JP2007232140A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好なシール性と潤滑性とを有し、長寿命な流体軸受装置を低コストに提供する。
【解決手段】流体軸受装置１は、樹脂部９を有する軸受部材７と、該軸受部材７の内周に挿入された軸部材２とを主要な構成部材として備える。軸受部材７の上端開口部には、樹脂部９を変形させて形成された突出部９ａが設けられ、該突出部９ａと軸部材２の外周面２ａとの間にシール隙間Ｓおよび潤滑剤溜り１０が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体軸受装置に関するものである。

流体軸受装置は、軸受部材と軸部材の間の軸受隙間に生じる潤滑流体膜で軸部材を回転自在に支持するものである。この流体軸受装置は、高速回転、高回転精度、低騒音等の特徴を備えるものであり、情報機器、例えばＨＤＤ、ＦＤＤ等の磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ等の光ディスク装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク装置等におけるディスクドライブ用のスピンドルモータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のファンモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは軸流ファンなどの小型モータ用の軸受として好適で、近年その用途を拡大させている。

上記の各種モータに組み込まれる流体軸受装置では、軸部材をラジアル方向に回転自在に支持するラジアル軸受部と、スラスト方向に回転自在に支持するスラスト軸受部とが設けられる。ラジアル軸受部としては、軸受隙間を満たす潤滑流体に動圧を発生させるための動圧発生部を設けた動圧軸受が用いられる場合が多い。一方、スラスト軸受部としては、動圧軸受が用いられる場合と、軸部材の一端を接触支持する構造の軸受（いわゆる、ピボット軸受）が用いられる場合とがある。

ところで、上記の各種モータは潤滑剤による汚染を極度に嫌うため、軸受部材の開口部には、潤滑剤の漏れ出しを防止するためのシール隙間が設けられる。さらに、シール隙間と軸方向に隣接した領域には、軸受隙間（ラジアル軸受隙間）に潤滑剤を供給するための潤滑剤溜りが設けられる場合がある。この潤滑剤溜りを設けることで、潤滑剤不足に起因した軸受寿命の低下が防止される。前記のシール隙間および潤滑剤溜りは、例えば、軸受部材に別部材を固定し、該別部材と軸部材との間に形成される（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２３５１６０号公報

ところで、近年の情報機器等の低価格化に伴って、流体軸受装置に対するコスト低減の要求が厳しさを増している。しかしながら、上記特許文献１のように、シール隙間および油溜りを、軸受部材とは別に設けた部材と軸部材との間に形成すると、部品点数および組立工数が増加して高コスト化する。

そこで本発明は、良好なシール性および潤滑性を有し、長寿命な流体軸受装置を低コストに提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる流体軸受装置は、軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部材とを有し、軸受部材と軸部材の間のラジアル軸受隙間に潤滑流体膜を形成して軸部材の回転を支持するものであって、軸受部材に加熱しながら変形させた樹脂製の突出部を設け、突出部と軸部材との間に、シール隙間と潤滑剤溜りとを形成したことを特徴とするものである。

上記のように、本発明では、軸受部材に形成された突出部と軸部材との間に、シール隙間と潤滑剤溜りとが形成される。この構成であれば、軸受部材に固定された別部材と軸部材との間にシール隙間および潤滑剤溜りを設けた従来構成と比べ、部品点数および組立工数を削減して流体軸受装置の低コスト化を図ることができる。

シール隙間と潤滑剤溜りに面する部分は、例えば軸受部材の一部を切削することによって形成することもできる。しかしながら、切削では加工に伴って生じる切削粉がコンタミとなって軸受性能を低下させる恐れがあるため、切削粉を入念に除去しなければならず、加工コストの高騰を招く。これに対し本発明では、シール隙間と潤滑剤溜りに面する部分（突出部）が、軸受部材を加熱しながら変形させて形成されるから、切削粉に伴うコンタミの問題、さらには加工コストの高騰を招くこともない。また、突出部が樹脂製であるから、この種の加工も容易に行い得る。

