JP2005117713A - 流体軸受モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 気体を作動流体とする気体軸受と液体を作動流体とする液体軸受との複数種類の軸受を有する流体軸受部を用いて、薄型のハードディスクなど用いた場合でも、十分な角度剛性を得ることができる流体軸受モータを提供する。
【解決手段】 シャフト５の外周面とスリーブ３の内周面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成するとともに、これらのシャフト５の外周面とスリーブ３の内周面との間の隙間に作動流体としての液体を充填させて液体軸受としてラジアル液体軸受８を構成し、モータ回転体６の内周側底面６ａとこの内周側底面６ａに対向するスラストフランジ２の対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成して気体軸受としてスラスト気体軸受９を構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハードディスク装置用スピンドルモータなどに適した流体軸受モータに関する。

近年のハードディスク装置の高容量化に伴い、ハードディスク装置のスピンドルモータなどに用いられている軸受として、従来用いられた玉軸受に代わって、玉軸受よりも回転精度が優れ、しかも静音性にも優れている流体軸受が多く用いられつつある。

ハードディスク装置は、コンピュータの外部記憶装置として従来より用いられているが、最近では、音楽情報や映像情報を再生するポータブルプレーヤーの記録媒体や地図情報を表示するカーナビゲーション装置の記録媒体としても用いられるようになってきている。しかし、このようなポータブルプレーヤーやカーナビゲーション装置は、振動を受けやすい環境下で用いられるので、このような用途に対してもハードディスク装置を良好に対応させようとすると、ハードディスク装置として、これまで以上に急激な姿勢変化や振動に対しても耐久性を有することを要し、また、持ち運びに便利なように小型化されることが望まれ、さらに、外部供給電源がない環境や外部供給電源が限られた状態で用いられるので、消費電力が少ないことが重視される。

ところで、ハードディスク装置のスピンドルモータなどに用いられている流体軸受の作動流体としては、一般に潤滑油などのオイルが用いられている。しかしながら、オイルを用いた流体軸受が内蔵されているモータは、オイルの特性により悪影響を受けることが多い。つまり、低温環境で用いられる場合にはオイルの粘性が大きくなるので消費電力もこれに伴って増加し、使用できる時間が極めて少なくなる欠点がある。また、モータの高速回転時には、軸受箇所が高速回転することによりオイル漏れを生じやすくなり、さらに高温になることなどによるオイルの劣化を早めてしまうおそれもある。

このような不具合を解消する手法として、流体軸受の作動流体としてオイルなどの液体に代えて、空気などの気体を用いることが考えられる。
ところが、作動流体が空気などの気体である気体軸受を用いると、モータを回転駆動させた状態において、モータの固定部と回転部とが、気体を介在させた気体軸受により支承された状態となるため、磁気ディスク等を空気中で回転させた場合に回転部に発生する静電気を固定部に逃がすことができず、各種の静電気障害を招くおそれがある。

このような問題に対処するものとして、空気などの気体を作動流体とする気体軸受と、オイルなどの液体を作動流体とする液体軸受との、複数の流体軸受を有する流体軸受部を用いたモータが特許文献１や特許文献２等に提案されている。

特許文献１に開示されているモータは、図１２に示すように、基台としてのベース５０に、細径の第１部分５１ａと太径の第２部分５１ｂとを有する固定シャフト５１を立設させて固定部を構成し、この固定シャフト５１の第２部分５１ｂに、流体軸受部を介して回転自在に回転部であるロータハブ５２を配置している。また、固定シャフト５１の第１部分５１ａを固定しているベース５０の筒状部５０ａにおける外周にステータ５３を固定し、このステータ５３に対向するようにロータハブ５２にロータ５４を取り付けている。

また、ロータハブ５２の中心には回転シャフト５５を固定しているとともにこの回転シャフト５５の端部にスラスト板５６を取り付けており、このスラスト板５６を、固定シャフト５１における太径の第２部分５１ｂの内周に形成された穴部に内装している。さらに、スラスト板５６を上方から覆うように、固定シャフト５１の抜け止めとしても機能するスラストカバー５７を固定シャフト５１の第２部分５１ｂの上部内周面に固定している。

