CN101915270B - 流体轴承式旋转装置以及信息装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可提高旋转性能且抑制摩擦转矩、降低电动机的耗电的流体轴承式旋转装置以及具备该装置的记录再生装置。将一端侧具有凸缘且另一端侧具有轮毂的轴以可旋转的状态设置于轴套的轴承，在轴套上设置连通孔，将轮毂与轴套端面之间的第三间隙作为流通路，并将该间隙与连通孔连结。设置推力板(4)与凸缘(3)之间的第一间隙(S1)、凸缘(3)与轴套(1)下端面之间的第二间隙(S2)、轴套(1)上端面与轮毂(7)之间的第三间隙(S3)时，这些间隙的大小关系满足S3＞(S1+S2)的关系式。

Description

流体轴承式旋转装置以及信息装置

本申请是申请日为2007年3月16日，申请号为200710088565.X，发明名称为“流体轴承式旋转装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及搭载有动压流体轴承的流体轴承式旋转装置以及具有该旋转装置的信息装置。

背景技术

近年来，使用了旋转的盘的记录装置等其存储容量增大，且数据的输送速度逐渐高速化。因此，它们所使用的记录装置的轴承，为了始终以高精度地维持盘负荷的状态使盘旋转，而要求高的性能和可靠性。因此，作为这种旋转装置，使用了适于高速旋转的流体轴承式装置。

流体轴承式旋转装置，通过使润滑油等润滑剂介于轴和轴套(sleeve)之间，通过利用动压产生槽在旋转时产生抽运(pumping)压力，由此使轴相对于轴套以非接触的状态旋转。因此，流体轴承式旋转装置，在旋转时轴和轴套成为非接触状态，由于没有机械的摩擦，所以适于高速旋转。

以下，参照图11～图13，对现有的流体轴承式旋转装置的一例进行说明。

现有的流体轴承式旋转装置，如图11所示，具备：轴套21、轴22、防脱件23、底板24、润滑油25、轮毂(hub)27、基座28、转子磁铁29及定子30、盘31。

轴22通过压入、粘着、压入粘着等与轮毂27形成一体，以可旋转的状态插入轴套21的轴承孔21A。防脱件23通过螺钉或压入而被固定于轴22上，并被收纳于轴套21的台阶部21C。在轴套21的内周面或轴22的外周面的至少一个面上形成有径向动压产生槽21B，构成了径向轴承面。另外，在轴套21和转子侧的轮毂27的相对面上，形成有如图12所示的螺旋状的推力动压产生槽21D，构成了推力轴承面。图11所示的底板24固定安装在轴套21上。在轴套21的外周面设有锥部21E，在该锥部21E与轮毂27的环状突起部27A之间设有密封部32。在轴承内部整体封入有润滑油25等润滑剂，润滑剂的气液边界面形成在密封部32附近。另外，在轴套21上加工了有助于空气的排出的通气孔21F。

在基座28上固定了轴套21。而且，定子30与转子磁铁29相对地被固定于基座28。该转子磁铁29和定子30的轴向的磁性中心较大地错开，通过设置该偏差，使转子磁铁在图中的箭头M方向上产生吸引力。另一方面，在轮毂27上固定有转子磁铁29、盘31。

在此，对如上构成的现有的流体轴承式旋转装置的动作进行如下说明。在图11所示的现有的流体轴承式旋转装置中，若对定子30通电，则产生旋转磁场，从而对转子磁铁29施加旋转力。由此，转子磁铁29与轮毂27、轴22、防脱件23、盘31一同开始旋转。若这些构件旋转，则径向动压产生槽21B将在轴承间隙中填充的润滑油25收集到一处，在轴22和轴套21之间产生抽运压力。另外，推力动压产生槽21D将润滑油25收集到一处，在轮毂27和轴套21之间产生泵力，与由转子磁铁29产生的图中箭头M所示的吸引力相对而浮起，以非接触方式开始旋转。

在存在混入轴承内部的空气的情况下，内部的空气随机地通过通气孔21F从密封部32的气液边界面排出。此外，随机是指，混入轴承的空气存在去往气液边界面侧的路径和返回到原来的轴承的路径，而并非一定被排出向气液边界面侧。