突出部を形成する際の加熱温度は、軸受部材を構成するベース樹脂のガラス転移点以上に設定するのが望ましい。ガラス転移点以上の温度で加熱することにより、樹脂を軟化させて加工の容易性および精度を高めることができるだけでなく、樹脂を改質させて一種の永久変形状態を保ち、使用時等における突出部の形状変化を防止することができるからである。

突出部のうち、潤滑剤溜りに面する領域には、シール隙間から離反する方向に潤滑流体を引き込む螺旋溝を設けることができる。このような螺旋溝は、軸受部材を成形するのと同時に形成可能であるから、加工コストを上昇させることなく流体軸受装置のシール性能を一層高めることができる。

軸受部材のうち、ラジアル軸受隙間に面する部分（いわゆる「ラジアル軸受面」）は電鋳部で形成することができる。電鋳部は、マスター表面に金属を析出させて形成した金属層であり、電解メッキまたは無電解メッキに準じた手法で形成することができる。電鋳加工の特性上、電鋳部のうち、マスターに接する面は、マスターの表面形状が非常に微細なレベルまで高精度に転写された緻密面となる。従って、マスターから分離した電鋳部、特にその緻密面でラジアル軸受面を形成すれば、特段の後加工を施すことなく低コストに高精度なラジアル軸受面を得ることができる。この場合、ラジアル軸受面が金属面となるので、これを樹脂で形成する場合に比べ、温度変化に伴うラジアル軸受面の特性変化を抑制すると共に耐摩耗性を高めて、流体軸受装置の高回転精度化および長寿命化を図ることができる。

以上の構成を有する流体軸受装置は、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータに好ましく用いることができる。

以上のように本発明によれば、良好なシール性および潤滑性を有し、長寿命な流体軸受装置を低コストに提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る流体軸受装置１を組込んだファンモータを概念的に示すものである。このファンモータは、軸部材２を回転自在に支持する流体軸受装置１と、軸部材２と共に回転する羽根と、軸部材２に固定されたロータ３と、例えば半径方向（ラジアル方向）のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５とを備えるものであり、一般的にはラジアルギャップ型ファンモータと称される。ステータコイル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に取付けられている。ブラケット６の内周には流体軸受装置１の軸受部材７が固定される。ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間の電磁力でロータ３が軸部材２と一体に回転する。なお、図示は省略するが、ファンモータの形態として、ステータコイル４とロータマグネット５とを軸方向（アキシャル方向）のギャップを介して対向させる、いわゆるアキシャルギャップ型ファンモータとすることもできる。

羽根の回転中は、その送風作用の反力として軸部材２に図中の矢印Ｙ方向の推力が作用する。ステータコイル４とロータマグネット５との間には、この推力を打ち消す方向の磁力（斥力）を作用させており、この推力と磁力の大きさの差により生じたスラスト荷重が流体軸受装置１のスラスト軸受部Ｔで支持される。軸部材２に作用するラジアル荷重は、流体軸受装置１のラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２によって支持される。

図２は、図１に示す流体軸受装置１の拡大断面図である。この流体軸受装置１は、軸部材２と、内周に軸部材２を挿入した軸受部材７とを主要な構成部材として備えている。また、この流体軸受装置１は、軸部材２の回転に伴って、軸部材２の外周面２ａと軸受部材７の内周面７ａとの間に形成されるラジアル軸受隙間に潤滑流体（例えば、潤滑油）を供給する潤滑剤溜り１０を備えている。なお、説明の便宜上、軸受部材７の開口した側を上側、これと軸方向反対側を下側として以下説明を進める。

軸部材２は、例えばステンレス鋼等の金属材料で一端が凸球状をなす中実軸状に形成され、本実施形態に示す軸部材２は、外周面２ａが凹凸のない断面真円状に、下端面２ｂが凸球状に形成されている。

軸部材２の上端外周には、例えば外周面に羽根を有するロータ３が固定される。ロータ３は、円盤状の円盤部３ａと、円盤部３ａの外径側から下方に伸びる円筒状の円筒部３ｂとで構成され、円筒部３ｂの内周面には図１に示すロータマグネット５が取付けられる。ロータ３は、例えば、軸部材２をインサートして樹脂で射出成形することにより軸部材２と一体に形成することができる。ロータ３が軸部材２と一体回転可能である限り、ロータ３の形状や取付け方法は任意であり、例えば別途製作されたロータ３を接着や圧入で軸部材２に固定することもできる。またロータ３は樹脂材料に限らず、金属材料やセラミックで形成することもできる。

