JP2021076182A - 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置 - Google Patents

流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2021076182A
JP2021076182A JP2019203050A JP2019203050A JP2021076182A JP 2021076182 A JP2021076182 A JP 2021076182A JP 2019203050 A JP2019203050 A JP 2019203050A JP 2019203050 A JP2019203050 A JP 2019203050A JP 2021076182 A JP2021076182 A JP 2021076182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
oil repellent
fluid dynamic
oil
dynamic bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019203050A
Other languages
English (en)
Inventor
秀明 昭和
hideaki Showa
秀明 昭和
大吾 中嶌
Daigo Nakashima
大吾 中嶌
和夫 大田
Kazuo Ota
和夫 大田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Priority to JP2019203050A priority Critical patent/JP2021076182A/ja
Priority to US17/087,811 priority patent/US11118628B2/en
Publication of JP2021076182A publication Critical patent/JP2021076182A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6681Details of distribution or circulation inside the bearing, e.g. grooves on the cage or passages in the rolling elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • F16C17/105Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one bearing surface providing angular contact, e.g. conical or spherical bearing surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72Sealings
    • F16C33/74Sealings of sliding-contact bearings
    • F16C33/741Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid
    • F16C33/743Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid retained in the sealing gap
    • F16C33/745Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid retained in the sealing gap by capillary action
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/60Oil repelling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12Hard disk drives or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

【課題】撥油剤のテーパシール部への濡れ拡がりを防ぐことができる流体動圧軸受装置を提供する。【解決手段】潤滑油Cは、2つの円錐軸受部材201の間に設けられた気体層を保持するセパレータ部240を挟んで分離した状態で充填されており、セパレータ部240の軸方向両端のそれぞれに接続する2つの第1テーパシール部230が設けられている。2つの第1テーパシール部230はそれぞれ2つの円錐軸受部材201へ向かうに従って径方向の幅が縮小し、潤滑油Cの気液界面が、2つの第1テーパシール部230にそれぞれ位置し、セパレータ部240の軸方向両端部にはそれぞれ撥油剤阻止部250が設けられ、セパレータ部240の撥油剤阻止部250の間にはセパレータ中央部244が設けられ、セパレータ部240の少なくともセパレータ中央部244に撥油膜が形成されている。【選択図】図3

