JP2003083323A

JP2003083323A - 動圧軸受装置及びこれを備えたモータ

Info

Publication number: JP2003083323A
Application number: JP2002138576A
Authority: JP
Inventors: Kimihiko Hagamida; 公彦羽上田; Hironori Itsuzaki; 博紀逸崎; Tsuguto Nakaseki; 嗣人中関; Natsuhiko Mori; 夏比古森
Original assignee: NTN Corp; Nidec Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp; Nidec Corp
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2022-05-14
Also published as: US6672767B2; JP3942482B2; CN1396391A; US20030002757A1; CN1260485C

Abstract

(57)【要約】【課題】ハウジング内部での負圧の発生、これに起因
するキャビテーションの発生を防止。【解決手段】軸受部材８の下側端面８ｃ（第１スラス
ト軸受部Ｓ１のスラスト軸受隙間を構成する領域）の外
径側に、表面開孔率の大きなチャンファ８ｄ１が連なっ
ており、軸受部材８の内部気孔の潤滑油がチャンファ８
ｄ１の表面開孔を介してＺ部に供給される。そのため、
Ｚ部が負圧になることなく正圧に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧軸受装置及び
これを備えたモータに関する。この軸受装置は、情報機
器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ
−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、
ＭＯ等の光磁気ディスク装置などのスピンドルモータ、
レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモ
ータ、あるいは電気機器、例えば軸流ファンなどの小型
モータ用として好適である。

【０００２】

【従来の技術】上記各種モータには、高回転精度の他、
高速化、低コスト化、低騒音化などが求められている。
これらの要求性能を決定づける構成要素の一つに当該モ
ータのスピンドルを支持する軸受があり、近年では、こ
の種の軸受として、上記要求性能に優れた特性を有する
動圧軸受の使用が検討され、あるいは実際に使用されて
いる。

【０００３】例えば、ＨＤＤ等のディスク装置のスピン
ドルモータに組込まれる動圧軸受装置では、軸部材をラ
ジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部
と、軸部材をスラスト方向に回転自在に非接触支持する
スラスト軸受部とが設けられ、これら軸受部として、軸
受面に動圧発生用の溝（動圧溝）を有する動圧軸受が用
いられる。ラジアル軸受部の動圧溝は、ハウジングや軸
受部材の内周面又は軸部材の外周面に形成され、スラス
ト軸受部の動圧溝は、フランジ部を備えた軸部材を用い
る場合、そのフランジ部の両端面、又は、これに対向す
る面（軸受部材の端面やハウジングの底面等）にそれぞ
れ形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、上記の動
圧軸受装置として、図７に示す構成の動圧軸受１’を既
に提案している（特願２００１―１１４３１７号）。

【０００５】この動圧軸受装置１’は、一端に開口部７
ａ’を有する有底円筒状のハウジング７’と、ハウジン
グ７’に収容された軸部材２’および軸受部材８’と、
ハウジング７’の開口部７ａ’に配設されたシール部材
１０’とを主要な部材として構成される。

【０００６】ハウジング７’は円筒状の側部７ｂ’と底
部７ｃ’とで構成され、底部７ｃ’の内底面７ｃ１’
の、スラスト軸受面となる領域には図８（ｂ）に示すヘ
リングボーン形状の動圧溝７ｃ２’が形成される。

【０００７】軸受部材８’は、燒結金属からなる多孔質
体で構成され、ラジアル軸受面となる上下２箇所の領域
には、それぞれ図７に点線で示すヘリングボーン形状の
動圧溝８ａ１’、８ａ２’が形成される。ラジアル軸受
面となる上下２箇所の領域は、動圧溝を有しない領域８
ａ３’を挟んで軸方向に離隔している。また、軸受部材
８’の下側端面８ｂ’の、スラスト軸受面となる領域に
は図８（ａ）に示すヘリングボーン形状の動圧溝８ｂ
１’が形成される。

【０００８】軸部材２’は、軸部２ａ’と、軸部２ａ’
に一体又は別体に設けられたフランジ部２ｂ’とを備え
ている。

【０００９】軸部材２’の軸部２ａ’は軸受部材８’の
内周面８ａ’に挿入され、フランジ部２ｂ’は軸受部材
８’の下側端面８ｂ’とハウジング７’の内底面７ｃ
１’との間の空間部に収容される。軸受部材８’の内周
面８ａ’のラジアル軸受面となる上下２箇所の領域と軸
部２ａ’の外周面２ａ１’との間には、それぞれ、所定
のラジアル軸受隙間が設けられ、軸受部材８’の下側端
面８ｂ’のスラスト軸受面となる領域とフランジ部２
ｂ’の上側端面２ｂ１’との間、および、ハウジング
７’の内底面７ｃ１’のスラスト軸受面となる領域とフ
ランジ部２ｂ’の下側端面２ｂ２’との間には、それぞ
れ、所定のスラスト軸受隙間が設けられる。

