JP2019120389A - 流体動圧軸受装置及びこれを備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の軸方向寸法を短くしつつも、所要の軸受剛性を維持することができ、かつ低コストに組立て可能な流体動圧軸受装置を提供する。【解決手段】本発明に係る流体動圧軸受装置１は、有底筒状のハウジング７と、ハウジング７の内周に配設された軸受スリーブ８と、挿脱可能に軸受スリーブ８の内周に挿入された軸部２ａを有する軸部材２とを備える。ハウジング７の内部空間の一部が潤滑油Ｌで満たされており、残部が潤滑油Ｌで満たされていない空隙部であって、ハウジング７の開口側となる軸受スリーブ８の軸方向一端面８ｃは大気に開放されており、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸方向一端面８ｃとの間に、軸部２ａの外周面２ａ１との間にオイルバッファ空間１２を形成する傾斜面部１１が設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、流体動圧軸受装置及びこれを備えたモータに関する。

周知のように、流体動圧軸受装置は、高速回転、高回転精度および低騒音等の特長を有する。このため、流体動圧軸受装置は、情報機器をはじめとする種々の電気機器に搭載されるモータ用の軸受装置として、具体的には、ＰＣ等に組み込まれるファンモータ用、あるいはレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）に組み込まれるポリゴンスキャナモータ用の軸受装置などとして好適に使用されている。

流体動圧軸受装置の一例が下記の特許文献１に記載されている。この流体動圧軸受装置は、有底筒状（筒状部とその軸方向一端を閉塞する底部とを一体に有する形状）のハウジングと、ハウジングの内周に配設された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、ラジアル軸受隙間に形成される潤滑油の油膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、軸部材の一端を支持するスラスト軸受部と、ハウジングの開口部内周に固定された環状部材（シール部材）とを備える。

この流体動圧軸受装置は、ハウジングの内部空間全域を潤滑油で満たした、いわゆるフルフィル状態で使用されるものであり、環状部材の内周面と軸部材の外周面との間にシール空間（ラジアル軸受隙間よりも隙間幅の大きい径方向隙間）が設けられる。シール空間は、潤滑油の温度変化に伴う容積変化を吸収するバッファ機能を有し、想定される温度変化の範囲内において潤滑油の油面を常にシール空間内に保持し得るように設計されている。これにより、潤滑油の外部漏洩に起因した軸受性能の低下や周辺環境の汚染を防止可能としている。

しかしながら、ハウジングの内部空間全域を潤滑油で満たした、いわゆるフルフィル状態の含油構造を採用すると、流体動圧軸受装置の組立て後に、真空含浸等の煩雑な手法を用いてハウジングの内部空間全域を潤滑油で満たし、かつ潤滑油のシール空間における油面位置を精度良く管理する（潤滑油の充填量を微調整する）必要がある。そのため、従来の含油構造では流体動圧軸受装置に対する更なる低コスト化の要請に対応することが難しかった。

そこで、本出願人は、上記課題を解決すべく特許文献２に記載の如き流体動圧軸受装置を提案している。すなわち、この流体動圧軸受装置は、有底筒状のハウジングと、ハウジングの内周に配設された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入された軸部材と、軸受スリーブの上端面と当接した状態でハウジングの内周に固定され、軸部材の外周面との間にシール空間を形成する環状のシール部材と、軸受スリーブの内周面と軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に形成される潤滑油の油膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、軸部材の一端をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを備えたもので、ハウジングの内部空間の一部が潤滑油で満たされ、残部が潤滑油で満たされていない空隙部となっている。

このようにハウジングの内部空間に、潤滑油で満たされていない空隙部を設けることで、ハウジングの内部空間に充填する潤滑油量が、上記内部空間の全容積よりも少なくなり、上記内部空間に潤滑油で満たされていない領域が設けられる。よって、ハウジングの内周に軸受スリーブ及び環状部材を固定した後であって、軸受スリーブ内周への軸部材の挿入前に、適当な給油具（例えばマイクロピペット）を用いて内部空間に潤滑油を注入するだけで、内部空間に必要量の潤滑油を供給することができる。従って、注油のための大掛かりな設備や高精密な油面の調整及び管理作業が不要となり、流体動圧軸受装置への注油コスト、ひいては流体動圧軸受装置の組立てコストを低廉化することができる。

特開２００３−３０７２１２号公報 特開２０１４−５９０１４号公報

ところで、最近では、上述した各種モータ（例えば冷却用のファンモータなど）の薄型化が進んでおり、従来サイズのファンモータと同等の冷却性能を維持するため、インペラのサイズが大きくなっている。このため、軸受に作用する負荷は増す傾向にある。モータの薄型化に伴い、流体動圧軸受装置内の軸受の軸方向寸法を短くすると、軸受剛性が低下し、上述のように増加傾向にある軸受への負荷を許容することは難しい。

