JP2006234121A - 流体軸受装置およびスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 流体軸受装置をスピンドルモータに用いた場合に、スピンドルモータとして低電流で駆動できるとともに小型化や薄型化を図ることができ、しかも耐衝撃性を有する流体軸受装置およびスピンドルモータを提供する。
【解決手段】 フランジ７を、シャフト６の下端部がフランジ７よりも軸心方向に突出する姿勢で、シャフト６に取り付け、第１のスラスト動圧溝１５を、シャフト６の下端部端面に形成した。これにより、第１のスラスト動圧溝１５を、フランジ全面に形成した場合と比較して、軸受損失を大幅に低減させることができ、これにより、スピンドルモータとして必要な消費電流量を小さくすることが可能となるとともに、スピンドルモータの小型化および製造コストの低減を促進できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、磁気記憶ディスク、光ディスクなどを回転駆動させるスピンドルモータに適した流体軸受装置およびスピンドルモータに関するものである。

近年、磁気記憶ディスクを搭載したハードディスク装置は、デスクトップ型パーソナルコンピュータ装置、ノート型パーソナルコンピュータ装置などの用途の他、例えば、ビデオ装置、携帯電話、デジタルスチルカメラなどのＡＶ機器などにも用いられるようになってきており、ハードディスク装置に用いられるスピンドルモータとして、小型化や薄型化が市場から求められている。ハードディスク装置に搭載されるスピンドルモータに採用される軸受装置としては、従来用いられていた玉軸受装置に代わって、玉軸受装置よりも回転精度が優れ、しかも静音性にも優れる流体軸受装置が多く用いられつつある。流体軸受装置は潤滑油などの作動流体を介して回転体と固定部とが非接触で回転しており、スラスト方向に対しては、抜け止め構造が必要である。また、ハードディスク装置の小型化や薄型化に伴い、ハードディスク装置用のスピンドルモータとして低電流で駆動でき、しかも耐衝撃性を有するものが求められてきている。

この種の流体軸受装置として、例えば特許文献１に開示された流体軸受装置がある。この流体軸受装置は、図６に示すように、シャフト５１と、このシャフト５１に対して間隙を介して外周に配置されたスリーブ（特許文献１では軸受と称している）５２と、シャフト５１の下端部に一体または別体で設けられ、スリーブ５２の下端面に対して間隙を有する姿勢で配置された太径のフランジ５３と、スリーブ５２の外周に固着されたハウジング５４と、フランジ５３をスリーブ５２の下端面とともに間隙を有する姿勢で覆うように、ハウジング５４の下端部開口内に固着された円板状のスラストプレート５５とにより構成されている。そして、シャフト５１の外周面とスリーブ５２の内周面との間の間隙、およびフランジ５３を囲むスリーブ５２の下端面とスラストプレート５５の上面との間の間隙に、潤滑油からなる作動流体５６が充填されている。なお、ハウジング５４の内周面には下部側が太径となる段部５４ａが形成され、これに対応してスリーブ５２にも同様な形状の段部５２ａが形成され、これらの段部５４ａ、５２ａ同士が突き合わされた姿勢でスリーブ５２がハウジング５４内に圧入などにより嵌め込まれて固着されている。

また、スリーブ５２の内周面にヘリングボーン形状などからなるラジアル動圧溝５７が形成され、モータ回転駆動力によりシャフト５１がスリーブ５２に対して回転された際に、前記ラジアル動圧溝５７により掻き出される作動流体５６の力により、シャフト５１とスリーブ５２とがラジアル方向（半径方向）に所定間隙を介して回転自在に支持されるラジアル動圧軸受部が構成されている。また、図７に示すように、スラストプレート５５の上面におけるフランジ５３の下面に対向する領域にスパイラル溝などからなるスラスト動圧溝５８が形成され、前記回転駆動力によりシャフト５１に取り付けられたフランジ５３が回転された際に、前記スラスト動圧溝により掻き上げられる作動流体の力により、フランジ５３が浮上力を受け、フランジ５３がスラストプレート５５に対してスラスト方向（軸心方向）に所定間隙を介して回転自在に支持されるスラスト動圧軸受部が構成されている。