軸受部材７は、後述する電鋳加工で形成された電鋳金属からなる有底筒状の電鋳部８と、該電鋳部８をインサートして射出成形された樹脂部９とで構成される。樹脂部９は、円筒状の側部９ｂと、側部９ｂの上端から上方に突出し、その頭頂部を開口させた略半球状の突出部９ａと、側部９ｂの下端開口を封口する底部９ｃとで構成され、各部９ａ〜９ｃは界面のない一体品に形成されている。

突出部９ａの内周は軸方向で２つの領域に区画され、上側の領域は上方に向かって漸次拡径するテーパ面９ａ１に、一方下側の領域は下方に向かって漸次拡径した曲面９ａ２に形成されている。テーパ面９ａ１は、軸部材２の外周面２ａとの間にシール隙間Ｓを形成し、また曲面９ａ２は、軸部材２の外周面２ａとの間に、ラジアル軸受隙間に潤滑油を供給する潤滑剤溜り１０を形成する。この潤滑剤溜り１０の径方向断面における断面積は上方に向けて徐々に減少している。潤滑剤溜り１０の容積は、十分な潤滑剤量を保持可能とするため、少なくとも軸受部材７の内周面７ａおよび内底面７ｂと、軸部材２の外周面２ａおよび下端面２ｂとの間に形成される隙間（空間）以上の容積、より好ましくは前記隙間の３倍以上の容積とするのが望ましい。

軸受部材７の内周面（電鋳部８の内周面）７ａには、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のラジアル軸受面となる上下２つの領域が軸方向に離隔して設けられ、これら２つの領域には、図３に示すように、動圧発生部として、例えばヘリングボーン形状に配列された複数の動圧溝７ａ１、７ａ２がそれぞれ形成されている。上側の動圧溝７ａ１は、軸方向中心（上下の傾斜溝間領域の軸方向中心）ｍに対して軸方向非対称に形成され、軸方向中心ｍより上側領域の軸方向寸法Ｘ１が下側領域の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。一方、下側の動圧溝７ａ２は軸方向対称に形成され、その上下領域の軸方向寸法はそれぞれ上記軸方向寸法Ｘ２と等しくなっている。この場合、軸部材２の回転時には、動圧溝による潤滑油の引き込み力（ポンピング力）は下側の対称形の動圧溝７ａ２に比べ、上側の動圧溝７ａ１で相対的に大きくなる。なお、ポンピング力を必要としない場合には、上側の動圧溝７ａ１を下側の動圧溝７ａ２同様、軸方向対称形状とすることもできる。動圧溝形状は、上記のヘリングボーン形状のほか、例えばスパイラル形状に形成することもできる。

また、軸受部材７（電鋳部８）の内底面７ｂは、スラスト軸受部Ｔのスラスト軸受面となり、本実施形態では平滑平面に形成されている。

流体軸受装置１は以上の構成部材からなり、軸受部材７の内部空間には、潤滑剤溜り１０を含め、潤滑流体としての潤滑油が充満される。このとき、潤滑油の油面は、軸部材２の外周面２ａと軸受部材７の突出部９ａのテーパ面９ａ１との間に形成されるシール隙間Ｓの範囲内に維持される。

流体軸受装置１は、以上のようにして形成された後、モータに組み込まれる。流体軸受装置１のモータへの組み込みは、例えばアルミ合金やステンレス鋼等の金属材料で形成されたブラケット６の内周に流体軸受装置１の軸受部材７を接着、圧入、あるいは圧入接着等することにより行われる。

図示例における保持部材６は、円筒状の側部６ａと、側部６ａの下端から外径側に伸びるベース部６ｂと、ベース部６ｂの外径端から上方に伸びる円筒部６ｃとで構成される。各部６ａ〜６ｃは界面のない一体品として形成されている。この保持部材６は、ファンモータの各構成部品を収容するケーシングとしての機能も果たしており、ベース部６ｂがファンモータの底部を、円筒部６ｃがファンモータの側部を構成する。