このモータの流体軸受部は、作動流体が空気であるラジアル空気軸受５８と、作動流体がオイルなどの液体であるスラスト液体軸受５９とから構成されている。ここで、ラジアル空気軸受５８は、固定シャフト５１における太径の第２部分５１ｂの外周面と、これに対向するロータハブ５２の内周面との間に形成され、このラジアル空気軸受５８は、固定シャフト５１の第２部分５１ｂにおける回転軸方向に所定距離あけた両端部にそれぞれ設けられている。一方、スラスト液体軸受５９は、スラスト板５６の一方の円板状面とこの円板状面に対向する固定シャフト５１の第２部分５１ｂの内周底面との間、または、スラスト板５６の他方の円板状面とこの円板状面に対向するスラストカバー５７との間との少なくとも一方に形成されている。

特許文献２に開示されているモータは、図１３に示すように、回転軸７１と円筒状のハブ７２とから構成される回転部７３を、ベース７７や固定軸７８からなる固定部に対して、スラスト液体軸受（特許文献２中ではスラスト流体軸受と表記されている）７４とラジアル気体軸受７５とで回転自在に支持している。すなわち、回転軸７１の一端に設けたスラストカラー７６を、スラスト液体軸受７４で支持し、また、ハブ７２の内径面と対向する固定軸７７との間で構成されるラジアル気体軸受７５により回転部７３を保持している。そして、ラジアル気体軸受７５の内側に、ロータ７９とステータ８０とからなるモータを配設している。

これらの技術によれば、ラジアル軸受の作動流体として気体を使用しているので、ラジアル軸受の作動流体もオイルなどの液体のものを用いた場合と比較して、低温環境で用いられる場合において、粘性の影響による消費電力の増加を抑えることができ、また、スラスト液体軸受５９、７４だけ作動流体として液体を使用して少量で済むので、振動を受けやすい環境下で用いられる場合や高速回転される場合でもオイル漏れを生じ難くなる。
特開２０００−３３７３６３号公報 特開平１１−２７５８０７号公報

しかしながら、図１２や図１３に示すような構成においては、ロータハブ５２の内周面やハブ７２の内径面の、太径部分にラジアル空気軸受５８やラジアル気体軸受７５を形成しており、何れも、これらのラジアル空気軸受５８やラジアル気体軸受７５における径に対する長さの比が小さいため、このような構造のモータをポータブルプレーヤーやカーナビゲーション装置に内蔵させる薄型のハードディスク装置に適用すると、これらのラジアル空気軸受５８やラジアル気体軸受７５における径に対する長さの比が極めて小さくなり、この結果、単位長さあたりに発生する軸受剛性が低下し、さらには、軸受長（ラジアル軸受間の距離）の短縮により軸受ピッチが短くなり、これにより、角度剛性が低下するという問題を生じる。

また、スラスト液体軸受５９、７４においては、作動流体としてオイル等の液体を用いているため、作動流体として気体を用いている場合と比較して、小さなスラスト軸受径で大きな垂直方向の軸受剛性を発生させることができる利点がある。しかし、図１２や図１３に示すように、スラスト液体軸受５９を固定シャフト５１の内周側に設けたり、スラスト液体軸受７４を、回転軸７７の一端に設けた小径のスラストカラー７６により形成したりしており、何れの構造においても、そのスラスト軸受径が小さいため大きな角度剛性は望めない。

したがって、図１２や図１３に示すような流体軸受を用いた流体軸受モータを薄型のハードディスク装置に採用すると、振動や急激な姿勢の変化があった時に角度剛性不足により軸受が接触するおそれがあり、最悪の場合には、モータがロックするおそれがある。