また、フランジ５３はスリーブ５２の内周に形成されたシャフト収納用の貫通孔よりも太い直径とされ、フランジ５３に過度の浮上力が作用した際には、フランジ５３の上面がスリーブ５２の下端面に当接して位置規制され、フランジ５３およびシャフト５１がスラストプレート５５上の空間およびスリーブ５２内の空間から上方に抜けることを防止する抜け止め機能も有している。

なお、前記モータ回転駆動力は、図外のコアとマグネットとの間に発生する磁気吸引力により発生し、この流体軸受装置では、スラスト浮上特性が、スラスト動圧溝による浮上力と、前記コアとマグネットとの間の磁気吸引力とのバランスにより決定される。
特開２００３−２３５１９９号公報

しかしながら、上記した従来構成の流体軸受装置では、上述したように、スラスト浮上特性が、スラスト動圧軸受部による浮上力と、前記コアとマグネットとの間の磁気吸引力とのバランスにより決定されるので、スラスト浮上特性が不安定であり、過度の浮上力が発生した場合に、フランジ５３がスリーブ５２の下端面に接触するおそれがある。また、振動や衝撃などの外乱要因がシャフト５１などに作用した際にも、フランジ５３とスリーブ５２の下端面とが接触するおそれがある。

このように、フランジ５３とスリーブ５２とが接触すると、接触した際に発生した磨耗粉が、スラスト動圧軸受部やラジアル動圧軸受部の間隙に入り込んで、回転不良を発生するなどの悪影響を及ぼす。また、フランジ５３とスリーブ５２とが接触した際の流体軸受装置の挙動も大きく変動するおそれがあり、スラスト方向やラジアル方向に対する変位量が極めて大きくなって不安定となったり、作動流体が外部に洩れたりすることもある。

これに対処する方法としては、図８に示すように、スラスト動圧溝５８を、フランジ５３の上面や、この箇所に臨むスリーブ５２の下端面にも形成することが考えられる。これによれば、モータが回転された際に、スラストプレート５５上に形成されたスラスト動圧溝５８によりスラスト浮上力が発生すると同時に、フランジ５３の上面やスリーブ５２の下端面に形成されたスラスト動圧溝５８により生じた作動流体の力により、フランジ５３を押し下げる力が発生するので、フランジ５３がスラストプレート５５から過度に浮上することを抑えることができ、この結果、フランジ５３とスリーブ５２との接触を防止することができ、これに起因する各種不具合の発生を抑えることができる。

しかしながら、この構成においては、フランジ５３の上面やスリーブ５２の下端面にスラスト動圧溝５８が形成されているだけでなく、スラストプレート５５上におけるフランジ５３に対向する略全体の領域という広い領域にもスラスト動圧溝５８が形成されることとなるので、これらのスラスト動圧溝５８により発生する軸受損失が大きくなる。つまり、これらのスラスト動圧溝５８が形成されている箇所では、その箇所の隙間を狭くして、スラスト動圧溝５８により効果的に動圧を発生させるように構成しなければならないが、上記のように、フランジ５３の上面やスリーブ５２の下端面だけでなく、スラストプレート５５上におけるフランジ５３に対向する略全体の領域にもスラスト動圧溝５８を形成すると、この間隙箇所でも、大きな損失トルク（回転時に発生する抵抗）が生じて、軸受損失が大きくなる。

このように軸受損失が大きい流体軸受装置をスピンドルモータとして用いようとすると、軸受損失が大きいぶんだけ、コアとマグネットとして、回転駆動力が大きいものを用いなければならず、これにより、スピンドルモータとして必要な消費電流量が大きくなるとともに、コアとマグネットとして大きなものが必要であるので、スピンドルモータの大型化も招いてしまう。

本発明は上記課題を解決するもので、スピンドルモータに流体軸受装置を組込んだ場合に、スピンドルモータとして低電流で駆動できるとともに小型化や薄型化を図ることができ、しかも耐衝撃性を有する流体軸受装置およびスピンドルモータを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明の流体軸受装置は、シャフトと、このシャフトの一端部の外周に、半径方向外側に延びるように設けられたフランジと、前記シャフトを間隙を介して挿入する軸受孔と前記フランジを間隙を介して収納する太径凹部とを有するスリーブと、このスリーブの軸受孔および太径凹部内にシャフトの一端部寄り側部分とフランジとを収納した状態で、フランジおよびシャフトの一端部端面に間隙を介して対向する姿勢で、前記スリーブの太径凹部に嵌め込まれたスラストプレートとを備え、前記シャフトと前記スリーブとが互いに対向するシャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも一方にラジアル動圧溝を形成して、前記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動圧軸受部を設け、前記シャフトの一端部端面と前記スラストプレートにおける前記シャフトの一端部端面に対向する領域との少なくとも一方に第１のスラスト動圧溝を形成し、前記フランジとスリーブとにおける、互いに半径方向に延びてスラスト方向に対向する少なくとも一方の面に第２のスラスト動圧溝を形成し、シャフトとスリーブとの間の間隙、およびスリーブとスラストプレートとによりフランジおよびシャフトを囲んでなる間隙に、作動流体を充填させたことを特徴とする。