上記構成の流体軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受部材７の内周面の上下２箇所に離隔形成されたラジアル軸受面となる領域は、それぞれ軸部材２の外周面２ａとラジアル軸受隙間を介して対向する。軸部材２の回転に伴って、ラジアル軸受隙間に潤滑油の動圧が発生し、その圧力によってラジアル軸受隙間に生じる潤滑油膜の油膜剛性が高められ軸部材２が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のラジアル軸受部Ｒ１と第２のラジアル軸受部Ｒ２とが形成される。また、これと同時に、軸部材２の下端面２ｂと軸受部材７の内底面７ｂとの間には、軸部材２をスラスト方向に回転自在に支持するスラスト軸受部Ｔが形成される。

次に、上記流体軸受装置１の製造工程を、軸受部材７の製造工程を中心に図面に基づいて説明する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、上記流体軸受装置１における軸受部材７の製造工程の一部を示すものである。詳述すると、図４（ａ）はマスター軸１１を製作する工程、図４（ｂ）はマスター軸１１の所要箇所をマスキングする工程、図４（ｃ）は電鋳加工を施して電鋳部材１３を形成する工程を示すものである。これらの工程を経た後、電鋳部材１３の電鋳部８を樹脂でモールドして樹脂部９を成形する工程、樹脂部９に所定形状の突出部９ａを成形する工程、および電鋳部８をマスター軸１１から剥離させ、電鋳部８とマスター軸１１とを分離する工程を経て軸受部材７が製作される。

図４（ａ）に示す工程では、導電性材料、例えば焼入処理を施したステンレス鋼、ニッケルクロム鋼、その他のニッケル合金、あるいはクロム合金等で形成された中実軸状のマスター軸１１が形成される。マスター軸１１は、これら金属材料以外にも、導電処理（例えば、表面に導電性の被膜を形成する）を施されたセラミック等の非金属材料で形成することもできる。

マスター軸１１には、軸受部材７の電鋳部８を成形する成形部Ｎが形成される。本実施形態において、成形部Ｎはマスター軸１１の外周面１１ａの一部領域および下側端面１１ｂに形成される。外周面１１ａは電鋳部内周面の凹凸パターンが反転した形状をなし、その軸方向二箇所には動圧溝７ａ１、７ａ２間の丘部を成形するヘリングボーン形状の凹部１１ａ１、１１ａ２の列が円周方向に形成されている。また下側端面１１ｂは平滑な平面に形成されている。凹部１１ａ１、１１ａ２の形状は動圧溝形状に対応させ、スパイラル形状等に形成してもよい。

図４（ｂ）に示すマスキング工程では、成形部Ｎを除いてマスター軸１１の外表面にマスキング１２（図中、散点模様で示す）が施される。マスキング１２用の被覆材としては、非導電性、および電解質溶液に対する耐食性を有する既存品が選択使用される。

電鋳加工は、ＮｉやＣｕ等の金属イオンを含んだ電解質溶液にマスター軸１１を浸漬させた後、マスター軸１１に通電して、マスター軸１１の外表面のうち、マスキング１２が施されていない成形部Ｎに目的の金属を電着（電解析出）させることにより行われる。電解質溶液には、カーボンなどの摺動材、あるいはサッカリン等の応力緩和材を必要に応じて含有させてもよい。電着金属の種類は、流体軸受装置の軸受面に求められる硬度、疲れ強さ等の物理的性質や、化学的性質に応じて適宜選択される。

電鋳部８は、以上に述べた電解メッキに準じた方法の他、無電解メッキに準じた方法で形成することもできる。その場合、マスター軸１１の導電性やマスキング１２の絶縁性は不要となる。

