JP2001132735A - 動圧軸受及び動圧軸受を備えたスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハーフホワールを解消でき、軸に方向性がな
く、ラジアル軸受部に積極的に流体の導通が可能な簡単
な構造の動圧軸受を提供する。 【解決手段】 軸受部を構成するシャフト１もしくはス
リーブ１１のいずれか一方の軸受対向面が、その断面で
見て１つもしくはそれ以上の膨らみ変形部を持つ多円弧
形状で形成され、その変形部は、シャフト１もしくはス
リーブ１１の軸方向に沿う移動に伴って円周方向に移動
するスパイラル状に設けられる。前記変形部は、シャフ
ト中空内周部に挿入される中子２の突出部３による拡張
力により、もしくはスリーブ１１外周部に嵌装されるハ
ブ１２の突出部１３による押圧力により形成できる。上
記変形部は、軸受対向面に１条、もしくは所定の位相差
を設けた複数条で構成され、上記変形部を含めた軸受断
面の真円度は約２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下とす
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、ハードディスクド
ライブのような記憶機器やバーコード走査用のポリゴン
ミラー駆動などに供されるスピンドルモーターの軸受に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスクなどの記憶装置、バーコ
ードリーダに用いるポリゴンミラーの駆動などには、小
型軽量で回転精度の高いスピンドルモータが必要とされ
る。動圧気体軸受や動圧流体（オイル）軸受は、構造簡
単で安定した軸受機能を発揮することから、これら形式
による各種構造の軸受をスピンドルモータに使用するこ
とが検討されている。

【０００３】特開平１１−６９７１５号公報では、図７
に示すような構造の動圧気体軸受を備えたスピンドルモ
ータを開示している。図７において、３１のハウジング
には３２の円柱状のシャフトが固定され、そのシャフト
３２の外周部に、一方に閉塞端を有する３３の中空円筒
状のロータが回転可能に嵌装されている。駆動力は、こ
のロータ３３の外周に固定された３４のロータ磁石と、
これに対向してハウジング３１に設けられた３５のステ
ータとの間で生み出される。

【０００４】前記のように構成されたスピンドルモータ
の動作は、ステータ３５に通電することによってステー
タ３５とロータ磁石３４との間に反発／吸引力が発生
し、ロータ３３がシャフト３２を中心に回転する。この
回転によってシャフト３２の外周面とロータ３３の内周
面の間に相対運動が生じ、この結果この間隙にて動圧が
発生し、ラジアル方向が非接触の状態に保たれる。

【０００５】前記シャフト３２の外周部には図に示すへ
リングボーン状の溝３６が刻まれており、前記のように
シャフト３３が回転することにより、前記溝３６の作用
によって気体がロータ３３の下部から吸い上げられて軸
受間隙で動圧を発生させた後ロータ３３の閉塞された上
端部に導かれる結果、シャフト３２の上端面と、前記ロ
ータ３３閉塞端に空気が圧縮され、この圧力によってロ
ータ３３が浮上してスラスト方向も非接触の状態が保た
れるものである。ロータ３３の外周部に取り付けられた
つば状のスラスト板３７は、ハウジング３１に固定され
たスラスト対向板３８と対向して相対回転することによ
り、図面上でスラスト板３７を押し下げる方向のスラス
ト動圧を発生させ、先のロータ３３の浮上を一定の高さ
に抑えて回転を安定させるものである。

【０００６】ここで、先のシャフト３２の外周面に掘ら
れたへリングボーン状の溝３６は、上記のようにスラス
ト動圧発生のための空気を導入することのほかに、軸受
部において発生するハーフホワールと呼ばれる振れ回り
現象を防止する役割も果たしている。ハーフホワールと
は、回転中の回転軸の中心が軸受の中心と一致せず、回
転軸が自転しながら軸受中心の回りを公転する現象をい
う。このハーフホワールは、軸受が真円に近いほど（す
なわち、例えば真円度＜０．０１μｍ）発生し易いこと
から、前記のようにヘリングボーン状の溝を設けること
以外にも、たとえば軸受部材を構成するシャフトもしく
はスリーブの軸に垂直な断面を、楕円状（２方向に突出
部）、むすび状（３方向に突出部）、四辺状（４方向に
突出部）などに変形させることにより、これを回避する
ことが従来から知られている。

