑剤、 100 回転機器。 4 base, 8 magnetic recording disk, 10 data read / write section, 12 cap, 24 storage member, 26 member to be stored, 28 hub, 30 first thrust member, 31 second thrust member, 32 cylindrical magnet, 40 stator core, 42 coils, 48 lubricants, 100 rotating equipment.
Claims (11)
前記回転体を回転自在に支持する固定体と、を備え、
前記回転体と前記固定体とには潤滑剤が介在し、
前記固定体と前記回転体の一方は、前記回転体の回転軸を一辺とする平面図形を当該回転軸の周りに回転することにより得られる立体状の被収納部材と、被収納部材を環囲して半径方向外向きに延伸する環状端面を有する環囲部材と、を含み、
前記被収納部材は、前記回転体の回転軸を含む断面の形状が円弧を含む楕円弧状またはテーパー状である被環囲面を有し、
前記固定体と前記回転体の他方は、前記被環囲面を環囲する環囲面を有し前記被収納部材の一部を収納する収納部材と、前記環囲部材と軸方向に対向する対向部材と、を含み、
前記環囲部材の前記対向部材と対向する面またはその面と対向する前記対向部材の面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝が形成され、
前記スラスト動圧発生溝は、前記回転体が前記固定体に対して回転するとき、前記潤滑剤に流体動圧を発生させ、前記回転体を前記固定体に対して非接触状態で支持することを特徴とする回転機器。 A rotating body,
A fixed body that rotatably supports the rotating body,
A lubricant is interposed between the rotating body and the fixed body,
One of the fixed body and the rotating body surrounds the receiving member, and a three-dimensional receiving member obtained by rotating a plane figure having one side of the rotating shaft of the rotating member around the rotating shaft. And an encircling member having an annular end surface extending radially outwardly,
The member to be stored has an enclosed surface that has an elliptical arc shape or a tapered shape including a circular arc as a cross-sectional shape including a rotation axis of the rotating body,
The other of the fixed body and the rotating body has an encircling surface that encircles the encircling surface, a housing member that houses a part of the housing member, and is opposed to the surrounding member in the axial direction An opposing member,
A thrust dynamic pressure generating groove is formed on at least one of the surface of the surrounding member facing the facing member or the surface of the facing member facing the surface,
The thrust dynamic pressure generating groove generates fluid dynamic pressure in the lubricant when the rotating body rotates with respect to the fixed body, and supports the rotating body in a non-contact state with respect to the fixed body. Rotating equipment characterized by
前記回転体および前記固定体は、前記回転体に記録ディスクが搭載された場合の前記回転体の重心が、前記被収納部材の軸方向の略中央に位置するよう構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の回転機器。 The rotating body is configured to be able to mount a recording disk,
The rotating body and the fixed body are configured such that the center of gravity of the rotating body when a recording disk is mounted on the rotating body is positioned at substantially the center in the axial direction of the member to be stored. The rotating device according to claim 1 or 2.
前記別の環囲部材の前記対向部材と対向する面またはその面と対向する前記対向部材の面の少なくとも一方には別のスラスト動圧発生溝が形成されることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の回転機器。 A further surrounding member that is fixedly supported by the surrounding member and faces the opposing member in the axial direction;
2. The thrust dynamic pressure generating groove is formed in at least one of the surface of the other surrounding member facing the facing member or the surface of the facing member facing the surface. The rotating device according to any one of 8.
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