以上の工程を経ることにより、図４（ｃ）に示すように、マスター軸１１の成形部Ｎに有底筒状の電鋳部８を被着した電鋳部材１３が形成される。このとき、電鋳部８の内周面には、成形部Ｎに形成された凹部１１ａ１、１１ａ２の形状が転写され、図３に示す複数の動圧溝７ａ１、７ａ２が軸方向に離隔して形成される。なお、電鋳部８の厚みは、これが厚すぎるとマスター軸１１からの剥離性が低下し、逆に薄すぎると電鋳部８の耐久性低下につながるので、求められる軸受性能や軸受サイズ、さらには用途等に応じて最適な厚み（１０μｍ〜２００μｍ程度）に設定される。

次に、上記工程を経て形成された電鋳部材１３は、モールド工程に移送される。図示は省略するが、モールド工程では、電鋳部材１３をインサート部品として所定の金型（射出成形型）にセットした後、軸受部材７を構成する樹脂部９が射出成形される。樹脂材料の射出後、樹脂材料を固化させて型開きを行うと、図５に示すように、マスター軸１１および電鋳部８からなる電鋳部材１３と、樹脂部９とが一体となった成形品が得られる。この段階で、樹脂部９は、側部９ｂよりも大径で、側部９ｂの上端から上方に延びる略円筒状の円筒状部９ａ’を有している。円筒状部９ａ’の内周面のうち、その一部上部領域には、軸方向上方に向かって漸次拡径するテーパ面９ａ１’が形成され、この状態でテーパ面９ａ１’の軸線に対する傾斜角αは、後に詳述する工程で図２に示す突出部９ａを形成する際に所定角度のテーパ面９ａ１が得られるよう適切な傾斜角に設定される。また、円筒状部９ａ’の外周面には、軸方向上方に向かって漸次縮径するテーパ面９ａ３’が形成されている。

ところで、電鋳加工の特性上、電鋳部８の外面は粗面に形成される。そのため樹脂部９を射出成形する際、樹脂材料が電鋳部８外面の微小な凹凸に入り込み、いわゆるアンカー効果によって電鋳部８と樹脂部９とは相互に強固に固着する。

なお、樹脂部９を構成するベース樹脂は、射出成形可能で、かつ次工程での成形性を考慮して耐熱性や延性に富むものが望ましく、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の結晶性樹脂の他、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の非晶性樹脂が使用可能である。これらは、あくまでも使用可能なベース樹脂を例示したものであり、もちろん、この他のベース樹脂を使用することもできる。樹脂材料には、必要に応じて強化材（繊維状、粉末状等の形態は問わない）や導電材、および潤滑剤等の各種充填材を一種または二種以上配合することもできる。

上記の成形品は、図２に示す突出部９ａを成形する工程に移送される。この工程では、加熱しながら内径方向の圧迫力を付与して、樹脂部９の円筒状部９ａ’を変形させることにより、図２に示す形態の突出部９ａが形成される。

具体的には、まず図６（ａ）に示すように、同軸配置された固定型１５および可動型１６のうち、固定型１５の内周に成形品を配置して位置決めを行う。可動型１６の先端部は略円筒状に形成され、その内周には円筒状部９ａ’の外周テーパ面９ａ３’、および円筒状部９ａ’変形時の外径曲面に倣った曲面１６ａが形成されており、可動型１６のうち少なくとも曲面１６ａは、図示しない熱源によって加熱されているか、あるいは熱源を有している。この際、円筒状部９ａ’を軟化させて加工の容易性と精度を高め、また、樹脂を改質させて突出部９ａを一種の永久変形状態とし、使用時における突出部９ａの変形を防止する観点から、曲面１６ａの温度（加熱温度）は、選定されたベース樹脂のガラス転移点以上に設定するのが望ましい。例えば、樹脂部９をポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）をベース樹脂とする樹脂組成物で成形した場合、ＰＢＴのガラス転移点は６０℃であるから、６０℃以上で加熱すればよい。なお、可動型１６を加熱する以外にも、別途熱源を設け直接樹脂部９（円筒状部９ａ’）を加熱してもよく、さらに可動型１６と樹脂部９の双方を加熱してもよい。