以上の実情に鑑み、本発明では、装置全体の軸方向寸法を短くしつつも、所要の軸受剛性を維持することができ、かつ低コストに組立て可能な流体動圧軸受装置を提供することを、解決すべき技術課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係る流体動圧軸受装置によって達成される。すなわち、この軸受装置は、軸方向一端が閉塞されると共に軸方向他端が開口している有底筒状のハウジングと、ハウジングの内周に配設された軸受スリーブと、挿脱可能に軸受スリーブの内周に挿入された軸部を有する軸部材と、軸受スリーブの内周面と軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に形成される潤滑油の油膜で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、軸部材の一端をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを備えた流体動圧軸受装置において、ハウジングの内部空間の一部が潤滑油で満たされており、残部が潤滑油で満たされていない空隙部であって、ハウジングの開口側となる軸受スリーブの軸方向一端面は大気に開放されており、軸受スリーブの内周面と軸方向一端面との間に、軸部の外周面との間にオイルバッファ空間を形成する傾斜面部が設けられている点をもって特徴付けられる。なお、ここでいう「スラスト軸受部」は、例えば軸部材の一端をスラスト方向に接触支持するピボット軸受部であってもよい。

このように、本発明に係る流体動圧軸受装置では、ハウジングの内部空間の一部を潤滑油で満たした、いわゆるパーシャルフィルの形態をなす含油構造を採用しながら、ハウジングの開口側となる軸受スリーブの軸方向一端面を大気に開放した状態とし、かつ軸受スリーブの内周面と軸方向一端面との間に、軸部の外周面との間にオイルバッファ空間を形成する傾斜面部を設けた。これにより、従来のパーシャルフィルの形態をなす含油構造を有する流体動圧軸受装置では必須であったシール部材を廃止できるので、軸受スリーブの軸方向寸法を変えることなく流体動圧軸受装置全体の軸方向寸法を短くすることができる。また、パーシャルフィルの含油構造を採用する場合、フルフィルの形態をなす含油構造を採用する場合と比べて、それほど大きなオイルバッファ容積を必要とせずに済む。よって、軸受スリーブの軸方向一端側の一部を傾斜面部としてオイルバッファ空間の形成に利用するだけで、十分な容積のオイルバッファ空間を得ることができる。以上より、本発明によれば、効果的に潤滑油の漏れ出しを防止することのできる流体動圧軸受装置を低コストに組み立てることが可能となる。また、モータの薄型化並びに高負荷容量化に対応することが可能となる。

また、本発明に係る流体動圧軸受装置においては、傾斜面部は、軸受スリーブの内周面と連続する面取り部と、面取り部と連続し、面取り部よりも軸受スリーブの中心軸に対する傾斜角が大きな大傾斜面とからなるものであってもよい。

例えば傾斜面部を、十分なオイルバッファが可能となる程度に大きな傾斜角を有する傾斜面のみで構成した場合には、軸部を軸受スリーブの内周に挿入する際、軸部の挿入がスムーズに行えない可能性がある。軸部のスムーズな挿入を目的として、傾斜面の傾斜角を小さくすると、オイルバッファ空間が小さくなる問題が生じる。そこで、上述のように、傾斜面部を、面取り部と、面取り部よりも傾斜角が大きな大傾斜面とで構成することにより、軸部のスムーズな挿入を可能としつつも、十分な容積のオイルバッファ空間を軸部の外周面との間に形成することが可能となる。

また、この場合、大傾斜面の中心軸に対する傾斜角は、４５°より大きくかつ９０°より小さくてもよい。

このように大傾斜面の傾斜角を所定の範囲内に設定することで、上述した作用効果（軸部のスムーズな挿入を可能としつつ、十分な容積のオイルバッファ空間を形成することが可能となる）を効果的に享受することができる。

また、本発明に係る流体動圧軸受装置においては、軸受スリーブは、軸方向一端面と外周面との間に、軸方向一端面よりも軸受スリーブの軸方向中央側に後退した後退面部を有し、後退面部を押さえ部材で軸方向に押さえることで、軸受スリーブを押さえ部材とハウジングとで挟持してもよい。

このように軸受スリーブを押さえ部材で軸方向に押さえて、当該軸受スリーブを押さえ部材とハウジングとで挟持された状態とすることで、押さえ部材をハウジングに固定するのと同時に、軸受スリーブをハウジングに固定することができる。よって、部材同士の組付け（特に軸受スリーブとハウジングとの組付け）に要する手間を軽減することができる。また、軸受スリーブに、軸方向一端面より軸受スリーブの軸方向中央側に後退した後退面部を設けて、この後退面部を押さえ部材で押すことで軸受スリーブを挟持するようにしたので、押さえ部材の軸方向の一部又は全部を上端面よりも軸受スリーブの軸方向中央側に収めることができる。よって、押さえ部材を用いつつも流体動圧軸受装置の軸方向寸法をできる限り短くすることができる。

また、この場合、押さえ部材は、その外周面をハウジングの内周面に圧入することでハウジングに固定されていてもよい。

このように押さえ部材の外周面をハウジングの内周面に圧入することで、押さえ部材をハウジングに固定すれば、押さえ部材の圧入動作と同時に、押さえ部材による軸受スリーブ（の後退面部）の軸方向中央側への押込みを行うことができる。よって、最小限の作業で押さえ部材と軸受スリーブ、及びハウジングを相互に固定することが可能となる。

