JP2002372039A - 動圧流体軸受装置及びスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、かつ、負荷容量の大きな動圧流体軸
受装置を提供すること。また、動圧流体軸受装置、特に
動圧気体軸受装置、を用いたスピンドルモータの小型
化、高速回転化及び高精度回転化を図ること。 【解決手段】 本発明に係るスピンドルモータ１０は、
つば部２６ａを有する軸２６と、軸２６の外周面及びつ
ば部２６ａの下面に沿って摺動するスリーブ（軸受部
材）３４と、つば部２６ａの上面に沿って摺動する上部
スラスト３６（軸受部材）からなる動圧流体軸受装置を
備えている。軸２６の外周面並びにつば部２６ａの上面
及び下面（第１摺動面）には、それぞれ、第１動圧発生
溝５０、５４、５８が設けられる。また、スリーブ３４
の内周面及び上端面並びに上部スラスト３６の下面（第
２摺動面）には、それぞれ、第２動圧発生溝５２、５
６、６０が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧流体軸受装置
及びスピンドルモータに関し、さらに詳しくは、磁気デ
ィスク、光ディスク等の磁気記録装置、研削盤、精密旋
盤等の精密工作機械、回転テーブル、直進ガイド等の高
精度測定器等に備えられる回転体を高精度かつ高速回転
させるために用いられるスピンドルモータ及びこれに用
いられる動圧流体軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンドルモータは、一般に、ステータ
と、ステータの周囲を回転するロータと、ロータを回転
させる駆動装置と、ロータをステータに回転自在に支持
するための軸受装置とを備えている。スピンドルモータ
に用いられる軸受装置には、種々の構造を有するものが
知られているが、精密工作機械、高精度測定器等に用い
られるスピンドルモータにおいては、動圧流体軸受装置
が多用されている。

【０００３】動圧流体軸受装置は、対向する摺動面を相
対的に移動させることによって流体を楔状の隙間に押し
込め、その隙間に発生した圧力によって軸を浮上させる
すべり軸受装置の一種である。動圧流体軸受装置は、さ
らに、軸を浮上させるための流体として液体（例えば、
潤滑油、磁性流体など）を用いた動圧液体軸受装置と、
気体（例えば、空気）を用いた動圧気体軸受装置に分類
される。

【０００４】動圧流体軸受装置は、軸が軸受から完全に
浮上し、非接触状態で回転するので、高精度回転及び高
速回転が可能である。また、特に、動圧気体軸受は、潤
滑油を使用する動圧液体軸受に比べて摩擦係数が格段に
小さく、系内が潤滑油で汚染されないという特徴があ
る。

【０００５】しかしながら、動圧流体軸受装置は、軸に
規定以上の負荷がかかると、軸と軸受が接触し、焼き付
きを起こすという問題がある。特に、動圧気体軸受は、
軸と軸受の隙間を満たす流体として圧縮性の気体を使用
しているために、軸受剛性が低いという問題がある。

【０００６】そこで、この問題を解決するために、従来
から種々の提案がなされている。例えば、特開平８−１
３０８５１号公報には、複数個の電機子コイルを平面上
に並べたステータと、電機子コイルの軸方向に対向する
界磁用永久磁石を有し、かつ、ステータに対して回転可
能に設けられたロータと、ロータに設けられた回転軸
と、回転軸に設けられた回転体とを備え、回転軸の側面
又は回転軸を包囲する軸受筒部の内面のいずれかに動圧
発生溝を設けてラジアル軸受とし、回転体の両面又はこ
れに対向する静止面のいずれかに動圧発生溝を設けてス
ラスト軸受とした、アキシャルギャップ形モータが開示
されている。

