WO2005121575A1

WO2005121575A1 - 流体動圧軸受、モータおよび記録媒体駆動装置

Info

Publication number: WO2005121575A1
Application number: PCT/JP2005/010175
Authority: WO
Inventors: Hiromitsu Gotoh; Atsushi Ohta
Original assignee: Seiko Instruments Inc.
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2005-12-22
Also published as: US8292506B2; US20130020894A1; JP2011080597A; JP2011052828A; JP2013127316A; US20110068650A1; US20080089626A1; US8777488B2; US7736061B2; JPWO2005121575A1; US20100239195A1

Abstract

　薄型化を図るとともに、シャフトを安定に回転させることができる流体動圧軸受およびこれを用いたモータ、記録媒体駆動装置を提供する。スラスト軸受部３９の円板部３５と抜け止め部３３とに対向するスラスト面に、軸体１６と支持体２２とを相対的に回転させた際に、スラスト軸受部３９の内周縁および外周縁から径方向の中途部に向けて作動流体を引き込む動圧発生溝が形成され、動圧発生溝を形成したスラスト面の環状領域の内周縁側から中途部よりも径方向内側までの間に、軸体の中心軸線方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔４８が形成されていることを特徴とする。

Description

明細書

流体動圧軸受、モータおよび記録媒体駆動装置

技術分野

[0001] 本発明は、流体動圧軸受、モータおよび記録媒体駆動装置に関する。

背景技術

[0002] 高、回転精度が求められる装置のシャフトの軸受けとして流体動圧軸受が用いられている。この流体動圧軸受は、シャフトとハウジングとの隙間に作動流体を満たし、回転により発生する動圧を利用している。この動圧を利用して、シャフトとハウジングとを相互に接触させないように維持しながら、ハウジングに対してシャフトを回転自在に支持させるちのである。

[0003] また、高い回転精度が求められる装置の例である、ハードディスク等の記録媒体においては、ハードディスクの記録密度がますます高くなつており、これに従ってデイスクの回転速度および回転精度がさらに高くなつている。

上述した流体動圧軸受は、高速回転化および高回転精度化の進むハードディスク等の記録媒体を駆動するスピンドルモータに適した軸受けとして用いられて、る。

[0004] 近年、ハードディスク等の記録媒体では、高速回転化および高回転精度化の要求とともに、小型化、薄型化の要求も厳しくなつている。これに伴って、流体動圧軸受の薄型化を図るさまざま技術が公開されている (例えば、特許文献 1参照。 ) o 特許文献 1 :特開 2001— 65552号公報 (第 3、 4頁、図 1等）

発明の開示

[0005] 上述した特許文献 1の動圧軸受装置中のスラスト軸受けには、スラスト動圧軸受け部形成用の突出部 (スラストプレート）が形成されたスリーブと、突出部を取り囲む外周部が形成された軸部材とが形成されている。そして、スリーブの突出部と軸部材の外周部との軸方向対向面にオイルなどの流体が満たされ、軸部材の回転によって発生するオイルの動圧を利用したスラスト軸受けが形成されている。また、突出部には軸部材の回転によりオイルの動圧を形成する動圧発生用溝が形成されている。さらに、動圧軸受装置には、スラスト軸受け力漏れ出したオイルを吸収する吸収シートが備えられている。

[0006] し力しながら、突出部の動圧発生用溝が形成された面および軸部材の内面が接近した停止状態力起動した場合、動圧発生用溝により周囲のオイルが引き込まれ発生する負圧によって、オイルの絶対量がすくない領域に気泡が発生する。気泡が発生すると、オイルによる潤滑性能が低下して、回転が不安定になり、振動が発生するなどの不都合が発生する恐れがある。そして、最悪の場合、軸受が金属接触を起こして溶着してしまう恐れもある。

[0007] また、気泡の発生によりオイルが押し出されるため、スラスト軸受けの外部に漏洩する可能性がある。漏洩したオイルは吸収シートに吸収されるが、一度、スラスト軸受けと吸収シートとの間にオイルの膜が形成されると、そのオイル膜を断つことは困難となる。そのため、吸収シートには常にオイルが供給され、吸収シートは、その能力の限界までオイルを吸収し続ける。すると、スラスト軸受けにおけるオイル量が減少し、流体動圧軸受を維持することが困難であった。さらには、オイル切れを起こす恐れもあつた o

[0008] 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、薄型化を図るとともに、シャフトを安定に回転させることができる流体動圧軸受およびこれを用いたモータ、記録媒体駆動装置を提供することを目的とする。

[0009] 上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。

本発明の第 1の態様の流体動圧軸受は、略円柱状に形成された円柱部と該円柱部から半径方向外方に延びる円板部とを有する軸体と、閉塞端を有し、前記円柱部を回転自在に収容する円筒部と該円筒部から半径方向外方に延びる鍔状のスラスト軸受部とを有する支持体と、前記円板部との間に前記スラスト軸受部を挟むとともに、前記円板部と係合される抜け止め部と、前記軸体と前記支持体との隙間および前期支持体と前記抜け止め部との隙間に充填された作動流体と、を備え、前記スラスト軸受部の前記円板部と前記抜け止め部とに対向するスラスト面に、前記軸体と前記支持体とを相対的に回転させた際に、前記スラスト軸受部の内周縁および外周縁から径方向の中途部に向けて前記作動流体を引き込む動圧発生溝が形成され、該動圧発生溝を形成した前記スラスト面の環状領域の内周縁側力前記中途部よりも径方向内側までの間に、前記軸体の中心軸線方向に貫通する少なくとも 1つの貫通孔が形成されて、ることを特徴とする。