【００１０】シール部材１０’で密封されたハウジング
７’の内部空間は、軸受部材８’の内部気孔を含め、潤
滑油で充満される。

【００１１】軸部材２’が回転すると、上記ラジアル軸
受隙間に潤滑油の動圧作用が発生し、軸部材２’の軸部
２ａ’が上記ラジアル軸受隙間内に形成される潤滑油の
油膜によってラジアル方向に回転自在に非接触支持され
る。これにより、軸部２ａ’をラジアル方向に回転自在
に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１’、Ｒ２’が構成
される。同時に、上記スラスト軸受隙間に動圧作用が発
生し、軸部材２’のフランジ部２ｂ’が上記スラスト軸
受隙間内に形成される潤滑油の油膜によって両スラスト
方向に回転自在に非接触支持される。これにより、フラ
ンジ部２ｂ’を両スラスト方向に回転自在に非接触支持
するスラスト軸受部Ｓ１’、Ｓ２’が構成される。

【００１２】ところで、上記構成の動圧軸受装置１’に
おいて、ラジアル軸受部Ｒ１’、Ｒ２’の動圧溝８ａ
１’、８ａ２’は、それぞれ、ヘリングボーン形状を有
し、かつ、軸方向に対称形状になっている。そのため、
ラジアル軸受部Ｒ１’において、動圧溝８ａ１’により
軸方向両側から引き込まれる潤滑油は、動圧溝８ａ１’
の軸方向溝中心付近で圧力バランスし、同様に、ラジア
ル軸受部Ｒ２’において、動圧溝８ａ２’により軸方向
両側から引き込まれる潤滑油は、動圧溝８ａ２’の軸方
向溝中心付近で圧力バランスする。この際、各ラジアル
軸受部Ｒ１’、Ｒ２’のラジアル軸受面には表面開孔
（軸受部材８’の内部気孔が表面に開口して形成される
孔）があるため、潤滑油の圧力が高まるラジアル軸受隙
間内では、ラジアル軸受隙間から軸受内部への潤滑油の
戻りがあり、また、動圧溝８ａ１’、８ａ２’の引き込
み作用があるため、ラジアル軸受隙間の周辺領域では、
軸受内部からラジアル軸受隙間内への潤滑油の供給があ
る。上記の圧力バランスは、このような潤滑油の循環を
伴いながら保たれている。しかしながら、製造誤差によ
り、動圧溝８ａ１’が非対称形状となり、同図で下側の
溝領域の軸方向寸法が上側の溝領域よりも大きくなる場
合や、動圧溝８ａ２’が非対称形状となり、同図で上側
の溝領域の軸方向寸法が下側の溝領域よりも大きくなる
場合があり、このような場合、上下側溝領域間で潤滑油
の引き込み力に差が生じ、上記の圧力バランスが崩れる
ことにより、両ラジアル軸受部Ｒ１’、Ｒ２’間の領域
の隙間Ｘ部（ラジアル軸受隙間よりも大きい）にある潤
滑油がラジアル軸受部Ｒ１’及び／又はＲ２’側に引き
込まれて、領域Ｘ部に負圧が発生する場合がある。ま
た、製造誤差により、ラジアル軸受部Ｒ１’のラジアル
軸受隙間が上方に向かって拡大したテーパ形状となる場
合や、ラジアル軸受部Ｒ２’のラジアル軸受隙間が下方
に向かって拡大したテーパ形状となる場合もあり、この
ような場合、ラジアル軸受隙間内の潤滑油に隙間の広い
側に向かう流れが生じ（隙間の広い側の圧力が低くなる
ため）、上記の圧力バランスが崩れることにより、領域
Ｘ部にある潤滑油がラジアル軸受部Ｒ１’及び／又はＲ
２’側に引き込まれて、領域Ｘ部に負圧が発生する場合
がある。