由此，能够使轴22相对于轴套21以非接触的状态旋转，通过未图示的磁头或光学头，能够相对于旋转的盘31进行数据的记录再生。

专利文献1：日本特开2000-113582号公报

专利文献2：日本特开2005-45876号公报

然而，在上述现有的流体轴承式旋转装置中，作为推力轴承部而起作用的部分仅为推力动压产生槽21D，对应于转子磁铁29的吸引力(M)来确定流体轴承的浮起量(油膜厚度)。因此，在这种单面推力流体轴承中，若确定吸引力(M)则浮起量唯一地确定，其结果是，相对于要使转子倾斜的干扰振动产生的转矩的角度刚性也唯一地确定。为了提高该角度刚性，需要设计较大的推力动压产生槽21D的外径，以增大吸引力、抑制浮起量、提高动压力，或使推力轴承的产生最大压力的半径位置更靠外周侧。由此，如图13所示，推力轴承部的摩擦转矩达到与径向轴承部同等以上的大小。其结果是，具有旋转阻力变大、电动机的耗电增大的问题。此外，图13表示各温度下的流体轴承的摩擦转矩，摩擦转矩分别在径向轴承部和推力轴承部产生。

另外，若要增大转子磁铁和吸引力(M)，则需要增大转子磁铁和定子的相对高度偏差。但是，若增大相对偏差，则啮合(cogging)振动变大，相对于转子的干扰振动变大，其结果是旋转精度显著劣化。

发明内容

本发明提供一种能够改善旋转性能、抑制摩擦转矩、降低电动机的耗电的流体轴承式旋转装置。

本发明的流体轴承式旋转装置具备轴套、轴、凸缘、轮毂、推力板。轴套具有轴承孔。轴以可相对旋转的状态插入轴套的轴承孔。实际上呈圆盘状的凸缘一体地安装在轴的一端部附近。轮毂安装在轴的另一端部，且具有可搭载盘等附加于电动机的附加构件的附加构件承受面。推力板与凸缘相对配置。而且，凸缘与推力板在轴方向上相对的面之间形成有第一间隙(S1)，凸缘与轴套在轴方向上相对的面之间形成有第二间隙(S2)，轮毂与轴套的另一端面在轴方向上相对的面之间形成有第三间隙(S3)。进而，还具备连通路，所述连通路使第一间隙(S1)或第二间隙(S2)和第三间隙(S3)连通，并且与第一间隙(S1)或第二间隙(S2)和第三间隙(S3)一起构成注入润滑剂的循环路径。而且，第一～第三间隙(S1～S3)的尺寸满足以下关系(1)而构成：

S3＞(S1+S2)·····(1)。

由此，无论凸缘在轴套和轴承板之间的间隙内的任何位置旋转，都能够确保第三间隙(S3)，在该间隙中能够始终保持一定量的润滑剂。其结果是，相当于推力轴承部的凸缘在其两面比第三间隙S3还要窄，毛细管力比第三间隙还要强，所以始终充满润滑剂。因此，由于在凸缘部的两面始终保持润滑剂，所以即使推力轴承部的外径小也能够获得足够的角度刚性。因此，能够降低推力轴承部的摩擦转矩。这样一来，能够获得旋转性能高且抑制了电动机的耗电的流体轴承式旋转装置。

本发明的流体轴承式旋转装置，具备：轴套，其具有轴承孔；轴，其以旋转自如的状态插入轴套的轴承孔；圆板状的凸缘，其一体地安装于轴的一端部附近；轮毂，其安装于轴的另一端部，且具有可搭载盘的盘承受面；推力板，其与凸缘相对配置；在轮毂与轴套的一端面之间形成的第三间隙(S3)；及径向轴承，其由在轴的外周面或轴套内周面的至少一个上形成有径向动压产生槽的第四间隙G1构成，在凸缘的与轴套在轴方向上相对的面上形成有第二间隙(S2)，凸缘与推力板在轴方向上相对的面上构成有第一间隙(S1)，在推力板和与推力板相对的凸缘面的至少任一个上形成有第一推力动压槽，且具备连通第二间隙和第三间隙而设置的连通路，在轴套上的轮毂侧的外周面与具有比该外周面稍大直径的轮毂的内周面之间具有第五间隙，连通路、第二间隙、第四间隙、第三间隙相连通而构成循环路径，在循环路径中注入润滑剂，在第一间隙及第五间隙中也注入润滑剂，第一～第三间隙尺寸构成为满足S3＞(S1+S2)的关系。

由此，作为润滑剂的循环流路，通过设置轮毂与轴套之间的空间，能够提高推力轴承的角度刚性、充分减小旋转摩擦转矩。其结果是，能够获得降低电动机的耗电且轴承性能高的流体轴承式旋转装置。

