JPH08161820A - 動圧型流体軸受式ディスク駆動装置 - Google Patents

動圧型流体軸受式ディスク駆動装置

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JPH08161820A
JPH08161820A JP32362694A JP32362694A JPH08161820A JP H08161820 A JPH08161820 A JP H08161820A JP 32362694 A JP32362694 A JP 32362694A JP 32362694 A JP32362694 A JP 32362694A JP H08161820 A JPH08161820 A JP H08161820A
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JP
Japan
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sleeve
fixed shaft
hub
dynamic pressure
thermal expansion
Prior art date
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Pending
Application number
JP32362694A
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English (en)
Inventor
Akihiro Mochizuki
章弘 望月
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動圧軸受の潤滑剤の粘度の変化に伴なう装置
の性能に及ぼす影響を軽減し得る。 【構成】 固定軸1またはスリーブ部のいずれか一方に
形成した動圧発生用溝部を有し、固定軸1の熱膨張率に
対してスリーブ部の実質的な熱膨張率を小としたことを
特徴とする動圧型流体軸受式ディスク駆動装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば磁気ディスク等の
記録媒体を駆動するための動圧型流体軸受式ディスク駆
動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、機器の小型化に伴って情報を記録
する手段として磁気ディスク装置等、記録再生用ディス
ク装置の薄型化及び小型化が進んでいる。そして、この
種の装置の心臓部である回転駆動部は、駆動ハブの中に
軸受とモータ部の両方を内臓し、かつ駆動ハブの外周に
複数枚の記録再生用のディスクを取付けることにより、
装置の小型化と記憶容量の増大を図る動きがある。ま
た、記録の高密度化を図るためには回転主軸部の精度を
飛躍的に高める必要がある。
【0003】図5は従来構成の動圧型流体軸受式ディス
ク駆動装置の半断面図を示すものである。
【0004】図5に示す如く、円盤状のベース2上には
固定軸1が固定され、かつ上面には巻線3を巻回したコ
ア4が固定されている。固定軸1の外周面には軸方向に
所定の間隔を保ったラジアル方向動圧発生用溝(ヘリン
グボーン溝)1a,1bが夫々形成されている。5はア
ルミニウム製からなるディスク固定部であるハブ6と、
その内部に焼ばめ等により圧入された青銅製のスリーブ
7とからなるハブ組立体であり、このスリーブ7が固定
軸1に嵌挿されることによりハブ組立体5は固定軸1を
中心として回転自在とされる。このスリーブ7は上記両
ラジアル方向動圧発生用溝1a,1bの間隔と対応する
面にオイル溜まり7aが形成されている。上記ラジアル
方向動圧発生用溝1a,1bは固定軸1またはスリーブ
7の少なくともいずれか一方に形成されていれば良いも
のである。なお、8はベース2上に配置された駆動回路
部品等が搭載されたプリント基板9を固定するねじであ
る。
【0005】上記はハブ6の外周には複数のアルミニウ
ム製のディスク10,10がスペーサ11を介して取付
けられ、これらディスク10,10はハブ6に固定板1
2を介してねじ13にて固定される。また、ハブ6の下
部に固定されたヨーク14はベース2に形成された環状
の凹部2aに囲繞される如く所定の間隔を保って配置さ
れる一方、ヨーク14の内面には上記コア4と所定の間
隔を保ったマグネット15が固定されることにより磁気
回路を形成するものである。
【0006】また、上記固定軸1の上端部には軸径より
膨出したフランジ16が螺着などで固定されることによ
り、このフランジ16とスリーブ7に形成した切欠き7
bとの間に上部オイル溜まり空間17が形成される。そ
して、フランジ16上に取付体となるスラスト板18を
配置し、このスラスト板18をハブ6にねじ19にて固
定することにより軸部が封止される。このように構成さ
れる軸受部は、スラスト板18の下面に形成したポンピ
ング溝またはヘリングボーン溝のようなスラスト方向動
圧発生用溝18a、上部オイル溜まり空間17及び上記
各ラジアル方向動圧発生用溝1a,1bなどにオイルま
たはグリースなどの潤滑剤20を充填・塗布することに
より軸受部の潤滑が図られる。この組立て状態にあって
上記マグネット15は磁性体であるコア4側に吸引力