【０００７】前記のような変形を設ける手段としては、
例えば特公昭３０−４６０、特開昭５０−１３７４３、
特開平２−８９８０７に、焼ばめなどを用いる手段が開
示されている。図８は、その内特開平２−８９８０７に
開示されているもので、図の４１に示す中空円筒材中
に、４２の変形した、もしくは均等に突出部を設けた円
筒を焼ばめすることにより、前記中空円筒材４１の外周
にむすび状の変形を設けるようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記のような、軸受構
成部材の軸に垂直な断面の半径方向に変形箇所を設ける
場合、従来技術により開示された内容では、変形箇所が
軸に平行に設けられるのが常であった。このため、前記
変形箇所を設けることの効果によってハーフホワール現
象は解消されるものの、前記突出部が軸の特定方向に設
けられていることから軸に方向性が生じており、前記変
形によって軸受間隙が広くなっいてる方向に外力によっ
て軸が倒れた場合、十分な動圧が発生せずに軸受部材間
が接触する危険性があった。更に、前記軸受間隙の広い
箇所が軸に沿って平行となっているため、この間隙への
積極的な空気などの流体の吸い込み効果は期待できず、
これを有効利用することはできなかった。

【０００９】又従来技術における、ハーフホワール解消
と空気の流入とを行なうためにシャフト外周面状にへリ
ングボーン状の溝を設けることは、そのための加工に手
間がかかっていた。

【００１０】すなわち、本発明の目的は、シャフト外周
面、もしくはスリーブ内周面に溝を設けることなくラジ
アル軸受部間隙に積極的に気体の導入が可能であり、か
つハーフホワールを解消する簡単な構造の動圧軸受を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題
を、シャフト外周面もしくはスリーブ内周面のいずれか
一方の軸受対向面に突出する変形箇所を設け、その変形
箇所を軸方向へ移動するに従って円周方向に移動するス
パイラル状に設けることにより解決しようとするもの
で、具体的には以下の内容を含んでいる。

【００１２】すなわち、請求項１に記載の本発明は、円
柱状もしくは中空円筒状のシャフトと、前記シャフトの
外周面に回転可能に嵌装される中空円筒状のスリーブと
からなるラジアル軸受部を備えた動圧軸受であって、前
記シャフトの軸に垂直な断面における前記外周面が、１
つもしくはそれ以上の膨らみ変形部を持つ多円弧形状で
形成され、前記変形部が、シャフトの軸方向への移動に
伴って外周面上で円周方向に移動するスパイラル状に形
成されていることを特徴とする動圧軸受に関する。

【００１３】請求項２に記載の本発明にかかる動圧軸受
は、円柱状もしくは中空円筒状の部材とその部材の外周
面に設けられた軸方向両端に至る１条もしくはそれ以上
の数の帯状突出部とからなる中子であって、前記突出部
が前記円柱部材の軸方向の移動に伴って円周方向に移動
するスパイラル状に形成されているものを、前記突出部
の外径よりも小さい内径を有する中空円筒状の前記シャ
フトの内径中空部に焼ばめもしくは冷やしばめすること
により、前記シャフト外周面の変形部が形成されている
ことを特徴としている。

【００１４】請求項３に記載の本発明にかかる動圧軸受
は、前記中子の帯状突出部が、前記円柱部材とは別部品
にて形成されていることを特徴としている。加工を容易
にする効果がある。

【００１５】請求項４に記載の本発明にかかる動圧軸受
は、前記変形部を設けることにより、前記シャフトの軸
に垂直な任意の位置の断面における外径が、真円度約２
μｍ以下の円となることを特徴としている。

【００１６】請求項５に記載の本発明にかかる動圧軸受
は、前記変形部を設けることにより、前記シャフトの軸
に垂直な任意の位置の断面における外径が、真円度約１
μｍ以下の円となることを特徴としている。

【００１７】請求項６に記載の本発明は、円柱状のシャ
フトと、前記シャフトの外周面に回転可能に嵌装される
中空円筒状のスリーブとからなるラジアル軸受部を備え
た動圧軸受であって、前記スリーブの軸に垂直な断面に
おける内周面が、１つもしくはそれ以上の内径方向への
膨らみ変形部を持つ多円弧形状で形成され、前記変形部
が、スリーブの軸方向に移動するに伴って前記内周面を
円周方向に移動するスパイラル状に形成されていること
を特徴とする動圧軸受に関する。

【００１８】請求項７に記載の本発明にかかる動圧軸受
は、中空円筒状部材とその中空円筒状部材の内周面に設
けられた軸方向両端に至る１条もしくはそれ以上の数の
帯状突出部とからなるハブであって、前記突出部が前記
中空円筒状柱部材の軸方向への移動に伴って円周方向に
移動するスパイラル状に形成されているものを、前記突
出部の内径よりも大きな外径を有する前記スリーブの外
周面に焼ばめもしくは冷やしばめすることにより前記ス
リーブ内周面の変形部が形成されていることを特徴とし
ている。

