(57)【要約】【課題】軸受特性が向上して回転安定性に優れた回転機器を提供すること。【解決手段】固定体と、前記固定体に回転自在に支持される回転体と、前記固定体又は前記回転体に設けられ、ラジアル方向の流体動圧を発生するヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝と、を含む回転機器であって、前記ラジアル動圧発生溝は、前記回転体の回転軸方向の両端部から周方向に突出する中間部に、周方向の溝幅が前記両端部の溝幅より広く、溝深さが前記両端部の溝深さより浅い浅広領域を有する屈曲溝を含む回転機器。【選択図】図９
2016038057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体と、
前記固定体に回転自在に支持される回転体と、
前記固定体及び前記回転体の少なくとも一方に設けられ、ラジアル方向の流体動圧を発生するヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝と、を含む回転機器であって、
前記ラジアル動圧発生溝は、前記回転体の回転軸方向の両端部から周方向に突出する中間部に、周方向の溝幅が前記両端部の溝幅より広く、溝深さが前記両端部の溝深さより浅い浅広領域を有する屈曲溝を含む
ことを特徴とする回転機器。
【請求項２】
前記屈曲溝は、前記回転体の回転軸方向における長さＬと、前記浅広領域の前記回転体の回転中心からの距離ｒとが、Ｌ／ｒ≦１．０５の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の回転機器。
【請求項３】
前記屈曲溝は、前記両端部における周方向の溝幅Ｗｅｇと、前記両端部における周方向の溝間隔Ｗｅｌとが、０．１＜Ｗｅｇ／Ｗｅｌ＜０．５の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機器。
【請求項４】
前記屈曲溝は、前記浅広領域における周方向の溝幅Ｗｃｇと、前記浅広領域における周方向の溝間隔Ｗｃｌとが、０．５＜Ｗｃｇ／Ｗｃｌ＜０．９の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の回転機器。
【請求項５】
前記屈曲溝は、前記浅広領域から端部までの周方向に突出する側の外形線と周方向とのなす角が、１２°以上３０°以下である
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の回転機器。
【請求項６】
前記浅広領域は、周方向に延伸する複数の微小溝で形成されている
ことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の回転機器。
【請求項７】
前記固定体及び前記回転体の少なくとも一方に設けられ、スラスト方向の流体動圧を発生するスラスト動圧発生溝を含み、
前記浅広領域は、前記スラスト動圧発生溝よりも前記回転体の回転中心側に設けられている
ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の回転機器。
【請求項８】
前記回転体は、記録ディスクが搭載されるハブを含み、
前記浅広領域は、前記回転体の回転軸方向における前記ハブの存在領域内に設けられている
ことを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の回転機器。
【請求項９】
前記固定体及び前記回転体の少なくとも一方に設けられ、前記回転体の回転軸方向において前記ラジアル動圧発生溝とは離間して設けられ、ラジアル方向の流体動圧を発生するヘリングボーン形状の第２ラジアル動圧発生溝を含み、
前記第２ラジアル動圧発生溝は、前記回転体の回転軸方向の両端部から周方向に突出する中間部に、周方向の溝幅が最も広く、溝深さが最も浅い最浅広領域を有する第２屈曲溝を含む
ことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の回転機器。
【請求項１０】
固定体と、
前記固定体に回転自在に支持される回転体と、
前記固定体及び前記回転体の少なくとも一方に設けられ、ラジアル方向の流体動圧を発生するヘリングボーン形状の動圧発生溝と、を含み、
前記動圧発生溝は、前記回転体の回転軸方向の両端部から周方向に突出する中間部に、周方向の溝幅が最も広く、溝深さが最も浅い浅広領域が設けられている屈曲溝を含む
ことを特徴とする回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば固定シャフトと、固定シャフトを環囲して回転可能に支持されたラジアル軸受構成部材と、固定シャフト又はラジアル軸受構成部材に設けられ、隙間に充填されている潤滑流体に動圧を発生させるラジアル動圧溝とを有する流体動圧軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４７４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した流体動圧軸受では、潤滑流体に動圧を発生させるラジアル動圧溝の形状によって、剛性やロストルクといった軸受の特性が変化する。例えば軸受の剛性が低いと、ラジアル軸受構成部材の回転が不安定化する場合がある。したがって、流体動圧軸受の回転安定性を高めるためには、ラジアル動圧溝の形状を最適化し、剛性等の軸受特性を向上させる必要がある。