(Pz)が作用することにより、ハブ組立体5は常時ベ
ース2側に引き寄せられる。
【0007】以上のように構成された従来の動圧型流体
軸受式ディスク駆動装置は、巻線3に通電することによ
り磁界が発生しマグネット15と共にハブ組立体5が所
定方向に回転駆動する。この駆動時、ラジアル方向動圧
発生用溝1a,1bのポンピング力によりスリーブ7は
固定軸1に対してセンタリングされ、また軸線方向に対
してはスラスト板18のスラスト方向動圧発生用溝18
aにより軸と一体のフランジ16に対してスラスト板1
8及びハブ組立体5が数μm 浮上し、ハブ組立体5は固
定軸1及びフランジ16に対して潤滑剤20を介して無
接触で回転する。そして、図示せぬ磁気ヘッドがディス
ク10上を半径方向に相対的に走査して情報の読み書き
を行うものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の動圧型
流体軸受式ディスク駆動装置にあっては、ハブ6は装置
の軽量化及び加工時における被削性の問題から軽量なア
ルミニウムが採用されており、スリーブ7の肉厚(W0)
に対して十分大なる肉厚(W1)を有している。また、固
定軸1の材料はSUS303が用いられ、一方スリーブ
7は加工性の良い青銅が用いられていることから、両者
の熱膨張率(17×10-6/°C)は略等しくなるよう
に考慮されている。
【0009】ここで、上記のように構成された軸受部の
剛性(St)及びモータの負荷トルク(Sr)を検討す
ると、 剛性(St)=K×η×ω×B2 /Cr3 (1) 負荷トルク(Sr)=2π×η×ω×R0 3 ×B/Cr (2) なる関係が成り立つ。
【0010】但し、 K=溝形状等により定まる関数 R0 =固定軸の半径
B=軸受の長さ Cr=軸受隙間 ω=回転数 η=潤滑
剤の粘度 一方、軸受隙間(Cr)は式(3)に従って変化する。
【0011】 Cr1 =(2×R0 +Cr0 )×{1+αスリーブ×(T1 −室温)} −(2×R0 )×{1+α固定軸×(T1 −室温)} (3) 但し、Cr1 =温度T1 における軸受隙間 Cr0
室温における軸受隙間 α固定軸=固定軸の熱膨張率 αスリーブ=スリー
ブの熱膨張率
【0012】モータ使用環境と温度と潤滑剤20の粘
度、軸受隙間Crの関係は図6に示すように潤滑剤20
の粘度は温度上昇に伴って低下する。一方、軸受隙間は
なだらかに上昇している。この要因としては、固定軸1
とスリーブ7との両熱膨張率は略等しいものであるが、
上記した如くスリーブ7はアルミニウム製のハブ6内に
焼きばめにより嵌合されているため、スリーブ7より熱
膨膨張率の大なるアルミニウム製のハブ6の熱膨張の影
響を受けて、スリーブ7に作用している焼きばめによる
内部応力が低下して径大となって、軸受隙間は温度上昇
に伴って実線で示すように実質的に増大する傾向とな
る。
【0013】また、剛性は式(1)及び図7から分かる
ように潤滑剤の粘度の低下にともなって低下している。
負荷トルクは式(2)より導き出され、さらに図7から
も分かるよう剛性の曲線と同じような曲線を辿り温度に
よって大きく異なり、モータの駆動電流に大きな影響を
及ぼすことになる。このように潤滑剤20の粘度及び軸
受隙間Crの変化は装置の性能に直接影響を及ぼす要因
となる。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の点に着眼
し、潤滑剤の粘度の変化に伴なう装置の性能に及ぼす影
響を軽減するように構成したものであり、そのために、
固定軸及びコイルを巻回したコアを備えたベースと、デ
ィスクを保持し、前記固定軸と潤滑剤を介して嵌合する
スリーブ部を有する回転自在なハブと、前記固定軸また
は前記スリーブ部のいずれか一方に形成した動圧発生用
溝部と、前記固定軸の端部と対向し、この軸端または軸
端を封止するスラスト板のいずれか一方に形成した動圧
発生用溝部と、前記コアと対向するよう前記ハブに取付
けられたマグネットとよりなり、前記固定軸の熱膨張率
に対して前記スリーブ部の実質的な熱膨張率を小とした
ことを特徴とする動圧型流体軸受式ディスク駆動装置を
提供するものである。
【0015】
【実施例】以下に本発明に係わる動圧型流体軸受式ディ
スク駆動装置の一実施例を図1乃至図3を参照して詳細
に説明する。
【0016】図1は本発明構成の動圧型流体軸受式ディ
スク駆動装置の半断面図であり、本発明はハブ及びスリ
ーブ(スリーブ部)の構成に特徴を有するものであるか
ら従来と同一の構成部分には同一の符号を付して重複す
る部分の詳細な説明は省略し、以下変更部分についての
み説明する。
【0017】図1に示す如く、固定軸1は上記と同様に
SUS303を採用し、かつスリーブ7は青銅を採用し
ており、両者の熱膨張率は略同一(17×10-6/°
C)である。スリーブ7の固定軸1側の内面と反対側の
アルミニウム製のハブ6と対応する外周面には、スリー
ブ7の肉厚(W2 )と同等もしくは十分に大なる肉厚
(W3 )を備えた補強用スリーブ21が固定されてい
る。この補強用スリーブ21は、固定軸1及びスリーブ
7の熱膨張率より小である例えば熱膨脹率が10×10
-6/°CからなるSUS430等が用いられ、ハブ6の