【００１９】請求項８に記載の本発明にかかる動圧軸受
は、前記ハブの帯状突出部が、前記中空円筒状部材とは
別部品にて形成されていることを特徴としている。加工
を容易にする効果がある。

【００２０】請求項９に記載の本発明にかかる動圧軸受
は、前記変形部を設けることにより、前記スリーブの軸
に垂直な任意の位置における断面の内径が、真円度約２
μｍ以下の円となることを特徴としている。

【００２１】請求項１０に記載の本発明にかかる動圧軸
受は、前記変形部を設けることにより、前記スリーブの
軸に垂直な任意の位置における断面の内径が、真円度約
１μｍ以下の円となることを特徴としている。

【００２２】請求項１１に記載の本発明にかかる動圧軸
受は、以上の各請求項におけるシャフト及びスリーブの
いずれか一方もしくは双方が、セラミックス材からなる
ことを特徴としている。セラミックス材は、ヤング率が
高く、変形量が少ないため、前記真円度の精度管理が容
易である。

【００２３】請求項１２に記載の本発明にかかる動圧軸
受は、以上の各請求項における中子、ハブ、もしくは別
部品として形成された各帯状突出部が、ステンレス材か
らなることを特徴としている。

【００２４】そして、請求項１３に記載の本発明は、請
求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の動圧軸受を
備えたことを特徴とする、ラジアル軸受部とスラスト軸
受部が連続して設けられたスピンドルモータに関する。
本発明にかかるラジアル軸受部で導入され、軸方向に移
動する流体を、スラスト軸受部で有効活用するものであ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる第１の実施
の形態の動圧軸受につき、図面を参照して説明する。図
１は、本実施の形態にかかる動圧軸受のシャフト断面を
示したもので、図において、１は中空円筒状のシャフ
ト、２は前記シャフト１の中空部に挿入される中子であ
り、ここで中子２は、図のように円柱状の外周面に３条
の突出部３が均等間隔で延びており、その突出部３にお
ける外径は、常温においては前記シャフト１の中空部内
径よりも大きくしてある。

【００２６】図２は、前記シャフト１と中子２の全体を
見た斜視図で、図に示すように、中子２の突出部３は、
中子２の円柱部の外周をスパイラル状に取り巻くように
形成されている。本実施の形態では、中子２の材質はス
テンレス、前記シャフト１はセラミックスとしている
が、これ以外の組合せであってもよい。又、中子２は、
中空状のものとしてもよい。図２に示すように、中子２
をシャフト１の中空部へ挿入するには、中子２を冷却し
て冷やしばめするか、もしくはシャフト１を加熱して焼
ばめするかの方法による。

【００２７】図１に戻って、この図は、冷やしばめもし
くは焼ばめの結果形成された断面を示したものである。
前記常温時における寸法差から、シャフト１の中子突出
部３が接触する部分は、常温時には外部に拡張され、こ
の部分はシャフト１の外径が拡張する方向に変形する。
本実施の形態においては、図に示す変形量α（すなわち
真円度）を２μｍ以下としている。更に好ましくは１μ
ｍ以下とする。αが２μｍを超える場合には、軸受を組
立てた際のシャフトとスリーブとのクリアランスが局部
的に大きくなり過ぎ、軸受の負荷容量が減少し、軸受剛
性も小さくなるため好ましくない。一方、αが１μｍ以
下の場合には、前記クリアランスの拡大が抑えられるた
め、真円の場合に近い、高い負荷容量と軸受剛性が確保
できる。前記のように本シャフト１はセラミックス製で
あり、ヤング率が高く、変形が僅かであることから、真
円度のコントロールを比較的精度良く行なうことができ
る。

【００２８】再度図２に戻って、シャフト１の外周面に
点線４で示すのは、前記中子２が冷やしばめされた後
に、シャフト１の外周に形成される変形（半径方向に拡
大する）部分の想定線である。このように、シャフト１
外周面に突出部４が設けられる結果、この面と対向する
スリーブとの間隙に動圧の楔効果が生まれ、ハーフホワ
ールを回避する効果を生む。又、前記突出変形部４がシ
ャフト１の軸方向に沿ってスパイラル状に旋回している
ことから、軸受の方向性がなくなり、軸受をどの方向に
倒しても、軸受部材間での接触を回避する十分な抵抗力
を発揮することができる。