[0010] 本発明の第 1の態様によれば、軸体が支持体に対して軸方向一方向に移動して停止している状態において、軸体と支持体とを相対的に回転させることによりスラスト面に作動流体の弓 Iき込み作用を発生させることができる。弓 Iき込み作用が発生すると、貫通孔を通じてスラスト軸受部のースラスト面側の広!、隙間側から、他のスラスト面側の狭い隙間側に向けて作動流体が移動する。この場合に、本発明によれば、貫通孔力 Sスラスト面の環状領域に開口しているため、貫通孔を移動してきた作動流体は、環状領域の動圧発生溝に補給されることになる。

その結果、スラスト面において過度の負圧状態が発生することがなぐ気泡の発生を防止することができる。気泡の発生を防止できると、作動流体による潤滑性能の低下が防止され、軸体と支持体との相対回転の安定化が図れ、振動の発生を防止することができる。

なお、中途部とは、スラスト面の環状領域の内周縁から外周縁の間の所定位置であつて、動圧発生溝が内周縁側力も半径方向外方に向力つて、半径方向に対し一方向傾斜して延びた後、屈曲して逆方向に傾斜して外周縁に延びる、動圧発生溝の屈曲点であることが望ましい。

[0011] また、気泡の発生が防止されるため、気泡により押し出される作動流体の漏洩も防止することができる。その結果、漏洩した作動流体を吸収する部材を配置する必要がなくなり、流体動圧軸受の構成要素を削減することができるとともに、その厚さを薄くすることができる。

[0012] さらに、作動流体中に気泡が発生したとしても、軸体と支持体との相対回転時に、気泡が貫通孔内に吸い込まれる。そのため、軸体と支持体との摺動面ゃスラスト面における作動流体による潤滑性能の低下が防止される。また、軸体と支持体との相対回転の安定ィ匕が図れ、振動の発生を防止することができる。

[0013] 上記発明の第 1の態様においては、前記貫通孔が、前記動圧発生溝のいずれかに接続する位置に設けられて、ることが望ま、。

貫通孔が動圧発生溝のいずれかに接続される位置に設けられることにより、作動流体中に発生した気泡を、動圧発生溝を通じてスムーズに貫通孔に放出することができる。

[0014] 上記発明の第 1の態様においては、前記貫通孔のほぼ全体が、前記動圧発生溝を形成した前記環状領域に配置されて!ヽることが望まヽ。

貫通孔のほぼ全体が、動圧発生溝を形成した環状領域に配置されているため、上記環状領域に作動流体を供給することができる。

[0015] 上記発明の第 1の態様においては、前記環状領域の半径方向内方に、全周にわたって円環状に形成された溝力なるニゲ部が設けられ、前記貫通孔が、前記動圧発生溝、動圧発生溝以外の前記環状領域およびニゲ部に接続する位置に配置されていることが望ましい。

貫通孔が動圧発生溝に接続する位置に配置されているため、作動流体中に発生した気泡を、動圧発生溝を通じてスムーズに貫通孔に放出することができる。貫通孔が動圧発生溝以外の環状領域に接続する位置に配置されているため、上記環状領域に作動流体を供給することができる。貫通孔がニゲ部に接続する位置に配置されて

V、るため、作動流体が-ゲ部から貫通孔へ引き込まれる。

[0016] 上記発明の第 1の態様においては、前記貫通孔が複数形成され、これら複数の貫通孔が前記中心軸線を中心として、前記スラスト軸部の周方向に等しい間隔をあけて配列されて、ることが望まし、。

このようにすることにより、中心軸線を中心として、スラスト軸部の集方向に等しい間隔をあけて配列された貫通孔から、環状領域に作動流体を分配供給することができる。また、軸体の重量バランス、回転バランスを図ることができる。

[0017] 上記発明の第 1の態様においては、前記動圧発生溝が、前記スラスト軸受部の内周縁における前記作動流体の圧力より外周縁における前記作動流体の圧力を高くすることが望ましい。

このようにすることにより、スラスト軸受部の内周縁周辺よりも外周縁周辺の方力発生する動圧が高くなる。そのため、スラスト軸受部の外周縁におけるスラスト軸受部を支持する力が強くなる。その結果、軸体と支持体との相対回転時にいて軸体を安定して支持することができる。 [0018] 本発明の第 2の態様の流体動圧軸受は、略円柱状に形成された円柱部と該円柱部から半径方向外方に延びる円板部とを有する軸体と、閉塞端を有し、前記円柱部を回転自在に収容する円筒部と該円筒部から半径方向外方に延びる鍔状のスラスト軸受部とを有する支持体と、

前記円板部との間に前記スラスト軸受部を挟むとともに、前記円板部と係合される抜け止め部と、前記軸体と前記支持体との隙間および前記支持体と前記抜け止め部との隙間に充填された作動流体と、を備え、前記円筒部の前記抜け止め部と対向する円筒部シール面、および前記抜け止め部の前記円筒部と対向する抜け止め部シール面の少なくとも一部力前記スラスト軸受部カも離れる方向に向力つて、前記中心軸線に近づく方向に傾斜して形成されるとともに、前記スラスト軸受部カゝら離れる方向に向かって、互いに離れるように傾斜して形成されて、ることを特徴とする。

[0019] 本発明の第 2の態様によれば、作動流体が、円筒部シール面と抜け止め部シール面との間に液面を形成している場合に、軸体と支持体とが相対的に回転すると作動流体には遠心力が働く。作動流体は遠心力により抜け止め部シール面に沿って、半径方向外方かつスラスト軸受部方向に移動する。その結果、作動流体が支持体と抜け止め部との隙間から漏洩することを防止することができる。

その結果、漏洩した作動流体を吸収する部材を配置する必要がなくなり、流体動圧軸受の構成要素を削減することができるとともに、その厚さを薄くすることができる。

[0020] また、作動流体の漏洩を防止できるため、軸体と支持体との隙間および支持体と抜け止め部との隙間の作動流体の減少を防止することができる。そのため、軸体と支持体との摺動面ゃスラスト面における作動流体による潤滑性能の低下が防止される。また、軸体と支持体との相対回転の安定ィ匕が図れ、振動の発生を防止することができる。