本発明は上記課題を解決するもので、気体を作動流体とする気体軸受と液体を作動流体とする液体軸受との複数種類の軸受を有する流体軸受部を用いて、薄型のハードディスクなど用いた場合でも、十分な角度剛性を得ることができる流体軸受モータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、作動流体が気体である気体軸受と作動流体が液体である液体軸受とを有する流体軸受部を介して、回転部が固定部に対して回転自在に支承された流体軸受モータであって、ラジアル軸受を液体軸受とし、スラスト軸受を気体軸受としたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、固定部は、基台と、この基台に立設された中空円筒状のスリーブと、スラストフランジとを備え、回転部は、前記スリーブの内周面にその外周面が隙間を持って嵌合する円柱状のシャフトと、このシャフトに結合され、前記スラストフランジに対向する内周側底面を有した有底円筒形状のモータ回転体とを備え、前記シャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成するとともに、これらのシャフトの外周面とスリーブの内周面との間の隙間に作動流体としての液体を充填させて、ラジアル液体軸受を構成し、前記モータ回転体の内周側底面とこの内周側底面に対向するスラストフランジの対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成してスラスト気体軸受を構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、固定部は、基台と、この基台に立設されたシャフトと、スラストフランジとを備え、回転部は、前記シャフトの外周面にその内周面が隙間を持って嵌合する円柱状のスリーブと、このスリーブに結合され、前記スラストフランジに対向する底面を有した有底円筒形状のモータ回転体とを有し、前記シャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成するとともに、これらのシャフトの外周面とスリーブの内周面との間の隙間に作動流体としての液体を充填させて、ラジアル液体軸受を構成し、前記モータ回転体の内周側底面とこの内周側底面に対向するスラストフランジの対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成してスラスト気体軸受を構成したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、固定部は、基台と、この基台に立設された中空円筒状のスリーブと、スラストフランジとを備え、回転部は、前記スリーブの内周面にその外周面が隙間を持って嵌合する円柱状のシャフトと、このシャフトに結合され、前記スラストフランジに対向する内周側底面を有した有底円筒形状のモータ回転体と、このモータ回転体の内周に取り付けられたスラストプレートとを備え、前記シャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成するとともに、これらのシャフトの外周面とスリーブの内周面との間の隙間に作動流体としての液体を充填させて、ラジアル液体軸受を構成し、前記モータ回転体の底面とこの底面に対向するスラストフランジの対向面との少なくとも何れか一方の面および、前記スラストフランジと前記スラストプレートとの互いに対向する対向面の少なくとも何れかの面に動圧発生溝を形成して、スラスト気体軸受を構成したことを特徴とする。

これらの構成によれば、シャフトの外周面とスリーブの内周面との間にラジアル液体軸受を形成したので、モータにおける回転軸方向の長さを小さめにしか取れない場合でも、この軸受部の径に対する液体軸受の回転軸方向の長さの比や、軸受長（ラジアル軸受間の距離）を十分大きめにとることができ、この結果、軸受剛性の低下を抑えることができて、良好な角度剛性を確保することができる。また、スラスト気体軸受をモータ回転体の内周側底面に沿うような大径のものに形成することができるので、大きな角度剛性を得ることが可能となる。さらに、スラスト軸受の作動流体として気体を使用しているので、スラスト軸受の作動流体もオイルなどの液体のものを用いた場合と比較して、低温環境で用いられる場合においても、粘性の影響による消費電力の増加を抑えることができるとともに、液体の作動流体の使用量が少なくて済む。

以上のように、上記構成によれば、シャフトの外周面とスリーブの内周面との間にラジアル液体軸受を形成したので、ラジアル液体軸受における軸受剛性の低下を抑えることができて、良好な角度剛性を確保することができ、また、スラスト気体軸受についてはモータ回転体の内周側底面や外周側底面に沿うような大径のものに形成することができるので、大きな角度剛性を得ることが可能となる。これにより、このモータ構造を薄型のハードディスク装置に適応させ、しかも振動や急激な姿勢の変化があった時でも、十分耐えることができる軸受剛性を得ることができる。また、スラスト軸受の作動流体として気体を使用しているので、粘性の影響による消費電力の増加を抑えることができるとともに、液体の作動流体の使用量が少なくて済んで、振動を受けやすい環境下で用いられる場合や高速回転される場合でもオイル漏れを生じ難くなる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図である。この流体軸受モータは、ポータブルプレーヤーやカーナビゲーション装置に内蔵させる薄型のハードディスク装置のスピンドルモータに用いられているが、これに限るものではない。

図１に示すように、この流体軸受モータは、流体軸受部を介して、回転部が固定部に対して回転自在に支承されている。前記流体軸受部は、作動流体が気体である気体軸受と、作動流体が液体である液体軸受とから構成されている。

前記固定部は、基台１と、この基台１に圧入または接着された状態で立設され、スラストフランジ２を有する中空円筒状のスリーブ３とから構成されている。また、基台１においてスリーブ３を支持している筒状部１ａの外周にはステータコイル４が直接または別部材を介して取り付けられている。なお、スリーブ３はその底部が一体形成されている場合を図１において示しているが、別体のものが固定されている構造でもよい。

前記回転部は、スリーブ３の内周面にその外周面が隙間を持って嵌合する円柱状のシャフト５と、このシャフト５に結合され、スラストフランジ２に対向する内周側底面６ａを有した有底円筒形状のモータ回転体６とから構成されている。また、モータ回転体６における内周側底面６ａから離れた箇所の内周には、マグネット７が、ステータコイル４に対向するように、直接、または磁性体からなるバックヨークを介して接着固定されている。シャフト５の上面には、磁気記録媒体であるディスク（図示せず）を保持するためのクランプ用ねじ穴５ａが設けられている。