【００１３】また、上記構成の動圧軸受装置１’におい
て、スラスト軸受部Ｓ１’、Ｓ２’の動圧溝８ｂ１’、
７ｃ２’は、それぞれ、ヘリングボーン形状を有し、か
つ、半径方向に対称形状になっている。スラスト軸受部
Ｓ１’において、スラスト軸受間内およびその周辺部の
潤滑油は、動圧溝８ｂ１’によってその半径方向溝中心
に向けて引き込まれる。同様に、スラスト軸受部Ｓ２’
において、スラスト軸受間内およびその周辺部の潤滑油
は、動圧溝７ｃ２’によってその半径方向溝中心に向け
て引き込まれる。そのため、軸部２ａ’とフランジ部２
ｂ’との境界付近の隙間Ｙ部、スラスト軸受部Ｓ’より
も内径側領域の隙間Ｕ部（スラスト軸受隙間よりも大き
い。）、フランジ部２ｂ’の外周面とハウジング７’の
内周面との間の隙間Ｚ部（ラジアル軸受隙間よりも大き
い。）に負圧が発生する場合がある。

【００１４】ハウジング７’の内部に発生する負圧が大
きいと、キャビテーションが発生し、潤滑油中に溶け込
んでいる空気が気泡となって現れる。そして、その気泡
が軸受部に巻き込まれると、回転精度が劣化し、ＲＲＯ
（軸振れ精度）、ＮＲＲＯ（非繰り返し振れ精度）の悪
化につながる。また、気泡が生成された状態で温度上昇
があると、気泡の膨張に伴い、ハウジング７’の内部の
潤滑油が、シール部材１０’の内周面と軸部２ａ’の外
周面との間のシール空間から押し出され、外部に漏れ出
す可能性がある。

【００１５】本発明の課題は、ハウジング内部での負圧
の発生、これに起因するキャビテーションの発生を防止
し、この種の動圧軸受装置及びこれを備えたモータにお
ける回転精度の向上、潤滑油のシール性能の向上を図る
ことにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、一端に開口部、他端に底部を有するハウ
ジングと、軸部およびフランジ部を有し、ハウジングに
収容される軸部材と、焼結金属からなる多孔質体で構成
され、ハウジングに収容される円筒状の軸受部材と、軸
受部材の内周面と軸部の外周面との間に設けられ、ラジ
アル軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で軸部をラジア
ル方向に非接触支持する少なくとも１つのラジアル軸受
部と、フランジ部の両端面と軸受部材の端面領域及びハ
ウジングの底部との間に設けられ、スラスト軸受隙間に
生じる潤滑油の動圧作用でフランジ部をスラスト方向に
非接触支持するスラスト軸受部と、ハウジングの開口部
に配置されたシール部材とを備えた動圧軸受装置であっ
て、ハウジングの内部空間は、軸受部材の内部気孔を含
め、潤滑油で充満されており、軸受部材は、スラスト軸
受隙間を構成する端面領域よりも外径側に、該端面領域
よりも表面開孔率の大きな領域を有する構成を提供す
る。

【００１７】上記構成において、ラジアル軸受部は、ラ
ジアル軸受隙間及びその周辺部の潤滑油をハウジングの
底部側に引き込む形状の動圧溝を有するものとすること
ができる。

【００１８】また、上記構成において、スラスト軸受部
は、スラスト軸受隙間及びその周辺部の潤滑油を内径方
向に引き込む形状のスパイラル形状、及び、スラスト軸
受隙間及びその周辺部の潤滑油を該スラスト軸受部の半
径方向中心部に向けて引き込む形状のヘリングボーン形
状のうち、何れか一方の形状の動圧溝を有するものとす
ることができる。

【００１９】また、上記構成において、表面開孔率の大
きな領域は、軸受部材の端面領域の外径側においてスラ
スト軸受隙間が拡大する向きに形成された傾斜面、例え
ばチャンファ（面取部）に設ける、あるいは、軸受部材
の外周部に形成され、軸受部材の端面領域に連なる凹部
に設けることで形成することができる。この凹部は、軸
受部材の、ハウジングの開口部側の端面領域とも連なる
ようにしても良いが、該端面領域とは連ならない構成と
するのが好ましい。この凹部が、該端面領域とも連なっ
ている場合、該凹部の表面開孔から供給される潤滑油
が、該端面側にも流れて、本発明の意図する効果が充分
に得られない場合がある。この凹部は、例えば軸方向溝
とすることができる。

