JPH05505721A - 小型ディスク駆動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 小型ディスク駆動モータ 発明の分野 本願発明は結合型ディスク駆動装置の形態、ならびにディスク駆動装置およびそ の他において使用可能な変位パッド型支持部材に関する。

発明の背景 本願発明は、部分的には、磁気ディスクを回転させるためのモータに関する。

特に、本願発明は、金属ディスク上に磁気層が形成されてなる磁気ディスクかモ ータによって駆動され、この磁気ディスクの上下表面近傍に配置された磁気ヘッ ドによってこの磁気ディスクにデータが記録されかつこの磁気ディスクからデー タか読み出されるような応用のために用いられるモータに関する。このようなモ ータは通常、ディスク駆動モータとして言及される。

コンピュータの記憶媒体としての回転磁気ディスクの使用量の増大は、正確な回 転および正確な磁気ディスク内記憶部の位置づけを行う小型かつ高速の駆動装置 の需要を生み出している。多極ステータのようなステータを取り囲む永久磁石ロ ータをもつ外部ロータ盟のモータか、このような駆動装置内に用いられてきた。

このような構造の一つは、ショック氏に対する米国特許第４．５９９．６６４号 明細書に示されている。ステータは、輿望的には一相の巻線をもっており、これ は電磁トルクと協働して高い一定性をもつ総トルクを発生させる交番磁場および 付加的な磁気抵抗モーメントを発生する。ロータ軸はボール軸受構造によってス テータ内部に組み込まれており、ロータはモータ軸の外端部に固定されていて片 持ち状のディスク駆動装置には、精密かつ長寿命の支持を提供する、片持ち式に 取付けられたロータを支持するための構造か必要である。様々なスリーブおよび 回転要素（たとえばボール）軸受構造がディスク駆動装置のための永久磁石モー タ内で使用するためのものとして示唆されてきている。

ザイツ氏に対する米国特許第４．７６２．２５０号明細書の背景技術において説 明されている一つのボール軸受ユニットにおいては、一対の軸方向に間隔配置さ れた高精密度の回転ボール軸受がステータ構造の機械加工されたハブ内に固定さ れている。各軸受の外輪は上記ハブ内に取付けられている。第一の軸受の外輪は 上記ハブ内に固定されている。第二の軸受は組立過程において上記ハブ内の環状 溝に位置させられた特別な０リング部材によって上記ハブ内に保持されている。

上記各軸受の内輪は、モータ軸上に取付けられ、かつ一般的には上記軸上の位置 決め段部および上記軸の外端上の外方ハブ部材に対して当接関係とされる。鋼の スナップリングあるいは一体的なスペーサが上記二つの軸受間において上記ノ１ ブに機械加工された溝内に介装される。適当なバネ座金が上記二つの軸受の対向 する外輪と上記スナップリングとの間に介装され、各軸受に弾性的負荷を与える とともに所望の精密度をもってそれらを定位置に保持している。

上記ザイツ氏の特許はまた、ステータを取り囲むとともに間隔配置されたシール ド型精密軸受によってハブ内に回転支持されたロータ軸をもつカップ壓ロータを 開示している。

ボール軸受のような回転要素軸受は商業的に入手可能なモータ内において広く利 用されてきており、かつ現在も利用されてはいるが、これらを用いることには多 くの問題点がある。たとえば、ボール軸受は短期に磨耗するとともに損傷が早く 、特にこれらが用いられている周囲環境に汚染か起こるとなおさらのことである 。このことはもちろん、回転部材と静止部材との間の回転接触あるいはその他の 固体接触に頼るいかなる支持構造についてもあてはまることである。加えて、ボ ール軸受は嵩高く、しかもディスク駆動装置の半径方向および垂直方向の寸法を 著しく増大させる。このような理由のために、ボール軸受はディスク駆動装置の コストおよび信頼性において効果的であるとはいえない。このように、コストを 最小とするべくロータの支持構造の作動特性を改善する必要性かなお残っている のである。

もちろん、回転要素（ポール、ローラおよびニードル）軸受に対する多くの公知 の代替物か存在する。これらの中には枢動要素軸受および流体力学的軸受かある 。また、本願の発明者は、変形パッド型流体力学的軸受をすでに開発しており、 この軸受は、複数個の軸受バンドと、この軸受パッドをこれが流体力学的楔の形 成を最適化するように変形させるために支持する支承構造とを含んでいる。とり わけ、本願の発明者による流体力学的軸受の分野における開発等、これらの代替 可能な軸受技術の最近の進展にもかかわらず、これらの技術はディスク駆動装置 の分野においては広く用いられてきてはいない。このことは、ある程度までは、 ディスク駆動装置に対する池の形懸の軸受の適用可能性、あるいは軸受技術にお ける最近の改良等について認識されていない結果であろう。

その他の公知の軸受としては、いわゆるガス潤滑型軸受がある。この軸受は、回 転軸と静止状軸支持部材との一方または双方の表面上に輪郭加工された面を（典 型的にはエツチングにより）形成することによって作られる。製造上の便宜のた め、上記の輪郭加工は、通常一方の表面にのみ形成され、他方の表面は円滑面の ままとされる。少なくとも一方に輪郭加工か施される上記支持表面と上記軸との 間には正確な隙間が維持され、このようにしてこそ、軸か回転を始めると、上記 輪郭加工された表面を通って流れるガスか撹乱状態となり、そうして上記の軸支 持に必要な程度まで圧力上昇させられる。仮に許容公差が注意深く維持されるな らば、軸受は設計通りに作動し、軸および軸受は互いに接触しないか、あるいは 軸は圧力上昇させられた空気のクッションによって支持されることになる。

このようなガス潤滑型軸受構造はラジアル軸受とスラスト軸受との双方に応用可 能である。さらに、様々な輪郭加工形状を採用することかでき、これにはテーバ 状、テーパと平坦との組合せ状、段状、ポケット状、螺旋溝状、および矢はず模 様の輪郭加工か含まれる。少なくともスラスト軸受に対しては、螺旋溝状の輪郭 加工かおそらく最適であると思われる。

特にラジアル軸受について従前のガス潤滑型軸受の主たる欠点の一つは、微小な 隙間を維持するためにきわめて小さな範囲の製造公差がめられるということであ る。ガス潤滑型軸受は典型的には小型低荷重の応用において用いられ、しかも輪 郭加工の深さは１／１００００インチの範囲内とじつるから、軸と支持部材との 間のかかる間隔はきわめて小さくしなければならない。実際上、このような厳密 な許容公差となるように経済的な製造を行うことは困難であるということか証明 されてきている。したかって、上記のガス潤滑型軸受が提供する利点かあるにも かかわらず、このガス潤滑型軸受はまた、回転要素およびその他のタイプの軸受 の代替物としていまだ広く受入れられてはいないのである。

面的軸受あるいはオイライト軸受と通常呼ばれるその他の公知の軸受についても 同様の欠点かある。この軸受はたとえば、青銅のような多孔質金属でできた単な る円滑なスリーブである。この多孔質金属にはオイルあるいはグラファイト潤滑 剤か含浸させられる。この面的軸受に対して運動する要素の支持表面は、この面 的軸受のオイルまたはグラファイトで潤滑された表面上を単に摺動する。しかし なから、均一な磨耗を達成するため、および正確な軸位置決めを達成するために 、この軸受は、きわめて厳密な許容公差で製造されねばならない。その結果、こ のタイプの軸受は、ディスク駆動装置において広く用いられてはいない。

上述したように、代替選択しつる軸受構造は、いまだ商業的に成功しつる手法に よってはディスク駆動装置内に採用されてはいないのである。したがって、回転 要素軸受についてその欠点が認識されているにもかかわらず、この回転要素軸受 かなお現在でもディスク駆動装置の技術分野において一般的なのである。

ディスク駆動装置の分野におけるその他の傾向は、ディスク駆動装置を小型化し てゆくというものである。このことは特に、ラップトツブ型コンピュータの分野 においてあてはまる。性能に影響を及ぼすことなしにディスク駆動装置の外形（ 垂直高さ）を低減するための様々な試みかこれまでなされてきた。そのような試 みの一つの例かエルサラセル氏らに対して発行された米国特許第４．６５８．３ １２号明細書に開示されている。この米国特許に開示されているような構造は、 典型的には、ポール軸受と、分離独立した軸とロータとか用いられている。ここ にみられる特徴では、垂直高さを減少しうる程度に限界を与える。なぜなら、た とえば、ロータハウジングの頂部が分離状の軸に対する接続をしうるに充分な厚 みをもっていなければならないからである。