また、本発明に係る流体動圧軸受装置においては、軸受スリーブが、内部空孔に潤滑油を含浸させた多孔質体からなるものであってもよい。

このように軸受スリーブを多孔質体で形成し、その内部空孔に潤滑油を含浸させた構造とすれば、軸受スリーブの表面開孔からの潤滑油の滲み出しにより、ラジアル軸受隙間及びスラスト軸受部の周辺を潤沢な潤滑油で満たすことができる。よって、ラジアル軸受部及びスラスト軸受部の軸受性能を安定的に維持することが可能となる。また、予め潤滑油を含浸させた状態の軸受スリーブをハウジングに固定できれば、その分ハウジングの内部空間に注入する潤滑油の量を少なくできる。よって、ハウジング内部への注油作業をより簡便に行うことが可能となる。

また、本発明に係る流体動圧軸受装置においては、潤滑油が、エステル系もしくはＰＡＯ系もしくはフッ素系潤滑油であってもよい。

このように、エステル系もしくはＰＡＯ系もしくはフッ素系の潤滑油を使用することで、流体動圧軸受装置１の使用時や輸送時における温度変化等に強い含油構造を得ることができる。

以上の説明に係る流体動圧軸受装置は、上述のように、装置全体の軸方向寸法を短くしつつも、所要の軸受剛性を維持することができ、かつ低コストに組立て可能であるから、例えば上記流体動圧軸受装置を備えたモータとして、特に薄肉化が要求されるファンモータなどに好適に提供可能である。

以上より、本発明によれば、装置全体の軸方向寸法を短くしつつも、所要の軸受剛性を維持することができ、かつ低コストに組立て可能な流体動圧軸受装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るファンモータの断面図である。 図１に示す流体動圧軸受装置の断面図である。 図２に示す軸受スリーブの断面図である。 図２に示す流体動圧軸受装置の要部拡大断面図である。 図２に示す流体動圧軸受装置の組立て工程を示す図であり、（ａ）は同工程の初期段階（注油時）を示す図、（ｂ）は同工程の中間段階（軸部材の挿入時）を示す図である。 図４に示すオイルバッファ空間の作用を概念的に説明するための図で、（ａ）は潤滑油をオイルバッファ空間で保持している状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）は潤滑油の引き込みが生じた際の要部拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。

図１は、本実施形態に係るファンモータの一構成例を概念的に示したものである。このファンモータは、流体動圧軸受装置１と、流体動圧軸受装置１の回転部となる軸部材２と、軸部材２が取付けられ、かつ図示しない羽根を有するロータ３と、ロータ３に取付けられるロータマグネット４と、ロータマグネット４と半径方向のギャップを介して対向するステータコイル５と、ステータコイル５が取付けられ、ファンモータの静止側を構成する保持部材としてのモータベース６とを備える。流体動圧軸受装置１のハウジング７は、モータベース６の内周に固定され、ロータ３は、流体動圧軸受装置１の軸部材２の一端に固定されている。このように構成されたファンモータにおいて、ステータコイル５に通電すると、ステータコイル５とロータマグネット４との間の電磁力でロータマグネット４が回転し、これに伴って軸部材２、および軸部材２に固定されたロータ３が一体に回転する。

なお、ロータ３が回転すると、ロータ３に設けられた羽根の形態に応じて図１中上向き又は下向きに風が送られる。このため、ロータ３の回転中にはこの送風作用の反力として、流体動圧軸受装置１の軸部材２に図１中下向き又は上向きの推力が作用する。ステータコイル５とロータマグネット４との間には、この推力を打ち消す方向の磁力（斥力）を作用させており、上記推力と磁力の大きさの差により生じたスラスト荷重が流体動圧軸受装置１のスラスト軸受部Ｔに作用する。上記推力を打ち消す方向の磁力は、例えば、ステータコイル５とロータマグネット４とを軸方向にずらして配置することにより発生させることができる（詳細な図示は省略）。また、ロータ３の回転時には、流体動圧軸受装置１の軸部材２にラジアル荷重が作用する。このラジアル荷重は、流体動圧軸受装置１のラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２に作用する。

図２は、本実施形態に係る流体動圧軸受装置１の断面図である。この流体動圧軸受装置１は、ハウジング７と、ハウジング７の内周に配設された軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の内周に挿入された軸部材２と、軸受スリーブ８を軸方向（ここでは軸受スリーブ８の中心軸Ｘに沿った方向を指す。以下、同じ。）に押さえてハウジング７とで挟持するための押さえ部材９とを主に備える。ハウジング７の内部空間には所定量の潤滑油Ｌ（図２中、密な散点ハッチングで示す）が充填されており、少なくとも、軸部材２をラジアル方向に支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受隙間Ｇｒ（図４を参照）と、軸部材２の下端をスラスト方向に支持するスラスト軸受部Ｔを収容した底隙間Ｇｂとが潤滑油Ｌで満たされている。なお、以下では、説明の便宜上、ハウジング７が開口している軸方向一方の側を上側、その軸方向反対側を下側とするが、使用時における流体動圧軸受装置１の姿勢を限定するものではない。

