JP2001050257A - 動圧流体軸受装置及び電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラスト軸受部における動圧発生用溝部とし
てスパイラル溝を採用して軸受部における損失を低減さ
せ、電動機を比較的小電流で駆動することができる。 【解決手段】 中間径方向間隙拡大部１８と外部に開口
する中間通気孔１９を固定スリーブ体１４内に設ける。
下ラジアル軸受部２２におけるスリーブ部１４ａ１の内
周面に、中心を下方に偏心させた動圧発生用のヘリング
ボーン溝２２ａを設ける。上下スラスト軸受部２６・２
８に動圧発生用のポンプイン型のスパイラル溝２６ａ・
２８ａを設ける。スラスト支持部１６の上面における外
方部に一端が開口し、他端が中間通気孔１９の径方向中
間位置に開口するスラスト部通気孔３４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸部から張り出し
てなるスラスト板部を有してなる軸体とスリーブ体の一
方に対し他方が潤滑液を介し回転自在に支持されてなる
動圧流体軸受装置及びその動圧流体軸受装置を備えた電
動機、特に、ベアリングによる損失が小さい動圧流体軸
受装置、及びその動圧流体軸受装置を備え、比較的小電
流で駆動することができる電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図５
は、軸部ａの下端に外嵌固定されたスラスト板部ｂを有
する上下方向の回転軸体ｃが、軸部ａにスリーブ嵌合し
たスリーブ部ｄとスラスト板部ｂに外嵌した径方向内方
開口の環状のスラスト溝部ｅとを有し下端部が閉塞され
てなる固定スリーブ体ｆに対し、潤滑油（潤滑液）を介
し回転自在に支持された動圧流体軸受装置を備えたハー
ドディスク駆動用のスピンドルモータ（電動機）の従来
例についての断面図である。

【０００３】スリーブ部ｄと軸部ａの間には、それぞれ
動圧発生用のヘリングボーン溝部が設けられた上ラジア
ル軸受部ｇ及び下ラジアル軸受部ｈが形成され、両者の
間に、径方向間隙拡大部ｉが設けられている。

【０００４】間隙拡大部ｉは、固定スリーブ体ｆに設け
られた通気孔ｊを介して外部（スピンドルモータ内にお
ける固定スリーブ体ｆの外部）に連通し、ロータｋとブ
ラケットｌの間隙ｍを介して外気に通じている。

【０００５】また、間隙拡大部ｉは、回転軸体ｃに設け
られた径方向通気孔ｎ及び軸方向通気孔ｏを介して回転
軸体ｃの下端の凹部ｐに連通している。スラスト板部ｂ
と軸部ａの間には軸心方向の呼吸孔ｑが設けられ、スラ
スト板部ｂ内には、呼吸孔ｑの軸心方向中間位置とスラ
スト板部ｂの外周面を連通する呼吸孔ｒが設けられてい
る。

【０００６】スラスト板部ｂの上下面とスラスト溝部ｅ
の上下面の間には、それぞれ動圧発生用のヘリングボー
ン溝部が設けられたスラスト軸受部ｓが形成されてい
る。

【０００７】上ラジアル軸受部ｇにおける潤滑油に混在
し得る気泡は、その上部においてスリーブ部ｄの上端と
軸部ａの間から、また下部において間隙拡大部ｉ及び間
隙ｍを介して、それぞれ外部に解放され得る。下ラジア
ル軸受部ｈにおける潤滑油に混在し得る気泡は、その上
部において間隙拡大部ｉ及び間隙ｍを介して、下部にお
いて呼吸孔ｑ、凹部ｐ、軸方向通気孔ｏ、径方向通気孔
ｎ、間隙拡大部ｉ及び通気孔ｊを介して、それぞれ外部
に解放され得る。また、各スラスト軸受部ｓにおける潤
滑油中に混在し得る気泡は、呼吸孔ｑ、凹部ｐ、軸方向
通気孔ｏ、径方向通気孔ｎ、間隙拡大部ｉ及び通気孔ｊ
を介して外部に解放され得る。このように、各ラジアル
軸受部の軸心方向両端及び各スラスト軸受部の径方向両
端、すなわち動圧発生用溝部による圧力が最低となる部
分をそれぞれ外気に通じさせ、それらの部分において潤
滑油中の気泡を外部に解放することにより、温度上昇や
気圧低下時の気泡膨張による潤滑油の流出・散逸を防い
でいる。

【０００８】このようなスピンドルモータにより駆動す
るハードディスク駆動装置をノートパソコン等の携帯型
の機器に使用する場合、内蔵バッテリによる無充電での
稼動時間をできるだけ長くするために、スピンドルモー
タを駆動するための電流を低減させる要請が強い。しか
しながら、上記のような従来の動圧流体軸受装置を備え
たハードディスク駆動用のスピンドルモータにおいて
は、各軸受部における損失が比較的大きいため比較的大
きな駆動電流を必要とし、内蔵バッテリによる携帯型機
器の長時間稼動を阻む一因となっていた。

【０００９】一方、回転軸体ｃの軸部ａに、ハードディ
スクのクランプ等のためのディスククランプ用の雌ねじ
部ｔが設けられることがあるが、軸方向通気孔ｏや径方
向通気孔ｎ等と軸部ａ内のスペースの取り合いになり、
設計面の自由度が低下し、加工上の難点となる場合もあ
った。更に、上記のように必要な通気孔及び呼吸孔の数
が多いことは、製造コストの増大要因となっていた。特
に、スラスト板部ｂに上記のような呼吸孔ｑ及び呼吸孔
ｒを設ける必要があることは、コストアップは勿論、軸
部ａとスラスト板部ｂからなる回転軸体ｃを一体物とす
ることを困難としていた。

