JP2002061635A - 動圧軸受およびこれを用いたモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧軸受の潤滑流体中に混入している金属粉
や微粒子などの異物を除去する。 【解決手段】 軸部材１と、軸部材１に対し微小間隙を
有して周設されたスリーブ部材２と、微小間隙の少なく
とも一部に充填された潤滑流体３とを備え、スリーブ部
材２および軸部材１の少なくとも一方の、潤滑流体が充
填された箇所に動圧発生溝４を形成して、スリーブ部材
２と軸部材１とを相対的に回転可能に支持する動圧軸受
であって、動圧発生溝４における潤滑流体３の流動方向
下流側の端部を連通するように周回溝５を形成し、且つ
周回溝５を軟質材６で充填した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受とそれを
用いたモータに関し、より詳細にはハードディスクやＶ
ＴＲ等において記録媒体を回転駆動させるために用いる
動圧軸受、及びそれを用いたモータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスクやＶＴＲなどに用いられ
ていた従来の動圧軸受は、例えば図５に示すように、軸
部材１と、軸部材１に微小間隙を介して周設されたスリ
ーブ部材２と、該微小間隙の一部に充填された潤滑流体
３とを備え、潤滑流体３が充填された箇所のスリーブ内
周面に動圧発生溝（図５ではヘリングボーン型）４が形
成されていた。そして図６に示すように、スリーブ部材
２が回転すると、潤滑流体３は、動圧発生溝４に沿って
図６の左上から右下方向（矢印Ｙ₁）、及び左下から右
上方向（矢印Ｙ₂）に流れ込んで、２つの流れが衝突す
る屈曲部Ｂで最大の圧力を発生し、この圧力でスリーブ
部材２を軸部材１に支承していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記動圧発
生溝は切削加工により形成されることが多く、当該溝の
形成工程で生じた金属粉が潤滑流体に混入することがあ
った。またそれ以外にも製造過程で微粒子が潤滑流体に
混入することがあった。このような金属粉や微粒子とい
った異物が潤滑流体中に混入していると、スリーブ部材
または軸部材が回転したときに、金属粉や微粒子などの
異物も潤滑流体に混じって動圧発生溝の屈曲部に集めら
れ、対向する部材間の微小間隙に送り出されることによ
り、対向部材と衝突して該部材を傷つけることがあっ
た。また軸部材とスリーブ部材との微小間隙に異物が噛
み込んで円滑な回転を妨げることがあった。

【０００４】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであり、潤滑流体中に混入している金属粉
や微粒子などの異物を除去し、スリーブ部材や軸受部材
が傷つくことなく長期間にわたって軸受作用を奏する動
圧軸受を提供することをその目的とするものである。さ
らに本発明の他の目的は、長期間の使用によっても部材
が傷つくことがなく、円滑な回転を維持するモータを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の動圧軸受では、軸部材と、該軸部材に対し微小
間隙を有して周設されたスリーブ部材と、前記微小間隙
の少なくとも一部に充填された潤滑流体とを備え、前記
スリーブ部材および前記軸部材の少なくとも一方の、該
潤滑流体が充填された箇所に動圧発生溝を形成して、前
記スリーブ部材と前記軸部材とを相対的に回転可能に支
持する動圧軸受であって、前記動圧発生溝における潤滑
流体の流動方向下流側の端部を連通するように周回溝を
形成し、且つ該周回溝を軟質材で充填した構成とした。

【０００６】ここで前記軟質材としては軟質樹脂材また
は固体潤滑剤が好ましく、さらには軟質樹脂材としては
ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂が好ましく、前記固体
潤滑剤としては、二硫化モリブデン、黒鉛、窒化ホウ
素、二硫化タングステンの少なくとも１つが好ましい。

【０００７】また本発明のモータでは、前記の動圧軸受
を備える構成とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明者は、動圧軸受の性能を劣
化させる一つの要因である、潤滑流体中の異物を何とか
除去できないか鋭意検討を重ねた結果、潤滑流体が動力
発生溝に沿って流動することに着目し、潤滑流体の流路
途中に異物を捕捉する手段を講じておけばよいとの新た
な知見に基づき本発明をなすに至った。