ハウジング７は、筒状部７ａと、筒状部７ａの下端側を閉塞する底部７ｂとを有する形状（いわゆる有底筒状）をなし、本実施形態では、図２に示すように筒状部７ａと底部７ｂが金属で一体に形成されている。筒状部７ａと底部７ｂの境界部内周には、筒状部７ａ及び底部７ｂと一体に段部７ｃが形成され、段部７ｃの上端面７ｃ１に軸受スリーブ８の下端面８ｂが当接している。本実施形態では、ハウジング７の底部７ｂの上端面７ｂ１に、例えば樹脂製のスラストプレート１０を配置している。これによりすなわちスラストプレート１０の上端面１０ａが段部７ｃの上端面７ｃ１よりも所定高さ分だけ低くなるようにしている。この場合、スラストプレート１０の上端面１０ａがスラスト軸受面となる。ただし、このスラストプレート１０は必ずしも設ける必要はなく、省略しても構わない。その場合、底部７ｂの上端面７ｂ１がスラスト軸受面となる。もちろん、このハウジング７は樹脂の射出成形品とすることもできる。

軸部材２は、軸受スリーブ８の内周に挿入される軸部２ａを有する。この場合、軸部材２のうち少なくとも軸部２ａがステンレス鋼などの鋼材をはじめとする高剛性の金属材料で形成される。軸部２ａの外周面２ａ１は平滑な円筒面に形成されると共に、凸球面状の先端部２ａ２を除いて軸部２ａの全長にわたって外径寸法が一定となるように形成されている。軸部材２の外径寸法は、軸受スリーブ８の内径寸法（内周面８ａの直径）よりも小径とされる。以上より、軸部材２は、軸受スリーブ８に対して挿脱自在とされる。軸部２ａの先端部２ａ２は、ハウジング７の底部に配設されたスラストプレート１０の上端面１０ａと接触している。

軸受スリーブ８は、多孔質体、ここでは銅系粉末（純銅粉末だけでなく銅合金粉末を含む）と鉄系粉末（純鉄粉末だけでなく鉄合金粉末を含む）の何れか一方又は双方を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成される。この場合、軸受スリーブ８の内部空孔には、潤滑油Ｌが含浸されていてもよい。軸受スリーブ８は、焼結金属以外の多孔質体、例えば多孔質樹脂で形成することもでき、あるいは内部空孔のない金属の中実体（銅、ステンレスなど）で形成することもできる。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にラジアル軸受隙間Ｇｒ（図４を参照）を形成する円筒状のラジアル軸受面が軸方向の二箇所に設けられる。図３に示すように、各ラジアル軸受面には、ラジアル軸受隙間Ｇｒ内の潤滑油Ｌに動圧作用を発生させるための動圧発生部（ラジアル動圧発生部）Ａ１，Ａ２がそれぞれ形成されている。本実施形態のラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２は、それぞれ、互いに反対方向に傾斜し、かつ軸方向に離間して設けられた複数の上側動圧溝Ａａ１および下側動圧溝Ａａ２と、両動圧溝Ａａ１，Ａａ２を区画する凸状の丘部とを有し、全体としてヘリングボーン形状をなしている。本実施形態の丘部は、周方向で隣り合う動圧溝間に設けられた傾斜丘部Ａｂと、上下の動圧溝Ａａ１，Ａａ２間に設けられ、傾斜丘部Ａｂと略同径の環状丘部Ａｃとからなる。

上側のラジアル動圧発生部Ａ１においては、上側の動圧溝Ａａ１の軸方向寸法が下側の動圧溝Ａａ２の軸方向寸法よりも大きくなっている。一方、下側のラジアル動圧発生部Ａ２においては、下側の動圧溝Ａａ２の軸方向寸法が上側の動圧溝Ａａ１の軸方向寸法よりも大きくなっている。さらに、ラジアル動圧発生部Ａ１を構成する上側の動圧溝Ａａ１の軸方向寸法は、ラジアル動圧発生部Ａ２を構成する下側の動圧溝Ａａ２の軸方向寸法と等しく、また、ラジアル動圧発生部Ａ１を構成する下側の動圧溝Ａａ２の軸方向寸法は、ラジアル動圧発生部Ａ２を構成する上側の動圧溝Ａａ１の軸方向寸法と等しくなっている。従って、軸部材２の回転時、上側（ラジアル軸受部Ｒ１）および下側（ラジアル軸受部Ｒ２）のラジアル軸受隙間Ｇｒ内の潤滑油Ｌは、それぞれ、下側（ラジアル軸受部Ｒ２）および上側（ラジアル軸受部Ｒ１）のラジアル軸受隙間に向けて押し込まれる。

