JP2003156048A - 流体軸受及びモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧効果を長期に渡り持続させることができ
る安価で簡単な構成の流体軸受及びモータを提供するこ
と。 【解決手段】 潤滑流体１２０ａを含浸しているほぼ円
筒形状の軸受本体１２０ｂの内周面９０から前記潤滑流
体１２０ａが染み出すことで、前記内周面９０に対面す
るように貫通している回転軸１１０を回転自在に支持す
る流体軸受１２０であって、前記軸受本体１２０ｂは、
前記潤滑流体１２０ａが染み出しにくい軸受基材と、前
記軸受本体１２０ｂの内周面９０に形成されており、前
記回転軸１１０の回転方向に進むにつれて幅の狭くなる
楔形状であり前記潤滑流体１２０ａが染み出しやすい動
圧発生部８０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受本体から染み
出した潤滑流体によって回転軸を回転自在に支持する流
体軸受及びモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータに備えられている光
ディスクや光磁気ディスク等のディスクのドライブ装置
は、ディスクを回転駆動機構によって回転させている。
この回転駆動機構は、例えばスピンドルモータ及び、ス
ピンドルモータの回転軸に設けられたターンテーブルを
備えている。このターンテーブルは、例えば円盤状のデ
ィスクの中心に形成されている穴の内周面等を支持する
ことができるようになっている。このような回転駆動機
構によって回転されるディスクは、光学ピックアップや
磁気ヘッド装置により、情報信号の記録及び／又は再生
が行われる。

【０００３】このスピンドルモータは、回転軸を回転自
在に支持する軸受を有する。近年のドライブ装置におけ
るディスク回転数の高速化に伴い、スピンドルモータの
回転数を高速化することが望まれている。従って、近年
及びドライブ装置では、回転軸支えている軸受に対する
負荷が増大している。

【０００４】この軸受の一例としては、回転損失を低減
するためにオイル等の潤滑流体が軸受本体に含浸された
構成の流体軸受や、潤滑性の良い樹脂でなる軸受本体を
有する構成の軸受が従来より存在している。この流体軸
受は、例えば合金が燒結されて構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
なディスクの回転数の高速化に伴って、回転軸と軸受本
体との回転損失、つまり摩擦トルクの低減が必要となっ
ている。このため、流体軸受は、オイル等の潤滑流体は
従来より低粘度のものを使用することとなる。また、ス
ピンドルモータの回転時には、モータのコイルに電流が
通電されることでコイルが発熱し、軸受も高温となり、
軸受本体に含浸されている潤滑流体の粘度（Ｐａ・ｓ）
がさらに低下することになる。

【０００６】このように、潤滑流体の粘度が低下する
と、ほぼ円筒形状の内周面を有する軸受本体と、その内
周面に対面するように貫通した状態で回転する回転軸と
が直接接触しやすくなり、却って回転損失が大きくなる
という問題点がある。このような相反する現象を解決す
るために、軸受本体の円筒内周面に例えば「＜」形状の
溝や凸部を連続して形成することで、潤滑流体の圧力を
高めた動圧軸受も存在している。しかし、この動圧軸受
は、例えば「＜」形状の溝や凸部の加工の困難性から製
造コストがかかるという問題点があった。また、動圧軸
受を長年使用していることにより、例えば「＜」形状の
溝や凸部が経時変化や摩擦により形状の変化が生じ、こ
の動圧軸受は、初期の動圧効果を維持することが困難で
あった。

