JP4954478B2 - 流体軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸受隙間に生じる流体の潤滑膜によって回転部材を支持する流体軸受装置に関するものである。この軸受装置は、情報機器、例えばＨＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置等のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、その他の小型モータ用として好適である。

上記各種モータには、高回転精度の他、高速化、低コスト化、低騒音化等が求められている。これらの要求性能を決定づける構成要素の１つに当該モータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、上記要求性能に優れた特性を有する流体軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されている。

この種の流体軸受は、軸受隙間内の流体（例えば潤滑油）に動圧を発生させる動圧発生部を備えた動圧軸受と、動圧発生部を備えていない、いわゆる真円軸受（軸受断面が真円形状である軸受）とに大別される。

例えば、ＨＤＤ等のディスク駆動装置のスピンドルモータに組み込まれる流体軸受装置では、軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部およびスラスト方向に支持するスラスト軸受部の双方を動圧軸受で構成する場合がある。この種の流体軸受装置におけるラジアル軸受部としては、例えば軸受スリーブの内周面と、これに対向する軸部材の外周面との何れか一方に、動圧発生部としての動圧溝を形成すると共に、両面間にラジアル軸受隙間を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、潤滑油を上記軸受部に循環供給し、安定した軸受剛性を得る目的で、上記軸受を構成する軸受スリーブを焼結金属で形成する場合が多い。この種の軸受スリーブは、Ｃｕ粉末又はＦｅ粉末、あるいはその両者を主成分とする金属粉末を所定の形状（多くは円筒状）に圧縮成形した後、焼結することで形成される。この軸受スリーブは、内部空孔に潤滑油を含浸させた状態で使用される（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００３−２３９９５１号公報 特開平１１−１８２５５１号公報

しかしながら、上記流体軸受装置を例えば高温雰囲気下で使用する場合、その温度によっては、あるいは潤滑油の種類によっては、軸受に供給される潤滑油の粘性が低下し、軸受剛性が不足する可能性がある。その一方で、低温雰囲気下では、潤滑油の粘性が増加し、回転時（特に回転開始時）のロストルクが上昇する恐れがある。

特に、軸方向の圧縮荷重作用下や、モーメント荷重作用下での使用を考慮して、回転支持される軸部材を例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）などの高強度材で形成する場合、軸受スリーブを形成する材料の線膨張係数が軸部材を形成する材料の線膨張係数を上回ることも少なくない。これでは、例えば高温時には、ラジアル軸受隙間が広がってしまい、さらなる軸受剛性の低下を招く恐れがある。逆に低温時には、ラジアル軸受隙間が狭まるので、潤滑油の粘度上昇と相まって、回転時のロストルクが一層増加する恐れがある。

本発明の課題は、温度変化に伴う軸受剛性の低下を抑え、かつ回転時のロストルクを低減した流体軸受装置を提供することである。

前記課題を解決するため、本発明は、軸部材と、軸部材を回転支持する軸受スリーブとを備えたものにおいて、軸部材がＳＵＳで形成され、軸受スリーブが、純Ｃｕ粉末にＮｉを２５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下含むＦｅ−Ｎｉ合金粉末と、ＳＵＳ粉末とを配合した混合金属粉末を圧縮成形した後、焼結して得られたもので、混合金属粉末のうちＦｅ−Ｎｉ合金粉末を除いた粉末が、純Ｃｕ粉末をベースとし、かつ残部がＳＵＳ粉末、Ｓｎ粉末、および黒鉛からなるものであって、混合金属粉末における純Ｃｕ粉末の割合が３０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下で、Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末の割合が１０ｗｔ％以上４０ｗｔ％未満であることを特徴とする流体軸受装置を提供する。

このように、低線膨張係数（〜８.０×１０^-6／℃）を示す金属粉末をＣｕ粉末に混合したもので軸受スリーブを形成することによって、軸受スリーブの線膨張係数が、従来組成（Ｃｕ、Ｆｅ）の軸受スリーブのそれに比べて小さくなる。そのため、例えば高温時など、潤滑油の粘性が低下する場合には、ラジアル軸受隙間が広がるのを可及的に抑えることができる。また、低温時など、潤滑油の粘性が増加する場合には、ラジアル軸受隙間が狭まるのを可及的に抑えることができる。従って、高・低温雰囲気下や、温度変化の顕著な雰囲気下においても、軸受剛性の低下を極力抑えることができ、かつ回転時のロストルクを低減することができる。