なお、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２は、例えば、軸受スリーブ８を成形するのと同時に（詳細には、金属粉末を圧粉成形した後、焼結してなる焼結体にサイジング加工を施すことで仕上がり寸法の軸受スリーブ８を成形するのと同時に）型成形で形成してもよいし、焼結金属の良好な加工性に鑑み、内周面が平滑面に成形された軸受素材に転造等の塑性加工を施すことで形成してもよい。また、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２（各動圧溝）の形態はこれに限定されるものではない。例えば、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の何れか一方又は双方は、スパイラル形状の動圧溝を円周方向に複数配列したものとしてもよい。また、ラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の何れか一方又は双方は、対向する軸部２ａの外周面２ａ１に形成してもよい。なお、ラジアル動圧軸受部Ａ１，Ａ２は必ずしも軸方向に離間している必要はなく、例えば図示は省略するが、軸方向に隣接して設けられてもよい。

また、本実施形態では、軸受スリーブ８は、上端面８ｃの外周側に、上端面８ｃよりも軸受スリーブ８の中心軸Ｘの中央側（図３でいえば下端面８ｂと上端面８ｃとの軸方向中間位置に近い側）に後退した後退面部８ｇを有する。この後退面部８ｇは例えば平坦形状をなし、下端面８ｂ及び上端面８ｃと平行に形成されている。この場合、上端面８ｃと後退面部８ｇとの間に、相対的に外径寸法の小さい第一外周面８ｄ１が設けられると共に、下端面８ｂと後退面部８ｇとの間に、相対的に外径寸法の大きい第二外周面８ｄ２が設けられている。なお、この場合、下端面８ｂと上端面８ｃはともに、動圧溝等の凹凸のない平坦な形状をなす。ただし、多孔質構造に起因する表面開孔の存在を否定するものではない（特に被覆などの封孔処理を施していなくてもよい）。

また、内周面８ａと上端面８ｃとの間には、図４に示すように、軸部２ａの外周面２ａ１との間にオイルバッファ空間１２を形成する傾斜面部１１が設けられる。本実施形態では、傾斜面部１１は、内周面８ａとその上端側で連続する面取り部８ｅと、面取り部８ｅとその上端側で連続し、面取り部８ｅよりも軸受スリーブ８の中心軸Ｘに対する傾斜角θ２が大きな大傾斜面８ｆとからなっている。大傾斜面８ｆは上端面８ｃと連続している。ここで、面取り部８ｅの中心軸Ｘに対する傾斜角θ１は、通常、４５°であるが、もちろん、成形条件の調整等により増減させることは可能である。また、大傾斜面８ｆの中心軸Ｘに対する傾斜角θ２は、上述した条件を満たす限りにおいて任意であり、例えば４５°より大きくかつ９０°より小さい範囲に設定され、好ましくは６０°以上でかつ８０°以下の範囲に設定される。また、この場合、大傾斜面８ｆの半径方向寸法は、上端面８ｃの範囲内で任意に設定可能である。

上記形状の軸受スリーブ８は、その下端面８ｂをハウジング７の段部７ｃの上端面７ｃ１に当接させた状態でハウジング７内に収容されている。これにより、ハウジング７と軸受スリーブ８の軸方向における相対的な位置決めがなされ、かつ軸受スリーブ８の下端面８ｂとハウジング７の底部に設けたスラストプレート１０の上端面１０ａとの間に所定容積の底隙間Ｇｂが形成される。

軸受スリーブ８は、圧入（大きな締め代をもたせた圧入）、接着、圧入接着（圧入と接着の併用）等の適宜の手段でハウジング７に固定し得るが、本実施形態では、軸受スリーブ８の半径方向外側に設けた後退面部８ｇを押さえ部材９で軸方向に押さえることで、軸受スリーブ８を押さえ部材９とハウジング７とで挟持し、これにより軸受スリーブ８をハウジング７に固定している（図２を参照）。この際、押さえ部材９をハウジング７に固定すれば、軸受スリーブ８の外周面（ここでは第二外周面８ｄ２）を直接ハウジング７の内周面７ａ１に固定しなくてよい（多少の隙間があってもよい）ので、軸受スリーブ８のハウジング７への組付け作業が簡便になる。なお、押さえ部材９のハウジング７への固定手段については任意であり、例えば押さえ部材９の下端面９ａが軸受スリーブ８の後退面部８ｇに当接する位置まで、押さえ部材９の外周面９ｂをハウジング７の内周面７ａ１に圧入する手段などを採用することができる。この場合、押さえ部材９の内周面９ｃと軸受スリーブ８の第一外周面８ｄ１との間には多少の隙間が存在してもよい。

このように、ハウジング７と押さえ部材９とで軸受スリーブ８を挟持することで、軸受スリーブ８をハウジング７に固定する場合、上端面８ｃは大気に開放されており、また、本実施形態では、押さえ部材９の上端面９ｄが軸受スリーブ８の上端面８ｃと同一高さ位置（中心軸Ｘ方向で同じ位置）にある。