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、軸受特性が向上して回転安定性に優れた回転機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、固定体と、前記固定体に回転自在に支持される回転体と、前記固定体又は前記回転体に設けられ、ラジアル方向の流体動圧を発生するヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝と、を含む回転機器であって、前記ラジアル動圧発生溝は、前記回転体の回転軸方向の両端部から周方向に突出する中間部に、周方向の溝幅が前記両端部の溝幅より広く、溝深さが前記両端部の溝深さより浅い浅広領域を有する屈曲溝を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、軸受特性が向上して回転安定性に優れた回転機器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るディスク駆動装置を例示する斜視図である。
【図２】実施形態に係るディスク駆動装置の軸受機構を例示する断面図である。
【図３】実施形態に係るラジアル動圧溝を例示する図である。
【図４】切削加工装置において切削工具が微小溝を形成する様子を模式的に示す図である。
【図５】実施形態における第１ラジアル動圧発生溝を例示する拡大図である。
【図６】ディスク駆動装置における軸受特性について説明する図である。
【図７】第１ラジアル動圧溝の形状パラメータを例示する図である。
【図８】第１ラジアル動圧溝の形状パラメータを例示する図である。
【図９】実施形態における最適溝比率のシミュレーション結果を例示する図である。
【図１０】実施形態における最適溝深さのシミュレーション結果を例示する図である。
【図１１】実施形態における最適傾斜角度のシミュレーション結果を例示する図である。
【図１２】実施例１に係る第１ラジアル動圧溝の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。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、縮小して示されている。また、各図面において実施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されている。
【００１０】
以下で説明する回転機器としてのディスク駆動装置は、例えば磁気的にデータが記録される記録ディスクが搭載され、ハードディスクドライブ等として用いられる。
【００１１】
＜ディスク駆動装置の構成＞
図１は、実施形態に係るディスク駆動装置１００を例示する斜視図である。図１では、理解を容易にするために、ディスク駆動装置１００のトップカバー２が外された状態が示されている。また、例えば電子回路等の本発明を説明する上で重要ではない部分は省略して示されている。
【００１２】
本実施形態に係るディスク駆動装置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記録ディスク８と、データリード／ライト部１０とを含む。固定体は、ベース４と、ベース４に対して固定されたシャフト２６と、シャフト２６を支持するハウジング１０２と、トップカバー２と、６つのねじ２０と、固定ねじ６とを含む。また、回転体は、ハブ２８と、クランパ３６と、カバーリング１２とを含み、回転軸Ｒを中心に回転自在に設けられている。
【００１３】
なお、以下の説明では、ベース４にトップカバー２が取り付けられた状態において、トップカバー２側を上、ベース４側を下として説明する。また、回転体の回転軸Ｒに平行な方向を軸方向、回転軸Ｒに垂直な平面上で回転軸Ｒを通る任意の方向を半径方向とし、半径方向において回転軸Ｒから遠い方を外周側、回転軸Ｒに近い方を内周側として説明する。これらの表記は、ディスク駆動装置１００が使用される姿勢を制限するものではなく、ディスク駆動装置１００は任意の姿勢で使用され得る。
【００１４】
（ベース）
ベース４は、ディスク駆動装置１００の底部を形成する底板部４ａと、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とを含む。外周壁部４ｂの上面４ｃには、６つのねじ孔２２が設けられており、トップカバー２がねじ孔２２に螺合するねじ２０により固定される。
【００１５】
ベース４は、例えばアルミニウム合金を用いたダイカストにより成型される。また、ベース４は、鋼板やアルミニウム板等からプレス加工により形成されてもよい。ベース４は、表面の剥離を防止するために、例えばエポキシ樹脂等による樹脂コーティングが表面に施される。また、ベース４の表面には、樹脂コーティングに代えてニッケルやクロム等の金属材料のめっきが施されてもよい。
【００１６】
（データリード／ライト部）
