FR2702257A1 - Device with radial and thrust bearings - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif à paliers qui possède un palier hydrodynamique à liquide comme palier radial, et un palier hydrodynamique à gaz comme palier de butée, et qui supporte un objet tournant à grande vitesse. Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif à paliers qui peut être utilisé avec un moteur de broche utilisé pour l'entraînement d'un organe d'entraînement de disque dur, d'un organe d'entraînement d'une imprimante laser, d'un dispositif à tambour rotatif d'un système vidéo, etc., dans lequel d'excellentes performances de rotation sont nécessaires indépendamment de la position du moteur. The present invention relates to a bearing device which has a hydrodynamic liquid bearing as a radial bearing, and a hydrodynamic gas bearing as a thrust bearing, and which supports an object rotating at high speed. More specifically, the present invention relates to a bearing device which can be used with a spindle motor used for driving a hard disk drive member, a drive member of a laser printer, d a rotary drum device of a video system, etc., in which excellent rotational performance is required regardless of the position of the motor.
Etant donné l'apparition de capacités élevées de mémorisation et les performances de rotation à grande vitesse des organes récents d'entraînement de disque dur, on a demandé en conséquence aux moteurs de broche qui les entraîne d'avoir des performances élevées. Ainsi, on a demandé une amélioration des performances de durabilité, de propreté et de rotation à grande vitesse et une réduction au minimum des vibrations pendant la rotation, indépendamment de la position du moteur lorsqu'il est utilisé, afin que le moteur convienne encore mieux à de tels dispositifs d'entraînement de disque dur. Given the appearance of high storage capacities and the high speed rotation performance of recent hard drive drives, the spindle motors which drive them have been asked accordingly to have high performance. Thus, there has been demand for improved durability, cleanliness and high speed rotation performance and minimization of vibration during rotation, regardless of the position of the motor when in use, so that the motor is even better suited to such hard drive drives.
La figure 8 est une coupe représentant la structure d'un moteur classique de broche pour dispositif d'entraînement de disque dur. Sur la figure 8, une monture 31 (base) a un arbre de support 32 (broche) monté sur sa partie centrale. Une plaque annulaire 33 de butée est fixée à la monture 31, et un organe cylindrique radial 34 est fixé concentriquement à l'arbre 32 de support. Plusieurs enroulements 35 de stator, régulièrement espacés en direction circonférentielle, sont fixés à l'arbre 32 de support audessus de l'organe cylindrique radial 34. Un organe 36 de support (moyeu) ayant une configuration de capuchon est placé sur l'arbre 32 de support. La partie de fermeture placée à l'extrémité supérieure de l'organe 36 de support est montée avec du jeu sur la partie d'extrémité supérieure de l'arbre 32.L'organe 36 a un organe annulaire 37 de palier (jouant à la fois le rôle d'un coussinet radial et de butée) fixé à sa partie d'extrémité inférieure. L'organe annulaire 37 a une configuration en L en coupe. La surface d'extrémité inférieure de l'organe 37 de palier est tournée vers la surface supérieure de la plaque 33 de butée, alors que la surface périphérique interne de l'organe annulaire 37 est tournée vers la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 34. La surface d'extrémité inférieure de l'organe 37 de palier ou la surface supérieure de la plaque 33 de butée a des gorges spiralées permettant la création d'une pression dynamique dans le sens de la butée.La surface périphérique interne de l'organe 37 de palier ou la surface périphérique externe de l'organe radial 34 de palier a des gorges en chevrons destinées à créer une pression dynamique en direction radiale. Figure 8 is a sectional view showing the structure of a conventional spindle motor for a hard drive. In FIG. 8, a mount 31 (base) has a support shaft 32 (pin) mounted on its central part. An annular abutment plate 33 is fixed to the mount 31, and a radial cylindrical member 34 is fixed concentrically to the support shaft 32. Several stator windings 35, regularly spaced in circumferential direction, are fixed to the support shaft 32 above the radial cylindrical member 34. A support member 36 (hub) having a cap configuration is placed on the shaft 32 of support. The closure part placed at the upper end of the support member 36 is mounted with clearance on the upper end part of the shaft 32. The member 36 has an annular bearing member 37 (playing at the times the role of a radial and stop bearing) fixed to its lower end part. The annular member 37 has an L-shaped configuration in section. The lower end surface of the bearing member 37 faces the upper surface of the stop plate 33, while the inner peripheral surface of the annular member 37 faces the outer peripheral surface of the cylindrical member radial 34. The lower end surface of the bearing member 37 or the upper surface of the stop plate 33 has spiral grooves allowing the creation of dynamic pressure in the direction of the stop. The internal peripheral surface of the bearing member 37 or the external peripheral surface of the radial member 34 of the bearing has chevron grooves intended to create dynamic pressure in the radial direction.
Plusieurs aimants 38 de rotor, régulièrement espacés en direction circonférentielle, sont fixés à la périphérie interne de l'organe 36 de support, en face des enroulements 35 de stator. Lorsque les enroulements 35 de stator reçoivent successivement un courant électrique, l'organe 36 de support, portant les aimants 38 de rotor, commence à tourner et, en conséquence, une pression pneumatique dynamique est créée entre la surface supérieure de la plaque 33 et la surface d'extrémité inférieure de l'organe 37 de palier, et une pression pneumatique dynamique est créée de manière analogue entre la surface périphérique externe de l'organe 34 de palier radial et la surface périphérique interne de l'organe 37 de palier.La surface supérieure de la plaque 33 et la surface inférieure de l'organe 37 constituent donc un palier de butée, alors que la surface périphérique externe de l'organe 34 et la surface périphérique interne de l'organe 37 constituent un palier radial. L'organe 36 de support tourne en étant supporté par les paliers de butée et radial. Several rotor magnets 38, regularly spaced in circumferential direction, are fixed to the internal periphery of the support member 36, opposite the stator windings 35. When the stator windings 35 successively receive an electric current, the support member 36, carrying the rotor magnets 38, begins to rotate and, consequently, a dynamic pneumatic pressure is created between the upper surface of the plate 33 and the lower end surface of the bearing member 37, and a dynamic pneumatic pressure is created in a similar manner between the outer peripheral surface of the radial bearing member 34 and the inner peripheral surface of the bearing member 37. upper surface of the plate 33 and the lower surface of the member 37 therefore constitute a thrust bearing, while the outer peripheral surface of the member 34 and the inner peripheral surface of the member 37 constitute a radial bearing. The support member 36 rotates while being supported by the thrust and radial bearings.
Cependant, le moteur précité de broche pose un problème étant donné que, lorsqu'il travaille en position horizontale (ctest-à-dire en direction dans laquelle la direction du champ de pesanteur est perpendiculaire à l'arbre du moteur), un moment est créé en direction radiale du fait de l'action de la force de pesanteur sur le rotor, si bien que l'axe du rotor s'incline par rapport au palier radial et provoque une augmentation du déséquilibre de la force magnétique radiale agissant entre les aimants 38 et les enroulements 35 et, dans cet état, l'organe de rotor est mis en contact local avec le palier. However, the aforementioned spindle motor poses a problem since, when it works in a horizontal position (that is to say in the direction in which the direction of the gravity field is perpendicular to the motor shaft), a moment is created in the radial direction due to the action of the force of gravity on the rotor, so that the axis of the rotor inclines relative to the radial bearing and causes an increase in the imbalance of the radial magnetic force acting between the magnets 38 and the windings 35 and, in this state, the rotor member is brought into local contact with the bearing.
En outre, comme la plaque de butée et l'organe de palier radial sont formés des aimants séparés et sont positionnés indépendamment sur la monture, il est difficile d'obtenir la perpendicularité nécessaire entre eux au moment du montage. In addition, since the stop plate and the radial bearing member are formed from separate magnets and are positioned independently on the frame, it is difficult to obtain the necessary perpendicularity between them at the time of mounting.
En outre, au moment du démarrage et de l'arrêt du moteur de broche, l'organe cylindrique radial et le manchon radial viennent directement en contact par glissement et une usure est donc provoquée lors des démarrages et arrêts répétés. In addition, when starting and stopping the spindle motor, the radial cylindrical member and the radial sleeve come into direct contact by sliding and wear is therefore caused during repeated starts and stops.
En outre, le nombre de tours des moteurs de balayage utilisés dans les organes d'entraînement des imprimantes laser augmente d'année en année si bien que les paliers classiques peuvent difficilement permettre les vitesses élevées de rotation de ces moteurs
Compte tenu des problèmes posés par la technique antérieure, la présente invention a pour objet la réalisation d'un dispositif à paliers qui convient à un moteur de broche, qui comporte des paliers hydrodynamiques de butée et radial destinés à permettre au moteur de broche de posséder d'excellentes performances de rotation et de tourner avec des vibrations minimales indépendamment de la position du moteur lorsqu'il est utilisé.In addition, the number of revolutions of the scanning motors used in the drives of the laser printers increases from year to year, so that conventional bearings can hardly allow the high speeds of rotation of these motors.
In view of the problems posed by the prior art, the subject of the present invention is the production of a bearing device which is suitable for a spindle motor, which comprises hydrodynamic thrust and radial bearings intended to allow the spindle motor to have excellent rotational performance and rotate with minimal vibration regardless of the position of the motor when in use.