本发明的流体轴承式旋转装置具备轴套、轴、凸缘、轮毂、推力板。轴套具有轴承孔。轴以可相对旋转的状态插入轴套的轴承孔。实际上呈圆盘状的凸缘一体地安装在轴的一端部附近。轮毂安装在轴的另一端部，且具有可搭载盘等附加于电动机的附加构件的附加构件承受面。推力板与凸缘相对配置。而且，轮毂与轴套的另一端面在轴方向上相对的面之间形成有第三间隙(S3)。另外，具有：在轴的外周面或轴套内周面的至少一个上形成有径向动压产生槽的第四间隙(G1)；及在轴套的另一侧端面附近的外周面与具有比外周面稍大直径的轮毂的内周面之间形成的第五间隙(G2)。而且，第五间隙的最大间隙(G2)，间隙尺寸满足以下的关系式(2)而构成：

G2＞S3＞G1·····(2)。

由此，润滑剂在其表面张力的作用下而要向间隙更小的一方移动，所以根据油封效果，相比于第五间隙(G2)更向第三间隙(S3)移动，进而相比于第三间隙(S3)更向径向动压轴承部(G1)移动。其结果是能够将润滑剂可靠地保持在轴承内。

进而，在上述流体轴承式旋转装置中，在推力板和与推力板相对的上述凸缘面的至少一个上形成有推力动压槽，另外，根据需要在凸缘和与凸缘相对的轴套端面的至少一个上形成有推力动压槽。

由此，通过在推力板与凸缘之间、凸缘与轴套之间分别形成推力轴承部，能够提高推力轴承部的角度刚性，进而充分减小旋转摩擦转矩，抑制旋转阻力。

进而，在上述流体轴承式旋转装置中，在构成第五间隙的轴套的外周面，具有间隙朝向第三间隙而变小的面。

由此，根据润滑剂在表面张力的作用下而要向间隙更小的一方移动的油封效果，润滑剂在第五间隙内部朝向间隙变得更窄的第三间隙移动。其结果是能够将润滑剂可靠地保持在轴承内。

进而，在上述流体轴承式旋转装置中，轮毂具有转子磁铁，在固定有轴套的基座板上安装有电动机定子，转子磁铁及电动机定子的轴向以及径向上的磁性中心实际上一致。

由此，与转子磁铁及电动机定子的磁性中心处于错开位置的现有的流体轴承式旋转装置相比较，能够减小因转子磁铁的磁化不均所造成的旋转振动或旋转速度变动。

进而，在上述流体轴承式旋转装置中，轴套由：金属烧结材料制成的烧结轴套、和包围该烧结轴套外周的轴套环构成，在烧结轴套与轴套环之间构成有连通路以连通第一或第二间隙和第三间隙。

于是，由烧结轴套与轴套环这两个部件构成了轴套，由此能够使烧结轴套的基本形状更加接近于单纯的圆筒形状。其结果，提高烧结轴套的烧结时的精度，还提高成品率。进而，可使烧结用模具结构简单化，抑制模具成本和提高模具精度。由此，能够提供量产性优异的轴承。

进而，在上述流体轴承式旋转装置中，烧结轴套以铁或铜为主成分，其烧结密度在90％以上，其表面被施加有四氧化三铁被膜或无电解镀镍。

由此，烧结材料的表面被实施了封孔，能够防止因润滑剂从轴承表面向烧结轴套的母材内部的渗入所造成的动压力的降低，所以能够提供量产性优异且轴承刚性高的轴承。此外，烧结金属材料的密度包括烧结部件的平均密度(体积密度)和表面的密度(面积密度)，但在此定义为JISZ2501，意味着用体积除脱脂后的质量的体积密度。

(发明效果)