データリード／ライト部１０は、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、スイングアーム１４の先端部に取り付けられる記録再生ヘッド（不図示）とを含む。
【００１７】
ピボットアセンブリ１８は、スイングアーム１４をヘッド回転軸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、記録再生ヘッドを記録ディスク８の所望の位置に移動させる。記録再生ヘッドは、記録ディスク８にデータを記録し、記録ディスク８からデータを読み取る。データリード／ライト部１０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。
【００１８】
（トップカバー）
トップカバー２は、ねじ孔２２に螺合する６つのねじ２０によりベース４の外周壁部４ｂの上面４ｃに固定される。トップカバー２と、ベース４の底板部４ａと、ベース４の外周壁部４ｂとで囲まれる清浄空間２４には、パーティクルが除去された気体が充填される。充填される気体としては、例えば空気、窒素、ヘリウム又は水素等が用いられる。
【００１９】
（記録ディスク）
ディスク駆動装置１００に搭載される記録ディスク８は、例えば直径が６５ｍｍのガラス製の２．５インチ型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。ディスク駆動装置１００では、１枚の記録ディスク８がハブ２８に搭載されている。
【００２０】
＜軸受機構の構成＞
図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、実施形態におけるディスク駆動装置１００の軸受機構を例示する断面図である。
【００２１】
（ハウジング）
ベース４は、回転軸Ｒを囲んで上方に向かって環状に突出する突出部４ｅを有し、突出部４ｅの内周面４ｋにハウジング１０２が固定されている。
【００２２】
ハウジング１０２は、支持突出部１０８と、底部１１０と、環囲部１１２とを含む。ハウジング１０２の各部は、それぞれ上面視で環状に形成されている。
【００２３】
底部１１０は、平たい円盤状の形状を有する。支持突出部１０８は、底部１１０の内周側端部から上方に向かって突出する中空円筒状の形状を有し、中空部分に固定ねじ６が挿入される。環囲部１１２は、底部１１０の外周側端部から上方に向かって環状に突出するように設けられている。ハウジング１０２の底部１１０及び環囲部１１２は、シャフト２６と共に、ハブ２８のシャフト環囲部２８ａの下端を包み込む環状の凹部を形成する。
【００２４】
ハウジング１０２の環囲部１１２の外周面とベース４の突出部４ｅの内周面４ｋとの間にはシール材が介在している。シール材としては、例えばエポキシ系あるいはアクリル系の接着剤が用いられる。
【００２５】
ハウジング１０２は、例えばステンレスのＳＵＳ４３０や銅合金等の金属材料から切削加工やプレス加工等の機械的加工によって形成される。ハウジング１０２は、少なくとも一部に無電解ニッケルめっき等の表面処理が施されてもよい。また、ハウジング１０２は、樹脂材料が成型された部分を含んでもよい。
【００２６】
ハウジング１０２は、支持突出部１０８と、底部１１０と、環囲部１１２とが単一の部材で一体形成されてもよく、各部の何れかが別体として形成されて結合された構成であってもよい。
【００２７】
（シャフト）
シャフト２６は、回転軸Ｒに沿って延在しハウジング１０２の支持突出部１０８を環囲する円筒部２６ｆと、円筒部２６ｆの上端部から外周側に環状に突出するフランジ部２６ｇとを含む。また、フランジ部２６ｇの外周面には、上面視で環状のリング部材１０４が接着固定されている。
【００２８】
シャフト２６は、円筒部２６ｆの支持孔２６ｄに圧入及び接着されるハウジング１０２の支持突出部１０８に固定される。
【００２９】
シャフト２６は、例えばステンレス鋼のＳＵＳ４２０Ｊ２などの鉄鋼材料から切削加工や研削加工などにより形成される。なお、シャフト２６は、円筒部２６ｆとフランジ部２６ｇとが単位部の部材で一体形成されてもよく、別体の部品で構成されてもよい。
【００３０】
（ハブ）
ハブ２８は、シャフト環囲部２８ａと、突出部２８ｂと、載置部２８ｄと、リング環囲部２８ｆと、環囲凹部２８ｇとを含み、上面視で環状の略カップ状に形成されている。
【００３１】
シャフト環囲部２８ａは、シャフト２６の円筒部２６ｆを環囲する中空円筒状の形状を有する部分である。シャフト環囲部２８ａは、スリーブと称されることがある。突出部２８ｂは、シャフト環囲部２８ａよりも外周側に設けられ、記録ディスク８の中央孔と嵌合する。また、突出部２８ｂは、外周面に雄ねじ溝２８ｃが設けられている。載置部２８ｄは、突出部２８ｂよりも外周側に設けられ、上面の載置面２８ｅに記録ディスク８が載置される。
【００３２】
リング環囲部２８ｆは、シャフト２６のフランジ部２６ｇに設けられているリング部材１０４を環囲する部分である。環囲凹部２８ｇは、リング部材１０４の形状に沿って下方に向かって窪み、リング部材１０４の下端部を包み込むように形成された部分であり、リング環囲部２８ｆに連続して設けられている。
【００３３】
