JP2006311709A - スリーブ、スリーブユニットおよびモータ - Google Patents

Abstract

【課題】流体動圧を利用した軸受機構が設けられる電動式のモータにおいて、スリーブの真円度の低下に起因する振動と極数または相数に起因する振動との共振を抑制する。
【解決手段】モータに設けられた潤滑油の流体動圧を利用する軸受機構では、スリーブ２２１のスリーブ外側面２２１２に中心軸Ｊ１に平行な直線状の５本の溝２２１３が周方向に関して等間隔に形成されており、複数の溝２２１３とスリーブハウジングの内側面とにより潤滑油の循環用の流路が形成される。モータでは、スリーブ２２１の溝２２１３の数が、モータの駆動電流の相数（３相）および界磁用磁石３４の極数（８極）のそれぞれに対して互いに素とされることにより、スリーブ２２１の真円度の低下に起因する振動とモータの極数または駆動電流の相数に起因する振動との共振を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動式のモータおよびモータに設けられる流体動圧を利用した軸受機構のスリーブユニットに関し、特に、スリーブユニットのスリーブに関する。

従来より、ハードディスク装置等の記録ディスク駆動装置は、記録ディスクを回転駆動するスピンドルモータ（以下、「モータ」という。）を備えており、モータの軸受機構の１つとして、流体動圧を利用する軸受機構が近年採用されている。このような、流体動圧を利用する軸受機構では、シャフト（およびシャフトに接続された部位）とシャフトが挿入されるスリーブとの間等にスラスト軸受部およびラジアル軸受部が構成される。

特許文献１のモータでは、ハウジングおよびハウジングの内周面に固定された軸受スリーブ（以下、２つをまとめて「スリーブユニット」という。）、スリーブユニットに挿入される軸部材、並びに、スリーブユニットの下側の開口を塞ぐスラスト部材により動圧軸受装置が構成されており、軸受スリーブの外周には３本の軸方向溝が円周方向に等間隔に形成されている。特許文献１の動圧軸受装置では、ハウジングの内部空間においてこれらの軸方向溝を介して潤滑油を流動循環させることにより、ハウジング内の潤滑油の圧力が局部的に負圧になる現象を防止し、潤滑油内における気泡の発生や潤滑油の漏れ、振動の発生等を防止する技術が開示されている。

また、特許文献２のモータでは、動圧型軸受の外周に２本の溝が軸方向に沿って形成されており、これらの溝は、動圧型軸受をハウジングに挿入して組み込む際に、動圧型軸受とハウジングの下側の開口を塞ぐ底板とに囲まれる空間と外部との空気の出入りを確保する通気路となる。
特開２００４−１７６８１６号公報 特開２００４−３０８９２１号公報

ところで、モータでは通常、界磁用磁石の極数とステータのスロット数との最小公倍数（例えば、１２ｐｏｌｅ−９ｓｌｏｔの場合は３６次）がスイッチングの次数となり、このスイッチングの次数がモータの固有値（例えば、１ｓｔロッキングモード、２ｎｄロッキングモード、パラレルモード（または、トランスレーショナルモード））と等しい場合、共振によりＲＲＯ（Repeatable Run Out：モータの動作時におけるロータ部の同期成分の振れ）やＰｕｒｅｔｏｎｅ（ステータとロータとの共振等による異音）が大きくなってしまい、記録ディスクに対する情報の読み書きに影響を与えることがある。また、スイッチングの次数の約数がモータの固有値と等しい場合にも共振が発生する。

一方、特許文献１および特許文献２に開示されているように、スリーブの外側面に溝が形成された軸受機構を備えるモータでは、溝の影響によりスリーブの真円度が低下して（すなわち、スリーブの外縁の形状が真円からずれて）ＲＲＯ等が発生することがある。このとき、真円度の成分（すなわち、溝の本数）の倍数または約数と等しい次数においてモータの振動は大きくなる傾向にあり、溝の本数の約数が、スイッチングの次数の約数、または、モータの固有値と等しい場合には、共振が発生してＲＲＯ等が大きくなってしまう。

近年、記録ディスク駆動装置は携帯音楽プレーヤ等にも搭載されており、大容量かつ小型および薄型の記録ディスク駆動装置が求められているため、記録ディスク駆動装置の駆動源であるモータについても同様に、更なる小型化および薄型化が要求されている。そして、モータの小型化に伴ってスリーブの肉厚が薄くなることにより、外側面に形成された溝の影響によるスリーブの真円度の低下が相対的に大きくなり、スリーブの真円度の低下に起因する振動が発生しやすくなっている。