シャフト５の外周面とスリーブ３の内周面との少なくとも何れか一方の面には動圧発生溝が形成されている。そして、これらのシャフト５の外周面とスリーブ３の内周面との間の隙間には、作動流体としての液状で導電性を有するオイルが充填され、液体軸受としてのラジアル液体軸受８を構成している。なお、図１においては、シャフト５とスリーブ３との間の上部と下部とにそれぞれラジアル液体軸受８が設けられている場合を示しているが、これに限るものではなく、例えば、上部から下部にかけて続けて動圧発生溝を形成させてもよい。

また、モータ回転体６の内周側底面６ａとこの内周側底面６ａに対向するスラストフランジ２の対向面２ａとの少なくとも何れか一方の面にも動圧発生溝が形成されている。これらの間には、オイルなどの液体は充填されておらず、単に空気がある空隙部とされ、気体軸受（空気軸受）としてのスラスト気体軸受９を構成している。なお、このラジアル液体軸受９を構成するモータ回転体６の内周側底面６ａとスラストフランジ２の対向面２ａとの少なくとも何れか一方に、めっき、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、イオン窒化等の表面処理を施してもよく、この場合には、耐磨耗性と摩擦係数低減とを図ることができる。

なお、ラジアル液体軸受８やスラスト気体軸受９の動圧発生溝は、ヘリングボーン形状またはスパイラル形状とすればよいが、これに限るものではなく、その他の形状でもよい。

上記構成において、整流された電流がステータコイル４に流されると、このステータコイル４とマグネット７とに互いに電磁力が発生し、マグネット７と一体であるモータ回転体６およびシャフト５が回転する。モータ回転体６およびシャフト５が回転すると、ラジアル液体軸受８およびスラスト気体軸受９において、それぞれの作動流体であるオイルと空気とが圧送されて内部圧力が高くなり、モータ回転体６およびシャフト５はスラストフランジ２およびスリーブ３に非接触で高精度に支持された状態で回転する。

この場合に、シャフト５の外周面とスリーブ３の内周面との間にラジアル液体軸受８を形成したので、この流体軸受モータが薄型のハードディスク装置のスピンドルモータ等に用いられて、流体軸受モータにおける回転軸方向の長さを小さめにしか取れない場合でも、この軸受部の径に対する液体軸受の回転軸方向の長さの比や、軸受長（ラジアル液体軸受８間の距離）を十分大きめにとることができ、この結果、軸受剛性の低下を抑えることができて、良好な角度剛性を確保することができる。

また、モータ回転体６の内周側底面６ａとスラストフランジ２の対向面２ａとからなるスラスト気体軸受９をモータ回転体６の内周側底面６ａに沿うような大径のものに形成することができるので、大きな角度剛性を得ることが可能となる。

これにより、この流体軸受モータがポータブルプレーヤーやカーナビゲーション装置に内蔵させる薄型のハードディスク装置のスピンドルモータとして用いられて、振動や急激な姿勢の変化があった時でも、十分耐えることができる軸受剛性を得ることができる。

さらに、スラスト軸受の作動流体として気体（空気）を使用しているので、スラスト軸受の作動流体もオイルなどの液体のものを用いた場合と比較して、低温環境で用いられる場合においても、粘性の影響による消費電力の増加を抑えることができるとともに、液体の作動流体の使用量が少なくて済んで、振動を受けやすい環境下で用いられる場合や高速回転される場合でもオイル漏れを生じ難くなる。

また、ラジアル液体軸受８の作動流体として導電性のオイルを用いているので、モータ回転時に回転部で発生した静電気が前記オイルを介して固定部側に逃がされ、これにより静電気除去を良好に行うことができる。

なお、この流体軸受モータを３．５インチ型ハードディスク装置におけるディスク標準内径が約２５ｍｍ用の流体軸受モータとして用いる場合には、シャフト５のラジアル液体軸受８を設けている箇所の直径を２ｍｍから６ｍｍ、望ましくは４ｍｍ程度、軸受長さを６ｍｍから１２ｍｍ、望ましくは９ｍｍ程度とし、スラストフランジ２のスラスト気体軸受９の直径を１５ｍｍから２３ｍｍ、望ましくは１８ｍｍとすることにより、モータ回転体６の強度を確保した状態で大きな軸受剛性および角度剛性を発生させることができる。