【００２０】また、上記課題を解決するため、本発明
は、ステータを保持するブラケットと、ブラケットに対
して相対回転するロータと、ロータに固着され、ステー
タと協働して回転磁界を発生するロータマグネットと、
ロータの回転を支持する動圧軸受装置とを備えたモータ
において、動圧軸受装置として、上記構成の動圧軸受装
置を用いた。このようなモータは、例えばＨＤＤ、ＦＤ
Ｄ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯ
Ｍ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク
装置などのスピンドルモータ、レーザビームプリンタ
（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、あるいは電気機
器、例えば軸流ファンなどの小型モータ用として好適で
ある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２２】図１は、この実施形態に係る動圧軸受装置
１を組み込んだ情報機器用スピンドルモータの一構成例
を示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のデ
ィスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を回転自
在に非接触支持する動圧軸受装置１と、軸部材２に装着
されたロータ（ディスクハブ）３と、半径方向のギャッ
プを介して対向させたステータ４およびロータマグネッ
ト５とを備えている。ステータ４はブラケット６の外周
に取付けられ、ロータマグネット５はロータ３の内周に
取付けられる。動圧軸受装置１のハウジング７は、ブラ
ケット６の内周に装着される。ロータ３には、磁気ディ
スク等のディスクＤが一又は複数枚保持される。ステー
タ４に通電すると、ロータマグネット５がステータ４と
協働して回転磁界を発生し、それによって、ロータ３お
よび軸部材２が一体となって回転する。

【００２３】図２は、動圧軸受装置１を示している。動
圧軸受装置１は、一端に開口部７ａ、他端に底部７ｃを
有する有底円筒状のハウジング７と、ハウジング７の内
周面に固定された円筒状の軸受部材８と、軸部材２と、
ハウジング７の開口部７ａに固定されたシール部材１０
とを主要な部材として構成される。後述するように、軸
受部材８の内周面８ａと軸部材２の軸部２ａの外周面と
の間に第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２動圧軸受部Ｒ２と
が軸方向に離隔して設けられる。また、軸受部材８の下
側端面８ｃと軸部材２のフランジ部２ｂの上側面２ｂ１
との間に第１スラスト軸受部Ｓ１が設けられ、ハウジン
グ７の底部７ｃの内底面７ｃ１とフランジ部２ｂの下側
面２ｂ２との間に第２スラスト軸受部Ｓ２が設けられ
る。尚、説明の便宜上、ハウジング７の開口部７ａの側
を上方向、ハウジング７の底部７ｃの側を下方向とす
る。

【００２４】ハウジング７は、例えば真ちゅう等の軟質
金属材で形成され、円筒状の側部７ｂと底部７ｃとを備
えている。底部７ｃの内底面７ｃ１の、スラスト軸受面
（第２スラスト軸受部Ｓ２のスラスト軸受隙間を構成す
る面）となる領域には、例えば図４に示すスパイラル形
状の動圧溝７ｃ２が形成されている。尚、この実施形態
において、ハウジング７は、側部７ｂと底部７ｃとを別
体構造とし、底部７ｃとなる蓋状部材を底部７ｂの他端
開口部に加締め、接着等の手段で固定しているが、側部
７ｂと底部７ｃとを一体構造としても良い。

【００２５】軸部材２は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ４２０Ｊ２）等の金属材で形成され、軸部２ａと、軸
部２ａの下端に一体又は別体に設けられたフランジ部２
ｂとを備えている。軸部２ａの外周面には、ぬすみ溝２
ａ１と、テーパ面２ａ２とが設けられている。テーパ面
２ａ２は、同図で上方に向かって漸次縮径する方向のテ
ーパ角θをもっている。また、テーパ面２ａ２から上方
に連続して、僅かな軸方向長さの円筒面２ａ３とテーパ
面２ａ４とが設けられている。テーパ面２ａ４は、テー
パ面２ａ２と逆向きのテーパ角をもっている。

【００２６】軸受部材８は、焼結金属からなる多孔質
体、特に銅を主成分とする燒結金属の多孔質体で形成さ
れ、内部の気孔（組織気孔）と、その気孔が表面に開口
して形成される表面開孔を備えている。また、軸受部材
８の内周面８ａには、ラジアル軸受面（第１ラジアル軸
受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受隙間
を構成する面）となる上下２つの領域が軸方向に離隔し
て設けられている。