【０００７】そこで本発明は上記課題を解決し、動圧効
果を長期に渡り持続させることができる安価で簡単な構
成の流体軸受及びモータを提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明にあっては、潤滑流体を含浸しているほぼ円筒形状
の軸受本体の内周面から前記潤滑流体が染み出すこと
で、前記内周面に対面するように貫通している回転軸を
回転自在に支持する流体軸受であって、前記軸受本体
は、前記潤滑流体が染み出しにくい軸受基材と、前記軸
受本体の内周面に形成されており、前記回転軸の回転方
向に進むにつれて幅の狭くなる楔形状であり前記潤滑流
体が染み出しやすい動圧発生部とを備えることを特徴と
する流体軸受により、達成される。請求項１の構成によ
れば、軸受基材は潤滑流体が染み出しにくく、動圧発生
部は潤滑流体が染み出しやすい構成となっている。従っ
て、回転軸の回転によって動圧発生部から潤滑流体が染
み出し、この潤滑流体は、回転軸の回転によってその回
転方向に移動される。ここで動圧発生部は楔形状である
ので移動する潤滑流体の幅が狭められ、動圧発生部と回
転軸との間に動圧が発生するようになる。従って、流体
軸受は、材料組成の密度差に起因する潤滑流体の圧力差
が軸受本体と回転軸との間に生ずる。この圧力差は、回
転軸が回転する際に、軸受本体と回転軸との間の動圧と
して利用される。このため、流体軸受は、簡単な構成で
あるので安価ながら、摩耗等がないため動圧効果を長期
に渡り持続することができる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、前記軸受基材及び前記動圧発生部は、互いに異なる
圧力で同一の材料をプレスすることで材料組成の密度が
異なるように構成されていることを特徴とする。請求項
２の構成によれば、請求項１の作用に加えて、軸受基材
及び動圧発生部は、それぞれ材料組成の密度が異なって
おり、それぞれ染み出す潤滑流体の量が異なっているの
で、流体軸受は、材料組成の密度差に起因する潤滑流体
の圧力差が軸受本体と回転軸との間に生ずる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１の構成におい
て、前記軸受基材及び前記動圧発生部は、前記潤滑流体
の含浸量の異なる材質で構成されており、ほぼ同一の圧
力でプレスされて構成されていることを特徴とする。請
求項３の構成によれば、請求項１の作用に加えて、軸受
基材及び動圧発生部からそれぞれ染み出す潤滑流体の量
が異なっているので、流体軸受は、材料組成の密度差に
起因する潤滑流体の圧力差が軸受本体と回転軸との間に
生ずる。

【００１１】上記目的は、請求項４の発明にあっては、
潤滑流体を含浸しているほぼ円筒形状の軸受本体の内周
面から前記潤滑流体が染み出すことで、前記内周面に対
面するように貫通している回転軸を回転自在に支持する
流体軸受を有するモータであって、前記軸受本体は、前
記潤滑流体が染み出しにくい軸受基材と、前記軸受本体
の内周面に形成されており、前記回転軸の回転方向に進
むにつれて幅の狭くなる楔形状であり前記潤滑流体が染
み出しやすい動圧発生部とを備えることを特徴とするモ
ータにより、達成される。請求項４の構成によれば、軸
受基材は潤滑流体が染み出しにくく、動圧発生部は潤滑
流体が染み出しやすい構成となっている。従って、回転
軸の回転によって動圧発生部から潤滑流体が染み出し、
この潤滑流体は、回転軸の回転によってその回転方向に
移動される。ここで動圧発生部は楔形状であるので移動
する潤滑流体の幅が狭められ、動圧発生部と回転軸との
間に動圧が発生するようになる。従って、流体軸受は、
材料組成の密度差に起因する潤滑流体の圧力差が軸受本
体と回転軸との間に生ずる。この圧力差は、回転軸が回
転する際に、軸受本体と回転軸との間の動圧として利用
される。このため、流体軸受は、簡単な構成であるので
安価ながら、摩耗等がないため動圧効果を長期に渡り持
続することができる。

【００１２】請求項５の発明は、請求項４の構成におい
て、前記軸受基材及び前記動圧発生部は、互いに異なる
圧力で同一の材料をプレスすることで材料組成の密度が
異なるように構成されていることを特徴とする。請求項
５の構成によれば、請求項４の作用に加えて、軸受基材
及び動圧発生部は、それぞれ材料組成の密度が異なって
おり、それぞれ染み出す潤滑流体の量が異なっているの
で、流体軸受は、材料組成の密度差に起因する潤滑流体
の圧力差が軸受本体と回転軸との間に生ずる。

【００１３】請求項６の発明は、請求項４の構成におい
て、前記軸受基材及び前記動圧発生部は、前記潤滑流体
の含浸量の異なる材質で構成されており、ほぼ同一の圧
力でプレスされて構成されていることを特徴とする。請
求項６の構成によれば、請求項４の作用に加えて、軸受
基材及び動圧発生部からそれぞれ染み出す潤滑流体の量
が異なっているので、流体軸受は、材料組成の密度差に
起因する潤滑流体の圧力差が軸受本体と回転軸との間に
生ずる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１５】図１は、本発明の好ましい実施形態として
の流体軸受が適用されたメタル軸受１２０を備えるスピ
ンドルモータ１００の構成例を示す部分断面図である。
図２は、図１のメタル軸受１２０の構成例を示す斜視図
である。図１のスピンドルモータ１００は、光ディスク
や光磁気ディスク等のディスクを回転駆動するディスク
ドライブ装置に適用される。この光ディスクや光磁気デ
ィスク等のディスクは、ディスクドライブ装置で回転さ
れ、その他の光学ピックアップや磁気ヘッド装置等を用
いて、ディスクの情報の記録及び／又は再生が行われる
ことになる。