L'invention permet la solution des problèmes précités et elle concerne à cet effet un dispositif à paliers, du type qui comprend une base, une broche montée sur une partie centrale de la base, un moyeu, et des paliers hydrodynamiques radial et de butée placés entre la broche et le moyeu, dans lequel un organe cylindrique radial est fixé à la base de manière que la broche passe dans une partie centrale de cet organe, deux plaques de butée sont fixées aux deux surfaces d'extrémité de l'organe cylindrique radial et ont chacune une partie centrale dans laquelle passe la broche, un manchon radial est supporté de manière qu'il puisse tourner à sa périphérie interne et à ses deux surfaces d'extrémité par une surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial et des surfaces internes opposées des deux plaques de butée respectivement, ce manchon étant fixé au moyeu, l'organe cylindrique radial et le manchon radial constituent le palier hydrodynamique radial, les deux parties d'extrémité du manchon radial ou les surfaces internes opposées des deux plaques de butée comportent des gorges spiralées destinées à créer une pression dynamique, et les deux parties d'extrémité du manchon radial et des plaques de butée constituent les paliers hydrodynamiques de butée, et dans lequel un fluide générateur d'une pression dynamique, placé dans les paliers hydrodynamiques de butée, est un gaz, le palier hydrodynamique radial a un jeu très petit, une partie chanfreinée est formée à la périphérie externe de chaque extrémité de l'organe cylindrique radial, et une autre partie chanfreinée est formée à la périphérie interne de chaque extrémité du manchon radial afin qu'un espace d'air soit formé à chaque extrémité axiale du palier hydrodynamique radial, cet espace étant entouré par la partie chanfreinée de l'organe cylindrique radial, la partie chanfreinée du manchon radial et l'une des plaques de butée, un fluide destiné à créer une pression dynamique dans le palier hydrodynamique radial est un liquide lubrifiant, et un petit trou destiné à collecter le liquide lubrifiant est formé à une surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial, et le liquide lubrifiant est enfermé dans le jeu du palier hydrodynamique radial grâce à la présence des espaces d'air, et un changement de volume du liquide lubrifiant au moment de la rotation et de l'arrêt est absorbé par le petit trou. The invention allows the solution of the aforementioned problems and to this end it relates to a bearing device, of the type which comprises a base, a spindle mounted on a central part of the base, a hub, and hydrodynamic radial and thrust bearings placed between the spindle and the hub, in which a radial cylindrical member is fixed to the base so that the spindle passes through a central part of this member, two stop plates are fixed to the two end surfaces of the radial cylindrical member and each have a central part through which the spindle passes, a radial sleeve is supported so that it can rotate at its internal periphery and at its two end surfaces by an external peripheral surface of the radial cylindrical member and of the surfaces opposite internal of the two stop plates respectively, this sleeve being fixed to the hub, the radial cylindrical member and the radial sleeve constitute the hydrodynamic bearing radia l, the two end parts of the radial sleeve or the opposite internal surfaces of the two stop plates have spiral grooves intended to create dynamic pressure, and the two end parts of the radial sleeve and the stop plates constitute the bearings hydrodynamic thrust bearings, and in which a fluid generating dynamic pressure, placed in the hydrodynamic thrust bearings, is a gas, the hydrodynamic radial bearing has a very small clearance, a chamfered part is formed at the outer periphery of each end of the radial cylindrical member, and another chamfered part is formed at the internal periphery of each end of the radial sleeve so that an air space is formed at each axial end of the radial hydrodynamic bearing, this space being surrounded by the part chamfered of the radial cylindrical member, the chamfered part of the radial sleeve and one of the stop plates, a fluid of the In order to create dynamic pressure in the radial hydrodynamic bearing is a lubricating liquid, and a small hole intended to collect the lubricating liquid is formed on an external peripheral surface of the radial cylindrical member, and the lubricating liquid is trapped in the clearance of the radial hydrodynamic bearing due to the presence of air spaces, and a change in the volume of the lubricating liquid at the time of rotation and stopping is absorbed by the small hole.
Dans le dispositif à paliers ayant la disposition précitée, le petit trou, qui est formé à la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial, peut être un trou débouchant qui traverse l'organe cylindrique radial, ou un trou qui ne traverse pas 1 'organe cylindrique radial, son extrémité interne étant fermée. In the bearing device having the aforementioned arrangement, the small hole, which is formed on the outer peripheral surface of the radial cylindrical member, may be a through hole which passes through the radial cylindrical member, or a hole which does not pass through 1 radial cylindrical member, its internal end being closed.
Le dispositif à paliers, qui a la disposition décrite précédemment, peut comporter plusieurs trous formés à la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial à des positions respectives régulièrement réparties en direction circonférentielle et/ou axiale. The bearing device, which has the arrangement described above, may comprise several holes formed in the external peripheral surface of the radial cylindrical member at respective positions regularly distributed in the circumferential and / or axial direction.
Dans le dispositif à paliers ayant la disposition précitée, le liquide lubrifiant enfermé de manière étanche dans le palier hydrodynamique radial peut être un liquide lubrifiant ayant une faible volatilité et une viscosité dynamique inférieure à 10 cSt à 40 C. In the bearing device having the aforementioned arrangement, the lubricating liquid sealed in the radial hydrodynamic bearing can be a lubricating liquid having a low volatility and a dynamic viscosity of less than 10 cSt at 40 C.
Dans le dispositif à paliers ayant la disposition précitée, le liquide lubrifiant peut contenir une substance conductrice de l'électricité. In the bearing device having the aforementioned arrangement, the lubricating liquid may contain an electrically conductive substance.
Dans le dispositif à paliers ayant la disposition précitée, le manchon radial peut être un organe rotatif ou un organe fixe. In the bearing device having the aforementioned arrangement, the radial sleeve can be a rotary member or a fixed member.
Le dispositif à paliers ayant la disposition précitée peut comporter un dispositif destiné à créer une force magnétique d'attraction dans une direction de butée par rapport à l'une des plaques de butée, en sens opposé à celui d'une force appliquée. The bearing device having the aforementioned arrangement may include a device intended to create a magnetic attraction force in a stop direction relative to one of the stop plates, in the opposite direction to that of an applied force.
Dans le dispositif à paliers ayant la disposition précitée, le palier radial peut être disposé de manière qu'il supporte un rotor, qui est supporté de manière qu'il tourne par le dispositif à paliers, à une faible distance du centre de gravité du rotor. In the bearing device having the aforementioned arrangement, the radial bearing can be arranged so that it supports a rotor, which is supported so that it rotates by the bearing device, at a small distance from the center of gravity of the rotor .
Dans le dispositif à paliers selon la présente invention, le palier hydrodynamique radial est disposé sous forme d'un palier hydrodynamique à liquide lubrifiant, et les paliers hydrodynamiques de butée ont la forme de paliers hydrodynamiques à gaz comme décrit précédemment. In the bearing device according to the present invention, the hydrodynamic radial bearing is arranged in the form of a hydrodynamic bearing with a lubricating liquid, and the hydrodynamic thrust bearings have the form of hydrodynamic gas bearings as described above.
Ainsi, la capacité d'encaissement de forces du palier radial est nettement accrue par rapport à des paliers hydrodynamiques à gaz. En outre, l'étape de lubrification au moment du démarrage et de l'arrêt est meilleure si bien qu'il est possible de réduire l'usure du palier radial.Thus, the force-absorbing capacity of the radial bearing is significantly increased compared to hydrodynamic gas bearings. In addition, the lubrication step at the start and stop is better so that it is possible to reduce the wear of the radial bearing.
De plus, comme le jeu du palier radial est minuscule, le liquide lubrifiant peut difficilement pénétrer ailleurs que dans le palier hydrodynamique radial sous l'action de sa tension interfaciale. En particulier, comme chaque espace d'air, qui est entouré par une partie chanfreinée de l'organe cylindrique radial, une partie chanfreinée du manchon radial et une plaque de butée, est beaucoup plus large que les jeux des paliers radial et de butée, la tension interfaciale du liquide lubrifiant diminue dans l'espace d'air, si bien que le liquide lubrifiant ne peut pas pénétrer dans le jeu du palier de butée par passage dans l'espace d'air. En d'autres termes, les espaces d'air maintiennent le liquide lubrifiant dans le jeu du palier radial, et il est donc possible d'empêcher l'entrée du liquide lubrifiant dans une zone autre que le palier hydrodynamique radial. In addition, as the clearance of the radial bearing is tiny, the lubricating liquid can hardly penetrate elsewhere than in the hydrodynamic radial bearing under the action of its interfacial tension. In particular, as each air space, which is surrounded by a chamfered part of the radial cylindrical member, a chamfered part of the radial sleeve and a stop plate, is much wider than the sets of the radial and stop bearings, the interfacial tension of the lubricating liquid decreases in the air space, so that the lubricating liquid cannot penetrate into the clearance of the thrust bearing by passing through the air space. In other words, the air spaces keep the lubricating liquid in the clearance of the radial bearing, and it is therefore possible to prevent the entry of the lubricating liquid into an area other than the hydrodynamic radial bearing.
En outre, même si la température du liquide lubrifiant s'élève et augmente de volume pendant la rotation du rotor, 1 'excès du liquide lubrifiant est en fait absorbé dans les petits trous de l'organe cylindrique radial. Lors d'une suspension du fonctionnement, la température du liquide lubrifiant diminue et son volume diminue donc. Furthermore, even if the temperature of the lubricating liquid rises and increases in volume during the rotation of the rotor, the excess of the lubricating liquid is in fact absorbed in the small holes of the radial cylindrical member. During a suspension of operation, the temperature of the lubricating liquid decreases and its volume therefore decreases.
Cependant, le liquide lubrifiant est transmis par les petits trous et compense ainsi la réduction de liquide lubrifiant du jeu du palier. Comme le liquide lubrifiant est présent à ce moment uniquement dans le palier hydrodynamique radial comme décrit précédemment, il est possible d'obtenir une excellente condition de lubrification pour le palier hydrodynamique radial. However, the lubricating liquid is transmitted through the small holes and thus compensates for the reduction in lubricating liquid from the bearing clearance. As the lubricating liquid is present at this time only in the radial hydrodynamic bearing as described above, it is possible to obtain an excellent lubrication condition for the radial hydrodynamic bearing.
De plus, dans le dispositif à paliers selon la présente invention, aucun liquide lubrifiant n'est présent dans les paliers hydrodynamiques de butée. En conséquence, les pertes dans les paliers sont minimales, et aucun liquide lubrifiant n'est disposé par la force centrifuge au cours de la rotation à grande vitesse. Il est ainsi possible d'obtenir une rotation à grande vitesseiavec conservation du degré nécessaire de propreté. In addition, in the bearing device according to the present invention, no lubricating liquid is present in the hydrodynamic thrust bearings. As a result, losses in the bearings are minimal, and no lubricating liquid is disposed by centrifugal force during high speed rotation. It is thus possible to obtain a rotation at high speed with preservation of the necessary degree of cleanliness.