この構成によれば、第１のスラスト動圧溝を、フランジにおけるスラストプレートに対向する面やスラストプレートにおける前記面に対向する領域に広い面積で形成するのではなくて、シャフトの一端部端面とスラストプレートにおける前記シャフトの一端部端面に対向する領域との少なくとも一方、すなわち比較的狭い面積に形成したので、スラストプレートとフランジ全面とで第１のスラスト動圧溝を形成した場合と比較して、軸受損失を大幅に低減させることが可能となる。また、第２のスラスト動圧溝は、フランジとスリーブとにおける、互いに半径方向に延びてスラスト方向に対向する少なくとも一方の面に形成したので、この第２のスラスト動圧溝により発生するフランジをスラストプレート側に押し下げる力が発生し、フランジがスラストプレートから過度に浮上することを抑えることができ、フランジとのスリーブとの接触を防止することができる。また、フランジをシャフトの一端部の外周に設けたのでシャフトがスリーブから抜け出ることを防止できる。

また、本発明の流体軸受装置は、フランジよりもシャフトの一端部がスラスト方向（軸心方向）に突出した姿勢でフランジをシャフトに取り付けたことを特徴とする。
この構成により、第１のスラスト動圧溝が形成されているシャフトの一端部端面とスラストプレートとの間の間隙寸法よりも、フランジとスラストプレートとの間の間隙寸法が大きくなるので、フランジとスラストプレートとの間での軸受損失を確実に減少させることができる。

また、本発明の流体軸受装置は、ラジアル動圧軸受部により、ラジアル方向だけでなく、フランジが設けられている側への軸心方向にも動圧が発生するように形成したことを特徴とする。

この構成により、スリーブに対してシャフトが相対的に回転された際に、ラジアル動圧軸受部により、ラジアル方向だけでなく、フランジが設けられている側への軸心方向にも動圧が発生する。したがって、このラジアル動圧部の作用によって積極的に作動流体がフランジ側、ひいてはシャフトの一端部端面とスラストプレートとの間の間隙に押し込まれる（いわゆるポンプイン状態となる）こととなる。したがって、この構成を採用することにより、ラジアル動圧軸受部によりラジアル方向だけ動圧が発生するように形成した場合と比較して、第１のスラスト動圧溝の形成面積を小さくできながら、同様の浮上力を得られることとなり、ひいては、フランジとスラストプレートとの間での軸受損失をさらに減少させることができる。

また、本発明の流体軸受装置は、フランジとシャフトの接合部に、フランジの厚み方向に貫通する複数の連通孔を形成したことを特徴とする。
この構成により、ラジアル動圧軸受部により作動流体がフランジが設けられている側への軸心方向に送られた際に、連通孔を通して、作動流体の一部が、シャフトの一端部端面とスラストプレートとの間の間隙に直接送り込まれることとなり、この結果、連通孔を設けない場合と比較して、第１のスラスト動圧溝の形成面積を小さくできながら、同様の浮上力を得られることとなり、ひいては、フランジとスラストプレートとの間での軸受損失を一層減少させることができる。

なお、第１のスラスト動圧溝としては、スパイラル形状であると、軸心方向に良好に浮上力が得られるので好適である。
また、本発明のスピンドルモータは、上記構成の流体軸受装置と、回転駆動力を発生させるマグネットおよびコアとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第１のスラスト動圧溝を、シャフトの一端部端面とスラストプレートにおける前記シャフトの一端部端面に対向する領域との少なくとも一方、すなわち比較的狭い面積に形成したので、スラストプレートとフランジ全面とで第１のスラスト動圧溝を形成した場合と比較して、第１のスラスト動圧溝が設けられている箇所での軸受損失を大幅に低減させることが可能となり、軸受損失を小さくできるぶんだけ、コアとマグネットとして、回転駆動力が小さいもので済ますことができ、これにより、スピンドルモータとして必要な消費電流量を小さくすることが可能となるとともに、コアとマグネットとして小さいものでよいので、スピンドルモータの小型化および製造コストの低減を促進できる。

