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ロバスト最適設計による高信頼性空気軸受スピンドルの開発とその実験検証

研究課題

研究課題/領域番号 25420098
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関東海大学

研究代表者

落合 成行  東海大学, 工学部, 教授 (40407995)

連携研究者 橋本 巨  東海大学, 工学部, 教授 (40130877)
研究協力者 岡野 秀雄  アルプステック株式会社, 代表取締役
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードトライボロジー / 設計工学 / 最適設計 / 情報機器 / 機械機能要素 / 機械力学 / ハードディスクドライブ / 流体潤滑 / スピンドルモータ / 気体軸受 / 低消費電力 / 角度剛性 / HDD / HDD / 流体軸受 / ロバスト最適設計 / 消費電力 / 空気軸受 / 軸受トルク / 軸受剛性 / 空気潤滑
研究成果の概要

ハードディスクドライブ(以降HDD)は,安価で記録容量が大きいことからデータセンターの主記憶装置として使われているが,データセンターは増加傾向にあることからHDDの省電力化が大きな課題となっている.HDDの低消費電力化に対しては,スピンドルを支持する軸受損失の低減が有効な手段の一つとして挙げられる.そこで本研究では,新たにモータ構造をアウターロータ型からインナーロータ型に変更した空気軸受スピンドルの検討を行った.本構造に基づき特性解析を行い,さらに最適設計を実施した結果,油潤滑軸受の場合よりも軸受トルクが低減され,角度剛性の飛躍的向上を確認した.実際に2.5インチ用スピンドルモータを試作した.

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Study on Angular Displacement Characteristics on Topological Optimum Design Problem of Hydrodynamic Thrust Air Bearing2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochiai, Yuta Sunami, Hiromu Hashimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the IMechE, Part J: Journal of Engineering Tribology

      巻: June 12 号: 9 ページ: 997-1007

    • DOI

      10.1177/1350650114534835

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Vibration Response Characteristics against the Radial and Axial Shocks on Small Size Hard Disk Drive Spindle Supported by Oil Film Bearings2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochiai, Yuta Sunami, Hiromu Hashimoto
    • 雑誌名

      Journal of Mechanics Engineering and Automation

      巻: 4 ページ: 547-554

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification Method of Dynamic Coefficients of Fluid Film Bearings for HDD Spindle Motors2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochiai, Yuta Sunami, Hiromu Hashimoto
    • 雑誌名

      Journal of Mechanics Engineering and Automation

      巻: Vol.4, No.2 ページ: 123-129

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Verification of Impact Resistance on Thrust Air Bearing Having Optimized Groove Geometry2013

    • 著者名/発表者名
      Syouhei Yoshino, Hayato Sasaki, Yuta Sunami, Masayuki Ochiai, Hiromu Hashimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of MJJIIT-JUC Joint International Symposium 2013 (MJJIS2013)

      巻: 1 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of Swing Impact Response of Film Bearing for 2.5 inch HDD Spindle2013

    • 著者名/発表者名
      Motonari Mochizuki, Masayuki Ochiai, Hiromu Hashimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of MJJIIT-JUC Joint International Symposium 2013 (MJJIS2013)

      巻: 1 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact Characteristics of Optimized Hydrodynamic Thrust Air Bearing2013

    • 著者名/発表者名
      Hayato Sasaki, Yuta Sunami, Masayuki Ochiai, Hiromu Hashimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of World Tribology Congress 2013

      巻: 1 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 小型スピンドル用気体軸受溝レーザー加工条件の検討2017

    • 著者名/発表者名
      加藤直也、 落合成行、 砂見雄太、 橋本巨
    • 学会等名
      日本機会学会 IIP2017情報・知能・精密機器部門講演会
    • 発表場所
      東洋大学 白山キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Study on Air Bearing Characteristics of A New Type Inner Rotor Spindle Motor for HDD2016

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ochiai, Hiromu Hashimoto
    • 学会等名
      Tribology Frontiers Conference 2016
    • 発表場所
      米国 シカゴ
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] エアスピンドルにおける軸受溝レーザ加工法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      加藤直也、 砂見雄太、 橋本巨、 落合成行
    • 学会等名
      神奈川県ものづくり技術交流会
    • 発表場所
      神奈川県産業技術センター
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] インナーロータ型スピンドルにおける空気軸受の特性解析2016

    • 著者名/発表者名
      原田啓,落合成行,橋本巨,砂見雄太
    • 学会等名
      日本機械学会 IIP2016 情報・知能・精密機器部門(IIP 部門)講演会
    • 発表場所
      東洋大学 白山キャンパス(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] HDD用空気軸受スピンドルモータの開発における課題および解決策の検討2016

    • 著者名/発表者名
      加藤直也、 砂見雄太、 橋本巨、 落合成行
    • 学会等名
      東海大学マイクロ・ナノ啓発会【Tμne】第7回学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南校舎17号館2階ネクサスホール
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of Air Spindle Motor for Hard Disk Drives2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Harada, Masayuki Ochiai, Yuta Sunami, Hiromu Hashimoto
    • 学会等名
      2015 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment
    • 発表場所
      Kobe Convention Center (兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空気潤滑を可能とするHDD用スピンドルの開発2015

    • 著者名/発表者名
      今村 祥、砂見 雄太、橋本 巨、落合 成行
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 小型流体軸受スピンドルの性能評価2014

    • 著者名/発表者名
      原田 啓、砂見 雄太、橋本 巨、落合 成行
    • 学会等名
      神奈川ものづくり技術交流会
    • 発表場所
      神奈川県産業技術センター(神奈川県海老名市)
    • 年月日
      2014-10-22 – 2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 揺動外乱を受ける小型HDDスピンドルの振動応答評価法の検討2014

    • 著者名/発表者名
      落合成行,砂見雄太,橋本巨
    • 学会等名
      IIP2014 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 発表場所
      東洋大学 白山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 小型空気軸受のロバスト最適設計2014

    • 著者名/発表者名
      砂見雄太,落合成行,橋本巨
    • 学会等名
      IIP2014 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 発表場所
      東洋大学 白山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 形状最適化手法を用いた動圧スラスト空気軸受の角度剛性最大化2013

    • 著者名/発表者名
      佐々木勇人,原山真一, 砂見雄太,落合成行,橋本 巨
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 小型HDD用流体軸受スピンドルの揺動応答特性2013

    • 著者名/発表者名
      望月基成,砂見雄太,落合成行,橋本巨
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical and Experimental Verification of Vibration Characteristics on Optimized Thrust Air Bearing2013

    • 著者名/発表者名
      Hayato Sasaki, Masayuki Ochiai, Yuta Sunami, Hiromu Hashimoto
    • 学会等名
      The Korean Society of Mechanical Engineers(KSME) and The Japan Society of Mechanical Engineers(JSME)
    • 発表場所
      BEXCO(釜山国際展示場),韓国・釜山
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 東海大学 橋本・落合研究室

    • URL

      http://www.mech.u-tokai.ac.jp/~hashimoto_lab/about_lab.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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