このように、信頼性があり、低価格であり、かつ軽量である小型のディスク駆動 装置の必要性がなお存在するのである。また、小型のディスク駆動構造における 軸を支持するための、ポール軸受以外の手段も必要である。さらには、経済的に 製造しつる、すなわち厳密な許容公差をもって製造する必要のないガス潤滑型軸 受の必要も存在するのである。

発明の要約 本願発明は、たとえばロータおよび／またはステータのケーシングデザインを改 良することによって、公知の小型ディスク駆動モータの欠点を解決した小型ディ スク駆動モータを提供するものである。本願発明また、ステータに対してロータ を回転支持するためにロータまたはステータのいずれか一方に組み付けられる変 位パッド皇支持部材を含むディスク駆動用モータを提供する。上記変位パッド嬰 支持部材は、流体力学的楔あるいは新たな自動調節型の面的支持部材あるいはガ ス潤滑量変形パッド支持部材を形成するようにして支承構造によって支持された 軸受をもつものとすることができる。さらに、本願発明は、回転要素軸受支持を 用いることによって起こる欠点を除去しつる新規な変位パッド嬰支持部材を提供 し、この新規な変位パッド壓支持部材には、多くの応用範囲があり、かつ本願発 明のディスク駆動モータにおいて用いることができる。

磁気ディスクを駆動するための上記モータは、少なくとも一つの永久磁石が取付 けられ、かつ少なくとも一つの軸方向に延びる円筒状表面をもつロータケーシン グと、Ｗ２Ｎ坂、巻線、および上記ロータの円筒状表面に対して同軸状であると ともにこの円筒状表面に対して一定距離隔てられている少なくとも一つの円筒状 表面を含むステータと、上記ステータに対して上記ロータを回転可能に支持する ための少なくとも一つの支持部材とを含んでいる。上記支持部材は上記ロータと 上記ステータの一方に取付けられ、他方に対して相対回転するともに、上記他方 の部材には支持表面が形成されている。上記支持部材が変位パッド盟支持部材で ある場合には、これは、実質的に剛な複数個のパッドと、このパッドを支持する ための支承構造とを含むことかできる。上記支承構造は、所望の負荷のもとて上 記パッドか変位を起こすように設計される。流体力学的軸受の場合、上記の支承 構造は、流体楔の変成を最適化するための変形をする。そして、面的あるいはガ ス潤滑型軸受については、上記支承構造は、半径方向の変位を行う。

上記変位パッド盟支持部材は、上記静止部材と回転部材の一方に取付けられ、他 方の部材に対して相対回転をする。上記他方の部材には支持表面が設けられる。

上記変位パッド皇支持部材は、実質的に剛な複数個のパッドと、上記のパッドを 支持するための支承構造とを含んでいる。各パッドには、これに対して相対的に 回転する部材の支持表面に接触するように適合されたパッド表面が形成されてい る。上記支承構造は、上記パッドを支持するための実質的に剛な主支持部と、上 記主支持部を支持する膜状をした二次支持部と、半径方向への変位のための上記 二次支持部を支持する実質的に剛な三次支持部とを含んでいる。上記二次支持部 は半径方向にのみ変形可能である。この支承構造は、上記パッドが接触する表面 に向かいあるいは遠ざかる動き以外のパッドの動きを実質的に禁止するように配 置される。上記支持部材かガス潤滑型であるべきときには、上記パッド表面と上 記支持表面の少なくとも一方に輪郭加工か施される。上記輪郭加工は次のように 形成される。すなわち、回転部材が回転することによって、上記パッドと上記支 持表面との間の空気が圧力上昇させられ、上記パッドが上記支持表面から遠ざか る方向に変位するとともに、圧力上昇された流体フィルムによって支持表面に対 して上記パッドが分離させられるように形成される。上記支持部材が面的支持部 材であるときには、少なくともパッドか好ましくは青銅のような多孔質金属材料 によって形成され、そして、オイルあるいはグラファイトのような潤滑剤か上記 の多孔質金属に含浸させられる。

一つの実施例において、上記結合型ディスク駆動用モータは、円筒状壁をもつカ ップ状部と、閉じられた端部と、上記閉じられた端部から上記円筒状壁と同軸状 に延びる軸とをもつロータハウジング、上記円筒状壁と上記軸との間の環状空間 内に組み込まれた少なくとも一つの部分をもつステータ、および、上記ステータ に対して上記ロータを回転可能に支持するための変位ノくラド型支持部材を含ん でいる。

この実施例を改良した実施例においては、上記ステータはカップ状とされるとと もに（それぞれのカップ状部材の開放端部を互いに反対方向に向かい合わせるこ とにより）上記ロータ内に組み込むことができ、このようにすると、−組のシー ル部材を省略できるとともに、ディスク駆動装置の外形をさらに小さくすること ができるようになる。

ステータに対してロータを回転可能に支持する上記変位バ・ラド型支持部材は、 変位パッド盟軸受、あるいは半径方向に変位しつるパッド上に設けることによっ てバネ負荷を与えられた面的軸受またはガス潤滑型軸受とすることができ、さら には、ガス潤滑タイプの輪郭加工が流体力学的軸受のパッド表面上あるいは上記 パッドが相対的に動く支持表面上に形成された、ガス潤滑および流体力学的軸受 の軸受とすることもできる。通常は、上記支持部材は上記ステータと上記ロータ から延びる軸との間に配置される。（流体力学的軸受と面的軸受あるいはガス潤 滑型軸受のいずれかにかかわらず）変位パッド型支持部材が用いられる場合、こ れは、ステータとロータのいずれにも取付けることができる。ロータに取付けら れる場合、遠心力が初期の隙間を塞ぐが、このことは製造許容公差を緩和するこ とにつながる。

本願発明の池の実施例においては、上記結合型の小型ディスク駆動装置は、次の ような構造をもつことができる。すなわち、上記ステータと上記ロータの双方が カップ状の形態をもっており、そして、上記ロータには、その外周面を形成する 上記円筒状壁に加えて内部円筒状壁か含まれている。上記ステータの円筒状外周 壁は、上記ロータの内側および外側洛外周壁の間の空間に入り込んでいる。この 実施例においては、上記変位パッド型支持部材あるいは軸受は、各カップ状部材 の互いに間隔配置された同心状の円筒状壁間に、すなわち、ステータの円筒状外 周壁と、ロータの二つの円筒状壁の一方との間に組み込まれる。この構造に採用 される軸受の形式は、転勤要素軸受、変位パッド盟軸受、あるいはバネまたは変 位させられたパッド上に設けられるガス潤滑型軸受あるいは面的軸受のいずれで あってもよい。この構造によれば、モータのステータを片持ち式に支持すること が可能となり、所望であれば軸支持部材を省略することができる。この構造はさ らに、組立体の一端部のみにシールが必要とされることから、さらに利点を有す る。

本願発明はまた、自動調節式の面的軸受構造あるいはガス潤滑型軸受構造に関し ている。これらの構造は、一般的には転勤要素軸受あるいはその他の軸受の代替 用として有用であり、本願発明における上記ロータをステータに対して支持する ためのものとして特によく適合する。この軸受は、支持されるべき部材に対して 半径方向内方および外方に動くようにバネのような形態において支承構造によっ て支持されたパッドを含んでいる。

上記支承構造は、開な主支持部と、二次支持部としての変形可能な膜状体と、間 隔配置された三次支持部とを含んでおり、これらの支持部は、上記二次支持部が 上記パッドの半径方向内方および外方への移動を許容するがその他の方向への変 位を禁止するように配置されている。上記支持部材は、その寸法を、静的な状態 においてパッドの表面が支持されるべき回転部材の表面に対して同−面的な接触 をするように設定することができる。たとえば、上記支持部材が軸を支持するス テータに対して取付けられるべき場合、上記支持部材の内径は支持されるべき軸 の外径よりもわずかに小さい寸法に設計される。その結果、軸か上記支持部材内 に挿入されたとき、バットか半径方向外方への変位を起こして上記の軸を弾性押 圧するようになる。上記パッドか軸に対して半径方向内方および外方に変位する ように取付けられており、しかもこのパッドは初期状態において軸に対して隙間 なく接していて軸に対してパッドか予圧を与えるようにしているので、このノく ラドは常に軸に向かって動く傾向をもつ。上記の支持部材がステータに対して回 転するロータに固定される場合には、この支持部材の外周寸法を上記ステータの 支持表面に対してわずかな隙間をもつように設定するのが望ましい。このように すると、遠心力によって上記のパッドが適正な流体フィルム圧を達成するに必要 な程度に上記の隙間を縮めるように外方に向けて動くように上記の支承構造を設 計することができる。このように上記支承構造は、上記ツク・ラドを半径方向内 方または外方へ付勢する、半径方向の方向性のバネとして機能するように設計す ることができる。