また、第２のスラスト動圧溝により、フランジがスラストプレートから過度に浮上することを抑えることができ、フランジとスリーブとの接触を防止することができて、これに起因する回転不良や不安定な挙動や作動流体の外部への洩れなどを防止でき、信頼性が向上する。また、フランジをシャフトの一端部の外周に設けたのでシャフトがスリーブから抜け出ることを防止できる。

さらに、シャフトの一端部端面だけに第１のスラスト動圧溝を形成することで、スラストプレートにスラスト動圧溝を形成しなくて済み、これにより、スラスト動圧軸受部の設計自由度が大きくなり、より耐衝撃、耐振動の高い流体軸受を設計することが可能となる。また、スラストプレートだけに第１のスラスト動圧溝を形成した場合も同様である。

また、ラジアル動圧軸受部により、ラジアル方向だけでなく、フランジが設けられている側への軸心方向にも動圧が発生するように形成することで、第１のスラスト動圧溝の形成面積を小さくできながら、同様の浮上力を得られて、フランジとスラストプレートとの間での軸受損失をさらに減少させることができ、これにより、スピンドルモータとして必要な消費電流量をさらに小さくすることが可能となるとともに、コアとマグネットとして小さいもので済ますことができて、スピンドルモータの小型化および製造コストの低減をさらに促進できる。

また、フランジとシャフトの接合部に、フランジの厚み方向に貫通する複数の連通孔を形成したことにより、フランジ（スラスト軸受）を小さくできるので、フランジとスラストプレートとの間での軸受損失を一層減少させることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る流体軸受装置を備えたスピンドルモータを図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、理解し易いように、図１に示すように、ハブが上方側に、ベースが下方側に配置された場合を説明するが、実際に使用する場合はこの配置に限るものではないことはもちろんである。また、後述する流体軸受装置において、作動流体が充填されている隙間は、実際は極めて小さい寸法であるが、図面においてはわかり易いように誇張して大きくかつ概略的に示している。

図１に示すように、このスピンドルモータ１は、回転体としてのロータ２と、固定部としてのステータ３とから構成されている。ロータ２は、略有底筒形状のハブ４と、リング状のマグネット５と、ハブ４の中心部に固定された円柱形状のシャフト６と、シャフト６の下端部（一端部）の外周に半径方向外側に延びるように設けられた円板環状のフランジ７とから構成されている。

ハブ４は、外周部が拡径する段状になっており、その段部の拡径箇所に磁気記憶ディスクを搭載するディスク搭載面４ａが形成され、このディスク搭載面４ａの下方部分にマグネット５が固着されている。ハブ４の材質は、ステンレス材などの磁性体材質である。ハブ４の略中央部には、シャフト６の上部が挿通される挿通孔４ｂが形成されており、シャフト６が、圧入、溶接、接着などの手段により固着されている。

ステータ３は、ロータ２に対向して配置されており、プレス、切削工法などにより作られたベース８を構成部品として含んでいる。ベース８には、ロータ２を外周側から包み込むように、第１の周壁部８ａが形成されている。この第１の周壁部８ａの内周面には、コア９が接着などの工法により取り付けられており、このコア９には巻線９ａが巻かれている。また、コア９の内周面は、ロータ２を構成しているマグネット５の外周面と対向している。ベース８の第１の周壁部８ａよりも内周側には、筒状に立設する第２の周壁部８ｂが形成されている。第２の周壁部８ｂの内周面にはスリーブ１０の下部が圧入、接着などの手段により、固着されており、スリーブ１０の底部にはスラストプレート１２が固定されている。

図２に示すように、このスピンドルモータ１の流体軸受装置１１は、シャフト６と、フランジ７と、スリーブ１０と、スラストプレート１２とにより構成され、後述するように潤滑油などからなる作動流体１３が充填されている。シャフト６の下端部の外周には、半径方向外側に延びるように配置された円板環状のフランジ７が、圧入、溶接などの手段にて固着されている。ここで、特に、フランジ７は、このフランジ７の下面よりもシャフト６の下端部が下方（軸心方向）に突出した姿勢でシャフト６に固定されている。