【００２７】図３に示すように、第１ラジアル軸受部Ｒ
１のラジアル軸受面となる領域はヘリングボーン形状の
動圧溝を備え、例えば軸方向の一方に傾斜した複数の動
圧溝８ａ１が円周方向に配列された第１領域ｍ１と、軸
方向の他方に傾斜した複数の動圧溝８ａ２が円周方向に
配列された第２領域ｍ２と、第１領域ｍ１と第２領域ｍ
２との間の環状部ｎとで構成される。第１領域ｍ１の軸
方向長さは第２領域ｍ２よりも大きく、第１領域ｍ１の
動圧溝８ａ１と第２領域ｍ２の動圧溝８ａ２とは、環状
部ｎの軸方向中心（軸方向溝中心）に対して軸方向非対
称形状になっている。また、軸方向長さの長い第１領域
ｍ１が、同図で上側（ハウジング７の開口部７ａ側）に
位置し、軸方向長さの短い第２領域ｍ２が同図で下側
（ハウジング７の底部７ｃ側）に位置している。第２ラ
ジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面となる領域も、同様
に、ヘリングボーン形状の動圧溝を備え、軸方向の一方
に傾斜した複数の動圧溝８ａ３が円周方向に配列された
第１領域ｍ１’と、軸方向の他方に傾斜した複数の動圧
溝８ａ４が円周方向に配列された第２領域ｍ２’と、第
１領域ｍ１’と第２領域ｍ２’と間の環状部ｎ’とで構
成される。但し、第１ラジアル軸受部Ｒ１と異なり、第
１領域ｍ１’の軸方向長さと第２領域ｍ２’の軸方向長
さとは等しく、第１領域ｍ１’の動圧溝８ａ３と第２領
域ｍ２’の動圧溝８ａ４とは、環状部ｎ’の軸方向中心
（軸方向溝中心）に対して軸方向対称形状になってい
る。また、第１ラジアル軸受部Ｒ１の軸方向長さの全長
（ｍ１＋ｍ２＋ｎ）は、第２ラジアル軸受部Ｒ２の軸方
向長さの全長（ｍ１’＋ｍ２’＋ｎ’）よりも大きい。

【００２８】軸受部材８の上側端面８ｂには、上下方向
を識別するマークとしての円周溝８ｂ１が形成されてい
る。また、軸受部材８の下側端面８ｃの、スラスト軸受
面（第１スラスト軸受部のスラスト軸受隙間を構成する
面）となる領域にはスパイラル形状の動圧溝８ｃ１が形
成されている。さらに、この実施形態では、軸受部材８
の下端部内外周および上端部内外周にそれぞれチャンフ
ァが設けられており、下端部外周のチャンファ８ｄ１の
寸法は他の部位のチャンファよりも大きくなっている。

【００２９】軸受部材８の内周面は、動圧溝８ａ１〜８
ａ４の成形前に、サイジング等によって内径寸法と表面
開孔率（単位面積当たりに占める表面開孔の面積割合）
が調整される。ラジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受面、
ラジアル軸受部Ｒ２のラジアル軸受面の表面開孔率は、
動圧溝８ａ１〜８ａ４の領域も含め、例えば２〜１０％
未満、好ましくは２〜５％に設定されている。また、軸
受部材８の下側端面８ｃは、動圧溝８ｃ１の成形前に、
バニシング処理（擦過処理）等によって内周面との直角
度と表面開孔率が調整される。下側端面８ｃ（第１スラ
スト軸受部Ｓ１のスラスト軸受面）の表面開孔率は、動
圧溝８ｃ１の領域も含め、例えば２〜１０％未満、好ま
しくは２〜５％に設定されている。一方、下端部外周の
チャンファ８ｄ１にはバニシング処理（擦過処理）等は
施されておらず、このチャンファ８ｄ１の表面開孔率
は、スラスト軸受隙間を構成する下側端面８ｃの表面開
孔率よりも大きく、例えば１０％以上、好ましくは１５
％以上に設定されている。このようにして構成された軸
受部材８は、全体としての通気度が１．０×１０^-10〜
１．０×１０―¹³、好ましくは５．０×１０^-11〜５．
０×１０^-13である。尚、下端部内周および上端部内外
周のチャンファの表面開孔率はチャンファ８ｄ１と同様
に設定しても良いし、これより小さくなるように設定し
ても良い。また、下端部内周および上端部内外周のチャ
ンファの寸法をチャンファ８ｄ１と同様の寸法にしても
良い。

【００３０】ここで、本明細書でいう「表面開孔率」
は、例えば以下の条件で測定されるものである。［測定器具］金属顕微鏡：ＮｉｋｏｎＥＣＬＩＰＳＳＭＥ６００デジタルカメラ：ＮｉｋｏｎＤＸＭ１２００写真撮影ソフト：ＮｉｋｏｎＡＣＴ−１ｖｅｒ．１画像処理ソフト：イノテック製ＱＵＩＣＫＧＲＡＩ
Ｎ［測定条件］写真撮影：シャッタースピード０．５秒２値化しきい値：２３５