【００１０】本発明は、従来技術に存した上記のような
課題に鑑み行われたものであって、その目的とするとこ
ろは、スラスト軸受部における動圧発生用溝部としてス
パイラル溝を採用して軸受部における損失を低減させる
ことができる動圧流体軸受装置、及びその動圧流体軸受
装置を備え、比較的小電流で駆動することができる電動
機を提供することにある。

【００１１】また本発明の別の目的は、潤滑液中に混在
し得る気泡を確実に排除し得る動圧流体軸受装置及びそ
の動圧流体軸受装置を備えた電動機を提供することにあ
る。

【００１２】更に別の目的は、潤滑液中に混在し得る気
泡を、軸体以外の部分に設けた通気孔を通じて外部に解
放することができる動圧流体軸受装置及びその動圧流体
軸受装置を備えた電動機を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】(1) 本発明の動圧流体
軸受装置は、軸部とその軸部よりも径方向外方へ張り出
してなるスラスト板部とを有してなる軸体と、前記軸部
にスリーブ嵌合したスリーブ部と前記スラスト板部に外
嵌したスラスト支持部《径方向及び軸心方向において外
嵌。環状溝、その一方の内方が閉塞》とを有してなるス
リーブ体と、前記軸体とスリーブ体との間隙に充填され
た潤滑液を備えてなり、主に、前記軸部とスリーブ部が
径方向に相対する１又は２以上のラジアル軸受部、及び
前記スラスト板部が軸心方向における両側において前記
スラスト支持部とそれぞれ軸心方向に相対する両スラス
ト軸受部において、前記軸体とスリーブ体の一方に対し
他方が前記潤滑液を介して相対回転自在に支持されてな
る動圧流体軸受装置であって、前記ラジアル軸受部の１
つは前記両スラスト軸受部の一方に隣接し、そのラジア
ル軸受部に、前記潤滑液を隣接するスラスト軸受部に向
かう方向にポンピングするよう軸心方向に不平衡に形成
された動圧発生用のヘリングボーン溝部を有し、ラジア
ル軸受部に隣接するスラスト軸受部に、前記潤滑液を径
方向内方にポンピングする動圧発生用のスパイラル溝部
を有することを特徴とする（請求項１）。

【００１４】軸体及びスリーブ体の一方に対し他方が所
定速度で回転することにより、スラスト軸受部に隣接す
るラジアル軸受部における潤滑液に、軸体及びスリーブ
体の一方に対する他方の調芯に必要な動圧が発生する。
而も、スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部に有す
るヘリングボーン溝部は、そのスラスト軸受部に向かう
方向に潤滑液をポンピングするため、隣接するスラスト
軸受部におけるスパイラル溝部が径方向内方に潤滑液を
ポンピングすることと相俟って、前記ラジアル軸受部に
隣接するスラスト軸受部における潤滑液に軸心方向の負
荷を支持し得る動圧が発生する。このようにして、ラジ
アル軸受部に隣接するスラスト軸受部における動圧発生
用溝部として、径方向内方に潤滑液をポンピングするポ
ンプイン型のスパイラル溝部を用いることができる。

【００１５】ポンプイン型のスパイラル溝部は、動圧発
生の効率が良く、ヘリングボーン溝に比べて潤滑液の粘
性抵抗が小さいため、スラスト軸受部における損失を可
及的に減少させることができる。また、動圧発生の効率
が良いためスラスト板部を小径化することが可能であ
り、そのような小径化によって、スラスト板部の周速に
比例する傾向があるスラスト軸受部における損失を一層
減少させることができる。そしてこのような動圧流体軸
受装置を備えた電動機の駆動電流の電流値は、可及的に
低減させることが可能である。

【００１６】軸体を構成する軸部とスラスト板部は、一
体に形成されたものであってもよく、別体の部品を結合
してなるものであってもよい。通常、軸部は、軸心線に
対し回転対称状をなす略円柱形状であり、スラスト板部
は、通常、軸心線に対し垂直で回転対称状をなす環状板
形状である。

【００１７】スリーブ体は、軸心方向における一方にお
いて軸体（例えば軸部）との間が全周にわたり外部に実
質上開放され、他方において軸体（例えばスラスト板
部）を内部に実質上閉塞するものとすることができる。
例えば、軸体が、軸部の一端に略円板状のスラスト板部
を有するものである場合、スラスト支持部は、略円板状
のスラスト板部のうち軸部突出部分を除く全体に対し軸
心方向及び径方向に外嵌したものとすることができる。
また、スリーブ体は、軸心方向における両方において軸
体（例えば軸部）との間が全周にわたり外部に実質上開
放されたものとすることもできる。この場合スラスト支
持部は、例えばスラスト板部のうち軸部よりも径方向外
方に張出した環状部分に外嵌した径方向内方開口の環状
溝形状であるものとすることができる。なお、スリーブ
体が固定され、軸体が回転軸体として回転するものとす
ることができる他、軸体が固定され、スリーブ体が回転
スリーブ体として回転するものとすることもできる。