ガス潤滑型支持部材の場合には、上記パッド面および支持されるべき表面の一方 または双方に次のようにして輪郭加工形状が施される。すなわち、ロータか回転 を始めるとき、（空気のような）ガスが上記輪郭加工された表面上を通過し、そ うして、累進的に圧力上昇させられてやがてこのガス圧力が上記支承構造の特定 剛性を超える点に到達するようになされる。この場合、上記の圧力点では、ガス 圧力が上記二次支持部の膜状体を変形させるに充分なものとなる。この圧力点に おいて、パッドは支持されるべき表面から半径方向外方に離れるように精密変位 を始め、圧力上昇させられたガスフィルムは上記パッドと支持されるべき上記表 面との間に延出するようになる。最後には平衡状態か得ら托軸が圧力上昇させら れたガスフィルム上に支持さね、そして上記支持表面に対して接触しなくなる。

上記パッドが遠心力によって支持表面に向かって動くと、上記ガス圧力は、上記 パッドを半径方向外側へ移動させる傾向をもってノくランスする。実際におｐｚ ては、上記の流体フィルムはほとんと瞬間的に達成される。

面的軸受の場合には、パッド表面および支持表面は円滑面となっており、少なく ともそれらの一方はオイルあるいはグラファイトのような潤滑剤か含浸させられ た、通常は金属からなる多孔質材料によって形成される。

テーパ状、テーパと平坦面と組合せ状、段状、ポケット状、螺旋溝状、および矢 はず模様状の輪郭加工を含む様々な形態の輪郭加工を用いてもよい。ラジアル軸 受に対しては、矢はず模様の輪郭加工構造が、好ましい結果を得る上で比較的簡 単である。したがって、この構造はラジアル軸受について推奨される構造である 。一方、スラスト軸受については、螺旋溝状の輪郭加工構造がおそらく最適であ る。

本願発明の面的軸受およびガス潤滑型軸受構造は、すでに知られている面的軸受 およびガス潤滑型軸受について経験されてきた問題を除去することができる。

すなわち、本願発明では、公知の構造によって要求される厳密な許容公差をもっ て上記の支持部材を製造する必要がなくなる。むしろ、上記ノくラドと支持され るべき軸との間の間隔が自動的に調整され、ガス潤滑型軸受の場合には、ガス圧 力と各軸受パッドのためのバネ状支承構造との相互作用によってこのことが実現 される。

本願発明はまた、上述したガス潤滑型軸受に近似した構造および作動を行う流体 力学的ガス潤滑型軸受にも関するが、これは、支持表面に対して軸受ノクツドが 流体力学的模を形成するような支承構造を含んでいる。本明細書に記載されてい る構造を含む、上記のような変形を達成するための様々な支承構造を用いること ができる。

本願発明の他の側面によれば、上記変位パッドの支承構造を、ステータに対して 上記パッドが走行する形態において、移動部材あるいはロータに対して取付ける ことかできるように修正することができる。本願発明はまた、上記のような構造 を可能とする走行パッドの支承構造にも関している。

（流体楔を形成するタイプあるいは輪郭加工された表面をもつタイプのいずれか の）変位パッド型支持部材が本願発明のディスク駆動装置において用いられる場 合、たとえば、非金属材料のような非磁性材料によって形成された軸受を用いる のが好ましく、このようにすると、モータ内部で作用する磁力か軸受性能に悪影 響を及ぼさなくなる。

本願発明の流体力学的支持部材、面的支持部材、あるいはガス潤滑型支持部材は 、従前の製造手法を用いて形成することができる。たとえば、パッドおよびその 支承構造は、型成形、引き抜き成形、レーザ加工、ウォータジェット切削、ある いは放電加工によって形成することができる。さらに、回転部材あるいは支持部 材のいずれかに輪郭加工を施すための特に育利な方法としては、いわゆるフォト カッティングプロセスがあり、これにより、フォトレジストフィルムが軸表面に 位置させられるとともに、軸材料を食刻するために特別な光線が用いられる。

本願発明のガス潤滑型軸受では、軸またはパッドの表面上に設けられた輪郭加工 によって空気フィルムが生成され、軸か高速回転することによって溝内に吸引さ れた空気の高粘性摩擦状態を生成する。軸は、このようにして生成された空気フ ィルム上にフロート支持される。

この構造は、単純ではあるが信頼性があり、しかも嵩低いディスク駆動構造であ る。ボール軸受以外の変形支持部材をステータとロータとの間に設けることによ り、ボール軸受の数分の１のコストで改善された支持構造が得られる。加えて、 流体フィルム上に軸を支持させるこのような変形支持構造は、ポール軸受に対し て寿命か格段に長くなる。特に、予備的な試験は、本願発明の支持部材がポール 軸受に対して何倍もの長寿命を達成することを示している。

さらに、本願発明の結合型構造は、従前の構造よりもその組立が格段に容易とな る。これは、部品点数がより少ないことと、ケーシング形態がモジュール状の組 み付けを高度に許容しつるようになっていることによるものである。

図面の簡単な説明 図１は、本願発明によるディスク駆動構造の幾分模式的な断面図である。

図２は、本願発明の他の実施例の断面図である。

図３Ａは、本願発明による軸支持部材の断面図である。

図３Ｂは、［Ｎ３Ａの軸支持部材を軸方向から見た図である。

図４Ａは、本願発明の他の軸支持部材の部分断面図である。

図４Ｂは、図４Ａの軸支持部材の他の部分での断面図である。

図４０は、図４Ａおよび４Ｂの軸支持部材を軸方向から見た図である。

図５は、本願発明の他のディスク駆動装置を幾分模式的に示した図である。

図６は、本願発明の他のディスク駆動装置の幾分模式的な断面図である。

図７Ａは、本願発明の走行軸支持部材を軸方向から見た図である。

図７Ｂは、図７Ａの走行軸支持部材の部分的断面図である。

図８Ａは、本願発明の他の走行軸支持部材を軸方向からみた図である。

図８Ｂは、図８Ａの走行軸支持部材の部分的断面図である。

図８０は、図８Ａの走行軸支持部材の異なる部分の断面図である。

図９Ａは、他のディスク駆動装置の幾分模式的な部分断面図である。

図９Ｂは、さらに他のディスク駆動装置の幾分模式的な部分断面図である。

図１０Ａは、軸受パッド上に形成された矢はず模様の輪郭加工を示す部分斜視図 である。

図１０Ｂは、軸上に形成された矢はず模様の輪郭加工を示す部分斜視図である。

図１０Ｃは、軸上に形成されたテーパ状輪郭加工を示す部分斜視図である。

詳細な説明 図１は、本願発明による第一のディスク駆動モータを示している。このディスク 駆動モータは、ロータ１０と、モータ巻線をもつステータ２０と、一対の静止状 軸支持部材３０と、上記各軸支持部材３０の間のオイル室３５と、上記オイル室 ３５をシールするための強磁性流体シール４０のような一対のシール手段とを含 んでいる。上記ロータは金属材料あるいは非金属材料のいずれによって形成して もよく、一般的にはアルミニウムか適当である。

上記ロータ１０およびステータ２０における電磁構成部分は、従前のものである 。特に、外側ハウジングには複数個の永久磁石素片あるいは一部品としての磁石 片１１か当該技術分野においてよく知られているようにして設けられている。

上記ステータ２０は、ステータ積層部材２２およびステータ巻線２１か当該技術 分野においてよく知られているようにして含ませられている。上記ステータ巻線 に電流が流れると、この巻線の電磁場が上記永久磁石の磁場と協働して電磁トル クを発生させ、これによってロータが回転駆動させられる。

本願発明は特に、上記ステータおよびロータ、ならびに上記ステータに対して上 記ロータを回転させるための支持部の構造的配置に向けられたものである。

図１は、第一の実施例を示しており、これにおいてロータｌＯはカップ状に形成 された外側ハウジングと中心軸部とをもっている。後に詳細に説明をする静止状 軸支持部材３０は、上記ロータ１０の上記中心軸部を可回転に支持する。