切欠凹部6a内に圧入等の固定手段にて保持されてい
る。さらに、スリーブ7は補強用スリーブ21内に焼き
ばめによって固定されているものであり、このスリーブ
7と補強用スリーブ21とによりスリーブ部が構成され
る。このため軸受隙間Crは Cr1 =(2×R0 +Cr0 )×{1+α補強用スリーブ×(T1 −室温)} −(2×R0 )×{1+α固定軸×(T1 −室温)} (4) 但し、 Cr1 =温度T1 における軸受隙間 Cr0 =室温に
おける軸受隙間 α固定軸=固定軸の熱膨張率 R0 =固定軸の
半径 α補強用スリーブ=補強用スリーブの熱膨張率 なる関係となる。
【0018】従って、ディスク10を回転駆動するモー
タ駆動時、軸受部の温度上昇に伴って潤滑剤20の粘度
は上記と同様に低下するが、上記した構成に基づいて補
強用スリーブ21の熱膨張率の影響を受けて(スリーブ
部の実質的な熱膨張率は固定軸1より低くなつてい
る)、軸受隙間は図2に示すように低下していく。これ
は上記従来構成による図6とは逆の態様となる。即ち、
潤滑剤20の粘度の低下に伴って軸受隙間が増加するこ
とは温度上昇時の剛性に大きな影響を及ぼすことが図か
ら分かるものである。
【0019】図3は温度と剛性及び電流の特性を示す特
性図であり、剛性は温度上昇に伴って下降するものの図
7に示す従来装置よりも大きい値を示すものである。ま
た、駆動電流も温度差による大きな変化は少なく、なっ
ている。
【0020】従って、本発明装置によると温度変化によ
る剛性及び駆動電流の変化が少なく、軸受部の耐久性及
びモータの安定した回転が望めるなど装置の性能に及ぼ
す影響を極力軽減し得る。
【0021】図4は本発明の他の実施例であり、ハブ6
内にモータ部を内蔵した形態のディスク駆動装置の構成
を示すもので、ハブ6は上記した実施例とは異なって薄
く構成されており、ハブ6の材質はSUS430(熱膨
脹率が10×10-6/°C)で、固定軸1はSUS30
3(熱膨脹率が17×10-6/°C)であり、またスリ
ーブを保持するハブ6自体の保持部6bがスリーブ7と
共にスリーブ部として機能し、固定軸1に対してスリー
ブ部の実質的な熱膨張率が低いので、この実施例にあっ
ても両部材の熱膨張率の差によって上記実施例における
図2,図3と同様の特性が得られる。
【0022】
【発明の効果】以上詳述した本発明に係る動圧型流体軸
受式ディスク駆動装置によれば、固定軸に対してスリー
ブ部の実質的な熱膨張率が低く、温度変化による剛性及
び駆動電流の変化が少なく、軸受部の耐久性及びモータ
の安定した回転が望めるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の動圧型流体軸受式ディスク駆動装置の
一実施例を示す半断面図である。
【図2】本発明装置における温度と粘度・軸受隙間の関
係を示す特性図である。
【図3】本発明装置における温度と剛性・電流の関係を
示す特性図である。
【図4】本発明の動圧型流体軸受式ディスク駆動装置の
他の実施例の半断面図である。
【図5】従来の動圧型流体軸受式ディスク駆動装置を示
す半断面図である。
【図6】従来装置における温度と粘度・軸受隙間の関係
を示す特性図である。
【図7】従来装置における温度と剛性・電流の関係を示
す特性図である。
【符号の説明】
1…固定軸、1a,1b…ラジアル方向動圧発生用溝、
2…ベース、2b…突起部、3…巻線、4…コア、5…
ハブ組立体、6…ハブ、7…スリーブ、10…ディス
ク、18…スラスト板、18a…スラスト方向動圧発生
用溝、21…補強用スリーブ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定軸及びコイルを巻回したコアを備えた
    ベースと、ディスクを保持し、前記固定軸と潤滑剤を介
    して嵌合するスリーブ部を有する回転自在なハブと、前
    記固定軸または前記スリーブ部のいずれか一方に形成し
    た動圧発生用溝部と、前記固定軸の端部と対向し、この
    軸端または軸端を封止するスラスト板のいずれか一方に
    形成した動圧発生用溝部と、前記コアと対向するよう前
    記ハブに取付けられたマグネットとよりなり、前記固定
    軸の熱膨張率に対して前記スリーブ部の実質的な熱膨張
    率を小としたことを特徴とする動圧型流体軸受式ディス
    ク駆動装置。
JP32362694A 1994-11-30 1994-11-30 動圧型流体軸受式ディスク駆動装置 Pending JPH08161820A (ja)

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JP (1) JPH08161820A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011226637A (ja) * 2010-04-15 2011-11-10 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 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

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