【０００７】また、特開平９−１６６１４５号公報に
は、回転軸の外周面又は軸受の内周面のいずれかに動圧
発生溝パターンを設けてラジアル軸受とし、回転軸にス
ラスト板を設け、スラスト板の前後両面又はこれに対向
する面に動圧発生溝パターンを設けてスラスト軸受と
し、回転軸の前端面にはラジアル軸受の隙間及びスラス
ト軸受の隙間に磁性流体を封入するための磁気シールを
設け、さらに、磁気シールに対向する回転軸の外周面に
は凹溝を設けた動圧軸受装置が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の動圧流体軸受装
置は、上述したように、軸受剛性を高めるために、ラジ
アル軸受及びスラスト軸受の双方を備えた構造とするの
が一般的である。また、負荷容量を増加させるための動
圧発生溝は、軸側の摺動面又は軸受側の摺動面のいずれ
か一方のみ形成されている。そのため、従来の動圧流体
軸受装置において、さらに負荷容量を増大させるために
は、摺動面の面積や軸径を大きくする必要があり、負荷
容量の増大には限界がある。

【０００９】また、特に、ハードディスクドライブなど
の磁気記録装置に対しては、小型化、高速回転化及び高
容量化（高密度化）の要求が増大している。一方、磁気
記録装置の内部が潤滑油等の不純物で汚染されると、動
作不良や故障の原因となる。そのため、磁気記録装置に
用いられるスピンドルモータには、装置内が汚染される
おそれの少ない動圧気体軸受装置を用いる場合が多い。

【００１０】しかしながら、従来の動圧気体軸受装置で
は、負荷容量が不足しているので、ロータを高速回転さ
せると、ロータの横振れが大きくなる。その結果、ハー
ドディスクの高容量化に支障をきたすという問題があ
る。一方、負荷容量を増大させるために、摺動面の面積
や軸径を大きくすると、動圧気体軸受装置が大型化し、
ハードディスクの小型化に支障をきたす。

【００１１】本発明が解決しようとする課題は、小型
で、かつ、負荷容量の大きな動圧流体軸受装置を提供す
ることにある。また、本発明が解決しようとする他の課
題は、動圧流体軸受装置、特に動圧気体軸受装置、を用
いたスピンドルモータの小型化、高速回転化及び高精度
回転化を図ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る動圧流体軸受装置は、第１摺動面を備え
た軸と、前記第１摺動面に沿って摺動する第２摺動面を
備えた軸受部材と、前記第１摺動面に形成された第１動
圧発生溝と、前記第２摺動面に形成された第２動圧発生
溝とを備えていることを要旨とするものである。

【００１３】本発明に係る動圧流体軸受装置は、軸側の
第１摺動面と軸受部材側の第２摺動面の双方に、それぞ
れ、第１動圧発生溝及び第２動圧発生溝が設けられてい
るので、軸受隙間に発生する圧力が増大する。そのた
め、第１摺動面又は第２摺動面のいずれか一方に動圧発
生溝を設けた従来の動圧流体軸受装置に比べて、負荷容
量が増大する。また、このような動圧流体軸受装置をス
ピンドルモータに使用することによって、スピンドルモ
ータの小型化、高速回転化及び高精度回転化を図ること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１に、本
実施の形態に係るスピンドルモータの断面図を示す。図
１において、スピンドルモータ１０は、ステータ２０
と、ロータ３０とを備えている。

【００１５】ステータ２０は、ベース２２と、固定用ボ
ルト２４と、軸２６と、ステータコア２８とを備えてい
る。固定用ボルト２４は、ベース２２の中央に設けられ
た凸部２２ａの中心に立設される。軸２６は、固定用ボ
ルト２４の周囲に固定され、軸２６の上端には、円板形
のつば部２６ａが設けられる。さらに、凸部２２ａの側
面には、互いに対向する位置に複数個のステータコア２
８、２８…が設けられる。ステータコア２８は、回転力
を発生させるための電磁石である。

【００１６】ロータ３０は、ハブ３２と、スリーブ（軸
受部材）３４と、上部スラスト３６（軸受部材）と、リ
ング状磁石４２と、バックヨーク４４とを備えている。
このロータ３０に備えられるスリーブ３４及び上部スラ
スト３６、並びに、ステータ２０に備えられる軸２６に
より、本発明に係る動圧流体軸受装置が構成される。

【００１７】ハブ３２は、回転体４６（例えば、ハード
ディスク）を保持するためのものであり、円筒形を呈し
ている。その内部には、円筒形のスリーブ３４が固定さ
れ、その上端には、円板状の上部スラスト３６が固定さ
れる。