【００１８】スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部
の前記隣接スラスト軸受部とは逆（軸心方向における
逆）の側は、表面張力により潤滑液を各軸受部に保持し
得るよう漸次軸部とスリーブ部の径方向間隙を拡大させ
る径方向間隙拡大部とし、この径方向間隙拡大部に潤滑
液の界面を有し、界面の気体側は外部（スリーブ体の外
部、通常の場合大気等の外気）に通じるものとすること
が望まれる。

【００１９】潤滑液としては、例えばスピンドル油等の
各種潤滑油を用いることができる。潤滑液は、通常、ス
ラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部から、その隣接
スラスト軸受部を経て他方のスラスト軸受部まで、軸体
とスリーブ体の間隙に実質上連続した状態とする。

【００２０】スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部
における動圧発生用のヘリングボーン溝部は、潤滑液を
隣接するスラスト軸受部に向かう方向にポンピングする
よう軸心方向に不平衡に形成されたものであり、潤滑液
に発生する圧力は、隣接スラスト軸受部側に偏った位置
において高くなり、そのラジアル軸受部の前記隣接スラ
スト軸受部とは逆の側において最も低くなる。なお、本
発明の動圧流体軸受装置における各動圧発生用溝部は、
軸体とスリーブ体の何れに設けることもできる。

【００２１】ラジアル軸受部に隣接するスラスト軸受部
における動圧発生用のスパイラル溝部は、潤滑液を径方
向内方にポンピングするので、潤滑液に発生する圧力は
径方向内方において高くなり、スラスト軸受部の外周側
において最も低くなる。

【００２２】両スラスト軸受部のうち、前記のラジアル
軸受部に隣接するスラスト軸受部以外のスラスト軸受部
には、ヘリングボーン溝部やスパイラル溝部等の潤滑液
に軸心方向の負荷を支持し得る動圧を発生させる動圧発
生用溝部を設けることが望まれる。このような動圧発生
用溝部は、潤滑液に発生させる圧力がスラスト軸受部の
外周側において低くなるものであることが好ましい。

【００２３】(1-1) 両スラスト軸受部のうち、上記の
ラジアル軸受部に隣接するスラスト軸受部以外のスラス
ト軸受部には、潤滑液を径方向内方にポンピングする動
圧発生用のスパイラル溝部を有し、そのスラスト軸受部
の径方向内方側は外部に対し密封され、そのスラスト軸
受部及びその径方向内方側に潤滑液が実質上連続してい
るものとすることが望ましい（請求項２）。

【００２４】この場合、ラジアル軸受部に隣接するスラ
スト軸受部以外のスラスト軸受部及びその径方向内方側
における潤滑液はスパイラル溝部により径方向内方にポ
ンピングされ、そのスラスト軸受部の径方向内方側は閉
じた空間であるので、潤滑液に軸心方向の負荷を支持し
得る動圧が発生する。ポンプイン型のスパイラル溝部と
することにより、スラスト板部を小径化することができ
るので、このスラスト軸受部における損失をより減少さ
せることができ、このような動圧流体軸受装置を備えた
電動機の駆動電流の電流値は、より低減させることが可
能である。潤滑液に発生する圧力は、このスラスト軸受
部の径方向内方において高くなり、スラスト軸受部の外
周側において最も低くなる。

【００２５】(1-2) スラスト軸受部に隣接するラジア
ル軸受部の軸心方向における前記隣接スラスト軸受部と
は逆の側にラジアル軸受部を有さない場合、スリーブ体
の軸心方向における一方と軸体との間の全周にわたり外
部に実質上開放された部分を通じて、そのラジアル軸受
部の軸心方向における前記隣接スラスト軸受部とは逆の
側が外部に連通するものとすることができる。

【００２６】スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部
の軸心方向における前記隣接スラスト軸受部とは逆の側
に、別のラジアル軸受部を有する場合、それらのラジア
ル軸受部同士の間に、軸部の外周面とスリーブ部の内周
面との径方向間隙が両ラジアル軸受部よりも大きい環状
の中間径方向間隙拡大部を有し、その中間径方向間隙拡
大部に開口して外部（スリーブ体の外部）に連通する中
間通気孔を有するものとすることができる（請求項
３）。

【００２７】スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部
において潤滑液中の気泡は潤滑液の圧力が最も低くなる
側、すなわち軸心方向における前記隣接スラスト軸受部
とは逆の側へ集まり易く、中間径方向間隙拡大部を経、
中間通気孔を通じて外部に解放される。隣接スラスト軸
受部の側から気泡を解放する必要がないので、スラスト
板部内や軸部内に通気孔を設けて隣接スラスト軸受部の
側を外部に通じさせる必要もない。中間通気孔は、一般
に、製造容易性の点でスリーブ体内に設けることが望ま
しい。

【００２８】中間径方向間隙拡大部は、少なくとも軸心
方向両端部が、両ラジアル軸受部に向かって径方向間隙
が漸次縮小するものとし、各径方向間隙漸次縮小部にそ
れぞれ潤滑液の界面が位置するものとすることが望まし
い。更に、各径方向間隙漸次縮小部に十分な径方向間隙
を形成して十分な量の潤滑液が保持され、両ラジアル軸
受部（及びスラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部を
通じてその隣接スラスト軸受部）に対し潤滑液が十分に
補給されるようにすることが望ましい。中間径方向間隙
拡大部は、軸心方向のまわりに回転対称状をなすものと
することができる。