[0021] さらに、作動流体の液面は表面張力により、円筒部シール面と抜け止め部シール面との間隔が狭くなる方向に移動しょうとする。本発明の場合、間隔が狭くなる方向はスラスト軸受部方向である。その結果、表面張力により、作動流体が支持体と抜け止め部との隙間から漏洩することを防止することができる。

[0022] 上記発明の第 2の態様においては、前記抜け止め部シール面力前記スラスト軸受部から離れる方向に向かって、前記円筒部シール面よりも長く形成されていることが望ましい。

このようにすることにより、抜け止め部が円筒部の下側になる位置関係、つまり軸体が横向きとなる位置関係で配置された場合、作動流体が、重力により抜け止め部シ一ル面を伝って漏洩することを防止することができる。

作動流体は、重力により抜け止め部シール面伝って漏洩しょうとする力表面張力によりスラスト軸受部側に引き止められ、重力と表面張力とが釣合ったところに作動流体の液面が静止する。この液面の静止位置は、軸体が縦向きの位置関係の時よりもスラスト軸受部より離れた位置となる。そのため、円筒部シール面よりも長く形成された抜け止め部シール面により、作動流体を受け止めることができ、作動流体の流出を防止することができる。

[0023] 上記発明の第 2の態様においては、前記抜け止め部シール面に、前記作動流体が前記抜け止め部シール面を伝って流出するのを防止する溝が形成されていることが望ましい。

このようにすることにより、溝を形成することにより、作動流体の液面が溝よりもスラスト軸受部力離れる方向に移動することを防止することができる。そのため、作動流体が軸体と支持体との隙間および支持体と抜け止め部との隙間力流出することを、溝にお、て防止することができる。

[0024] 上記発明の第 2の態様においては、前記抜け止め部シール面に、前記作動流体が前記抜け止め部シール面を伝って流出するのを防止する段差部が形成されていることが望ましい。

このようにすることにより、段差部を形成することにより、作動流体の液面が段差部よりもスラスト軸受部カも離れる方向に移動することを防止することができる。そのため、作動流体が軸体と支持体との隙間および支持体と抜け止め部との隙間力流出することを、段差部において防止することができる。

[0025] 本発明の第 3の態様のモータは、上記本発明の第 1の態様の流体動圧軸受または上記本発明の第 2の態様の流体動圧軸受と、該流体動圧軸受の前記軸体と前記支持体とを相対的に回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする。本発明の第 3の態様によれば、スラスト軸受部に形成した貫通孔の作用により、起動時には、スラスト軸受部と円板部との隙間またはスラスト軸受部と抜け止め部との隙間に、貫通孔を通して作動流体が供給され、軸体を安定して回転させることができる。また、作動流体中に気泡が発生することを防止することができるため、気泡による作動流体の漏洩を防止することができる。そのため、漏洩した作動流体の吸収部材を配置する必要がなぐモータの薄型化を図りやすくすることができる。

[0026] また、支持体と抜け止め部とに形成した円筒部シール面および抜け止め部シール面の作用により、作動流体の漏洩を防止することができる。そのため、漏洩した作動流体を吸収する吸収部材を配置する必要がなぐモータの薄型化を図りやすくすることがでさる。

[0027] 本発明の第 4の態様の記録媒体駆動装置は、上記本発明の第 3の態様のモータを備え、前記軸体または前記支持体に記録媒体を固定する固定部が設けられていることを特徴とする。

本発明の第 4の態様によれば、軸体または支持体の固定部に固定された円板状の記録媒体を振動させることなく安定に回転させることができる。そのため、記録媒体の不安定な回転による記録媒体への情報の書き込み、または読み出し時のエラーの発生を防止することができる。

[0028] また、作動流体の漏洩を防止することにより、記録媒体への作動流体の付着を防止することができる。そのため、作動流体による記録媒体への情報の書き込み、または読み出し時のエラーの発生を防止することができる。

さらに、作動流体の漏洩が防止されていることにより、漏洩した作動流体を吸収する吸収部材を配置する必要がなぐ記録媒体駆動装置の薄型化を図りやすくすることができる。

[0029] 本発明によれば、スラスト軸受部に形成された貫通孔の作用により、動圧発生溝の形成領域に過度に負圧となる領域が発生することを防止することができる。そのため、気泡の発生や振動の発生を防止することができ、軸体を安定に回転させることができるという効果を奏する。さらに、気泡の発生を防止することにより、気泡によって隙間力も作動流体が追い出されて漏れることを防止することができる。そのため、漏出した作動流体を吸収する吸収部材を配置する必要がなぐ流体動圧軸受およびこれを用いたモータや記録媒体駆動装置の薄型化を図りやすくすることができる。

また、支持体と抜け止め部とに形成した円筒部シール面および抜け止め部シール面の作用により、作動流体の漏洩を防止することができる。そのため、隙間の作動流体の減少を防止できるため、隙間における作動流体による潤滑性能の低下が防止される。また、軸体と支持体との相対回転の安定ィ匕が図れ、振動の発生を防止することができる。さらに、漏洩した作動流体を吸収する吸収部材を配置する必要がなぐ流体動圧軸受およびこれを用いたモータや記録媒体駆動装置の薄型化を図りやすくすることができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明による記録媒体駆動装置の一実施形態を示す断面図である。

[図 2]図 1におけるコアプレートを示す平面図である。

[図 3]図 1における流体動圧軸受を示す拡大断面図である。

[図 4]図 3におけるキヤビラリ一シールを示す拡大断面図である。

[図 5]図 5 (a)は、図 3におけるスラスト軸受部の上方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝および貫通孔を説明する平面図である。図 5 (b)は、図 3におけるスラスト軸受部の下方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝および貫通孔を説明する平面図である。