以上の構成を有する流体動圧軸受装置１が図２に示す姿勢で配置された状態では、ハウジング７の内部空間のうち、少なくともラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２のラジアル軸受隙間Ｇｒ及びスラスト軸受部Ｔを収容した底隙間Ｇｂを含む一部の領域が潤滑油Ｌで満たされる。本実施形態では、さらに、軸受スリーブ８の上端内周に位置する面取り部８ｅと軸部２ａの外周面２ａ１との間に形成される環状空間（オイルバッファ空間１２の一部）も潤滑油Ｌで満たされる（図２を参照）。一方、ハウジング７の内部空間の残部の領域（上述した一部の領域を除いた領域）は、通常時（例えば温度でいえば室温時）、潤滑油Ｌで満たされていない。具体的には、軸受スリーブ８の大傾斜面８ｆと、軸部２ａの外周面２ａ１との間の環状空間（オイルバッファ空間１２の残部）は、通常時、潤滑油Ｌで満たされていない。

以上より、この流体動圧軸受装置１では、ハウジング７の内部空間に充填される潤滑油Ｌの量（体積）が、ハウジング７の内部空間の容積よりも少なくなっており、従って、この流体動圧軸受装置１（ハウジング７）の内部空間には潤滑油Ｌが存在しない空隙部が設けられている。

ここで、潤滑油Ｌとしては、流体動圧軸受装置１の使用時や輸送時における温度変化等を考慮して、エステル系もしくはＰＡＯ系もしくはフッ素系潤滑油が好適に使用される。

以上の構成を具備する流体動圧軸受装置１は、例えば図５（ａ）及び（ｂ）に示す手順で組み立てられる。

まず、内部空孔に潤滑油Ｌを含浸させた軸受スリーブ８を用意する。そして、この軸受スリーブ８の下端面８ｂがハウジング７の段部７ｃの上端面７ｃ１に当接するまで、軸受スリーブ８をハウジング７の内周に軽圧入し、もしくは所定隙間を介した状態で嵌め込む。次いで、押さえ部材９の下端面９ａを軸受スリーブ８の後退面部８ｇに当接させた状態でハウジング７の内周面７ａ１の上端部に固定し、軸受スリーブ８を、押さえ部材９とハウジング７の底部７ｂ（段部７ｃ）とで軸方向両側から挟持して、ハウジング７に固定する。このようにハウジング７と軸受スリーブ８、及び押さえ部材９とがサブアセンブリされた状態で、ハウジング７の内部空間（例えば、軸受スリーブ８の内周）に所定量の潤滑油Ｌを充填する（図５（ａ）を参照）。そして、図５（ｂ）に示すように、軸受スリーブ８の内周に軸部２ａを挿入し、軸部２ａの先端部２ａ２をスラストプレート１０の上端面１０ａに当接させると共に（図２を参照）、軸部２ａの外周面２ａ１を軸受スリーブ８の傾斜面部１１、本実施形態では面取り部８ｅ及び大傾斜面８ｆと対向させる（図４を参照）。これにより、オイルバッファ空間１２が形成され、図２に示す流体動圧軸受装置１が完成する。

以上の構成からなる流体動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａの上下２箇所に離間して設けられたラジアル軸受面と、これに対向する軸部２ａの外周面２ａ１との間にラジアル軸受隙間Ｇｒ，Ｇｒがそれぞれ形成される。そして軸部材２の回転に伴い、両ラジアル軸受隙間Ｇｒ，Ｇｒに形成される油膜の圧力がラジアル動圧発生部Ａ１，Ａ２の動圧作用によって高められ、軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向の二箇所に形成される。これと同時に、ハウジング７の底部に配設したスラストプレート１０の上端面１０ａで軸部材２をスラスト方向に接触支持するスラスト軸受部Ｔが形成される。なお、図１を参照しながら説明したように、軸部材２には、これを下方（ハウジング７の底部７ｂ側）に押し付ける外力としての磁力を作用させている。従って、軸部材２が回転するのに伴って軸部材２が過度に浮上するのを、ひいては軸受スリーブ８の内周から抜脱するのを可及的に防止することができる。

また、ハウジング７の内部空間と大気との唯一の連通部分である、軸部２ａと軸受スリーブ８の間には、軸受スリーブ８の内周面８ａと上端面８ｃとの間に設けた傾斜面部１１により、軸部２ａの外周面２ａ１との間にオイルバッファ空間１２が形成されている（図４を参照）。そのため、例えば流体動圧軸受装置１の置かれる環境が高温環境下になる等して、ハウジング７の内部空間が高温状態に変化した場合、ハウジング７の内部空間を満たしている潤滑油Ｌが膨張したとしても、上述したオイルバッファ空間１２で膨張した分の潤滑油Ｌを保持して、潤滑油Ｌの漏れ出しを防止することができる（図６（ａ）を参照）。また、本実施形態のように、軸受外側に位置する大傾斜面８ｆの中心軸Ｘに対する傾斜角θ２を相対的に大きくし、大傾斜面８ｆより軸受内側に位置する面取り部８ｅの中心軸Ｘに対する傾斜角θ１を相対的に小さくすることで、オイルバッファ空間１２に保持される潤滑油Ｌに対して、毛細管現象に起因する軸受内部への引込み作用が効果的に生じる。よって、オイルバッファ空間１２に保持された状態の潤滑油Ｌは、面取り部８ｅと軸部２ａの外周面２ａ１との間の環状空間を介して軸受内部（ラジアル軸受隙間など）に戻っていく（図６（ｂ）を参照）。