上記線膨張係数を示す金属として、例えばＭｏやＴｗの単金属の他、Ｎｉを２５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下含むＦｅ−Ｎｉ合金などが使用可能である。その中でも、特にＮｉを３０ｗｔ％以上４５ｗｔ％以下含むものがより好ましく使用できる。具体的な材料として、例えばＩｎｖａｒ型（Ｆｅ−３６Ｎｉ）合金粉末、Ｓｕｐｅｒ−Ｉｎｖａｒ型（Ｆｅ−３２Ｎｉ−４Ｃｏ、Ｆｅ−３１Ｎｉ−５Ｃｏ）合金粉末、コバール型合金粉末などを挙げることができる。これらは、低線膨張特性が顕著であり、特に好適に使用可能な材料である。

これらＣｕ粉末と低線膨張金属粉末とを含む混合金属粉末としては、３０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下のＣｕ粉末と、１０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の低線膨張金属粉末とを含むものが好ましく使用できる。これは、低線膨張金属粉末の含有量が１０ｗｔ％未満だと、低線膨張金属粉末を配合したことによる線膨張係数の低減効果が不十分となる恐れがあるためである。また、Ｃｕ粉末の含有量が３０ｗｔ％未満だと、軸受スリーブの成形性（加工性）が低下し、所要の寸法精度を確保できない、あるいは金型の消耗が激しくなる等の問題が生じる恐れがあるためである。

また、軸受スリーブ８の補強効果を狙って、上記Ｃｕ粉末と、Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末を含む混合金属粉末に、さらにＳＵＳ粉末を配合することも可能である。これにより、軸受スリーブの補強効果が得られる他、軸受スリーブの耐摩耗性向上が可能となる。

ＳＵＳ粉末を含む混合金属粉末としては、３０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下のＣｕ粉末と、１０ｗｔ％以上６５ｗｔ％以下の低膨張金属粉末と、５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下のＳＵＳ粉末とを含むものが好ましい。上記範囲内で各粉末を配合することにより、軸受スリーブの低線膨張特性と耐摩耗性とを高レベルで両立することができる。

このように、軸受スリーブは、Ｃｕ粉末と低線膨張金属粉末としてのＦｅ−Ｎｉ合金粉末、あるいはＣｕ粉末とＦｅ−Ｎｉ合金粉末、さらにＳＵＳ粉末との混合金属粉末で形成されるが、これら混合金属粉末に、さらにＳｎやＺｎなどの低融点金属を配合することもできる。この低融点金属は、焼結時に溶融（液相化）してＣｕ粉末や低線膨張金属粉末のバインダとして機能する。なお、ここでいう低融点金属は、上記混合金属粉末を圧縮成形した後、焼結する際の温度（焼結温度）以下で溶融する金属を指す。

上記組成の混合金属粉末で形成された軸受スリーブは、その内周面に、動圧発生部を形成した構成とすることもできる。この場合、軸受スリーブのラジアル軸受面となる動圧発生部形成領域と、支持すべき軸部材の外周面との間のラジアル軸受隙間に流体の動圧作用が生じ、軸部材が回転自在に非接触支持される。

上記軸受スリーブを備えた流体軸受装置は、例えばこの流体軸受装置を組み込んだディスク装置のスピンドルモータとして提供することが可能である。

このように、本発明によれば、温度変化に伴う軸受剛性の低下を抑え、かつ回転時のロストルクを低減した流体軸受装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置（動圧軸受装置）１を組込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を回転自在に非接触支持する流体軸受装置１と、軸部材２に装着されたディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５とを備えている。ステータコイル４はブラケット６の外周に取付けられ、ロータマグネット５は、ディスクハブ３の内周に取付けられている。ディスクハブ３は、その外周に磁気ディスク等のディスク状情報記憶媒体（以下、単にディスクという。）Ｄを一枚または複数枚（図１では２枚）保持している。このように構成されたスピンドルモータにおいて、ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間に発生する電磁力でロータマグネット５が回転し、これに伴って、ディスクハブ３およびディスクハブ３に保持されたディスクＤが軸部材２と一体に回転する。