[図 6]図 4におけるキヤビラリ一シールの作用を説明する図である。

[図 7]図 4におけるキヤビラリ一シールの作用を説明する図である。

[図 8]キヤビラリ一シールの他の実施の形態を示す拡大断面図である。

[図 9]図 9 (a)は、スラスト軸受部の上方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝および貫通孔の他の実施例を説明する平面図である。図 9 (b)は、スラスト軸受部の下方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝および貫通孔の他の実施例を説明する平面図である。

[図 10]図 10 (a)は、スラスト軸受部の上方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝および貫通孔の更に別の実施例を説明する平面図である。図 10 (b)は、スラスト軸受部の下方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝および貫通孔の更に別の実施例を説明する平面図である。

[図 11]スリーブおよびボス部の他の実施の形態を示す拡大断面図である。

[図 12]永久磁石の他の実施の形態を示す拡大断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0031] この発明の一実施形態に係る流体動圧軸受、モータおよび記録媒体駆動装置について、図 1から図 10を参照して説明する。

図 1は、本発明の一実施形態に係る記録媒体駆動装置の全体の構成を示す断面図である。

本実施形態に係る流体動圧軸受 10は、図 1に示すように、記録媒体駆動装置 1に適用されているものである。この記録媒体駆動装置 1は、円環状に配列された電磁石 13を備えるステータ 11と、ステータ 11の内側に配置された電磁石 13に対向配置される永久磁石 14を備えたロータ (軸体） 16と、ステータ 11に対してロータ 16を回転可能に支持する流体動圧軸受 10とから構成されるモータ 17を備えている。ステータ 11 に備えられた電磁石 13と、ロータ 16に備えられた永久磁石 14とにより、ステータ 11 に対してロータ 16を回転駆動する駆動手段 15が構成されている。

[0032] ロータ 16には、リング板状の記録媒体 HDを嵌合させる嵌合部（固定部） 18が備えられているとともに、記録媒体 HDを固定する押圧部材 19を取り付けるネジ 20のネジ穴 21が形成されている。押圧部材 19は断面形状が凸形状に形成された円環状の板材からなり、ネジ 20によりロータ 16に取り付けられる。記録媒体 HDは、ロータ 16の嵌合部 18に嵌合され、押圧部材 19により嵌合部 18に押圧されることにより、ロータ 16と記録媒体 HDとが一体的に構成されるようになって、る。

[0033] ステータ 11は、電磁石 13の中央に配置されるボス部 12を備えている。ボス部 12に後述する流体動圧軸受部 10のスリーブ (支持体） 22を嵌合させることにより、ロータ 1 6に備えられた永久磁石 14を電磁石 13に対向配置させている。電磁石 13と記録媒体 HDとの間には、電磁石 13および永久磁石 14により形成される磁界を遮断するシ一ルド板 23が配置されている。シールド板 23を配置することにより、記録媒体 HDの近傍領域における電磁石 13および永久磁石 14の磁界の影響が弱くなり、記録媒体 HD力情報を読み出す際のエラーを防止することができる。また、ステータ 11には、後述する電磁石 13のコイル 25を収納するステータ開口部 2 4が形成されている。このようにステータ開口部 24にコイル 25を収納することにより、電磁石 13の配置位置をよりステータ 11側（図中下方）に接近させることができ、記録媒体駆動装置 1の薄型化を図ることができる。

[0034] 図 2は、図 1の記録媒体駆動装置 1のコアプレート 26を説明する平面図である。

電磁石 13は、図 1および図 2に示すように、三相交流を供給されることにより交番磁界を発生するコイル 25と、コイル 25が巻かれる 2枚の金属板力もなるコアプレート 26 と力構成されている。コアプレート 26は、図 2に示すように環状のコアバック 27と、コァバック 27から半径方向内方に延びる複数のティース 28と力も構成されて、る。ティース 28の半径方向内方の先端部は円周方向の長さが外方よりも長く形成されている。コイル 25は、このティース 28に巻かれている。

[0035] また、コアプレート 26は、図 1に示すように、記録媒体 HD側の第 1プレート 29とステータ 11側の第 2プレート 30と力もなり、第 1プレート 29と第 2プレート 30とが重ねあわされている。第 1プレート 29のティース 28の先端は、記録媒体 HD側に折り曲げられ、永久磁石 14と略並行に対向する対向部 31が形成されている。また、第 1プレート 2 9のコアバック 27には、各コイル 25間の渡り線を係止する係止部 32が形成されている。係止部 32は、コアバック 27に切り込みを設けて、コアノック 27の部材を立ち上げて形成されている。

このように、対向部 31を形成することにより、電磁石 13と永久磁石 14との対向面の面積を増やすことができ、駆動手段 15の駆動力を向上させることができる。

[0036] コアプレート 26は、その第 2プレート 30の下端が永久磁石 14の下端と略同一面上に位置するように配置されているとともに、第 1プレート 29の対向部 31の上端力永久磁石 14の上端と略同一面上に位置するように配置されている。

このように配置することにより、コアプレート 26の配置位置をよりステータ 11側に寄せることができ、記録媒体駆動装置 1の薄型化を図りやすくすることができる。

このように構成された電磁石 13により発生する交番磁界を永久磁石 14に作用させることにより、ステータ 11に対してロータ 16を回転させることができる。

[0037] 図 3は、図 1の記録媒体駆動装置における流体動圧軸受の構成を示す断面図である。

本実施形態に係る流体動圧軸受 10は、図 3に示すように、上述したロータ 16と、口ータ 16を回転自在に支持するスリーブ (支持体） 22と、スリーブ 22からロータ 16が抜けるのを防止する抜け止め部 33と、から概略構成されて!、る。