ハブ２８は、例えば軟磁性を有するステンレス鋼のＳＵＳ４３０等の鉄鋼材料を切削加工又はプレス加工することにより形成される。また、ハブ２８は、表面の剥離が抑制されるように、例えば無電解ニッケルめっき等の表面層形成処理が施されてもよい。
【００３４】
なお、ハブ２８は、単一の部材から形成されてもよく、例えば各部が別体の部品として構成されてもよい。
【００３５】
（クランパ）
クランパ３６は、円環状の部材であり、中心孔の内周面に設けられている雌ねじ溝３６ａが、ハブ２８の突出部２８ｂの外周面に設けられている雄ねじ溝２８ｃに螺合し、記録ディスク８をハブ２８の載置部２８ｄとの間に挟んで固定する。
【００３６】
なお、クランパ３６は、ハブ２８の突出部２８ｂの外周面にかしめ、圧入等の機械的結合手法により固定されてもよい。
【００３７】
（マグネット）
マグネット３２は、円筒状の形状を有し、ハブ２８の突出部２８ｂの内周面に接着固定される。マグネット３２は、例えばネオジウム系希土類磁石材料又はフェライト磁石材料等から形成される。マグネット３２は、例えば周方向に１２極の駆動用磁極が形成されている。
【００３８】
（ステータコア）
ステータコア４０は、上面視で環状の円環部と、円環部から半径方向外周側に伸びる複数の突極とを有し、ベース４の突出部４ｅの外周側に、例えば圧入により固定されている。ステータコア４０は、例えば積層した複数の薄型電磁鋼板をかしめにより一体化することで形成される。ステータコア４０の表面には、例えば電着塗装や粉体塗装等による絶縁皮膜が設けられている。ステータコア４０の各突極には、コイル４２が巻回されている。なお、ステータコア４０は、例えば焼結体等の磁性を有する粉体を固化して形成されたソリッドコアであってもよい。
【００３９】
コイル４２に３相の略正弦波状の駆動電流が流されると、ステータコア４０の突極に沿って駆動磁束が発生し、マグネット３２の磁極の磁束との電磁的作用によりトルクが生じてハブ２８が回転駆動する。
【００４０】
コイル４２の引き出し線４４は、ベース４に設けられているワイヤ孔７０に嵌合して接着固定されているワイヤ支持部材７２を通じてベース４の下面に導出され、配線部材７６の導電パターンに、例えば半田付けによって電気的に接続される。ワイヤ支持部材７２は、例えば樹脂等の絶縁材料から中空円筒状に形成され、中空部にはシール材８２が満たされている。
【００４１】
（絶縁シート）
ベース４の上面４ｄであってコイル４２に対向する部分には、上面視で環状の絶縁シート４６が設けられている。絶縁シート４６は、例えばＰＥＴ等の樹脂から形成され、接着等によりベース４の上面４ｄに固定されている。
【００４２】
（磁性板）
ベース４の上面４ｄであってマグネット３２に対向する部分には、上面視で環状の磁性板３４が設けられている。磁性板３４は、例えばケイ素鋼板や圧延鉄板等の磁性材料から形成され、マグネット３２を磁気的に吸引する。
【００４３】
（潤滑剤）
シャフト２６、リング部材１０４及びハウジング１０２と、ハブ２８との間の所定の間隙には、潤滑剤９２が注入されている。潤滑剤９２は、基油に蛍光体が添加されており、所定波長の光を照射すると発光するため、部材間から漏出している場合には容易に検出される。
【００４４】
（ラジアル動圧発生溝）
ハブ２８のシャフト環囲部２８ａの内周面には、ハブ２８がシャフト２６に対して回転するときに潤滑剤９２にラジアル方向（半径方向）の流体動圧を発生させる第１ラジアル動圧発生溝５０と、第２ラジアル動圧発生溝５２とが軸方向に離間して設けられている。第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２は、図３に示すようにそれぞれヘリングボーン形状の複数の屈曲溝５１、５３を含む。
【００４５】
なお、第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２の複数の屈曲溝５１，５３の一つ以上が、シャフト２６の円筒部２６ｆの外周面に設けられてもよい。
【００４６】
第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２は、例えば圧電素子を用いて微細に位置制御される切削工具を有する切削加工装置により形成される。切削加工装置では、ハブ２８が治具に保持された状態で回転され、切削工具がハブ２８のシャフト環囲部２８ａの内周面に接触して軸方向に移動しながら切削することで、第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２が形成される。
【００４７】
図４は、切削加工装置において切削工具１３０が微小溝１３１を形成する様子を模式的に示す図である。
【００４８】
ハブ２８は治具に保持されて回転するため、図４に示す様に、切削工具１３０は、周方向Ｔに沿ってハブ２８のシャフト環囲部２８ａに対して相対的に矢印方向に移動する。また、切削工具１３０は、圧電素子に交番電界が印加されることで、図４において上下方向に変位し、回転する内スリーブ３０の内周面の所望の位置を切削して微小溝１３１を形成する。
【００４９】
微小溝１３１の周方向Ｔに直交する幅Ｗは、例えば０．０２ｍｍから０．２ｍｍの範囲で形成される。また、微小溝１３１の周方向Ｔの長さＬは、例えば０．２ｍｍから２ｍｍの範囲で形成され、微小溝１３１の深さは、例えば３μｍから５０μｍの範囲で形成される。