根据本发明，能够实现可减小轴承内的旋转摩擦转矩、降低电动机等的耗电的流体轴承式旋转装置以及具备该装置的记录再生装置等信息装置。

附图说明

图1(a)、(b)是本发明的一实施方式的流体轴承式旋转装置的剖面图及其放大图；

图2是该流体轴承式旋转装置的推力动压产生槽详细图；

图3是该流体轴承式旋转装置的推力动压产生槽详细图；

图4(a)、(b)是该流体轴承式旋转装置的详细图及其放大图；

图5是该流体轴承式旋转装置的推力轴承压力图；

图6是该流体轴承式旋转装置的摩擦转矩比率说明图；

图7是该流体轴承式旋转装置的振动量比率说明图；

图8是该流体轴承式旋转装置的密封部详细图；

图9是该流体轴承式旋转装置的油封力比率说明图；

图10是该流体轴承式旋转装置的烧结轴套说明图；

图11是现有的流体轴承式旋转装置的剖面图；

图12是该流体轴承式旋转装置的推力轴承动压产生槽详细图；

图13是该流体轴承式旋转装置的摩擦转矩比率说明图；

图14是具备本发明的流体轴承式旋转装置的记录再生装置的剖面图；

图15是本发明的另一实施方式的流体轴承式旋转装置的详细图及其放大图；

图16是本发明的另一实施方式的流体轴承式旋转装置的放大图；

图17是本发明的另一实施方式的流体轴承式旋转装置的剖面图。

图中：

1-轴套；1A-轴承孔；1B-径向动压产生槽；1C-连通孔(连通槽)；1D-内轴套(烧结轴套)；1E-外轴套(轴套盖)；2-轴；3-凸缘；3A-第一推力动压产生槽；3B-第二推力动压产生槽；4-推力板；5-润滑剂；6-密封部；7-轮毂；7A-轮毂圆筒部；8-基座板；9-转子磁铁；10-定子；11-盘；21-轴套；21A-轴承孔；21B-径向动压产生槽；21C-台阶部；21D-推力动压产生槽；21E-锥部；21F-通气孔；22-轴；23-防脱件；24-底板；25-润滑油；27-轮毂；27A-环状突起部；28-基座；29-转子磁铁；30-定子；31-盘；32-密封部；40-记录再生装置；41-流体轴承式旋转装置；42-记录再生头；50-螺旋槽；51-密封圈。

具体实施方式

如下所述，结合图1(a)～图10，对具体表示用于实施本发明的最佳方式的一实施方式进行说明。

此外，在以下的说明中使用的“上方”、“下方”分别意味着轴2的轴向的一方和另一方的方向。它们的表现只是为了容易理解附图而便利地使用，并非由此而限制发明。

本实施方式的流体轴承式旋转装置，如图1(a)～图4(b)所示，具备：轴套1、轴2、凸缘3、推力板4、润滑油或高流动性润滑脂、离子性液体等润滑剂5、轮毂7、基座板8、转子磁铁9以及定子10等。

轴套1具有内轴套(烧结轴套)1D和外轴套(轴套盖)1E。此外，作为轴套1的结构，在图1(a)及图1(b)中，对内轴套1D和外轴套1E分别描述，不过，也可使用它们一体成形的轴套。

轴2的下端侧通过焊接加工、压缩成形加工等与凸缘3一体化。而且，轴2以可旋转的状态插入于轴套1的轴承孔1A中，构成具有间隙G1的径向轴承面。此外，轴2和凸缘3也可一体切削加工。

凸缘3收纳于轴套1的下方。轴2的外周面或轴套1的内周面中的至少任一个面上形成有径向动压产生槽1B。另一方面，在凸缘3和推力板4的相对面上形成有第一推力动压槽3A。另外，在凸缘3的和轴套1的相对面上形成有第二推力动压产生槽3B。而且，在轴套1上形成有与其轴承孔1A大致平行的成为连通路的连通孔1C。

推力板4通过粘着、铆接、激光焊接等方法固定在轴套1上。在轴2的上端侧，通过压入、粘着、压入粘着、激光焊接等手法固定有近似杯形状的轮毂7，该轮毂7具有可搭载盘的盘承受面(附加构件承受面)。而且，在轴套1的上端侧附近的外周面与具有比该外周面稍大的直径的所述近似杯形状的轮毂的内周面之间，设有具备最大间隙G2的作为第五间隙的密封部6。推力板4与凸缘3之间的第一间隙、凸缘3与轴套1下端面之间的第二间隙、轴套1的轴承孔1A的第四间隙、轴套1的上端面与轮毂7之间的第三间隙、由连通孔1C和密封部6形成的袋状的轴承间隙的这些所有间隙，都由润滑油、高流动性润滑脂、离子性液体等润滑剂5填充。另外，第二间隙、作为径向轴承的第四间隙和第三间隙由连通孔1C连接，形成了润滑剂5循环的循环圈。

在基座板8上通过粘着等固定有轴套1。而且，定子10以与转子磁铁9相对的方式通过粘着等被固定于基座板8。另一方面，在轮毂7上，通过压入、粘着、压入粘着、激光焊接等固定轴2，并且通过粘着等固定转子磁铁9，通过螺钉固定或热装未图示的夹紧构件来固定盘11。

在此，对如上所述结构的本实施例的流体轴承式旋转装置的动作如下进行说明。

在本实施方式的流体轴承式旋转装置中，如图1(a)～图4(b)所示，在对定子10通电时产生旋转磁场，对转子磁铁9施加旋转力。由此，转子磁铁9与轮毂7、轴2、凸缘3、盘11一同开始旋转。若这些构件旋转，则动压产生槽1B、3A、3B将填充到轴承间隙的作为润滑剂5的润滑油收集到一处。此时，在轴2和轴套1之间的形成径向轴承的第四间隙、以及推力板4与凸缘3之间的第一间隙、凸缘3与轴套1之间的第二间隙中，产生抽运压力。由此，能够使轴2相对于轴套1和推力板4以非接触的状态旋转。而且，通过未图示的磁头或光学头，能够相对于旋转的盘11进行数据的记录再生。