以上で説明したように、本発明に係る流体動圧軸受装置１では、ラジアル軸受隙間Ｇｒ及び底隙間Ｇｂが潤滑油Ｌで満たされた状態（図２を参照）において、ハウジング７の内部空間に空隙部が設けられる。これは、内部空間に充填されている潤滑油Ｌの量が、内部空間の全容積よりも少ないことを意味する。本発明に係る流体動圧軸受装置１では、軸部材２が、軸受スリーブ８に対して挿脱自在であることから、上述したように、ハウジング７の内周に軸受スリーブ８を固定した後であって、軸受スリーブ８内周への軸部材２の挿入前に、適当な給油具を用いてハウジング７の内部空間に潤滑油Ｌを充填するだけで、ハウジング７の内部空間に必要量の潤滑油Ｌを供給することができる。そのため、真空含浸など注油のための大掛かりな設備や高精密な油面の調整ないし管理作業が不要となり、流体動圧軸受装置１の製造コストを低廉化することができる。

また、本発明に係る流体動圧軸受装置１では、上述のように、ハウジング７の内部空間の一部を潤滑油Ｌで満たした、いわばパーシャルフィルの形態をなす含油構造を採用しながら、軸受スリーブ８の上端面８ｃを大気に開放した状態とし、かつ軸受スリーブ８の内周面８ａと上端面８ｃとの間に、軸部２ａの外周面２ａ１との間にオイルバッファ空間１２を形成する傾斜面部１１を設けた（図２及び図４を参照）。これにより、従来のパーシャルフィルの形態をなす含油構造を有する流体動圧軸受装置では必須であったシール部材を廃止できるので、軸受スリーブ８の軸方向寸法を変えることなく流体動圧軸受装置１全体の軸方向寸法を短くすることができる。また、パーシャルフィルの含油構造を採用する場合、フルフィルの形態をなす含油構造を採る場合と比べて、それほど大きなオイルバッファ容積を必要とせずに済む。よって、軸受スリーブ８の上端側の一部を傾斜面部１１としてオイルバッファ空間１２の形成に利用するだけで、十分な容積のオイルバッファ空間１２を得ることができる。以上より、本発明によれば、効果的に潤滑油Ｌの漏れ出しを防止することのできる流体動圧軸受装置１を低コストに組み立てることが可能となる。

また、本実施形態では、傾斜面部１１を、軸受スリーブ８の内周面８ａと連続する面取り部８ｅと、面取り部８ｅと連続し、軸受スリーブ８の中心軸Ｘに対する面取り部８ｅの傾斜角θ１よりも軸受スリーブ８の中心軸Ｘに対する傾斜角θ２が大きな大傾斜面８ｆとで構成した。これにより、例えば軸部２ａを軸受スリーブ８の内周に挿入する際（図５（ｂ）を参照）、中心軸Ｘに対する傾斜角θ１が相対的に小さな面取り部８ｅにより軸部２ａがスムーズに挿入される。また、その一方で、大傾斜面８ｆの傾斜角θ２を相対的に大きく設定することで、オイルバッファ空間１２の容積を増加させることがでる。

また、本実施形態では、軸受スリーブ８を押さえ部材９で軸方向に押さえて、当該軸受スリーブ８を押さえ部材９とハウジング７とで挟持された状態としたので、押さえ部材９をハウジング７に固定するだけで、軸受スリーブ８をハウジング７に固定することができる。よって、部材同士の組付け（特に軸受スリーブ８とハウジング７との組付け）に要する手間を軽減することができる。また、軸受スリーブ８に、上端面８ｃより軸受スリーブ８の軸方向中央側に後退した後退面部８ｇを設けて、この後退面部８ｇを押さえ部材９で押すことで軸受スリーブ８を挟持するようにしたので、押さえ部材９の軸方向の一部又は全部（本実施形態では全部）を上端面８ｃよりも軸受スリーブ８の軸方向中央側に収めることができる。よって、押さえ部材９を用いつつも流体動圧軸受装置１の軸方向寸法をできる限り短くすることができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る流体動圧軸受装置１及びその製造方法は上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意の形態を採り得る。

例えば、上記実施形態では、傾斜面部１１として、共にテーパ状をなす面取り部８ｅと、面取り部８ｅよりも中心軸Ｘに対する傾斜角θ２が大きな大傾斜面８ｆとからなるものを例示したが、もちろんこれ以外の形態をとることも可能である。例えば図示は省略するが、一又は複数の曲面（例えば、中心軸Ｘに対する傾斜角が軸方向外側に向かうにつれて増加する形状など）で傾斜面部１１を構成してもよいし、テーパ状の傾斜面と、上述した曲面とで傾斜面部１１を構成してもよい。

また、後退面部８ｇについて、上記実施形態では、平坦な形状をなし、上端面８ｃと平行なものを例示したが（図２を参照）、もちろんこれ以外の形状を採ることも可能である。例えば傾斜面や凹状面など、軸受スリーブ８を押さえ部材９で軸方向に押さえることができる限りにおいて、後退面部８ｇは任意の形状をとり得る。同様に、押さえ部材９についても、軸受スリーブ８を軸方向に押さえることができる限りにおいてその形状は任意であり、図示以外の形状をとり得る。