図２は、流体軸受装置１を示している。この流体軸受装置１は、軸部材２と、ハウジング７と、ハウジング７に固定された軸受スリーブ８、およびシール部材９とを主な構成要素として構成されている。なお、説明の便宜上、ハウジング７の底部７ｂの側を下側、底部７ｂと反対の側を上側として以下説明する。

軸部材２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で形成され、軸部２ａと、軸部２ａの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂとを備えている。なお、軸部材２は、金属材料と樹脂材料とのハイブリッド構造とすることもでき、その場合、軸部２ａの少なくとも外周面２ａ１を含む鞘部が上記金属で形成され、残りの箇所（例えば軸部２ａの芯部やフランジ部２ｂ）が樹脂で形成される。なお、フランジ部２ｂの強度を確保するため、フランジ部２ｂを樹脂・金属のハイブリッド構造とし、軸部２ａの鞘部と共に、フランジ部２ｂの芯部を金属製とすることもできる。

ハウジング７は、ＬＣＰやＰＰＳ、ＰＥＥＫ等をベース樹脂とする樹脂組成物で射出成形され、例えば図２に示すように、筒部７ａと、筒部７ａの下端に一体に形成された底部７ｂとで構成される。ハウジング７を構成する上記樹脂組成物としては、例えば、ガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカ状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボン繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、各種金属粉等の繊維状または粉末状の導電性充填材を、目的に応じて上記ベース樹脂に適量配合したものが使用可能である。

底部７ｂの上端面７ｂ１の全面又は一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図示は省略するが、複数の動圧溝をスパイラル形状に配列した領域が形成される。この動圧溝形成領域は、フランジ部２ｂの下端面２ｂ２と対向し、軸部材２の回転時には、下端面２ｂ２との間に第二スラスト軸受部Ｔ２のスラスト軸受隙間を形成する（図２を参照）。この種の動圧溝は、ハウジング７を成形する成形型の所要部位（上端面７ｂ１を成形する部位）に、動圧溝を成形する溝型を加工しておくことで、ハウジング７と同時成形することができる。また、上端面７ｂ１から軸方向上方に所定寸法だけ離れた位置には、軸受スリーブ８の下端面８ｃと係合して軸方向の位置決めを行う段部７ｄが一体に形成される。

軸受スリーブ８は、Ｃｕおよび低線膨張金属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、ハウジング７の内周面７ｃに固定される。

軸受スリーブ８の内周面８ａの全面又は一部円筒領域には、ラジアル動圧発生部としての動圧溝が形成される。この実施形態では、例えば図３（ａ）に示すように、複数の動圧溝８ａ１、８ａ２をヘリングボーン形状に配列した領域が軸方向に離隔して２箇所形成される。上側の動圧溝８ａ１の形成領域では、動圧溝８ａ１が、軸方向中心ｍ（上下の傾斜溝間領域の軸方向中央）に対して軸方向非対称に形成されており、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。

軸受スリーブ８の下端面８ｃの全面または一部環状領域には、スラスト動圧発生部として、例えば図３（ｂ）に示すように、複数の動圧溝８ｃ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。

この軸受スリーブ８は、例えば純Ｃｕ粉末と、低線膨張金属粉末としてのＳｕｐｅｒ−Ｉｎｖａｒ型合金粉末（以下、単にＳ.Ｉｎｖａｒ粉末という。）と、ＳＵＳ粉末と（場合によっては、さらに低融点金属粉末としてのＳｎ粉末やＰ粉末、あるいはこれらの合金粉末と）を含む混合金属粉末を円筒状に圧縮成形し、これを所定の焼結温度で焼結することで得られる。この実施形態では、さらに寸法サイジング、回転サイジング、溝サイジング加工が順に施され、これにより焼結体が所定寸法にサイジングされると共に、焼結体の表面に動圧溝８ａ１、８ｃ１等が形成される。なお、圧縮成形時の成形性、あるいは完成品の摺動特性を改善する目的で、上記混合金属粉末に、さらに黒鉛（グラファイト）などの固体潤滑剤を配合することもできる。

