JP2024053879A - 動圧軸受及びこれを備えた流体動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体動圧軸受装置用の軸受部材として使用した際に、潤滑油の装置外部への漏れ出しやラジアル軸受隙間での油膜切れを防止可能とする動圧軸受を実現する。【解決手段】軸２との間にラジアル軸受隙間を形成する円筒状のラジアル軸受面Ｒｓに設けられた動圧発生部Ｐ１，Ｐ２が、軸方向に対して互いに反対方向に傾斜した複数の第１動圧溝Ｐａ及び第２動圧溝Ｐｂを有し、第１動圧溝Ｐａが第２動圧溝Ｐｂよりも有底筒状のハウジング７の底部７ｂ側に配置された状態でハウジング７の内周に収容される動圧軸受（軸受部材８）であって、複数の第１動圧溝Ｐａの開口面積の総和をＡ１、複数の第２動圧溝Ｐｂの開口面積の総和をＡ２としたとき、０．８＜（Ａ２／Ａ１）＜１．２の関係式を満たす。【選択図】図３

Description

本発明は、動圧軸受及びこれを備えた流体動圧軸受装置に関する。

例えば、ＨＤＤ用のスピンドルモータ、ＰＣ用のファンモータ、ＬＢＰ（レーザビームプリンタ）用のポリゴンスキャナモータ等に組み込まれる流体動圧軸受装置において、支持すべき軸をラジアル方向に支持するために設けられる円筒状の軸受部材には、軸の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する円筒状の内周面（ラジアル軸受面）に動圧発生部が設けられた、いわゆる動圧軸受を使用する場合が多い。ラジアル軸受面に動圧発生部が設けられていることにより、軸と動圧軸受の相対回転に伴ってラジアル軸受隙間に形成される流体膜（例えば、潤滑油の油膜）に動圧作用を発生させることができるので、軸を精度良く支持することができる。

上記の動圧発生部としては、例えば下記の特許文献１に記載されているように、軸方向に対して傾斜した傾斜溝からなる複数の動圧溝をへリングボーン形状に配列したもの、すなわち、互いに反対方向に傾斜した第１動圧溝及び第２動圧溝のうちの一方を所定の軸方向位置で周方向に間隔を空けて配置すると共に、他方を、上記一方とは異なる軸方向位置で周方向に間隔を空けて配置したものが採用される。係る構成の動圧発生部においては、第１動圧溝と第２動圧溝の軸方向幅（溝長さ）を互いに異ならせる場合がある（特許文献１の図１に記載された２つの動圧発生部のうち、紙面上側の動圧発生部を参照）。

特許第５３８４０７９号公報

上記のように、第１動圧溝と第２動圧溝の軸方向幅を互いに異ならせた場合には、軸と動圧軸受の相対回転に伴ってラジアル軸受隙間に介在する潤滑油に軸方向の流動力を生じさせ、軸受装置内で潤滑油を積極的に流動循環させることが可能となる。そのため、軸受装置の内部（例えば、動圧軸受を収容した有底筒状のハウジングの底部側）で負圧が発生するのを可及的に防止し、所望の軸受性能を安定的に発揮することが可能になるというメリットがある。その一方、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油に軸方向の流動力が生じると、潤滑油の流れ方によっては、ハウジングの開口部（に設けられる潤滑油の油面が存在するシール空間）から装置外部に潤滑油が漏れ出す、ラジアル軸受隙間に介在させるべき潤滑油量が不足し、ラジアル軸受隙間で油膜切れが生じる、などといった軸受性能に悪影響を及ぼす不都合が生じる可能性がある。

上記の実情に鑑み、本発明は、流体動圧軸受装置用の軸受部材として使用した際に、潤滑油の装置外部への漏れ出しやラジアル軸受隙間での油膜切れを可及的に防止することを可能とする動圧軸受を実現し、もって所望の軸受性能を安定的に維持できて信頼性に富む流体動圧軸受装置を実現することを目的とする。