したがって、仮にスリーブに形成された溝の本数の約数とスイッチングの次数の約数（すなわち、界磁用磁石の極数の約数、または、ステータのスロット数の約数（換言すれば、モータの駆動電流の相数の倍数または約数））とが等しいとすると、スリーブの真円度の低下に起因する振動とスイッチングに起因する振動とが共振してしまい、ＲＲＯ等が大きくなってしまうことになる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、流体動圧を利用した軸受機構が設けられる電動式のモータにおいて、スリーブの真円度の低下に起因する振動と極数または相数に起因する振動との共振を抑制することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、電動式のモータにおいて流体動圧を利用した軸受機構に用いられる略円筒状のスリーブであって、シャフトが挿入される所定の中心軸を中心とする略円筒面状の内側面と、前記中心軸を中心とする略円筒面状の外側面とを備え、前記外側面が、前記中心軸に平行な直線状の複数の溝を、前記中心軸を中心とする周方向に関して等間隔に備え、前記複数の溝の数が、前記モータの駆動電流の相数および界磁用磁石の極数のそれぞれに対して互いに素である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスリーブであって、前記相数が３であり、前記複数の溝の数が５または７である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のスリーブであって、原材料を加圧成形した後に焼結することにより形成される。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のスリーブであって、前記中心軸を中心とする径方向の肉厚が０．９ｍｍ以下である。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のスリーブであって、前記中心軸を中心とする径方向において、前記複数の溝のそれぞれの深さが肉厚の１０％以上である。

請求項６に記載の発明は、電動式のモータに設けられる流体動圧を利用した軸受機構のスリーブユニットであって、略有底円筒状のスリーブハウジングと、前記スリーブハウジングの内側面に固定された請求項１ないし５のいずれかに記載のスリーブとを備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のスリーブユニットであって、前記スリーブの前記複数の溝と前記スリーブハウジングの前記内側面とにより形成される複数の流路が、軸受機構における作動流体の循環に利用される。

請求項８に記載の発明は、電動式のモータであって、シャフトの周囲に配置された界磁用磁石を有するロータ部と、前記界磁用磁石との間で前記シャフトを中心とするトルクを発生する電機子を有するとともに前記ロータ部を前記シャフトを中心に回転可能に支持するステータ部とを備え、前記ロータ部および前記ステータ部の一方が、請求項６または７に記載のスリーブユニットを備え、前記ロータ部および前記ステータ部の他方が、作動流体を介して前記スリーブユニットに挿入される前記シャフトを備える。

本発明では、スリーブの真円度の低下に起因する振動と極数または相数に起因する振動との共振を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電動式のスピンドルモータ１（以下、「モータ１」という。）を備える記録ディスク駆動装置６０の内部構成を示す図である。記録ディスク駆動装置６０はハードディスク装置であり、情報を記録する円板状の２枚の記録ディスク６２、記録ディスク６２に対する情報の書き込みおよび（または）読み出しを行うアクセス部６３、記録ディスク６２を保持して回転する電動式のモータ１、並びに、記録ディスク６２、アクセス部６３およびモータ１を内部空間１１０に収容するハウジング６１を備える。

図１に示すように、ハウジング６１は、上部に開口を有するとともにモータ１およびアクセス部６３が内側の底面に取り付けられる無蓋箱状の第１ハウジング部材６１１、並びに、第１ハウジング部材６１１の開口を覆うことにより内部空間１１０を形成する板状の第２ハウジング部材６１２を備える。記録ディスク駆動装置６０では、第１ハウジング部材６１１に第２ハウジング部材６１２が接合されてハウジング６１が形成され、内部空間１１０は塵や埃が極度に少ない清浄な空間とされる。

２枚の記録ディスク６２は、モータ１の上側に載置されてクランパ６２１によりモータ１に固定される。アクセス部６３は、記録ディスク６２に近接して情報の読み出しおよび書き込みを磁気的に行うヘッド６３１、ヘッド６３１を支持するアーム６３２、並びに、アーム６３２を移動させることによりヘッド６３１を記録ディスク６２およびモータ１に対して相対的に移動するヘッド移動機構６３３を有する。これらの構成により、ヘッド６３１は回転する記録ディスク６２に近接した状態で記録ディスク６２の所要の位置にアクセスし、情報の書き込みおよび読み出しを行う。

図２は、記録ディスク６２（図１参照）の回転に使用されるモータ１の構成を示す縦断面図である。モータ１は、３相の交流電流により駆動される。図２に示すように、モータ１はアウターロータ型のモータであり、固定組立体であるステータ部２、および、回転組立体であるロータ部３を備える。ロータ部３は、作動流体である潤滑油による流体動圧を利用した軸受機構を介して、モータ１の中心軸Ｊ１（後述のシャフト３１１の中心軸でもある。）を中心にステータ部２に対して回転可能に支持される。以下の説明では、便宜上、中心軸Ｊ１に沿ってロータ部３側を上側、ステータ部２側を下側として説明するが、中心軸Ｊ１は必ずしも重力方向と一致する必要はない。