軸受スリーブ８の材料として使用する純Ｃｕ粉末粒子のサイズは、Ｓ.Ｉｎｖａｒ粉末やＳＵＳ粉末と同等、あるいはそれ以下であることが好ましい。また、この実施形態における純Ｃｕ粉末とＳ.Ｉｎｖａｒ粉末、およびＳＵＳ粉末との配合比率は、純Ｃｕ粉末：３０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下、Ｓ.Ｉｎｖａｒ粉末：１０ｗｔ％以上６５ｗｔ％以下、ＳＵＳ粉末：５ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下、であることが好ましい。これは、ＳＵＳ粉末の配合量が５ｗｔ％未満だと、ＳＵＳ粉末による補強効果および耐摩耗性改善効果が不十分となる恐れがあるためである。また、純Ｃｕ粉末は延展性に優れ、焼結体の成形性、特に焼結後のサイジング加工性を高めるために好ましい材料であるが、その配合比率が減少すると、焼結後のサイジング加工、特に上記動圧溝８ａ１、８ｃ１等の溝サイジングが困難になる恐れがある。このような観点から、純Ｃｕ粉末の配合比率は３０ｗｔ％以上とするのがよい。

焼結時の温度（焼結温度）は、７５０℃以上１０００℃以下であることが好ましく、８００℃以上９５０℃以下であればより好ましい。これは、焼結温度が７５０℃未満だと各粉末間の焼結作用が十分でないことから焼結体の強度が低下し、１０００℃を超えると、上記と同様の理由で、つまりサイジング加工時の溝成形性に支障を来す恐れがあるためである。

また、上記混合金属粉末にＳｎ粉末を配合する場合、その配合比率は、全混合金属粉末に対して０．２ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下とするのがよい。この配合範囲内であれば、Ｓｎ粉末は、上記焼結温度で溶融（液相化）し、他の粉末（純Ｃｕ粉末、Ｓ.Ｉｎｖａｒ粉末など）間のバインダとして機能する。また、上記配合範囲内で純Ｃｕ粉末と合金化することで、焼結体の耐摩耗性を向上させつつも、純Ｃｕが本来有する優れた加工性（特に塑性変形性）を適度に維持することができる。

このようにして、所定割合の純Ｃｕ粉末と低膨張金属粉末（Ｓ.Ｉｎｖａｒ粉末）、さらにはＳＵＳ粉末とＳｎ粉末とを含む混合金属粉末を使用することで、低い線膨張係数に加えて高い機械的強度を有し、かつ軸受面の摺動特性（耐摩耗性、なじみ性）や寸法精度に優れた軸受スリーブ８を得ることができる。完成品としての軸受スリーブ８の密度は例えば７．０〜７．４［ｇ／ｃｍ³］、表面開孔率は２〜１０［ｖｏｌ％］である。一例として、上記純Ｃｕ粉末、Ｓ．Ｉｎｖａｒ粉末、ＳＵＳ粉末、Ｓｎ粉末を含む混合金属粉末で軸受スリーブ８を形成した場合の、軸受スリーブ８内部の顕微鏡写真を図１１に示す。

シール部材９は、例えば樹脂材料又は金属材料で環状に形成され、ハウジング７の筒部７ａの上端部内周に配設される。シール部材９の内周面９ａは、軸部２ａの外周に設けられたテーパ面２ａ２と所定のシール空間Ｓを介して対向する。なお、軸部２ａのテーパ面２ａ２は上側（ハウジング７に対して外部側）に向かって漸次縮径し、軸部材２の回転時には毛細管力シールおよび遠心力シールとしても機能する。

ハウジング７の内周に、軸部材２および軸受スリーブ８を挿入し、段部７ｄにより軸受スリーブ８の軸方向の位置決めを行った上で、軸受スリーブ８をハウジング７の内周面７ｃに、例えば接着、圧入、溶着等の手段により固定する。そして、シール部材９を、その下端面９ｂを軸受スリーブ８の上端面８ｂに当接させた上で、ハウジング７の内周面７ｃに固定する。その後、ハウジング７の内部空間に潤滑油を充満させることで、流体軸受装置１の組立が完了する。このとき、シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間（軸受スリーブ８の内部空孔を含む）に充満した潤滑油の油面は、シール空間Ｓの範囲内に維持される。