上記の可動型１６を固定型１５に接近させて成形品の円筒状部９ａ’に接触させると、その接触部を介して付与された熱によって円筒状部９ａ’が軟化する。さらに型締めすると、円筒状部９ａ’に内径方向の圧迫力が付与され、この圧迫力によって円筒状部９ａ’は曲面１６ａにガイドされながら、先端部が内径方向に変形する。さらに型締めを進行させ、図６（ｂ）に示すように、内周テーパ面９ａ１’がマスター軸１１の外周面１１ａに当接した時点で型締めを停止する。その後、図６（ｃ）に示すように、型開きして圧迫力を開放すると、樹脂部９のスプリングバックによって円筒状部９ａ’の内周が若干量拡径して、図２に示すテーパ面９ａ１、および曲面９ａ２を有する突出部９ａが形成される。この時、特にテーパ面９ａ１のスプリングバック量がシール隙間Ｓの形状を決定付けることになるので、規定寸法のシール隙間Ｓが得られるように、加熱温度、加熱時間、加圧力等の加工条件を設定する。なお、直線方向への型締めだけでは、円周方向の各部に付与される圧迫力にバラツキが生じ、突出部９ａを全周に亘って同一形状に形成できないおそれがある。そのため、型開き前には、可動型１６と成形品とを相対回転させ、円筒状部９ａ’へ円周方向（接線方向）のせん断力を付与するのが望ましい。

この成形品は、その後分離工程に移送される。分離工程では、マスター軸１１の表面から電鋳部８を剥離させることにより、電鋳部８および樹脂部９が一体化したもの（軸受部材７）とマスター軸１１とに分離される。この分離工程では、例えばマスター軸１１あるいは軸受部材７に衝撃を与え、電鋳部８の内面を半径方向および軸方向に拡大させてマスター軸１１の外表面との間に微小隙間（１μｍ〜数μｍ程度）を形成し、マスター軸１１を電鋳部８の内面から引き抜く。この他、電鋳部８とマスター軸１１との熱膨張量差を利用して電鋳部８をマスター軸１１から剥離させることもできる。

上記のようにしてマスター軸１１と分離された軸受部材７に、マスター軸１１とは別に製作された軸部材２を挿入し、軸受部材７の内部空間に潤滑油を充満させることにより、図２に示す流体軸受装置１が完成する。一方、分離されたマスター軸１１は、繰り返し電鋳加工に用いることができるので、高精度な軸受部材７を安定してかつ低コストに量産することができる。

なお、以上の説明では、電鋳部８をマスター軸１１から剥離させる前に突出部９ａを形成したが、軸受部材７へ軸部材２を挿入した後、上記同様の成形型１５、１６を用いて突出部９ａを形成することもできる。

以上に示すように本発明では、射出成形された樹脂部９を加熱しながら変形させることにより、樹脂部９の突出部９ａと軸部材２の外周面２ａとの間に、シール空間Ｓおよびラジアル軸受隙間に隣接する潤滑剤溜り１０を設けたので、これらを軸受部材に固定された別部材と軸部材との間に設けた従来構成に比べ、部品点数および組立工数を削減して、流体軸受装置１の低コスト化を図ることができる。また、切削等の機械加工によらず突出部９ａを形成したので、切削粉が生じることがなく、またこれにより切削粉の除去工程を排除することができ、この点からも流体軸受装置１の低コスト化を図ることができる。

また本実施形態では、ラジアル軸受隙間に面する軸受部材７の内周面７ａ（ラジアル軸受面）、および軸部材２の下端面２ｂと摺動接触する内底面７ｂ（スラスト軸受面）が、金属層である電鋳部８に形成される。電鋳加工の特性上、電鋳部８のうち、マスター軸１１に接する内面の精度はマスター軸１１の表面形状が高精度に転写された緻密面に形成される。したがって、マスター軸１１の外表面のうち、特に成形部Ｎを高精度に形成しておけば、別段の仕上げ加工等を施すことなく、動圧溝７ａ１、７ａ２を含めた内周面７ａ、および内底面７ｂの精度が容易に高められる。またラジアル軸受面およびスラスト軸受面が金属面となるから、ラジアル軸受部では温度変化や摩耗等による特性変化を抑制して、またスラスト軸受部では耐摩耗性を高め、長寿命な流体軸受装置１が低コストに得られる。