【００２９】前記の別のラジアル軸受部は、潤滑液の圧
力を高める動圧発生用溝部を有するものとすることが好
ましく、その動圧発生用溝部としては、例えば発生する
圧力が軸心方向中央を中心として均衡したもの、具体的
には、そのラジアル軸受部の軸心方向における中央を中
心として軸心方向に対称に形成されたヘリングボーン溝
を採用し得る。この別のラジアル軸受部における軸心方
向一方側は、中間径方向間隙拡大部に臨む。他方側はス
リーブ体の軸心方向における一方と軸体との間の全周に
わたり外部に実質上開放された部分を経て外部に通じる
ものとすることができる。この別のラジアル軸受部の軸
心方向における前記中間径方向間隙拡大部とは逆の側
は、表面張力により潤滑液を各軸受部に保持し得るよう
漸次径方向間隙を拡大させる径方向間隙拡大部とし、こ
れらの径方向間隙拡大部に潤滑液の界面を有するものと
することが望ましい。このラジアル軸受部における潤滑
液中に混在し得る気泡は、中間径方向間隙拡大部を経、
スリーブ体内の中間通気孔を通じて外部に解放される
か、或いは、例えばスリーブ体の軸心方向における一方
と軸体との間の全周にわたり外部に実質上開放された部
分を経て外部に解放される。

【００３０】中間通気孔は、中間径方向間隙拡大部に１
又は２以上開口するものとすることができる。その開口
位置は、中間径方向間隙拡大部における径方向間隙が最
大の位置とすることが好ましい。

【００３１】(1-3) 上記動圧流体軸受装置は、スラス
ト板部とスラスト支持部の間隙のうち、スラスト軸受部
の外周部若しくはそれよりも径方向外方部分又はそれら
両方にわたる部分に（１又は２以上）開口して外部に連
通するスラスト部通気孔を有するものとすることが望ま
しい（請求項４）。

【００３２】ラジアル軸受部に隣接するスラスト軸受部
において潤滑液中の気泡は潤滑液の圧力が最も低くなる
側、すなわちスラスト軸受部の外周側へ集まり易く、ス
ラスト部通気孔を経て外部に解放される。上記(1-1)の
場合のラジアル軸受部に隣接するスラスト軸受部以外の
スラスト軸受部についても同様である。スラスト軸受部
の径方向内方側から気泡を解放する必要がないので、ス
ラスト板部内や軸部内に通気孔を設けてスラスト軸受部
の径方向内方側を外部に通じさせる必要もない。

【００３３】スラスト部通気孔は、一般に、スリーブ体
内に設けることが望ましい。

【００３４】スラスト部通気孔は、スラスト板部とスラ
スト支持部の間隙に対し、例えば軸心方向若しくはほぼ
軸心方向又は開口部に向かって径方向外側寄りに傾斜し
て開口するものとすることができる。回転時に潤滑液が
遠心力によりスラスト部通気孔を通じて流出するのを防
ぐためである。

【００３５】(1-4) 上記動圧流体軸受装置は、中間通
気孔及びスラスト部通気孔がスリーブ体内に設けられ、
軸体内には設けられていないものとすることが望ましい
（請求項５）。

【００３６】軸体（軸部とスラスト板部の両方又は一
方）に通気孔を設ける必要がなく、製造工程が容易にな
って製造コストを大きく削減し得る。また軸部とスラス
ト板部が一体の軸体であっても必要な通気孔を容易に形
成し得る。

【００３７】(1-5) 上記(1-3)又は(1-4)の動圧流体軸
受装置は、スラスト軸受部の外周部若しくはそれよりも
径方向外方部分又はそれら両方にわたる部分に対し、ス
ラスト部通気孔がほぼ軸心方向に開口し、そのスラスト
部通気孔の開口端部が、軸心方向に対し傾斜する傾斜面
により拡開しているものとすることが望ましい（請求項
６）。

【００３８】この傾斜面による拡開方向は、特に限定さ
れない。例えば、何れかの方向に傾斜するもの、ほぼ一
定中心角にわたる扇状の傾斜面、又は全方向に漏斗状に
傾斜するもの等とすることができる。

【００３９】開口端部を拡開させる傾斜面において表面
張力により潤滑液の界面が保持されるので、余分な潤滑
液をスラスト部通気孔の開口端部に保持し得ると共に、
スラスト軸受部（及びスラスト軸受部に隣接するラジア
ル軸受部）に対しその潤滑液を補給することができる。

【００４０】(1-6) なお、スラスト部通気孔及び中間
通気孔は、潤滑液がそれらの内部を閉塞した状態でそれ
らの内部に表面張力（毛細管現象）により保持されるこ
とが防がれる程度に大きい横断面サイズであるものとす
ることが好ましい。また、スラスト部通気孔及び中間通
気孔は、一部共通又は連結したものであっても差し支え
ない。スリーブ体が回転するものである場合、スラスト
部通気孔及び中間通気孔は回転のバランスを崩さないよ
う配することが望まれる。

【００４１】本発明の動圧流体軸受装置は、電動機の
他、種々の機械器具に利用することができる。

【００４２】(2) 本発明の電動機は、上記動圧流体軸
受装置を備え、軸体又はスリーブ体がロータと一体的に
回転するものである（請求項６）。

【００４３】スリーブ体が固定され、軸体が回転軸体と
して回転するものとすることもでき、軸体が固定され、
スリーブ体が回転スリーブ体として回転するものとする
こともできる。