ロータ部３は、ロータ部３の各部を保持するロータハブ３１、および、ロータハブ３１に取り付けられて中心軸Ｊ１の周囲に配置される界磁用磁石３４を備える。ロータハブ３１は、ステンレス等により形成されており、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であって下側（すなわち、ステータ部２側）に突出するシャフト３１１、シャフト３１１の上端部から中心軸Ｊ１に対して垂直に広がる略円板状の円板部３１２、および、円板部３１２から下側に突出する略円筒状の円筒部３１３を備える。界磁用磁石３４は、ロータハブ３１の円板部３１２の外縁近傍に設けられるとともに多極着磁された円環状の磁石であり、その極数（磁極の数）は２の倍数（本実施の形態では８極）である。

ステータ部２は、ステータ部２の各部を保持するベース部であるベースプレート２１、ロータ部３のシャフト３１１が潤滑油を介して挿入されるとともにロータ部３を回転可能に支持する軸受機構の一部である略有底円筒状のスリーブユニット２２、スリーブユニット２２の周囲にてベースプレート２１に取り付けられる電機子２４、および、界磁用磁石３４の下側に配置される略円環状のスラストヨーク２５を備える。

ベースプレート２１は、第１ハウジング部材６１１（図１参照）の一部であり、アルミニウム、アルミニウム合金、または、磁性もしくは非磁性の鉄系金属の板状部材をプレス加工することにより第１ハウジング部材６１１の他の部位と一体的に形成される。スラストヨーク２５は、中心軸Ｊ１を中心としてベースプレート２１に固定されており、界磁用磁石３４との間の磁気的引力によりロータ部３をベースプレート２１側に引き付ける強磁性体である。電機子２４は、シャフト３１１の周囲に配置された界磁用磁石３４との間でシャフト３１１（すなわち、中心軸Ｊ１）を中心とする回転力（トルク）を発生する。

電機子２４は、圧入または接着によりベースプレート２１に上側から取り付けられており、薄板状の珪素鋼板により形成された複数（本実施の形態では６枚）のコアプレートを積層してなるコア２４１を備え、コア２４１は、中心軸Ｊ１を中心に放射状に配置された複数（本実施の形態では１２個）のティース２４３、および、複数のティース２４３を内側から支持する（すなわち、各ティース２４３の中心軸Ｊ１側の端部を連結して支持する）リング状のコアバックを備える。コア２４１を形成するコアプレートのそれぞれの厚さは０．１〜０．３５ｍｍとされ、好ましくは、０．２ｍｍとされる。各コアプレートでは、複数のティース２４３およびコアバックのそれぞれに対応する部位が一体的に形成されているため、複数のティース２４３およびコアバックは磁気的に接続されている。

電機子２４は、コア２４１の複数のティース２４３のそれぞれに直径０．０５〜０．３ｍｍ（より好ましくは０．１ｍｍ）の導線が多層に巻回されることにより形成される複数のコイル２４２をさらに備える。

スリーブユニット２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状のスリーブ２２１、および、スリーブ２２１の外周に取り付けられる略有底円筒状のスリーブハウジング２２２を備え、ベースプレート２１の略中央部に形成された開口に取り付けられる。スリーブ２２１は、スリーブハウジング２２２の内側面（以下、「ハウジング内側面」という。）２２２１との間に僅かな隙間をあけて挿入されており（すなわち、すきまばめされており）、接着剤を介してハウジング内側面２２２１に固定されている。

図３は、モータ１の一部（図２における左半分）を拡大して示す縦断面図であり、図４は、スリーブ２２１を拡大して示す平面図である。図３および図４に示すように、スリーブ２２１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒面状であってシャフト３１１が挿入されるスリーブ内側面２２１１、および、中心軸Ｊ１を中心とする円筒面状のスリーブ外側面２２１２を備える。本実施の形態では、スリーブ２２１の外径および内径はそれぞれ４ｍｍおよび３ｍｍとされ、中心軸Ｊ１を中心とする径方向の肉厚（すなわち、径方向におけるスリーブ内側面２２１１とスリーブ外側面２２１２との間の距離）は０．５ｍｍとされる。

スリーブ２２１では、スリーブ外側面２２１２に、中心軸Ｊ１方向に伸びる５本の溝２２１３が、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に関して等間隔に形成されている。換言すれば、スリーブ外側面２２１２は、中心軸Ｊ１に平行な直線状の５本の溝２２１３を備える。本実施の形態では、各溝２２１３の平面視における形状は略半円形とされ、溝２２１３の中心軸Ｊ１を中心とする径方向における深さは約７０μｍ（すなわち、スリーブ２２１の肉厚の約１４％）とされる。溝２２１３の大きさ（深さや幅）は、スリーブ２２１のスリーブハウジング２２２への取り付け時に、毛細管現象により接着剤が溝２２１３に入り込んでしまわないように下限が定められている。

スリーブ２２１は多孔質部材であり、粉末状の原材料を型に入れて押し固めることにより加圧成形した後に焼結し、焼結された部材を再度型に入れて圧縮することにより形成される。原材料としては、様々な種類の金属粉末や金属化合物粉末、非金属粉末等（例えば、鉄（Ｆｅ）および銅（Ｃｕ）の混合粉末、銅およびスズ（Ｓｎ）の混合粉末、銅、スズおよび鉛（Ｐｂ）の混合粉末、鉄および炭素（Ｃ）の混合粉末）が利用される。スリーブ外側面２２１２の溝２２１３は、スリーブ２２１の上記形成工程（例えば、加圧成形工程や焼結後の圧縮行程）において同時に容易に形成される。