【００１８】スリーブ３４は、軸２６の外周面（第１摺
動面）とスリーブ３４の内周面（第２摺動面）との間に
所定の軸受すきまが形成されるように、その内径が定め
られている。また、スリーブ３４は、その上端面（第２
摺動面）と、つば部２６ａの下面（第１摺動面）との間
に所定の軸受すきまが形成されるように、その高さが定
められている。さらに、上部スラスト３６は、その下面
（第２摺動面）と、つば部２６ａの上面（第１摺動面）
との間に所定の軸受すきまが形成されるように、ハブ３
２の上端に固定されている。

【００１９】ハブ３２の下端は、スカート状になってお
り、その内周面には、多極着磁されたリング状磁石４２
が固定されている。リング状磁石４２は、ステータコア
２８と共働して回転力を発生させるためのものであり、
ステータコア２８とほぼ同一水平面上に、かつ、ステー
タコア２８に近接して設けられる。また、バックヨーク
４４は、リング状磁石４２の保磁力を高めるためのもの
であり、リング状磁石４２の背面とハブ３２の下端の内
周面との間に固定されている。

【００２０】また、図１に示すスピンドルモータ１０に
おいて、動圧発生溝は、軸２６側及び軸受部材側の双方
に設けられている。すなわち、軸２６の外周面（第１摺
動面）には、第１動圧発生溝（Ａ）５０が形成され、こ
れと対向するスリーブ３４の内周面（第２摺動面）に
は、第２動圧発生溝（Ａ）５２が形成されている。

【００２１】同様に、つば部２６ａの上面（第１摺動
面）には、第１動圧発生溝（Ｂ）５４が形成され、これ
と対向する上部スラスト３６の下面（第２摺動面）に
は、第２動圧発生溝（Ｂ）５６が形成されている。さら
に、つば部２６ａの下面（第１摺動面）には、第１動圧
発生溝（Ｃ）５８が形成され、これと対向するスリーブ
３４の上端面（第２摺動面）には、第２動圧発生溝
（Ｃ）６０が形成されている。

【００２２】本実施の形態において、軸２６側に形成さ
れた第１動圧発生溝（Ａ、Ｂ、Ｃ）５０、５４、５８、
及び、軸受部材側に形成された第２動圧発生溝（Ａ、
Ｂ、Ｃ）５２、５６、６０の形状は、特に限定されるも
のではなく、種々の形状を有する動圧発生溝を用いるこ
とができる。動圧発生溝の形状としては、具体的には、
ヘリングボーン溝、スパイラルＩＮ、スパイラルＯＵＴ
等が好適な一例として挙げられる。

【００２３】また、軸２６と軸受部材の間隙に高い動圧
を発生させるためには、第１動圧発生溝（Ａ、Ｂ、Ｃ）
５０、５４及び５８、並びに、これらにそれぞれ対向す
る各第２動圧発生溝（Ａ、Ｂ、Ｃ）５２、５６及び６０
は、互いに重複する領域に高圧を発生させるように、そ
の形状を定めるのが好ましい。図２〜図４に、互いに重
複する領域に高圧を発生させるための溝形状の一例を示
す。

【００２４】図２は、軸２６の外周面に形成された第１
動圧発生溝（Ａ）５０、及び、これに対向するスリーブ
３４の内周面に形成された第２動圧発生溝（Ａ）５２の
一例を示したものである。図２に示す例において、第１
動圧発生溝（Ａ）５０は、軸２６の軸方向に沿って２列
に並んだ第１ヘリングボーン溝５０ａ、５０ｂからな
る。また、各第１ヘリングボーン溝５０ａ、５０ｂは、
それぞれ、直線状の溝が会合点５０ｃ、５０ｄで会合し
たＶ字型を呈している。

【００２５】一方、第２動圧発生溝（Ａ）５２は、軸２
６の軸方向に沿って２列に並んだ第２ヘリングボーン溝
５２ａ、５２ｂからなる。また、各第２ヘリングボーン
溝５２ａ、５２ｂは、それぞれ、直線状の溝が会合点５
２ｃ、５２ｄで会合したＶ字型を呈している。