上記ロータＩＯに対して中心軸部を一体的に形成することは、部品点数を減少さ せ、かつ、別体軸を上記ロータにつなげる必要、あるいは多くのディスク駆動装 置の場合にロータと静止軸との間に軸受を設ける必要をなくすことにより、ディ スク駆動装置の構造を簡略化する。さらに、ディスク駆動装置の外形（垂直方向 高さ）を縮めることかできる。なぜなら、ロータ１０の頂部は、軸が圧接あるい はネジによってロータの頂部に取付けられている従来構造のような厚みをもつ必 要がないからである。加えて、軸とロータとか一体結合されているために、所望 であれば軸の内側部分を、（図１に仮想線で示すように）削り取ることができ、 これによって組立体の重量を低減することができる。

特定の仕上げあるいは輪郭加工を上記軸部に形成するべき場合、上記の一体的な 軸部を所望の仕上げ処理あるいは輪郭加工をもつ別体のスリーブのための取付は 部として利用するのか望ましい。たとえば、上記軸にガス潤滑型軸受（後述）と して用いるべく表面輪郭加工を施す場合には、表面に食刻形成された所望の輪郭 加工部をもつ別体のスリーブ１２（図１の仮想線）を上記ロータｌＯの軸部に取 付けることかできる。もちろん、この場合、上記軸部は、上記スリーブの半径方 向の厚みを調節するために減じられた半径方向寸法をもっていなければならない 。輪郭加工あるいはその他の仕上げ処理が必須とされる場合には、上記ロータの 軸部に対して輪郭加工を直接的に形成するにあたり、上記のような構造か通常好 ましい。そしてこの構造が付加的な部品である上記スリーブを必要とするにせよ 、なお従来構造に対して多くの利点かある。なぜなら、上記軸部が一体連結され ているために、上記スリーブを上記ロータの一部分に取付は得るからである。

特に、外形の小型化をなお達成することかできるととに、シャフト部をなお削り 込むことができる。

図２は、本願発明による他のディスク駆動モータを示している。このディスク駆 動モータは、ステータ２０がリング状に代えてカップ状となっている点を除き、 図１に示されるのとほぼ同様の結合構造をもっている。換言すると、上記ステー タは、一体的な底部ベースあるいはキャップ状部分を含んでいる。この構造は、 部品点数を減じるとともに小さな部品を大きな部品に一体化してモジュール状の 構造とじつるようにすることにより、モータ組立体をさらに簡略化している。一 体的なカップ状のステータを設けることはまた、組立体の一端において強磁性流 体シールあるいはその他のシール４０の必要性をな（している。このような一体 またはキャップ状の構造を採用することにより、上記ステータは閉じられた端部 において水密構造となるからである。さらに、上記ステータの閉じられた端部は 、スラスト軸受５０を支持するための面として利用することができる。いかなる 公知のスラスト軸受を使用することもできるが、より良好な結果は、流体力学的 スラスト軸受、とりわけ本願の発明者によって開発されたタイプの変位パッド盟 スラスト軸受を用いることによって得ることができると思われる。

図１および２に関して上述したように、すてに説明したディスク駆動モータの構 造のそれぞれは、変位パッド型静止軸支持部材３０を含んでいる。本願発明の重 要な側面によれば、これらの軸支持部材は、上記中心軸部を支持するためのボー ル軸受の必要性をなくす。変位パッド型支持構造は、長寿命、低騒音、低摩擦、 より良好な軸位１決めおよび調心機能、低コスト、より良好な安定性および緩衝 性、ならびに半径方向寸法の縮小化を含む様々な利点を提供する。上記軸支持部 には、本願の発明者によって開発された変位パッド壓軸受のような流体力学的軸 受を用いることかできる。かかる軸受は、複数個の軸受パッドを含んでおり、こ の軸受パッドは負荷時に軸と上記軸受パッド面との間に楔空間を形成するように 変形させるための支承構造によって支持されている。上記支承構造に対する上記 軸受パッドの方向性に依存して、軸受はロータとステータのいずれかに取付けら れる。たとえば、上記軸受が図１のロータｌＯにおける軸部に取付けられる場合 、上記軸受パッドは上記支承構造の半径方向外側に位置させられねばならず、こ れとは逆に軸受が上記ステータに取付けられる場合には、上記軸受パッドは上記 支承構造の半径方向内側にあらねばならない。

本願の発明者によって開発されたタイプの流体力学的軸受は、後述するようなガ ス潤滑効果をもつように改良することができる。この改良された流体力学的軸受 は、基本的には、流体力学的軸受パッド表面あるいは上記パッドに対して相対的 に動く支持表面上に形成された輪郭加工（これについては後述）を含む。

本願発明はまた、流体力学的変位パッド型軸受に代えて用いることができる異な るタイプの変位パッド型軸支持構造に関する。この軸支持構造は自動調節型の面 的な軸受支持構造あるいはガス潤滑型の支持構造であって、図３Ａ、３Ｂ、４Ａ 、４Ｂ、４Ｃ，ＩＯＡ、ＩＯＢおよびＩＯＣを参照して後述する。流体力学的軸 受とは異なり、これらの軸支持構造は、支持パッドと上記パッドと隣接する表面 の間に流体楔を形成することなく、軸の動きを調節するように回転軸に対して直 接的に半径方向内方および外方に変形するべく設計される。このようにして、上 記支持構造は一連のバネのように機能し、各バネは半径方向の動き関してパッド を支持する。

図３Ａおよび３Ｂは、本願発明による第一の自動調節式の面的軸支持構造あるい は静止状のガス潤滑型静軸支持構造を示している。これらの図および支持構造を 示す他の図において明確にするために、支持構造における開口部分には、陰影を 付けである。さらに、図３Ａおよび３Ｂにおいて、この軸支持構造の内周は、支 持されるべき軸を取り囲むということを理解するべきである。この軸支持構造の 外周は、ステータに対して組み付けられる。このことは、図４Ａないし４Ｃに関 して後述する各軸支持構造についても当てはまる。

この面的軸支持構造あるいはガス潤滑型軸支持構造は、軸支持パッド３１および 支承構造３２．３３および３４を含んでいる。上記パッド３１は後述するように 、面的軸受構造あるいはガス潤滑型軸受構造の一部である表面をもっている。

上記支持構造は、上記面的あるいはガス潤滑型軸受に対し、従来の面的あるいは ガス潤滑型軸受においては知られていない自動調節バネ特性を与えており、上記 軸支持パッド３１に関して中央部に配置された主支持部３２としての基板状ビー ムと、薄い膜状をした二次支持部３３と、一対の連続する支持ビームあるいは脚 ３４によって規定される三次支持部とを含んでいる。この支承構造３２，３３゜ ３４は、純粋な半径方向の変位以外の支持パッド３１のいかなる変位をも禁止す るようにこの支持パッド３１に関して中立的に配置されている。特に、上記支持 パッド３１は、半径方向に関して比較的厚みをもっており、そして、半径方向、 軸方向あるいは周方向の変形を禁止するように非常に大きな周方向寸法をもって いる。同様に、上記主支持部３２および脚３４は剛性をもち（これはそれらの半 径方向および周方向の寸法による）、かつ、変形しつる傾向をもたない。しかし ながら、図３Ａにおいて特によく表れているように、各脚部３４間を延び、かつ 上記主支持部３２の基板状ビームを支持する周方向膜状体３３は、半径方向に薄 くしてあり、したがって変形容易である。

上述したように、図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに示される上記支承構造 は、構造上中立的である。すなわち、ある一つの方向へ変形する傾向はもっても 、その他の方向へ変形する傾向はもたない。したがって、支持パッド３１に対し て力か作用すると、この力は上記主支持部３２を介して上記連続的な膜状体３３ の中間部に対して直接的に働き、この結果膜状体３３はトランポリンのような形 態で即座に半径方向に変形する。もちろん、この膜状体の実際の変形量は小さい か、回転軸を摺動可能に支持するに充分な量である。このようにして、上記軸受 パッド３１は、ロータ１０の軸部を適正に支持するために半径方向内方および外 方にバネのように変位する能力をもつことになる。上記支承構造が中立的な構造 であるために、上記支持パッド３１自体かいかなる方向へ変位する傾向をもつ必 要もない。このようにして、本願の発明者が以前に開発した変位パッド盟軸受と 異なり、上記のパッドには、流体力学的楔を形成するような変形をする傾向がな い。

上記パッドの表面および支持表面は、面をなして相対的に動く。この場合、上記 表面の一方は、オイルやグラファイトのような潤滑剤が充填された多孔質材料に よって構成されるべきである。