【００１６】このように用いられるスピンドルモータ１
００は、例えばロータヨーク１７０、メインマグネット
１６０、コイル１５０、ハウジング１４０、締結部１７
０ａ、スラスト軸受１３０、メタル軸受１２０及び、そ
の中心に回転軸１１０を有している。この回転軸１１０
の上部には、ディスクテーブル１８０が設けられてい
る。このディスクテーブル１８０は、上記ディスク等を
固定支持するためのものである。この回転軸１１０のデ
ィスクテーブル１８０が設けられている部分の下方に
は、ロータヨーク１７０が設けられている。このロータ
ヨーク１７０は、その断面形状がＵ字型となっており、
図において下部に開口が形成される構造となっている。
このロータヨーク１７０の一端部には、回転軸１１０に
締結される部分である締結部１７０ａが設けられている
と共に、その他端部にはメインマグネット１６０が設け
られている。

【００１７】図２に示すようにメタル軸受１２０は、例
えば内周面９０を有するほぼ円筒状の形状であり、上述
のように円筒の内周面９０側に回転軸１１０が貫通する
構成となっている。

【００１８】また、図１に示すように回転軸１１０は、
その側面部が、メタル軸受１２０によって回転自在に支
持されていると共に、その下端部はスラスト軸受１３０
に点接触によって例えばＲ方向に回転自在に支持されて
いる。このメタル軸受１２０は、軸受本体１２０ｂに潤
滑流体としてのオイルが含浸された構成となっており、
図２に示すオイルが軸受本体１２０ｂと回転軸１１０と
の間に染み出ることで潤滑層が形成されることになる。
図１に示すメタル軸受１２０は、ハウジング１４０に圧
入されることによって、ハウジング１４０と回転軸１１
０との間に配置されることになる。このハウジング１４
０の外側には、コイル１５０が設けられている。

【００１９】図３は、図２の軸受本体１２０ｂの内周面
９０の構成例を示す平面図である。内周面９０には、軸
受本体１２０ｂの基材としての軸受基材１２１及び、動
圧発生部８０が露出している。これら軸受基材１２１及
び動圧発生部８０は、含浸しているオイル２６の染み出
しやすさが異なる構成となっている。具体的には、軸受
基材１２１はオイル２６が染み出しにくく、動圧発生部
８０はオイル２６が染み出しやすい構成となっている。

【００２０】これら軸受基材１２１及び動圧発生部８０
は、後述する第１の製造方法によって、例えば互いに異
なる圧力で同一の材料をプレスして材料組成の密度が異
なるように構成されており、染み出すオイル２６の量が
異なる構成となっている。具体的には、軸受基材１２１
及び動圧発生部８０の材質としては、例えば鉄（Ｆ
ｅ），銅（Ｃｕ），Ｓｎ，Ｚｎが挙げられる。

【００２１】また、軸受基材１２１は、動圧発生部８０
よりも高い圧力でプレスされて構成されている。ここ
で、軸受基材１２１は、例えば２００〜３００［ＭＰ
ａ］程度の第１の圧力でプレス加工されており、動圧発
生部８０は、例えば１００〜２００［ＭＰａ］程度の第
２の圧力でプレス加工されている。この程度の圧力とし
たのは、軸受基材１２１は高いプレス圧にして密度を高
め、動圧発生部８０は低いプレス圧にして密度を低めに
し、オイルが染み出しやすいようにするためである。

【００２２】このようにすると、軸受基材１２１及び動
圧発生部８０からそれぞれ染み出すオイルの量が異なっ
ているので、メタル軸受１２０は、材料組成の密度差に
起因するオイルの圧力差が軸受本体１２０ｂと回転軸１
１０との間に生ずるようになる。

【００２３】また、軸受基材１２１及び動圧発生部８０
は、上述のような構成の代わりに、後述する第２の製造
方法によって、オイル２６の含浸量の異なる材質で構成
されており、ほぼ同一の第３の圧力でプレスされて構成
されていても良い。具体的には、軸受基材１２１は、例
えばＦｅ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｚｎを材質としており、動圧発
生部８０は、例えばＦｅ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｚｎを材質とし
ている。

【００２４】このようにすると同様に、軸受基材１２１
及び動圧発生部８０からそれぞれ染み出すオイルの量が
異なっているので、メタル軸受１２０は、材料組成の密
度差に起因するオイルの圧力差が軸受本体１２０ｂと回
転軸１１０との間に生ずるようになる。