【０００９】すなわち、本発明の動圧軸受は、潤滑流体
の流動方向下流側の動圧発生溝端部を連通するように周
回溝を形成し、且つこの周回溝に軟質材を充填すること
が大きな特徴である。このような構成によれば、潤滑流
体中の異物は動圧発生溝に沿って流動して当該溝の端部
に達し、そこで周回溝に充填された軟質材に行く手を遮
られて衝突し、軟質材の表面あるいは内部に埋め込ま
れ、結果的に潤滑流体中から除去される。一方、周回溝
に充填された軟質材に行く手を遮られた潤滑流体は、従
来と同様に流動方向を対向部材方向に変え、軸受として
の作用を果たす。

【００１０】以下、図を参照して本発明をさらに説明す
る。本発明の動圧軸受の一実施態様を示す概略構成図を
図１に示す。なお、図５と同じ部材および部分は同じ符
号を付している。図１の動圧軸受において、動圧発生溝
４はヘリングボーン状溝であって、潤滑流体の流動方向
下流側の端部、すなわち「く」字状の溝の屈曲部Ｂを連
通するように周回溝５を形成している。そして周回溝５
は軟質材６である二硫化モリブデンで充填されている。
図２に、図１のＡ−Ａ線断面図を示す。

【００１１】図２において軟質材６は、スリーブ部材２
の内周表面まで周回溝５に充填されている。軸部材１の
回転によって潤滑流体が流動し、図の右方向から流れて
きた潤滑流体の一部は動圧発生溝４に侵入し、溝４に沿
って周回溝５に至る。そして周回溝５に充填された軟質
材６の側壁に衝突して、流動方向を図の上方向、すなわ
ち軸部材１の方向に変え、その圧力で軸部材１を支承す
る。一方、潤滑流体中の金属粉などの異物７は一般に比
重が大きいので潤滑流体中の底部を移動し、その多くは
動圧発生溝４に侵入する。そして潤滑流体と共に周回溝
５に至る。潤滑流体は前記のように周回溝５に充填され
た軟質材６の側壁に衝突して流動方向を変えるが、異物
７は慣性力により軟質材６の側壁にそのまま衝突し、軟
質材６の表面に突き刺さる、あるいは埋め込まれる。こ
れにより異物７は潤滑流体から除去される。

【００１２】このような作用を有効に奏するには、周回
溝の深さは、動圧発生溝と同等若しくはそれ以上である
ことが望ましく、一般的３〜１０μｍの範囲が好まし
い。また周回溝の幅は、動圧発生溝の効果を著しく減じ
ることがないよう、動圧発生溝と同等程度が好ましい。

【００１３】周回溝の形成方法に特に限定はなく、切削
加工や電解加工など従来公知の方法を用いればよいが、
動圧発生溝を形成するときに、その形成方法により同時
に形成するのが生産効率の観点から最も好ましい。

【００１４】また周回溝に充填する軟質材としては、異
物が衝突したときに少なくともその一部が埋入するもの
であれば特に限定はなく、例えばポリイミド樹脂やエポ
キシ樹脂などの軟質樹脂材；二硫化モリブデンや黒鉛、
窒化ホウ素、二硫化タングステンなどの固体潤滑剤、あ
るいはポリイミド樹脂中に二硫化モリブデンを混練した
固体潤滑剤などが挙げられる。これら軟質樹脂材および
固体潤滑剤のいずれも周回溝への充填は行いやすい。

【００１５】軟質材の周回溝への充填量としては、軟質
材の充填断面積が周回溝の断面積の１００％以下である
ことが望ましい。１００％を超える、すなわち周回溝か
ら溢れるほど軟質材を充填すると、潤滑流体の流れを乱
し正常な軸受作用が得られないおそれがあるからであ
る。一方、異物を効率的に除去するには周回溝の断面積
の８０％以上の充填断面積であるのが望ましい。