本発明者は鋭意検討を重ねた結果、動圧発生部を構成する互いに反対方向に傾斜した複数の第１動圧溝及び第２動圧溝について、第１動圧溝の開口面積の総和に対する第２動圧溝の開口面積の総和の比が所定の数値範囲内に収まるようにすれば、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油の流れ方を適切にコントロールすることができる動圧軸受、つまり上記の目的を達成し得る動圧軸受を実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。

上記の目的を達成ために創案された本発明は、支持すべき軸の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する円筒状のラジアル軸受面に、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油に動圧作用を発生させるための動圧発生部が設けられ、動圧発生部が、軸方向に対して傾斜した複数の第１動圧溝と、軸方向に対して第１動圧溝とは反対方向に傾斜した複数の第２動圧溝とを有し、第１動圧溝が第２動圧溝よりも有底筒状のハウジングの底部側に配置された状態で上記ハウジングの内周に収容される動圧軸受であって、複数の第１動圧溝の開口面積の総和をＡ１、複数の第２動圧溝の開口面積の総和をＡ２としたとき、０．８＜（Ａ２／Ａ１）＜１．２の関係式を満たすことを特徴とする。

Ａ１に対するＡ２の比（＝Ａ２／Ａ１）が０．８以下であると、軸に対して相対回転したとき、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油には、これをハウジングの開口側に向けて流動させる力が強く作用するため、ハウジングの開口部を介して装置外部に潤滑油が漏れ出す可能性がある。一方、上記の比（＝Ａ２／Ａ１）が１．２以上になると、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油には、これをハウジング底部側に向けて流動させる力が強く作用するため、ラジアル軸受隙間のうち、特に第２動圧溝の対向領域で油膜切れが生じる可能性がある。そのため、上記の比（＝Ａ２／Ａ１）が０．８よりも大きく、かつ１．２未満となるように各動圧溝を形成しておけば、ラジアル軸受隙間における潤滑油の流れ方を最適化し、潤滑油の外部漏洩やラジアル軸受隙間での油膜切れの発生を可及的に防止可能な動圧軸受を実現することができる。

複数の第１動圧溝が設けられた円筒状領域内、及び複数の第２動圧溝が設けられた円筒状領域内で動圧溝の溝深さが大きくばらついていると、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油には、これをハウジングの開口部側又は底部側に流動させる力が強く作用する可能性が高まり、潤滑油の外部漏洩又はラジアル軸受隙間での油膜切れが生じ易くなるおそれがある。そのため、複数の第１動圧溝のうち、溝深さが最大の最深部と溝深さが最小の最浅部の寸法差と、複数の第２動圧溝のうち、溝深さが最大の最深部と溝深さが最小の最浅部の寸法差は、何れも１μｍ以下とするのが好ましい。これにより、潤滑油の外部漏洩やラジアル軸受隙間での油膜切れを招来するような潤滑油の流れが生じ難くなる。

同様の理由から、複数の第１動圧溝の平均溝深さをＢ１、複数の第２動圧溝の平均溝深さをＢ２としたとき、Ｂ１とＢ２の差を３μｍ以下にするのが好ましい。

以上で説明した本発明に係る動圧軸受からなる軸受部材と、これを内周に収容した有底筒状のハウジングと、ラジアル軸受隙間に形成される油膜で支持すべき軸をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、を備える流体動圧軸受装置は、本発明に係る焼結軸受が上記の特徴を有することから、所望の軸受性能を安定的に維持できて信頼性に富むという特徴を有する。また、この流体動圧軸受装置を備えるモータは、高い回転性能を安定的に維持することができる。

以上より、本発明によれば、潤滑油の外部漏洩や、ラジアル軸受隙間での油膜切れを可及的に防止することを可能とする動圧軸受を実現することができる。これにより、所望の軸受性能を安定的に維持できて信頼性に富む流体動圧軸受装置を提供することができる

ファンモータの一例を概念的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る動圧軸受を備えた流体動圧軸受装置の概略縦断面図である。 図２に示す動圧軸受の縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面（図１～図３）に基づいて説明する。