また、２．５インチ型ハードディスク装置でディスク標準内径が約２０ｍｍ用の流体軸受モータにおいて、シャフト５のラジアル液体軸受８を設けている箇所の直径を２ｍｍから５ｍｍ、望ましくは３ｍｍ程度、軸受長さを５ｍｍから１０ｍｍ、望ましくは７ｍｍ程度とし、スラストフランジ２のスラスト気体軸受９の直径を１２ｍｍから１８ｍｍ、望ましくは１５ｍｍとすることにより、モータ回転体６の強度を確保した状態で大きな軸受剛性および角度剛性を発生させることができる。

これにより、モータ高さを従来のものに比べて約１／２に低減できながら、オイル漏れを生じ難く、モータ回転時での回転部の静電気除去を良好に行うことができ、振動や急激な姿勢の変化があった時でも、十分耐えることができる軸受剛性を有する流体軸受モータを得ることができる。

また、上記実施の形態においては、スラストフランジ２をスリーブ３に取り付けて固定した場合を述べたが、基台１における筒状部１ａを延ばして、この延設部にスラストフランジ２を取り付けて固定してもよく、さらには、スラストフランジ２をスリーブ３や基台１における筒状部１ａの延設部と一体形成することも可能である。すなわち、スラストフランジ２を固定部側に設ければよい。
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図である。図２に示すように、この流体軸受モータにおいては、モータ回転体６に別体のバックヨーク１０を設け、このバックヨーク１０の上端部に、スラストフランジ２の外径よりもその内径が小さいフランジ部１０ａを設けている。

この構成によれば、上記実施の形態１の作用効果に加えて、バックヨーク１０によりモータ回転体６の抜け止めを行える長所がある。また、モータ回転体６の材料を例えばＳＵＳ３０４などの非磁性体とし、バックヨーク１０の材料を磁性材料とするよう変更することができ、この流体軸受モータの使用用途に応じた最適な材料を用いることができる利点もある。
（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図である。図３に示すように、この流体軸受モータは、シャフト５が基台１と上蓋１１との両端部で固定されている（タイド）タイプであり、両持ち支持されているので振動特性に優れている。また、スラストフランジ２は、スリーブ３ではなくて、基台１においてスリーブ３を外側から囲むように設けられている筒状部１ａに取り付けられている。

また、ラジアル液体軸受８の両端部には、シャフト５またはスリーブ３の少なくとも一方に、端部ほど軸受隙間が広くなるテーパ８ａが設けられており、作動流体としてのオイルが漏れることを防止している。

なお、図４に示すように、シャフト５が基台１のみに固定される片持ち形状に構成してもよい。
（実施の形態４）
図５は本発明の第４の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図である。図５に示すように、この流体軸受モータにおいては、モータ回転体６の内周側底面の箇所に、モータ回転体６の本体部分とは別部材の内周側スラスト部材としてのスラストヨーク２１が取り付けられて固定されている。そして、このスラストヨーク２１とこのスラストヨーク２１に対向するスラストフランジ２の対向面２ａとの少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成して気体軸受としてスラスト気体軸受９を構成している。なお、１０は、モータ回転体６の内周面に取り付けられたバックヨークである。

この構成によれば、モータ回転体６の本体部分とは別部材のスラストヨーク２１によりスラスト気体軸受９の片面側を構成しているので、モータ回転体６の本体部分としてアルミニウム材料を用いる場合でも、内周側スラスト部材としてのスラストヨーク２１としてステンレス材料など、スラスト気体軸受９を構成させる部材として最適な材料を用いることができ、この結果、軸受寿命や信頼性を向上させることができる。

なお、スラストヨーク２１とバックヨーク１０とを一体化したものを用いてもよい。
（実施の形態５）
図６は本発明の第５の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図である。図６に示すように、この流体軸受モータは、第１の実施の形態と同様に、スリーブ３が基台１に固定され、シャフト５にモータ回転体６が固定されて、シャフト５およびモータ回転体６が一体的に回転する構造であるが、さらに、モータ回転体６の内周にスラストプレート１２が取り付けられており、スラストフランジ２が、モータ回転体６の内周側底面６ａとスラストプレート１２とによりそれぞれ微小隙間を介して上下から挟まれるように配置されている。そして、スラストフランジ２の上面とモータ回転体６の内周側底面６ａとの何れかと、スラストフランジ２の下面とスラストプレート１２の上面との何れかとに、それぞれ動圧発生溝が形成され、これらにより、気体軸受（空気軸受）としてのスラスト気体軸受９をスラストフランジ２の上面側と下面側とに（すなわち、２箇所に）それぞれ構成している。