De plus, grâce à la disposition précitée du dispositif à paliers selon la présente invention, il est possible de réaliser facilement la perpendicularité nécessaire entre la plaque de butée et l'organe cylindrique radial au moment du montage par serrage mutuel à l'aide par exemple d'un écrou de fixation, pourvu que les plaques de butée soient réalisées de manière que leurs surfaces internes opposées aient la planéité nécessaire et que chaque surface d'extrémité et chaque surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial soient perpendiculaires mutuellement. In addition, thanks to the aforementioned arrangement of the bearing device according to the present invention, it is possible to easily achieve the necessary perpendicularity between the stop plate and the radial cylindrical member at the time of mounting by mutual clamping using for example a fixing nut, provided that the abutment plates are made so that their opposite internal surfaces have the necessary flatness and that each end surface and each external peripheral surface of the radial cylindrical member are mutually perpendicular.
Comme les espaces compris entre les surfaces internes opposées des plaques de butée et les deux surfaces d'extrémité du manchon radial sont déterminés par la différence de hauteur de l'organe cylindrique radial et du manchon radial, ces organes peuvent être facilement montés avec des espaces donnés, pourvu que l'organe cylindrique radial et le manchon radial, dont l'usinage est facile, soient favorisés avec la hauteur convenable. As the spaces between the opposite internal surfaces of the stop plates and the two end surfaces of the radial sleeve are determined by the difference in height of the radial cylindrical member and the radial sleeve, these members can be easily mounted with spaces given, provided that the radial cylindrical member and the radial sleeve, whose machining is easy, are favored with the appropriate height.
Comme le manchon radial joue le rôle d'organe de palier des paliers radial et de butée à la fois, le nombre de pièces nécessaires pour la formation de l'ensemble de la structure du palier diminue, et la structure des dispositifs à palier est simplifiée. As the radial sleeve acts as a bearing member for the radial bearings and as a stopper at the same time, the number of parts necessary for the formation of the entire bearing structure decreases, and the structure of the bearing devices is simplified .
Si le moteur est sous forme d'un moteur du type à rotor externe et l'ensemble à palier est placé à l'intérieur du noyau de stator, le manchon radial peut être formé d'un organe fixe ou d'un organe rotatif. La disposition du centre de gravité du rotor du moteur à une distance prédéterminée de la structure à palier permet une rotation stable du rotor indépendamment de l'attitude du moteur pendant l'utilisation. If the motor is in the form of an external rotor type motor and the bearing assembly is placed inside the stator core, the radial sleeve can be formed from a fixed member or from a rotary member. The arrangement of the center of gravity of the motor rotor at a predetermined distance from the bearing structure allows stable rotation of the rotor regardless of the attitude of the motor during use.
Lors de l'utilisation d'un liquide lubrifiant de faible volatilité et de viscosité cinématique inférieure à 10 cSt à 40 OC, le liquide lubrifiant diffuse de manière satisfaisante dans les petits trous ou des parties données des jeux des paliers. Ainsi, le liquide lubrifiant ne peut pas être dispersé comme décrit précédemment. En outre, les pertes dans les paliers sont réduites au minimum, et la durabilité du dispositif à paliers est accrue. When using a lubricating liquid with low volatility and a kinematic viscosity of less than 10 cSt at 40 OC, the lubricating liquid diffuses satisfactorily in the small holes or given parts of the sets of the bearings. Thus, the lubricating liquid cannot be dispersed as described above. In addition, losses in the bearings are minimized, and the durability of the bearing device is increased.
Si une substance conductrice de l'électricité est ajoutée au liquide lubrifiant, l'électricité statique produite sur un support d'enregistrement magnétique par exemple dans un organe d'entraînement de disque dur, peut être effectivement transmise à la masse du côté fixer c' est-à-dire évacuée grâce à la fonction conductrice de la substance conductrice de l'électricité. Il est ainsi possible d'empêcher l'accumulation d'électricité statique entre le support d'enregistrement magnétique et la tête. If an electrically conductive substance is added to the lubricating liquid, the static electricity produced on a magnetic recording medium, for example in a hard disk drive, can be effectively transmitted to ground on the fix side. that is to say evacuated by the conductive function of the electrically conductive substance. It is thus possible to prevent the accumulation of static electricity between the magnetic recording medium and the head.
L'utilisation d'un dispositif destiné à produire une force d'attraction magnétique dans la direction de butée en sens contraire à celui de la force appliquée permet la réduction de la force appliquée dans la direction de butée par le poids du rotor lorsqu'un moteur de broche fonctionne en position verticale. Il est ainsi possible de réduire la perte de couple dans les paliers de butée au moment du démarrage et de l'arrêt du moteur et ainsi le démarrage et l'arrêt de la rotation du moteur sont facilités. L'usure des organes de palier est donc réduite et la durée de vie des paliers de butée est accrue. Lorsque le moteur de broche travaille en position horizontale, le rotor est repoussé contre un palier de butée sous l'action du dispositif qui produit la force d'attraction magnétique et le rotor tourne donc sur la base de la surface de ce palier de butée. Il est donc possible de supprimer les vibrations dans la direction de butée au cours de la rotation et d'obtenir un degré élevé de précision en rotation. The use of a device intended to produce a magnetic attraction force in the direction of abutment opposite to that of the applied force allows the reduction of the force applied in the abutment direction by the weight of the rotor when spindle motor operates in vertical position. It is thus possible to reduce the loss of torque in the thrust bearings when starting and stopping the engine and thus starting and stopping the rotation of the engine are facilitated. The wear of the bearing members is therefore reduced and the service life of the thrust bearings is increased. When the spindle motor works in a horizontal position, the rotor is pushed against a thrust bearing under the action of the device which produces the magnetic attraction force and the rotor therefore rotates on the base of the surface of this thrust bearing. It is therefore possible to suppress vibrations in the stop direction during rotation and to obtain a high degree of precision in rotation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre de modes de réalisation préférés, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure I est une coupe représentant la structure d'un mode de réalisation de dispositif à paliers selon la présente invention
les figures 2(a) et 2(b) sont des coupes permettant la description du fonctionnement dans le cas où ni un organe cylindrique radial ni un manchon radial n'a de parties chanfreinées ;
la figure 3 est une coupe représentant le fonctionnement dans le cas où l'organe cylindrique radial et le manchon radial ont des parties chanfreinées respectives qui forment un espace d'air entre elles, et une plaque de butée ;;
la figure 4 représente des gorges spiralées destinées à créer une pression hydrodynamique et qui sont formées sur une plaque de butée
la figure 5 est une coupe représentant la disposition d'un moteur de broche ayant le dispositif à paliers selon l'invention ;
la figure 6 est une coupe représentant la disposition d'un autre moteur de broche ayant le dispositif à paliers selon l'invention ;
les figures 7(a) à 7(f) sont des vues en plan et les figures 7(al) à 7(fl) sont des coupes centrales respectivement représentant diverses formes de petits trous qui sont réalisés dans l'organe cylindrique radial ; et
la figure 8 est une coupe représentant la disposition d'un moteur de broche comprenant un dispositif classique à palier.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows of preferred embodiments, given with reference to the appended drawings in which
Figure I is a section showing the structure of an embodiment of a bearing device according to the present invention
Figures 2 (a) and 2 (b) are sections allowing the description of the operation in the case where neither a cylindrical radial member nor a radial sleeve has chamfered parts;
Figure 3 is a section showing the operation in the case where the radial cylindrical member and the radial sleeve have respective chamfered parts which form an air space between them, and a stop plate;
FIG. 4 represents spiral grooves intended to create hydrodynamic pressure and which are formed on a stop plate
Figure 5 is a section showing the arrangement of a spindle motor having the bearing device according to the invention;
Figure 6 is a section showing the arrangement of another spindle motor having the bearing device according to the invention;
FIGS. 7 (a) to 7 (f) are plan views and FIGS. 7 (a) to 7 (fl) are central sections respectively representing various shapes of small holes which are made in the radial cylindrical member; and
Figure 8 is a section showing the arrangement of a spindle motor comprising a conventional bearing device.
On décrit maintenant des modes de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une coupe schématique représentant la structure d'un mode de réalisation de dispositif à paliers selon l'invention. Sur la figure 1, une base 1 porte une broche 2 montée sur sa partie centrale. Un organe cylindrique radial 4 est fixé à la broche 2, cette dernière passant dans la partie centrale de cet organe. Deux plaques de butée 33 sont fixées aux deux surfaces d'extrémité de l'organe 4. La broche 2 passe dans la partie centrale des plaques supérieure et inférieure 3 de butée. Un manchon cylindrique radial 6 est fixé à la périphérie interne d'un moyeu 7.Le manchon radial 6 est supporté à sa surface périphérique interne et à ses deux surfaces d'extrémité de manière qu'il puisse tourner par la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et les surfaces internes opposées des deux plaques de butée 3 respectivement. Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Figure 1 is a schematic section showing the structure of an embodiment of the bearing device according to the invention. In FIG. 1, a base 1 carries a pin 2 mounted on its central part. A radial cylindrical member 4 is fixed to the spindle 2, the latter passing through the central part of this member. Two stop plates 33 are fixed to the two end surfaces of the member 4. The pin 2 passes through the central part of the upper and lower stop plates 3. A radial cylindrical sleeve 6 is fixed to the internal periphery of a hub 7. The radial sleeve 6 is supported at its internal peripheral surface and at its two end surfaces so that it can rotate by the external peripheral surface of the 'radial cylindrical member 4 and the opposite internal surfaces of the two stop plates 3 respectively.
L'organe cylindrique radial 4 et le manchon radial 6 constituent un palier hydrodynamique radial, alors que les deux parties d'extrémité du manchon radial 6 et les plaques de butée 3 constituent des paliers hydrodynamiques de butée. Les paliers radial et de butée constituent le dispositif à paliers de la présente invention
Les surfaces internes opposées des deux plaques de butée 3 ont des gorges destinées à créer une pression dynamique, c'est-à-dire des gorges spiralées 3a comme représenté sur la figure 4. Les deux surfaces d'extrémité du manchon radial 6 sont lisses. La disposition peut aussi être telle que les deux surfaces d'extrémité du manchon radial 6 ont des gorges destinées à créer une pression dynamique, alors que les surfaces internes opposées des plaques de butée 3 sont lisses.Le jeu existant entre la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et la surface périphérique interne du manchon radial 6 est minuscule (de quelques microns à quelques dizaines de microns). La surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et la surface périphérique interne du manchon radial 6 ont la forme de surfaces lisses.The radial cylindrical member 4 and the radial sleeve 6 constitute a radial hydrodynamic bearing, while the two end portions of the radial sleeve 6 and the stop plates 3 constitute hydrodynamic stop bearings. The radial and thrust bearings constitute the bearing device of the present invention
The opposite internal surfaces of the two stop plates 3 have grooves intended to create dynamic pressure, that is to say spiral grooves 3a as shown in FIG. 4. The two end surfaces of the radial sleeve 6 are smooth . The arrangement can also be such that the two end surfaces of the radial sleeve 6 have grooves intended to create dynamic pressure, while the opposite internal surfaces of the stop plates 3 are smooth. The play existing between the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4 and the internal peripheral surface of the radial sleeve 6 is tiny (from a few microns to a few tens of microns). The external peripheral surface of the radial cylindrical member 4 and the internal peripheral surface of the radial sleeve 6 have the shape of smooth surfaces.