スリーブハウジング２２２の上部には、スリーブユニット２２の外周に沿って中心軸Ｊ１に対して外側に突出する突起部であるフランジ部２２４が一体的に形成されている。フランジ部２２４の上端部は、円筒部３１３の上端部よりも上側で円筒部３１３の付け根部と中心軸Ｊ１方向において対向している。これにより、ロータ部３がステータ部２から離れて上側に抜けてしまうことが防止される。換言すれば、ロータハブ３１の円筒部３１３およびスリーブハウジング２２２のフランジ部２２４は、ロータ部３の抜け止めとなっている。

次に、モータ１のロータ部３をステータ部２に回転可能に支持する流体動圧を利用した軸受機構について説明する。図３に示すように、モータ１では、ロータハブ３１の円板部３１２の下面とスリーブハウジング２２２の上側の端面との間、スリーブ内側面２２１１とシャフト３１１の外側面との間、シャフト３１１の下側の端面とスリーブハウジング２２２の内底面との間、および、スリーブハウジング２２２のフランジ部２２４の外側面とロータハブ３１の円筒部３１３の内側面との間に微小な間隙が設けられる。以下、これらの間隙をそれぞれ、「上部間隙４１」、「側部間隙４２」、「下部間隙４３」、「外側間隙４４」という。

スリーブユニット２２では、スリーブ外側面２２１２に形成された複数の溝２２１３とハウジング内側面２２２１とにより、スリーブ２２１の上部と下部とを連通する（すなわち、上部間隙４１と下部間隙４３とを連通する）複数の流路が形成される。また、スリーブ２２１の下側の端面には、複数の溝２２１３（により形成される流路）と下部間隙４３とを連通する水平溝２２１４（図２参照）が形成されている。モータ１では、上記複数の流路および上記複数の間隙に潤滑油が連続して充填され、いわゆるフルフィル構造の軸受機構が構成される。

スリーブハウジング２２２のフランジ部２２４の外側面は、その外径が下側に向かって漸次減少する傾斜面とされ、フランジ部２２４の外側面に対向するロータハブ３１の円筒部３１３の内側面も、その内径が下側に向かって漸次減少する傾斜面とされる。円筒部３１３の内側面の中心軸Ｊ１に対する傾きは、フランジ部２２４の外側面の傾きよりも小さくされるため、外側間隙４４の幅（すなわち、フランジ部２２４の外側面と円筒部３１３の内側面との間の距離）は下側に向かって漸次増加する。これにより、外側間隙４４における潤滑油の界面は、毛管現象および表面張力によりメニスカス状となってテーパシールが形成され、外側間隙４４がオイルバッファとしての役割を果たして潤滑油の流出が防止される。

スリーブハウジング２２２の上側の端面には、ロータ部３の回転時に潤滑油に対して中心軸Ｊ１側に向かう圧力を発生させるための溝（例えば、スパイラル状の溝）が形成されており、上部間隙４１によりスラスト動圧軸受部が構成される。また、側部間隙４２の互いに対向する面には、潤滑油に流体動圧を発生させるための溝（例えば、中心軸Ｊ１の向く方向に関して、スリーブ２２１の内側面の上下に設けられたヘリングボーン溝等）が形成されており、側部間隙４２によりラジアル動圧軸受部が構成される。

このように、モータ１では、スリーブユニット２２（すなわち、スリーブ２２１およびスリーブハウジング２２２）とロータハブ３１との間に形成される間隙（すなわち、上部間隙４１、側部間隙４２、下部間隙４３および外側間隙４４）、並びに、スリーブ２２１の溝２２１３とハウジング内側面２２２１とにより形成される複数の流路に、作動流体である潤滑油が充填されており、ロータ部３の回転時には、潤滑油による流体動圧を利用してロータ部３が支持される。そして、ロータ部３が中心軸Ｊ１を中心としてステータ部２に対して回転されることより、ロータ部３に取り付けられる記録ディスク６２（図１参照）が回転される。

モータ１では、流体動圧を利用する軸受機構によりロータ部３を潤滑油を介して非接触にて支持することにより、ロータ部３を高精度、かつ、低騒音にて回転することができる。特に、フルフィル構造の軸受機構では、軸受内部に空気が介在しないため、潤滑油内に発生した気泡に起因するシャフト３１１とスリーブ２２１との異常接触や、軸受機構内部の空気が膨張することによる潤滑油の漏れ等が抑制される。また、モータ１では、スリーブ２２１が粉末状の原材料を加圧成形した多孔質部材とされるため、軸受機構において高い保持力にて潤滑油を保持することができるとともに潤滑油中のパーティクル等の不純物を吸着して潤滑油を清浄に保つことができる。