図１に、ファンモータの一例を概念的に示す。同図に示すファンモータは、例えばノート型パソコンやタブレット型端末などのモバイル機器に組み込まれ、ＣＰＵ等の発熱源を冷却するための風（気流）を発生させるものであって、流体動圧軸受装置１と、モータの静止側を構成するモータベース５と、流体動圧軸受装置１の軸部材２に固定されたロータ３と、ロータ３に取り付けられた羽根４と、径方向のギャップを介して対向配置されたステータコイル６ａ及びロータマグネット６ｂとを備える。ステータコイル６ａは流体動圧軸受装置１のハウジング７に取り付けられ、ロータマグネット６ｂはロータ３に取り付けられている。係る構成のファンモータにおいて、ステータコイル６ａに通電すると、ステータコイル６ａとロータマグネット６ｂの間の電磁力でロータマグネット６ｂが回転し、これに伴って軸部材２及び軸部材２に固定されたロータ３が一体回転する。ロータ３が回転するのに伴い、ロータ３に取り付けられた羽根４の形態等に応じて軸方向の気流が発生する。

図２は、図１に示すファンモータに組み込まれる流体動圧軸受装置１の概略縦断面図である。この流体動圧軸受装置１は、回転側を構成する軸部材２と、静止側を構成するハウジング７、軸受部材８及びシール部材９と、ハウジング７の内部空間に充填された図示しない潤滑油とを主な構成として備えたいわゆる軸回転タイプの軸受装置であり、軸受部材８には、本発明の実施形態に係る動圧軸受が採用される。以下では、説明の便宜上、図２の紙面上側を「上側」と、また、図２の紙面下側を「下側」と言うが、流体動圧軸受装置１の使用時の姿勢を限定する趣旨ではない。

軸部材２は、ステンレス鋼等の高剛性の金属材料で作製され、その外周面２ａは凹凸のない平滑な円筒面に、また下端面２ｂは凸球面に形成されている。軸部材２の上端には、羽根４及びロータマグネット６ｂ（図１参照）が取り付けられたロータ３が固定される。

ハウジング７は、筒部７ａと、筒部７ａの下端開口部を閉塞する底部７ｂとを有する有底筒状をなし、図示例では、筒部７ａと底部７ｂが樹脂又は金属材料で一体に形成されている。筒部７ａの内周面７ａ１は、径一定の円筒面に形成され、その下端部には、軸方向と直交する方向の平坦面に形成された環状の肩面７ｂ２の外径端部が接続されている。筒部７ａの外周面７ａ２には、ファンモータの構成部材であるステータコイル６ａ及びモータベース５が上下に間隔を空けて固定されている。

図示例では、ハウジング７の内底面（底部７ｂの上端面）７ｂ１上に、ハウジング７の形成材料よりも摺動性に優れた材料で円板状に形成されたスラストプレート１０を載置し、スラストプレート１０の上端面で軸部材２の下端面２ｂを接触支持（軸部材２をスラスト方向に接触支持）するようにしている。但し、スラストプレート１０は、必ずしも設ける必要はなく、省略しても構わない。スラストプレート１０が省略される場合には、ハウジング７の内底面７ｂ１で軸部材２の下端面２ｂが接触支持される。

シール部材９は、樹脂又は金属材料で環状に形成され、下端面９ｂを軸受部材８の上端面８ｂに当接させた状態でハウジング７の筒部７ａの内周面７ａ１の上端部に固定されている。シール部材９の内周面９ａは、対向する軸部材２の外周面２ａとの間に環状のシール空間Ｓを形成する。このシール空間Ｓにより、ハウジング７の内部空間に充填された潤滑油の装置外部への漏れ出しが可及的に防止される。