【００２６】さらに、第２ヘリングボーン溝５２ａ、５
２ｂの会合点５２ｃ、５２ｄは、それぞれ、第１ヘリン
グボーン溝５０ａ、５０ｂの会合点５０ｃ、５０ｄとほ
ぼ同一水平面上にある。また、第２ヘリングボーン溝５
２ａ、５２ｂにおける会合点５２ｃ、５２ｄの向きと、
第１ヘリングボーン溝５０ａ、５０ｂにおける会合点５
０ｃ、５０ｄの向きとは、回転方向に対する対向面にお
いて互いに逆方向になっている。

【００２７】そのため、スリーブ３４（すなわち、ロー
タ３０）が図２の矢印方向に回転するに伴い、第１動圧
発生溝（Ａ）５０では、会合点５０ｃ、５０ｄにおいて
最も高い圧力が発生する。また、これと同時に、第２動
圧発生溝（Ａ）５２では、会合点５２ｃ、５２ｄにおい
て最も高い圧力が発生する。

【００２８】すなわち、図２に示す例におい、ロータ３
０は、２つの会合点５０ｃ、５０ｄ（又は、会合点５２
ｃ、５２ｄ）において、ラジアル方向に二点支持される
ようになっている。また、会合点５０ｃ、５０ｄ（又
は、会合点５２ｃ、５２ｄ）近傍の領域においては、対
向する２つの動圧発生溝（すなわち、第１動圧発生溝
（Ａ）５０及び第２動圧発生溝（Ａ）５２）により発生
する圧力が重畳するようになっている。

【００２９】また、図３は、つば部２６ａの上面に形成
された第１動圧発生溝（Ｂ）５４、及び、これに対向す
る上部スラスト３６の下面に形成された第２動圧発生溝
（Ｂ）５６の第１の具体例を示したものである。図３に
示す例において、第１動圧発生溝（Ｂ）５４は、つば部
２６ａの上面の外周近傍に形成された第３ヘリングボー
ン溝からなる。また、第３ヘリングボーン溝５４は、円
弧状の溝が会合点５４ｃで会合したＶ字型を呈してい
る。

【００３０】一方、第２動圧発生溝（Ｂ）５６は、上部
スラスト３６の下面の外周近傍に形成された第４ヘリン
グボーン溝からなる。また、第４ヘリングボーン溝５６
は、円弧状の溝が会合点５６ｃで会合したＶ字型を呈し
ている。

【００３１】さらに、第４ヘリングボーン溝５６の会合
点５６ｃは、第３ヘリングボーン溝５４の会合点５４ｃ
と、ほぼ同一円周上にある。また、第４ヘリングボーン
溝５６における会合点５６ｃの向きと、第３ヘリングボ
ーン溝５４における会合点５４ｃの向きとは、回転方向
に対する対向面において互いに逆方向になっている。

【００３２】そのため、上部スラスト３６（すなわち、
ロータ３０）が図３の矢印方向に回転するに伴い、第３
ヘリングボーン溝５４では、会合点５４ｃにおいて最も
高い圧力が発生する。また、これと同時に、第４ヘリン
グボーン溝５６では、会合点５６ｃにおいて最も高い圧
力が発生する。

【００３３】すなわち、図３に示す例において、ロータ
３０は、会合点５４ｃ（又は会合点５６ｃ）において、
スラスト方向に支持されるようになっている。また、会
合点５４ｃ（又は、会合点５６ｃ）近傍の領域において
は、対向する２つの動圧発生溝（第３ヘリングボーン溝
５４及び第４ヘリングボーン溝５６）により発生する圧
力が重畳するようになっている。

【００３４】また、図４は、つば部２６ａの上面に形成
された第１動圧発生溝（Ｂ）７４、及び、これに対向す
る上部スラスト３６の下面に形成された第２動圧発生溝
（Ｂ）７６の第２の具体例を示したものである。