Description

本発明は、流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置に係り、特に、撥油剤のテーパシール部への濡れ拡がりを防止して潤滑油の軸受外部への漏出を防止する技術に関する。
ハードディスク駆動装置の記録ディスクを回転させるスピンドルモータは、一般に、流体動圧軸受により回転部が固定部に回転可能に支持される構成を有する。流体動圧軸受の種類の一つとして、例えば特許文献1に開示されているように、ベース部に固定されたシャフトに設けられた円錐状の2つの軸受部材と、回転部のスリーブ部との間で潤滑油を保持し、回転部の回転と共に動圧を発生させる円錐状軸受タイプのものが知られている。上記2つの軸受部材の間には潤滑油が存在しないセパレータ部が設けられており、セパレータ部が流体動圧軸受の外部空間と連通することでセパレータ部と外部空間との間で圧力差が生じないようにしている。
セパレータ部とそれぞれの軸受部材との間には、スリーブ部とシャフトとの間において、流体動圧発生部へ向けて潤滑油を流すポンピングシール部(例えば特許文献2)と、潤滑油の気液界面が形成される傾斜面を有するテーパシール部とが形成されている。さらに、セパレータ部には、スリーブ部の内周面およびシャフトの外周面のそれぞれに撥油剤が塗布されることにより撥油膜が形成されている(例えば特許文献3)。撥油剤は潤滑油よりも表面張力が小さいため、撥油膜が形成された領域を潤滑油が濡らす駆動力は小さい。そのため、撥油膜は衝撃などにより潤滑油がセパレータ部側へ移動することを防ぎ、潤滑油の軸受外部への漏出が防止されている。なお、撥油剤は、溶媒によって溶解あるいは分散させた状態で塗布され、溶媒を熱で除去することで撥油膜が形成される。
特開2005−337295号公報 US2005−58373A1 特開2007−170641号公報
従来の円錐状軸受タイプの流体動圧軸受では、製造過程において撥油剤をセパレータ部に塗布した際に、撥油剤がテーパシール部まで濡れ拡がることにより、テーパシール部の一部にまで撥油膜が形成され、気液界面が適切な形状で形成されないおそれがあった。この場合、外部衝撃等により潤滑油が軸受外部へ漏出する可能性があった。
そのような事象について図7を参照して説明する。図7(A)は流体動圧軸受のテーパシール部を示す図であり、潤滑油Cがテーパシール部のテーパ面に適切な気液界面を形成している状態を示している。このテーパシール部に撥油剤が濡れ拡がった状態で撥油膜が形成されると、図7(B)に示すように、潤滑油Cの気液界面は撥油剤に対する表面張力の違いによって凸の曲面となり、外部衝撃等により潤滑油Cが飛び出して軸受外部へ漏出する可能性があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、撥油剤のテーパシール部への濡れ拡がりを防ぐことができる流体動圧軸受装置を提供することを目的としている。また、本発明は、そのような、流体動圧軸受装置を用いたスピンドルモータと、そのようなスピンドルモータを用いたハードディスク駆動装置を提供することを目的としている。
本発明は、シャフトと該シャフトに固定された2つの円錐軸受部材とを備えた固定部と、 固定部に対して相対的に回転可能に支持される回転部と、2つの円錐軸受部材に設けられた円錐軸受面と、円錐軸受面に対向する回転部の内周面である2つのロータ側円錐面とで形成された2つの動圧軸受部と、2つの動圧軸受部に充填された潤滑油とを含む流体動圧軸受装置において、潤滑油は、2つの円錐軸受部材の間に設けられた気体層を保持するセパレータ部を挟んで分離した状態で充填されており、セパレータ部の軸方向両端のそれぞれに接続する2つの第1テーパシール部が設けられ、2つの第1テーパシール部はそれぞれ2つの円錐軸受部材へ向かうに従って径方向の幅が縮小し、潤滑油の気液界面が、2つの第1テーパシール部にそれぞれ位置し、セパレータ部の軸方向両端部にはそれぞれ撥油剤阻止部が設けられ、セパレータ部の撥油剤阻止部の間にはセパレータ中央部が設けられ、セパレータ部の少なくともセパレータ中央部に撥油膜が形成された流体動圧軸受装置である。
本発明の流体動圧軸受装置にあっては、撥油剤阻止部によって撥油剤が第1テーパシール部へ濡れ拡がるのを阻止されるから、第1テーパシール部の一部にまで撥油膜が形成されるようなことがなく、気液界面が適切な形状で形成される。したがって、潤滑油が軸受外部へ漏出するのを防止することができる。
本発明の実施形態のハードディスク駆動装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態のスピンドルモータを示す断面図である。 本発明の第1実施形態の流体動圧軸受装置の部分を拡大した断面図である。 本発明の第1実施形態における撥油剤阻止部の周辺を示す断面図である。 本発明の第2実施形態における撥油剤阻止部の周辺を示す断面図である。 本発明の第3実施形態における撥油剤阻止部の周辺を示す断面図である。 従来技術の課題を説明するためのテーパシール部を示す断面図である。
(ハードディスク駆動装置)