軸部材２の回転時、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域（上下２箇所の動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）は、軸部２ａの外周面２ａ１とラジアル軸受隙間を介して対向する。そして、軸部材２の回転に伴い、上記ラジアル軸受隙間の潤滑油が動圧溝８ａ１、８ａ２の軸方向中心ｍ側に押し込まれ、その圧力が上昇する。このような動圧溝８ａ１、８ａ２の動圧作用によって、軸部２ａを非接触支持する第一ラジアル軸受部Ｒ１と第二ラジアル軸受部Ｒ２がそれぞれ構成される（図２を参照）。

これと同時に、フランジ部２ｂの上端面２ｂ１とこれに対向する軸受スリーブ８の下端面８ｃのスラスト軸受面となる領域（動圧溝８ｃ１形成領域）との間のスラスト軸受隙間、およびフランジ部２ｂの下端面２ｂ２とこれに対向する底部７ｂの上端面７ｂ１のスラスト軸受面となる領域（動圧溝形成領域）との間のスラスト軸受隙間に、動圧溝の動圧作用により潤滑油の油膜がそれぞれ形成される。そして、これら油膜の圧力によって、フランジ部２ｂを両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第一スラスト軸受部Ｔ１と、第二スラスト軸受部Ｔ２が構成される（図２を参照）。

高温雰囲気下での使用時、軸部材２と軸受スリーブ８は共に膨張し、軸部２ａの外周面２ａ１、軸受スリーブ８のラジアル軸受面を含む内周面８ａが外径側に変位する。ここで、軸受スリーブ８は、Ｓ.Ｉｎｖａｒ粉末を含む混合金属粉末で形成されているので、温度上昇に伴う軸受スリーブ８の内周面８ａの変位量は、軸部２ａの外周面２ａ１の変位量と比べてほぼ等しく、あるいは小さくなる。これにより、内周面８ａのラジアル軸受面とこれに対向する外周面２ａ１との間のラジアル軸受隙間を、温度上昇前の隙間と比べて少なくとも同レベルに保つことができる。従って、温度上昇により潤滑油の粘度が低下する場合であっても、軸受剛性の低下を極力抑えることができる。また、温度低下時には、内周面８ａと外周面２ａ１との間のラジアル軸受隙間を、低下前と比べて少なくとも同レベルに保つことができる。従って、温度低下に伴い潤滑油の粘度が増加する場合であっても、回転時（特に回転開始時）のロストルクを極力低減することができる。

また、Ｓ.Ｉｎｖａｒ粉末に加えて、上記混合金属粉末にＳＵＳ粉末を混合することによって、内周面８ａのラジアル軸受面となる領域（動圧溝８ａ１、８ａ２形成領域）の硬度が高められる。これにより、対向面２ａ１、８ａ間の硬度差が小さくなり、軸受スリーブ８と軸部２ａとが互いに接触摺動する場合（例えば回転開始時）であっても、何れか一方、あるいは双方の部材が摩耗するといった事態を可及的に防ぐことができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

以上の実施形態では、ハウジング７として筒部７ａおよび底部７ｂを樹脂で一体成形したものを説明したが、これ以外にも、例えば図示は省略するが、筒部７ａを底部７ｂとは別体に樹脂で成形することもできる。この場合には、例えばシール部材９を筒部７ａと一体に樹脂で成形することもでき、これによれば、軸受スリーブ８の軸方向位置決めを、筒部７ａと一体に成形したシール部の下端面に軸受スリーブ８の上端面８ｂを当接させることで行うことができる。また、上記ハウジング７は、何も樹脂材料の射出成形品に限ったものではなく、例えば金属材料の旋削加工品、あるいはプレス加工品であってもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２およびスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により潤滑流体の動圧作用を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆるステップ軸受や多円弧軸受を採用してもよい。

図４は、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の一方又は双方を多円弧軸受で構成した場合の一例を示している。同図において、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域は、複数の円弧面８ａ３（この図では３円弧面）で構成されている。各円弧面８ａ３は、回転軸心Ｏからそれぞれ等距離オフセットした点を中心とする偏心円弧面であり、円周方向で等間隔に形成される。各偏心円弧面８ａ３の間には軸方向の分離溝８ａ４がそれぞれ形成される。