なお、スラストフランジ２の上下面またはモータ回転体６の内周側底面６ａおよびスラストプレート１２の上面の少なくとも一方に、めっき、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、イオン窒化等の表面処理を施してもよく、この場合には、耐磨耗性と摩擦係数低減とを図ることができる。

また、１３は記録媒体としてのディスクを固定するねじを挿入させるためのねじ孔であり、モータ回転体６におけるスラストフランジ２の外径部分よりも外周側に複数も受けられている。そして、スラストプレート１２により、前記ねじ孔１３の下面側が塞がれている。

この構成によれば、スラスト気体軸受９がスラストプレート１２の上面側と下面側との２箇所に設けられるので、角度剛性がさらに向上し、モータ姿勢に起因する悪影響をさらに低減させることができる。

また、スラストプレート１２を、ねじ孔１３を塞ぐ部材としても兼用しているので、ねじ孔１３を塞ぐ部材を別途に設けた場合と比較して部品点数を減らすことができる。
なお、この実施の形態においても、基台１における筒状部１ａを延ばして、この延設部にスラストフランジ２を取り付けて固定してもよい。
（実施の形態６）
図７は本発明の第６の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図である。図６に示すように、この流体軸受モータにおいては、スラストフランジが設けられておらず、モータ回転体６における外周側底面６ｂが、基台１に固定された基台側スラスト部材２２に対して隙間を持って対向されて配置され、これらのモータ回転体６における外周側底面６ｂと基台側スラスト部材２２の対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成して気体軸受としてスラスト気体軸受２３を構成している。

この構成によれば、モータ回転体６における外周側底面６ｂの箇所にスラスト気体軸受２３を構成したので、スラストフランジを用いてモータ回転体６における内周側底面６ａなどとの間の隙間にスラスト気体軸受９を構成した場合よりも、スラスト軸受直径を大きくでき、その結果、軸受剛性をさらに向上させることができる。

なお、基台側スラスト部材２２を設けることなく、基台１自体をモータ回転体６の外周側底面６ｂに対向させてスラスト気体軸受２３を構成することも可能ではあるが、基台側スラスト部材２２として別個に設けると、スラスト気体軸受２３として適した材料を選択でき、軸受寿命や信頼性を向上させることができる利点がある。

また、図８に示すように、モータ回転体６の外周側底面６ｂの箇所に、モータ回転体６の本体部分とは別部材の外周側スラスト部材としてのスラストヨーク２４を取り付けて固定し、このスラストヨーク２４と基台側スラスト部材２２の対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成して気体軸受としてスラスト気体軸受２３を構成してもよい。なお、１０は、モータ回転体６の内周面に取り付けられたバックヨークである。

これによれば、モータ回転体６の本体部分とは別部材のスラストヨーク２４によりスラスト気体軸受２３の片面側を構成しているので、モータ回転体６の本体部分としてアルミニウム材料を用いる場合でも、外周側スラスト部材としてのスラストヨーク２４としてステンレス材料など、スラスト気体軸受２３を構成させる部材として最適な材料を用いることができ、この結果、軸受寿命や信頼性をさらに向上させることができる。

なお、スラストヨーク２４とバックヨーク１０とを一体化したものを用いてもよい。
（実施の形態７）
図９は本発明の第７の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図である。図６に示すように、この流体軸受モータにおいては、シャフト５の下端部に、スリーブ３の底面部側に突出する凸状部としてのピボット部５ｂを形成している。

この構成により、流体軸受モータが静止している状態では、スラストフランジ２とモータ回転体６の底面６ａとが接触するのではなく、シャフト５のピボット部５ｂとスリーブ３の底面部とが小さな面積で接触することとなる。したがって、モータ起動時における接触面積が小さくなり、この結果、起動トルクを低減させることができる。

さらに、図１０（ａ），（ｂ）に示す流体軸受モータは、図９に示す流体軸受モータと類似する構成を有するものであり、この流体軸受モータにおいては、シャフト５の下端部に、スリーブ３の底面部側に突出する小径の凸状部５ｃが形成され、このシャフト５の凸状部５ｃとスリーブ３の底面部との少なくとも一方の面に間にスラスト液体軸受１４が形成されている。