【００２５】メタル軸受１２０及びスピンドルモータ１
００はそれぞれ以上のような構成であり、次に図１〜図
３を参照しつつその動作例について説明する。図４は、
回転軸１１０が回転しているときのオイル２６の状態の
一例を示す図である。図１のスピンドルモータ１００
は、先ず、図示しない駆動用ＩＣによりコイル１５０に
対して通電される。このコイル１５０への通電により、
コイル１５０とメインマグネット１６０との間に磁気の
反発吸引力が生じ、回転軸１１０が回転する。このと
き、図３に示すように回転軸１１０と軸受本体１２０ｂ
との間には、軸受本体１２０から染み出たオイル１２０
ａでなる潤滑層が形成される。

【００２６】図４（Ａ）に示すオイル１２０ａは、回転
軸１１０が紙面上面側においてＲ方向に回転することに
より、例えば図４（Ｂ）に示す楔形状の動圧発生部８０
を移動する。この動圧発生部８０は、図４（Ｂ）や図４
（Ｃ）に示すようにオイル１２０ａがＲ方向における楔
形状の幅の広い方から狭い方向へと移動するにつれて、
オイル１２０ａが圧迫されることで、圧力が増大するよ
うになる。そして、増大したオイル１２０ａの圧力は、
図２の軸受本体１２０ｂの内周面９０から回転軸１１０
を強力に浮上させる。従って、メタル軸受１２０は、動
圧効果を得ることができ、軸受本体１２０ｂと回転軸１
１０との間のロストルクが低減される。

【００２７】製造方法 メタル軸受１２０及びメタル軸受１２０を有するモータ
２３は以上のような構成であり、次に図１〜図４を参照
しつつメタル軸受１２０の製造方法の一例について簡単
に説明する。図５及び図６は、メタル軸受１２０の製造
方法の一例を示す断面図である。

【００２８】第１の製造方法 まず、図５（Ａ）に示すように図示しない所定の軸受金
型に粉末状の材料（軸受基材１２１）が入れられ、図５
（Ｂ）に示すように第１プレス部材１２によって上記第
１の圧力でプレスが行われ、図５（Ｃ）に示すように軸
受基材１２１にほぼ楔形状の凹部が形成される。次に図
５（Ｄ）に示すように、上記凹部には、動圧発生部８０
となるべき材料８０ｃを充填する。

【００２９】次に図６（Ａ）に示すように、第２のプレ
ス部材１３によって上記第２の圧力で、動圧発生部８０
となるべき材料がプレスされ、上記材料８０ｃと同様の
材質であって図６（Ｂ）に示す軸受基材１２１となるべ
き粉末８０ｃが盛られる。次に図６（Ｃ）に示すよう
に、第３のプレス部材１４によって上記第１の圧力で図
６（Ｄ）に示すように内周面９０の軸受基材１２１内に
動圧発生部８０が形成される。さらに、この軸受本体１
２０ｂは、所定の温度で焼き固められる。

【００３０】従って、この軸受本体１２０ｂは、同一の
材質で構成されており、軸受基材１２１と動圧発生部８
０とが異なる圧力でプレスされ、材料組成の密度が異な
るように構成されている。軸受本体１２０ｂをこのよう
に構成することで、メタル軸受１２０は、上述のように
回転軸１１０の回転時に軸受基材１２１及び動圧発生部
８０から染み出すオイル２６の量が異なっているので、
材料組成の密度差に起因するオイル２６の圧力差が軸受
本体１２０ｂと回転軸１１０との間に生ずる。

【００３１】第２の製造方法 またメタル軸受１２０の製造方法の変形例としては、例
えば、まず上記同様の図示しない軸受金型に、軸受基材
１２１となるべき第１の材料を第１層として入れ、次に
動圧発生部８０となるべき第２の材料を第２層として入
れる。ここで、第２の材料は、第１の材料とは含浸する
オイル１２０ａの密度が異なる材質である。

【００３２】そして、第１の材料及び第２の材料が軸受
金型に入れられた状態で、プレス処理がなされ、プレス
処理後に焼き固められ、軸受本体１２０ｂが完成する。

【００３３】従って、この軸受本体１２０ｂは、軸受基
材１２１及び動圧発生部８０がオイル１２０ａの含浸量
の異なる材質で構成され、ほぼ同一の圧力でプレスされ
構成されている。軸受本体１２０ｂをこのように構成す
ることで、メタル軸受１２０は、回転軸１１０の回転時
に軸受基材１２１及び動圧発生部８０から染み出すオイ
ル２６の量が異なるので、材料組成の密度差に起因する
オイル２６の圧力差が軸受本体１２０ｂと回転軸１１０
との間に生ずる。