【００５０】
図５は、実施形態における第１ラジアル動圧発生溝５０を例示する拡大図である。
【００５１】
図５に示す様に、切削工具１３０は、回転するハブ２８に対して周方向Ｔに対して直交するＸ方向に所定のピッチＰで移動しながら、周方向Ｔに沿って所定の位置に微小溝１３１を切削して形成する。切削工具１３０が移動するピッチＰは微小溝１３１の幅Ｗよりも小さく、微小溝１３１がＸ方向に重なる様に形成される。第１ラジアル動圧発生溝５０は、この様に切削工具１３０が周方向Ｔに延伸する複数の微小溝１３１をＸ方向に重なる様にハブ２８のシャフト環囲部２８ａの内周面を切削することで形成される。また、第２ラジアル動圧発生溝５２は、第１ラジアル動圧発生溝５０と同様に、周方向Ｔに延伸する複数の微小溝１３１がＸ方向に重なる様に切削されることで形成される。
【００５２】
このような切削加工装置を用いた切削加工により、第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２は、所望の形状に寸法精度良く形成される。
【００５３】
（スラスト動圧発生溝）
図２に示すように、ハブ２８のシャフト環囲部２８ａの上面には、ハブ２８がシャフト２６に対して回転するときに潤滑剤９２にスラスト方向（軸方向）の流体動圧を発生させる第１スラスト動圧発生溝５４が設けられている。第１スラスト動圧発生溝５４は、例えばヘリングボーン形状又はスパイラル形状の複数の溝で構成されている。なお、第１スラスト動圧発生溝５４は、シャフト２６のフランジ部２６ｇの下面に設けられてもよい。
【００５４】
また、ハブ２８のシャフト環囲部２８ａの下面には、ハブ２８がシャフト２６に対して回転するときに潤滑剤９２にスラスト方向の流体動圧を発生させる第２スラスト動圧発生溝５６が設けられている。第２スラスト動圧発生溝５６は、例えばヘリングボーン形状又はスパイラル形状の複数の溝で構成されている。なお、第２スラスト動圧発生溝５６は、ハウジング１０２の底部１１０の上面に設けられてもよい。
【００５５】
第１スラスト動圧発生溝５４及び第２スラスト動圧発生溝５６は、第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２と同様に、切削工具１３０により切削される微小溝で形成されてもよい。
【００５６】
ハブ２８がシャフト２６に対して回転すると、潤滑剤９２に発生するラジアル方向及びスラスト方向の流体動圧によって、ハブ２８がシャフト２６及びハウジング１０２に対して非接触状態で支持される。
【００５７】
（テーパ空間）
ハブ２８のシャフト環囲部２８ａの外周面と、ハウジング１０２の環囲部１１２の内周面との間には、上方に向かって間隔が徐々に広がる第１テーパ空間１１４が設けられ、第１テーパ空間１１４には潤滑剤９２の第１気液界面１１６が形成されている。第１テーパ空間１１４は、毛細管現象により潤滑剤９２の漏れ出しを抑止するシール部として機能する。
【００５８】
また、ハブ２８のリング環囲部２８ｆの内周面と、リング部材１０４の外周面との間には、上方に向かって間隔が徐々に広がる第２テーパ空間１１８が設けられ、第２テーパ空間１１８には潤滑剤９２の第２気液界面１２０が形成されている。第２テーパ空間１１８は、毛細管現象により潤滑剤９２の漏れ出しを抑止するシール部として機能する。
【００５９】
潤滑剤９２は、シャフト２６、ハウジング１０２及びリング部材１０４と、ハブ２８との間であって、第１テーパ空間１１４から第２テーパ空間１１８までの潤滑剤保持隙間に保持される。
【００６０】
（カバーリング）
カバーリング１２は、円環状の形状を有し、潤滑剤９２の第２気液界面１２０を覆うように、例えば接着、かしめ、圧入あるいはこれらの併用によりハブ２８の上面に固定されている。カバーリング１２は、第２気液界面１２０から飛散する潤滑剤９２を捕捉し、潤滑剤９２による装置内の汚染を低減する。
【００６１】
カバーリング１２は、例えばステンレス等の金属材料や樹脂材料から形成される。また、カバーリング１２は、例えば焼結体等の多孔質体やチャコールフィルター等の潤滑剤捕捉体を含んでもよい。
【００６２】
（バイパス連通孔）
ハブ２８のシャフト環囲部２８ａには、軸方向に沿って貫通するバイパス連通孔１６４が設けられている。バイパス連通孔１６４は、潤滑剤９２が充填されている領域において潤滑剤９２にかかる圧力差を抑制してハブ２８の回転を安定に保つ。バイパス連通孔１６４は、ハブ２８のシャフト環囲部２８ａに１つ又は複数設けられる。
【００６３】
＜軸受特性＞
図６は、ディスク駆動装置１００における軸受特性について説明する図である。図６は、回転軸Ｒに対して直交するＸＹ断面であり、シャフト２６と、ハブ２８のシャフト環囲部２８ａとが模式的に描かれている。なお、図６では、シャフト２６が円柱状に描かれている。
【００６４】
図６に示すように、シャフト２６が破線で示される位置から実線で示される位置まで、Ｘ方向にδｘ変位すると、シャフト２６には元の位置に戻ろうとするＸ方向の力Ｆｘがはたらく。また、シャフト２６には、シャフト環囲部２８ａの内周面に形成されている第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２によって発生する潤滑剤９２の動圧の影響を受け、Ｘ方向に直交するＹ方向の力Ｆｙがはたらく。