図1は、本実施形態に係るスピンドルモータを用いたハードディスク駆動装置10の全体構成を示す斜視図である。図1に示すように、ハードディスク駆動装置10は、スピンドルモータ100と、スピンドルモータ100によって回転する複数のハードディスク40とを備えている。また、ハードディスク駆動装置10は、ハードディスク40にそれぞれ対向する複数の磁気ヘッド30を支持するスイングアーム20と、スイングアーム20を駆動するアクチュエータ60と、これらの機器を制御する制御部70とを備えている。
(スピンドルモータ)
図2は、回転軸を含む面で切断した実施形態のスピンドルモータ100の断面図である。スピンドルモータ100の固定部は、ベース部101と、円錐軸受部材201および円錐軸受部材301を固定したシャフト102を備えている。シャフト102は、ベース部に固定されている。また、ベース部101には、ステータコア103も固定されている。ステータコア103は、薄板状の軟磁性材料(例えば、電磁鋼板)を軸方向で複数枚積層したものであり、環形状を有し、径方向外側に突出した複数の極歯を備えている。複数の極歯は、周方向に沿って等間隔に設けられ、それぞれにコイル104が巻回されている。
スピンドルモータ100の回転部は、ロータ110とロータマグネット112とを備えている。ロータ110は、外側円筒部111を有し、外側円筒部111の内周面側に円環状のロータマグネット112が固定されている。ロータマグネット112は、周方向に沿ってSNSN・・と隣接する部分が交互に異極性となるように着磁されている。ロータマグネット112の内周は、隙間を有した状態でステータコア103の極歯の外周に対向している。
円錐軸受部材201、301およびシャフト102のそれぞれの外周面と、ロータ110の内周面とによって流体動圧軸受200および流体動圧軸受300が形成され、ロータ110は、流体動圧軸受200および流体動圧軸受300により、シャフト102に対して回転可能に支持されている。円錐軸受部材201および円錐軸受部材301は、それぞれシャフト102の一端側と他端側とに配置されている。
コイル104に駆動電流を供給することで、ロータマグネット112を回転させようとする駆動力が生じ、ロータ110がシャフト102を軸として、シャフト102およびベース部101に対して回転する。この原理は、通常のスピンドルモータと同様である。
(流体動圧軸受)
1.第1実施形態
以下、第1実施形態の流体動圧軸受200および流体動圧軸受300について説明する。流体動圧軸受200は、シャフト102に固定された円錐軸受部材201を含み、流体動圧軸受300は、シャフト102に固定された円錐軸受部材301を含む(図2参照)。以下の説明では、図3を参照し、流体動圧軸受200を例示して説明する。図3は、流体動圧軸受200の部分を拡大した状態を示している。
円錐軸受部材201の中央には、軸方向に延在する貫通孔209が形成され、この貫通孔209にシャフト102が圧入されることで、円錐軸受部材201とシャフト102とが結合している。なお、円錐軸受部材201とシャフト102との結合は、接着剤あるいはレーザー溶接により行ってもよい。
円錐軸受部材201は、径方向外側の面として円錐軸受面202とシール円錐面203とを有している。円錐軸受面202は、ロータ110の内周面に設けられたロータ側円錐面113と微小な隙間211を介して相互に対向し、動圧軸受部215を形成している。円錐軸受面202と、ロータ側円錐面113との少なくとも一方には動圧溝が形成され、隙間211は潤滑油Cで満たされている。
シール円錐面203とロータ110の内周面との間には、第2テーパシール部212が設けられている。第2テーパシール部212は、周方向に沿って全周にわたり形成され、図3に示すように、軸方向における下方から上方に向って隙間の寸法が漸次大きくなるようなテーパ形状に形成され、第2テーパシール部212に液面が位置して毛細管力により潤滑油Cの漏出が防止されている。図3では、第2テーパシール部212に保持される潤滑油Cの液面を符号Lで図示している。
円錐軸受部材201の内周面の端部とシャフト102の外周面との間には、環状の空間となる隙間210が設けられ、隙間210と第2テーパシール部212とは、循環孔205によって連通している。循環孔205は、軸方向から見て周方向に等間隔に2本設けられている。この隙間210と前述の隙間211は互いに連通している。これにより、第2テーパシール部212、循環孔205、および隙間210,211は、潤滑油Cの移動が可能な状態でつながっており、そこには潤滑油Cが充填されている。潤滑油Cとしては、例えば、PAO(ポリα-オレフィン)等の合成炭化水素油、エステル系オイル等を基油とする潤滑油が好適に例示されるが、上記の例示以外のものであってもよい。
隙間210および隙間211が交差する部分よりも下側のロータ110の内周面には、ポンピングシール部220が周方向に沿って全周にわたって設けられている。ポンピングシール部220は、この実施形態では、ロータ110の内周面に、半径方向から見て斜めに延在するポンピングシール溝221を備えている。ポンピングシール溝221は、ロータ110の回転に伴い潤滑油C内に圧力勾配を発生させる。これにより潤滑油Cが隙間210側へ送られる。なお、ポンピングシール溝221は、シャフト102の外周面に形成してもよく、ロータ110の内周面およびシャフト102の外周面の双方に形成してもよい。