【００３５】図４に示す例において、第１動圧発生溝
（Ｂ）７４は、つば部２６ａの上面の外周近傍に形成さ
れた第１スパイラル溝からなる。一方、第２動圧発生溝
（Ｂ）７６は、上部スラスト３６の下面の外周近傍に形
成された第２スパイラル溝からなる。さらに、第１スパ
イラル溝７４及び第２スパイラル溝７６は、螺旋状に設
けられる溝の回転方向が、回転方向に対する対向面にお
いて互いに逆方向になっている。

【００３６】そのため、上部スラスト３６（すなわち、
ロータ３０）が図４の矢印方向に回転するに伴い、第１
スパイラル溝７４では、つば部２６ａの外周端において
最も高い圧力が発生する。また、これと同時に、第２ス
パイラル溝７６では、上部スラスト３６の外周端におい
て最も高い圧力が発生する。すなわち、図３に示す例に
おいては、つば部２６ａ（又は、上部スラスト３６）の
外周端において、対向する２つの動圧発生溝（第１スパ
イラル溝７４及び第２スパイラル溝７６）により発生す
る圧力が重畳するようになっている。

【００３７】つば部２６ａの下面（第１摺動面）に形成
される第１動圧発生溝（Ｃ）５８、及び、スリーブ３４
の上端面（第２摺動面）に形成される第２動圧発生溝
（Ｃ）６０については、図示はしないが、上述した第１
動圧発生溝（Ｂ）５４、７４及び第２動圧発生溝（Ｂ）
５６、７６と同様の構成を備えた溝を用いることができ
る。すなわち、第１動圧発生溝（Ｃ）５８及び第２動圧
発生溝（Ｃ）６０は、互いに逆方向に形成されたヘリン
グボーン溝であっても良く、あるいは、互いに逆方向に
形成されたスパイラル溝であっても良い。

【００３８】なお、図１に示すスピンドルモータ１０に
おいて、軸２６と、スリーブ３４及び上部スラスト３６
との間のすきまには、流体を介在させるが、この流体
は、潤滑油や磁性流体などの液体であっても良く、ある
いは、空気などの気体であっても良い。但し、流体とし
て液体を用いる場合には、軸受すきまからの液体の漏洩
を防ぐシール手段を設けるのが好ましい。また、液体に
よる系内の汚染を防ぐためには、流体として、気体を用
いるのが好ましい。

【００３９】次に、本実施の形態に係るスピンドルモー
タ１０の作用について説明する。各ステータコア２８に
供給される電流の極性を適当な間隔で反転させると、ス
テータ２０に固定されたステータコア２８と、ロータ３
０に固定されたリング状磁石４２との間で吸引・反発を
繰り返し、ロータ３０が軸２６を中心として回転を始め
る。

【００４０】ロータ３０が軸２６を中心として回転する
と、軸２６の外周面とスリーブ３４の内周面で形成され
るラジアル軸受すきまに流体が流れ込む。ラジアル軸受
すきまに流体が流れ込むと、軸２６の外周面とスリーブ
３４の内周面との相対的な移動によって、流体が第１動
圧発生溝（Ａ）５０及び第２動圧発生溝（Ａ）５２に押
し込められる。そのため、ラジアル軸受すきまに圧力が
発生し、軸２６の外周面がスリーブ３４の内周面から浮
上する。

【００４１】また、ラジアル軸受すきまに流れ込んだ流
体の一部は、つば部２６ａの下面とスリーブ３４の上端
面で形成されるスラスト軸受すきまに流れ込む。このス
ラスト軸受すきまに流体が流れ込むと、つば部２６ａの
下面とスリーブ３４の上面との相対的な移動によって、
流体が第１動圧発生溝（Ｃ）５８及び第２動圧発生溝
（Ｃ）６０に押し込められる。そのため、スラスト軸受
すきまに圧力が発生し、つば部２６ａの下面がスリーブ
３４の上面から浮上する。