【００１６】周回溝への軟質材の充填方法としては特に
限定はなく、従来公知の方法が使用でき、いずれの方法
を使用するかは軟質材の種類や周回溝の幅や深さなどを
考慮し適宜決定すればよい。例えば、軸部材やスリーブ
部材に周回溝を切削加工や電解加工により形成した後、
加熱により溶解した軟質材を周回溝に流し込み、冷却し
て充填する方法が挙げられる。ここで軟質材表面を軸部
材やスリーブ部材の表面に一致させる場合には、軟質材
の充填後、その表面を研磨して周りの部材表面と一致さ
せればよい。

【００１７】図３に、本発明の軸受部材に形成する動圧
発生溝および周回溝の他の実施態様を示す。図３（ａ）
は、動圧発生溝としてスパイラル状溝４１を形成した場
合であって、右上がりの傾きで形成されたスパイラル状
溝４１の上端部に周回溝５を形成したものである。矢印
Ｘの方向にスリーブ部材２が回転すると潤滑流体は逆方
向に流動するので、スパイラル状溝４１に沿って潤滑流
体は右上がりに流動し、そして周回溝５に充填された軟
質材６の側面に衝突して紙面垂直方向に流動方向を変え
る。一方、潤滑流体中の異物は、軟質材６の側面に潤滑
流体が衝突したとき軟質材６に突き刺さる、あるいは埋
め込まれて軟質材６に固定される。

【００１８】同図（ｂ）は同じく動圧発生溝としてスパ
イラル状溝４２を形成した場合であって、右下がりの傾
きでスパイラル状溝４２を形成し、その下端部に周回溝
５を形成したものである。作用は同図（ａ）と同じであ
る。次に同図（ｃ）は、動圧発生溝として、スパイラル
状溝４３を所定間隔をおいて２つ形成したものである。
矢印Ｘの方向にスリーブ部材２が回転すると、スパイラ
ル状溝４３に沿って左上から中央部、及び左下から中央
部へと潤滑流体は流れ、それぞれのスパイラル状溝４３
の端部に形成された周回溝５に至り、周回溝５に充填さ
れている軟質材６に衝突する。同図（ｄ）は、スラスト
プレートに形成されたヘリンクボーン状溝４４であっ
て、その中央の屈曲部Ｂに周回溝５を形成したものであ
る。

【００１９】次に本発明のモータについて説明する。本
発明のモータは、前記説明した動圧軸受を備えているこ
とが大きな特徴である。以下、図に沿ってさらに説明す
る。図４は、本発明の動圧軸受を備えたモータの一実施
形態を示す断面図である。ブラケット１１は中心部に設
けられた基部１１１と、この基部１１１の外周方向に設
けられた周壁１１２と、この周壁１１２からさらに外方
向に延設された鍔部１１３とからなり、これらが一体且
つ同軸的に形成されている。

【００２０】基部１１１の中心部には環状突部１１４が
形成され、そこに固定スリーブ体（スリーブ部材）１２
が例えば圧入により嵌合固定されている。この固定スリ
ーブ体１２の中心には軸線方向に貫通孔１２１が形成さ
れ、そしてその下端には軸線方向下方向に開口したスラ
スト溝部１２２が形成されている。

【００２１】回転軸体（軸部材）１３は、軸部１３１
と、軸部１３１の下端に形成されたスラストプレート１
３２とからなる。固定スリーブ体１２の貫通孔１２１お
よびスラスト溝部１２２に、回転軸体１３の軸部１３１
およびスラストプレート１３２を一定の間隙を介して挿
入し、スラストプレート１３２の外側に蓋をする形で、
カウンタプレート１４を装着している。

【００２２】回転軸体１３の上端は、略円筒状のロータ
ハブ１５の上面中央部に形成された孔部１５１に嵌合固
定されている。ロータハブ１５の内周面には、周方向に
多極着磁されたロータマグネット１６が全周にわたり配
設されている。またロータマグネット１６の半径方向内
方には、ロータマグネット１６に対向してステータ１７
がブラケット１１の基部１１１に形成された環状突部１
１４に配設されている。ステータ１７と環状突部１１４
との固定は、圧入による嵌合固定の他、接着剤による固
定でもよい。

【００２３】ロータハブ１５の外周下側には鍔部１５１
が形成され、ここにハードディスクが装着される。具体
的にはロータハブ１５の外周部１５２により位置決めさ
れて、鍔部１５１の上に複数のハードディスクが装着さ
れた後、クランプ部材などにより孔部１５３にネジ止め
されて、ハードディスクはロータハブ１５に対して保持
固定される。