なお、流体動圧軸受装置１は、ハウジング７の内部空間全域を潤滑油で満たした、いわゆるフルフィル状態で使用される場合と、ハウジング７の内部空間の一部領域に潤滑油を介在させた（ハウジング７の内部空間に潤滑油と空気を混在させた）、いわゆるパーシャルフィル状態で使用される場合とがある。流体動圧軸受装置１がフルフィル状態で使用される場合、温度変化に伴って潤滑油の油面位置が軸方向で変動しても潤滑油の油面が常にシール空間Ｓの軸方向範囲内に存在するようにシール空間Ｓの容積が決定付けられる。

本発明の実施形態に係る動圧軸受からなる軸受部材８は、下端面８ｃをハウジング７の底部７ｂの肩面７ｂ２に当接させた状態でハウジング７の筒部７ａの内周に固定されている。軸受部材８は、圧入、接着又は圧入接着（圧入と接着の併用）等により筒部７ａの内周面７ａ１に固定することができる他、筒部７ａの内周にすきまばめ（ＪＩＳ Ｂ ０４０１－１参照）した後、シール部材９とハウジング７の肩面７ｂ２とで軸方向両側から挟持することにより筒部７ａの内周に固定することもできる。特に後者の固定方法では、ハウジング７に対してシール部材９を固定するのと同時に軸受部材８をハウジング７に固定することができるので、部材同士の組み付けに要する手間を軽減することができる。また、例えば、軸受部材８を筒部７ａの内周に大きな締め代をもって圧入すると、圧入に伴う軸受部材８の変形が軸受部材８の内周面８ａに波及し、ラジアル軸受隙間の精度、ひいてはラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の軸受性能に悪影響が及ぶ可能性がある。これに対し、シール部材９とハウジング７の肩面７ｂ２とで軸受部材８を軸方向両側から挟持する方法ではこのような問題発生も効果的に防止することができる。

軸受部材８は、例えば銅及び鉄を主成分とする多孔質の金属焼結体で円筒状に形成され、その内部気孔に潤滑油を含浸させた含油状態でハウジング７の筒部７ａの内周に固定されている。図１に示すような、モバイル機器に組み込まれるコンパクトなファンモータを実現する場合、例えば、内径：φ２ｍｍ以下、外径：φ４ｍｍ以下、軸方向寸法：１０ｍｍ以下の軸受部材８が採用される。なお、軸受部材８は、金属焼結体に限らず、非多孔質の金属材料や樹脂材料で形成することもできる

軸受部材８の内周面８ａには、軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受隙間を形成する円筒状のラジアル軸受面Ｒｓが設けられ、本実施形態では内周面８ａ全体がラジアル軸受面Ｒｓとして機能する。図３に示すように、ラジアル軸受面Ｒｓには、軸方向に連続するようにして２つの動圧発生部（ラジアル動圧発生部）Ｐ１，Ｐ２が形成されている。軸受部材８の内周面８ａ（ラジアル軸受面Ｒｓ）、及び軸受部材８の外表面（両端面８ｂ，８ｃ及び外周面８ｄ等）は、サイジング金型に倣って成形された成形面とされる。すなわち、軸受部材８は、例えば、金属粉末を主原料とする原料粉末を圧縮成形することで円筒状の圧粉体を得る圧縮成形工程、圧粉体を金属粉末の焼結温度以上で所定時間加熱することにより、金属粉末同士がネック結合した円筒状の焼結体を得る焼結工程、焼結体にサイジング（寸法矯正加工）を施すのと同時に、焼結体の内周面に動圧発生部Ｐ１，Ｐ２を型成形するサイジング工程、及び、サイジング済の焼結体の内部気孔に潤滑油を含浸させる含油工程などを経ることで得られる。

動圧発生部Ｐ１，Ｐ２は、何れも、軸方向に対して傾斜し、周方向に間隔を空けて設けられた複数の第１動圧溝Ｐａと、第１動圧溝Ｐａとは反対方向に傾斜し、第１動圧溝Ｐａとは異なる軸方向位置（第１動圧溝Ｐａよりもハウジング７の開口部側）で周方向に間隔を空けて設けられた複数の第２動圧溝Ｐｂと、両動圧溝Ｐａ，Ｐｂを区画する凸状の丘部Ｐｃとを有する。丘部Ｐｃは、第１動圧溝Ｐａと第２動圧溝Ｐｂの間に設けられた環状丘部Ｐｃ１と、周方向で隣り合う動圧溝間に設けられた傾斜丘部Ｐｃ２とからなり、全体としてヘリングボーン形状を呈する。

