JPH09151939A

JPH09151939A - 軸受装置

Info

Publication number: JPH09151939A
Application number: JP31833195A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Muraki; 宏光村木; Katsuhiko Tanaka; 克彦田中; Ikunori Sakatani; 郁紀坂谷
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】軸受装置に使用するスリーブの加工精度や動圧
発生用溝の加工し易さを向上することを課題とする。【解決手段】軸３とハウジング４ａとの間には、軸方向
に離れた二箇所に軸受を配置した。一方の軸受は、ハブ
２側に配置した動圧軸受用スリーブ５であり、他方の軸
受は、基台４ｂ側に配置した玉軸受６である。このスリ
ーブ５は、硬い金属からなる外筒の内側に、外筒より柔
らかい金属からなる内筒を嵌め入れて固定したものであ
る。また、このスリーブ５では、内筒の内周面に動圧発
生用の溝をボール転造により形成し、その仕上げ研削を
外径基準で行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装
置、光ディスク装置、レーザプリンタ、ＶＴＲなどの映
像・情報機器用のスピンドルモータに好適な軸受装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気ディスク装置のスピンドルモ
ータにおいて、軸は、軸方向に沿って離れた二点に配置
された二つの玉軸受により、ハウジングに対して回転自
在に支持されていた。最近では、磁気ディスクの高密度
化に伴い、回転数に同期しない非回転同期成分の振れ
（軸は回転時に軸心がハウジングの軸心に対して旋回し
ようとするが、この旋回円に対する軸の回転数に同期し
ない半径方向の振れ：ＮＲＲＯ）の小さいスピンドルモ
ータが求められている。

【０００３】しかし、前述の二つの玉軸受からなる軸受
装置では、玉軸受は複数個の玉の玉径の相互差や玉の真
球度の影響を受けることから、このＮＲＲＯを小さくす
ることが難しいため、図１１や図１２に示すように、前
記二点でラジアル動圧軸受１５により支持するととも
に、軸３の下端面または上端面をスラスト動圧軸受１６
により支持する軸受装置（符号１７は軸３の端面を受け
るスラストプレートである）が提案されている。なお、
図１１は軸３回転のスピンドルモータであり、図１２は
ハウジング４ａ回転のスピンドルモータである。

【０００４】しかしながら、この軸受装置には、アキシ
アル負荷容量を大きくしながらモータの消費電力を低減
する要求もあるが、そのために、スラスト軸受部に使用
する潤滑流体の粘度をラジアル軸受部に使用するものよ
り高くすると、使用中に両方の流体が混合する恐れがあ
る。これに対して、本発明者等は、軸の軸方向における
ハブ側は、軸のラジアル受面をラジアル動圧軸受で支持
し、反対側は内輪軌道が軸に形成された玉軸受で支持す
る軸受装置を提案した（特開平５−３０６７１４号公報
参照）。これによると、軸は剛性の高い玉軸受で支えら
れた部分を支点として、剛性の低いラジアル動圧軸受側
を底面とした円錐状の軌跡を描いて旋回しようとする。
したがって、軸の振れの大きい側が、ラジアル動圧軸受
の流体膜で支持されて非接触で回転するため、図１１や
図１２に示す軸受装置と同程度にＮＲＲＯを小さくする
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平５−３０６７１４号公報に記載の軸受装置には、動
圧軸受に使用するスリーブの加工精度や動圧発生用溝の
加工し易さの点で改善の余地があった。すなわち、動圧
発生用の溝は、エッチング、ショットブラスト、および
ショットピーニングや、ボール転造などの塑性加工によ
って形成可能であるが、スリーブ全体が硬い材料で形成
されていると、前記溝をエッチングやショットブラスト
などで形成する必要があって加工コストが高くなる。

【０００６】一方、スリーブ全体が柔らかい材料で形成
されていると、前記溝の加工性は良いため加工コストの
低いボール転造などの塑性加工が容易に行われるが、ボ
ール転造後の仕上げに行う内周面の盛り上がり除去や内
外径の同軸度の矯正を行う際に、外径面等に傷が付く恐
れがあって外径基準で内周面を加工できないため、内外
径の同軸度を高くできないという問題点があった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、軸受装置の動圧軸受に使
用するスリーブの加工精度や動圧発生用溝の加工し易さ
を向上することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、ハウジングの内周に軸を配設し、該軸と
ハウジングとの間には軸方向に離れた二箇所に軸受をそ
れぞれ配置し、該二箇所の軸受のうちの少なくとも一方
の軸受は、ハウジングに内挿されて固定される円筒形状
の動圧軸受用スリーブであり、該スリーブは、外周面お
よびその近傍からなる外層部分が、内周面およびその近
傍からなる内層部分より硬いとともに、内周面に動圧発
生用の溝が設けられている軸受装置を提供する。