【００２４】回転軸体１３の軸部１３１と固定スリーブ
体１２の内周面、およびスラストプレート１３２とスラ
スト溝部１２２の間には微小間隙が形成され、潤滑流体
３が保持されている。そして固定スリーブ体１２の内周
面の上部・下部の潤滑流体保持部分には、回転軸体１３
の回転にともない潤滑流体中に動圧を発生するヘリング
ボーン状の動圧発生溝１２３ａ，１２３ｂが形成されて
いる。動圧発生溝１２３ａ，ｂは、モータ回転時に回転
軸体１３を半径方向に保持する支持力を発生する。また
スラストプレート１３２の上面およびカウンタープレー
ト１４の上面にも、回転軸体１３の回転にともない潤滑
流体中に動圧を発生するヘリングボーン状の動圧発生溝
１３３，１４１が形成されている。この動圧発生溝１３
３，１４１は、モータ回転時に回転軸体１３を軸線方向
に保持する支持力を発生する。そして、動圧発生溝１２
３ａ，１２３ｂ，１３３，１４１における潤滑流体の流
動方向下流側の端部を連通するように周回溝が形成さ
れ、且つ周回溝は固体潤滑剤で充填されている。

【００２５】

【発明の効果】本発明の動圧軸受では、軸部材と、該軸
部材に対し微小間隙を有して周設されたスリーブ部材
と、前記微小間隙の少なくとも一部に充填された潤滑流
体とを備え、前記スリーブ部材および前記軸部材の少な
くとも一方の、該潤滑流体が充填された箇所に動圧発生
溝を形成して、前記スリーブ部材と前記軸部材とを相対
的に回転可能に支持する動圧軸受であって、前記動圧発
生溝における潤滑流体の流動方向下流側の端部を連通す
るように周回溝を形成し、且つ該周回溝を軟質材又は固
体潤滑剤で充填した構成としたので、潤滑流体中に混入
している金属粉や微粒子などの異物を除去することがで
き、軸部材やスリーブ部材を傷つけることなく長期間に
わたって支承できる。

【００２６】また本発明のモータでは前記動圧軸受を用
いるので、円滑な回転を長期間にわたって維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の動圧軸受の一実施態様を示す概略断
面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 本発明の動圧軸受の他の実施態様を示す断面
図である。

【図４】 本発明のモータの一実施態様を示す断面図で
ある。

【図５】 従来の動圧軸受を示す概略断面図である。

【図６】 動圧軸受の作用を説明する図である。

【符号の説明】

１ 軸部材 ２ スリーブ部材 ３ 潤滑流体 ４ 動圧発生溝 ５ 周回溝 ６ 軟質材 ７ 異物 １２ 固定スリーブ体（スリーブ部材） １３ 回転軸体（軸部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA06 AA20 BA02 BA08 CA02 JA01 JA02 KA02 KA03 LA05 MA06 MA23 SE04 SE05 SE06 SE07 5H605 BB05 BB14 BB19 CC03 CC04 CC05 DD03 EB03 EB06 EB08 EB09 EB17 FF03 GG09 5H607 BB01 BB14 BB17 BB25 CC01 DD03 GG01 GG03 GG09 GG12 GG15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部材と、該軸部材に対し微小間隙を有
   して周設されたスリーブ部材と、前記微小間隙の少なく
   とも一部に充填された潤滑流体とを備え、前記スリーブ
   部材および前記軸部材の少なくとも一方の、該潤滑流体
   が充填された箇所に動圧発生溝を形成して、前記スリー
   ブ部材と前記軸部材とを相対的に回転可能に支持する動
   圧軸受であって、 前記動圧発生溝における潤滑流体の流動方向下流側の端
   部を連通するように周回溝を形成し、且つ該周回溝を軟
   質材で充填したことを特徴とする動圧軸受。
2. 【請求項２】 前記軟質材が軟質樹脂材又は固体潤滑剤
   である請求項１記載の動圧軸受。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の動圧軸受を備えた
   モータ。