Comme l'indique la figure 3, une partie chanfreinée 4a est placée à la périphérie externe de chaque extrémité de l'organe cylindrique radial 4, et une autre partie chanfreinée 6a est formée à Ja périphérie interne de chaque extrémité du manchon radial 6, si bien qu'un espace 13 d'air est formé à chaque extrémité axiale du palier hydrodynamique radial, qui est entourée par la partie chanfreinée 4a, la partie chanfreinée 6a et la surface d'une plaque de butée 3 qui est tournée vers ces parties chanfreinées 4a et 6a. En outre, la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 a des petits trous 8 destinés à collecter un liquide.Le fluide utilisé pour la création de la pression dynamique dans les paliers de butée est un gaz, par exemple de l'air, alors que le fluide utilisé pour la création de la pression dynamique dans le palier radial est un liquide lubrifiant
Dans le dispositif à paliers ayant la disposition précitée, lorsque le moyeu 7 est entraîné en rotation par l'application d'une force de rotation, une pression hydrodynamique est créée par le liquide lubrifiant entre la surface périphérique interne du manchon radial 6 et la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4, et une pression hydrodynamique est créée de manière analogue par de l'air ou un autre gaz entre les deux surfaces d'extrémité du manchon radial 6 et les surfaces internes opposées des plaques de butée 3.Ainsi, le manchon radial 6 tourne tout en étant supporté par l'organe cylindrique radial 4 et les plaques de butée 3.As shown in FIG. 3, a chamfered part 4a is placed at the external periphery of each end of the radial cylindrical member 4, and another chamfered part 6a is formed at the internal periphery of each end of the radial sleeve 6, if although an air space 13 is formed at each axial end of the radial hydrodynamic bearing, which is surrounded by the chamfered part 4a, the chamfered part 6a and the surface of an abutment plate 3 which is turned towards these chamfered parts 4a and 6a. In addition, the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4 has small holes 8 intended to collect a liquid. The fluid used for the creation of the dynamic pressure in the thrust bearings is a gas, for example air , while the fluid used to create the dynamic pressure in the radial bearing is a lubricating liquid
In the bearing device having the aforementioned arrangement, when the hub 7 is rotated by the application of a rotational force, a hydrodynamic pressure is created by the lubricating liquid between the internal peripheral surface of the radial sleeve 6 and the surface external device of the radial cylindrical member 4, and a hydrodynamic pressure is created in a similar manner by air or another gas between the two end surfaces of the radial sleeve 6 and the opposite internal surfaces of the stop plates 3. Thus, the radial sleeve 6 rotates while being supported by the radial cylindrical member 4 and the stop plates 3.
La réalisation du palier radial, qui comprend l'organe cylindrique radial 4 et le manchon radial 6, sous forme d'un palier hydrodynamique à liquide lubrifiant, comme décrit précédemment, augmente notablement la capacité d'encaissement de forces du palier radial par rapport aux paliers hydrodynamiques à gaz. En outre, l'état de lubrification au moment du démarrage et de l'arrêt est amélioré si bien qu'il est possible de réduire l'usure de l'organe cylindrique 4 et du manchon radial 6. The realization of the radial bearing, which comprises the cylindrical radial member 4 and the radial sleeve 6, in the form of a hydrodynamic bearing with a lubricating liquid, as described above, significantly increases the capacity for the collection of forces of the radial bearing with respect to the hydrodynamic gas bearings. In addition, the state of lubrication at the time of starting and stopping is improved so that it is possible to reduce the wear of the cylindrical member 4 and of the radial sleeve 6.
En outre, comme le jeu compris entre la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et la surface périphérique interne du manchon radial 6, c'est-àdire le jtu du palier radial, est aussi faible que quelques microns à quelques dizaines de microns, le liquide lubrifiant peut difficilement pénétrer dans une zone autre que la zone de contact glissant entre la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et la surface périphérique interne du manchon radial 6, c'ast-à-dire la surface du palier hydrodynamique radial, sous l'action de la tension interfaciale.En outre, comme chaque espace d'air 13, qui est entouré par une partie chanfreinée de l'organe cylindrique radial 4, une partie chanfreinée du manchon radial 6 et d'une plaque de butée 3, est supérieur au jeu précité, la tension interfaciale du liquide lubrifiant s'affaiblit dans l'espace d'air 13. Ainsi, la tension interfaciale dans le jeu radial est réduite par l'espace d'air 13, Si bien que le liquide lubrifiant ne peut pas pénétrer dans le jeu de butée par passage à travers l'espace d'air. In addition, since the clearance between the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4 and the internal peripheral surface of the radial sleeve 6, that is to say the jtu of the radial bearing, is as small as a few microns to a few tens of microns, the lubricating liquid can hardly penetrate an area other than the sliding contact area between the outer peripheral surface of the radial cylindrical member 4 and the inner peripheral surface of the radial sleeve 6, that is to say the surface of the radial hydrodynamic bearing, under the action of the interfacial tension. In addition, like each air space 13, which is surrounded by a chamfered part of the radial cylindrical member 4, a chamfered part of the radial sleeve 6 and of a stop plate 3, is greater than the above clearance, the interfacial tension of the lubricating liquid weakens in the air space 13. Thus, the interfacial tension in the radial clearance is reduced by the air space 13, S i although the lubricating liquid cannot enter the stop set by passing through the air space.
L'action de l'espace d'air 13, disposé entre la partie chanfreinée 4a de l'organe cylindrique radial 4, la partie chanfreinée 6a du manchon radial 6 et la surface de la plaque de butée 3 qui est tournée vers les parties chanfreinées 4a et 6a, est décrite plus en détail dans la suite. Si ces parties chanfreinées ne sont pas présentes, un liquide lubrifiant Q, enfermé de manière étanche dans le jeu 14 entre la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et la surface périphérique interne du manchon radial 6, n'est présent que dans ce jeu 14 à l'état initial comme indiqué sur la figure 2(a), et il ne pénètre pas dans le jeu 11 formé entre la surface d'extrémité du manchon radial 6 et la surface du palier de butée 3 qui est tournée vers lui. Cependant, comme le jeu 11 est minuscule, le liquide lubrifiant Q pénètre dans le jeu 11 par capillarité au cours du temps comme indiqué sur la figure 2(b). The action of the air space 13, disposed between the chamfered part 4a of the radial cylindrical member 4, the chamfered part 6a of the radial sleeve 6 and the surface of the stop plate 3 which is turned towards the chamfered parts 4a and 6a, is described in more detail below. If these chamfered parts are not present, a lubricating liquid Q, sealed in the clearance 14 between the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4 and the internal peripheral surface of the radial sleeve 6, is only present in this clearance 14 in the initial state as indicated in FIG. 2 (a), and it does not penetrate into the clearance 11 formed between the end surface of the radial sleeve 6 and the surface of the thrust bearing 3 which is turned towards him. However, since the clearance 11 is tiny, the lubricating liquid Q penetrates into the clearance 11 by capillary action over time as indicated in FIG. 2 (b).
En conséquence, le liquide lubrifiant Q constitue de manière indésirable un fluide qui crée une pression dynamique dans le palier hydrodynamique de butée. En conséquence, les pertes dans le palier deviennent plus grandes que dans le cas d'ur. palier hydrodynamique à air, si bien qu'il est difficile d'obtenir une rotation à grande vitesse.Consequently, the lubricating liquid Q undesirably constitutes a fluid which creates a dynamic pressure in the hydrodynamic thrust bearing. As a result, the losses in the bearing become greater than in the case of ur. hydrodynamic air bearing, so that it is difficult to obtain a rotation at high speed.
Au contraire, si un espace d'air 13 ayant, en coupe, une configuration de triangle avec un sommet en bas, est formé entre la partie chanfreinée 4a de l'organe 4, la partie chanfreinée 6a du manchon 6 et la surface de la plaque 3 de butée tournée vers ces parties chanfreinées 4a et 6a comme indiqué sur la figure 3, comme l'espace d'air 13 est bien plus large que le jeu 14, la tension interfaciale diminue dans l'espace 13 et le liquide lubrifiant Q retenu dans l'espace 14 du palier hydrodynamique radial ne pénètre pas dans l'espace d'air 13 ayant en coupe une configuration de triangle avec la pointe vers le bas. On the contrary, if an air space 13 having, in section, a triangle configuration with an apex at the bottom, is formed between the chamfered part 4a of the member 4, the chamfered part 6a of the sleeve 6 and the surface of the stop plate 3 facing these chamfered parts 4a and 6a as shown in FIG. 3, as the air space 13 is much wider than the clearance 14, the interfacial tension decreases in the space 13 and the lubricating liquid Q retained in the space 14 of the radial hydrodynamic bearing does not enter the air space 13 having in section a triangle configuration with the point downwards.
Ainsi, il n'est pas possible que le liquide lubrifiant Q pénètre dans le jeu 11 formé entre la surface d'extrémité du manchon radial 6 et la surface de la plaque 3 de butée qui est tournée vers lui. En outre, comme le jeu 14 du palier radial est minuscule, le liquide lubrifiant Q est retenu sur la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et la surface périphérique interne du manchon radial 6 sous l'action de la tension superficielle.Thus, it is not possible for the lubricating liquid Q to penetrate into the clearance 11 formed between the end surface of the radial sleeve 6 and the surface of the stop plate 3 which is turned towards it. In addition, as the clearance 14 of the radial bearing is tiny, the lubricating liquid Q is retained on the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4 and the internal peripheral surface of the radial sleeve 6 under the action of the surface tension.
En conséquence, la probabilité pour que le liquide lubrifiant Q sorte du jeu 14 est nulle.Consequently, the probability that the lubricating liquid Q leaves the set 14 is zero.