【０００９】前記スリーブは、例えば、円筒体の外周面
と少なくとも一方の端面とに対して熱処理やメッキ等を
施すことにより前記外層部分を硬化した後、当該円筒体
の硬化処理がなされていない内周面に動圧発生用の溝を
形成することによって得られる。また、鉄合金などの硬
い金属で円筒状に形成した外筒に、銅合金などの比較的
柔らかい金属で形成された内筒を内嵌して一体化した
後、内筒の内周面に動圧発生用の溝を形成することによ
っても得られる。この場合、前記外筒が外層部分に相当
し、前記内筒が内層部分に相当する。

【００１０】特に、請求項２のように、前記スリーブは
ＳＵＪ２，ＳＵＳ４４０Ｃ等の鉄系金属で一体の円筒体
に形成され、前記外層部分は、該円筒体の外周面と少な
くとも一方の端面とに対して熱処理を施すことにより前
記内層部分より硬く形成されたものであると好適であ
る。本発明のスリーブでは、内層部分が柔らかく形成さ
れているため、内周面に動圧発生用の溝を加工し易い。
すなわち、スリーブ全体が硬い材料で形成されている
と、前記溝をエッチングやショットブラストなどで形成
する必要があって加工コストが高くなるが、内周面が柔
らかいとボール転造などで容易に且つ安価に形成され
る。

【００１１】一方、スリーブ全体が柔らかい材料で形成
されていると、前記溝の加工性は良いが、ボール転造後
の仕上げに行う内周面の盛り上がり除去や内外径の同軸
度の矯正を行う際に、外径面等に傷が付く恐れがあって
外径基準で内周面を加工できないため、内外径の同軸度
を高くできない。これに対してこの発明のスリーブで
は、外周面は内層部分より硬く形成されているため、外
径基準での内周面の研削加工が可能となり、前記溝の加
工し易さと同軸度の高さの両方が得られる。

【００１２】また、本発明の軸受装置は、二箇所の軸受
のうちのいずれか一方の軸受は動圧軸受用スリーブであ
って、他方の軸受は玉軸受であり、動圧軸受用スリーブ
側が玉軸受側より回転慣性力が大きい軸受装置とするこ
ともできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。先ず、本発明の第一実施形態について図１〜
３に基づき説明する。図１は、第一実施形態の軸受装置
が適用されたスピンドルモータを示す概略断面図であ
り、図２および３は、この軸受装置に使用された動圧軸
受用スリーブを示す概略断面図である。

【００１４】このスピンドルモータ１は磁気ディスク装
置用のものであり、磁気ディスクを搭載するハブ２に固
定された軸３は、円筒状のハウジング４ａに対して、軸
方向に沿って離れた二箇所において配置された、内面に
動圧発生用の溝を有する円筒体のスリーブ５と玉軸受６
とを介して内挿されている。これにより、軸３は、軸３
の外周面をラジアル受面とし且つスリーブ５の内周面を
ラジアル軸受面とするラジアル動圧軸受と、玉軸受６と
により、ハウジング４ａに対して回転可能に支持されて
いる。

【００１５】なお、前記ハウジング４ａは、底部に円板
状の基台４ｂを一体に有しており、ハウジング４ａに固
定されたスリーブ５はハウジング４ａの上端部に、玉軸
受６はハウジング４ａの下端部にそれぞれ配置されてい
る。また、ハブ２の内周面にはロータ７ａが取り付けて
あり、ハウジング４ａの外周面にはステータ７ｂが取り
付けてあり、両者によって周面対向型の駆動モータ７が
構成されている。玉軸受６に対する予圧は、駆動モータ
７の永久磁石からなるロータ７ａとステータ７ｂとの配
置を軸方向にずらしておき、その間に働く吸引力で負荷
している。