【００２９】更に、前記突起変形部から回転方向に半位
相ずれた変形部の中間に当る部分に形成されるシャフト
１とスリーブとの間のラジアル間隙に取り込まれた空気
などの流体が、スパイラル状に強制的に軸方向に沿って
導通されることになる。この導通された流体は、後に述
べるように、例えばスラスト動圧部におけるスラスト圧
力として有効活用することができる。

【００３０】なお、本実施の形態では、前記中子２に設
けられた突出部３が中子２の外周面に３条設けられたも
のを示しているが、これを１条のものを含め、任意の数
の突出部の帯を用いることができる。この際注意すべき
は、この突出部が設けられるシャフト１が回転する軸受
形式では、その回転時の動的バランスを考慮することで
ある。例えば前記突出部が１条に設けられるときには、
その突出部のスパイラル状の帯が、軸受長さの間でその
スパイラルがちょうど軸受面を一周（もしくはその整数
倍）するものであることが好ましい。突出部が２条以上
の場合には、軸心に対し、例えば２条の場合には１８０
°の回転対称、３条の場合には１２０°の回転対称とい
うように、それぞれ軸受面において均等間隔に位相をず
らして配置されることが好ましい。

【００３１】例外的に、前記突出部の帯が、４条もしく
はそれ以上の偶数であるときには、これを回転対称の配
置とせず、軸の各断面で見た場合に、軸の中心にて直交
する２つの線（直径）に対してそれぞれ線対称に配置す
ることが可能となる。図３はそのような配置となる軸受
の断面を例示したもので、図の１は中空状のシャフト、
２’は中子、３’は前記中子２’の外周面に設けられた
４条の突出部である。図に示すように、この４条の突出
部の配置は回転対称にはなく、それらが軸の中心で直交
する線Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙに対してそれぞれ線対称に配置さ
れている。このように配置しても、回転時における前記
動的バランスは保たれ、このときの利点としては、シャ
フト１の寸法諸元によっては、ハーフホワールの回避と
気体導通のために必要なラジアル間隙を設ける真円度条
件が均等配置では得難い場合に、図のような配置とする
こともでき、設計の自由度が増す点にある。

【００３２】前記突出部の帯をスパイラル状に傾斜させ
る場合の軸に対する傾斜角の条件に関しては、前記軸受
面を整数回周回すべき１条の場合を除き、２条以上の場
合においては、前記軸受の倒れに対しての方向性をなく
す目的からすれば、軸受の中心角で見た場合にその全て
角度において、軸受長手方向のいずれかの位置に前記突
出部が現れることが好ましい。すなわち、複数状の突出
部の内の１つの帯が外周面を旋回しながら移動する領域
を中心角で見た場合に、その移動角度が、その突出部と
他の突出部との間隔である位相のずれ角に等しいか、も
しくは大きいことが好ましい。例えば、突出部が３条で
ある場合には、その内の１条の帯の外周を移動する中心
角における角度は１２０度、もしくはそれ以上となる事
が好ましい。但し、本願発明者らが行なった実験によれ
ば、突出部の数を３条から6条とした場合、傾斜の角度
（前記軸における中心角）は、それぞれ６０度から３０
度程で十分効果があることが分った。

【００３３】更に、本実施の形態では、シャフト１の外
周面に膨らむスパイラル状の変形を中子２を用いてシャ
フト中空部内部から外部へ拡張する方法としているが、
この変形をシャフト１の外周面を直接機械加工すること
により設けるものとしてもよい。すなわち、シャフト１
の外周を前記外周方向に膨らむ変形代を見込んだ外形で
真円に仕上げた後に、今度は前記変形部を残して、その
他の部分の外周を研磨により約２μmほど削り込むもの
である。この研磨部分をスパイラル状に設けるには、砥
石をシャフト１の軸方向に移動させて研磨すると同時
に、シャフト１をゆっくり回転させることで実現でき
る。この際、前記変形部を３条設けたいときには、前記
研削加工を１２０度づつ位相をずらして３回行なうもの
とする。このような機械加工による変形部形成は、例え
ば中空状とするのが困難な小径のシャフトなどに実施す
る場合に有効である。

【００３４】次に、本発明にかかる第２の実施の形態の
動圧軸受につき、図面を参照して説明する。図４は、本
実施の形態にかかる動圧軸受を示す斜視図で、本実施の
形態は、先の第１の実施の形態において、中子に一体に
成形されているスパイラル状の突出部を別部品として構
成したことを特徴とする。すなわち、図４において、破
線１は動圧軸受を構成する中空円筒条のシャフト、７は
円柱状の中子、そして、８はスパイラル状に巻かれた帯
材である。