スリーブ１０には、シャフト６をラジアル方向に間隙を介して挿入する軸受孔１０ａと、円柱状に窪んでフランジ７をスラスト方向およびラジアル方向に間隙を介して収納する太径凹部１０ｂとが内周に形成されている。そして、このスリーブ１０の軸受孔１０ａにシャフト６の中央寄り部分を収納し、かつスリーブ１０の太径凹部１０ｂにフランジ７およびシャフト６の下端部を収納した姿勢で、スラストプレート１２が、スリーブ１０の太径凹部１０ｂに、スラスト方向に間隙を介してフランジ７およびシャフト６の下端面に対向する姿勢で取り付けられて、スリーブ１０の太径凹部１０ｂ内空間を閉鎖している。そして、シャフト６の外周面とスリーブ１０の内周面との間の間隙、およびスリーブ１０の太径凹部１０ｂとスラストプレート１２とによりフランジ７およびシャフト６下端部を囲んでなる間隙に、作動流体１３が充填され、この作動流体１３の充填部を介して、スリーブ１０の内周にシャフト６が回転自在に支持されている。なお、フランジ７は、スリーブ１０の軸受孔１０ａよりも大きな直径とされている。

シャフト６とスリーブ１０とが互いに対向するシャフト６の外周面とスリーブ１０の内周面との少なくとも一方には、スリーブ１０に対してシャフト６をラジアル方向に非接触で相対的に回転自在に支持する、ヘリングボーン形状などからなるラジアル動圧溝１４が形成されており、このラジアル動圧溝１４が形成されている間隙箇所で、ラジアル動圧軸受部が構成されている。なお、図１、図２においてはスリーブ１０の内周面のみラジアル動圧溝１４が形成されている場合を示している。

シャフト６の下端部端面とスラストプレート１２の上面におけるシャフト６の下端部端面に対向する領域との少なくとも一方には、スラストプレート１２に対してシャフト６をスラスト方向に非接触で相対的に回転自在に支持するスパイラル溝からなる第１のスラスト動圧溝（メインスラスト動圧溝）１５が形成されており、この第１のスラスト動圧溝１５が形成されている間隙箇所で、第１のスラスト動圧軸受部が構成されている。なお、図１、図２においてはシャフト６の下端部端面のみ第１のスラスト動圧溝１５が形成されている場合を示している。

フランジ７とスリーブ１０とにおける、互いに半径方向に延びてスラスト方向に対向する少なくとも一方の面、すなわち、フランジ７の上面とスリーブ１０の太径凹部１０ｂの天面部に、スリーブ１０に対してフランジ７をスラスト方向に非接触で相対的に回転自在に支持するスパイラル溝、またはヘリングボーン溝からなる第２のスラスト動圧溝（サブスラスト動圧溝）１６が形成されており、この第２のスラスト動圧溝１６が形成されている間隙箇所で、第２のスラスト動圧軸受部が構成されている。なお、図１、図２においては、スリーブ１０の太径凹部１０ｂの天面部のみ第２のスラスト動圧溝１６が形成されている場合を示している。

上記構成において、スピンドルモータ１の巻線９ａに通電すると、コア９のティースとマグネット５との吸引反発の磁気作用でステータ３に対してロータ２がシャフト６を中心として回転し、この回転により各部の動圧発生溝（ラジアル動圧溝１４および第１、第２のスラスト動圧溝１５、１６）が作動流体１３を掻いて動圧が発生し、スリーブ１０に対してシャフト６がラジアル軸受１４によりラジアル方向の位置を所定間隙に制御され、また、スリーブ１０およびスラストプレート１２に対してシャフト６およびフランジ７が第１、第２のスラスト軸受１５、１６によりスラスト方向の位置を所定間隙に制御されながら、ハブ４が連続回転する。

この場合に、回転駆動力によりシャフト６およびフランジ７が回転された際に、第１のスラスト動圧溝１５により掻き出される作動流体１３の力により、シャフト６が浮上力を受ける。しかし同時に、第２のスラスト動圧溝１６により掻き出される作動流体１３の力により、フランジ７をスラストプレート１２側に押し下げる力が発生し、これにより、フランジ７およびシャフト６がスラストプレート１２から過度に浮上することを抑えることができて、フランジ７とスリーブ１０とが接触することを防止されながら、安定して回転する。この結果、フランジ７とスリーブ１０との接触に起因する、回転不良や、不安定な挙動や作動流体１３の外部への洩れなどを防止できて、信頼性が向上する。