【００１６】前記スリーブ５は、図２および３に示すよ
うに、ハウジング４ａ内に圧入可能な外径の円筒状に形
成した外筒５ａと、外筒５ａ内に圧入可能な外径の円筒
状に形成されて外筒５ａ内に圧入された内筒５ｂとで構
成されており、内筒５ｂの内周面に動圧発生用のヘリン
グボーン状の溝５ｃが形成されている。なお、内筒５ｂ
の軸方向の両端部には内周面に油、グリース、磁性流体
等の潤滑流体保持のための円錐面状の潤滑流体だまり５
ｄが設けてあり、前記ヘリングボーン状の溝５ｃはこれ
らの潤滑流体だまり５ｄの間に形成されている。

【００１７】潤滑流体だまり５ｄは潤滑流体の表面張力
で潤滑流体を保持しているが、潤滑流体だまり５ｄの軸
３の軸心に対する角度θは２°〜３０°で、軸方向両端
部の潤滑流体だまり５ｄは軸心に対する角度θが等しい
ことが好ましい。すなわち、前記角度θが２°未満の場
合は潤滑流体の保持量が少なくなり、３０°を超えると
表面張力に基づく潤滑流体の保持力が小さくなる。さら
に、軸方向両端部の前記角度θが等しいと、当該角度θ
に影響されずに溝５ｃの向きを定めることができるた
め、溝５ｃの加工能率が良くなる。

【００１８】さらに、前記角度θおよび潤滑流体だまり
５ｄのテーパ部長さが軸３の軸心に対して対称である
と、溝５ｃの加工時にスリーブ５を一定方向に整列する
必要がなくなるため、溝５ｃの加工コストが低減すると
ともに、加工不良発生率が低減する。外筒５ａは、軸受
鋼またはステンレス鋼などの硬い金属で、切削、熱処
理、研削加工の工程を経て、予め所定の寸法精度に内外
径および両端面を仕上げてあり、内筒５ｂは、焼結金属
（銅系または鉄系）、銅合金、アルミ合金などの軟質金
属で形成されている。そして、前記溝５ｃは、外筒５ａ
に内筒５ｂを圧入または焼きばめ等の手段により固着し
た後、内筒５ｂの内周面にボール転造により溝加工し、
これにより生じた内周面の盛り上がり除去を外筒５ａの
外周面を基準にして研削加工し、さらに必要に応じて微
小突起除去のために内筒５ｂの内周面を砥粒入りブラシ
でブラッシング加工することによって形成される。

【００１９】したがって、このスピンドルモータ１は、
軸３の軸方向におけるハブ２側（回転体の重心側）をス
リーブ５即ちラジアル動圧軸受がラジアル軸受すきまを
介して支持し、反対側をラジアル荷重とスラスト荷重と
を受けることが可能なラジアル玉軸受６で支持してい
る。ここで、玉軸受は潤滑流体を有するスラスト動圧軸
受より低摩擦でアキシアル負荷容量が大きいため、この
スピンドルモータ１によれば、アキシアル負荷容量を大
きくしながらモータの消費電力を低減することができる
とともに、ＮＲＲＯを小さくすることができる。

【００２０】これに加えてこの実施形態では、ラジアル
動圧軸受を構成するスリーブ５を、硬い金属からなる外
筒５ａと軟質金属からなる内筒５ｂが一体化されたもの
としているため、転がり軸受の軌道輪の加工設備により
スリーブ５の一方の端面を位置決めして外周面をシュー
ですべり支持しながら、外筒５ａの外径基準により内筒
５ｂの内周面を研削加工できる。これにより、スリーブ
５の内外径の同軸度を極めて高いものとすることができ
る。また、このようにスリーブ５の内外径の同軸度が高
いため、ハウジング４ａに組み込まれた際の玉軸受６と
の同軸度も高いものとなって、軸３の回転精度が向上す
る。

【００２１】また、玉軸受６は、外輪と外輪の内輪に配
設した内輪との間に複数個の玉を備え、この外輪はハウ
ジング４ａに固定され、内輪は軸３に固定される。従っ
て、玉軸受６は量産されている玉軸受を使用することが
できるためコストを低く抑えることができる。また、ス
リーブ５の内周面は内筒５ｂの軟質金属からなるため、
動圧発生用の溝５ｃをボール転造などの塑性加工によっ
て簡単に形成することができ、加工コストを低く抑える
ことができる。また、スリーブ５の外筒５ａは、玉軸受
の軌道輪とほぼ同じ加工工程で作製されるため、量産性
に優れて低コストとなる。さらに、ハウジング４ａの材
質は、切削の容易な軟質金属であるアルミニウム合金で
も、取扱の容易な硬い材料であるステンレス鋼でもよ
い。