【００４４】この電動機は、ハードディスク等の磁気デ
ィスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、Ｃ
Ｄ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディ
スクを始めとする記録媒体、特に円盤状記録媒体を駆動
するためのスピンドルモータの他、種々の電動機として
用いることができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１乃至
図３を参照しつつ説明する。

【００４６】図１乃至図３は、本発明の実施の形態の一
例としての動圧流体軸受装置についてのものであって、
そのうち図１は断面図及びその一部拡大図、図２は、図
１におけるスリーブ形成体のII−II線断面図、図３は、
図１におけるスリーブ形成体の底面図である。図４は、
図１乃至図３の動圧流体軸受装置を備えたハードディス
ク駆動用のスピンドルモータ（電動機）の断面図であ
る。尤も、この動圧流体軸受装置は、他の電動機や種々
の機械器具にも利用し得る。

【００４７】回転軸体１２は、上下方向の軸部１２ａ
と、その軸部１２ａの下端部に環状板状に同軸状に張出
してなる円板状のスラスト板部１２ｂからなる一体物で
ある。軸部１２ａの外周面の上下中間部は断面円弧状の
環状円弧凹部１２ａ１に形成されている。軸部１２ａの
上端部は、上方に向かって漸次縮径された後、更に一定
径の小径部１２ａ２に縮径されている。軸部１２ａに
は、上方開口の軸心方向の雌ねじ部１３が設けられてい
る。

【００４８】回転軸体１２には、スリーブ形成体１４ａ
と固定スラスト板１４ｂからなる固定スリーブ体１４が
外嵌されている。スリーブ形成体１４ａにおけるスリー
ブ部１４ａ１は、軸部１２ａのうちスラスト板部１２ｂ
と上端の小径部１２ａ２との間の部分にスリーブ嵌合し
ている。スリーブ形成体１４ａにおけるスリーブ部１４
ａ１の下方の内径は、下方に向かって、中内径部１４ａ
２及び大内径部１４ａ３へと順次拡径されている。この
大内径部１４ａ３に円板状の固定スラスト板１４ｂが内
嵌固定されることにより、スラスト板部１２ｂに対し径
方向及び軸部１２ａを除く軸心方向に外嵌したスラスト
支持部１６が形成されている。

【００４９】スリーブ部１４ａ１の内周面の上下中間部
は、溝底の断面が平坦な環状凹部１４ａ４に形成され、
環状円弧凹部１２ａ１と相対している。環状凹部１４ａ
４と環状円弧凹部１２ａ１の間には、環状の中間径方向
間隙拡大部１８が形成されている。また、両端が環状凹
部１４ａ４の上下中間位置と固定スリーブ体１４の外周
面にそれぞれ開口する径方向の中間通気孔１９が、固定
スリーブ体１４内に設けられている。

【００５０】中間径方向間隙拡大部１８の上下における
スリーブ部１４ａ１と軸部１２ａの間には、それぞれ上
ラジアル軸受部２０及び下ラジアル軸受部２２が形成さ
れている。上ラジアル軸受部２０におけるスリーブ部１
４ａ１の内周面には、中心（溝の折曲位置）をその上ラ
ジアル軸受部２０の上下中間位置に位置させて上下対称
状に形成した動圧発生用のヘリングボーン溝２０ａ（図
１には破線で模式的に示されている）が設けられてい
る。回転軸体１２の回転時には、ヘリングボーン溝２０
ａによって、上ラジアル軸受部２０に充填された潤滑油
Ｖに、上下中間位置に向かって上下均衡して圧力が高ま
るように動圧が発生し、上下端において最も圧力が低く
なる。一方、下ラジアル軸受部２２におけるスリーブ部
１４ａ１の内周面には、中心（溝の折曲位置）を下方に
偏心させ、潤滑油Ｖを下方にポンピングするよう軸心方
向に不平衡に形成した動圧発生用のヘリングボーン溝２
２ａ（図１には破線で模式的に示されている）が設けら
れている。回転軸体１２の回転時にヘリングボーン溝２
２ａによって下ラジアル軸受部２２に充填された潤滑油
Ｖに発生する動圧は、下ラジアル軸受部２２の下端に近
い位置に偏って高まり、下ラジアル軸受部２２の上端に
おいて最も低くなる。

【００５１】上ラジアル軸受部２０の上側は、軸部１２
ａが漸次縮径されてスリーブ部１４ａ１との間隙を漸次
拡大させる径方向間隙拡大部２４に臨み、上ラジアル軸
受部２０に充填された潤滑油Ｖの上方界面は、表面張力
により径方向間隙拡大部２４に位置する。上ラジアル軸
受部２０の下側は、中間径方向間隙拡大部１８に臨み、
上ラジアル軸受部２０に充填された潤滑油Ｖの下方界面
は、表面張力により中間径方向間隙拡大部１８の上半部
における中間通気孔１９の開口部よりも上方（上方に向
かって漸次径方向間隙が縮小する部分）に位置する。

【００５２】下ラジアル軸受部２２の上側は、中間径方
向間隙拡大部１８に臨み、下ラジアル軸受部２２に充填
された潤滑油Ｖの上方界面は、表面張力により中間径方
向間隙拡大部１８の下半部における中間通気孔１９の開
口部よりも下方（下方に向かって漸次径方向間隙が縮小
する部分）に位置する。