モータ１では、上部間隙４１において中心軸Ｊ１側に押し込まれた潤滑油が、側部間隙４２、下部間隙４３、水平溝２２１４および複数の溝２２１３を介して上部間隙４１へと戻される。換言すれば、複数の溝２２１３により形成されるとともに上部間隙４１と下部間隙４３とを連通する複数の流路は、モータ１の軸受機構における潤滑油の循環に利用される。これにより、ロータ部３の回転時に上部間隙４１および下部間隙４３における潤滑油の圧力がほぼ等しくされるため、下部間隙４３において潤滑油の圧力が過剰に高くなることが防止され、ロータ部３が過剰に浮き上がってしまうことが防止される。また、軸受機構内の潤滑油の圧力が局部的に負圧になることが防止され、潤滑油内における気泡の発生や潤滑油の漏れ等が防止される。

上述のように、モータ１では、スリーブ外側面２２１２に複数の溝２２１３が形成されており、溝２２１３が形成されない場合に比べてスリーブ２２１の真円度が低下しているため（すなわち、スリーブ２２１の平面視における外周縁の形状の真円からのずれが大きくなっているため）、ロータ部３の回転時にスリーブ２２１が歪んでＲＲＯ等の振動が発生する可能性があり、また、このような真円度の低下（すなわち、真円からのずれ）に起因する振動が他の要因により発生する振動と共振して大きくなる可能性もある。そこで、モータ１では、スリーブ２２１の複数の溝２２１３の数（５本）を、モータ１の駆動電流の相数（３相）および界磁用磁石３４の極数（８極）のそれぞれに対して互いに素とすることにより、スリーブ２２１の真円度の低下に起因する振動とモータ１の（界磁用磁石３４の）極数または駆動電流の相数に起因する振動との共振を抑制することができる。その結果、記録ディスク駆動装置６０（図１参照）では、モータ１のＲＲＯ等の振動が共振により増大することが防止され、記録ディスク６２に対する情報の読み書きを適切に行うことができる。

また、モータ１では、５本の溝２２１３が中心軸Ｊ１を中心とする周方向に関して等間隔に形成されているため、スリーブ２２１の真円度の低下に起因してロータ部３の回転時にスリーブ２２１が歪んでロータ部３に振動が発生する場合であっても、スリーブ２２１が周方向において不均等に歪むことが防止され、ロータ部３が周方向に不均等に振動することが防止される。

このように、モータ１では、ロータ部３の回転時において、スリーブ２２１の真円度の低下に起因する振動が、モータ１の極数または駆動電流の相数に起因する振動と共振することが抑制されるため、スリーブ２２１の構造は、溝２２１３が真円度に影響を与える可能性がある加圧成形により形成されたスリーブに特に適している。

スリーブユニット２２およびモータ１の構造は、スリーブの肉厚が薄く、外側面に形成される溝が微細なものであってもスリーブの真円度に対する影響が大きい場合、例えば、中心軸を中心とする径方向の肉厚が０．５ｍｍ以下であるスリーブを有するスリーブユニットおよびモータに特に適している。また、スリーブの肉厚に対して比較的溝の深さが深い場合、例えば、径方向の溝の深さがスリーブの肉厚の１０％以上であるスリーブを有するスリーブユニットおよびモータにも特に適している。

本実施の形態では、肉厚が０．５ｍｍのスリーブ２２１について説明したが、肉厚等が異なるスリーブに上記構造を適用した場合について以下に説明する。例えば、外径が４．２ｍｍ、内径が２．５ｍｍ、肉厚が０．８５ｍｍのスリーブでは、外側面に形成される溝がスリーブの真円度に与える影響が比較的大きく、真円度の低下に起因する振動が発生する。一方、外径が３．９ｍｍ、内径が２．０ｍｍ、肉厚が０．９５ｍｍのスリーブでは、溝の影響による真円度の低下に起因する振動はほとんど発生しない。これらの実験結果から、スリーブ２２１の構造は、中心軸を中心とする径方向の肉厚が０．９ｍｍ以下であるスリーブに特に適しているといえる。

モータ１の軸受機構では、仮にスリーブ外側面２２１２に形成される溝２２１３の数が過剰に多いとすると、軸受機構内に充填される潤滑油の量が多くなってしまい、温度が上昇した際の潤滑油の膨張量が大きくなって外側間隙４４におけるテーパーシールの温度マージン（すなわち、外側間隙４４のオイルバッファとしての機能）が相対的に低下してしまう。また、上部間隙４１において中心軸Ｊ１側に押し込んだ潤滑油の循環が速くなってしまい、下部間隙４３における潤滑油の圧力が低くなって動圧不足になってしまう。したがって、３相駆動であるモータ１の溝２２１３の数としては５本が適切であるといえる。