【００２２】次に、本発明の第二実施形態について図４
〜７に基づき説明する。図４は、第二実施形態の軸受装
置が適用されたスピンドルモータ１１を示す概略断面図
であり、図５〜７は、この軸受装置に使用される動圧軸
受用スリーブを示す概略断面図である。この実施形態
は、ラジアル動圧軸受の潤滑流体として磁性流体を用
い、動圧軸受用スリーブ５１の軸方向両端部に磁性流体
シール８を設け、玉軸受６への予圧負荷手段として基台
４ｂに永久磁石９を設けた点以外は、前記第一実施形態
と同じである。

【００２３】図５に示すスリーブ５１Ａは、強磁性体の
外筒５１ａの両端面の内周面側部に磁性流体シール取付
用の円周凹部５１ｄ，５１ｅを異なる深さで設け、内筒
５１ｂはその両端面が各円周凹部５１ｄ，５１ｅの底面
と同じ軸方向位置となる長さに形成されている。また、
内筒５１ｂの両端面の内周面側部に、内筒５１ｂの内径
面より大径の円筒状の潤滑流体だまり５１ｆが形成され
ている。

【００２４】そして、スリーブ５１Ａのハブ２側の磁性
流体シール８は、軸方向に磁化されたドーナツ板状の永
久磁石８１を円周凹部５１ｅに取付け、その外側に、強
磁性体からなり永久磁石８１より内径の小さいドーナツ
板状のポールピース８２を重ねて取り付けた構造になっ
ている。また、スリーブ５１の基台４ｂ側の磁性流体シ
ール８は、前記ポールピース８２を円周凹部５１ｄに取
付けた構造になっている。

【００２５】図６に示すスリーブ５１Ｂは、強磁性体の
外筒５１ａの両端面の内周面側部に、磁性流体シール取
付用の円周凹部５１ｄをそれぞれ同じ深さで設け、内筒
５１ｂは、その両端面が両円周凹部５１ｄの底面と同じ
軸方向位置となる長さに形成されている。また、内筒５
１ｂの両端面には、内周面側に円錐面状の潤滑流体だま
り５１ｆが形成されている。そして、スリーブ５１Ｂの
両端部の磁性流体シール８は、半径方向または軸方向に
磁化されたドーナツ板状の永久磁石８１を円周凹部５１
ｄに取付けた構造になっている。

【００２６】図７に示すスリーブ５１Ｃは、外筒５１ａ
が内筒５１ｂより軸方向長さが長く、両者を長さ方向の
中心を合わせて一体化することにより、外筒５１ａの内
周面と内筒５１ｂの端面とによって円周凹部を形成し、
ここに二枚のポールピース８２の間に永久磁石８１を挟
んだ構造の磁性流体シール８が取付けてある。また、こ
のスリーブ５１Ｃの動圧発生用の溝５１ｃは、切削加工
により断面がほぼ矩形状となるように形成されている
が、図３に示すように、断面を円弧状に形成してもよ
い。

【００２７】したがって、この第二実施形態では前記第
一実施形態の効果に加えて、磁性流体シール８の設置に
より、輸送時や回転時の潤滑流体の漏れや飛散が防止さ
れるため、スピンドルモータ１１の信頼性および耐久性
が向上する効果がある。なお、ヘリングボーン状の溝５
１ｃを有する動圧軸受は潤滑流体を自己シールする機能
を有するため、前記第一実施形態のように磁性流体シー
ルを設けなくてもよい。しかしながら、特に、磁気ディ
スク装置用のスピンドルモータにおいては、磁気ディス
クとヘッドとの間の隙間が小さいため、回転中の潤滑流
体の飛散を極端に嫌うことから、磁性流体シールを設け
ることが好ましい。その際には、ハウジング４ａのハブ
２側の端部にのみ磁性流体シール８を設けて、基台４ｂ
側への設置はコスト削減のために省略してもよい。