また、フランジ７をシャフト６の下端部外周に設けたのでシャフト６がスリーブ１０から抜け出ることも防止できる。
また、上記構成によれば、第１のスラスト動圧溝１５を、フランジ７におけるスラストプレート１２に対向する下面やスラストプレート１２の上面におけるスラストプレート１２に対向する領域に広い面積で形成するのではなくて、シャフト６の下端部端面とスラストプレート１２におけるシャフト６の下端部端面に対向する領域との少なくとも一方、すなわち比較的狭い面積に形成したので、スラストプレート１２とフランジ７の全面とで第１のスラスト動圧溝を形成した場合と比較して、軸受損失を大幅に低減できる。すなわち、第１のスラスト動圧溝１５を形成しているシャフト６の下端部端面だけをスラストプレート１２に近接させて配置し、第１のスラスト動圧溝１５を形成していないフランジ７は、その下面がスラストプレート１２から離れるように配置することで、フランジ７とスラストプレート１２との間の間隙寸法が大きくなるので、フランジ７とスラストプレート１２との間での軸受損失を効果的にかつ確実に減少させることができる。そして、軸受損失を小さくできるぶんだけ、コア９とマグネット５として、回転駆動力が小さいもので済ますことができ、これにより、スピンドルモータ１として必要な消費電流量を小さくすることが可能となるとともに、コア９とマグネット５として小さいもので済ますことができるので、スピンドルモータ１の小型化および製造コストの低減を促進できる。

次に、図３は同スピンドルモータに設けられた本発明の他の実施の形態に係る流体軸受装置の縦断面図である。
この流体軸受装置においても、シャフト６とスリーブ１０とが互いに対向するシャフト６の外周面とスリーブ１０の内周面との少なくとも一方には、スリーブ１０に対してシャフト６をラジアル方向に非接触で相対的に回転自在に支持するヘリングボーン形状からなる２つのラジアル動圧溝１４Ａ、１４Ｂがシャフト６の軸心方向に並べられて形成されているが、図３に簡略的に示すように、特に、各ラジアル動圧溝１４Ａ、１４Ｂにおける、上側（スリーブ１０の軸受孔１０ａ開口部寄り側）の動圧溝が形成されている領域の寸法ａ，ｃが、下側（フランジ７寄り側）の動圧溝が形成されている領域の寸法ｂ，ｄよりも大きくなるように（すなわち、「ａ＞ｂ」かつ「ｃ＞ｄ」）形成されている。

この構成によれば、スピンドルモータの回転駆動力によってシャフト６およびフランジ７が回転された際に、ラジアル動圧溝１４Ａ、１４Ｂ（ラジアル動圧軸受部）により、ラジアル方向だけでなく、図３において矢印で示すように、フランジ７が設けられている側への軸心方向にも動圧が発生する。そして、このラジアル動圧軸受部の作用によって作動流体１３が、フランジ７の上面とスリーブ１０の太径凹部１０ｂの天面部との間の間隙から、およびフランジ７の外周面とスリーブ１０の太径凹部１０ｂの周面との間の間隙を通り、さらに、フランジ７の下面とスラストプレート１２の上面との間の間隙を通った後に、シャフト６の下端部端面とスラストプレート１２の上面との間の間隙に積極的に押し込まれて、いわゆるポンプイン状態となる。

したがって、この構成を採用することにより、シャフト６の下端部端面とスラストプレート１２の上面との間の間隙に作動流体１３が積極的に押し込まれて、ラジアル動圧軸受部によりラジアル方向だけ動圧が発生するように形成した場合と比較して、第１のスラスト動圧溝１５の形成面積を小さくできながら、同様の浮上力を得られることとなる。すなわち、第１のスラスト動圧溝１５の形成面積を小さく構成できながら、同様の浮上力を得られ、この結果、フランジ７とスラストプレート１２との間での軸受損失をさらに減少させることができる。この結果、軸受損失を小さくできるぶんだけ、コア９とマグネット５として、回転駆動力がさらに小さいもので済ますことができて、スピンドルモータ１として必要な消費電流量をさらに小さくすることができ、スピンドルモータ１の小型化および製造コストの低減をさらに促進できる。