ポンピングシール部220の下方のシャフト102とロータ110との間には、図に示すように、第1テーパシール部230が設けられている。第1テーパシール部230は、シャフト102の外周面に形成した内側傾斜面231と、ロータ110の内周面に形成した外側傾斜面232とを備え、軸方向においてポンピングシール部220から遠ざかるに従って隙間の寸法が漸次大きくなるようなテーパ形状に形成され、第1テーパシール部230に気液界面が位置して毛細管力により潤滑油Cの漏出が防止されている。なお、第1テーパシール部230は、内側傾斜面231および外側傾斜面232のいずれか一方のみを備えていてもよい。図では、第1テーパシール部230に保持される潤滑油Cの気液界面が符号Lで図示されている。第1テーパシール部230の軸方向長さは第2テーパシール部212の軸方向長さのおよそ10分の1であり、第1テーパシール部230の容積は、第2テーパシール部212の容積よりも小さい。また、第1テーパシール部230の軸方向中央付近の径は、第2テーパシール部212の軸方向中央付近の径よりも小さく設定されている。静置状態において潤滑油Cの気液界面はテーパシール部の軸方向中央付近に位置することが好ましい。毛細管力は毛細管の径の大きさに反比例するため、第1テーパシール部230の方が第2テーパシール部212よりも潤滑油Cを保持する力が大きい。
第1テーパシール部230の下方のシャフト102とロータ110との間には、気体層を保持するセパレータ部240が設けられている。セパレータ部240は、シャフト102の外周面に形成したシャフト小径部241と、ロータ110の内周面に形成したロータ拡径部242とで画定され、軸方向内側にセパレータ中央部244を備えている。なお、セパレータ部240は、シャフト小径部241およびロータ拡径部242のいずれか一方のみによって画定されていてもよい。セパレータ中央部244は、シャフト102に設けた連通孔243および穴102aを介して流体動圧軸受200の外部空間と連通している。セパレータ部240が流体動圧軸受200の外部空間と連通することでセパレータ部240と外部空間との間で圧力差が生じないようになっている。
セパレータ部240にはさらに、軸方向端部に、セパレータ中央部244に隣接する撥油剤阻止部250が設けられている。撥油剤阻止部250は、図4に示すように、シャフト102の外周面に形成した断面半円状の内側周溝251と、ロータ110の内周面に形成した断面半円状の外側周溝252を含んでいる。撥油剤阻止部250は、内側周溝251または外側周溝252のいずれか一方のみを含んでいてもよい。
セパレータ中央部244には、撥油剤が塗布されて撥油膜260が形成されている。撥油剤は、例えばパーフルオロアルキル基を有するフッ素系ポリマーを溶媒によって溶解あるいは分散させたものであり、塗布した後に熱で溶媒を除去することで撥油膜260が形成される。なお撥油膜260は、撥油剤阻止部250上にも形成されていてもよく、第1テーパシール部230に形成されていなければよい。
以上は第1実施形態の構成である。流体動圧軸受300は流体動圧軸受200を上下に反転させた構成を有し、各構成要素は流体動圧軸受200の構成と同一であるのでその説明を省略する。
上記構成の流体動圧軸受200にあっては、セパレータ部240に撥油剤を塗布するに際して、第1テーパシール部230へ濡れ拡がろうとする撥油剤が撥油剤阻止部250の内側周溝251および外側周溝252に貯まり、第1テーパシール部230への流入が阻止される。したがって、第1テーパシール部230の一部にまで撥油膜260が形成されるようなことがなく、気液界面が適切な形状で形成される。したがって、潤滑油Cが軸受外部へ漏出するのを防止することができる。
特に、上記第1実施形態では、撥油剤阻止部250の内側周溝251および外側周溝252は、シャフト102やロータ110を旋削加工することで容易に加工することができる。また、上記第1実施形態では、第2テーパシール部212が隙間211に連通して設けられているから、第2テーパシール部212に位置する潤滑油Cに働く毛細管力により、隙間211からの潤滑油Cの漏出が防止される。
上記第1実施形態では、円錐軸受部材201と第1テーパシール部230との間に、ポンピングシール部220を設けているから、潤滑油Cが隙間211から第1テーパシール部230側へ余分に流入しないようにすることができる。ここで、第2テーパシール部212の容積は、第1テーパシール部230の容積よりも大きく設定されているから、ポンピングシール部220によって潤滑油Cが隙間210および循環孔205を介して流入させられても第2テーパシール部212のシール性能に与える影響は少ない。
2.第2実施形態
図5は第2実施形態を示す図である。第2実施形態では、セパレータ部240の軸方向端部に、セパレータ中央部244に隣接する撥油剤阻止部270が設けられている。撥油剤阻止部270は、シャフト102の外周面に形成した内側突条271とロータ110の内周面に形成した外側突条272を含んでいる。なお、撥油剤阻止部270は、内側突条271および外側突条272のいずれか一方のみを含んでいてもよい。