ロータ 16は、略円柱状のシャフト（円柱部） 34と、シャフト 34の一端において、その外周面に全周にわたって半径方向外方に延びる鍔状の円板部 35と、がー体的に構成されている。円板部 35のスリーブ 22と対向する面には、後述するスラスト軸受部 39 を収容する凹部 36と、抜け止め部 33および永久磁石 14を保持するヨーク 52と、が形成されている。また、円板部 35の上面（図 3中の上向きの面）には、記録媒体 HDと嵌合する嵌合部 18が形成されている。

[0038] シャフト 34の外周面には、ヘリングボーン溝と呼ばれるラジアル動圧発生溝 37がシャフト 34の軸線方向に 2列並んで形成されている。これらラジアル動圧発生溝 37は、シャフト 34の一端側からシャフト 34外周面を構成する円筒面の母線に対して一方向に傾斜して延びる溝と、円板部 35側力も逆方向に傾斜して延びる溝とを組み合わせて構成されている。つまり、これら一対の溝は、シャフト 34の回転方向に向力つて広力 ¾ように構成されている。また、ラジアル動圧発生溝 37は、図 1に示すように、交わらず溝同士の間に間隔が形成されている力これら一対の溝が交わるように形成し、一本の屈曲した溝として形成されてもょヽ。

[0039] スリーブ 22は、シャフト 34を回転自在に支持する円筒部 38と、円筒部 38の一端において、その外周面に全面にわたって半径方向外方に延びる鍔状のスラスト軸受部 39と、から構成されている。

円筒部 38の下方（図 3中の下方向）の端部には、円筒部 38の底面を形成する底板 40が配置されている。

[0040] 図 4は、図 3の流体動圧軸受 10のキヤビラリ一シール 42を説明する拡大断面図である。

円筒部 38の下方には、図 3および図 4に示すように、ステータ 11のボス部 12に嵌合されるスリーブ嵌合部 41が形成され、スラスト軸受部 39とスリーブ嵌合部 41との間には、後述する抜け止め部シール面 53とともにキヤビラリ一シール 42を形成するスリ一ブシール面（円筒部シール面） 43が形成されている。スリーブシール面 43は、スリ一ブ嵌合部 41に向かって半径方向内方に傾斜する傾斜面として形成されて、る。また、スリーブシール面 43とスリーブ嵌合部 41との境目の段差には、面取り状に形成されたオイル切り面 44が備えられて、る。

[0041] 図 5 (a)は、本実施形態における流体動圧軸受のスラスト軸受部の上方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝を説明する平面図であり、図 5 (b)は、本実施形態におけるスラスト軸受部の下方の端面に形成されたスラスト動圧発生溝を説明する平面図である。

図 3に示す、スラスト軸受部 39の厚さ方向の上方の端面 39aおよび下方の端面 39 bには、図 5 (a) , (b)にそれぞれ示すように、半径方向内方の全周にわたって形成された円環状のニゲ部 45と、ニゲ部 45の半径方向外方に隣接配置された円環状のスラスト面 46とが備えられている。スラスト面 46には、ヘリングボーン溝と呼ばれる多数のスラスト動圧発生溝 (動圧発生溝) 47が形成されてヽる。これらのスラスト動圧発生溝 47は、それぞれニゲ部 45側から半径方向外方に向力て、半径方向に対し一方向に傾斜して円弧状に延びた後、途中位置（中途部）において屈曲し逆方向に傾斜して外周縁まで延びてヽる。

[0042] また、スラスト軸受部 39には、図 3および図 5に示すように、スラスト軸受部 39を厚さ方向に貫通する 2つの貫通孔 48が設けられている。これらの貫通孔 48は、シャフト 3 4の中心軸線周りに 180° の角度間隔をあけて、同一半径方向位置に形成されている。各貫通孔 48は、 -ゲ部 45に隣接する位置のスラスト面 46に形成されているとともに、スラスト面に開口する開口部に、開口方向に向力つて漸次広がるテーパ状の面取り部 49を備えている。面取り部 49は、その開口端側において、 -ゲ部 45に重なる位置に形成されている。その結果、 -ゲ部 45の溝壁を一部切り欠いて、貫通孔 48と -ゲ部 45とを接続する連通凹部を構成して、る。

[0043] 抜け止め部 33は、図 3および図 4に示すように、ロータ 16がスリーブ 22から抜けるのを防止する抜け止め円板 50と、スリーブ 22とともにキヤビラリ一シール 42を形成するシール円筒 51と、力概略構成されている。

抜け止め円板 50は、ロータ 16のヨーク 52に固定されることにより、凹部 36との間にスラスト軸受部 39を保持するように形成されて!ヽる。抜け止め円板 50とヨーク 52とは、接着剤 Gにより固定されてもよいし、溶接により固定されてよぐ抜け止め円板 50とヨーク 52とが隙間なく固定されることが好ま、。このように隙間なく固定することにより、後述するオイルが抜け止め円板 50とヨーク 52との隙間から漏れ出すことがない。

[0044] シール円筒 51は、抜け止め円板 50の内周面にステータ 11側に向力つて延びるように配置されている。シール円筒 51の内周には、上述したスリーブシール面 43に対向する領域に、スリーブシール面 43とともにキヤビラリ一シール 42を形成する抜け止め部シール面 53が形成されている。抜け止め部シール面 53は、抜け止め円板 50から離れる方向に向力つて、半径方向内方に傾斜する傾斜面として形成されて、る。抜け止め部シール面 53と抜け止め円板 50から離れる方向に隣接する円筒内周面 5 4には、円環状に溝 55が形成されている。なお、円筒内周面 54は、円筒状に形成されて、てもよ、し、抜け止め部シール面 53と同様に傾斜した面力も形成されて、てちょい。