【００４２】同様に、流体の他の一部は、つば部２６ａ
の上面と上部スラスト３６の下面で形成されるスラスト
軸受すきまに流れ込む。このスラスト軸受すきまに流体
が流れ込むと、つば部２６ａの上面と上部スラスト３６
の下面との相対的な移動によって、流体が第１動圧発生
溝（Ｂ）５４及び第２動圧発生溝（Ｂ）５６に押し込め
られる。そのため、スラスト軸受すきまに圧力が発生
し、つば部２６ａの上面が上部スラスト３６の下面から
浮上する。

【００４３】本実施の形態に係るスピンドルモータ１０
は、軸２６の外周面及びつば部２６ａの上下面が、それ
ぞれ、ラジアル軸受及びスラスト軸受として機能するの
で、ラジアル方向及びスラスト方向の双方で荷重を支え
ることができる。

【００４４】また、軸２６側の第１摺動面と、軸受部材
（スリーブ３４及び上部スラスト３６）側の第２摺動面
の双方に、それぞれ、第１動圧発生溝（Ａ、Ｂ、Ｃ）５
０、５４、５８及び第２動圧発生溝（Ａ、Ｂ、Ｃ）５
２、５６、６０が形成されているので、第１摺動面又は
第２摺動面のいずれか一方に動圧発生溝を形成した場合
に比して、軸受すきまに高い圧力を発生させることがで
きる。

【００４５】さらに、第１動圧発生溝（Ａ、Ｂ、Ｃ）５
０、５４、５８、及び、第２動圧発生溝（Ａ、Ｂ、Ｃ）
５２、５６、６０として、互いに重複する領域に高圧を
発生させるものを用いた場合には、第１動圧発生溝
（Ａ、Ｂ、Ｃ）５０、５４、５８、及び第２動圧発生溝
（Ａ、Ｂ、Ｃ）５２、５６、６０で発生した圧力が重畳
され、軸受すきまにさらに高い圧力が発生する。

【００４６】そのため、小型で、軸受剛性が高く、高速
回転及び高精度回転が可能なスピンドルモータ１０が得
られる。また、このようなスピンドルモータ１０を、例
えば、ハードディスクドライブに応用すれば、ハードデ
ィスクの小型化、高速回転化、高容量化、並びに、耐振
動性及び耐衝撃性の向上が可能となる。

【００４７】また、軸２６の上端につば部２６ａを設
け、スリーブ３４の上面と上部スラスト３６の下面でつ
ば部２６ａの上下面を狭持する構造とすると、スラスト
プレートの１枚化が可能となり、省スペース化を図るこ
とができる。そのため、動圧流体軸受装置及びこれを用
いたスピンドルモータの小型化が可能となる。また、ス
ペース上の問題が解消されるので、設計変更が容易化さ
れる。

【００４８】また、スラストプレートの１枚化が可能と
なることによって、動圧流体軸受装置及びこれを用いた
スピンドルモータの構造が簡素化される。そのため、部
品単体の形状が簡素化され、部品加工精度及び組立精度
が向上する。さらに、部品点数を減らすことができ、コ
ストパフォーマンスが飛躍的に向上する。

【００４９】

【実施例】（実施例１）軸側の第１摺動面及び軸受部材
側の第２摺動面の双方に動圧発生溝を設けたラジアル動
圧気体軸受装置について、軸受すきまに発生する動圧の
大きさを数値解析により求めた。なお、動圧発生溝は、
いずれも、ヘリングボーン溝とした。また、各ヘリング
ボーン溝は、会合点が同一水平面上にあり、かつ、会合
点の向きが、回転方向に対する対向面において互いに逆
方向となるように形成した。

【００５０】（比較例１）軸側の第１摺動面にのみ動圧
発生溝を設けたラジアル動圧気体軸受装置について、軸
受すきまに発生する動圧の大きさを数値解析により求め
た。なお、動圧発生溝は、ヘリングボーン溝とし、溝形
状は、実施例１と同一とした。

【００５１】表１に、実施例１及び比較例１で得られた
結果を示す。第１摺動面にのみ動圧発生溝を設けた比較
例１の場合、発生動圧は、２．２Ｎであった。これに対
し、第１摺動面及び第２摺動面の双方に動圧発生溝を設
けた実施例１の場合、発生動圧は、３．８Ｎであり、比
較例１の約１．７３倍に向上した。