【００３１】図１に示すように、シール部材１０は環状
のもので、ハウジング７の開口部７ａの内周面に圧入、
接着等の手段で固定される。この実施形態において、シ
ール部材１０の内周面１０ａは円筒状に形成され、シー
ル部材１０の下側端面１０ｂは軸受部材８の上側端面８
ｂと当接している。

【００３２】軸部材２の軸部２ａは軸受部材８の内周面
８ａに挿入され、フランジ部２ｂは軸受部材８の下側端
面８ｃとハウジング７の内底面７ｃ１との間の空間部に
収容される。軸受部材８の内周面８ａのラジアル軸受面
となる領域（上下２箇所の領域）は、それぞれ、軸部２
ａの外周面とラジアル軸受隙間を介して対向する。ま
た、軸受部材８の下側端面８ｃのスラスト軸受面となる
領域はフランジ部２ｂの上側面２ｂ１とスラスト軸受隙
間を介して対向し、ハウジング７の内底面７ｃ１のスラ
スト軸受面となる領域はフランジ部２ｂの下側面２ｂ２
とスラスト軸受隙間を介して対向する。軸部２ａのぬす
み溝２ａ１と軸受部材８の内周面８ａ（ラジアル軸受部
Ｒ１、Ｒ２間の領域）との間には、ラジアル軸受隙間よ
りも大きな隙間が設けられる（Ｘ部）。また、軸部２ａ
とフランジ部２ｂとの境界付近には隙間Ｙ部が設けら
れ、第２スラスト軸受部Ｓ２より内径側領域にはスラス
ト軸受隙間よりも大きな隙間Ｕ部が設けられ、フランジ
部２ｂの外周面とハウジング７の内周面との間にはラジ
アル軸受隙間よりも大きな隙間Ｚ部が設けられる。

【００３３】軸部２ａのテーパ面２ａ２はシール部材１
０の内周面１０ａと所定の隙間を介して対向し、これに
より、両者の間に、ハウジング７の外部方向（同図で上
方向）に向かって漸次拡大するテーパ形状のシール空間
Ｓが形成される。シール部材１０で密封されたハウジン
グ７の内部空間は、軸受部材８の内部気孔を含め、潤滑
油（潤滑油）で充満され、その潤滑油の油面はシール空
間Ｓ内にある。シール空間Ｓの容積は、ハウジング７の
内部空間に充満された潤滑油の、使用温度範囲内の温度
変化に伴う容積変化量よりも大きくなるように設定され
る。これにより、温度変化に伴う潤滑油の容積変化があ
った場合でも、潤滑油の油面を、常に、シール空間Ｓ内
に維持することができる。

【００３４】軸部材２が回転すると、上記ラジアル軸受
隙間に潤滑油の動圧が発生し、軸部材２の軸部２ａが上
記ラジアル軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によっ
てラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これに
より、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持
する第１ラジアル軸受部Ｒ１と第２ラジアル軸受部Ｒ２
とが構成される。同時に、上記スラスト軸受隙間に潤滑
油の動圧が発生し、軸部材２のフランジ部２ｂが上記ス
ラスト軸受隙間内に形成される潤滑油の油膜によって両
スラスト方向に回転自在に非接触支持される。これによ
り、軸部材２をスラスト方向に回転自在に非接触支持す
る第１スラスト軸受部Ｓ１と第２スラスト軸受部Ｓ２と
が構成される。

【００３５】この動圧軸受装置１は、ラジアル軸受部Ｒ
１の動圧溝（８ａ１と８ａ２）を軸方向に非対称形状と
し、かつ、軸方向長さが長い溝領域（ｍ１）をハウジン
グ７の開口部７ａ側（上側）、軸方向長さが短い溝領域
（ｍ２）をハウジング７の底部７ｃの側（下側）に位置
させているので、両溝領域ｍ１、ｍ２間における潤滑油
の引き込み力の差圧によって（軸方向長さが長い溝領域
ｍ１は潤滑油の引き込み力が大きく、軸方向長さが短い
溝領域ｍ２は潤滑油の引き込み力が小さくなる。）、ラ
ジアル軸受部Ｒ１のラジアル軸受隙間内からＸ部に向か
う潤滑油の流れが生じる。これにより、Ｘ部が負圧にな
ることなく正圧に保たれる。