また、スリーブシール面 43と抜け止め部シール面 53との隙間力形成されるキヤピラリーシール 42は、抜け止め円板 50から離れる方向に向力つて、その隙間が広がるように構成されている。

なお、シール円筒 51の半径方向外方の空間は、永久磁石 14などを埋め込む空間として利用してもよい。

[0045] 図 3に示すように、シャフト 34とスリーブ 22との間、およびスリーブ 22と抜け止め部 3 3との間には、それぞれ隙間 C1から C4が設けられている。すなわち、スラスト動圧発生溝 47が形成されたスラスト軸受部 39の一方の端面 45のスラスト面 46と、これに対向するロータ 16の凹部 36の内面との間、および他方の端面 45のスラスト面 46と、これに対向する抜け止め部の面との間には、それぞれ隙間 CI, C2が形成されている。また、ラジアル動圧発生溝 37が形成されたシャフト 34の外周面と円筒部 38の内周面との間には、円筒部 38の中央にシャフト 34が配置された状態で、均一な隙間 C3 が形成されるようになっている。さらに、シャフト 34の端面とスリーブ 22の底板 40との間には、隙間 C4が形成されている。

これら隙間 CI, C2, C3には、オイル (作動流体) Fが充填され、オイル Fの液面がキヤビラリ一シール 42に位置するように充填されている。そのため、キヤビラリーシール 42は、オイル Fをその表面張力によって外部に漏れなヽように保持することができる。

[0046] これにより、ロータ 16がスリーブ 22に対して、その中心軸線回りに一方向に回転させられると、隙間 C3のラジアル動圧発生溝 37形成領域では、ラジアル動圧発生溝 3 7に沿って、スリーブ 22の底板 40側および円板部 35側力もオイル Fが引き込まれる。その結果、引き込まれたオイル Fが集まる位置に動圧がピークとなる領域が全周にわたって形成される。この動圧のため、シャフト 34がスリーブ 22の半径方向略中央に保持される。

また、隙間 C1および隙間 C2には、スラスト動圧発生溝 47に沿って、スラスト面 46 の外周縁側および-ゲ部 45側からオイル Fが引き込まれる。その結果、動圧が発生する円環状の動圧発生領域 Aが全周にわたって形成される。この動圧のため、スラスト軸受部 39は、凹部 36の内面と抜け止め部 33の面との間の軸方向の略中央位置に保持されつつ回転されることができる。

[0047] このように構成された本実施形態に係る流体動圧軸受 10、これを備えるモータ 17 および記録媒体駆動装置 1の作用について、以下に説明する。

記録媒体駆動装置 1を起動して、記録媒体 HDを回転させるには、まず、モータ 17 を構成するステータ 11のコイル 25に三相交流電流を供給することにより、コイル 25 に交番磁界を発生させる。この交番磁界が永久磁石 14に作用することによりロータ 1 6が回転させられる。ロータ 16には、記録媒体 HDが固定されているので、ロータ 16 が回転させられると、記録媒体 HDがロータ 16とともに回転させられる。

[0048] また、ロータ 16がー方向に回転させられると、ロータ 16と一体のシャフト 34も一方向に回転させられる。このとき、シャフト 34に設けられたラジアル動圧発生溝 37およびスリーブ 22に設けられたスラスト動圧発生溝 47により、隙間 CI, C2, C3に動圧が発生する。シャフト 34の外周面に発生する動圧は、全周にわたって均一に発生するので、シャフト 34がスリーブ 22の中心軸線位置にバランスして保持される。また、スラスト軸受部 39のスラスト面 46に発生する動圧は、それぞれが同等の動圧によってスラスト軸受部 39を厚さ方向に押圧するので、スラスト軸受部 39が、ロータ 16の凹部 3 6の内面と抜け止め部 33の面との間の空間の軸方向の略中央位置にバランスして保持される。

[0049] この場合において、モータ 17の停止時には、動圧が発生していないため、ロータ 1 6はスリーブ 22内において重力方向に下降している。したがって、例えば、図 1に示すような上下関係に記録媒体駆動装置 1が設置されている場合には、ロータ 16がスリーブ 22に対して軸方向に下降した状態となり、上側の隙間 C1は下側の隙間 C2よりも小さくなる。この状態でモータ 17を起動すると、各隙間 CI, C2においては、スラスト動圧発生溝 47によりオイル Fが-ゲ部 45側から半径方向外方に引き込まれる。このとき本実施形態に係る流体動圧軸受 10によれば、スラスト面 46に開口する貫通孔 48が設けられて、るので、上側の狭!、隙間 C1には下側の広、隙間 C2から貫通孔 4 8を介してオイル Fが供給される。

[0050] その結果、狭い隙間 C1においてオイル Fが引き込まれることによる過度の負圧状態の発生が防止され、オイル F中における気泡の発生が未然に防がれる。特に、貫通孔 48をスラスト面 46に開口させることにより、オイル Fをスラスト面 46に直接供給することができ、起動時の急激なオイル Fの引き込みによっても気泡の発生を防止することができる。

また、本実施形態によれば、貫通孔 48の開口部に面取り部 49が設けられることにより、貫通孔 48から動圧発生領域 Aに供給されるオイルが動圧発生部 Aに広がるようにスムーズに供給されることになるので、さらに効果的である。

[0051] オイル F内における気泡の発生を防止することにより、動圧発生領域 Aに発生する動圧の変動を防止して、ロータ 16を振動させることなく安定して回転させることができる。また、気泡の発生を防止することにより、ロータ 16とスリーブ 22との間、およびスリーブ 22と抜け止め部 33との間に、常にオイル Fを介在させておくことができる。その結果、ロータ 16とスリーブ 22との接触、またはスリーブ 22と抜け止め部 33との接触による損傷などを防止することができる。