【００２８】また、磁性流体シール８の構造としては、
図５〜７に示すいずれのものでもよいが、部品点数を少
なくしてコストを下げるという点では、図６に示すもの
が好ましく、永久磁石８１としてプラスチック製磁石を
使用すると量産性に優れるため好ましい。また、前記各
スリーブ５１Ａ〜５１Ｃには、潤滑流体だまり５１ｆが
形成されているため、潤滑流体の飛散・蒸発による減少
を補うことができるため、スピンドルモータ１１の耐久
性がさらに向上する。

【００２９】また、ラジアル動圧軸受の潤滑流体として
磁性流体シールと同じ磁性流体を用いると、両者の混合
による性能の変化が生じないため好ましい。また、磁性
流体シールを用いる場合であっても、ラジアル動圧軸受
の潤滑流体として磁性流体でない通常の潤滑流体を用い
ることも当然に可能である。ただし、その場合には、磁
性流体の基油として、前記潤滑流体の基油と同一のもの
を用いることが好ましい。また、軸方向に離れた二箇所
に動圧軸受用スリーブ５をそれぞれ配置し、玉軸受６を
配置しなくてもよい。

【００３０】また、この実施形態では、ハブ２が強磁性
体からなるため永久磁石９を基台４ｂに取り付けている
が、ハブ２が非磁性体からなる場合には永久磁石９をハ
ブ２に取り付けて、基台４ｂに強磁性体を取り付けてお
くこともできる。また、玉軸受への予圧負荷手段として
は、このような強磁性体と永久磁石との間の吸引力に加
えて、前記第一実施形態で採用したロータ７ａとステー
タ７ｂとの間の吸引力を併用してもよい。

【００３１】なお、前記第一および第二実施形態におい
て、特に軸３がステンレス製の場合には、スリーブ５の
内筒５ｂの材質が銅系の焼結金属であると、起動・停止
時における軸３とスリーブ５内面との摺動性がよく、し
かも錆が発生し難いため好ましい。また、内筒５ｂ用の
銅合金として、含油軸受と同じ黄銅の焼結金属を用いる
と、量産されている焼結金属を転用できるため、製造コ
ストが低減される。

【００３２】また、このような焼結金属を使用する場合
には、スリーブ５の内面に発生する動圧が逃げないよう
に気孔率の少ないものが好ましいが、気孔率を適度にコ
ントロールして潤滑流体を気孔部に保持させ、軸受面へ
潤滑流体を補給する構造としてもよい。また、スリーブ
５の内筒５ｂを、前述の焼結金属ではなく快削黄銅等の
切削加工や塑性加工により作製すれば、回転中に発生す
る動圧が逃げることがなく負荷容量が大きくなるため好
ましい。

【００３３】なお、前記第一および第二実施形態では、
スリーブ５，５１を、別々に形成された硬い金属からな
る外筒５ａ，５１ａと軟質金属からなる内筒５ｂ，５１
ｂとを嵌め合いにより一体化した構造としたが、本発明
のスリーブはこれに限定されるものではなく、スリーブ
全体を浸炭鋼で形成し、その外周面と少なくとも一方の
端面に対して浸炭・熱処理を施して外層部分を硬化した
後、当該硬化処理がなされていない柔らかい内周面に前
述の手順で動圧発生用の溝を形成したものであってもよ
い。また、スリーブ５，５１全体をＳＵＳ４４０、ＳＵ
Ｊ２等の焼入鋼で形成し、外層部分のみに高周波焼入れ
を施しても良い。

【００３４】図８〜１０は本発明の第三〜第五実施形態
が適用されたスピンドルモータ１２〜１４を示す概略断
面図であって、前記第一および第二実施形態とは異な
り、スリーブ５０全体をＳＵＳ４４０、ＳＵＪ２等の焼
入鋼で一体の円筒体に形成した後、当該円筒体の外周面
と少なくとも一方の端面とに対して高周波焼入れを施す
ことにより、外層部分のみをＨ_RＣ２０〜６５の硬さに
硬化し、さらにその後、当該硬化処理がなされていない
内周面に対してボール転造により溝加工し、これにより
生じた内周面の盛り上がり除去を外周面基準で研削加工
してある。

【００３５】これらのスピンドルモータ１２〜１４は、
前記第一および第二実施形態のスピンドルモータ１，１
１とは異なり、基台４ｂに軸３を固定して、ハブ２と一
体に形成したハウジング４ａおよびこのハウジング４ａ
に内嵌されたスリーブ５０が回転する構造となってい
る。そのため、基台４ｂとハウジング４ａとは別体に形
成され、基台４ｂの中心部分にハウジング４ａを遊嵌す
る円筒体４ｃが一体に形成してあり、この円筒体４ｃの
外周面にステータ７ｂが取り付けてある。