【００５３】中間径方向間隙拡大部１８の上下にはそれ
ぞれ十分な量の潤滑油Ｖが保持され、上ラジアル軸受部
２０及び下ラジアル軸受部２２に対し潤滑油Ｖが十分に
補給され得る。

【００５４】スラスト支持部１６の上下面は、実質上平
行に構成された内周側から外周側に向かって内外中間位
置においてそれぞれ漸次上下に傾斜して離隔した後、再
び実質上平行となる。スラスト支持部１６の上下面のう
ち実質上平行に構成された内周側とスラスト板部１２ｂ
の上下面の間に、それぞれ上スラスト軸受部２６及び下
スラスト軸受部２８が形成され、そのスラスト支持部１
６の上下面のうち実質上平行に構成された内周側には、
それぞれ動圧発生用のポンプイン型のスパイラル溝２６
ａ・２８ａ（図１には破線で模式的に示されている）が
設けられている。回転軸体１２の回転時には、スパイラ
ル溝２６ａ・２８ａによって、上スラスト軸受部２６及
び下スラスト軸受部２８にそれぞれ充填された潤滑油Ｖ
に、矢示（破線）のように径方向内方に向かって圧力が
高まるように動圧が発生する。潤滑油Ｖに発生する動圧
は、上スラスト軸受部２６及び下スラスト軸受部２８の
外周側において最も低くなる。

【００５５】潤滑油Ｖは、下ラジアル軸受部２２の上方
界面から、下ラジアル軸受部２２、上スラスト軸受部２
６、スラスト板部１２ｂの外周側、下スラスト軸受部２
８、及びその径方向内方に至るまで、実質上連続した状
態で充填されている。中間径方向間隙拡大部１８に保持
された潤滑油Ｖは、下ラジアル軸受部２２を通じて上ス
ラスト軸受部２６に補給され得る。

【００５６】スラスト部通気孔３４は、スラスト支持部
１６の上面におけるスパイラル溝２６ａの外周縁からそ
れよりも径方向外方の部分に一端が開口し、他端が中間
通気孔１９の径方向中間位置に開口するように、固定ス
リーブ体１４内に軸心方向に設けられている。スラスト
部通気孔３４のスラスト支持部１６に対する開口端部３
４ａは、主に径方向内方に傾斜するよう上に凸に湾曲し
た傾斜面３４ｂにより拡開している。開口端部３４ａを
拡開させる傾斜面３４ｂにおいて表面張力により潤滑油
Ｖの界面が保持されるので、余分な潤滑油Ｖをスラスト
部通気孔３４の開口端部３４ａに保持し得ると共に、上
下スラスト軸受部２６・２８（及び上スラスト軸受部２
６に隣接する下ラジアル軸受部２２）に対しその潤滑油
Ｖを補給することができる。

【００５７】図４に示されるように、固定スリーブ体１
４の下部がブラケット３６の内周環状壁部３６ａに同軸
状に内嵌固定され、回転軸体１２の軸部１２ａの上端の
小径部１２ａ２にカップ形のロータハブ３８がその中央
嵌合孔３８ａにおいて嵌合固定され、内周環状壁部３６
ａに外嵌固定されたステータ４０とロータハブ３８の外
周壁部３８ｂに内嵌固定された円筒状のロータマグネッ
ト４２が径方向に相対するものとすることにより、軸回
転型のスピンドルモータ４４が構成されている。固定ス
リーブ体１４の外周部における中間通気孔１９の開口部
は、内周環状壁部３６ａの上方においてスピンドルモー
タ４４内に通じており、更に、ブラケット３６とロータ
ハブ３８の間隙４６を通じて外気に通じている。

【００５８】ハードディスク（図示せず）は、ロータハ
ブ３８に外嵌され、雌ねじ部１３にねじ止めされるクラ
ンプ部材（図示せず）により保持され得る。

【００５９】ロータハブ３８の回転による回転軸体１２
の回転時には、上ラジアル軸受部２０における潤滑油Ｖ
の圧力は上下中間位置に向かって上下均衡して圧力が高
まるので、潤滑油Ｖ中に混在し得る気泡は、中間径方向
間隙拡大部１８を経、スリーブ体内の中間通気孔１９を
通じて外部（スピンドルモータ４４内における固定スリ
ーブ体１４の外部、すなわち外気）に解放されるか、或
いは径方向間隙拡大部２４を経て外部に解放される。

【００６０】また、回転軸体１２の回転時には、下ラジ
アル軸受部２２における潤滑油Ｖに、ヘリングボーン溝
２２ａによって、下ラジアル軸受部２２の下端に近い位
置に偏って圧力が高まるように動圧が発生すると共に、
上スラスト軸受部２６における潤滑油Ｖに、スパイラル
溝２６ａによって、径方向内方に向かって圧力が高まる
ように動圧が発生するので、下ラジアル軸受部２２にお
いて調芯に必要な動圧が潤滑油Ｖに発生すると共に、上
スラスト軸受部２６における潤滑油Ｖに軸心方向の負荷
を支持し得る動圧が発生する。同時に、下スラスト軸受
部２８の径方向内方側は閉じた空間であるので、下スラ
スト軸受部２８における潤滑油Ｖに軸心方向の負荷を支
持し得る動圧が発生する。上下スラスト軸受部２６・２
８におけるポンプイン型のスパイラル溝２６ａ・２８ａ
は、動圧発生の効率が良く、ヘリングボーン溝に比べて
潤滑油Ｖの粘性抵抗が小さいため、上下スラスト軸受部
２６・２８における損失を可及的に減少させることがで
きると共に、ヘリングボーン溝を用いる場合に比しスラ
スト板部１２ｂが小径化されているので、回転による損
失を一層減少させることができ、スピンドルモータ４４
の駆動電流の電流値を可及的に低減させることができ
る。