さらに、気泡の発生によりオイル Fが隙間 C1から C4から追い出されることを防止して、オイル漏れ等の不具合発生を防止することができる。また、オイル漏れの発生を防止できるため、漏れたオイルを吸収する吸収部材を備える必要がなくなり、記録媒体駆動装置 1の薄型化を図りやすくすることができる。

[0052] また、仮に気泡が発生した場合、あるいは、気泡が混入していた場合においては、ロータ 16が回転することにより、気泡が貫通孔 48内に引き込まれる。引き込まれた気泡は貫通孔 48内に留まるため、動圧発生領域 Aに気泡が滞留して上述した種々の不都合の発生を防止することができる。

また、本実施形態に係る流体動圧軸受 10においては、貫通孔 48を中心軸線に対して軸対象の位置に 2ケ所設けたので、動圧発生領域 Aにオイル Fを分配供給することができる。また、ロータ 16の重量バランス、回転バランスを図ることもできる。

そして、このようにして構成された本実施形態に係る流体動圧軸受 10およびモータ 17を備えた記録媒体駆動装置 1によれば、記録媒体 HDを振動させることなく安定して回転させることができる。そのため、記録媒体 HDへの情報の書き込み、および記録媒体 HDからの情報の読み出しを正確に行うことができる。

[0053] スラスト動圧発生溝 47は、例えば、スラスト動圧発生溝 47の屈曲点を半径方向外方に位置させたり、スラスト動圧発生溝 47の高さを半径方向の内方と外方とで変えたりして、スラスト軸受部 47の内周縁周辺よりも外周縁周辺の方が、発生する動圧が高くなるように形成されている。そのため、スラスト軸受部 47の外周縁におけるロータ 16 とスリーブ 22とを支持する力が強くなる。その結果、ロータ 16の回転時にいてロータ 1 6を安定して支持することができ、 NRRO (Non— Repeatable Runout)も向上する

[0054] また、キヤビラリ一シール 42中のオイル Fには、表面張力によりその液面面積が小さくなる方向、つまり、スリーブシール面 43と抜け止め部シール面 53との間隔が狭くなる方向に押込められる力が働く。そのため、キヤビラリ一シール 42は、オイル Fが外部に漏れな、ように保持することができる。

さらに、ロータ 16が回転すると、オイル Fも抜け止め部シール面 53との摩擦により回転し、オイル Fに遠心力が働く。オイル Fは遠心力により抜け止め部シール面 53に押し付けられ、抜け止め部シール面 53に沿ってスラスト軸受部 39側に押込められる。そのため、キヤビラリ一シール 42は、ロータ 16の回転時には、オイル Fの保持性をさらに向上させることができる。また、オイル漏れの発生を防止できるため、漏れたオイルを吸収する吸収部材を備える必要がなくなり、記録媒体駆動装置 1の薄型化を図りやすくすることができる。

[0055] さらに、図 6および図 7に示すように、記録媒体駆動装置を横向きに配置した場合、キヤビラリ一シール 42内のオイル Fは重力によりその液面の形状が変化する。

抜け止め部シール面 53が下方に配置されている場合には、図 6に示すように、オイル Fは重力により、スリーブシール面 43に沿って図 6中右方向へ延びる。オイル Fは、溝 55により右方向への移動が防止されるため、オイル Fが外部に漏れないように保持することができる。

スリーブシール面 43が下方に配置されている場合には、図 7に示すように、オイル Fは重力により、抜け止め部シール面 53に沿って図 7中左方向へ延びる。オイル Fは、オイル切り面 44により、左方向への移動が防止されるため、オイル Fが外部に漏れな、ように保持することができる。

[0056] なお、抜け止め部 33に、上述したように、溝 55を形成してオイル Fの漏れを防止してもよいし、図 8に示すように、段差部 61を形成してオイル Fの漏れを防止してもよい段差部 61は円筒内周面 54に形成されるとともに、半径方向外方に拡径するように形成されている。段差部 61の段差により、オイル Fの移動が防止されるため、オイル Fが外部に漏れな、ように保持することができる。

[0057] なお、本実施の形態においては、図 4および図 5に示すように、貫通孔 48の開口部に形成した面取り部 44によって-ゲ部 45と貫通孔 48とを接続する構成を示したが、これに代えて、図 9 (a) , (b)に示すように、貫通孔 48と-ゲ部 45とを直接接続する直溝状の連通凹部 71を設けることにしてもよい。この場合、連通凹部 71の深さとリング溝 16の深さとは略同程度であることが好ましい。 -ゲ部 45から貫通孔 48へ気泡を逃す際に、段差に引つ力かることなくスムーズに排出することができるからである。また、 -ゲ部 45から貫通孔 48に向けて漸次深さが浅くなるスロープを設けてもよい。段差によることなくスロープによれば、気泡をスムーズに貫通孔 48に放出することができる力である。

また、図 10 (a)、（b)に示すように、貫通孔 48をいずれかのスラスト動圧発生溝 47 に一致する位置に形成し、貫通孔 48と-ゲ部 45とを接続する連通凹部としてスラスト動圧発生溝 47自体を利用することにしてもよい。

[0058] なお、上述のように、ステータ 11のボス部 12をスリーブ 22の端面に突き当てる構造

(図 1参照）であってもよいし、図 11に示すように、ボス部 12aをスリーブ (支持体） 22a の端面に突き当てな、構成であってもよ、。

図 11に示す構成の場合、スリーブ 22における突き当て部の角部に C面取りで設けていたオイル切り面 44 (図 4参照）の代わりに、スリーブ 22aの側面に円環状のオイル切り溝 44a設けられている。オイル切り溝 44aは、オイル Fの漏れを防止するという、オイル切り面 44と同様の作用効果を奏する。

また、抜け止め部 33aにおける抜け止め部シール面 53aの下端部（図 11中の下方端部）には、ボス部 12aとの干渉を避ける段差部 6 laが設けられている。段差部 61a は、オイル Fの漏れを防止するという、段差部 61と同様の作用効果を奏する。