軸受スリーブ８の内周面８ａに軸部材２の軸部２ａを挿入することにより、軸受スリーブ８の偏心円弧面８ａ３および分離溝８ａ４と、軸部２ａの真円状外周面２ａ１との間に、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の各ラジアル軸受隙間がそれぞれ形成される。ラジアル軸受隙間のうち、偏心円弧面８ａ３と真円状外周面２ａ１とで形成される領域は、隙間幅を円周方向の一方で漸次縮小させたくさび状隙間８ａ５となる。くさび状隙間８ａ５の縮小方向は軸部材２の回転方向に一致している。

図５は、第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を構成する多円弧軸受の他の実施形態を示すものである。この実施形態では、図４に示す構成において、各偏心円弧面８ａ３の最小隙間側の所定領域θが、それぞれ回転軸心Ｏを中心とする同心の円弧で構成されている。従って、各所定領域θにおけるラジアル軸受隙間（最小隙間）８ａ６は一定となる。このような構成の多円弧軸受は、テーパ・フラット軸受と称されることもある。

図６では、軸受スリーブ８の内周面８ａのラジアル軸受面となる領域が３つの円弧面８ａ７で形成されると共に、３つの円弧面８ａ７の中心は、回転軸心Ｏから等距離オフセットされている。３つの偏心円弧面８ａ７で区画される各領域において、ラジアル軸受隙間８ａ８は、円周方向の両方向に対してそれぞれ漸次縮小した形状を有している。

以上説明した第一および第二ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２の多円弧軸受は、何れもいわゆる３円弧軸受であるが、これに限らず、いわゆる４円弧軸受、５円弧軸受、さらには６円弧以上の数の円弧面で構成された多円弧軸受を採用してもよい。また、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、２つのラジアル軸受部を軸方向に離隔して設けた構成とする他、軸受スリーブ８の内周面８ａの上下領域に亘って１つのラジアル軸受部を設けた構成としてもよい。

また、スラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２の一方又は双方は、例えば図示は省略するが、スラスト軸受面となる領域に、複数の半径方向溝形状の動圧溝を円周方向所定間隔に設けた、いわゆるステップ軸受、いわゆる波型軸受（ステップ型が波型になったもの）等で構成することもできる。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２やスラスト軸受部Ｔ１、Ｔ２を動圧軸受で構成した場合を説明したが、これ以外の軸受で構成することもできる。例えば、ラジアル軸受面となる軸受スリーブ８の内周面８ａを、動圧発生部としての動圧溝８ａ１や円弧面８ａ３を設けない真円内周面とし、この内周面と対向する軸部２ａの真円状外周面２ａ１とで、いわゆる真円軸受を構成することができる。

また、以上の実施形態では、流体軸受装置１の内部に充満し、ラジアル軸受隙間や、スラスト軸受隙間に潤滑膜を形成する流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも各軸受隙間に潤滑膜を形成可能な流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の効果を実証するため、Ｃｕ粉末と低膨張金属粉末とを含む混合金属粉末で形成された試験体（実施例１〜４）と、従来組成の金属粉末（Ｃｕ粉末とＦｅ粉末との混合粉末）で形成された試験体（比較例）とについて、それぞれ線膨張係数測定試験を行い、線膨張係数を評価比較した。また、上記試験体（実施例１〜４）のうち、Ｃｕ粉末と低膨張金属粉末に加えて、さらにＳＵＳ粉末を含む混合金属粉末で形成された試験体（実施例２〜４）と従来品（比較例）について摩耗試験を行い、耐摩耗性を評価比較した。

試験材料には、純Ｃｕ粉末として福田金属箔粉工業（株）製のＣＥ−１５を、低線膨張金属粉末としてのＳ．Ｉｎｖａｒ粉末には（株）アトミックス製のＳＵＰＥＲ ＩＮＶＡＲを、ＳＵＳ粉末として大同特殊鋼（株）製のＤＡＰ４１０Ｌ（ＳＵＳ４１０Ｌ）を、また、Ｆｅ粉末としてヘガネス（株）製のＮＣ１００．２４をそれぞれ用いた。また、低融点金属としてのＳｎ粉末には福田金属箔粉工業（株）製のＳｎ-Ａｔ-Ｗ３５０を、固体潤滑剤としての黒鉛には日本黒鉛工業（株）製のＥＣＢ−２５０をそれぞれ用いた。試験片（焼結金属材）の焼結温度は、比較例、実施例共に８７０℃とした。比較例と実施例、各々の混合金属粉末の組成は図７に示す通りである。また、各粉末の粒度分布は図８に示す通りである。