Grâce à la présence de petits trous 8 qui sont formés à la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4, même si le liquide lubrifiant Q subit une élévation de température et donc une augmentation de volume pendant la rotation du rotor, l'excès de liquide lubrifiant est absorbé efficacement dans les petits trous 8. Inversement, lors d'une suspension du fonctionnement, le liquide lubrifiant Q subit une réduction de température et son volume diminue donc. Dans ce cas cependant, la diminution du liquide lubrifiant Q est compensée par le liquide lubrifiant transmis par les petits trous 8. Dans ce cas, comme le jeu 14 du palier hydrodynamique radial est minuscule, aucune bulle d'air ne peut être présente entre les petits trous 8 et le jeu 14.En conséquence, il n'est pas possible que le liquide lubrifiant des petits trous 8 soit séparé du liquide lubrifiant du jeu 14 par des bulles d'air. La probabilité pour que le liquide lubrifiant ne puisse pas être absorbé par les petits trous 8 ou transmis par ceux-ci sous l'action des forces de tension supérieures du liquide lubrifiant, est nulle. Lorsque le liquide lubrifiant doit être appliqué pendant l'opération de montage, le jeu 14 du palier hydrodynamique radial peut être uniformément rempli d'une quantité convenable de liquide lubrifiant par remplissage des petits trous 8 de l'organe cylindrique radial 4 d'une quantité suffisante de liquide lubrifiant avant montage du dispositif à paliers puis montage de l'organe cylindrique radial 4 dans le manchon radial 6.Ainsi, il n'est pas nécessaire de régler la quantité de liquide lubrifiant, qui est très faible. Thanks to the presence of small holes 8 which are formed on the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4, even if the lubricating liquid Q undergoes a rise in temperature and therefore an increase in volume during the rotation of the rotor, the excess lubricating liquid is effectively absorbed in the small holes 8. Conversely, during a suspension of operation, the lubricating liquid Q undergoes a reduction in temperature and its volume therefore decreases. In this case, however, the decrease in the lubricating liquid Q is compensated for by the lubricating liquid transmitted by the small holes 8. In this case, since the clearance 14 of the radial hydrodynamic bearing is tiny, no air bubble can be present between the small holes 8 and the clearance 14. Consequently, it is not possible that the lubricating liquid of the small holes 8 is separated from the lubricating liquid of the clearance 14 by air bubbles. The probability that the lubricating liquid cannot be absorbed by the small holes 8 or transmitted by them under the action of the higher tension forces of the lubricating liquid is zero. When the lubricating liquid is to be applied during the mounting operation, the clearance 14 of the radial hydrodynamic bearing can be uniformly filled with a suitable quantity of lubricating liquid by filling the small holes 8 of the radial cylindrical member 4 with a quantity sufficient lubricant before mounting the bearing device and then mounting the radial cylindrical member 4 in the radial sleeve 6. Thus, it is not necessary to adjust the amount of lubricant, which is very low.
L'application du liquide lubrifiant devient donc très facile.The application of the lubricating liquid therefore becomes very easy.
On utilise, comme liquide lubrifiant précité, un liquide de faible volatilité et de viscosité cinématique inférieure à 10 cSt à 40 C. Si la viscosité cinématique du liquide lubrifiant est supérieure ou égale à 10 cSt, des pertes dans les paliers dues à l'élévation de la viscosité du liquide lubrifiant augmente si bien qu'il est difficile d'obtenir une rotation à grande vitesse. Une partie du liquide lubrifiant qui possède une viscosité cinématique inférieure à 10 cSt contient un constituant volatil de volume normal. Cependant, si un liquide lubrifiant ayant une telle volatilité normale est utilisé dans le dispositif à paliers selon l'invention, la durée de vie du palier est faible car le dispositif à paliers ne peut pas recevoir de liquide lubrifiant de l'extérieur, autrement que des petits trous 8.Pour cette raison, selon l'invention, un liquide lubrifiant de faible volatilité et de viscosité cinématique inférieure à 10 cSt à 40 OC est de préférence utilisé. Il est en outre possible d'utiliser non seulement des huiles mais aussi d'autres substances qui sont utilisés comme solvants ou fluides généraux de chauffage dans la mesure où leur volatilité est faible et leur viscosité cinématique à 40 0C est inférieure à 10 cSt. Dans ce mode de réalisation, on utilise une huile hydrocarbonée ou un fluide fluorocarboné de chauffage comme liquide lubrifiant. A liquid of low volatility and a kinematic viscosity of less than 10 cSt at 40 C. is used as the aforementioned lubricating liquid. If the kinematic viscosity of the lubricating liquid is greater than or equal to 10 cSt, losses in the bearings due to the rise the viscosity of the lubricating liquid increases so that it is difficult to obtain a rotation at high speed. A part of the lubricating liquid which has a kinematic viscosity of less than 10 cSt contains a volatile constituent of normal volume. However, if a lubricating liquid with such normal volatility is used in the bearing device according to the invention, the service life of the bearing is short since the bearing device cannot receive lubricant liquid from the outside, other than small holes 8. For this reason, according to the invention, a lubricating liquid of low volatility and kinematic viscosity less than 10 cSt at 40 OC is preferably used. It is also possible to use not only oils but also other substances which are used as solvents or general heating fluids insofar as their volatility is low and their kinematic viscosity at 40 ° C. is less than 10 cSt. In this embodiment, a hydrocarbon oil or a fluorocarbon heating fluid is used as the lubricating liquid.
Dans le dispositif à paliers de ce mode de réalisation, le palier hydrodynamique radial ne nécessite pas obligatoirement des gorges pour créer une pression dynamique. Les gorges de création d'une pression dynamique peuvent être formées à la surface périphérique interne du manchon radial 6, la surface périphérique externe de l'organe cylindrique 4 étant lisse. Inversement, des gorges de création d'une pression dynamique peuvent être formées à la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4, la surface périphérique interne du manchon radial 6 étant lisse. Les matériaux utilisés pour les organes constituant les paliers, c'est-à-dire l'organe cylindrique radial 4, les plaques de butée 3 et le manchon radial 6, ne sont pas soumis à des restrictions particulières. Il est possible d'utiliser tout matériau qui peut être usiné avec un degré élevé de précision.Des exemples de matériaux utilisables sont des matériaux métalliques de façon générale, les matériaux céramiques, des matériaux organiques, etc. In the bearing device of this embodiment, the hydrodynamic radial bearing does not necessarily require grooves to create dynamic pressure. The grooves for creating dynamic pressure can be formed on the internal peripheral surface of the radial sleeve 6, the external peripheral surface of the cylindrical member 4 being smooth. Conversely, grooves for creating dynamic pressure can be formed on the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4, the internal peripheral surface of the radial sleeve 6 being smooth. The materials used for the members constituting the bearings, that is to say the cylindrical radial member 4, the stop plates 3 and the radial sleeve 6, are not subject to particular restrictions. Any material that can be machined with a high degree of precision can be used. Examples of usable materials are metallic materials in general, ceramic materials, organic materials, etc.
L'addition d'une substance conductrice de l'électricité au liquide lubrifiant précité donne l'effet avantageux suivant. Lorsqu'un dispositif à paliers selon l'invention est utilisé par exemple dans un moteur de broche destiné à l'entraînement d'un disque dur, monté comme représenté sur la figure 5, l'électricité statique produite sur un support magnétique d'enregistrement fixé directement ou indirectement à la base 1 est transmise efficacement à la masse du côté fixe d'une monture 10 par l'intermédiaire de la base 1, de la broche 2, de l'organe cylindrique radial 4, du liquide lubrifiant présent dans le jeu 14, du manchon radial 6 et du moyeu 7. Ainsi, l'électricité statique ne s'accumule pas sur les organes rotatifs et notamment le support magnétique d'enregistrement.Il est donc possible d'empêcher la destruction d'une information enregistrée sur le support magnétique d'enregistrement. The addition of an electrically conductive substance to the aforementioned lubricating liquid gives the following advantageous effect. When a bearing device according to the invention is used for example in a spindle motor intended for driving a hard disk, mounted as shown in FIG. 5, the static electricity produced on a magnetic recording medium fixed directly or indirectly to the base 1 is effectively transmitted to the mass on the fixed side of a frame 10 via the base 1, the spindle 2, the cylindrical radial member 4, the lubricating liquid present in the clearance 14, the radial sleeve 6 and the hub 7. Thus, static electricity does not accumulate on the rotary members and in particular the magnetic recording medium. It is therefore possible to prevent the destruction of recorded information on the magnetic recording medium.
Le liquide lubrifiant peut être rendu conducteur de l'électricité par addition d'une substance conductrice de l'électricité. Tout type de matériau peut être utilisé comme substance conductrice de l'électricité. Par exemple, un type au moins d'agent tensioactif ou d'adjuvant de polyoxyéthylène ou de poudre de graphite est sélectionné comme substance conductrice de l'électricité. The lubricating liquid can be made electrically conductive by adding an electrically conductive substance. Any type of material can be used as an electrically conductive substance. For example, at least one type of surfactant or polyoxyethylene builder or graphite powder is selected as the electrically conductive substance.
Dans la disposition précitée du dispositif à paliers, à aucun moment du liquide lubrifiant n'est présent dans les jeux formés entre les surfaces internes opposées des plaques de butée 3 et les deux surfaces d'extrémité du manchon radial 6. En conséquence, même si le manchon radial 6, c'est-à-dire le rotor, tourne à grande vitesse, aucun liquide lubrifiant n'est projeté par la force centrifuge. In the aforementioned arrangement of the bearing device, at no time is lubricating liquid present in the clearances formed between the opposite internal surfaces of the stop plates 3 and the two end surfaces of the radial sleeve 6. Consequently, even if the radial sleeve 6, that is to say the rotor, rotates at high speed, no lubricating liquid is projected by the centrifugal force.
Il est donc possible d'obtenir une rotation à grande vitesse.It is therefore possible to obtain a rotation at high speed.