以上、本発明の構成を有する流体軸受装置１の一例について説明を行ったが、本発明の構成は上記形態の流体軸受装置１に限らず、他の形態の流体軸受装置にも好ましく用いることができる。以下その構成例を図面に基づいて説明する。なお、説明の簡略化のため、以上に示す形態と構成・作用を同一にする部材、および部位については同一の参照番号を付与し、重複説明を省略する。

図７は、流体軸受装置１の第２実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置１は、図２に示す流体軸受装置と同様ファンモータに組み込まれて使用されるもので、主に軸受部材７の樹脂部９で、上記の保持部６を一体成形した点で、図２に示す実施形態と構成を異にする。

図８は、流体軸受装置１の第３実施形態を示すものである。同図に示す流体軸受装置１は、主に、軸受部材７を、樹脂製のハウジング１７（樹脂部）と、該ハウジング１７の内周に固定された別体の軸受スリーブ１８とで構成した点で、図２に示す実施形態と構成を異にする。なお、この実施形態においても、図７に示す構成と同様、樹脂部９で保持部６を一体成形することもできる。

なお、以上では、軸受部材７の内周に電鋳部８や軸受スリーブ１８を設けた構成を例示したが、軸受部材７の内周に電鋳部８や軸受スリーブ１８を設けず、軸受部材７を樹脂のみで構成することもできる。

以上で示した実施形態では、突出部９ａのうち、潤滑剤溜り１０に面する曲面９ａ２を平滑面に形成したが、曲面９ａ２を平滑面以外の構成とすることもできる。図９は、その一例を示すもので、突出部９ａの曲面９ａ２に螺旋溝１９を設けた構成を示すものである。螺旋溝１９の方向は、軸部材２の回転時に潤滑油が軸受隙間の内部側に引き込まれる方向とする。このように突出部９ａの曲面９ａ２に螺旋溝１９を設けることにより、軸受運転時には、軸受部材７内部側、すなわちシール隙間Ｓから離反する方向へ潤滑油が引き込まれるので、シール性能を一層高めることが可能となる。なお、図示は省略するが、図７および図８に示す実施形態においても本実施形態と同様に、突出部９ａの曲面９ａ２に螺旋溝１９を設けることができる。また、図７に示す実施形態と同様、樹脂部９で保持部材６となる部分を一体成形することもできる。

ところで、以上に示す実施形態では、円筒状部９ａ’の下側領域を軸方向で同一厚みに形成しているが、これだと円筒状部９ａ’の弾性が高まり、所期形状の突出部９ａを形成できないおそれがある。特に、突出部９ａの曲面９ａ２に螺旋溝１９を設けた構成で、螺旋溝１９を深く形成すると無理抜きの程度が大きくなるため、螺旋溝１９形状の精度悪化を招くおそれがある。

かかる事態を回避するため、図示は省略するが、円筒状部９ａ’の外周面全体を軸方向上方に向かって漸次縮径するテーパ面に、また内周面のうち螺旋溝１９が形成される領域を軸方向上方に向かって漸次拡径するテーパ面に形成する（円筒状部９ａ’を上方に向かって漸次薄肉化させる）のが望ましい。この構成とすることにより、円筒状部９ａ’が変形し易くなり、所期形状の突出部９ａを容易に形成することができる。また円筒状部９ａ’の成形時にあっては、いわゆる抜き勾配が確保されるので、円筒状部９ａ’、特に螺旋溝１９の精度悪化を回避することができる。

なお、以上では、本発明の構成を有する流体軸受装置１をファンモータに組み込んで使用する場合について説明を行ったが、本発明の構成を有する流体軸受装置１はファンモータに限らず、例えば磁気ディスク等のスピンドルモータや、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータに組み込んで使用することもできる。

一例として、本発明の構成を有する流体軸受装置３１を組み込んだＨＤＤ等の磁気ディスク装置用のスピンドルモータを図１０に示す。このスピンドルモータでは、図１に示すファンモータと異なり、軸部材２の上端には、一又は複数枚のディスクＤを載置するディスクハブ２３が固定される。