線膨張係数測定試験は、比較例、実施例共に以下の条件で行った。
試験片 ；外径φ７．５ｍｍ×軸方向幅１０ｍｍ
測定温度 ；−４０℃〜１２０℃
昇温速度 ；５℃／ｍｉｎ
荷重 ；１０ｇｆ
窒素ガス流量；２００ｍｌ／ｍｉｎ

また、摩耗試験は、比較例、実施例共に以下の条件で行った。
試験片 ；外径φ７．５ｍｍ×軸方向幅１０ｍｍ
相手試験片；外径φ４０ｍｍ×軸方向幅４ｍｍ
周速 ；５０ｍ／ｍｉｎ
面圧 ；１．３ＭＰａ
潤滑油 ；エステル油（１２ｍｍ²／ｓ）
試験時間 ；３ｈｒｓ

図９に線膨張係数測定試験結果を示す。同図に示すように、Ｓ．Ｉｎｖａｒ粉末を含まない試験体（比較例）では、高い線膨張係数を示した。これに対して、Ｓ．Ｉｎｖａｒ粉末を含む試験体（実施例１〜４）では、線膨張係数の値は小さいものとなった。

図１０に摩耗試験結果を示す。同図に示すように、ＳＵＳ粉末を含まない試験体（比較例）では顕著な摩耗が確認された。これに対して、ＳＵＳ粉末を含む試験体（実施例２〜４）における摩耗量（摩耗深さ、摩耗痕面積）は、従来組成の試験体（比較例）に比べて非常に小さいものであった。

以上より、試験を行ったＳ.Ｉｎｖａｒ粉末とＳＵＳ粉末との何れの組合わせ（実施例２〜４）においても、線膨張係数低減効果と耐摩耗性向上効果とを共に満足することが確認された。

本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を組込んだ情報機器用スピンドルモータの断面図である。 流体軸受装置の断面図である。 それぞれ軸受スリーブの（ａ）縦断面図と、（ｂ）下端面図である。 ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。 ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。 ラジアル軸受部の他の構成例を示す断面図である。 試験材料の組成を示す図である。 粉末粒子の粒度分布を示す図である。 線膨張係数測定試験結果を示す図である。 摩耗試験結果を示す図である。 軸受スリーブの内部を示す顕微鏡写真である。

符号の説明

１ 流体軸受装置
２ 軸部材
３ ディスクハブ
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
６ ブラケット
７ ハウジング
８ 軸受スリーブ
８ａ１、８ａ２ 動圧溝
８ｃ１ 動圧溝
９ シール部材
Ｓ シール空間
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１、Ｔ２ スラスト軸受部

Claims (4)

1. 軸部材と、該軸部材を回転支持する軸受スリーブとを備えた流体軸受装置において、
   前記軸部材がＳＵＳで形成され、
   前記軸受スリーブが、純Ｃｕ粉末にＮｉを２５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下含むＦｅ−Ｎｉ合金粉末と、ＳＵＳ粉末とを配合した混合金属粉末を圧縮成形した後、焼結して得られたもので、
   混合金属粉末のうち前記Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末を除いた粉末が、純Ｃｕ粉末をベースとし、かつ残部がＳＵＳ粉末、Ｓｎ粉末、および黒鉛からなるものであって、混合金属粉末における純Ｃｕ粉末の割合が３０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下で、前記Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末の割合が１０ｗｔ％以上４０ｗｔ％未満であることを特徴とする流体軸受装置。
2. 前記Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末は、Ｉｎｖａｒ型合金粉末、あるいはＳｕｐｅｒ−Ｉｎｖａｒ
   型合金粉末である請求項１記載の流体軸受装置。
3. 前記軸受スリーブの内周面に、動圧発生部が設けられた請求項１記載の流体軸受装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の流体軸受装置を備えたモータ。