動圧発生部Ｐ１は、複数の第１動圧溝Ｐａの開口面積の総和をＡ１とし、複数の第２動圧溝Ｐｂの開口面積の総和をＡ２としたとき、Ａ１に対するＡ２の比（＝Ａ２／Ａ１）が０．８＜（Ａ２／Ａ１）＜１．２の関係式を満たすように形成されている。なお、動圧発生部Ｐ１における第１動圧溝Ｐａの開口面積の総和Ａ１とは、図３中に符号Ｌ１で示す範囲において、第１動圧溝Ｐａとなる白抜き部分の面積の総和であり、動圧発生部Ｐ１における第２動圧溝Ｐｂの開口面積の総和Ａ２とは、図３中に符号Ｌ２で示す範囲において、第２動圧溝Ｐｂとなる白抜き部分の面積の総和である。動圧発生部Ｐ２においても、動圧発生部Ｐ１と同様の関係式が成立するように、第１動圧溝Ｐａ及び第２動圧溝Ｐｂが形成されている。

本実施形態の上側の動圧発生部Ｐ１においては、第１動圧溝Ｐａの軸方向幅Ｌ１（溝長さ）よりも第２動圧溝Ｐｂの軸方向幅Ｌ２の方が大きく設定されている。これに対し、下側の動圧発生部Ｐ２においては、第１動圧溝Ｐａの軸方向幅Ｌ１、及び第２動圧溝Ｐｂの軸方向幅Ｌ２が、何れも、上側の動圧発生部Ｐ１を構成する第１動圧溝Ｐａの軸方向幅Ｌ１と等しくなっている。また、第１動圧溝Ｐａの溝幅と第２動圧溝Ｐｂの溝幅は等しく、各動圧溝Ｐａ，Ｐｂはその長さ方向で溝幅一定である。このような構成により、上側の動圧発生部Ｐ１における上記の比（＝Ａ２／Ａ１）を１よりも大きく、かつ１．２未満とし、下側の動圧発生部Ｐ２における上記の比（＝Ａ２／Ａ１）を１程度としている。

以上の構成を有する本実施形態の流体動圧軸受装置１において、回転側部材である軸部材２が回転すると、互いに対向する軸部材２の外周面２ａと軸受部材８のラジアル軸受面Ｒｓとの間にラジアル軸受隙間が形成される。また、軸部材２の回転に伴う圧力の発生及び潤滑油の熱膨張などにより、軸受部材８の内部気孔に含浸させた潤滑油が軸受部材８の表面開孔を介して軸受部材８の外部に次々と滲み出てラジアル軸受隙間に引き込まれる。ラジアル軸受隙間に予め介在する潤滑油、及び軸受部材８から滲み出てラジアル軸受隙間に引きまれた潤滑油は油膜を形成し、この油膜の圧力が動圧発生部Ｐ１，Ｐ２の動圧作用によって高められる。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ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が形成される。なお、軸部材２の回転方向は、ラジアル軸受隙間に介在して動圧溝Ｐａ，Ｐｂに沿って流動する潤滑油が、各動圧発生部Ｐ１，Ｐ２の環状丘部Ｐｃ１に向けて流動する方向とする。

また、軸部材２が回転すると、軸部材２の下端面２ｂがハウジング７の底部７ｂ上に載置したスラストプレート１０の上端面と摺動接触する。これにより、軸部材２をスラスト方向に支持（接触支持）するスラスト軸受部Ｔが形成される。