しかしながら、本願発明の重要な側面によれば、流体楔を形成するべくパッドが 変形する流体力学的軸受と、上述した半径方向へバネ状に偏位するパッド構造の いずれかが、ガス潤滑型軸受を支持するために理想的に適合され、その結果、上 記ガス潤滑型軸受は自動調節型となる。上記ガス潤滑型軸受の機能を達成するた めには、上記パッド表面とこのパッドによって支持される表面のいずれか、また はそれらの双方が輪郭加工された表面をもつようにエツチングされる。図１Ｏは 、軸受パッド３１に形成された矢はず模様の輪郭加工を幾分模式的に示している 。同様に、図’Ｉ　ＯＢは、軸の表面に形成された矢はず模様の輪郭加工を示し ており、そして、図１０Ｃは、軸の表面に形成されたテーパ状輪郭加工を示して いる。これらの全ての図は、模式的なものであり、太き（強調された寸法によっ て上記の各輪郭加工を示している。実際には、上記各輪郭加工の深さは１／１０ ０００〜３／１００００インチの範囲とするのが好適である。上記輪郭加工され た表面は、テーパ状、テーパと平坦と組合せ、段状、螺旋溝状、および矢はず模 様の輪郭形状を含むさまざまな形状をもつことができる。このような輪郭加工さ れた表面を設ける目的は、軸か高速回転しているときに加工溝内に吸い込まれた 空気またはその他の気体を圧力上昇させることである。気体が圧力上昇させられ ると、この気体がフィルム状となって回転部材とステータとの間に広がり、この フィルム状の気体がステータに対して回転部材を支持する。

他の面的あるいはガス潤滑型軸受とは異なり、本願発明の軸受は、輪郭加工され た表面とこれが支持しあるいはこれに支持される表面との間に特定のギャップを 形成するように正確な許容公差をもって機械加工をする必要がない。これは次の 理由による。すなわち、ガス潤滑型軸受については上記のような輪郭加工された 表面に発生する圧力に応答して、ガス潤滑型流体力学的軸受の場合には流体楔を 形成するように、上述した中立型構造の場合には半径方向外方または内方に変位 するように、それぞれ設計することができる支持構造によって上記の支持パッド が支持されるからであり、面的軸受の場合には上記パッドが上記支持表面に対し て弾性的に一定した接触をするからである。このように、本願発明によれば、上 記支持パッドは軸が静止状態にあるときに支持されるべき部材に対して隙間なし に接触するように寸法設定をすることかできる。典型的には、このことは、上記 支持パッドが支持する表面に対して干渉接触するようにこの支持パッドの寸法設 定を行うことにより達成される。たとえば、この支持部材が軸を支持するために ステータに対して取付けられるべき場合、この支持部材の内径を支持される軸の 外径よりもすこし小さく設定するのであり、その結果、軸がこの支持部材に挿入 されたとき、各パッドは外方への変位を起こし、そうしてこの軸を圧迫すること になる。上記パッドが軸に対して半径方向内方および外方に変位するように組み 込まれ、しかも、このパッドが軸に向けて付勢されるようにして軸に対して隙間 なく初期接触させられるため、各パッドは常に軸に向けて動こうとする傾向をも つ。このことは、面的軸受について理想的である。ガスあるいは空気軸受におい ては、軸が回転を始めると、輪郭加工された表面に圧力が発生し、この圧力は軸 支持を達成するのに正確な量の半径方向外方への変位を各バットに起こさせる。

この軸受の適正な性能は、上記の支承構造を半径方向について特定の剛性をもつ ように設計することによって得られる。かかる特定の剛性とは、軸か回転を始め た当初において圧力上昇させられたガスの特定剛性よりも小さく、最適な軸支持 を行っている時点での圧力上昇させられたガスの特定剛性と等しい剛性である。

上記支持部材が静止支持表面に対して相対的に回転するように回転部材上に取付 けられる場合、この支持部材の寸法を上記支持表面に対して隙間をもつように設 定するのか望ましい。このような場合、上記支承構造は、超過した隙間を除去す るべく遠心力に応答して各パッドが半径方向外方に動くように設計することかで きる。

ロータが回転を始めると、（空気のような）ガスが輪郭加工をされた表面上を通 過し、そして、このガス圧力が上記支承構造の特定剛性を超える点に到達するま で累進的に上昇させられる。この場合に、上記ガス圧力が上記二次支持部の膜状 体を変形させるに充分な圧力まで上昇させられる。この時点において、各パッド は支持されるべき表面から半径方向外方に正確な変位をし始め、圧縮状態にある ガスフィルムはパッドと支持されるべき表面との間に広がる。最終的に平衡状態 か得られ、そして、軸は一定圧に圧力上昇させられたガスフィルムによって支持 され、かつ支持面に対する接触はなくなる。実際上、上記の流体フィルムはほと んど瞬間的に達成される。

本願発明のディスク駆動装置においてロータを支持するために用いられるガス潤 滑型支持部材あるいは軸受の場合、矢はず模様の輪郭加工をもつ表面を採用する と最もよい結果をうることができると忠われる。というのは、上記矢はず模様は 軸あるいはパッド表面のいずれであっても比較的容易に形成することができ、良 好な作動結果を得るように高粘性の空気を生成することかできるからである。

軸受パッド３１および軸ＩＯに対して形成される矢はず模様の輪郭加工例は、そ れぞれ、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されている。なお、図１０Ｃは、軸ＩＯに 形成されたテーバ状の輪郭加工を示している。この輪郭加工は、約１／１０００ ０〜３／１００００インチの深さと０．０５〜０，１０インチの幅とをもつ溝か らなっている。これらの溝は、あらゆる公知の技術を用いて形成することかでき るか、エツチングか最も普通に用いられている技術である。適当なその他の公知 の技術としては、フォト力ッテングがある。この技術によれば、フォトレジスト フィルムあるいはテンプレートが軸または支持部材上に置かれ、そして、レーザ あるいはこれに須する特別の光線が上記テンプレートあるいはフォトレジストフ ィルムで保護されていない材料を食刻するために用いられる。

本願発明のディスク駆動装置において用いるための上述したような構造の軸受は 、１０〜１５ボンド／平方インチの荷重支承能力をもつべきことが期待される。

この荷重支承能力は、ディスク駆動軸受によって支持するべき荷重を取り扱うに 充分以上の能力である。したがって、本願発明の自動調節覆ガス潤滑軸受は、本 願発明の手堅ディスク駆動構造における使用について理想的に適合するものであ る。

その他の静止状軸支持部材が図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃに示されている。この静 止状軸支持構造は、三次支持部３４の連続状の円筒形ビームあるいは脚に代えて 間隔配置された軸方向ビームあるいは脚を備えていることを除き、図３Ａおよび ３Ｂに示されたものと同様である。このような相違にかかわりな（、二次支持部 あるいは膜状体３３は、なお間隔配置された各脚３４の間を延びており、かつこ の構造は、パッド３１が内方および外方に動くことはできても変形傾向をもたな いように中立型となっている。したがって、このパッド支持体の性質は、図３Ａ および図３Ｂの実施例の性質と本質的に同じである。同様に、パッド表面と支持 されるべき表面との間の面的あるいはガス潤滑型軸受構造も、上述のものと同様 である。この図４Ａないし４Ｃの構造の一つの利点は、所望であれば、容易に型 成形することができるということである。このことは、図４０かられかるように 、この支持体は隠れた空隙をもたないからである。したがって、この構造は、二 つの金型からなる単純なモールド法によって成形することができる。

図５は、本願発明のその他のディスク駆動装置を示している。図５のディスク駆 動構造は、静止状の軸支持構造とする代わりにロータの軸部とともに回転する軸 支持構造３０を含んでいる点を除き、図１の構造と同様である。この場合の適正 な軸支持構造の例は、図７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂおよび８Ｃに関して説明される 。なお選択的に、流体力学的変位パッド型軸受を用いることもできる。変形可能 なパッド支持部材あるいは軸受の形態にかかわりなく、上記パッドは当該支持構 造の半径方向外側に存在しなければならない。

図６は、本願発明によるその他の一体連結合型ディスク駆動構造を示している。

このディスク駆動構造は、図２の構造において用いられるタイプの静止状軸支持 構造３０に代えてロータとともに回転する軸支持構造１３０を含んでいる点を除 き、図２の構造と同様である。やはり、ここにおいても、図７Ａ、７Ｂ、８Ａ。