このような流体動圧軸受200においては、セパレータ中央部244に撥油剤を塗布するに際して、第1テーパシール部230へ濡れ拡がろうとする撥油剤が撥油剤阻止部270に堰き止められ、第1テーパシール部230への流入が阻止される。したがって、第1テーパシール部230の一部にまで撥油膜260が形成されるようなことがなく、潤滑油Cの気液界面が適切な形状で形成される。したがって、潤滑油Cが軸受外部へ漏出するのを防止することができる。また、撥油剤阻止部270は、シャフト102やロータ110を旋削加工することで容易に加工することができる。たとえば、セパレータ部240を旋削加工する際に、撥油剤阻止部270の部分を残して加工すればよい。
また、シャフト102のシャフト小径部241とロータ110のロータ拡径部242の内、セパレータ中央部244を画定する範囲の表面粗さを他の領域よりも大きくしてもよい。表面粗さを大きくすることによって、撥油剤との濡れ性が相対的に高まるため、撥油剤の第1テーパシール部230への濡れ拡がりがさらに抑制される。表面粗さが大きくされる領域は、シャフト小径部241およびロータ拡径部242のセパレータ中央部244を画定する範囲の一部または全部に設けることができる。
3.第3実施形態
図6を参照して本発明の第3実施形態を説明する。この第3実施形態では、セパレータ部240に、撥油剤阻止部290が設けられている。撥油剤阻止部290の表面粗さは、第1テーパシール部230の表面粗さよりも大きい。このような流体動圧軸受200にあっては、撥油剤阻止部290の撥油剤に対する濡れ性が第1テーパシール部230の濡れ性よりも高い。そのため、撥油剤を塗布するに際して、撥油剤は撥油剤阻止部290に保持されて第1テーパシール部230への濡れ拡がりが抑制される。したがって、第1テーパシール部230の一部にまで撥油膜260が形成されるようなことがなく、潤滑油Cの気液界面が適切な形状で形成されるため、潤滑油Cが軸受外部へ漏出するのを防止することができる。
セパレータ中央部244の表面粗さを撥油剤阻止部290の表面粗さよりも大きくすることもできる。このような撥油剤阻止部290を備えることにより、撥油剤はセパレータ中央部244で保持され、第1テーパシール部230への流入が阻止される。
上記を組み合わせ、セパレータ中央部244の表面粗さを撥油剤阻止部290の表面粗さよりも大きくするとともに、撥油剤阻止部290の表面粗さを第1テーパシール部230の表面粗さよりも大きくするとさらに効果的である。このような表面粗さの関係とすることで、撥油剤はシャフト小径部241およびロータ拡径部242に最も保持されやすくなる。仮に撥油剤が撥油剤阻止部290まで濡れ拡がったとしても、撥油剤阻止部290の表面粗さが第1テーパーシール部230の表面粗さよりも大きいため、撥油剤は撥油剤阻止部290で保持され、第1テーパシール部230への流入が阻止される。
本発明は、流体動圧軸受装置および流体動圧軸受装置を用いたスピンドルモータおよびハードディスク駆動装置に利用できる。
10…ハードディスク駆動装置、100…スピンドルモータ、101…ベース部、102…シャフト、110…ロータ、111…外側円筒部、112…ロータマグネット、113…ロータ側円錐面、200…流体動圧軸受、201…円錐軸受部材、202…円錐軸受面、203…シール円錐面、215…動圧軸受部、205…循環孔、209…貫通孔、212…第2テーパシール部、220…ポンピングシール部、221…ポンピングシール溝、230…第1テーパシール部、231…内側傾斜面、232…外側傾斜面、240…セパレータ部、241…シャフト小径部、242…ロータ拡径部、243…連通孔、244…セパレータ中央部、250…撥油剤阻止部、251…内側周溝、252…外側周溝、260…撥油膜、270…撥油剤阻止部、271…内側突条、272…外側突条、290…撥油剤阻止部、300…流体動圧軸受、301…円錐軸受部材、C…潤滑油。



ポンピングシール部220の下方のシャフト102とロータ110との間には、図4に示すように、第1テーパシール部230が設けられている。第1テーパシール部230は、シャフト102の外周面に形成した内側傾斜面231と、ロータ110の内周面に形成した外側傾斜面232とを備え、軸方向においてポンピングシール部220から遠ざかるに従って隙間の寸法が漸次大きくなるようなテーパ形状に形成され、第1テーパシール部230に気液界面が位置して毛細管力により潤滑油Cの漏出が防止されている。なお、第1テーパシール部230は、内側傾斜面231および外側傾斜面232のいずれか一方のみを備えていてもよい。図4では、第1テーパシール部230に保持される潤滑油Cの気液界面が符号Lで図示されている。第1テーパシール部230の軸方向長さは第2テーパシール部212の軸方向長さのおよそ10分の1であり、第1テーパシール部230の容積は、第2テーパシール部212の容積よりも小さい。また、第1テーパシール部230の軸方向中央付近の径方向の幅は、第2テーパシール部212の軸方向中央付近の径方向の幅よりも小さく設定されている。静置状態において潤滑油Cの気液界面はテーパシール部の軸方向中央付近に位置することが好ましい。毛細管力は毛細管の径の大きさに反比例するため、第1テーパシール部230の方が第2テーパシール部212よりも潤滑油Cを保持する力が大きい。