流体動圧軸受装置１に軸受部材８として組み込まれた本発明の実施形態に係る動圧軸受は、以上で説明したように、
・軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受隙間を形成する円筒状のラジアル軸受面Ｒｓを有し、このラジアル軸受面Ｒｓに動圧発生部Ｐ１，Ｐ２が設けられており、
・動圧発生部Ｐ１，Ｐ２が、軸方向に対して傾斜した複数の第１動圧溝Ｐａと、軸方向に対して第１動圧溝Ｐａとは反対方向に傾斜した複数の第２動圧溝Ｐｂとを有しており、
・（動圧発生部Ｐ１，Ｐ２を構成する第１動圧溝Ｐａ，第２動圧溝Ｐｂのうち）第１動圧溝Ｐａが第２動圧溝Ｐｂよりもハウジング７の底部７ｂ側に配置された状態でハウジング７の内周に収容されており、
・複数の第１動圧溝Ｐａの開口面積の総和をＡ１、複数の第２動圧溝Ｐｂの開口面積の総和をＡ２としたとき、Ａ１に対するＡ２の比（＝Ａ２／Ａ１）が０．８＜（Ａ２／Ａ１）＜１．２の関係式を満たすように動圧発生部Ｐ１、Ｐ２のそれぞれの動圧溝Ｐａ，Ｐｂが形成されている。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、
（１）上記の比（＝Ａ２／Ａ１）が０．８以下であると、軸部材２が回転したとき、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油には、これをハウジング７の開口部側（図２の紙面上側）に向けて流動させる力が強く作用するため、ハウジング７の開口部、ここではラジアル軸受隙間の真上に設けられたシール空間Ｓを介して装置外部に潤滑油が漏れ出す可能性があること、また、
（２）上記の比(＝Ａ２／Ａ１)が１．２以上になると、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油には、これをハウジング７の底部７ｂ側に向けて流動させる力が強く作用するため、ラジアル軸受隙間のうち、特に第２動圧溝Ｐｂの対向領域で油膜切れが生じる可能性があること、を見出した。

このため、前述したとおり、上記の比（＝Ａ２／Ａ１）が０．８よりも大きく、かつ１．２未満となるように各動圧溝Ｐａ，Ｐｂを形成しておけば、ラジアル軸受隙間における潤滑油の流れ方を最適化し、潤滑油の外部漏洩やラジアル軸受隙間での油膜切れの発生を可及的に防止可能な動圧軸受を実現することができる。従って、この動圧軸受を軸受部材８として用いた流体動圧軸受装置１は、所望の軸受性能（特に、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２の軸受性能）を安定的に維持できて信頼性に富むものとなる。

但し、複数の第１動圧溝Ｐａが設けられた円筒状領域内、及び複数の第２動圧溝Ｐｂが設けられた円筒状領域内で動圧溝Ｐａ，Ｐｂの溝深さが大きくばらついていると、ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油には、これをハウジング７の開口部側又は底部７ｂ側に流動させる力が強く作用する可能性が高まり、潤滑油の外部漏洩又はラジアル軸受隙間での油膜切れが生じ易くなるおそれがある。そのため、複数の第１動圧溝Ｐａのうち、溝深さが最大の最深部と溝深さが最小の最浅部の寸法差と、複数の第２動圧溝Ｐｂのうち、溝深さが最大の最深部と溝深さが最小の最浅部の寸法差は、何れも１μｍ以下とするのが好ましい。これにより、潤滑油の外部漏洩やラジアル軸受隙間での油膜切れを招来するような潤滑油の流れが生じ難くなる。例えば、第１動圧溝Ｐａの最深部の溝深さが５μｍ、第１動圧溝Ｐａの最浅部の溝深さが４μｍ、第２動圧溝Ｐｂの最深部の溝深さが４μｍ、第２動圧溝Ｐｂの最浅部の溝深さが３．５μｍである場合、上記の条件を満たす。