８Ｂおよび８Ｃに示される軸支持構造あるいは流体力学的変位パッド壓軸受を用 いることができる。

図７Ａおよび図７Ｂは、図５および図６に示されたタイプのディスク駆動装置に おいて用いるための第一の自動調節式の面的あるいはガス潤滑型回転軸支持構造 を示している。この図７Ａおよび７Ｂの軸支持構造は、図５および図６に示され るディスク駆動装置のロータｌＯの中心軸部に対して取付けられるべく意図され ている。このディスク駆動装置には、さらに、ステータ２０の内周に滑らかな円 筒スリーブ２３が設けられている。このスリーブ２３は、対向接触されるべき回 転支持パッド（これについては後述）のための円滑なまたは輪郭加工された支持 表面を備えている。なおこの支持表面は、所望であれば、ステータ上に直接形成 することができる。

この軸支持構造１３０は、実質的に円筒状をした外形をもっている。この外形は 、周方向に延びる三つの走行パッド部１３１によって形作られる。この走行パッ ド部１３１それ自体は二つの理由のために比較的厚みがある。まず、この厚みに よって走行パッド部１３１それ自体の変形を禁止するのである。加えて、かかる 厚みは、この走行パッド部１３１の質量を増加させ、その結果、軸が回転すると き、この走行パッド部１３１を外方へ引っ張る傾向となる遠心力を増大させるの である。上述したように、このパッド１３１が外方へ変位する傾向をもっている ために、かかる軸受は、支持軸に対して隙間をもつように寸法設定することがで きる。この場合、遠心力とガス圧力との平衡か、厳しい許容公差を必要とするま でもなく適正なガスフィルム圧を達成する。

上記走行支持パッド１３１を支承するための支承構造１３２．１３４は、図３お よび４の軸支持体において支持パッド３１を支持するために用いられる静止状支 承構造と類似している。もちろん、各支持部の方向性が逆転していることによる 相違は存在する。上記走行パッド部１３１は、主支持部として機能する基板状支 持ビームあるいは台座１３２上に支持されている。上記支持ビーム１３２は（そ の半径方向および周方向の寸法のために）非常に剛性をもっており、その結果、 これは変形しない。上記主支持ビーム１３２および上記走行パッド１３１は、二 次支承部として機能する連続状膜状体１３３上に支持されている。この膜状体１ ３３は半径方向に非常に薄く（そしてそのために、この方向について変形容易で ある）、かつ、三次支持部として機能する支持ビームあるいは脚１３４の間に延 びている。上記支持脚１３４は剛性をもっており、そのために上記薄状の膜状体 １３３はトランポリン状に支持されることなる。図７Ａおよび７Ｂに示される実 施例において上記支持ビームあるいは脚１３４は連続状の円筒部材である。

図７Ａおよび７Ｂの軸支持構造は中立的であり（すなわち、バランスしており） 、その結果、起こりつる唯一の変形は、上記膜状体１３３の半径方向内方および 外方への変形である。このような変形の結果として、上記走行パッド１３１は円 滑なまたは輪郭加工されたステータ面２３に対しての支持を達成するために必要 とされる半径方向内方および外方への動きを行いうる。このようにして、ロータ １０が回転すると、ロータに対して取付けられた走行軸支持部材１３０もまた回 転する。上記部材１３０の回転の結果として、走行パッド１３１に遠心力が作用 してこの走行パッドにステータの円滑表面に向けて外方へ強制的に向かわせる傾 向を与える。この支持部材あるいは軸受かステータに対して干渉接触するように 設計される場合、生成されるガス圧力は、遠心力と支承構造かもつバネ力の双方 に打ち勝つに充分なものとなっていなければならない。この支持部材あるいは軸 受か支持表面に対して隙間をもっている場合には、上記のガス圧力は遠心力のみ に打ち勝たねばならない。いずれの場合においても、ガス圧力の生成は、上記パ ッド表面と支持表面との間を引き離す傾向、すなわち、パッド表面に、支持表面 から離れる方向に動く傾向を与える。

上記走行パッド１３１とこれが走行するべき相手の表面との間には、ガス潤滑型 軸受構造を形成することができる。より具体的には、上記走行パッドおよびこれ が走行する相手の表面の一方または双方に、輪郭加工を施すことができる。この 輪郭の形状および機能は、図１０Ａ、１０ＢおよびＩＯＣに例示しつつすでに説 明したのと同様である。上記パッド１３１は、軸が静止状態にあるときに相手表 面に対して接触するようにも、あるいは隙間をもつようにも設計すること、すな わち寸法設定することができる。たとえば、上記パッドは上記ステータ表面に対 して干渉接触するように設計することができる。軸が、すなわちこの場合パッド が回転を始めると、輪郭加工溝を通して通過する空気が、上記図３Ａ、３Ｂ。

４Ａ、４Ｂおよび４Ｃの静止状軸支持部材について上述したのと同様にして、パ ッドを内方へ変位させ、かつ空気フィルムによってパッド（および軸）を支持す るに必要な程度まで圧力上昇させられる。

選択的に、上記パッドおよび／または支持表面は、上述したような潤滑剤を充填 された表面をもつことかできる。ここにおいても、支持表面に向けてあらかじめ 付勢力を与えつつパッドを接触させると、かかる構造において利点を享受するこ とかできる。

図８Ａ、８Ｂ、および８Ｃに示される走行軸支持部材は、図７Ａおよび７Ｂに示 されかつ上述した構造と近似している。これら二つの構造の間の相違点は、主と して支持ビームあるいは脚＋３４の構造にある。より具体的には、図８Ａおよび ８ＢのＩ＃Ｉ造においては、図７Ａおよび７Ｂの連続的な周方向脚に代えて、軸 方向に延びるビームあるいは脚部１３４が用いられている。このような相違にか かわりなく、上記走行軸支持部材の作動は、本質的に同様である。より具体的に は、上記走行パッド１３１と、主支持部１３２と、軸方向ビームあるいは脚１３ ４とは、いずれも剛性をもっており、上記脚部１３４間を延びる薄状の膜状体１ ３３は半径方向内方および外方に変形する傾向をもつ。したがって、上記走行パ ッド１３１の回転によって生じる遠心力が、この走行パッド１３１に対して半径 方向外方に変位する傾向を与える。通常、上記走行パッド１３１はロータが静止 状態にあるときにステータ２０の円滑なまたは輪郭加工をされた表面２３に対し て接触状態にあるように、すなわち干渉接触するように設計される。

ガス潤滑型支持部材とするために、上記走行パッド表面とこの走行パッドが走行 する相手表面（支持表面）のいずれかまたは双方に輪郭加工を施し、これら二つ の表面間に上述したようなガス軸受効果が達成されるようにする。さらに、上記 走行パッドのための変形容易な支承構造のために、ガス軸受要素に従前必要とさ れていた厳格な許容公差を得るための機械加工が必要でなくなる。回転中、上記 走行パッド１３１の半径方向外方への動きが、この走行パッドと支持表面との間 に上述したようにして流体フィルムを形成するべくこの走行パッドそれ自体の自 動調整を行う。

図９Ａおよび９Ｂは、本願発明によるその他の一体連結合型ディスク駆動モータ の構成を示している。すでに説明したディスク駆動装置のように、このディスク 駆動装置は、ロータｌＯと、ロータとステータとの間のシールを行うための強磁 性流体シールあるいはこれに類するシールのようなシール構造４０とを含んでい る。しかしながら、この実施例においては、上記ステータおよびロータがそれぞ れ互いに組み合わされるケーシングをもっており、かつ、支持要素（回転要素軸 受、変位パッド盟軸受、ガス潤滑型軸受およびこれに類する軸受）がモータ構造 の外周において組み込まれている。

上記ロータ１０は、カップ状の外側／１ウジングをもっているか、中心軸部を含 んではいない。そのかわり、このロータは、内側カップ部１０Ａを含んでおり、 この内側カップ部に対して永久磁石素片あるいは単一磁石要素１１か取付けられ ている。この内側カップ部１０Ａは、ステータ巻線および積層板を取り囲んでお り、環状空間を形成するように上記ロータｌＯの外周に対して間隔を開けられて いる。

この実施例によると、このステータ２０もまた、円筒状壁２７を含むカップ状の ケーシング部をもっている。上記円筒状壁２７は図９Ａおよび９Ｂに示されるよ うに、ロータ１０の外周と上記内側カップ状部材１０Ａとの間の環状空間内に入 り込むように寸法設定されている。この構造により、図９八に示されるように、 （好ましくはバネ負荷を与えられた）ラジアル−スラスト複合型アンギュラ回転 要素軸受装置３１によって、あるいは図９Ｂに３０として模式的に示されている 位置において（流体力学的軸受、面的軸受、あるいはガス潤滑型部材のような） 変位パッド型支持部材によって、ロータ１０がステータ２０に対して回転可能に 組み込まれつる。図９Ｂの構造において、上述したようなタイプのスラスト軸受 ５０もまた設けられている。このスラスト軸受５０は、好ましくは図に示されて いるようにシールドケーシングとともに配置される。