【００６５】
このように、シャフト２６がＸ方向にδｘ変位したときに、Ｘ方向の力Ｆｘを発生させる軸受の剛性をＫｘｘ（＝Ｆｘ／δｘ）とする。なお、以下の説明において単に軸受の剛性というときは、Ｋｘｘを指すものとする。また、Ｙ方向の力Ｆｙを発生させる軸受の特性をＫｘｙ（＝Ｆｙ／δｘ）とする。また、シャフト２６とシャフト環囲部２８ａとの間に潤滑剤９２が介在することによるＸ方向の減衰をＣｘｘとする。
【００６６】
このとき、軸受の剛性Ｋｘｘが大きければ、Ｘ方向への変位が抑制されてハブ２８の回転が安定に保たれる。軸受の特性Ｋｘｙが小さければ、Ｙ方向への変位が抑制されてハブ２８の回転が安定に保たれる。また、軸受の減衰Ｃｘｘが小さければ、機械的な共振が抑制される。さらに軸受のトルクロスが小さくなることで、回転機器の消費電流が低減される。
【００６７】
剛性Ｋｘｘ，特性Ｋｘｙ、減衰Ｃｘｘ及びトルクロスといった軸受特性は、ハブ２８のシャフト環囲部２８ａの内周面に形成されている第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２によって発生する潤滑剤９２の動圧に応じて変化する。
【００６８】
そこで、軸受の剛性Ｋｘｘ，特性Ｋｘｙ、減衰Ｃｘｘ及びトルクロスといった軸受特性が最適化されるラジアル動圧発生溝の形状をシミュレーションにより求めた。
【００６９】
図７及び図８は、シミュレーションに用いた第１ラジアル動圧発生溝５０の形状パラメータを例示する図である。なお、以下では第１ラジアル動圧発生溝５０を例示して説明するが、第２ラジアル動圧発生溝５２についても同様である。
【００７０】
ここで、図７に示すように、第１ラジアル動圧発生溝５０の軸方向の長さをＬとし、第１ラジアル動圧発生溝５０の軸方向の両端部における屈曲溝５１の周方向の溝幅をＷｅｇ、周方向の溝間隔をＷｅｌとする。また、第１ラジアル動圧発生溝５０の軸方向において中央付近に設けられている屈曲部の周方向の溝幅をＷｃｇ、周方向の溝間隔をＷｃｌとする。
【００７１】
さらに、屈曲溝５１の両端部における溝深さをＤｅ、中央部における溝深さをＤｃとし、屈曲溝５１の屈曲部から端部までの周方向に突出する側の外形線と周方向とがなす角を傾斜角度Ａとする。
【００７２】
また、図８に示すように、ハブ２８のシャフト環囲部２８ａの内周面と、シャフト２６の外周面との間の半径方向隙間をＧとする。
【００７３】
（シミュレーション結果）
次に、上記した形状パラメータを用いた第１ラジアル動圧発生溝５０のシミュレーション結果について説明する。
【００７４】
（第１シミュレーション）
第１シミュレーションでは、第１ラジアル動圧発生溝５０の軸方向の長さＬと、屈曲部を含む領域の回転体の回転中心からの距離ｒとの比を、軸受比Ｌ／ｒとしている。また、第１ラジアル動圧発生溝５０の屈曲部における溝幅Ｗｃｇと溝間隔Ｗｃｌとの比（Ｗｃｇ／Ｗｃｌ）を屈曲部溝比率ＧｐｒＣ、第１ラジアル動圧発生溝５０の両端部における溝幅Ｗｃｇと溝間隔Ｗｃｌとの比（Ｗｅｇ／Ｗｅｌ）を端部溝比率ＧｐｒＥとしている。なお、これらの溝比率は、５０％以上の場合に溝幅の溝間隔に占める割合が半分以上であり、５０％未満の場合は半分未満であることを示している。第１シミュレーションでは、第１ラジアル動圧発生溝５０において、トルクロス一定条件で、剛性Ｋｘｘが極大となるパラメータを求めた。
【００７５】
図９（ａ）は、隙間Ｇが２μｍである場合において軸受比Ｌ／ｒ（横軸）に対して剛性Ｋｘｘが極大となる最適溝比率（縦軸）を求めた第１シミュレーションの結果を表すグラフである。図９（ａ）のグラフにおいて、プロット群９０２は屈曲部溝比率ＧｐｒＣ、プロット群９０４は端部溝比率ＧｐｒＥである。
【００７６】
図９（ａ）に示すグラフから、第１ラジアル動圧発生溝５０は、軸受比Ｌ／ｒが小さい場合には屈曲部の溝比率ＧｐｒＣが大きく、且つ、両端部の溝比率ＧｐｒＥが小さくなるように形成されることで、軸受の剛性Ｋｘｘが極大となることが判明した。また、第１ラジアル動圧発生溝５０は、軸受比Ｌ／ｒが大きい場合には屈曲部の溝比率ＧｐｒＣが小さく、且つ、両端部の溝比率ＧｐｒＥが大きくなるように形成されることで、軸受の剛性Ｋｘｘが極大となることが判明した。
【００７７】
図９（ａ）のグラフにおいて、第１ラジアル動圧発生溝５０の屈曲部の溝比率ＧｐｒＣの近似式と、両端部の溝比率ＧｐｒＥの近似式とは、軸受比Ｌ／ｒが約１．０５、溝比率Ｇｐｒが約５０％の点で交差している。
【００７８】
したがって、第１ラジアル動圧発生溝５０は、軸受比Ｌ／ｒが１．０５以下の場合には、概ねプロット群９０２で示される屈曲部溝比率ＧｐｒＣが５０％より大きく、プロット群９０４で示される端部溝比率ＧｐｒＥが５０％より小さいときに、軸受の剛性Ｋｘｘが極大となることが判明した。すなわち、この場合において、第１ラジアル動圧発生溝５０は、屈曲部の溝幅Ｗｃｇが両端部の溝幅Ｗｃｇよりも大きく広い場合に、軸受の剛性Ｋｘｘが極大となる。より具体的には、軸受比Ｌ／ｒが１．０５以下の場合には、第１ラジアル動圧発生溝５０の屈曲部溝比率ＧｐｒＣが５０％〜９０％、端部溝比率ＧｐｒＥが１０％〜５０％であることが好ましい。