この構成によれば、上述したようにシャフト５にピボット部５ｂを形成した場合と同様の作用効果を得られる。しかも、モータ回転体６の底面６ａとこの底面６ａに対向するスラストフランジ２の対向面２ａなどに設けたスラスト気体軸受９に加えて、スラスト液体軸受１４が形成されているので、角度剛性がさらに向上し、モータ姿勢に起因する悪影響を低減させることができる。

なお、図１、図２や図５〜図８に示すような流体軸受モータにも同様な凸状部（ピボット部５ｂや凸状部５ｃ）を形成してもよい。
（実施の形態８）
図１１（ａ），（ｂ）は本発明の第８の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図である。図１１（ａ）に示すように、この流体軸受モータにおいては、モータ回転体６に接着されたマグネット７に一定間隔をあけて下方から対向するように、マグネット７を磁気で吸引させる吸引リング１５が基台１に設けられている。

また、図１１（ｂ）に拡大して示すように、ラジアル液体軸受８の開口部側の端部からスラスト気体軸受９側への経路の途中、具体的には、スリーブ３の上端や、モータ回転体６の中央部寄り内周面や、スリーブ３とスラストフランジ２との少なくとも１箇所に流出防止部としての溝形状のスリット１６を形成している。

この構成によれば、マグネット７と吸引リング１５との間に作用する磁気吸引力で、モータ回転体６は常に基台１側に吸引される。したがって、モータ回転時には、モータ回転体６が常に基台１側に吸引された状態で、スラストフランジ２とモータ回転体６の内周側底面６ａとに形成されたスラスト気体軸受９により、これらの間が所定の微小隙間だけあいた状態で支持されており、安定した回転ができる。

また、ラジアル液体軸受８の作動流体であるオイルが、ラジアル液体軸受８の配設箇所であるシャフト５の外周面とスリーブ３の内周面との間から、万一漏れることがあっても、このオイルが前記スリット１６に入ることにより、スラスト気体軸受９に侵入することが防止され、この結果、オイルがスラスト気体軸受９に侵入してロストルクを生じるような不具合を生じることがなくなり、信頼性が向上する。

なお、図１、図２、図５〜図１０に示すような流体軸受モータにも同様に、吸引リング１５を基台１に設けたり、スリット１６を形成したりしてもよい。
また、流出防止部として、スリット１６に代えて、流れ出ようとするオイル等の作動流体をせき止める突出部を形成することも可能である。

本発明の小型モータは、ハードディスク用スピンドルモータ、特にポータブルプレーヤーやカーナビゲーション装置などの振動を受けやすい環境下で用いられる装置に適しているが、この他、光ディスク駆動装置、ビデオテープレコーダ等の各種のモータなどにも適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図 本発明の第２の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図 本発明の第３の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図 同第３の実施の形態に係るその他の流体軸受モータの縦断面図 本発明の第４の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図 本発明の第５の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図 本発明の第６の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図 同第６の実施の形態に係るその他の流体軸受モータの縦断面図 本発明の第７の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図 （ａ）および（ｂ）は同第７の実施の形態に係るその他の流体軸受モータの縦断面図およびそのシャフトの底面図 （ａ）および（ｂ）は本発明の第８の実施の形態に係る流体軸受モータの縦断面図および要部拡大縦断面図 従来の流体軸受モータの縦断面図 その他の従来の流体軸受モータの縦断面図

符号の説明

１ 基台
２ スラストフランジ
３ スリーブ
４ ステータコイル
５ シャフト
５ｂ ピボット部（凸状部）
５ｃ 凸状部
６ モータ回転体
７ マグネット
８ ラジアル液体軸受
９、１４、２３ スラスト気体軸受
１０ バックヨーク
１１ 上蓋
１２ スラストプレート
１５ 吸引リング
１６ スリット（流出防止部）
２１ スラストヨーク（内周側スラスト部材）
２２ 基台側スラスト部材
２４ スラストヨーク（外周側スラスト部材）

Claims (12)