この構造は、きわめて嵩の低いハウジングを提供し、かつより安定した支持を提 供するようにロータをこのモータ構造の外周により近い位置で支持することを可 能としている。さらに、より大きな回転要素軸受を用いることができ（他の構造 では用いることのできる回転要素の大きさは軸の径によって限定される）、その 結果、小さな回転要素軸受を用いることによって生じる欠点の幾つかが解消され る。加えて、複式カップ壓の結合構造であるために、ただ一つのみのシールか必 要とされる。さらに、図示はされていないが、図９Ａおよび９Ｂの構造は、軸部 材を完全に省略することを可能とする。もしこのようにすると、ステータ巻線の ための片持ち式あるいはその他の支持部材を設けなければならない。

図９Ａおよび９Ｂの構造は、（好ましくはバネ負荷された）アンギュラ型ラジア ル−スラスト回転要素軸受装置３１と変位バ・ノド型軸受３０のいずれをも使用 しつるが、変位パッド型軸受あるいは同様の支持部材は、長寿命、低騒音、良好 な軸受調節および位置決め、良好な安定性および緩衝能力、低コスト、およびよ り小さな半径方向必要寸法内において作動しうる能力を含むより良好な結果を提 供すると思われる。流体力学的変位パッド軸受、上述したタイプの面的軸受ある いはガス潤滑型変位パッド支持部材（静止パッド堅と走行）くラド型とを含む） のいずれでも使用しつる。それにもかかわらず、軸受が半径方向外方に配置され ているために、図示されているようなより大きくかつより良好な性能をもつ回転 要素軸受を使用しうろことがこの構造の利点である。

ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、２ 諾 呂＼　＼ つべ 富 Ｏコ １つ 認　ｄ ＦＩＧ、５ ＦｆＧ、６ 要約書 小型構造をもつとともにディスク駆動用モータあるいはその他において有用なガ ス潤滑嬰変位パッド支持部材をもつディスク駆動用モータである。

上記モータは、カップ状のロータを含んでおり、このカップ状のロータは上記カ ップの基部から延びる一体的な円筒状部分をもっており、上記円筒状の延長部分 は軸とすることもできるし、ステータ巻線を内包するより大きな中空状の延長部 とすることもできる。上記ステータは従前のものであってもよいし、構造を簡略 化するとともにシールの必要性をなくす閉じられた端部および／またはカップ状 の部分をもつことができる。上記ステータまたはロータに取付けられる支持部材 は、上記ステータに対して上記ロータを相対回転するように支持する。上記支持 部材は、本明細書に開示される変位パッド盟流体力学的軸受や、面的変位パッド 支持部材や、ガス潤滑型変位パッド支持部材のような、変位パッド型支持部材と することができる。

上記ガス潤滑型変位パッド支持部材は、複数個の軸受パッドと、上記軸受を半径 方向に限定した動きをするように支持する支承構造とを含んでいる。輪郭加工さ れた表面か、上記パッド表面またはパッド表面と対向する支持表面、あるいはそ の双方に形成される。上記パッド表面と上記支持表面との間の相対的な回転は、 上記支持表面とパッド表面との間に圧力上昇させられたガスフィルムを形成する ことになる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成４年９月１６日