図４は同スピンドルモータに設けられた本発明のさらに他の実施の形態に係る流体軸受装置の縦断面図である。
この流体軸受装置においては、図４に簡略的に示すように、シャフト６の直径は軸心方向に対して一定であるが、シャフト６が挿入されるスリーブ１０の軸受孔１０ａの径が、軸心方向に対してフランジ７側に近づくほど徐々に大きくなるように形成されている。したがって、シャフト６の外周面と、スリーブ１０の軸受孔１０ａ内周面との間の隙間は、軸心方向に対してフランジ７側に近づくほど徐々に大きくなっている。

このように、シャフト６の外周面と、スリーブ１０の軸受孔１０ａ内周面との間の隙間が、軸心方向に対してフランジ７側に近づくほど徐々に大きくなるように形成されていることにより、回転駆動力によりシャフト６およびフランジ７が回転された際に、ラジアル動圧軸受部により送られる作動流体１３が、ラジアル方向だけでなく、フランジ７が設けられている側への軸心方向にも送られて動圧が発生する。そして、この構成によっても積極的に作動流体１３がフランジ７の周囲を通った後、シャフト６の下端部端面とスラストプレート１２の上面との間の間隙に押し込まれて、いわゆるポンプイン状態となる。

したがって、この構成を採用することによっても、第１のスラスト動圧溝１５の形成面積を小さくできながら、同様の浮上力を得られることとなり、フランジ７とスラストプレート１２との間での軸受損失をさらに減少させることができる。その結果、コア９とマグネット５として、回転駆動力がさらに小さいもので済ますことができて、スピンドルモータ１として必要な消費電流量をさらに小さくすることができ、スピンドルモータ１の小型化および製造コストの低減をさらに促進できる。

なお、この流体軸受装置においては、ラジアル動圧軸受部の各ラジアル動圧溝１４の形状として、上側と下側とを同じ寸法にしても、作動流体１３がフランジ７側への軸心方向にも送られる作用があるが、これに限るものではなく、図３に簡略的に示すように、各ラジアル動圧溝１４Ａ、１４Ｂにおける、上側の動圧溝が形成されている領域の寸法ａ，ｃが、下側（フランジ７寄り側）の動圧溝が形成されている領域の寸法ｂ，ｄよりも大きくなるように形成してもよく、この場合には、作動流体１３がフランジ７側への軸心方向に送られる力がさらに大きくなるので、さらに、第１のスラスト動圧溝１５の形成面積を小さくできて、フランジ７とスラストプレート１２との間での軸受損失をさらに減少させることができ、スピンドルモータ１の小型化および製造コストの低減を一層促進できる。

また、図５は同スピンドルモータに設けられた本発明のさらに別の実施の形態に係る流体軸受装置の縦断面図である。
この流体軸受装置においても、図３（または図４）に示されていると同様に、ラジアル動圧軸受部により、ラジアル方向だけでなく、フランジ７が設けられている側への軸心方向にも動圧が発生するように形成されている。さらに、この構成に加えて、図５に簡略的に示すように、フランジ７とシャフト６との接合部に、フランジ７の厚み方向に貫通する複数、例えば２つの連通孔１７が形成されている。なお、連通孔１７は周方向に対して所定角度毎に等間隔で設けられていると好適である。また、連通孔１７は３つ以上設けてもよい。

前記連通孔１７が設けられていない場合には、回転駆動力によりシャフト６およびフランジ７が回転された際に、シャフト６の外周面とスリーブ１０の軸受孔１０ａ内周面との間の作動流体１３は、図３に示すように、ラジアル動圧部の作用によって、フランジ７の周囲を通った後に、シャフト６の下端部端面とスラストプレート１２の上面との間の間隙に流れ込むので、フランジ７の周囲を通ることで、作動流体１３におけるシャフト６の下端部端面とスラストプレート１２の上面との間の間隙に流れ込む勢いが、若干低下する。