【００３６】図８のスピンドルモータ１２は、軸３とハ
ウジング４ａとの間の軸方向に離れた二箇所にそれぞれ
動圧軸受用のスリーブ５０が配置され、スリーブ５０の
内周面と軸３の外周面とで構成されるラジアル動圧軸受
で、ラジアル荷重を受けている。このラジアル動圧軸受
の動圧発生用の溝は、前述のようにスリーブ５０の内周
面に形成されている。

【００３７】また、この実施形態では、ハブ２とハウジ
ング４ａとが一体に部材２０として形成され、この部材
２０のハウジング４ａ上端面に軸３の上端面を受けるス
ラストプレート１７が設置されている。このスラストプ
レート１７と軸３の上端面とで構成されるスラスト動圧
軸受でアキシアル荷重を受けている。このスラスト動圧
軸受の動圧発生用の溝は、軸３の上端面およびスラスト
プレート１７の受け面のいずれに形成されていてもよ
い。

【００３８】したがって、この第三実施形態では、前記
第一および第二実施形態と同様に、転がり軸受の軌道輪
の加工設備によりスリーブ５０の一方の端面を位置決め
して外周面をシューですべり支持しながら、外径基準に
より内周面を研削加工できる。これにより、スリーブ５
０の内外径の同軸度を極めて高いものとすることができ
る。また、このようにスリーブ５０の内外径の同軸度が
高いため、ハウジング４ａに組み込まれた際の他方のス
リーブ５０との同軸度も高いものとなって、軸３の回転
精度が向上する。

【００３９】これに加えて、前記第一および第二実施形
態とは異なり、スリーブ５０が鉄系金属で一体の円筒体
に形成されて、熱処理により外層部分が内層部分より硬
く形成されているため、外層部分と内層部分とが別体で
形成された後に一体化された第一および第二実施形態と
比較して、製造コストをより一層低減することができる
効果がある。

【００４０】図９のスピンドルモータ１３は、軸３とハ
ウジング４ａとの間の軸方向に離れた二箇所のうち、下
側（基台４ｂ側）に玉軸受が、上側（ハブ２の上端面
側）に動圧軸受用のスリーブ５０が配置されている。こ
のスリーブ５０の内周面と軸３の外周面とで構成される
ラジアル動圧軸受で、軸３の軸方向上端側（ハブ２側）
のラジアル荷重を受けている。

【００４１】また、この実施形態では、ハブ２とハウジ
ング４ａが別体に形成され、ハブ２に長円筒体のハウジ
ング４ａの上側部分が内嵌されている。また、このハウ
ジング４ａの下側部分の内周面には、前記玉軸受の外輪
軌道面６１が形成され、これに対応する軸３の外周面に
内輪軌道面６２が形成されて、これらの軌道面６１，６
２と両軌道面間に配置された玉６３とで前記玉軸受が構
成されている。この玉軸受で、アキシアル荷重と軸３の
軸方向下端側（基台４ｂ側）のラジアル荷重との両方を
受けている。

【００４２】この玉軸受に対する予圧は、ハブ２下端の
フランジ２１の下面に設けた凹部２１ａに取り付けた吸
引用鉄板２２と、基台４ｂ上面のこれに対向する位置に
取り付けた磁石９との吸引力により与えられる。吸引用
鉄板２２の代わりに磁石を取り付けて、磁石間の吸引力
で予圧を付与してもよく、ハブ２側（凹部２１ａ）に磁
石を、基台４ｂ側に鉄板を取り付けてもよい。また、固
定側（基台４ｂ側）の磁石９は永久磁石であっても電磁
石であってもよい。

【００４３】ハウジング４ａをなす長円筒体内の長さ方
向両端面側（スリーブ５０の上方および玉６３の下方）
には、非接触シール８０が設置してある。この非接触シ
ール８０は、異物の混入防止と、組み込み時に軸受面以
外に付着した潤滑剤の初期飛散の防止のために設けてあ
り、非接触シール８０に代えてラビリンスシールを設置
してもよい。