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．磁気ディスクを駆動するためのモータであって次の構成要素を含むもの、ロ ータハウジングであって、このロータハウジングはこれに取付けられた少なくと も一つの永久磁石をもっているとともに、円筒状外側壁と、閉じられた端部と、 上記閉じられた端部から延びる円筒状外周をもつ内側部分とをもつカップ状部分 を含んでおり、上記内側部分は上記円筒状外側壁とこの内側部分との間に環状空 間が規定されるように上記円筒状外側壁と実質的に同軸状となっているもの、 ステータであって、このステータは積層板と巻線とを含んでいるとともに、上記 ロータ内に設けられた上記環状空間内に位置する少なくとも一つの部分をもって いるもの、 上記ステータに対して上記ロータを回転支持するために上記ステータと上記ロー タとの間に位置する少なくとも一つの支持部材。
2. ２．上記内側部分は一体軸部であるとともに、上記支持部材は上記ステータに対 して上記ロータを回転支持するように上記一体軸部と上記ステータとの間に位置 している、請求項１のモータ。
3. ３．上記支持部材は上記ステータに対して回転するように上記軸に固定されてお り、上記ステータはこのステータが支持される位置において支持表面をもってい る、請求項２のモータ。
4. ４．上記支持部材は、自動調節式ガス潤滑型変位パッド型支持部材であり、この 支持部材は、複数個の支持パッドとこの支持パッドを支持するための支承構造と を含んでおり、各パッドは上記ステータ支持表面に対して接触するように適合さ れたパッド表面をもっており、上記支承構造は、実質的に剛な主支持部であって 複数個の剛な基根状ビームを含んでいるとともに、各ビームは上記パッドの一つ を支持するものであるもの、二次支持部であって、少なくとも一つの薄状をした 変形可能な膜状体を含んでおり、上記基根状ビームを支持するもの、三次支持部 であって、上記二次支持部を半径方向に変形させるように支持する複数個の剛な ビームを含むもの、 を含んでおり、 上記支承構造は、パッドがこれが接触する上記ステータの表面に対して半径方向 外方および内方以外の方向へ動くことを実質的に禁止するように構成されるとと もに配置されており、 上記パッド表面と上記ステータの支持表面の少なくとも一方に輪郭加工が施され ており、軸の回転中、上記輪郭加工内の空気が上記ステータに対する上記パッド の動きによって圧力上昇させられこれによって、上記パッドが上記ステータから 強制的に遠ざけられるとともに、上記パッド表面と上記ステータの支持表面との 間で圧力上昇させられた空気フィルム上に軸が支持されるようになっている、 請求項３のモータ。
5. ５．上記支持部材は流体力学的変位パッド型軸受であり、この軸受は、周方向に 間隔配置された複数個のパッドとこのパッドを支持するための支承構造とを含ん でおり、上記支承構造は、上記パッドを上記軸の回転に応答して変位させるべく 支持するように配置された複数個のビーム状部材を含んでおり、上記軸の回転に よって流体力学的楔が上記パッドとこのパッドに対して動く表面との間に形成さ れるようになっている、請求項１のモータ。
6. ６．上記軸受パッドの表面上に形成された輪郭加工をさらに含んでおり、上記軸 受がガス潤滑および流体力学的な複合軸受として機能する、請求項５のモータ。
7. ７．上記内側部分が上記永久磁石が取付けられる内側壁をもつ中空円筒状延長部 となっており、上記内側部分はステータ巻線を取り囲んでおり、かつ、上記ステ ータは、円筒状外周をもつカップ状ケーシング部を含んでおり、上記円筒状外周 は軸方向に延びる円筒状壁によって規定され、この軸方向に延びる円筒状壁の半 径方向寸法は、この円筒状壁が上記ロータの内側部分の外周と上記ロータの円筒 状外側壁の内周との間に入り込みうるように設定されている、請求項１のモータ 。
8. ８．上記支持部材は、上記円筒状外側壁の内側表面と、上記カップ状ステータケ ーシング部の円筒状壁の外側表面との間に位置している、請求項７のモータ。
9. ９．上記支持部材は、上記ステータのカップ状ケーシング部の円筒状壁の内側表 面と、上記ロータの内側部分の外側表面との間に位置している、請求項７のモー タ。
10. １０．上記支持部材は、全体的に非金属材料によって構成されている、請求項１ のモータ。
11. １１．磁気ディスクを駆動するためのモータであって、次の構成要素を含むもの 、ロータケーシングであって、これに取付けられた少なくとも一つの永久磁石を もつとともに、軸方向に延びる少なくとも一つの円筒状表面部分を含むもの、 ステータであって、積層板および巻線と、上記ロータの円筒状表面に対して同軸 状であるとともにこのロータの円筒状表面に対して所定の間隔が開けられている 少なくとも一つの円筒状表面とをもつもの、上記ステータに対して上記ロータを 回転支持するための少なくとも一つの変位パッド型支持部材であって、上記ロー タと上記ステータとの一方に他方の部材に対して回転するように取付けられ、か つ上記他方の部材には支持表面が設けられているもの、 を含んでおり、上記変位パッド型支持部材は、実質的に剛な複数個のパッドおよ びこのパッドを支持するための支承構造を含んでおり、各パッドはこれが相対的 に回転する相手部材の支持表面に接触するように適合されたパッド表面をもって おり、上記支承構造は、上記パッドのそれぞれを支持する剛なビームと、上記剛 なビームと剛なパッドとを支持する半径方向に変形可能な膜状体と、上記膜状体 の対向両端部を支持してこの膜状体に半径方向内方および外方への変形をなさせ る一対の剛なビームと、上記パッド表面と上記支持表面との少なくとの一方に形 成された輪郭加工とを含んでおり、上記輪郭加工は、この輪郭加工部の回転によ って空気の圧力上昇を起こさせるとともに、上記パッドの上記支持表面からの離 間方向への変位を起こさせるように形成されており、これにより、上記パッドと 上記支持表面との間に圧力上昇させられた空気フィルムが形成されるようになっ ている、 請求項１のモータ。
12. １２．上記変位パッド型支持部材は、上記ロータに固定されており、上記ステー タに対して回転する、請求項１１のモータ。
13. １３．上記変位パッド型支持部材は、上記ステータに固定されており、上記支持 表面は上記ロータに形成されている、請求項１１のモータ。
14. １４．静止部材に対して回転部材を支持するための変位パッド型支持部材であっ て、上記変位パッド型支持部材は、上記静止部材と上記回転部材の一方に対し、 他方の部材に対して回転するように取付けられており、上記他方の部材には支持 表面が設けられており、上記変位パッド型支持部材は、実質的に剛な複数個のパ ッドと上記パッドを支持するための支承構造とを含んでおり、各パッドはこれに 対して相対回転する部材の支持表面に接触するように適合されたパッド表面をも っており、上記支承構造は、上記パッドを支持する実質的に剛な主支持部と、半 径方向にのみ変形可能であるとともに上記主支持部を支持する二次支持部と、上 記半径方向に動くように形成された二次支持部を支持する実質的に剛な三次支持 部とを含んでおり、上記支承構造は上記パッドがこれが接触する相手表面に対し て半径方向内方または外方への動き以外の動きを実質的に禁止するように配置さ れており、上記パッド表面と上記支持表面との少なくとも一方に輪郭加工が施さ れており、この輪郭加工は、上記回転部材の回転によって、上記パッドと上記表 面との間に位置する空気が圧力上昇させられて上記パッドが上記支持表面から引 き離されるとともに圧力上昇させられた流体フィルムによって分離させられるよ うに形成されている、 変位パッド型支持部材。
15. １５．上記主支持部は実質的に剛なビームを含んでおり、上記二次支持部は半径 方向に変形可能な膜状体を含んでおり、上記三次支持部は少なくとも二つの実質 的に剛なビームを含んでいる、請求項１４の変位パッド型支持部材。
16. １６．上記輪郭加工は矢はず模様状である、請求項１４の変位パッド型支持部材 。
17. １７．上記輪郭加工は螺旋溝形状である、請求項１４の変位パッド型支持部材。
18. １８．上記輪郭加工は段形状である、請求項１４の変位パッド型支持部材。
19. １９．上記変位パッド型支持部材は容易に型成形可能な形状をもっている、請求 項１４の変位パッド型支持部材。
20. ２０．磁気ディスクを駆動するための結合型ディスク駆動モータ構造であって、 上記モータは、 カップ状のロータであって、閉じられた端部と、この閉じられた端部と一体的に 形成されるとともにこれから延びている円筒状外側壁と、上記閉じられた端部と 一体に形成されているとともにこれから延びる円筒状内側壁とをもっており、上 記円筒状内側壁は上記外側壁と同心状であるとともに上記外側壁の半径方向内方 へ間隔があけられていて、上記円筒状内側壁と上記円筒状外側壁との間に環状空 間が規定されるようになっており、少なくとも一つの永久磁石がこのロータに取 付けられているもの、ステータであって、カップ状ケーシングを含んでおり、こ のカップ状ケーシングは、閉じられた端部とこの閉じられた端部から一体に延出 して上記環状空間内に延びる円筒状外側壁を含んでおり、上記外側壁は上記ロー タの外側壁と同心状となっているとともに、その半径方向寸法が上記ロータの内 側壁と外側壁との間に規定される上記環状空間内に入り込みうるように設定され ているもの、 および、 上記ステータの円筒状外側壁と上記ロータの一方の円筒状壁との間に配置されて いる少なくとも一つの軸受、 を含んでいる、複合型ディスク駆動モータ。
21. ２１．上記軸受は転動要素軸受である、請求項２０のモータ。
22. ２２．上記軸受は上記ロータと上記ステータの一方に上記ロータと上記ステータ の他方に対して相対動するように取付けられた変位パッド型軸受であり、上記変 位パッド型軸受は、複数個の軸受パッドと、上記パッドをこのパッドに対して相 対移動する部材に関して流体力学的楔が形成されるように変形させるべくこのパ ッドを支持する支承構造とを備えている、請求項２０のモータ。
23. ２３．上記軸受パッドに対して相対的に動く上記ステータと上記ロータの一方に 形成された支持表面をさらに含んでおり、上記支持表面は上記軸受パッドと対向 するように配置されており、かつ上記軸受パッドと上記支持表面との少なくとの 一方に輪郭加工が施されており、この輪郭加工は、上記ロータの回転によって上 記支持表面と上記軸受パッドとの間の流体に圧力上昇を起こさせる形状をもって いる、請求項２２のモータ。
24. ２４．上記軸受は面的軸受であり、この面的軸受は、複数個の円滑な軸受パッド と、上記パッドを半径方向に動くように支持するバネ状の支承構造とを含んでい る、請求項２０のモータ。
25. ２５．上記面的軸受は、多孔質金属でできており、かつ潤滑剤が上記多孔質金属 に含浸されている、請求項２４のモータ。
26. ２６．上記軸受は、上記ロータを上記ステータとの一方に対して上記ロータと上 記ステータの他方と相対的に移動するように取付けられたバネ機能をもつガス潤 滑型軸受であり、上記バネ機能をもつガス潤滑型軸受は、複数個の軸受パッドを 含んでいるとともに上記パッドのそれぞれは半径方向へ移動しうるようにバネ状 の支承構造によって支持されており、上記モータはさらに、上記軸受パッドに対 して相対的に動く、上記ロータと上記ステータの一方に形成された支持表面を含 んでおり、この支持表面は上記軸受パッドと対向するように配置されており、上 記軸受パッドと上記支持表面との一方には輪郭加工が施されており、この輪郭加 工は、上記パッドと上記支持表面との間の相対運動によって上記パッドと上記支 持表面との間の流体が圧力上昇させられるように形成されている、請求項２０の モータ。
27. ２７．上記ステータと上記ロータの一方に取付けれたスリーブをさらに含んでお り、かつ、上記軸受は上記スリーブと上記ステータおよびロータの他方との間に 位置している、請求項２０のモータ。
28. ２８．バネ負荷された複数の軸受パッドを含む軸受であって、各パッドはパッド 表面と上記軸受パッドを支持するためのバネ状支承構造とをもっており、上記支 承構造は、 それぞれが上記軸受パッドを支持する複数個の剛な基根状ビームと、上記剛な基 根状ビームを支持する少なくとの一つの膜状体とを含んでおり、上記膜状体は上 記基根状ビームによって上記パッドから離されているとともに上記軸受パッドに 対して近づきおよび離れる方向に変位可能であり、さらに上記軸受パッドに対し て近づきおよび遠ざかる変形をする上記膜状体を支持する複数個の剛な膜状体支 持ビームをさらに含んでおり、上記支承構造は、上記パッドが二つの間隔をあけ られた膜状体支持ビーム間を延びる変形可能な膜状体の一部に支持される基根状 ビームによって各パッドが支持され、これにより上記軸受パッドにバネ負荷が付 与されるように配置されている、軸受。
29. ２９．上記軸受は面的軸受であり、その軸受パッドは円滑であるとともに支持表 面に対して摺動するように適合されており、上記パッド表面と上記支持表面の少 なくとも一方が潤滑剤を含浸させた多孔質材料で形成されている、請求項２８の 軸受。
30. ３０．上記軸受がガス潤滑型軸受であり、そのパッド表面は支持表面に対して相 対的に動き、ここにおいて、上記パッド表面と上記支持表面との少なくとも一方 に輪郭加工が施されており、上記輪郭加工は、上記パッド表面に対する上記支持 表面の相対的な動きによって上記パッド表面と上記支持表面との間に位置する流 体の圧力上昇を起こすように形成されている、請求項２８の軸受。