【００７９】
また、第１ラジアル動圧発生溝５０は、軸受比Ｌ／ｒが１．０５より大きい場合には、概ねプロット群９０２で示される屈曲部溝比率ＧｐｒＣが５０％より小さく、プロット群９０４で示される端部溝比率ＧｐｒＥが５０％より大きいときに、軸受の剛性Ｋｘｘが極大となることが判明した。すなわち、この場合において、第１ラジアル動圧発生溝５０は、屈曲部の溝幅Ｗｃｇが両端部の溝幅Ｗｃｇよりも小さく狭い場合に、軸受の剛性Ｋｘｘが極大となる。より具体的には、軸受比Ｌ／ｒが１．０５より大きい場合には、第１ラジアル動圧発生溝５０の屈曲部溝比率ＧｐｒＣが１０％〜５０％、端部溝比率ＧｐｒＥが５０％〜９０％であることが好ましい。
【００８０】
図９（ｂ）は、隙間Ｇが４μｍである場合において軸受比Ｌ／ｒに対して剛性Ｋｘｘが極大となる最適溝比率ＧｐｒＣ，ＧｐｒＥを求めた第１シミュレーションの結果を表すグラフである。また、図９（ｃ）は、隙間Ｇが６μｍである場合において軸受比Ｌ／ｒに対して剛性Ｋｘｘが極大となる最適溝比率ＧｐｒＣ，ＧｐｒＥを求めた第１シミュレーションの結果を表すグラフである。図９（ｂ），（ｃ）に示されるように、隙間Ｇが４μｍ、６μｍの何れの場合であっても、軸受比Ｌ／ｒと溝比率ＧｐｒＣ，ＧｐｒＥとの関係は、図９（ａ）に示される隙間Ｇが２μｍの場合とほぼ同様であった。
【００８１】
（第２シミュレーション）
第２シミュレーションでは、第１ラジアル動圧発生溝５０について、軸受比Ｌ／ｒに対して軸受の剛性Ｋｘｘが極大となる最適な屈曲部溝深さＤｃ及び端部溝深さＤｅを求めた。さらに、溝深さＤｃ、Ｄｅは、隙間Ｇに対する比率に一般化して溝深さ比Ｄ／Ｇとした。図１０のグラフには、隙間Ｇが２μｍ〜６μｍの範囲において、軸受比Ｌ／ｒに対する最適な屈曲部溝深さ比Ｄｃ／Ｇを表すプロット群９０６と、最適な端部溝深さ比Ｄｅ／Ｇを表すプロット群９０８とが示されている。
【００８２】
以下に、プロット群９０６とプロット群９０８に対応する数値を示す。
L/r=0.25  Dc/G=1.08  De/G=1.86  Dc/De=58％
L/r=0.50  Dc/G=1.33  De/G=2.48  Dc/De=54％
L/r=0.75  Dc/G=0.85  De/G=2.23  Dc/De=38％
L/r=1.00  Dc/G=1.04  De/G=2.01  Dc/De=52％
L/r=1.25  Dc/G=1.05  De/G=1.91  Dc/De=55％
L/r=1.50  Dc/G=0.91  De/G=1.89  Dc/De=48％
L/r=1.75  Dc/G=0.89  De/G=2.02  Dc/De=44％
L/r=2.00  Dc/G=0.73  De/G=1.98  Dc/De=37％
L/r=2.25  Dc/G=0.77  De/G=2.14  Dc/De=36％
L/r=2.50  Dc/G=0.51  De/G=2.02  Dc/De=25％
L/r=2.75  Dc/G=0.50  De/G=2.11  Dc/De=24％
L/r=3.00  Dc/G=0.69  De/G=2.00  Dc/De=35％
【００８３】
上記したように、第２シミュレーションの結果では、軸受比Ｌ／ｒが０．２５から３の範囲では、屈曲部溝深さ比Ｄｃ／Ｇは０．５から１．３３に分布して中心値が約０．９であり、端部溝深さ比Ｄｅ／Ｇは１．８６から２．４８に分布して中心値が約２．１であった。このように、第２シミュレーションの結果から、軸受比Ｌ／ｒが０．２５から３の範囲では、屈曲部の溝深さ比Ｄｃ／Ｇが両端部の溝深さ比Ｄｅ／Ｇよりも小さいときに、軸受の剛性Ｋｘｘが極大となることが判明した。すなわち、第１ラジアル動圧発生溝５０は、屈曲部の溝深さＤｃが両端部の溝深さＤｅよりも小さく浅い場合に、軸受の剛性Ｋｘｘが極大となる。
【００８４】
（第３シミュレーション）
第３シミュレーションでは、隙間Ｇが２μｍから６μｍの範囲において、第１ラジアル動圧発生溝５０の屈曲溝５１の屈曲部から端部までの周方向に突出する側の外形線と周方向とがなす角である傾斜角度Ａと軸受の剛性Ｋｘｘとの関係を求めた。図１１は、第３シミュレーションの結果から傾斜角度Ａと軸受の剛性Ｋｘｘとの関係をプロットしたグラフである。図１１のグラフに示されるように、傾斜角度Ａが約２０°のときに軸受の剛性Ｋｘｘが極大となることが判明した。また、傾斜角度Ａは、１０°以下又は４０°以上の場合と比較して軸受の剛性Ｋｘｘが有意に大きくなる１２°以上３０°以下であることが好ましい。
【００８５】
以上では、シミュレーション結果に基づいて軸受の特性が最適化される第１ラジアル動圧発生溝５０の形状について説明したが、第２ラジアル動圧発生溝５２についても同様である。
【００８６】
［実施例１］
次に、実施例１に係るディスク駆動装置１００における第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２の形状について説明する。
【００８７】
実施例１に係るディスク駆動装置１００の第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２の屈曲溝の屈曲部を含む領域の回転中心からの距離ｒは１．２５ｍｍ、第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２の軸方向長さＬは０．８ｍｍであり、軸受比（Ｌ／ｒ）は０．６４（≦１．０５）である。