Grâce à la disposition précitée du dispositif à paliers, la perpendicularité nécessaire entre les plaques 3 de butée et l'organe cylindrique radial 4 peut être facilement réalisée par mise des deux surfaces d'extrémité de l'organe cylindrique radial 4 au contact des surfaces internes opposées des plaques de butée 3 et par serrage à l'aide d'un organe de fixation 5 (écrou), pourvu que les plaques de butée 3 soient réalisées de manière que leurs surfaces internes opposées aient la planéité nécessaire, et que l'organe cylindrique 4 soit fabriqué de manière que chaque surface d'extrémité et sa surface périphérique externe soient perpendiculaires mutuellement. En outre, comme les espaces compris entre les surfaces internes opposées des plaques 3 de butée et les deux surfaces d'extrémité du manchon radial 6 sont déterminés par la différence de hauteur de l'organe cylindrique radial 4 et du manchon radial 6, ces espaces peuvent être déterminés facilement à des valeurs données, pourvu que l'organe cylindrique radial 4 et le manchon radial 6, dont l'usinage est facile, soient produits avec la hauteur convenable. En outre, comme le manchon radial 6 forme un organe de palier à la fois pour les paliers radial et de butée, le nombre de pièces nécessaires pour la formation du dispositif à paliers est réduit, et la structure est simplifiée. Thanks to the aforementioned arrangement of the bearing device, the necessary perpendicularity between the stop plates 3 and the radial cylindrical member 4 can be easily achieved by bringing the two end surfaces of the radial cylindrical member 4 into contact with the internal surfaces opposite of the stop plates 3 and by clamping with the aid of a fixing member 5 (nut), provided that the stop plates 3 are produced so that their opposite internal surfaces have the necessary flatness, and that the member cylindrical 4 is manufactured so that each end surface and its outer peripheral surface are mutually perpendicular. In addition, since the spaces between the opposite internal surfaces of the stop plates 3 and the two end surfaces of the radial sleeve 6 are determined by the difference in height of the radial cylindrical member 4 and the radial sleeve 6, these spaces can be easily determined at given values, provided that the radial cylindrical member 4 and the radial sleeve 6, the machining of which is easy, are produced with the appropriate height. In addition, since the radial sleeve 6 forms a bearing member for both the radial and thrust bearings, the number of parts necessary for the formation of the bearing device is reduced, and the structure is simplified.
Bien que, dans le dispositif à paliers décrit, la base 1, la broche 2, l'organe cylindrique radial 4 et les plaques de butée 3 soient des organes fixes, alors que le moyeu 7 et le manchon radial 6 sont des organes rotatifs, il faut noter que les organes fixes et rotatifs précités peuvent se remplacer mutuellement. Ainsi, la disposition peut être telle que la base 1, la boche 2, l'organe cylindrique radial 4 et les plaques de butée 3 sont des organes rotatifs, alors que le moyeu 7 et le manchon radial 6 sont des organes fixes. Although, in the bearing device described, the base 1, the spindle 2, the radial cylindrical member 4 and the stop plates 3 are fixed members, while the hub 7 and the radial sleeve 6 are rotary members, it should be noted that the above-mentioned fixed and rotary members can replace each other. Thus, the arrangement can be such that the base 1, the box 2, the radial cylindrical member 4 and the stop plates 3 are rotary members, while the hub 7 and the radial sleeve 6 are fixed members.
La figure 5 est une coupe représentant la disposition d'un moteur de broche qui comporte le dispositif à paliers de l'invention. Le dispositif à paliers destiné au moteur de broche est réalisé de la même manière que celui qui est représenté sur la figure 1. Ainsi, ce dispositif comprend une base 1, une broche 2 montée sur la partie centrale de la base 1, un organe cylindrique radial 4 dans la partie centrale duquel passe la broche 2, une paire de plaques de butée 3 fixées aux deux surfaces d'extrémité de l'organe cylindrique radial 4 et de la partie centrale de chacune desquelles passe la broche 2, et un manchon radial 6 qui est supporté afin qu'il puisse tourner à sa surface périphérique interne et à ses deux surfaces d'extrémité parallèles à la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et aux surfaces internes opposées des deux plaques de butée 3 respectivement, ce manchon étant fixé à la périphérie interne du moyeu 7. L'organe cylindrique radial 4 et le manchon radial 6 constitue un palier hydrodynamique radial, alors que les deux parties d'extrémité du manchon radial 6 et les plaques de butée 3 constituent des paliers hydrodynamiques de butée. Cependant, contrairement à la disposition représente e sur la figure 1, la base 1, la broche 2, l'organe cylindrique radial 4 et les plaques de butée 3 sont des organes rotatifs. Figure 5 is a sectional view showing the arrangement of a spindle motor which includes the bearing device of the invention. The bearing device intended for the spindle motor is produced in the same manner as that which is represented in FIG. 1. Thus, this device comprises a base 1, a spindle 2 mounted on the central part of the base 1, a cylindrical member radial 4 in the central part of which the pin 2 passes, a pair of stop plates 3 fixed to the two end surfaces of the radial cylindrical member 4 and of the central part of each of which passes the pin 2, and a radial sleeve 6 which is supported so that it can rotate at its internal peripheral surface and at its two end surfaces parallel to the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4 and to the opposite internal surfaces of the two stop plates 3 respectively, this sleeve being fixed to the inner periphery of the hub 7. The radial cylindrical member 4 and the radial sleeve 6 constitutes a hydrodynamic radial bearing, while the two end parts of the man chon radial 6 and the stop plates 3 constitute hydrodynamic stop bearings. However, contrary to the arrangement shown in FIG. 1, the base 1, the spindle 2, the radial cylindrical member 4 and the stop plates 3 are rotary members.
En outre, une partie chanfreinée est formée à la périphérie externe de chaque extrémité de J 'organe cylindrique radial 4 et une autre partie chanfreinée est formée à la périphérie interne de chaque extrémité du manchon radial 6 (voir figure 3), si bien qu'un espace 13 d'air est formé à chaque extrémité axiale du palier hydrodynamique radial, et est délimité entre les parties chanfreinées et la surface d'une plaque de butée 3 tournée vers ces parties chanfreinées. En outre, des petits trous 8 sont formés à la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4. Le diamètre des petits trous 8 est égal à 0,8 mm.Un liquide lubrifiant est utilisé comme fluide pour la création d'une pression dynamique dans le palier hydrodynamique radial, alors qu'un gaz, par exemple de l'air, est utilisé comme fluide pour la création d'une pression dynamique dans les paliers hydrodynamiques de butée. A ces emplacements aussi, le dispositif à paliers représenté sur la figure 5 est pratiquement le même que celui qui est représenté sur la figure 1. Il faut noter que la référence 16 de la figure 5 désigne un écrou utilisé pour la fixation des plaques 3 de butée et de l'organe cylindrique radial 4 à la broche 2. In addition, a chamfered part is formed at the external periphery of each end of the radial cylindrical member 4 and another chamfered part is formed at the internal periphery of each end of the radial sleeve 6 (see FIG. 3), so that an air space 13 is formed at each axial end of the radial hydrodynamic bearing, and is delimited between the chamfered parts and the surface of an abutment plate 3 turned towards these chamfered parts. In addition, small holes 8 are formed on the outer peripheral surface of the radial cylindrical member 4. The diameter of the small holes 8 is equal to 0.8 mm. A lubricating liquid is used as the fluid for creating pressure dynamic in the radial hydrodynamic bearing, whereas a gas, for example air, is used as fluid for the creation of a dynamic pressure in the hydrodynamic thrust bearings. Also at these locations, the bearing device represented in FIG. 5 is practically the same as that which is represented in FIG. 1. It should be noted that the reference 16 in FIG. 5 designates a nut used for fixing the plates 3 of stop and from the radial cylindrical member 4 to the spindle 2.
Une culasse arrière 12 peut être fixée à la périphérie externe de la base 1. Dans une variante, la culasse 12 peut être formée en une seule pièce avec la base 1. A rear cylinder head 12 can be fixed to the external periphery of the base 1. In a variant, the cylinder head 12 can be formed in one piece with the base 1.
Plusieurs enroulements 9 de stator, régulièrement espacés en direction circonférentielle, (comprenant un noyau de stator), sont fixés à la périphérie externe du moyeu 7.Several stator windings 9, regularly spaced in circumferential direction, (comprising a stator core), are fixed to the external periphery of the hub 7.
Plusieurs aimants 15 de rotor régulièrement espacés en direction circonférentielle sont fixés à la surface périphérique interne de la culasse 12 en face des enroulements 9. L'extrémité inférieure du moyeu 7 est fixée à la monture 10. Several rotor magnets 15 regularly spaced in circumferential direction are fixed to the internal peripheral surface of the yoke 12 opposite the windings 9. The lower end of the hub 7 is fixed to the frame 10.
Dans le moteur de broche ayant la disposition indiquée sur la figure 5, comme les enroulements 9 de stator reçoivent successivement un courant électrique, le rotor du moteur, qui comprend la culasse 12 ayant les aimants fixés à sa surface périphérique interne, tourne. In the spindle motor having the arrangement indicated in FIG. 5, as the stator windings 9 receive successively an electric current, the rotor of the motor, which comprises the yoke 12 having the magnets fixed to its internal peripheral surface, turns.
Ainsi, le rotor du moteur, qui comprend la base 1 et la culasse 12, tourne dans des conditions telles que la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4, qui est fixée à la broche 2, est supportée afin qu'elle puisse tourner par la surface périphérique interne du manchon radial 6, alors que les surfaces internes opposées des plaques de butée 3, qui sont fixées aux deux extrémités respectivement de l'organe cylindrique radial 4, sont supportées par les deux surfaces d'extrémité du manchon radial 6 de manière qu'elles puissent tourner.Thus, the rotor of the engine, which comprises the base 1 and the cylinder head 12, rotates under conditions such that the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4, which is fixed to the spindle 2, is supported so that it can rotate by the internal peripheral surface of the radial sleeve 6, while the opposite internal surfaces of the stop plates 3, which are fixed at the two ends respectively of the radial cylindrical member 4, are supported by the two end surfaces of the radial sleeve 6 so that they can rotate.