Claims (8)

  1. シャフトと該シャフトに固定された2つの円錐軸受部材とを備えた固定部と、
    前記固定部に対して相対的に回転可能に支持される回転部と、
    前記2つの円錐軸受部材に設けられた円錐軸受面と、前記円錐軸受面に対向する前記回転部の内周面である2つのロータ側円錐面とで形成された2つの動圧軸受部と、
    前記2つの動圧軸受部に充填された潤滑油とを含む流体動圧軸受装置において、
    前記潤滑油は、前記2つの円錐軸受部材の間に設けられ、気体層を保持するセパレータ部を挟んで分離した状態で充填されており、
    前記セパレータ部の軸方向両端のそれぞれに接続する2つの第1テーパシール部が設け
    られ、
    前記2つの第1テーパシール部はそれぞれ前記2つの円錐軸受部材へ向かうに従って径
    方向の幅が縮小し、
    前記潤滑油の気液界面が、前記2つの第1テーパシール部にそれぞれ位置し、
    前記セパレータ部の軸方向両端部にはそれぞれ撥油剤阻止部が設けられ、
    前記セパレータ部の前記撥油剤阻止部の間にはセパレータ中央部が設けられ、
    前記セパレータ部の少なくとも前記セパレータ中央部に撥油膜が形成された流体動圧軸受装置。
  2. 前記撥油剤阻止部は、前記シャフトの外周面および/または前記回転部の内周面に沿って周方向に延在する周溝または環状の突条を含む請求項1に記載の流体動圧軸受装置。
  3. 前記撥油剤阻止部は、前記第1テーパシール部よりも撥油剤に対する濡れ性の高い表面性状部で構成されている請求項1または2に記載の流体動圧軸受装置。
  4. 前記撥油剤阻止部は、前記第1テーパシール部よりも表面粗さが大きい請求項3に記載の流体動圧軸受装置。
  5. 前記撥油剤阻止部は、前記セパレータ中央部よりも撥油剤に対する濡れ性の低い表面性状部で構成されている請求項1乃至4のいずれかに記載の流体動圧軸受装置。
  6. 前記撥油剤阻止部は、前記セパレータ中央部よりも表面粗さが小さい請求項5に記載の流体動圧軸受装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれかに記載の流体動圧軸受装置を備えたスピンドルモータ。
  8. 請求項7に記載のスピンドルモータを備えたハードディスク駆動装置。


JP2019203050A 2019-11-08 2019-11-08 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置 Pending JP2021076182A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019203050A JP2021076182A (ja) 2019-11-08 2019-11-08 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置
US17/087,811 US11118628B2 (en) 2019-11-08 2020-11-03 Fluid dynamic bearing device, spindle motor, and hard disk drive device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019203050A JP2021076182A (ja) 2019-11-08 2019-11-08 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021076182A true JP2021076182A (ja) 2021-05-20

Family

ID=75846551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019203050A Pending JP2021076182A (ja) 2019-11-08 2019-11-08 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11118628B2 (ja)
JP (1) JP2021076182A (ja)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5112142A (en) * 1987-08-12 1992-05-12 Digital Equipment Corporation Hydrodynamic bearing
US5822152A (en) * 1992-05-06 1998-10-13 Maxtor Corporation Ultra-slim disk storage unit with an enclosed circuit board and a hydrodynamic bearing assembly which forms a stable meniscus