1. 作動流体が気体である気体軸受と作動流体が液体である液体軸受とを有する流体軸受部を介して、回転部が固定部に対して回転自在に支承された流体軸受モータであって、
   ラジアル軸受を液体軸受とし、
   スラスト軸受を気体軸受としたことを特徴とする流体軸受モータ。
2. 固定部は、基台と、この基台に立設された中空円筒状のスリーブと、スラストフランジとを備え、
   回転部は、前記スリーブの内周面にその外周面が隙間を持って嵌合する円柱状のシャフトと、このシャフトに結合され、前記スラストフランジに対向する内周側底面を有した有底円筒形状のモータ回転体とを備え、
   前記シャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成するとともに、これらのシャフトの外周面とスリーブの内周面との間の隙間に作動流体としての液体を充填させて、ラジアル液体軸受を構成し、
   前記モータ回転体の内周側底面とこの内周側底面に対向するスラストフランジの対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成してスラスト気体軸受を構成したことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受モータ。
3. モータ回転体の内周面にバックヨークを設け、このバックヨークの一端部に、スラストフランジの外径よりもその内径が小さいフランジ部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の流体軸受モータ。
4. 固定部は、基台と、この基台に立設されたシャフトと、スラストフランジとを備え、
   回転部は、前記シャフトの外周面にその内周面が隙間を持って嵌合する円柱状のスリーブと、このスリーブに結合され、前記スラストフランジに対向する底面を有した有底円筒形状のモータ回転体とを有し、
   前記シャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成するとともに、これらのシャフトの外周面とスリーブの内周面との間の隙間に作動流体としての液体を充填させて、ラジアル液体軸受を構成し、
   前記モータ回転体の内周側底面とこの内周側底面に対向するスラストフランジの対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成してスラスト気体軸受を構成したことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受モータ。
5. モータ回転体の内周側底面の箇所に、モータ回転体の本体部分とは別部材の内周側スラスト部材が取り付けられ、この内周側スラスト部材とこの内周側スラスト部材に対向するスラストフランジの対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成してスラスト気体軸受を構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の流体軸受モータ。
6. 固定部は、基台と、この基台に立設された中空円筒状のスリーブと、スラストフランジとを備え、
   回転部は、前記スリーブの内周面にその外周面が隙間を持って嵌合する円柱状のシャフトと、このシャフトに結合され、前記スラストフランジに対向する内周側底面を有した有底円筒形状のモータ回転体と、このモータ回転体の内周に取り付けられたスラストプレートとを備え、
   前記シャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成するとともに、これらのシャフトの外周面とスリーブの内周面との間の隙間に作動流体としての液体を充填させて、ラジアル液体軸受を構成し、
   前記モータ回転体の底面とこの底面に対向するスラストフランジの対向面との少なくとも何れか一方の面および、前記スラストフランジと前記スラストプレートとの互いに対向する対向面の少なくとも何れかの面に動圧発生溝を形成して、スラスト気体軸受を構成したことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受モータ。
7. 固定部は、基台と、この基台に立設された中空円筒状のスリーブとを備え、
   回転部は、前記スリーブの内周面にその外周面が隙間を持って嵌合する円柱状のシャフトと、このシャフトに結合され、前記基台または基台に取り付けられた基台側スラスト部材に対向する外周側底面を有した有底円筒形状のモータ回転体とを備え、
   前記シャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成するとともに、これらのシャフトの外周面とスリーブの内周面との間の隙間に作動流体としての液体を充填させて、ラジアル液体軸受を構成し、
   前記モータ回転体の外周側底面とこの外周側底面に対向する基台または基台側スラスト部材の対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成してスラスト気体軸受を構成したことを特徴とする請求項１に記載の流体軸受モータ。
8. モータ回転体の外周側底面の箇所に、モータ回転体の本体部分とは別部材の外周側スラスト部材が取り付けられ、この外周側スラスト部材とこの外周側スラスト部材に対向する基台または基台側スラスト部材の対向面との少なくとも何れか一方の面に動圧発生溝を形成してスラスト気体軸受を構成したことを特徴とする請求項７に記載の流体軸受モータ。
9. シャフトに、スリーブの底面部側に突出する凸状部を形成したことを特徴とする請求項１〜３、５〜８の何れか１項に記載の流体軸受モータ。
10. シャフトの凸状部とスリーブの底面部との間にスラスト液体軸受を形成したことを特徴とする請求項９に記載の流体軸受モータ。
11. 基台におけるマグネットと対向する箇所に、マグネットに対して磁力で吸引力を発生する吸引リングを取り付けたことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の流体軸受モータ。
12. ラジアル液体軸受の開口部側端部からスラスト気体軸受側への経路の途中の箇所に、ラジアル液体軸受の作動流体がスラスト気体軸受側へ流れ込むことを阻止する流出防止部を設けたことを特徴とする請求項２、３、６〜８の何れか１項に記載の流体軸受モータ。

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