【００３４】また、動圧発生部８０等の形状は、上記構
成の代わりに、図７に示すように各動圧発生部８０を残
部８０ｄが接続しているような構成であっても良い。こ
れは、上記第１の製造方法において、図５（Ｄ）に示す
ように凹部にのみ動圧発生部８０となるべき材料８０ｃ
を充填する代わりに、図８に示すように軸受基材１２１
の全面にその材料８０ｃを配置してプレスして製造した
場合に、この様な構成となる。

【００３５】本発明の実施形態によれば、軸受１２０
は、内周面９０の経時変化や摩耗が少ないので、動圧効
果を長期に渡り持続させることができる。また、この軸
受１２０は、加工が容易であるので安価で簡単な構成と
なり、サイジング等により内周面９０の径を変化させて
も同様な動圧を得ることができる。

【００３６】ところで本発明は上述した実施形態に限定
されるものではない。上記実施形態では、軸受基材１２
１の内周面９０に、図３に示すような楔形状の動圧発生
部８０が設けられていると例示したが、これに限られ
ず、図９に示すような楔形状の動圧発生部８０ｄが設け
られている構成であっても良いことはいうまでもない。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記
とは異なるように任意に組み合わせることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
動圧効果を長期に渡り持続させることができる安価で簡
単な構成の流体軸受及びモータを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施形態としての流体軸受が
適用されたメタル軸受を備えるスピンドルモータの構成
例を示す部分断面図。

【図２】図１のメタル軸受の構成例を示す斜視図。

【図３】図２の軸受本体の内周面の構成例を示す平面
図。

【図４】回転軸が回転しているときのオイルの状態の一
例を示す図。

【図５】メタル軸受けの製造方法の一例を示す断面図。

【図６】メタル軸受けの製造方法の一例を示す断面図。

【図７】軸受本体の内周面に形成された動圧発生部及び
残部の構成例を示す図。

【図８】メタル軸受けの製造方法の一例を示す断面図。

【図９】動圧発生部の変形例を示す平面図。

【符号の説明】

３・・・オイル（潤滑流体）、８０・・・動圧発生部、
９０・・・内周面、１００・・・スピンドルモータ（モ
ータ）、１１０・・・回転軸、１２０・・・軸受、１２
０ａ・・・潤滑流体、１２０ｂ・・・軸受本体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潤滑流体を含浸しているほぼ円筒形状の
   軸受本体の内周面から前記潤滑流体が染み出すことで、
   前記内周面に対面するように貫通している回転軸を回転
   自在に支持する流体軸受であって、 前記軸受本体は、 前記潤滑流体が染み出しにくい軸受基材と、 前記軸受本体の内周面に形成されており、前記回転軸の
   回転方向に進むにつれて幅の狭くなる楔形状であり前記
   潤滑流体が染み出しやすい動圧発生部とを備えることを
   特徴とする流体軸受。
2. 【請求項２】 前記軸受基材及び前記動圧発生部は、互
   いに異なる圧力で同一の材料をプレスすることで材料組
   成の密度が異なるように構成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の流体軸受。
3. 【請求項３】 前記軸受基材及び前記動圧発生部は、前
   記潤滑流体の含浸量の異なる材質で構成されており、ほ
   ぼ同一の圧力でプレスされて構成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の流体軸受。
4. 【請求項４】 潤滑流体を含浸しているほぼ円筒形状の
   軸受本体の内周面から前記潤滑流体が染み出すことで、
   前記内周面に対面するように貫通している回転軸を回転
   自在に支持する流体軸受を有するモータであって、 前記軸受本体は、 前記潤滑流体が染み出しにくい軸受基材と、 前記軸受本体の内周面に形成されており、前記回転軸の
   回転方向に進むにつれて幅の狭くなる楔形状であり前記
   潤滑流体が染み出しやすい動圧発生部とを備えることを
   特徴とするモータ。
5. 【請求項５】 前記軸受基材及び前記動圧発生部は、互
   いに異なる圧力で同一の材料をプレスすることで材料組
   成の密度が異なるように構成されていることを特徴とす
   る請求項４に記載の流体軸受を有するモータ。
6. 【請求項６】 前記軸受基材及び前記動圧発生部は、前
   記潤滑流体の含浸量の異なる材質で構成されており、ほ
   ぼ同一の圧力でプレスされて構成されていることを特徴
   とする請求項４に記載の流体軸受を有するモータ。