【００８８】
また、実施例１における第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２は、以下の形状パラメータを有する。
【００８９】
屈曲部溝比率ＧｐｒＣ＝７４［％］
端部溝比率ＧｐｒＥ＝４２［％］
屈曲部溝深さＤｃ＝２．０９［μｍ］
端部溝深さＤｅ＝４．２５［μｍ］
屈曲部溝深さＤｃ／端部溝深さＤｅ＝４９［％］
傾斜角度Ａ＝２０．３［ｄｅｇ］
図１２は、実施例１における第１ラジアル動圧発生溝５０を例示する図である。図１２に示すように、第１ラジアル動圧発生溝５０は、各屈曲溝５１の屈曲部の溝幅Ｗｃｇが両端部の溝幅Ｗｅｇよりも大きく（広く）、屈曲部の溝深さＤｃが両端部の溝深さＤｅよりも小さく（浅く）なるように形成されている。このように、第１ラジアル動圧発生溝５０の各屈曲溝５１は、屈曲部を含む部分に両端部よりも溝幅が広く溝深さが浅い浅広領域５５を有する。なお、第２ラジアル動圧発生溝５２は、図１２に示す第１ラジアル動圧発生溝５０と同様の形状を有する。
【００９０】
［比較例１］
比較例１に係るディスク駆動装置における第１ラジアル動圧発生溝及び第２ラジアル動圧発生溝の形状について説明する。
【００９１】
比較例１に係るディスク駆動装置の第１ラジアル動圧発生溝及び第２ラジアル動圧発生溝の屈曲溝の屈曲部を含む領域の回転中心からの距離ｒは１．２５ｍｍ、第１ラジアル動圧発生溝及び第２ラジアル動圧発生溝の軸方向長さＬは０．８ｍｍであり、軸受比（Ｌ／Ｒ）は０．６４（≦１．０５）である。
【００９２】
また、比較例１における第１ラジアル動圧発生溝及び第２ラジアル動圧発生溝は、以下の形状パラメータを有する。
【００９３】
屈曲部溝比率ＧｐｒＣ＝３０［％］
端部溝比率ＧｐｒＥ＝３０［％］
屈曲部溝深さＤｃ＝３［μｍ］
端部溝深さＤｅ＝３［μｍ］
屈曲部溝深さＤｃ／端部溝深さＤｅ＝１００［％］
傾斜角度Ａ＝１５［ｄｅｇ］
比較例１における第１ラジアル動圧発生溝及び第２ラジアル動圧発生溝は、各屈曲溝の溝幅及び溝深さが均一に形成されている。
【００９４】
上記した実施例１及び比較例１の構成において、シミュレーションにより軸受の特性を求めた結果を、上記したラジアル動圧発生溝の形状パラメータと共に以下に示す。
【００９５】
［実施例１の軸受特性］
剛性Ｋｘｘ（Ｎ／μｍ）      ：１３．９
特性Ｋｘｙ（Ｎ／μｍ）      ：  ６．９
減衰Ｃｘｘ（Ｎ・ｓ／ｍ）    ：１７１７４
トルクロス（Ｎ・μｍ）      ：５５２
［比較例１の軸受特性］
剛性Ｋｘｘ（Ｎ／μｍ）      ：１０．０
特性Ｋｘｙ（Ｎ／μｍ）      ：１２．１
減衰Ｃｘｘ（Ｎ・ｓ／ｍ）    ：３１２７０
トルクロス（Ｎ・μｍ）      ：６４９
【００９６】
上記したように、実施例１の剛性Ｋｘｘは、比較例１の剛性Ｋｘｘよりも大きい値となっている。また、実施例１の特性Ｋｘｙは、比較例１の特性Ｋｘｙよりも小さい値となっている。また、実施例１の減衰Ｃｘｘは、比較例１の減衰Ｃｘｘから減少している。
【００９７】
このように、実施例１では、比較例１に対して軸受の剛性Ｋｘｘが大きいため、シャフト２６のＸ方向への変位が抑制され、ハブ２８の回転が安定に保たれる。さらに、実施例１では、比較例１に対してトルクロスが減少し、軸受の特性が向上していることが分かる。
【００９８】
以上で説明したように、軸受比（Ｌ／ｒ）が１．０５以下という条件では、第１ラジアル動圧発生溝５０及び第２ラジアル動圧発生溝５２の少なくとも一方が、屈曲部の溝幅Ｗｃｇが両端部の溝幅Ｗｅｇよりも広く、屈曲部の溝深さＤｃが両端部の溝深さＤｅよりも浅い浅広領域を含む屈曲溝を有することで、軸受特性が向上して回転安定性が向上する。
【００９９】
以上、実施形態に係る回転機器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、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【０１００】
２６  シャフト
２８  ハブ
２８ａ  シャフト環囲部
５０  第１ラジアル動圧発生溝
５１，５３  屈曲溝
５２  第２ラジアル動圧発生溝
５４  第１スラスト動圧発生溝
５６  第２スラスト動圧発生溝
１００  ディスク駆動装置（回転機器）
【図１】
2016038057.tif 000003
【図２】
2016038057.tif 000004
【図３】
2016038057.tif 000005
【図４】
2016038057.tif 000006
【図５】
2016038057.tif 000007
【図６】
2016038057.tif 000008
【図７】
2016038057.tif 000009
【図８】
2016038057.tif 000010
【図９】
2016038057.tif 000011
【図１０】
2016038057.tif 000012
【図１１】
2016038057.tif 000013
【図１２】
2016038057.tif 000014