なお、モータ１のスリーブユニット２２では、スリーブ外側面２２１２に複数の溝２２１３が形成されたスリーブ２２１が、スリーブハウジング２２２のハウジング内側面２２２１に固定されることにより、軸受機構における潤滑油の循環用の流路を容易に形成することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るモータ１ａについて説明する。図５は、モータ１ａを示す縦断面図である。図５に示すように、モータ１ａでは、流体動圧を利用した軸受機構の構成および形状を除いて他の構成は図２に示すモータ１とほぼ同様であり、以下の説明において同符号を付す。

モータ１ａは、第１の実施の形態と同様に、記録ディスク駆動装置の記録ディスクの回転に使用される電動式のモータであり、３相の交流電流により駆動される。図５に示すように、モータ１ａは、第１の実施の形態と同様に、アウターロータ型のモータであり、固定組立体であるステータ部２、および、回転組立体であるロータ部３を備える。ロータ部３は、潤滑油による流体動圧を利用した軸受機構を介して、モータ１ａの中心軸Ｊ１を中心にステータ部２に対して回転可能に支持される。

図５に示すように、モータ１ａでは、第１の実施の形態とは異なり、シャフト３１１がステータ部２のベースプレート２１の略中央部に形成された開口に取り付けられており、スリーブユニット２２ａがロータ部３のロータハブ３１の略中央部に形成された開口に取り付けられている。ステータ部２に設けられたシャフト３１１は、その上端部（すなわち、中心軸Ｊ１方向におけるロータ部３側の端部）に中心軸Ｊ１に対して外側に広がる円板状のスラストプレート３１４を備える。

また、ロータ部３に設けられたスリーブユニット２２ａは、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状のスリーブ２２１ａ、および、スリーブ２２１ａの外周に取り付けられる略有底円筒状のスリーブハウジング２２２ａを備える。スリーブハウジング２２２ａは、スリーブ２２１ａの外周に取り付けられる略円筒状の側壁部２２２２、および、側壁部２２２２の上側の開口を塞ぐ底部２２２３を備える。スリーブユニット２２ａでは、スリーブ２２１ａが、スリーブハウジング２２２ａのハウジング内側面２２２１に接着剤を介して固定されている。

図６は、スリーブ２２１ａを示す平面図である。図６に示すように、スリーブ２２１ａは、第１の実施の形態と同様に、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒面状であってシャフト３１１が挿入されるスリーブ内側面２２１１、および、中心軸Ｊ１を中心とする円筒面状のスリーブ外側面２２１２を備える。スリーブ外側面２２１２は、中心軸Ｊ１に平行な直線状の７本の溝２２１３を中心軸Ｊ１を中心とする周方向に関して等間隔に備える。本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、スリーブ２２１ａの外径および内径はそれぞれ４ｍｍおよび３ｍｍとされ、中心軸Ｊ１を中心とする径方向の肉厚は０．５ｍｍとされる。また、各溝２２１３の平面視における形状は略半円形とされ、溝２２１３の中心軸Ｊ１を中心とする径方向における深さは約７０μｍ（すなわち、スリーブ２２１ａの肉厚の約１４％）とされる。

第１の実施の形態と同様に、スリーブ２２１ａは多孔質部材であり、粉末状の原材料を型に入れて押し固めることにより加圧成形した後に焼結し、焼結された部材を再度型に入れて圧縮することにより形成され、スリーブ外側面２２１２の溝２２１３は、スリーブ２２１ａの上記形成工程（例えば、加圧成形工程や焼結後の圧縮行程）において同時に容易に形成される。

次に、モータ１ａのロータ部３をステータ部２に回転可能に支持する流体動圧を利用した軸受機構について説明する。図５に示すように、モータ１ａでは、スリーブハウジング２２２ａの底部２２２３の下面とシャフト３１１のスラストプレート３１４の上面との間、スリーブ２２１ａの上側の端面とスラストプレート３１４の下面との間、スリーブ内側面２２１１とシャフト３１１の外側面との間、および、スリーブハウジング２２２ａの下端部から中心軸Ｊ１側に突出する略円環状のフランジ部２２４ａの内側面とシャフト３１１の外側面との間に微小な間隙が設けられる。以下、これらの間隙をそれぞれ、「第１上部間隙４１ａ」、「第２上部間隙４１ｂ」、「側部間隙４２ａ」、「下部間隙４３ａ」という。

また、スリーブユニット２２ａでは、スリーブ外側面２２１２に形成された複数の溝２２１３とハウジング内側面２２２１とにより、第１上部間隙４１ａおよび第２上部間隙４１ｂと下部間隙４３ａとを連通する複数の流路が容易に形成される。モータ１ａでは、上記複数の流路および上記複数の間隙に潤滑油が連続して充填され、いわゆるフルフィル構造の軸受機構が構成される。

シャフト３１１の外周面のうち、スリーブハウジング２２２ａのフランジ部２２４ａと対向する部位は、その外径が下側に向かって漸次減少する傾斜面とされ、当該傾斜面と対向するスリーブハウジング２２２ａのフランジ部２２４ａの内周面の内径は一定とされる。これにより、フランジ部２２４ａとシャフト３１１との間の間隙（すなわち、下部間隙４３ａ）における潤滑油の界面は、毛管現象および表面張力によりメニスカス状となってテーパシールが形成され、下部間隙４３ａがオイルバッファとしての役割を果たして潤滑油の流出が防止される。