【００４４】したがって、この第四実施形態では、第三
実施形態と同様に、スリーブ５０の内周面を外径基準に
より研削加工できるため、スリーブ５０の内外径の同軸
度を極めて高いものとすることができる。また、このよ
うにスリーブ５０の内外径の同軸度が高いため、ハウジ
ング４ａに組み込まれた際の玉軸受との同軸度も高いも
のとなって、軸３の回転精度が向上する。また、第三実
施形態と同様に、スリーブ５０が一体の円筒体に形成さ
れて、熱処理により外層部分が内層部分より硬く形成さ
れているため、第一および第二実施形態と比較して、製
造コストをより一層低減することができる効果がある。

【００４５】また、第一および第二実施形態と同様に、
他方の軸受（動圧軸受用スリーブ５０以外の軸受）とし
て玉軸受を使用しているため、このスピンドルモータ１
３によれば、アキシアル負荷容量を大きくしながらモー
タの消費電力を低減することができるとともに、ＮＲＲ
Ｏを小さくすることができる。なお、スリーブ５０の内
周面にクラウニングが形成されていると、起動および停
止における振れ回りによってスリーブ５０と軸３との接
触時に傷が発生することが防止されるため、好ましい。

【００４６】図１０のスピンドルモータ１４は、軸３と
ハウジング４ａとの間の軸方向に離れた二箇所のうち、
下側（基台４ｂ側）に深溝玉軸受６０が、上側（ハブ２
の上端面側）に動圧軸受用のスリーブ５０が配置されて
いる。このスリーブ５０の内周面と軸３の外周面とで構
成されるラジアル動圧軸受で、軸３の軸方向上端部（ハ
ブ２側）のラジアル荷重を受けている。また、深溝玉軸
受６０で、アキシアル荷重と軸３の軸方向下端部のラジ
アル荷重との両方を受けている。さらに、この実施形態
では、ハブ２とハウジング４ａとが一体に部材２０とし
て形成されている。

【００４７】したがって、この第五実施形態では、前述
の第四実施形態と同様の効果に加えて、他方の軸受とし
て量産されている深溝玉軸受６０を使用しているため
に、ハウジング４ａや軸３に軌道面の形成が必要な第四
実施形態と比較して、コストを低く抑えることができる
という効果がある。なお、前記第四実施形態とは異なり
非接触シール８０は設置されていないが、ダストの飛散
防止の点からは、ラジアル動圧軸受をなすスリーブ５０
の上方に非接触シールやラビリンスシールを設けること
が好ましい。

【００４８】本発明のスリーブは上述のような第一〜第
五実施形態に示すものに限定されず、スリーブを一体の
円筒体に形成する他の実施形態としては、スリーブ全体
をアルミ合金で形成し、その外周面と少なくとも一方の
端面にアルマイト処理を施して外層部分を硬化した後、
当該硬化処理がなされていない柔らかい内周面に、前述
の手順で動圧発生用の溝を形成したものであってもよ
い。また、アルミ合金からなるスリーブの全体をアルマ
イト処理してスリーブ表面全体に硬化層を形成した後、
内周面のみから当該硬化層を除去して柔らかい内周面を
得、当該内周面に前述の手順で動圧発生用の溝を形成し
たものであってもよい。

【００４９】また、ラジアル動圧軸受の潤滑流体として
導電性を有するものを用いると、スピンドルモータにお
ける、回転側部材と固定側部材との間のアース機能を確
実なものとすることができる。また、前記第一および第
二実施形態では、スピンドルモータ１，１１をハブ２と
一体に軸３が回転する構造にしてあることから、ハウジ
ング４ａが回転する場合と比較すると、遠心力が小さい
ことに起因して回転中の潤滑流体の飛散が少ないため、
磁性流体シールを省略してもほとんど潤滑流体が飛散し
ないようにできる利点がある。

【００５０】なお、前記第一および第二実施形態のよう
に軸３回転の場合には、ロータ７ａとステータ７ｂとの
いずれか一方はハウジング４ａに直接または間接的に取
り付けられ、他方は軸３に直接または間接的に取り付け
られて一方と対向配置されていてもよい。一方、スピン
ドルモータが、前記第三、第四、および第五実施形態の
ように、ハウジング４ａをハブ２に固定または一体化し
てハウジング４ａが回転する構造であれば、回転するハ
ウジング４ａの軸方向両端部が、ラジアル動圧軸受（ス
リーブ５０）および玉軸受（第三実施形態では二つのラ
ジアル動圧軸受）を介して固定軸に支持されるため、二
箇所の軸受の軸方向外側より軸方向中間にラジアル荷重
が加わるので、前記第一および第二実施形態の場合と比
較して、ハウジング４ａの振れ回りを小さくできる利点
がある。