【００３６】また、第１スラスト軸受部Ｓ１において、
スラスト軸受隙間内の潤滑油が、軸受部材８の下側端面
８ｃに設けられているスパイラル形状の動圧溝８ｃ１に
よって内径方向に引き込まれ、Ｙ部に供給されるので、
Ｙ部が負圧になることなく正圧に保たれる。同時に、第
２スラスト軸受部Ｓ２において、スラスト軸受隙間内の
潤滑油が、ハウジング７の内底面７ｃ１に設けられてい
るスパイラル形状の動圧溝７ｃ２によって内径方向に引
き込まれ、Ｕ部に供給されるので、Ｕ部が負圧になるこ
となく正圧に保たれる。一方、軸受部材８の下側端面８
ｃ（第１スラスト軸受部Ｓ１のスラスト軸受隙間を構成
する領域）の外径側に、表面開孔率の大きなチャンファ
８ｄ１が連なっており、軸受部材８の内部気孔の潤滑油
がチャンファ８ｄ１の表面開孔を介してＺ部に供給され
るので、Ｚ部が負圧になることなく正圧に保たれる。

【００３７】従って、この動圧軸受装置１は、ハウジン
グ７の内部の全部位が負圧になることなく正圧に保たれ
る。

【００３８】また、シール空間Ｓ内に潤滑油の油面があ
ることにより、シール空間Ｓ内の潤滑油が、毛細管力に
よってシール空間Ｓが狭くなる方向（ハウジング７の内
部方向：下方向）に向けて引き込まれる。そのため、ハ
ウジング７の内部から外部への潤滑油の漏れ出しが効果
的に防止される。さらに、軸部２ａの外周面にテーパ面
２ａ２を設けていることにより、軸部材２の回転時、シ
ール空間Ｓ内の潤滑油が遠心力を受けて、テーパ面２ａ
２に沿ってシール空間Ｓが狭くなる方向（ハウジング７
の内部方向：下方向）に向けて引き込まれる。従って、
上記の毛細管力による引き込み作用に加え、遠心力によ
る引き込み作用もあるので、潤滑油の漏れ出し防止効果
が一層高くなる。これらに加え、第１ラジアル軸受部Ｒ
１における上記の差圧によって、シール空間Ｓ内の潤滑
油をハウジング７の内部方向（下方）に向けて引き込む
作用が得られるので、潤滑油の漏れ出し防止効果はより
一層高くなる。

【００３９】さらに、この実施形態では、シール空間Ｓ
に隣接する軸部２ａの外周面およびシール部材１０の表
面のうち少なくとも一方に溌油剤を塗布することによっ
て、潤滑油の漏れ出し防止効果を一層高めている。図２
（ｂ）に拡大して示す例では、軸部２ａのテーパ面２ａ
２の上側に位置する円筒面２ａ３とテーパ面２ａ４、お
よび、シール部材１０の上側端面１０ｃの内径側領域
（同図に破線で示す領域）に溌油剤ｆを塗布している。

【００４０】図５は、本発明の第２の実施形態を示して
いる。この実施形態において、軸受部材８は、動圧溝８
ａ１〜８ａ４、８ｂ１の成形前にバレル加工を施して、
外周面、端面８ｂ、８ｃ、チャンファ８ｄ１の封孔処理
を行っている（内周面８ａはサイジング等を施し、バレ
ル加工のメディアは内周面８ａに接触しないものを使用
している。）。そのため、バレル加工時にメディアが接
触しない幅をもった複数の軸方向溝８ｅを軸受部材８の
外周部に設け、これら軸方向溝８ｅを軸受部材８の下側
端面８ｃ（第１スラスト軸受部Ｓ１のスラスト軸受隙間
を構成する領域）の外径側に連ねている。軸方向溝８ｅ
にはバレル加工による封孔処理がなされないので、その
表面開孔率を、スラスト軸受隙間を構成する下側端面８
ｃの表面開孔率よりも大きく、例えば１０％以上、好ま
しくは１５％以上に確保することができる。そして、軸
受部材８の内部気孔の潤滑油が軸方向溝８ｅの表面開孔
を介してＺ部に供給されることにより、Ｚ部が負圧にな
ることなく正圧に保たれる。

【００４１】尚、図６に示すように、軸受部材８の下側
端面８ｃに設けられる動圧溝、および、ハウジング７の
内底面７Ｃ１に設けられる動圧溝の一方又は双方をヘリ
ングボーン形状とし、かつ、半径方向に非対称形状で、
外径側の半径方向寸法ｒ１が内径側の半径方向寸法ｒ２
よりも大きいものとしても良い。

【００４２】また、図９に示すように、軸受部材８の外
周部に設けられる軸方向溝８ｅ’を軸受部材８の下側端
面８ｃおよび上側端面８ｂの双方に連ねても良い。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、ハウジング内部での負
圧の発生、これに起因するキャビテーションの発生を防
止し、この種の動圧軸受装置及びこれを備えたモータに
おける回転精度の向上、潤滑油のシール性能の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る動圧軸受装置を有する
スピンドルモータの断面図である。