第一推力动压槽3A，例如图2所示，由螺旋图案形成。另外，第二推力动压槽3B，例如图3所示，采用了人字形图案。但是，也可根据需要制作成使润滑剂5从外周朝向内周流入的方向的图案，由此，增大将润滑剂5送入推力动压槽3B的力，防止油膜断裂(润滑膜断裂)。进而，既可采用螺旋图案使其向内周流入，也可采用非对称人字形图案使其向内周流入。虽然径向轴承孔1A的动压产生槽1B由对称形状的人字形图案形成，不过也可以根据需要制作成使润滑剂5从轮毂7侧向凸缘3流入的方向的非对称图案。该情况下，可增大将润滑剂5送入动压产生槽1B的力，防止油膜断裂。

在本实施方式的流体轴承式旋转装置中，在图4(a)及图4(b)中，若设推力板4与凸缘3之间的第一间隙S1、凸缘3与轴套1下端面之间的第二间隙S2、轴套1的轴承孔1A的间隙G1、轴套1上端面与轮毂7之间的第三间隙S3，则在将第三间隙S3设为间隙S3a与间隙S3b中的任一较小一方时，这些间隙的大小关系满足以下的关系式(1)。

S3＞(S1+S2)·····(1)

由此，无论凸缘3在轴套1和推力板4之间的间隙内在任何位置旋转，都能够始终确保第三间隙S3，所以，在第三间隙S3中能够始终保持一定量的润滑剂5。另外，由于作为推力轴承部的凸缘3的两面的第一、第二间隙S1、S2始终比第三间隙S3窄，所以第一、第二间隙S1、S2的毛细管力比第三间隙S3的毛细管力还要大。其结果，润滑剂5被可靠地保持于凸缘3的两面，即使推力轴承部的外径小，也能够获得足够的角度刚性。因此，能够大幅度降低推力轴承部的旋转阻力。

在图4(a)、图4(b)及图5中，在径向动压产生槽1B中，产生图4(a)的右部分的P所示的压力。另外，在第一推力动压槽3A中，如图4(a)所示，产生下部分的P所示的压力，并产生图中箭头C的支承力。另一方面，在第二推力动压产生槽3B中也产生压力，并产生箭头B的支承力。另外，图1(a)所示的转子磁铁9向轴向下侧吸引定子10的力，沿图4(a)所示的箭头A的方向作用，以

A方向的力+B方向的力＝C方向的力

这一关系成立的方式，自动地确定凸缘3的浮起高度和旋转位置。然而，在本实施方式中，箭头A的载荷可足够小。这是因为，第二推力轴承的压力(支承力B)具有与转子磁铁9的吸引力同等的大小。

在此，箭头A方向的力在图11的现有例中为15克力以上，但在本实施方式中为2～3克力左右。因此，在轴承旋转起动的同时，在第一推力动压产生槽3A的力的作用下迅速浮起，所以与现有技术相比能够降低起动时或停止时轴承部分的摩擦或磨损。

另外，径向动压产生槽1B、第一推力动压槽3A因各自的尺寸偏差，例如第二推力动压槽3A如图4(a)的箭头E所示，在产生了使润滑剂5从外周向内周流入的泵压力的情况下，润滑剂5被搬运向图4(a)的箭头F方向。其结果，构成润滑剂5从第三间隙通过连通孔1C再经过第二间隙供给到径向轴承面，然后返回到第三间隙的循环圈。润滑剂5通过循环对轴承面进行冷却，将从润滑剂5熔析出的微少的空气从轴承面向第三间隙排出。在第三间隙中，与现有例不同，在朝向内周的方向上没有形成有动压产生槽。因此，排出的空气容易从密封部6排出。

另外，另一方面，在径向轴承面的动压产生槽1B具有非对称性的槽图案以使润滑油被搬运向图4(a)中箭头H方向的情况下，润滑剂5从第三间隙供给到径向轴承面。而且，构成润滑剂5经过第二间隙再通过连通孔1C返回到第三间隙的反方向的循环圈。另外，在第二推力动压槽3A中，如图5的箭头G所示，在产生了使润滑剂5从内周向外周流入的泵压力的情况下，润滑剂5沿反方向的循环圈循环。该情况下，在第三间隙中，与现有例不同，在朝向内周的方向上也没有形成有动压产生槽。因此，排出的空气容易从密封部6排出。润滑剂5在循环圈内流动的方向无论是哪一方向均没有明显差别，任一方向均容许。