以上で説明を行った実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、へリングボーン形状やスパイラル形状の動圧溝により流体動圧を発生させる構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２として、いわゆる多円弧軸受やステップ軸受、あるいは非真円軸受を採用することもできる。これらの軸受ではラジアル軸受面となる領域に、それぞれ、複数の円弧面、軸方向溝、調和波形面が形成される（何れも、図示省略）。

また、以上の説明では、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２のように、ラジアル軸受部を軸方向に２箇所離隔して設けた構成としたが、軸方向で１箇所、あるいは３箇所以上のラジアル軸受部を設けた構成としても良い。

また、以上の説明では、軸受部材７の内周面７ａに動圧発生部を形成した場合を例示したが、ラジアル軸受隙間を介して対向する軸部材２の外周面２ａに動圧発生部を設けても良い。この場合、軸受部材７の内周面７ａは、凹凸のない円筒面状に形成される。

また、以上の説明では、軸受部材７の内周面７ａまたは軸部材２の外周面２ａに動圧発生部を設け、当該動圧発生部でラジアル軸受隙間に流体動圧を発生させてラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を動圧軸受で構成する場合を例示したが、軸受部材７の内周面７ａを凹凸のない円筒面状に、かつ軸部材２の外周面２ａを凹凸のない断面真円状に形成することで、ラジアル軸受部Ｒ１、Ｒ２を真円軸受で構成することもできる（図示省略）。

さらに、以上の説明では、スラスト軸受部Ｔをピボット軸受で構成する形態を例示したが、例えば、軸部材２の下端を平坦面とし、この平坦面あるいはこれに対向する軸受部材の端面にスパイラル形状やヘリングボーン形状に配列された複数の動圧溝等を設けることにより、動圧軸受からなるスラスト軸受部を構成することもできる（図示省略）。

以上の説明では、潤滑流体として潤滑油を用いたが、潤滑流体膜を形成可能な他の流体、例えば、潤滑グリースや磁性流体等を使用することもできる。

流体軸受装置を組み込んだファンモータの一例を示す断面図である。 流体軸受装置の要部拡大断面図である。 軸受部材の縦断面図である。 （ａ）図はマスター軸の斜視図、（ｂ）図はマスター軸にマスキングを施した状態を示す斜視図、（ｃ）図は電鋳部材の斜視図である。 インサート成形直後の軸受部材の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）図は、何れも突出部の成形工程を示す概略図である。 流体軸受装置の第２実施形態を示す断面図である。 流体軸受装置の第３実施形態を示す断面図である。 流体軸受装置の第４実施形態を示す断面図である。 流体軸受装置を組み込んだスピンドルモータの構成例を示す断面図である。

符号の説明

１、３１ 流体軸受装置
２ 軸部材
３ ロータ
４ ステータコイル
５ ロータマグネット
６ 保持部材
７ 軸受部材
８ 電鋳部
９ 樹脂部
９ａ 突出部
９ａ’ 円筒状部
１０ 潤滑剤溜り
１１ マスター軸
１５ 固定型
１６ 可動型
１９ 螺旋溝
Ｒ１、Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ スラスト軸受部
Ｓ シール隙間

Claims (5)

1. 軸受部材と、軸受部材の内周に挿入された軸部材とを有し、軸受部材と軸部材の間のラジアル軸受隙間に潤滑流体膜を形成して軸部材の回転を支持する流体軸受装置において、
   軸受部材に加熱しながら変形させた樹脂製の突出部を設け、突出部と軸部材との間に、シール隙間と潤滑剤溜りとを形成したことを特徴とする流体軸受装置。
2. 突出部が、軸受部材を構成するベース樹脂のガラス転移点以上で加熱して形成された請求項１記載の流体軸受装置。
3. 突出部のうち、潤滑剤溜りに面する領域に、潤滑流体をシール隙間から離反する方向に引き込む螺旋溝を設けた請求項１記載の流体軸受装置。
4. 軸受部材のうち、少なくともラジアル軸受隙間に面する部分に電鋳部を設けた請求項１記載の流体軸受装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の流体軸受装置と、ステータコイルと、ロータマグネットとを有するモータ。

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