また、同様の理由から、複数の第１動圧溝Ｐａの平均溝深さをＢ１、複数の第２動圧溝Ｐｂの平均溝深さをＢ２としたとき、Ｂ１とＢ２の差は３μｍ以下（｜Ｂ１－Ｂ２｜≦３μｍ）とするのが好ましい。なお、第１動圧溝Ｐａの最深部及び最浅部の溝深さ、並びに第２動圧溝Ｐｂの最深部及び最浅部の溝深さが上段で例示したものである場合、第１動圧溝Ｐａの平均溝深さＢ１は、Ｂ１＝（５＋４）／２＝４．５μｍとなり、第２動圧溝Ｐｂの平均溝深さＢ２は、Ｂ２＝（４＋３．５）／２＝３．７５μｍとなり、｜Ｂ１－Ｂ２｜＝０．７５μｍとなることから、上記の条件を満たす。

本実施形態では、上側の動圧発生部Ｐ１を構成する第１動圧溝Ｐａの軸方向幅Ｌ１よりも第２動圧溝Ｐｂの軸方向幅Ｌ２を大きくしている（Ｌ２＞Ｌ１）関係上、軸部材２の回転時には、軸部材２の外周面２ａと軸受部材８のラジアル軸受面Ｒｓとの間のラジアル軸受隙間に介在する潤滑油に、これをハウジング７の底部７ｂ側に流動させる力が作用する。本実施形態では、この力を利用してハウジング７の内部空間に介在する潤滑油を流動循環させるようにしている。潤滑油がハウジング７の内部空間を流動循環すると、ハウジング７の内部空間に介在する潤滑油の圧力バランスを保つことができるので、局部的な負圧の発生に伴う気泡の生成や、気泡の生成に起因する潤滑油の外部漏洩や振動の発生等を防止することができる。

本実施形態において、潤滑油を流動循環させるための循環通路は、軸部材２の外周面２ａと軸受部材８の内周面８ａ（ラジアル軸受面Ｒｓ）との間に形成される径方向隙間（ラジアル軸受隙間）と、ハウジング７の内底面７ｂ１で形成される底側空間と、軸受部材８の下端面８ｃとハウジング７の肩面７ｂ２に設けられた径方向溝７ｂ３との間に形成される径方向通路と、軸受部材８の下端外周縁部に形成された面取りと、ハウジング７の筒部７ａの内周面７ａ１と軸受部材８の外周面８ｄに設けられた軸方向溝８ｄ１との間に形成される軸方向通路と、軸受部材８の上端外周縁部に形成された面取りと、軸受部材８の上端面８ｂとシール部材９の下端面９ｂに設けられた径方向溝９ｂ１との間に形成される径方向通路とで構成される。

以上、本発明の実施形態に係る動圧軸受、及びこの動圧軸受を軸受部材８として用いた流体動圧軸受装置１について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるわけではない。

例えば、以上で説明した（図３で例示した）動圧軸受としての軸受部材８においては、上側の動圧発生部Ｐ１を構成する第１動圧溝Ｐａの軸方向幅Ｌ１と第２動圧溝Ｐｂの軸方向幅Ｌ２とを異ならせていたが、０．８＜（Ａ２／Ａ１）＜１．２の関係式を満たす限りにおいて、第１動圧溝Ｐａの軸方向幅Ｌ１と第２動圧溝Ｐｂの軸方向幅Ｌ２は適宜設定することができる。図示は省略するが、例えば、上側の動圧発生部Ｐ１を構成する第１動圧溝Ｐａの軸方向幅Ｌ１と第２動圧溝Ｐｂの軸方向幅Ｌ２、さらには、下側の動圧発生部Ｐ２を構成する第１動圧溝Ｐａの軸方向幅Ｌ１と第２動圧溝Ｐｂの軸方向幅Ｌ２を、全て等しくすることもできる。

また、以上で説明した動圧軸受としての軸受部材８は、ラジアル軸受面Ｒｓの軸方向二箇所に動圧発生部Ｐ１，Ｐ２が設けられたものとしたが、動圧発生部は、ラジアル軸受面Ｒｓの軸方向一箇所のみ、あるいは三箇所以上に設けることもできる。動圧発生部を軸方向の二箇所以上に設ける場合、動圧発生部は、以上で説明したように軸方向に連続して設けても良いし、軸方向に間隔を空けて設けても良い。