图6是表示本实施方式的流体轴承式旋转装置的摩擦转矩的大小的关系的图。与表示现有的流体轴承式旋转装置的关系的图13相比较，径向轴承部的摩擦转矩成为与现有例大体相同的大小。但是，推力轴承部在凸缘两面的推力动压产生槽3A、3B的压力作用下强力地产生角度刚性(将在轴倾斜时要复原的力相对于其变位角度的比例称为角度刚性)。因此，凸缘3的直径及二组推力动压槽3A、3B的直径足够小即可，所以通过降低摩擦转矩，能够抑制电动机的耗电。

图7是将电动机的振动量与现有例进行比较的图。在本实施方式中，图1(a)的转子磁铁9在轴向上吸引定子10的力为2～3克力左右而足够小。该吸引力和其偏差成为电动机整体的振动源，有可能给电动机性能带来不良影响。在本实施方式的流体轴承式旋转装置中，由于该振动源小，所以能够使电动机以低振动且低噪音旋转。

在图8及图9中，密封部6在轴套1的外周面、和具有比该外周面稍大的直径的、具有可搭载盘的盘承受面的近似杯状轮毂的内周面之间(第五间隙)具有最大间隙G2，所述密封部6的最小间隙(G20)，在最小部与第三间隙S3大体同程度。但是，在最大部具有800μm左右的尺寸，通过间隙变化地形成作为一个面的锥状，从而利用润滑油的表面张力在轴承内保持润滑剂5。另外，轴承孔1A的径向轴承面的间隙G1(第四间隙)、第三间隙S3、以及密封部6的最大间隙G2的关系满足以下的关系式(2)而设计。

G2＞S3＞G1·····(2)

由此，润滑剂5在其表面张力的作用下要向间隙小的一方移动，所以能够获得油封效果。

进而，优选的是，上述密封部6的最小间隙(G20)规定间隙的大小，以满足以下的关系式(3)。

G20＞S3·····(3)

进而，由于排出的空气(气泡)向与润滑油相反方向移动，所以容易从密封部6排出到外部。图9中表示有：在轴承的各转速下离心力(K)作用于密封部6的润滑剂5而其分力(Kz)对润滑油进行密封的力、和由所述表面张力产生的油封力(J)这两个力。表面张力(J)不依赖于转速而示为恒定值，离心力(K)的分力(Kz)对应于转速而依次增大。而且，由于油封力为它们的和(J+Kz)，所以油封力增加，润滑油不易泄漏。此外，与图8的情况有所不同，在轮毂7的内周面的内径尺寸未朝向间隙S1的一方减小的情况下，若离心力(K)作用于润滑剂5，则其分力(Kz)作用于润滑油流出的方向。此时，油封力成为它们的差(J-Kz)，但即便如此，如果是约为1万rpm以下的转速，则差(J-Kz)的值也是足够量，润滑油不会流出。

此外，在本实施方式中，轴套1由纯铁、不锈钢、铜合金等构成，轴2由不锈钢等构成。另外，轴套1是由车床等加工的金属杆，连通孔1C通过钻头等加工。另外，其直径为2mm～5mm，作为润滑剂5使用了低粘度的酯润滑油。但并不限定于此，也可为氟系润滑油或离子性液体等。

另外，第一间隙S1为5μm，第二间隙S2为10～100μm，第三间隙S3为50～200μm，径向轴承面的间隙G1(第四间隙)为1～5μm。

进而，在设于轮毂7和轴套1(内轴套1D侧)的第三间隙中，可在轮毂7的下表面通过车床加工等加工螺旋槽等。由此，可使润滑剂5容易流入内部。此外，该情况下，润滑油的循环方向优选设为图4(a)中的I方向。

另外，内轴套1D是以铁或铜为主成分的烧结轮毂，其烧结密度在90％以上。在该实施例中，连通孔1C是垂直槽(连通槽)，可以利用没有图示的模具来形成。而且，其表面通过实施四氧化三铁被膜或无电解镀镍而被封孔。于是，通过使烧结密度达到90％以上，可防止动压从轴承表面的漏出。此外，在此以下的烧结密度下确认出：润滑剂从轴承表面向烧结轴套的母材内部漏出，产生动压力的下降，无法获得轴承的刚性。

在此，上述烧结密度是指：在通过石蜡等对烧结体的表面的开气孔实施了封孔处理后的状态下，基于阿基米德法的从烧结体的重量和体积求出的密度、除以利用烧结体的仅是通常成分的真密度而得到的值。