【００３５】本実施の形態では、中子７は例えばステン
レスの棒材であれば良く、特殊な加工を必要とせず、ま
た帯材８は、例えばステンレス製の細いフープ材を切断
してスパイラル状に巻いた物でよく、加工が簡単であ
る。前記シャフト１との組み付けは、まず、帯材８をシ
ャフト１の中空内部へスパイラル状に接着し、その後中
子７を冷やしばめすることにより行うことができる。常
温に戻った場合に、シャフト１の外周面にスパイラル状
の変形部が形成されることは、先の第１の実施の形態と
同様で、その結果得られる軸受の特性も、全く同様であ
る。なお、中子７は、中空円筒状のパイプ材とすること
も可能である。

【００３６】次に、本発明にかかる第３の実施の形態の
動圧軸受につき、図面を参照して説明する。図５は、本
発明にかかる動圧軸受の断面を示したもので、本実施の
形態では、軸受構成部品のスリーブ側を外部からの押圧
力により変形させるものであることを特徴としている。
図において、１１は軸受部を構成する中空円筒状のスリ
ーブ、１２はそのスリーブ１１を外部から覆う同じく中
空円筒状のハブで、そのハブ１２の内周面には１３の突
出部が設けられ、前記スリーブ１１を外部から押圧する
役割を果たす。すなわち、常温においては、前記突出部
１３の内径は、前記スリーブ１１の外径よりも小さく形
成されており、ハブ１２を加熱して焼ばめするか、もし
くはスリーブ１１を冷却して冷やしばめすることによ
り、一体に組み付けた後、常温に至って前記押圧力でス
リーブ２１をその中空内径側に変形させるものである。

【００３７】ここで、先の第１及び第２の実施の形態同
様に、この突出部１３もスリーブ１１の軸長手方向に沿
う移動に伴って円周方向に移動するスパイラル状に設け
られていることから、前記スリーブ１１の内径方向に膨
らむ（内径が縮小する）変形もスパイラル状に現れる。
本実施の形態においても、ハブ１２の材料は、ステンレ
スであることが好ましく、機械加工などによって前記突
出部１３を成形する。スリーブ１１はヤング率が高く変
形も僅かで変形の精度コントロールが容易なセラミック
スとすることが好ましいが、これらの材料に限定するも
のではない。

【００３８】ハーフホワールの発生を阻止し、かつ十分
な軸受剛性を持たせるには、前記変形部の内径方向への
膨らみ量β（すなわち真円度）は、好ましくは約２μm
以下、更に好ましくは約１μm以下とする。αが２μｍ
を超える場合には、軸受を組立てた際のシャフトとスリ
ーブとのクリアランスが局部的に大きくなり過ぎ、軸受
の負荷容量が減少し、軸受剛性も小さくなるため好まし
くない。一方、αが１μｍ以下の場合には、前記クリア
ランスの拡大が抑えられるため、真円の場合に近い、高
い負荷容量と軸受剛性が確保できる。

【００３９】この変形を含むスリーブ２２の中空部に、
図示しないシャフトが挿入されて両者間が相対回転し、
それによって発生する動圧で両者が非接触状態に保た
れ、そして前記変形部を設けることでハーフホワールの
発生が阻止される。更に、本発明においては、前記スリ
ーブ１１の変形部分がスパイラル状に設けられているこ
とから、軸受に方向性がなく、軸受が外部要因によって
どの方向に倒されても軸受部材間の接触を最大限回避で
きることとなる。

【００４０】なお、本実施の形態では、前記ハブ１２に
設けられた突出部１３が３条のものとしているが、これ
は第１の実施の形態と同様に１条のものを含め、任意の
数、とすることができ、この際、回転時の動的バランス
を考慮し、スリーブが回転側部材として用いられるとき
には前記突出部が１条のとにきは軸受長さでそのスパイ
ラルがちょうど軸受面を一周（もしくはその整数倍）す
るものであること、２条以上の場合には軸心に対して回
転対称に均等間隔に位相をずらして配置されることが好
ましいことも、先の実施の形態と同様である。

【００４１】更には、前記突出部の帯が４条もしくはそ
れ以上の偶数であるときには、軸の各断面で見た場合
に、軸の中心にて直交する２つの線（直径）に対してそ
れぞれ線対称に配置することが可能で、これによりハー
フホワールの回避と流体導通のための必要なラジアル間
隙を設けるための設計自由度を増すことができる。