また、図２に例示した流体動圧軸受装置１では、軸部材２をスラスト方向に支持するスラスト軸受部Ｔをピボット軸受で構成したが、スラスト軸受部Ｔはいわゆる動圧軸受で構成することもできる。図示は省略するが、係る構成は、例えば、軸部材２の下端面を軸方向と直交する方向の平坦面に形成し、軸部材２の下端面又はこれと対向するハウジング７の内底面７ｂ１に動圧溝等の動圧発生部を設けることで実現することができる。

また、以上で説明した流体動圧軸受装置１は、軸部材２が回転側を構成すると共に軸受部材８が静止側を構成するものであるが、これとは逆に、軸部材２が静止側を構成すると共に軸受部材８が回転側を構成する場合もある。すなわち、本発明の実施形態に係る動圧軸受からなる軸受部材８は、いわゆる軸回転型の流体動圧軸受装置１のみならず、いわゆる軸固定型の流体動圧軸受装置１に組み込んで使用することも可能である。

また、流体動圧軸受装置１は、図１で例示したようなファンモータのみならず、ＨＤＤ用のスピンドルモータやＬＢＰ用のポリゴンスキャナモータなどといったその他の小型モータ用の軸受装置としても使用することができる。流体動圧軸受装置１をスピンドルモータに使用する場合、流体動圧軸受装置１の回転側部材（例えば軸部材２）には、一又は複数の記録用ディスクを保持したロータが一体回転可能に設けられ、流体動圧軸受装置１をポリゴンスキャナモータに使用する場合、流体動圧軸受装置１の回転側部材には、ポリゴンミラーを保持したロータが一体回転可能に設けられる。

１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
８ 軸受部材（動圧軸受）
８ａ 内周面
Ｐ１，Ｐ２ 動圧発生部
Ｐａ 第１動圧溝
Ｐｂ 第２動圧溝
Ｐｃ 丘部
Ｒｓ ラジアル軸受面

Claims (5)

1. 支持すべき軸の外周面との間にラジアル軸受隙間を形成する円筒状のラジアル軸受面に、前記ラジアル軸受隙間に介在する潤滑油に動圧作用を発生させるための動圧発生部が設けられ、この動圧発生部が、軸方向に対して傾斜した複数の第１動圧溝と、軸方向に対して前記第１動圧溝とは反対方向に傾斜した複数の第２動圧溝とを有し、
   前記第１動圧溝が前記第２動圧溝よりも有底筒状のハウジングの底部側に配置された状態で前記ハウジングの内周に収容される動圧軸受であって、
   複数の前記第１動圧溝の開口面積の総和をＡ１、複数の前記第２動圧溝の開口面積の総和をＡ２としたとき、０．８＜（Ａ２／Ａ１）＜１．２の関係式を満たすことを特徴とする動圧軸受。
2. 複数の前記第１動圧溝のうち、溝深さが最大の最深部と溝深さが最小の最浅部の寸法差を１μｍ以下にすると共に、複数の前記第２動圧溝のうち、溝深さが最大の最深部と溝深さが最小の最浅部の寸法差を１μｍ以下とした請求項１に記載の動圧軸受。
3. 複数の前記第１動圧溝の平均溝深さをＢ１、複数の前記第２動圧溝の平均溝深さをＢ２としたとき、Ｂ１とＢ２の差を３μｍ以下とした請求項１又は２に記載の動圧軸受。
4. 請求項１に記載の動圧軸受からなる軸受部材と、
   前記軸受部材を内周に収容した前記ハウジングと、
   前記ラジアル軸受隙間に形成される前記潤滑油の油膜で前記軸をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部と、を備える流体動圧軸受装置。
5. 請求項４に記載の流体動圧軸受装置を備えるモータ。

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