【００５１】また、スピンドルモータを横置きで使用す
る場合には、ハブ２側にかかるラジアル荷重が大きいた
め、ハウジング４ａのハブ２側に玉軸受を、基台４ｂ側
に動圧軸受を配置することが好ましい。すなわち、ラジ
アル荷重が大きいと動圧軸受部の起動・停止に対する耐
久性が問題となるが、ハブ２側に玉軸受を配置すること
によりこの問題を軽減できる。なお、このような配置に
すると、ハウジング４ａのハブ２側に動圧軸受を、基台
４ｂ側に玉軸受を配置する場合に比べて、ハブ２が玉軸
受の影響を受けやすいことからＮＲＲＯ低減効果は小さ
くなるが、玉軸受を二つ使用する場合との比較において
は、スピンドルモータのＮＲＲＯ劣化の原因である組立
誤差の影響を受けにくい分だけＮＲＲＯは低減される。

【００５２】また、玉軸受は潤滑流体を有する動圧軸受
より低摩擦でラジアル負荷容量およびアキシアル負荷容
量が大きいので、前記第一、第二、第四、および第五の
各実施形態の軸受装置は、低トルクでモータの消費電力
の低減が可能な軸受装置となる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
動圧軸受用スリーブが、内外径の同軸度が高いとともに
動圧発生用溝が加工し易いものであるため、低コスト、
高性能で組立精度の高い軸受装置が得られる。特に、請
求項２のように、前記スリーブが鉄系金属で一体の円筒
体に形成されて、外層部分が熱処理により内層部分より
硬く形成されていると、外層部分と内層部分とが別体で
形成された後に一体化されたものと比較して、製造コス
トをより一層低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態の軸受装置が適用された
スピンドルモータを示す概略断面図である。

【図２】第一実施形態の軸受装置に使用された動圧軸受
用スリーブの一例を示す概略断面図である。

【図３】第一実施形態の軸受装置に使用された動圧軸受
用スリーブの別の例を示す概略断面図である。

【図４】本発明の第二実施形態の軸受装置が適用された
スピンドルモータを示す概略断面図である。

【図５】第二実施形態の軸受装置に使用された動圧軸受
用スリーブの一例を示す概略断面図である。

【図６】第二実施形態の軸受装置に使用された動圧軸受
用スリーブの別の例を示す概略断面図である。

【図７】第二実施形態の軸受装置に使用された動圧軸受
用スリーブの別の例を示す概略断面図である。

【図８】本発明の第三実施形態の軸受装置が適用された
スピンドルモータを示す概略断面図である。

【図９】本発明の第四実施形態の軸受装置が適用された
スピンドルモータを示す概略断面図である。

【図１０】本発明の第五実施形態の軸受装置が適用され
たスピンドルモータを示す概略断面図である。

【図１１】スピンドルモータの従来例を示す概略断面図
である。

【図１２】スピンドルモータの別の従来例を示す概略断
面図である。

【符号の説明】

３軸４ａハウジング５スリーブ５０スリーブ５１Ａスリーブ５１Ｂスリーブ５１Ｃスリーブ５ａ外筒（外層部分）５ｂ内筒（内層部分）５ｃ動圧発生用の溝５１ａ外筒（外層部分）５１ｂ内筒（内層部分）５１ｃ動圧発生用の溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングの内周に軸を配設し、該軸と
ハウジングとの間には軸方向に離れた二箇所に軸受をそ
れぞれ配置し、該二箇所の軸受のうちの少なくとも一方
の軸受は、ハウジングに内挿されて固定される円筒形状
の動圧軸受用スリーブであり、該スリーブは、外周面お
よびその近傍からなる外層部分が、内周面およびその近
傍からなる内層部分より硬いとともに、内周面に動圧発
生用の溝が設けられている軸受装置。
【請求項２】前記スリーブは鉄系金属で一体の円筒体
に形成され、前記外層部分は、該円筒体の外周面と少な
くとも一方の端面とに対して熱処理を施すことにより前
記内層部分より硬く形成されたものであることを特徴と
する請求項１記載の軸受装置。