Dans le moteur de broche ayant la disposition précitée, les centres magnétiques axiaux des enroulements 9 de stator et des enroulements 15 de rotor sont décalés mutuellement d'une distance d si bien qu'une force d'attraction magnétique agit dans le sens de butée opposé à celui de la force appliquée. Grâce à cette disposition, lorsque le moteur de broche travaille en position verticale, la force appliquée dans le sens de butée par le poids du moteur (comprenant la culasse 12, la base 1, la broche 2, le disque magnétique, etc.) peut être réduite. Ainsi, il est possible de réduire la perte de couple dans les paliers de butée au moment du démarrage et de l'arrêt du moteur et en conséquence de faciliter le démarrage et l'arrêt de la rotation du moteur. L'usure des organes de palier est donc réduite et la durée de vie des paliers est accrue.Lorsque le moteur de broche travaille en position horizontale, le rotor est repoussé contre un palier de butée par l'axe du dispositif générateur d'une force d'attraction magnétique décalée et tourne donc sur la base à la surface de ce palier de butée. En conséquence, il est possible de supprimer les vibrations dans la direction de butée pendant la rotation et d'obtenir une grande précision en rotation. In the spindle motor having the aforementioned arrangement, the axial magnetic centers of the stator windings 9 and the rotor windings 15 are mutually offset by a distance d so that a magnetic attraction force acts in the opposite direction of abutment to that of the applied force. Thanks to this arrangement, when the spindle motor works in a vertical position, the force applied in the direction of abutment by the weight of the motor (comprising the yoke 12, the base 1, the spindle 2, the magnetic disc, etc.) can be reduced. Thus, it is possible to reduce the loss of torque in the thrust bearings at the time of starting and stopping the engine and consequently facilitating the starting and stopping of the rotation of the engine. The wear of the bearing members is therefore reduced and the service life of the bearings is increased. When the spindle motor works in a horizontal position, the rotor is pushed against a thrust bearing by the axis of the force generating device. offset magnetic attraction and therefore rotates on the base on the surface of this thrust bearing. As a result, it is possible to suppress vibrations in the stop direction during rotation and to obtain high rotational precision.
En outre, grâce au positionnement du centre de gravité g du rotor à une d'stance prédéterminée de la structure de palier, le rotor peut tourner de manière stable indépendamment de l'attitude du moteur lorsqu'il est utilisé. In addition, by positioning the center of gravity g of the rotor at a predetermined instance of the bearing structure, the rotor can rotate stably regardless of the attitude of the motor when in use.
La figure 6 est une coupe représentant la disposition d'un autre moteur de broche qui comprend le dispositif à paliers selon la présente invention. Le dispositif à paliers du moteur de broche est réalisé de la même manière que les dispositifs à palier des figures 1 et 5. Ainsi, le dispositif à paliers comporte une base 1, une broche 2 montée sur la partie centrale de la base 1, un organe cylindrique radial 4 dans la partie centrale dans laquelle passe la broche 2, deux plaques de butée 3 fixées aux deux surfaces d'extrémité de l'organe cylindrique radial 4 et dans la partie centrale de chacune desquelles passe la broche 2, et un manchon radial 6 est supporté afin qu'il puisse tourner à sa surface périphérique interne et à ses deux surfaces d'extrémité par la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4 et les surface internes opposées des deux plaques de butée 3 respectivement, le manchon étant fixé à la périphérie interne d'un moyeu 7. L'organe cylindrique radial 4 et le manchon radial 6 constituent un palier hydrodynamique radial, alors que les deux parties d'extrémité du manchon radial 6 et les plaques de butée 3 forment les paliers hydrodynamiques de butée. Cependant, contrairement à la disposition représentée sur la figure 5, la base 1, le manchon 2 et l'organe cylindrique radial 4 sont sous forme d'organes fixes (de la même manière que dans la disposition représentée sur la figure 1). Figure 6 is a sectional view showing the arrangement of another spindle motor which includes the bearing device according to the present invention. The bearing device of the spindle motor is produced in the same way as the bearing devices of FIGS. 1 and 5. Thus, the bearing device comprises a base 1, a spindle 2 mounted on the central part of the base 1, a radial cylindrical member 4 in the central part through which the spindle 2 passes, two stop plates 3 fixed to the two end surfaces of the radial cylindrical member 4 and in the central part of each of which passes the spindle 2, and a sleeve radial 6 is supported so that it can rotate at its internal peripheral surface and at its two end surfaces by the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4 and the opposite internal surfaces of the two stop plates 3 respectively, the sleeve being fixed to the internal periphery of a hub 7. The radial cylindrical member 4 and the radial sleeve 6 constitute a radial hydrodynamic bearing, while the two end parts of the sleeve ra dial 6 and the stop plates 3 form the hydrodynamic stop bearings. However, unlike the arrangement shown in Figure 5, the base 1, the sleeve 2 and the radial cylindrical member 4 are in the form of fixed members (in the same manner as in the arrangement shown in Figure 1).
En outre, une partie chanfreinée est formée à la périphérie externe de chaque extrémité de l'organe cylindrique radial 4, et une autre partie chanfreinée est formée à la périphérie interne de chaque extrémité du manchon radial 6, avec formation d'un espace d'air 13 à chaque extrémité axiale du palier hydrodynamique radial, cet espace étant délimité entre les parties chanfreinées et la surface d'une première plaque de butée 3 qui est tournée vers ces parties chanfreinées. En outre, de petits trous 8 dont les extrémités internes sont fermées sont réalisés à la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4. Le diamètre des petits trous 8 est égal à 0,5 mm.Un liquide lubrifiant est utilisé comme fluide pour la création d'une pression dynamique dans le palier hydrodynamique radial, alors qu'un gaz, tel que l'air, est utilisé comme fluide pour la création d'une pression dynamique dans les paliers hydrodynamiques de butée. A ces emplacements aussi, le dispositif à paliers représenté sur la figure 6 est pratiquement le même que ceux des figures 1 et 5. Il faut noter que la référence 17 de la figure 6 désigne un boulon utilisé pour la fixation des plaques 3 de butée et de l'organe cylindrique radial 4 à la broche 2. In addition, a chamfered part is formed at the external periphery of each end of the radial cylindrical member 4, and another chamfered part is formed at the internal periphery of each end of the radial sleeve 6, with the formation of a space of air 13 at each axial end of the radial hydrodynamic bearing, this space being delimited between the chamfered parts and the surface of a first stop plate 3 which is turned towards these chamfered parts. In addition, small holes 8 with closed internal ends are made on the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4. The diameter of the small holes 8 is 0.5 mm. A lubricating liquid is used as the fluid for creating a dynamic pressure in the radial hydrodynamic bearing, while a gas, such as air, is used as fluid for creating a dynamic pressure in the hydrodynamic thrust bearings. Also at these locations, the bearing device shown in FIG. 6 is practically the same as those in FIGS. 1 and 5. It should be noted that the reference 17 in FIG. 6 designates a bolt used for fixing the stop plates 3 and from the radial cylindrical member 4 to the spindle 2.
Plusieurs enroulements 9 de stator qui sont régulièrement espacés en direction circonférentielle (comprenant un noyau de stator) sont fixés à la périphérie externe de la base I. Plusieurs aimants 15 de rotor qui sont régulièrement espacés en direction circonférentielle sont fixés à la surface périphérique interne du moyeu 7, en face des enroulements 9 de stator. Le moyeu 7 constitue ainsi une culasse arrière. Several stator windings 9 which are regularly spaced in the circumferential direction (comprising a stator core) are fixed to the external periphery of the base I. Several rotor magnets 15 which are regularly spaced in the circumferential direction are fixed to the internal peripheral surface of the base hub 7, opposite stator windings 9. The hub 7 thus constitutes a rear cylinder head.
Dans le moteur de broche ayant la disposition de la figure 6, lorsque les enroulements 9 de stator reçoivent successivement un courant électrique, le moyeu 7, auquel sont fixés les aimants 15 de rotor à la surface périphérique interne, tourne. Ainsi, le moyeu 7 tourne dans un état tel que la surface périphérique interne du manchon radial 6 est supportée en rotation par la surface périphérique externe de l'organe cylindrique radial 4, qui est fixée au moyeu 2, alors que les deux surfaces d'extrémité du manchon radial 6 sont supportées par les surfaces internes opposées des plaques de butée 3, qui sont fixées aux deux extrémités de l'organe cylindrique radial 4, tout en pouvant tourner. In the spindle motor having the arrangement of FIG. 6, when the stator windings 9 successively receive an electric current, the hub 7, to which the rotor magnets 15 are fixed to the internal peripheral surface, rotates. Thus, the hub 7 rotates in a state such that the internal peripheral surface of the radial sleeve 6 is rotatably supported by the external peripheral surface of the radial cylindrical member 4, which is fixed to the hub 2, while the two surfaces of end of the radial sleeve 6 are supported by the opposite internal surfaces of the stop plates 3, which are fixed to the two ends of the radial cylindrical member 4, while being able to rotate.
Dans le moteur de broche ayant la disposition indiquée sur la figure 6, comme dans le cas de la figure 5, les centres magnétiques axiaux des enroulements 9 de stator et des enroulements 15 de rotor sont décalés mutuellement d'une distance d si bien qu'une force magnétique d'attraction agit dans le sens de butée opposé à celui de la force appliquée. En outre, le centre de gravité G du rotor (qui comprend le moyeu 7, le manchon radial 6, les aimants 15 de rotor, le disque magnétique, etc.) se trouve à une distance prédéterminée de la structure de palier. Grâce à la disposition précitée, des effets avantageux analogues à ceux du moteur de broche représenté sur la figure 5 sont obtenus. In the spindle motor having the arrangement indicated in FIG. 6, as in the case of FIG. 5, the axial magnetic centers of the stator windings 9 and of the rotor windings 15 are mutually offset by a distance d so that a magnetic attraction force acts in the opposite direction to that of the applied force. In addition, the center of gravity G of the rotor (which includes the hub 7, the radial sleeve 6, the rotor magnets 15, the magnetic disc, etc.) is at a predetermined distance from the bearing structure. Thanks to the above arrangement, advantageous effects analogous to those of the spindle motor shown in FIG. 5 are obtained.