スラストプレート３１４の上面、および、スリーブ２２１ａの上側の端面には、ロータ部３の回転時に潤滑油に対して中心軸Ｊ１側に向かう圧力を発生させるための溝（例えば、スパイラル状の溝）が形成されており、第１上部間隙４１ａおよび第２上部間隙４１ｂによりスラスト動圧軸受部が構成される。また、側部間隙４２ａの互いに対向する面には、潤滑油に流体動圧を発生させるための溝（例えば、中心軸Ｊ１の向く方向に関して、スリーブ２２１の内側面の上下に設けられたヘリングボーン溝等）が形成されており、側部間隙４２ａによりラジアル動圧軸受部が構成される。

複数の溝２２１３により形成される複数の流路は、第１上部間隙４１ａ、第２上部間隙４１ｂおよび下部間隙４３ａを連通し、モータ１ａの軸受機構における潤滑油の循環に利用される。

モータ１ａでは、スリーブユニット２２ａとシャフト３１１との間に形成される間隙（すなわち、第１上部間隙４１ａ、第２上部間隙４１ｂ、側部間隙４２ａおよび下部間隙４３ａ）、並びに、スリーブ２２１ａの溝２２１３とハウジング内側面２２２１とにより形成される複数の流路に充填される潤滑油による流体動圧を利用して、非接触にてロータ部３が支持される。これにより、ロータ部３を高精度、かつ、低騒音にて回転することができる。

モータ１ａでは、第１の実施の形態と同様に、軸受機構がフルフィル構造とされるため、潤滑油内に発生した気泡に起因するシャフト３１１とスリーブ２２１ａとの異常接触や、軸受機構内部の空気が膨張することによる潤滑油の漏れ等が抑制される。また、スリーブ２２１ａが多孔質部材とされるため、軸受機構において高い保持力にて潤滑油を保持することができるとともに潤滑油中のパーティクル等の不純物を吸着して潤滑油を清浄に保つことができる。

モータ１ａの軸受機構では、複数の溝２２１３とスリーブハウジング２２２ａのハウジング内側面２２２１とにより形成される流路により、第１上部間隙４１ａ、第２上部間隙４１ｂおよび下部間隙４３ａにおける潤滑油の圧力がほぼ等しくされる。このため、第１の実施の形態と同様に、ロータ部３の回転時にロータ部３が過剰に浮き上がることが防止されるとともに潤滑油内における局部的な負圧による気泡の発生や潤滑油の漏れ等が防止される。

モータ１ａでは、特に、スリーブ２２１ａの溝２２１３の数を７本とすることにより、スリーブ２２１ａの溝２２１３の数が、モータ１ａの駆動電流の相数（３相）および界磁用磁石３４の極数（８極）のそれぞれに対して互いに素とされるため、スリーブ２２１ａの真円度の低下に起因する振動とモータ１ａの極数または駆動電流の相数に起因する振動との共振を抑制することができる。その結果、モータ１ａが取り付けられる記録ディスク駆動装置において、モータ１ａのＲＲＯ等の振動が共振により増大することが防止され、記録ディスクに対する情報の読み書きを適切に行うことができる。また、モータ１ａでは、７本の溝２２１３が中心軸Ｊ１を中心とする周方向に関して等間隔に形成されているため、ロータ部３の回転時にロータ部３が周方向に不均等に振動することが防止される。

スリーブ２２１ａの構造は、第１の実施の形態と同様に、溝２２１３が真円度に影響を与える可能性がある加圧成形により形成されたスリーブに特に適している。また、スリーブユニット２２ａおよびモータ１ａの構造も、中心軸を中心とする径方向の肉厚が０．９ｍｍ以下（より好ましくは、０．５ｍｍ以下）であるスリーブを有するスリーブユニットおよびモータ、並びに、径方向の溝の深さがスリーブの肉厚の１０％以上であるスリーブを有するスリーブユニットおよびモータに特に適している。

また、下部間隙４３ａにおけるテーパーシールの温度マージンの確保、並びに、第１上部間隙４１ａおよび第２上部間隙４１ｂにおける動圧の確保の観点からは、溝２２１３の数が過剰に多いことは好ましくないため、３相駆動であるモータ１ａの溝２２１３の数としては７本（第１の実施の形態と同様に、５本であってもよい。）が適切であるといえる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、第１の実施の形態に係るモータ１では、第２の実施の形態と同様に、シャフト３１１の先端（下端）に円板状のスラストプレートが設けられてもよい。この場合、スリーブユニット２２では、スリーブ２２１の下側の端面とスリーブハウジング２２２の内底面との間に下部間隙４３よりも大きな隙間が設けられ、当該隙間にスラストプレートの外縁部が配置される。そして、スリーブ２２１の下側の端面に流体動圧発生用の溝が形成され、スラストプレートの上面とスリーブ２２１の下側の端面との間の隙間によりスラスト動圧軸受部が形成される。また、スリーブハウジング２２２は、必ずしも一体的に形成される必要はなく、円筒状の側壁部と側壁部の下側の開口を塞ぐ円板状の底部とにより形成されてもよい。