【００６１】下ラジアル軸受部２２の潤滑油Ｖに発生す
る動圧は下ラジアル軸受部２２の上端において最も低く
なり、上スラスト軸受部２６の潤滑油Ｖに発生する動圧
は、上スラスト軸受部２６の外周側において最も低くな
る。下ラジアル軸受部２２又は上スラスト軸受部２６に
おける潤滑油Ｖ中に混在し得る気泡は、潤滑油Ｖが低圧
である側、すなわち下ラジアル軸受部２２における上方
又は上スラスト軸受部２６における径方向外方へ移動
し、下ラジアル軸受部２２から中間径方向間隙拡大部１
８を経、固定スリーブ体１４内の中間通気孔１９を通じ
て外部に解放されると共に、上スラスト軸受部２６から
軸心方向間隙拡大部３０を経、固定スリーブ体１４内の
スラスト部通気孔３４及び中間通気孔１９を通じて確実
性高く外部に解放される。また、下スラスト軸受部２８
における潤滑油Ｖ中に混在し得る気泡は、同様に軸心方
向間隙拡大部３２を経、固定スリーブ体１４内のスラス
ト部通気孔３４及び中間通気孔１９を通じて確実性高く
外部に解放される。

【００６２】このように、潤滑油Ｖ中に混在し得る気泡
を、固定スリーブ体１４内にのみ設けたスラスト部通気
孔３４及び中間通気孔１９を通じて確実性高く外部に解
放させ得るので、温度上昇や気圧低下等による気泡の膨
張による潤滑液の流出・散逸を防止することができ、而
も、通気孔の数が少なく回転軸体１２を一体物とするこ
とができるので、製造工程が容易で製造コストを大きく
削減し得る。

【００６３】なお、例えば図１乃至図３に示される動圧
流体軸受装置における回転軸体１２の上端部を電動機の
ブラケット等に固定して固定軸体とすると共に固定スリ
ーブ体１４を回転スリーブ体とし、上下反転させること
により、固定軸体に対し回転スリーブ体が回転自在に支
持された動圧流体軸受装置を構成し得、その回転スリー
ブ体と共に回転するロータを設けることにより、軸固定
型の電動機を構成し得る。

【００６４】また、本発明の動圧流体軸受装置及び電動
機は、スラスト部通気孔３４や中間通気孔１９等のよう
な通気孔を有しないものであっても使用し得る。

【００６５】以上の実施の形態についての記述における
上下位置関係は、単に図に基づいた説明の便宜のための
ものであって、実際の使用状態等を限定するものではな
い。

【００６６】

【発明の効果】本発明の動圧流体軸受装置においては、
スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部におけるヘリ
ングボーン溝部を、隣接スラスト軸受部に向かう方向に
潤滑液をポンピングするものとし、隣接スラスト軸受部
における動圧発生用溝部として、ポンプイン型のスパイ
ラル溝部を用いることができる。ポンプイン型のスパイ
ラル溝部は、動圧発生の効率が良く、ヘリングボーン溝
に比べて潤滑液の粘性抵抗が小さいため、スラスト軸受
部における損失を可及的に減少させることができる。ま
た、動圧発生の効率が良いためスラスト板部を小径化す
ることが可能であり、そのような小径化によって、スラ
スト板部の周速に比例する傾向があるスラスト軸受部に
おける損失を一層減少させることができる。

【００６７】また、本発明の電動機は、スラスト軸受部
における損失を可及的に低減し得る本発明の動圧流体軸
受装置を備えるものであるため、その駆動電流の電流値
を可及的に低減させて消費電力を抑えることが可能であ
る。

【００６８】請求項２の動圧流体軸受装置及びそれを備
えた電動機によれば、ラジアル軸受部に隣接するスラス
ト軸受部以外のスラスト軸受部における潤滑液に軸心方
向の負荷を支持し得る動圧を発生させ、このスラスト軸
受部における損失をより減少させることができ、このよ
うな動圧流体軸受装置を備えた電動機の駆動電流の電流
値を、より低減させることが可能である。

【００６９】請求項３の動圧流体軸受装置及びそれを備
えた電動機においては、スラスト軸受部に隣接するラジ
アル軸受部において潤滑液中の気泡は軸心方向における
前記隣接スラスト軸受部とは逆の側へ集まるので、中間
径方向間隙拡大部を経、中間通気孔を通じて気泡を外部
に確実性高く解放することができる。

【００７０】請求項４の動圧流体軸受装置及びそれを備
えた電動機においては、ラジアル軸受部に隣接するスラ
スト軸受部において潤滑液中の気泡は潤滑液の圧力が最
も低くなる側、すなわちスラスト軸受部の外周側へ集ま
り易く、スラスト部通気孔を経て外部に解放される。

【００７１】請求項５の動圧流体軸受装置及びそれを備
えた電動機は、軸体（軸部とスラスト板部の両方又は一
方）に通気孔を設ける必要がなく、製造工程が容易にな
って製造コストを大きく削減し得る。また軸部とスラス
ト板部が一体の軸体であっても必要な通気孔を容易に形
成し得る。