さらに、ボス部 12aはステータ 11と別個の部材として形成され、ボス部 12aの内側にスリーブ 22aが配置されている。このボス部 12aとスリーブ 22aとの相対位置関係は、両者を組み立てる際に用いる治具により定められるため、常に同じ相対位置関係を保つことができる。

[0059] なお、上述のように、永久磁石 14におけるステータ 11との対向面に何も配置しなくてもよいし（図 1参照）、図 12に示すように、永久磁石におけるステータ 11との対向面に磁性材料層 14aを設けてもょ、。

図 12に示す構成の場合、永久磁石 14の各磁極の表面に出入りする磁束の方向が磁性材料層 14aによって拘束されるため、この磁極がステータ 11に到達することがない。したがって、ステータ 11が鉄などの磁性材料力も形成されていても、永久磁石がステータ 11に接近した状態でステータ 11に対して相対的に回転する際に、モータ 1 7の動力の損失となるうず電流損や磁気ヒステリシス損力なる鉄損が発生しない。また、永久磁石 14をステータ 11の表面に接近して配置できるため、モータ 17の薄型化を図ることができる。

[0060] さらに、永久磁石 14の周囲に鲭び止め用のコーティングを設けてもよい。コーティングとしては、電着されたエポキシ榭脂からなる層やニッケルメツキ力もなる層等を例示でき、その膜厚としては、一般的に 30 m程度のものを例示できる。なお、コーテイングは、鲭び止めの作用を奏するものであればよぐ上記のものに限定されるものではない。

コーティングは、永久磁石 14に上述の磁性材料層 14aを設ける前に、永久磁石 14 に施されてもよいし、永久磁石 14に磁性材料層 14aを設けた後に、永久磁石 14および磁性材料層 14aに施されてもよぐ特に限定するものではな!/、。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱しな、範囲にぉ、て種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記の実施の形態においては、流体動圧軸受をインナーロータ型のモータに適用して説明した力このインナーロータ型のモータに限られることなぐアウターロータ型のモータなど、その他各種のモータに適用することができるものである。

Claims

請求の範囲

[1] 略円柱状に形成された円柱部と該円柱部から半径方向外方に延びる円板部とを有する軸体と、

閉塞端を有し、前記円柱部を回転自在に収容する円筒部と該円筒部から半径方向外方に延びる鍔状のスラスト軸受部とを有する支持体と、

前記円板部との間に前記スラスト軸受部を挟むとともに、前記円板部と係合される抜け止め部と、

前記軸体と前記支持体との隙間および前記支持体と前記抜け止め部との隙間に充填された作動流体と、を備え、

前記スラスト軸受部の前記円板部と前記抜け止め部とに対向するスラスト面に、前記軸体と前記支持体とを相対的に回転させた際に、前記スラスト軸受部の内周縁および外周縁から径方向の中途部に向けて前記作動流体を引き込む動圧発生溝が形成され、

該動圧発生溝を形成した前記スラスト面の環状領域の内周縁側から前記中途部よりも径方向内側までの間に、前記軸体の中心軸線方向に貫通する少なくとも 1つの貫通孔が形成されて!ヽる流体動圧軸受。

[2] 前記貫通孔が、前記動圧発生溝のいずれかに接続する位置に設けられていることを特徴とする請求項 1記載の流体動圧軸受。

[3] 前記貫通孔のほぼ全体が、前記動圧発生溝を形成した前記環状領域に配置されていることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載の流体動圧軸受。

[4] 前記環状領域の半径方向内方に、全周にわたって円環状に形成された溝力なるニゲ部が設けられ、

前記貫通孔が、前記動圧発生溝、動圧発生溝以外の前記環状領域およびニゲ部に接続する位置に配置されていることを特徴とする請求項 1から請求項 3に記載の流体動圧軸受。

[5] 前記貫通孔が複数形成され、これら複数の貫通孔が前記中心軸線を中心として、前記スラスト軸部の周方向に等しい間隔をあけて配列されて、ることを特徴とする請求項 1から請求項 4のいずれか 1項に記載の流体動圧軸受。

[6] 前記動圧発生溝が、前記スラスト軸受部の内周縁における前記作動流体の圧力より外周縁における前記作動流体の圧力を高くする請求項 1記載の流体動圧軸受。

[7] 略円柱状に形成された円柱部と該円柱部から半径方向外方に延びる円板部とを有する軸体と、

前記円筒部の前記抜け止め部と対向する円筒部シール面、および前記抜け止め部の前記円筒部と対向する抜け止め部シール面の少なくとも一部力前記スラスト軸受部から離れる方向に向かって、前記中心軸線に近づく方向に傾斜して形成されるとともに、

前記スラスト軸受部から離れる方向に向かって、互いに離れるように傾斜して形成されている流体動圧軸受。

[8] 前記抜け止め部シール面力前記スラスト軸受部力離れる方向に向かって、前記円筒部シール面よりも長く形成されている請求項 7記載の流体動圧軸受。

[9] 前記抜け止め部シール面に、前記作動流体が前記抜け止め部シール面を伝って流出するのを防止する溝が形成されている請求項 7または 8に記載の流体動圧軸受

[10] 前記抜け止め部シール面に、前記作動流体が前記抜け止め部シール面を伝って流出するのを防止する段差部が形成されている請求項 7または 8に記載の流体動圧軸受。

[11] 請求項 1から請求項 10のいずれかに記載の流体動圧軸受と、該流体動圧軸受の前記軸体と前記支持体とを相対的に回転させる駆動手段とを備えるモータ。

[12] 請求項 11に記載のモータを備え、前記軸体または前記支持体に記録媒体を固定する固定部が設けられている記録媒体駆動装置。