Bien que, dans les modes de réalisation des figures 1 et 5, les petits trous 8 soient des trous débouchants qui traversent l'organe cylindrique radial 4, les petits trous 8 ne sont pas obligatoirement limités à ces trous débouchants. Les petits trous 8 peuvent être des trous qui ne traversent pas l'organe cylindrique 4, c'est-à-dire des trous dont les extrémités internes sont fermées comme représenté sur la figure 6. Dans une variante, les petits trous 8 peuvent être tronconiques. En outre, les petits trous 8 peuvent avoir diverses positions, comme indiqué sur les figures 7(a) à 7(f) et 7(al) à 7(fl). Ainsi, sur les figures 7(a) et 7(al), deux petits trous débouchants 8 sont formés dans les parties gauche et droite respectivement de l'organe cylindrique radial 4.Sur les figures 7(b) et 7(bl), deux petits trous débouchants 8 sont formés dans les parties droite et gauche respectivement de l'organe cylindrique radial 4 à des positions respectives qui sont décalées axialement l'une par rapport à l'autre. Sur les figures 7(c) et 7(cl), deux paires de petits trous débouchants 8 sont formées dans les parties droite et gauche respectivement d'un organe cylindrique radial 4 à deux positions distantes axialement. Sur les figures 7(d) et 7(dl), quatre petits trous débouchants 8 sont formés dans quatre parties espacées régulièrement en direction circonférentielle dans l'organe cylindrique radial 4. Sur les figures 7(e) et 7(el), quatre petits trous débouchants 8 sont formés dans quatre parties régulièrement espacées en direction circonférentielle de l'organe cylindrique radial 4, à deux positions axialement espacées.Sur les figures 7(f) et 7(fl), trois petits trous débouchants 8 sont formés dans des parties régulièrement espacées en direction circonférentielle de l'organe cylindrique radial 4. Il faut noter que les figures 7(a) à 7(f) sont des vues en plan et les figures 7(al) à 7(fl) sont des vues en coupe de l'organe cylindrique radial 4. Although, in the embodiments of Figures 1 and 5, the small holes 8 are through holes which pass through the radial cylindrical member 4, the small holes 8 are not necessarily limited to these through holes. The small holes 8 can be holes which do not pass through the cylindrical member 4, that is to say holes the internal ends of which are closed as shown in FIG. 6. Alternatively, the small holes 8 can be frustoconical. In addition, the small holes 8 can have various positions, as shown in Figures 7 (a) to 7 (f) and 7 (al) to 7 (fl). Thus, in FIGS. 7 (a) and 7 (al), two small through holes 8 are formed in the left and right parts of the radial cylindrical member 4 respectively. In FIGS. 7 (b) and 7 (bl), two small through holes 8 are formed in the right and left parts respectively of the radial cylindrical member 4 at respective positions which are axially offset from one another. In FIGS. 7 (c) and 7 (cl), two pairs of small through holes 8 are formed in the right and left parts respectively of a radial cylindrical member 4 with two axially distant positions. In FIGS. 7 (d) and 7 (dl), four small through holes 8 are formed in four parts spaced regularly in circumferential direction in the radial cylindrical member 4. In FIGS. 7 (e) and 7 (el), four small through holes 8 are formed in four regularly spaced portions in circumferential direction of the radial cylindrical member 4, at two axially spaced positions. In Figures 7 (f) and 7 (fl), three small through holes 8 are formed in regularly spaced parts in circumferential direction of the radial cylindrical member 4. It should be noted that FIGS. 7 (a) to 7 (f) are plan views and FIGS. 7 (a1) to 7 (fl) are views in section of the radial cylindrical member 4.
Possibilité d'application industrielle
Comme décrit précédemment, l'invention concerne un excellent dispositif à paliers présentant les avantages suivants.Possibility of industrial application
As described above, the invention relates to an excellent bearing device having the following advantages.
(1) Le dispositif à paliers a un palier hydrodynamique radial sous forme d'un palier hydrodynamique à liquide lubrifiant et des paliers hydrodynamiques de butée formés par des paliers hydrodynamiques à gaz. Ainsi, la capacité d'encaissement de forces du palier radial est notablement accrue par rapport à des paliers hydrodynamiques à gaz. En outre, l'état de lubrification au moment du démarrage et de l'arrêt est meilleur si bien qu'il est possible de réduire l'usure du palier radial. De plus, comme aucun liquide lubrifiant n'est présent dans les paliers hydrodynamiques de butée, il n'est pas possible qu'un liquide lubrifiant soit projeté par la force centrifuge lors d'une rotation à grande vitesse. Ainsi, le dispositif à paliers a une excellente durabilité et une excellente propreté et il donne des performances de rotation à grande vitesse.Le dispositif à paliers selon l'invention convient donc à un moteur de broche auquel ces performances sont demandées. (1) The bearing device has a radial hydrodynamic bearing in the form of a hydrodynamic bearing with a lubricating liquid and hydrodynamic thrust bearings formed by hydrodynamic gas bearings. Thus, the force-absorbing capacity of the radial bearing is significantly increased compared to hydrodynamic gas bearings. In addition, the state of lubrication at the time of starting and stopping is better, so that wear on the radial bearing can be reduced. In addition, since no lubricating liquid is present in the hydrodynamic thrust bearings, it is not possible for a lubricating liquid to be projected by centrifugal force during a rotation at high speed. Thus, the bearing device has excellent durability and excellent cleanliness and it gives rotational performance at high speed. The bearing device according to the invention is therefore suitable for a spindle motor to which these performances are required.
(2) Au moment du montage, il est facile de réaliser la perpendicularité nécessaire entre chaque plaque de butée et l'organe cylindrique radial et d'obtenir l'espace nécessaire entre chaque plaque de butée et la surface d'extrémité du manchon radial par serrage à l'aide par exemple d r un écrou de fixation, pourvu que Organe cylindrique radial et le manchon radial, dont l'usinage est facile, soient réalisés avec la hauteur convenable, et que les plaques de butée soient produites de manière que leurs surfaces internes opposées aient la planéité voulue et que chaque surface d'extrémité et chaque surface périphérique externe de Organe cylindrique radial soient bien perpendiculaires. (2) When mounting, it is easy to make the necessary perpendicularity between each stop plate and the radial cylindrical member and to obtain the necessary space between each stop plate and the end surface of the radial sleeve by tightening using, for example, a fixing nut, provided that the cylindrical radial member and the radial sleeve, the machining of which is easy, are produced at the appropriate height, and that the stop plates are produced so that their surfaces opposite internal have the desired flatness and that each end surface and each external peripheral surface of the radial cylindrical member are well perpendicular.
(3) Comme le manchon radial forme des organes de palier à la fois pour des paliers radial et de butée, le nombre d'éléments nécessaires pour la formation de l r en- semble de la structure de palier est réduit et la structure du dispositif à paliers est donc simplifiée. (3) As the radial sleeve forms bearing members for both radial and thrust bearings, the number of elements necessary for the formation of the entire bearing structure is reduced and the structure of the device to be bearings is therefore simplified.
(4) Si le moteur est sous forme d'un moteur du type à rotor externe et l r ensemble à palier est placé à l'inté- rieur du noyau de stator, le manchon radial peut être un organe fixe ou un organe rotatif. Lorsque le centre de gravité du rotor du moteur est placé à une distance prédé terminée de la structure de palier, le rotor peut tourner de manière stable indépendamment de l'attitude du moteur lorsqu'il est utilisé Il est donc possible de réaliser un dispositif à paliers convenant à un moteur de broche qui doit posséder des performances stables de rotation indépendamment de l'attitude du moteur lorsqu'il est utilisé. (4) If the motor is in the form of an external rotor type motor and the bearing assembly is placed inside the stator core, the radial sleeve may be a fixed member or a rotary member. When the center of gravity of the motor rotor is placed at a predetermined distance from the bearing structure, the rotor can rotate stably regardless of the attitude of the motor when in use. It is therefore possible to make a device for bearings suitable for a spindle motor which must have stable rotational performance regardless of the attitude of the motor when used.
(5) Lors de l'utilisation d'un liquide conducteur de l'électricité comme liquide lubrifiant, l'électricité statique produite sur le support magnétique d'enregistrement, par exemple dans un dispositif d'entraînement de disque dur, peut être effectivement transmise à la masse du côté fixe grâce à la fonction conductrice du liquide conducteur de l'électricité. Il est donc possible d'éviter l'accumulation d'électricité statique entre le support magnétique d'enregistrement et la tête. Le dispositif à paliers convient donc à un moteur de broche utilisé pour l'entraînement de disques durs ou de dispositifs analogues. (5) When using an electrically conductive liquid as a lubricating liquid, the static electricity produced on the magnetic recording medium, for example in a hard disk drive, can be effectively transmitted to the mass on the fixed side thanks to the conductive function of the electrically conductive liquid. It is therefore possible to avoid the accumulation of static electricity between the magnetic recording medium and the head. The bearing device is therefore suitable for a spindle motor used for driving hard disks or similar devices.
(6) Grâce à la présence d'un dispositif créant une force d'attraction magnétique dans la direction de butée en sens opposé à la force appliquée, il est possible de réduire la force appliquée dans la direction de butée par le poids du rotor lorsque le moteur de broche travaille en position verticale. Il est donc possible de réduire la perte de couple dans les paliers de butée au moment du démarrage et de 1 r arrêt du moteur et en conséquence de faciliter le démarrage et l'arrêt de la rotation du moteur. (6) Thanks to the presence of a device creating a magnetic attraction force in the direction of abutment opposite to the applied force, it is possible to reduce the force applied in the direction of abutment by the weight of the rotor when the spindle motor works in a vertical position. It is therefore possible to reduce the loss of torque in the thrust bearings when starting and stopping the engine and consequently making it easier to start and stop the rotation of the engine.
L'usure des organes de palier est donc réduite et la durée de vie des paliers de butée est accrue. Lorsque le moteur de broche travaille en position horizontale, le rotor est repoussé contre un palier de butée sous l'action du dispositif qui crée la force magnétique d'attraction, et en conséquence il tourne sur la base de la surface de ce palier de butée. En conséquence, il est possible de supprimer les vibrations dans la direction de butée pendant la rotation et d'obtenir un degré élevé de précision de rotation. The wear of the bearing members is therefore reduced and the service life of the thrust bearings is increased. When the spindle motor works in a horizontal position, the rotor is pushed against a thrust bearing under the action of the device which creates the magnetic force of attraction, and consequently it rotates on the base of the surface of this thrust bearing . As a result, it is possible to suppress vibrations in the stop direction during rotation and to obtain a high degree of rotation precision.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9302514A FR2702257B1 (en) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | Radial and thrust bearing device. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9302514A FR2702257B1 (en) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | Radial and thrust bearing device. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2702257A1 true FR2702257A1 (en) | 1994-09-09 |
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Citations (7)
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1993
- 1993-03-04 FR FR9302514A patent/FR2702257B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2702257B1 (en) | 1995-06-02 |
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