US6655841B1 (en) 2000-06-15 2003-12-02 Seagate Technology Llc Cartridge style fluid dynamic bearing with conical or spherical bearing elements
JP2005337295A (ja) 2004-05-24 2005-12-08 Nippon Densan Corp 円錐型動圧軸受装置およびモータならびにディスク駆動装置
JP2007170641A (ja) 2005-12-26 2007-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 流体軸受装置およびその製造方法、スピンドルモータおよび記録再生装置
US8284513B2 (en) * 2008-03-11 2012-10-09 Nidec Corporation Fluid dynamic pressure bearing device, spindle motor and disk drive apparatus
DE102009019749A1 (de) * 2009-05-02 2011-04-14 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem
JP2011133105A (ja) * 2009-11-25 2011-07-07 Nippon Densan Corp 動圧軸受およびそれを用いたスピンドルモータ
JP2018074699A (ja) * 2016-10-27 2018-05-10 ミネベアミツミ株式会社 スピンドルモータ
JP2018155292A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 ミネベアミツミ株式会社 流体動圧軸受およびスピンドルモータ

Also Published As

Publication number Publication date
US20210140481A1 (en) 2021-05-13
US11118628B2 (en) 2021-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5558445A (en) Self-contained hydrodynamic bearing unit and seals
JP2011080597A (ja) 流体動圧軸受、モータおよび記録媒体駆動装置
JP2000186716A (ja) 流体動圧軸受、スピンドルモ―タ、及び回転体装置
JP2006194400A (ja) スピンドルモータおよび回転装置
US20040184688A1 (en) Method and system for withstanding shock in a spindle motor bearing
US7740407B2 (en) Hydrodynamic bearing type rotary device and recording and reproduction apparatus including the same
JP2010078100A (ja) 流体軸受装置およびこれを備えたスピンドルモータ、情報装置
US6955469B2 (en) Dynamic pressure bearing device
JP2006183734A (ja) スピンドルモータ
JP4369303B2 (ja) 動圧軸受装置およびその製造方法、ならびにモータおよびディスク駆動装置
JP2021076182A (ja) 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置
JP2018155292A (ja) 流体動圧軸受およびスピンドルモータ
JP4511403B2 (ja) スピンドルモータ
JP2003194060A (ja) 流体動圧軸受装置
JP3234030B2 (ja) スピンドルモータ
US7883270B2 (en) Hydrodynamic bearing type rotary device and recording and reproducing apparatus including the same
JP2006220307A (ja) 動圧軸受装置
JP4078628B2 (ja) ポンプインポンプアウト判定方法
JP7424906B2 (ja) 流体動圧軸受装置、スピンドルモータ、およびハードディスク駆動装置
JP2006292177A (ja) 動圧軸受装置
JP2007040527A (ja) 流体軸受装置
JPH11201142A (ja) 動圧軸受
JP2005048899A (ja) 円錐型動圧軸受装置およびそれを備えた記録ディスク駆動装置
JP2007211815A (ja) 流体軸受モータ
JP2004183732A (ja) 動圧流体軸受装置およびこれを備えたモータ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201019