【００４２】前記突出部の帯の軸に対する傾斜角の条件
は、２条以上の場合においては、軸受を中心角で見た場
合にその全て角度において、その軸受長手方向のいずれ
かの位置に前記突出部が現れることが好ましいが、本願
発明者らが行なった実験によれば、突出部の数を３条か
ら6条とした場合、傾斜（前記中心角）は、それぞれ６
０度から３０度程で十分効果があることが分った。

【００４３】更に、本実施の形態では、スリーブ１１の
内周面に膨らむスパイラル状の変形をハブを用いて外部
から内部へ押圧する方法としているが、このスリーブ１
１内周面の変形を機械加工により設けるものとしてもよ
い。すなわち、スリーブ１１の内周面を前記内周方向に
膨らむ変形代を見込んだ内径で真円に研磨した後に、今
度は前記変形部を残して、その他の部分を内径研磨によ
り約２μmほど削り込むものである。この研磨部分をス
パイラル状に設ける必要があるが、砥石をスリーブ１１
の軸方向に移動させて研磨すると同時に、スリーブ１１
をゆっくり回転させることによって加工することができ
る。この際、前記変形部を３条設けたいときには、前記
研削加工を１２０度づつ位相をずらして３回行なうもの
とすればよい。このような機械加工による変形部の形成
は、例えば大型のハブが必要となる大径スリーブなどに
実施する場合に有効である。

【００４４】次に、本発明にかかる第４の実施の形態の
動圧軸受につき、説明する。図面は省略するが、本実施
の形態にかかる動圧軸受は、先の第３の実施の形態と同
様に、ハブ１２に一体に成形されているスパイラル状の
突出部１３を別部品として構成することを特徴とするも
のである。すなわち、先の第２の実施の形態において図
４を参照に説明したものと同様に、前記のハブ１２を通
常の中空円筒状部材とし、別部品としてスパイラル状に
巻かれた帯材を用いるものである。

【００４５】このようにすることによって、ハブ１２は
例えばステンレスの中空の棒材であればよいため特殊な
加工を必要とせず、また前記帯材は、例えばステンレス
製の細いフープ材を切断してスパイラル状に巻いた物で
よく、加工が簡単である。これらの組み付けも同様に、
まず帯材をスリーブ１１の外周面にスパイラル状に接着
し、その後中空円筒材のハブを焼ばめすることにより行
う。常温に戻った場合に、スリーブ１１の内周面にスパ
イラル状の変形部が形成されることは、先の第３の実施
の形態と同様であり、それによる効果も同様である。

【００４６】次に、本発明にかかる第5の実施の形態に
つき、図面を参照して説明する。図６は、本実施の形態
にかかるスピンドルモータの断面図を示したもので、本
スピンドルモータは、先行する各実施の形態で説明した
動圧軸受を利用するものであることを特徴としている。

【００４７】図において、２１はハウジング、２２はそ
のハウジング２１に固定されたシャフトで、そのシャフ
ト２２の外周には２３のロータハブ（中空円筒状部材）
が回転可能に嵌装されている。前記ハウジング２１中央
部には放射状に２４のステータが固定され、前記ロータ
ハブ２３の内周面に装着された２５のロータ磁石に対向
している。シャフト２２には、これまでの各実施の形態
で説明した変形部が、図の点線２６に示すようにスパイ
ラル状に設けられている。ロータハブ２３は、上端面２
７に開口部２８を有している。本実施の形態ではハード
ディスク用のスピンドルモータの例を示しており、前記
ロータハブ２３の周囲には複数の記録メディア２９が装
着されている。

【００４８】上記構成にかかる動圧気体軸受の動作は、
ステータ２４の外周に巻かれたコイルに通電することに
より、ステータ２４とロータ磁石２５との間で吸引／反
発力が生じ、この作用によってロータ磁石２５およびこ
れと一体となったロータハブ２３がシャフト２２を中心
に回転する。この回転に伴い、シャフト２２の外周面と
ロータハブ２３の内周面との間にラジアル動圧が発生
し、両者の間ではラジアル方向に無接触の状態となって
ロータハブ２３が回転する。