モータの軸受機構において潤滑油の循環用の流路を形成する複数の溝２２１３の数は、必ずしも５本または７本に限定される必要はなく、モータの駆動電流の相数および界磁用磁石３４の極数に対して互いに素となる範囲内で変更されてよい。例えば、２相駆動のモータでは、３本の溝２２１３がスリーブ外側面２２１２に形成されてもよい。また、５相駆動のモータでは、３本または７本の溝２２１３が設けられてよい。

複数の溝２２１３は、必ずしも潤滑油の循環用の流路として利用される必要はなく、例えば、スリーブをスリーブハウジングに取り付ける際に、スリーブハウジング内の空間と外部との空気の出入りを確保する通気路として利用されてもよい。

上記実施の形態に係るスリーブは、必ずしも原材料を加圧成形した後に焼結して形成される多孔質部材である必要はなく、例えば、無垢材により形成されてもよい。上記実施の形態に係るモータの軸受機構は、例えば、空気を作動流体とした、いわゆるエア動圧軸受を用いてもよい。

上記実施の形態に係るモータは、必ずしも界磁用磁石３４が電機子２４の外側に配置された、いわゆる、アウターロータ型である必要はなく、界磁用磁石３４が電機子２４の中心軸Ｊ１側に配置されたインナーロータ型であってもよい。また、モータは、ハードディスク装置以外の他の記録ディスク駆動装置（例えば、リムーバブルディスク装置）の駆動源として利用されてよく、また、記録ディスク駆動装置の駆動源以外の他の産業用モータとして利用されてもよい。

第１の実施の形態に係る記録ディスク駆動装置の内部構成を示す図である。 モータの構成を示す縦断面図である。 モータの一部を拡大して示す縦断面図である。 スリーブを示す平面図である。 第２の実施の形態に係るモータを示す縦断面図である。 スリーブを示す平面図である。

符号の説明

１，１ａ モータ
２ ステータ部
３ ロータ部
２２，２２ａ スリーブユニット
２４ 電機子
３１ ロータハブ
３４ 界磁用磁石
２２１，２２１ａ スリーブ
２２２，２２２ａ スリーブハウジング
３１１ シャフト
２２１１ スリーブ内側面
２２１２ スリーブ外側面
２２１３ 溝
２２２１ ハウジング内側面
Ｊ１ 中心軸

Claims (8)

1. 電動式のモータにおいて流体動圧を利用した軸受機構に用いられる略円筒状のスリーブであって、
   シャフトが挿入される所定の中心軸を中心とする略円筒面状の内側面と、
   前記中心軸を中心とする略円筒面状の外側面と、
   を備え、
   前記外側面が、前記中心軸に平行な直線状の複数の溝を、前記中心軸を中心とする周方向に関して等間隔に備え、
   前記複数の溝の数が、前記モータの駆動電流の相数および界磁用磁石の極数のそれぞれに対して互いに素であることを特徴とするスリーブ。
2. 請求項１に記載のスリーブであって、
   前記相数が３であり、前記複数の溝の数が５または７であることを特徴とするスリーブ。
3. 請求項１または２に記載のスリーブであって、
   原材料を加圧成形した後に焼結することにより形成されることを特徴とするスリーブ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のスリーブであって、
   前記中心軸を中心とする径方向の肉厚が０．９ｍｍ以下であることを特徴とするスリーブ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のスリーブであって、
   前記中心軸を中心とする径方向において、前記複数の溝のそれぞれの深さが肉厚の１０％以上であることを特徴とするスリーブ。
6. 電動式のモータに設けられる流体動圧を利用した軸受機構のスリーブユニットであって、
   略有底円筒状のスリーブハウジングと、
   前記スリーブハウジングの内側面に固定された請求項１ないし５のいずれかに記載のスリーブと、
   を備えることを特徴とするスリーブユニット。
7. 請求項６に記載のスリーブユニットであって、
   前記スリーブの前記複数の溝と前記スリーブハウジングの前記内側面とにより形成される複数の流路が、軸受機構における作動流体の循環に利用されることを特徴とするスリーブユニット。
8. 電動式のモータであって、
   シャフトの周囲に配置された界磁用磁石を有するロータ部と、
   前記界磁用磁石との間で前記シャフトを中心とするトルクを発生する電機子を有するとともに前記ロータ部を前記シャフトを中心に回転可能に支持するステータ部と、
   を備え、
   前記ロータ部および前記ステータ部の一方が、請求項６または７に記載のスリーブユニットを備え、
   前記ロータ部および前記ステータ部の他方が、作動流体を介して前記スリーブユニットに挿入される前記シャフトを備えることを特徴とするモータ。

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