另外，通过在其表面实施四氧化三铁被膜或无电解镀镍，可赋予耐磨损性和防锈效果，能够获得可长期使用的高可靠性的流体轴承式旋转装置。

此外，根据设置循环路径(circulation passage)和如前所述那样设计各部的间隙以达到S3＞(S1+S2)这两种情况的组合效果，润滑油在润滑油表面张力的作用下充满于间隙小的部分(smaller bearing gap)(S1，S2)。另外同时，封入轴承内部(bearing cavity)的空气或气泡随着润滑油在循环流动下顺利地排出(expel air bubbles out of the bearing)而向间隙多的部分(S3)移动。其结果，在轴承间隙中，油膜欠缺(oil filmdisruption)消失，轴承间隙完全被润滑油充满。因此，在现有的轴承设计中，将油膜欠缺估计在内，使轴承面积和轴承跨度具备足够余量而较大设计，但在本发明中，即使降低余量率来设计也是长寿命(long-termreliability)，所以对小型·薄型(tiny(miniature？)and small thicknesshydrodynamic bearing)的轴承有利。

在本实施方式的流体轴承式旋转装置中，根据以上的结构，通过将润滑剂5的循环路径设置在轮毂7和轴套1之间的空间，能够使流体轴承式旋转装置薄型化。而且，通过设置在凸缘3的上下两面的间隙所形成的两个动压推力轴承部作为推力轴承，能够得到高角度刚性且使旋转摩擦转矩足够小。进而，通过使转子磁铁9和定子10的在轴向以及径向上的磁性中心大体一致来限制磁吸引力的产生量，从而能够减小因转子磁铁9的磁化不均所造成的旋转振动或旋转速度变动。而且，通过组合这些结构，利用各自的效果能够实现最佳的流体轴承式旋转装置。

[其它实施方式]

(A)

在上述实施方式中，作为流体轴承式旋转装置，列举如下例子进行了说明，即，在凸缘3与推力板4的相对面之间形成有第一推力动压槽3A，在凸缘3与轴套1的相对面之间形成有第二推力动压产生槽3B，从而包括两个推力轴承部。但是，本发明并不限定于此。

例如，也可为如下的流体轴承式旋转装置，即，仅在凸缘与推力板的相对面之间、或凸缘与轴套的相对面之间的任一部位设有第一或第二推力动压槽，以作为推力轴承部。

但是，在流体轴承式旋转装置的轴向的两侧，通过分别形成推力轴承部，由此在推力轴承部获得轴向的动压平衡的同时抑制旋转阻力的增大，在这一点上，如上述实施方式所述，更优选在轴向的两侧分别设置推力轴承槽。

(B)

在上述实施方式中，列举如下例子进行了说明，即，在图7中，相对于在轮毂7与轴套环(外轴套1E)之间形成的第三间隙(S3a)，轮毂7与烧结轴套(内轴套1D)之间的间隙(S3b)为同程度的尺寸。但是，本发明并不限定于此。

例如，由轮毂7和轴套环构成的第三间隙(S3a)、和轮毂7与烧结轴套之间的间隙(S3b)不必一定为大致同程度的间隙。

(C)

在上述实施方式中，以流体轴承式旋转装置的结构为例进行了说明。但是，本发明并不限定于此。

例如，如图14所示，在将上述的流体轴承式旋转装置搭载于记录再生装置来使用的情况下，也能够获得旋转阻力小且能够降低耗电的记录再生装置。

(D)

在上述实施方式中，列举如下例子进行了说明，即，如图4(a)及图4(b)所示，通过形成将外轴套(轴套盖)1E与轮毂7之间的间隙作为最大间隙G2的锥形密封状，由此在间隙内保持润滑剂。但是，本发明并不限定于此。

例如，如图15所示，也可构成为：不形成锥形密封部，而在轮毂7的内周面形成螺旋槽50来保持润滑剂。或者，也可构成为：将上述图4(a)所示的锥形密封部和图15所示的螺旋槽进行组合来保持润滑剂。

(E)

在上述实施方式中，使轮毂等由一部件构成为例进行了说明。但是，本发明并不限定于此。

例如，如图16所示，也可在注入润滑剂5之后，在轮毂圆筒部7A的下端侧通过压入等固定截面L字形状的密封环51，而与轮毂实现了一体化。由此，在润滑剂5的注入时，由于轴承开口部较宽，所以润滑剂5在注入时溢出、附着于轴承外部的情况也消失。进而，通过缩小密封环51的下端侧与外轴套1E之间的轴向间隙，能够抑制润滑剂5的蒸发且延长高温时的轴承寿命。另外，在施加了转子脱出方向的较大的冲击力时，由于能够与推力轴承部的凸缘一同承受冲击负荷，所以能够承受更大的冲击。

进而，轮毂也可由上述以外的形状所构成的多个部件构成，并不损害发明的本质。除此之外的部件也可同样在不损害发明本质的范围内变形。

(F)