【００４９】ここでシャフト２２には、先の実施の形態
で説明したような、図の点線で示すスパイラル状の変形
部２６が設けられており、この変形部２６は、ロータハ
ブ２３の回転に伴って図面上でシャフト２２の下方から
上端部３０に向かう方向に設けられている。このため、
ロータハブ２３の回転に伴って図の軸受部下方からシャ
フト２２とロータハブ２３の間に導入された空気などの
流体が前記変形部２６を沿って順次上部に導かれること
となる。本発明においては、ラジアル部に結合する形で
スラスト部が連続して設けられているため、前記導入さ
れた流体は、前記シャフト２２の上端部３０とロータハ
ブ２３の閉塞面２７との間に圧力を加え、これによって
シャフト２２とロータハブ２３との間にスラスト圧力が
加わってロータハブ２３が持ち上げられ、ロータハブ２
３はシャフト２２とは非接触の状態となって回転する。

【００５０】ロータハブ２３は、その上端面内面２７に
開口部２８を有しているため、前記スラスト動圧を作用
させた空気などの流体は、その後この開口部２８を通過
して外部に排出される。すなわち、前記流体は、図面上
でシャフト２２の軸受部下部から導入され、その溝２６
とロータハブ２３との間を伝わって上方に導かれ、シャ
フト２２の上端部３０に至ってロータハブ２３の上端部
２７との間でスラスト圧力を発生させ、その後開口部２
８を通って排出される、という一連の作用を順次継続し
て行っている。

【００５１】このような構成とすることにより、シャフ
ト２２の上端部３０とロータハブ２３の上端部内面２７
との間においては、スラスト軸受部で通常必要とされる
動圧発生溝などの加工を何ら要することなく、前記シャ
フトとスリーブの間に存在する広い間隙部分を伝って導
かれた流体を有効に活用してスラスト軸受部で圧力を発
生させることができる。更に、前述のようにシャフト２
２上の変形部によって軸受がハーフホワール現象を起す
ことがなく、又その変形部がスパイラル状に設けられて
いる事から、軸に方向性がないため、どの方向に軸が揺
動されても軸受部での接触を回避する十分な抵抗力を持
つことができる。

【００５２】以上、本発明にかかる動圧軸受、並びに該
動圧軸受を備えたスピンドルモータの実施の形態につ
き、説明してきたが、これまでの説明では、動圧発生源
として空気などの気体を念頭においているが、本発明は
これに限定されるものではなく、オイルを使用する場合
も含めて、広く動圧軸受全般に適用が可能なものであ
る。

【００５３】

【発明の効果】本発明にかかる動圧軸受の実施により、
軸受部材を構成するシャフトもしくはスリーブのいずれ
か一方の軸受対向面に、軸長手方向に向かうスパイラル
状の膨らんだ変形突出部が設けられることにより、料部
材間が相対回転による動圧が発生して非接触状態になっ
たときにもハーフホワール現象が発生することなく、又
前記変形がスパイラル状に設けられているため、軸受に
方向性がなく、どの方向に揺動されても軸受部材接触を
回避する抵抗力を十分に発揮することができる。

【００５４】前記変形部がスパイラル状に設けられてい
ることから、前記シャフトとスリーブとの間隙が広く設
けられた部分に気体が吸引され、それがスパイラル状の
間隙を通って導通される結果、その気体の圧力を例えば
連続してスラスト軸受部を設けることによってスラスト
圧力として有効に使用することができる。

【００５５】前記シャフト外周部への変形突出部は、シ
ャフトを中空部材で形成してその中空部に所定のスパイ
ラル状の形状を折り込んだ中子を冷やしばめもしくは焼
ばめすることにより、また、前記スリーブ内周部への変
形突出部は、スリーブの外周から所定のスパイラル状の
形状を折り込んだハブを焼ばめもしくは冷やしばめする
ことにより、それぞれ容易にもうけることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる実施の形態の動圧軸受を示す
断面である。

【図２】 図１に示す動圧軸受の構成を示す斜視図であ
る。

【図３】 本発明にかかる他の実施の形態の動圧軸受を
示す断面である。

【図４】 本発明にかかる他の実施の形態の動圧軸受の
構成を示す斜視図である。

【図５】 本発明にかかる他の実施の形態の動圧軸受を
示す断面である。

【図６】 本発明にかかる動圧軸受を備えたスピンドル
モータの断面図である。

【図７】 従来技術にかかる動圧軸受を備えたスピンド
ルモータの断面図である。

【図８】 従来技術にかかる動圧軸受の構成を示す斜視
図である。

【符号の説明】 １．シャフト、 ２．中子、 ３．突出部、 ４．突出
変形部、 ７．中子、８．帯材、 １１．スリーブ、
１２．ハブ、 １３．突出部、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村部 馨 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 3J011 BA02 CA06 DA02 PA02 SB02 SD01 5H607 AA04 BB01 BB14 CC01 CC09 DD05 GG01 GG02 GG12 GG14 JJ04 JJ06 KK10