これに対して、図５に示すように、フランジ７とシャフト６との接合部に連通孔１７を形成することにより、シャフト６の外周面とスリーブ１０の軸受孔１０ａ内周面との間を通った作動流体１３の一部が、連通孔１７を通して、シャフト６の下端部端面とスラストプレート１２の上面との間の間隙に直接流れ込むので、この際の作動流体１３の流れ込む勢いがより強くなる。この結果、さらに、第１のスラスト動圧溝１５の形成面積を小さくできて、フランジ７とスラストプレート１２との間での軸受損失をさらに減少させることができ、スピンドルモータ１の小型化および製造コストの低減を一層促進できる。

以上のように、本発明によれば、小型化、薄型化に対応した軸受損失低減が可能であり、また、振動、衝撃、部品バラツキにより発生しうる過浮上（浮上しすぎ）を改善することが可能となる。

また、上記実施の形態では、フランジ７をシャフト６とは別部材で構成した場合を述べたが、これに限るものではなく、フランジ７をシャフト６と一体形成してもよい。
また、上記実施の形態では、スピンドルモータをハードディスク装置に組込む場合を述べたが、これに限るものではなく、ヘッド部を駆動させてディスクの情報を書き込んだり読み取ったりするその他のディスク駆動装置用のスピンドルモータとして適用することも可能である。

本発明にかかる流体軸受装置およびスピンドルモータは、ハードディスク装置などのディスク駆動装置等に用いられるスピンドルモータやこのスピンドルモータに設けられる流体軸受装置として有用である。

本発明の実施の形態に係るスピンドルモータの全体縦断面図 同スピンドルモータに設けられた流体軸受装置の縦断面図 本発明の他の実施の形態に係るスピンドルモータの全体縦断面図 本発明のその他の実施の形態に係るスピンドルモータの全体縦断面図 本発明のさらに他の実施の形態に係るスピンドルモータの全体縦断面図 従来の流体軸受装置の縦断面図 同従来の流体軸受装置のスラストプレートの平面図 その他の従来の流体軸受装置の縦断面図

符号の説明

１ スピンドルモータ
２ ロータ（回転体）
３ ステータ（固定部）
４ ハブ
５ マグネット
６ シャフト
７ フランジ
８ ベース
９ コア
１０ スリーブ
１０ａ 軸受孔
１０ｂ 太径凹部
１１ 流体軸受装置
１２ スラストプレート
１３ 作動流体
１４ ラジアル動圧溝
１５ 第１のスラスト動圧溝（メインスラスト動圧溝）
１６ 第２のスラスト動圧溝（サブスラスト動圧溝）
１７ 連通孔

Claims (6)

1. シャフトと、このシャフトの一端部の外周に、半径方向外側に延びるように設けられたフランジと、前記シャフトを間隙を介して挿入する軸受孔と前記フランジを間隙を介して収納する太径凹部とを有するスリーブと、このスリーブの軸受孔および太径凹部内にシャフトの一端部寄り側部分とフランジとを収納した状態で、フランジおよびシャフトの一端部端面に間隙を介して対向する姿勢で、前記スリーブの太径凹部に嵌め込まれたスラストプレートとを備え、
   前記シャフトと前記スリーブとが互いに対向するシャフトの外周面とスリーブの内周面との少なくとも一方にラジアル動圧溝を形成して、前記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動圧軸受部を設け、
   前記シャフトの一端部端面と前記スラストプレートにおける前記シャフトの一端部端面に対向する領域との少なくとも一方に第１のスラスト動圧溝を形成し、
   前記フランジとスリーブとにおける、互いに半径方向に延びてスラスト方向に対向する少なくとも一方の面に第２のスラスト動圧溝を形成し、
   シャフトとスリーブとの間の間隙、およびスリーブとスラストプレートとによりフランジおよびシャフトを囲んでなる間隙に、作動流体を充填させたことを特徴とする流体軸受装置。
2. フランジよりもシャフトの一端部がスラスト方向に突出した姿勢でフランジをシャフトに取り付けたことを特徴とする請求項１記載の流体軸受装置。
3. ラジアル動圧軸受部により、ラジアル方向だけでなく、フランジが設けられている側への軸心方向にも動圧が発生するように形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の流体軸受装置。
4. フランジとシャフトの接合部に、フランジの厚み方向に貫通する複数の連通孔を形成したことを特徴とする請求項３に記載の流体軸受装置。
5. 第１のスラスト動圧溝が、スパイラル形状である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装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の流体軸受装置と、回転駆動力を発生させるマグネットおよびコアとを備えたことを特徴とするスピンドルモータ。

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