【００７２】請求項６の動圧流体軸受装置及びそれを備
えた電動機においては、余分な潤滑液をスラスト部通気
孔の開口端部に保持し得ると共に、その潤滑液をスラス
ト軸受部（及びスラスト軸受部に隣接するラジアル軸受
部）に対し補給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】動圧流体軸受装置の断面図及びその一部拡大図
である。

【図２】図１におけるスリーブ形成体のII−II線断面図
である。

【図３】図１におけるスリーブ形成体の底面図である。

【図４】ハードディスク駆動用のスピンドルモータにつ
いての断面図である。

【図５】ハードディスク駆動用のスピンドルモータの従
来例についての断面図である。

【符号の説明】

１２ 回転軸体 １２ａ 軸部 １２ａ１ 環状円弧凹部 １２ａ２ 小径部 １２ｂ スラスト鍔部 １３ 雌ねじ部 １４ 固定スリーブ体 １４ａ スリーブ形成体 １４ａ１ スリーブ部 １４ａ２ 中内径部 １４ａ３ 大内径部 １４ａ４ 環状凹部 １４ｂ 固定スラスト板 １６ スラスト支持部 １８ 中間径方向間隙拡大部 １９ 中間通気孔 ２０ 上ラジアル軸受部 ２０ａ ヘリングボーン溝 ２２ 下ラジアル軸受部 ２２ａ ヘリングボーン溝 ２４ 径方向間隙拡大部 ２６ 上スラスト軸受部 ２６ａ スパイラル溝 ２８ 下スラスト軸受部 ２８ａ スパイラル溝 ３０ 軸心方向間隙拡大部 ３２ 軸心方向間隙拡大部 ３４ スラスト部通気孔 ３４ａ 開口端部 ３４ｂ 傾斜面 ３６ ブラケット ３６ａ 内周環状壁部 ３８ ロータハブ ３８ａ 中央嵌合孔 ３８ｂ 外周壁部 ４０ ステータ ４２ ロータマグネット ４４ スピンドルモータ ４６ 間隙 Ｖ 潤滑油

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸部とその軸部よりも径方向外方へ張り出
   してなるスラスト板部とを有してなる軸体と、前記軸部
   にスリーブ嵌合したスリーブ部と前記スラスト板部に外
   嵌したスラスト支持部とを有してなるスリーブ体と、前
   記軸体とスリーブ体との間隙に充填された潤滑液を備え
   てなり、主に、前記軸部とスリーブ部が径方向に相対す
   る１又は２以上のラジアル軸受部、及び前記スラスト板
   部が軸心方向における両側において前記スラスト支持部
   とそれぞれ軸心方向に相対する両スラスト軸受部におい
   て、前記軸体とスリーブ体の一方に対し他方が前記潤滑
   液を介して相対回転自在に支持されてなる動圧流体軸受
   装置であって、前記ラジアル軸受部の１つは前記両スラ
   スト軸受部の一方に隣接し、そのラジアル軸受部に、前
   記潤滑液を隣接するスラスト軸受部に向かう方向にポン
   ピングするよう軸心方向に不平衡に形成された動圧発生
   用のヘリングボーン溝部を有し、ラジアル軸受部に隣接
   するスラスト軸受部に、前記潤滑液を径方向内方にポン
   ピングする動圧発生用のスパイラル溝部を有することを
   特徴とする動圧流体軸受装置。
2. 【請求項２】両スラスト軸受部のうち、上記のラジアル
   軸受部に隣接するスラスト軸受部以外のスラスト軸受部
   に、潤滑液を径方向内方にポンピングする動圧発生用の
   スパイラル溝部を有し、そのスラスト軸受部の径方向内
   方側は外部に対し密封され、そのスラスト軸受部及びそ
   の径方向内方側に潤滑液が実質上連続している請求項１
   記載の動圧流体軸受装置。
3. 【請求項３】スラスト軸受部に隣接するラジアル軸受部
   の隣接スラスト軸受部とは逆の側に、別のラジアル軸受
   部を有し、それらのラジアル軸受部同士の間に、軸部の
   外周面とスリーブ部の内周面との径方向間隙が両ラジア
   ル軸受部よりも大きい環状の中間径方向間隙拡大部を有
   し、その中間径方向間隙拡大部に開口して外部に連通す
   る中間通気孔を有する請求項１又は２記載の動圧流体軸
   受装置。
4. 【請求項４】スラスト板部とスラスト支持部の間隙のう
   ち、スラスト軸受部の外周部若しくはそれよりも径方向
   外方部分又はそれら両方にわたる部分に開口して外部に
   連通するスラスト部通気孔を有する請求項１、２又は３
   記載の動圧流体軸受装置。
5. 【請求項５】中間通気孔及びスラスト部通気孔がスリー
   ブ体内に設けられ、軸体内には設けられていない請求項
   ４記載の動圧流体軸受装置。
6. 【請求項６】スラスト軸受部の外周部若しくはそれより
   も径方向外方部分又はそれら両方にわたる部分に対し、
   スラスト部通気孔がほぼ軸心方向に開口し、そのスラス
   ト部通気孔の開口端部が、軸心方向に対し傾斜する傾斜
   面により拡開している請求項４又は５記載の動圧流体軸
   受装置。
7. 【請求項７】請求項１、２、３、４又は５記載の動圧流
   体軸受装置を備え、軸体又はスリーブ体がロータと一体
   的に回転する電動機。