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状もしくは中空円筒状のシャフト
   と、前記シャフトの外周面に所定の間隙を設けて回転可
   能に嵌装される中空円筒状のスリーブとからなるラジア
   ル軸受部を備えた動圧軸受において、 前記シャフトの軸に垂直な断面における前記外周面が、
   １つもしくはそれ以上の膨らみ変形部を持つ多円弧形状
   で形成され、 前記変形部が、シャフトの軸方向への移動に伴って外周
   面上で円周方向に移動するスパイラル状に形成されてい
   ることを特徴とする動圧軸受。
2. 【請求項２】 円柱状もしくは中空円筒状の部材と、そ
   の部材の外周面に設けられた軸方向両端に至る１条もし
   くはそれ以上の数の帯状突出部とからなる中子であっ
   て、前記突出部が前記円柱状部材の軸方向の移動に伴っ
   て円周方向に移動するスパイラル状に形成されているも
   のを、前記突出部の外径よりも小さい内径を有する中空
   円筒状の前記シャフトの内径中空部に焼ばめもしくは冷
   やしばめすることにより、前記シャフト外周面の変形部
   が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の
   動圧軸受。
3. 【請求項３】 前記中子の帯状突出部が、前記円柱部材
   とは別部品にて形成されていることを特徴とする、請求
   項２に記載の動圧軸受。
4. 【請求項４】 前記変形部を設けることにより、前記シ
   ャフトの軸に垂直な任意の位置の断面における外径が、
   真円度約２μｍ以下の円となることを特徴とする、請求
   項１ないし請求項３のいずれかに記載の動圧軸受。
5. 【請求項５】 前記変形部を設けることにより、前記シ
   ャフトの軸に垂直な任意の位置の断面における外径が、
   真円度約１μｍ以下の円となることを特徴とする、請求
   項１ないし請求項３のいずれかに記載の動圧軸受。
6. 【請求項６】 円柱状もしくは中空円筒状のシャフト
   と、前記シャフトの外周面に所定の間隙を設けて回転可
   能に嵌装される中空円筒状のスリーブとからなるラジア
   ル軸受部を備えた動圧軸受において、 前記スリーブの軸に垂直な断面における内周面が、１つ
   もしくはそれ以上の内径方向への膨らみ変形部を持つ多
   円弧形状で形成され、 前記変形部が、スリーブの軸方向に移動するに伴って前
   記内周面を円周方向に移動するスパイラル状に形成され
   ていることを特徴とする動圧軸受。
7. 【請求項７】 中空円筒状部材と、その中空円筒状部材
   の内周面に設けられた軸方向両端に至る１条もしくはそ
   れ以上の数の帯状突出部とからなるハブであって、前記
   突出部が前記中空円筒状柱部材の軸方向への移動に伴っ
   て円周方向に移動するスパイラル状に形成されているも
   のを、前記突出部の内径よりも大きな外径を有する前記
   スリーブの外周面に焼ばめもしくは冷やしばめすること
   により、前記スリーブ内周面の変形部が形成されている
   ことを特徴とする、請求項６に記載の動圧軸受。
8. 【請求項８】 前記ハブの帯状突出部が、前記中空円筒
   状部材とは別部品にて形成されていることを特徴とす
   る、請求項７に記載の動圧軸受。
9. 【請求項９】 前記変形部を設けることにより、前記ス
   リーブの軸に垂直な任意の位置における断面の内径が、
   真円度約２μｍ以下の円となることを特徴とする、請求
   項６ないし請求項８のいずれかに記載の動圧軸受。
10. 【請求項１０】 前記変形部を設けることにより、前記
    スリーブの軸に垂直な任意の位置における断面の内径
    が、真円度約１μｍ以下の円となることを特徴とする、
    請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の動圧軸受。
11. 【請求項１１】 前記シャフト及びスリーブのいずれか
    一方もしくは双方が、セラミックス材からなることを特
    徴とする、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載
    の動圧軸受。
12. 【請求項１２】 前記中子、ハブ、もしくは別部品とし
    て形成された各帯状突出部が、ステンレス材からなるこ
    とを特徴とする、請求項１ないし請求項１１のいずれか
    に記載の動圧軸受。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし請求項１２のいずれか
    に記載の動圧軸受を備えたことを特徴とする、ラジアル
    軸受部とスラスト軸受部が連続して設けられたスピンド
    ルモータ。