また、以上で示した実施形態では、モータベース６の内周に、モータベース６と別体に設けたハウジング７を固定するようにしたが、ハウジング７にモータベース６に相当する部位を一体に設けることもできる。

また、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の何れか一方又は双方は、いわゆる多円弧軸受、ステップ軸受、および波型軸受等、公知のその他の動圧軸受で構成することもできる。また、スラスト軸受部Ｔを動圧軸受で構成する場合、この動圧軸受は、いわゆるステップ軸受や波型軸受等、公知のその他の動圧軸受で構成することもできる。

また、以上で示した実施形態では、ロータマグネット４とステータコイル５とを軸方向にずらして配置することにより、軸部材２に、軸部材２をハウジング７の底部７ｂ側に押し付けるための外力を作用させるようにしたが、このような外力を軸部材２に作用させるための手段は上記のものに限られない。図示は省略するが、例えば、ロータマグネット４を引き付け得る磁性部材をロータマグネット４と軸方向に対向配置することにより、上記磁力をロータ３に作用させることもできる。また、送風作用の反力としての推力が十分に大きく、この推力のみで軸部材２を下方に押し付けることができる場合、軸部材２を下方に押し付けるための外力としての磁力（磁気吸引力）は省略しても構わない。

また、以上では、回転部材として、羽根を有するロータ３が軸部材２に固定される流体動圧軸受装置１に本発明を適用した場合について説明を行ったが、本発明は、回転部材として、ディスク搭載面を有するディスクハブ、あるいはポリゴンミラーが軸部材２に固定される流体動圧軸受装置１にも好ましく適用することができる。すなわち、本発明は、図１に示すようなファンモータのみならず、ディスク装置用のスピンドルモータや、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）用のポリゴンスキャナモータ等、その他の電気機器に組み込まれる流体動圧軸受装置１にも好ましく適用することができる。

１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
２ａ 軸部
２ａ１ 外周面
３ ロータ
４ ロータマグネット
５ ステータコイル
６ モータベース
７ ハウジング
７ａ 筒状部
７ｂ 底部
７ｃ 段部
８ 軸受スリーブ
８ｅ 面取り部
８ｆ 大傾斜面
８ｇ 後退面部
９ 押さえ部材
１０ スラストプレート
１１ 傾斜面部
１２ オイルバッファ空間
Ａ１，Ａ２ ラジアル動圧発生部
Ａａ１，Ａａ２ 動圧溝
Ｇｂ 底隙間
Ｇｒ ラジアル軸受隙間
Ｌ 潤滑油
Ｒ１，Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ スラスト軸受部
Ｘ 中心軸
θ１ 傾斜角（面取り部）
θ２ 傾斜角（大傾斜面）

Claims (8)

1. 軸方向一端が閉塞されると共に軸方向他端が開口している有底筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周に配設された軸受スリーブと、挿脱可能に前記軸受スリーブの内周に挿入された軸部を有する軸部材と、前記軸受スリーブの内周面と前記軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に形成される潤滑油の油膜で前記軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、前記軸部材の一端をスラスト方向に支持するスラスト軸受部とを備えた流体動圧軸受装置において、
   前記ハウジングの内部空間の一部が前記潤滑油で満たされており、残部が前記潤滑油で満たされていない空隙部であって、
   前記ハウジングの開口側となる前記軸受スリーブの軸方向一端面は大気に開放されており、前記軸受スリーブの内周面と軸方向一端面との間に、前記軸部の外周面との間にオイルバッファ空間を形成する傾斜面部が設けられていることを特徴とする流体動圧軸受装置。
2. 前記傾斜面部は、前記軸受スリーブの内周面と連続する面取り部と、前記面取り部と連続し、前記面取り部よりも前記軸受スリーブの中心軸に対する傾斜角が大きな大傾斜面とからなる請求項１に記載の流体動圧軸受装置。
3. 前記大傾斜面の前記中心軸に対する傾斜角は、４５°より大きくかつ９０°より小さい請求項１又は２に記載の流体動圧軸受装置。
4. 前記軸受スリーブは、前記軸方向一端面と前記外周面との間に、前記軸方向一端面よりも前記軸受スリーブの軸方向中央側に後退した後退面部を有し、
   前記後退面部を押さえ部材で軸方向に押さえることで、前記軸受スリーブが前記押さえ部材と前記ハウジングとで挟持される請求項１〜３の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置。
5. 前記押さえ部材は、その外周面を前記ハウジングの内周面に圧入することで前記ハウジングに固定されている請求項４に記載の流体動圧軸受装置。
6. 前記軸受スリーブが、内部空孔に前記潤滑油を含浸させた多孔質体からなる請求項１〜４の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置。
7. 前記潤滑油は、エステル系もしくはＰＡＯ系もしくはフッ素系潤滑油である請求項１〜６の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の流体動圧軸受装置を備えたモータ。

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