在上述实施方式中，连通路的下侧开口部处于第二间隙S2附近，且与轴承孔平行，以此为例进行了说明。但是，本发明并不限定于此。

例如，如图17所示，也可将连通路的下侧开口部设在第一间隙S1附近。进而，连通路也可相对于轴承孔例如以螺旋形式设为非平行。在此，连通路1C的平面形状没有必要是圆弧状，也可以是在外周上设置了一处以上的D切口形状。

(G)

在上述实施方式中，以推力板4被固定于轴套1的结构为例进行了说明。但是，本发明并不限定于此。

例如，也可以是推力板固定于基座板8的结构。

(H)

在上述实施方式中，以轴套1由内轴套1D和外轴套1E这两个部件构成的情况为例进行了说明。但是，本发明并不限定于此。

例如，轴套可以是由通过对铜合金或者不锈钢合金等的圆棒材料进行车削加工而形成的一个部件构成，还可以通过钻头加工来设置连通路。

(I)

在上述实施方式中，以转子磁铁9直接固定于轮毂7的情况为例进行了说明。但是，本发明并不限定于此。

例如，可以通过非磁性材料形成轮毂本体，另外，将磁性材料制成的圆环状后轭(back yoke)固定于轮毂，在该后轭上固定转子磁铁。

(J)

在上述实施方式中，附加于电动机的附加构件设为磁盘而进行了说明。但是，本发明并不限定于此。

例如，也可为HDD和FDD等的磁盘、或CD-ROM、DVD、MO等的光盘、激光扫描器/打印机等所使用的多角镜、VCR等的旋转头装置所使用的旋转头等。

(产业上的可利用性)

根据本发明，可获得能够改善旋转性能且抑制摩擦转矩、降低电动机的耗电的效果，所以除了搭载于硬盘驱动器、光盘驱动器、盒式录像机记录器等记录再生装置以外，还可作为搭载于激光扫描器、激光打印机等信息设备的流体轴承式旋转装置而广泛应用。

Claims (10)

1.一种流体轴承式旋转装置，具备：

轴套，其具有轴承孔；

轴，其以可相对旋转的状态插入所述轴套的所述轴承孔；

凸缘，其一体地安装于所述轴的一端部附近且实质上呈圆盘状；

轮毂，其安装于所述轴的另一端部，且具有可搭载附加于电动机的附加构件的附加构件承受面；及

推力板，其与所述凸缘相对配置，

还具有：在所述轮毂与所述轴套中的所述轴的另一端侧的端面相对的面之间形成的第三间隙S3；

在所述轴的外周面或所述轴套内周面的至少一个上形成有径向动压产生槽的第四间隙G1；及

在所述轴套的所述另一端面侧的外周面与具有比所述外周面稍大的直径的所述轮毂的内周面之间形成的第五间隙，

所述第五间隙的最大间隙G2构成的所述间隙尺寸满足以下的关系式(3)：

G2＞S3＞G1·····(3)。

2.根据权利要求1所述的流体轴承式旋转装置，其中，

在所述推力板和与所述推力板相对的所述凸缘的面的至少一个上形成有推力动压槽。

3.根据权利要求1所述的流体轴承式旋转装置，其中，

在所述凸缘和与所述凸缘相对的所述轴套端面的至少一个上形成有推力动压槽。

4.根据权利要求1所述的流体轴承式旋转装置，其中，

在构成所述第五间隙的所述轴套的外周面，形成有朝向所述第三间隙而使所述第五间隙的大小变小的面。

5.根据权利要求1所述的流体轴承式旋转装置，其中，

所述轮毂具有转子磁铁，在固定有所述轴套的基座板上安装有电动机定子，所述转子磁铁及所述电动机定子的磁性中心实质上一致。

6.根据权利要求1所述的流体轴承式旋转装置，其中，

所述轴套构成为，包括：由金属烧结材料制成的烧结轴套、和包围该烧结轴套的外周的轴套环，

在所述烧结轴套与所述轴套环之间设有连通路。

7.根据权利要求6所述的流体轴承式旋转装置，其中，

所述烧结轴套以铁或铜为主成分，其烧结密度在90％以上，其表面被施加有四氧化三铁被膜或无电解镀镍。

8.根据权利要求1所述的流体轴承式旋转装置，其中，

所述附加构件是磁盘、光盘、多角镜、旋转头中的至少一种。

9.根据权利要求4所述的流体轴承式旋转装置，其中，

所述第五间隙的最小间隙G20形成为满足以下关系式(4)，

G20＞S3·····(4)。

10.一种信息装置，其中，

具备权利要求1所述的流体轴承式旋转装置。

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