【図２】本発明の実施形態に係る動圧軸受装置を示す断
面図である。

【図３】軸受部材の断面図｛図３（ａ）｝、下側端面を
示す図｛図３（ｂ）｝である。

【図４】ハウジングの内底面を示す図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係る動圧軸受装置を示
す断面図である。

【図６】スラスト軸受部の動圧溝の他の形態を示す平面
図である。

【図７】既出願に係る動圧軸受装置を示す断面図であ
る。

【図８】図７に示す動圧軸受装置のスラスト軸受部の動
圧溝を示す平面図である。

【図９】本発明の他の実施形態に係る動圧軸受装置を示
す断面図である。

【符号の説明】

１動圧軸受装置２軸部材 2ａ軸部 2ｂフランジ部７ハウジング７ｃ１内底面８軸受部材８ａ内周面８ｃ下側端面Ｒ１ラジアル軸受部Ｒ２ラジアル軸受部Ｒ３間隔部８ａ１動圧溝８ａ２動圧溝８ａ３動圧溝８ａ４動圧溝８ｄ１チャンファ８ｅ軸方向溝８ｅ’ 軸方向溝１０シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者逸崎博紀京都府京都市右京区西京極堤外町10番地日本電産株式会社内 (72)発明者中関嗣人三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内 (72)発明者森夏比古三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 3J011 AA04 BA04 CA03 DA02 PA02 SB19 5H605 AA03 BB05 BB10 BB14 BB19 CC04 EB03 EB06 EB28 5H607 AA06 BB07 BB09 BB14 BB17 BB25 CC01 GG01 GG03 GG07 GG09 GG12 GG28 5H621 BB07 GA01 HH01 JK19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端に開口部、他端に底部を有するハウ
ジングと、軸部およびフランジ部を有し、前記ハウジン
グに収容される軸部材と、焼結金属からなる多孔質体で
構成され、前記ハウジングに収容される円筒状の軸受部
材と、前記軸受部材の内周面と前記軸部の外周面との間
に設けられ、ラジアル軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作
用で前記軸部をラジアル方向に非接触支持する少なくと
も１つのラジアル軸受部と、前記フランジ部の両面と前
記軸受部材の端面及び前記ハウジングの底部との間に設
けられ、スラスト軸受隙間に生じる潤滑油の動圧作用で
前記フランジ部をスラスト方向に非接触支持するスラス
ト軸受部と、前記ハウジングの開口部に配置されたシー
ル部材とを備えた動圧軸受装置であって、前記ハウジングの内部空間は、前記軸受部材の内部気孔
を含め、潤滑油で充満されており、前記軸受部材は、前記スラスト軸受隙間を構成する端面
領域よりも外径側に、該端面領域よりも表面開孔率の大
きな領域を有することを特徴とする動圧軸受装置。
【請求項２】前記ラジアル軸受部は、前記ラジアル軸
受隙間及びその周辺部の潤滑油を前記ハウジングの底部
側に引き込む形状の動圧溝を有することを特徴とする請
求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項３】前記スラスト軸受部は、前記スラスト軸
受隙間及びその周辺部の潤滑油を内径方向に引き込む形
状のスパイラル形状、及び、前記スラスト軸受隙間及び
その周辺部の潤滑油を前記スラスト軸受部の半径方向中
心部に向けて引き込む形状のヘリングボーン形状のう
ち、何れか一方の形状の動圧溝を有することを特徴とす
る請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項４】前記表面開孔率の大きな領域が、前記軸
受部材の端面領域の外径側において前記スラスト軸受隙
間が拡大する向きに形成された傾斜面に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の動圧軸受装置。
【請求項５】前記表面開孔率の大きな領域が、前記軸
受部材の外周部に形成され、前記軸受部材の端面領域に
連なる凹部に設けられていることを特徴とする請求項１
記載の動圧軸受装置。
【請求項６】前記凹部が軸方向溝であることを特徴と
する請求項５記載の動圧軸受装置。
【請求項７】ステータを保持するブラケットと、該ブ
ラケットに対して相対回転するロータと、該ロータに固
着され、前記ステータと協働して回転磁界を発生するロ
ータマグネットと、前記ロータの回転を支持する動圧軸
受装置とを備えたモータにおいて、前記動圧軸受装置は、請求項１から６の何れかに記載さ
れた動圧軸受装置であることを特徴とするモータ。