【００５２】

【表１】

【００５３】（実施例２）軸側の第１摺動面及び軸受部
材側の第２摺動面の双方に動圧発生溝を設けたスラスト
動圧気体軸受装置について、軸受すきまに発生する動圧
の大きさを数値解析により求めた。なお、動圧発生溝
は、いずれも、ヘリングボーン溝とした。また、各ヘリ
ングボーン溝は、会合点が同一円周上にあり、かつ、会
合点の向きが、回転方向に対する対向面において互いに
逆方向となるように形成した。

【００５４】（比較例２）軸側の第１摺動面にのみ動圧
発生溝を設けたスラスト動圧気体軸受装置について、軸
受すきまに発生する動圧の大きさを数値解析により求め
た。なお、動圧発生溝は、ヘリングボーン溝とし、溝形
状は、実施例２と同一とした。

【００５５】表２に、実施例２及び比較例２で得られた
結果を示す。第１摺動面にのみ動圧発生溝を設けた比較
例２の場合、発生動圧は、１５Ｎであった。これに対
し、第１摺動面及び第２摺動面の双方に動圧発生溝を設
けた実施例２の場合、発生動圧は、２５Ｎであり、比較
例２の約１．６７倍に向上した。

【００５６】

【表２】

【００５７】（実施例３）図１に示す構造を備えたスピ
ンドルモータ１０を作製し、非同期振れ（ＮＲＲＯ）及
び同期振れ（ＲＲＯ）を計測した。なお、軸２６の外周
面及びスリーブ３４の内周面には、図２に示すように、
軸方向に沿って２列に並んだヘリングボーン溝を形成し
た。また、つば部２６ａの上下面、並びに、スリーブ３
４の上端面及び上部スラスト３６の下面には、図３に示
すように、円周上に一列に並んだヘリングボーン溝を形
成した。さらに、対向する各ヘリングボーン溝は、会合
点が同一平面上又は同一円周上にあり、かつ、会合点の
向きが、回転方向に対する対向面において互いに逆方向
になるように形成した。

【００５８】（比較例３）軸側の第１摺動面にのみ動圧
発生溝を形成した以外は、実施例３と同一の構成を有す
るスピンドルモータを作製し、非同期振れ（ＮＲＲＯ）
及び同期振れ（ＲＲＯ）を計測した。

【００５９】表３に、実施例３及び比較例３で得られた
結果を示す。第１摺動面にのみ動圧発生溝を設けた比較
例３の場合、非同期振れ（ＮＲＲＯ）は、０．０４μｍ
であった。これに対し、第１摺動面及び第２摺動面の双
方に動圧発生溝を設けた実施例３の場合、非同期振れ
（ＮＲＲＯ）は、０．０３５μｍであり、比較例３に対
して１２．５％減少した。なお、同期振れ（ＲＲＯ）に
ついては、実施例３の方が若干大きくなっているが、同
期振れ（ＲＲＯ）は、機械加工精度に起因するものであ
り、この程度の増加は、問題とならない。

【００６０】

【表３】

【００６１】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。

【００６２】例えば、上記実施の形態において、軸２６
の外周面及びスリーブ３４の内周面に形成されるヘリン
グボーン溝は、直線状の溝がＶ字型に会合しているもの
であるが、円弧状の溝がＶ字型に会合しているものであ
っても良い。

【００６３】また、軸受すきまに高い動圧を発生させる
ためには、第１動圧発生溝により高圧が発生する領域
と、第２動圧発生溝により高圧が発生する領域とが重複
していることが望ましいが、第１動圧発生溝により発生
する動圧と第２動圧発生溝により発生する動圧が相殺さ
れない限り、異なる領域に動圧を発生させるようにして
も良い。高圧が発生する領域が重複していない場合であ
っても、第１摺動面又は第２摺動面のいずれか一方にの
み動圧発生溝を形成した場合に比して、高い動圧を得る
ことができる。

【００６４】また、つば部２６ａの上面及び下面、並び
に、これに対向する面に動圧発生溝を形成する場合、つ
ば部２６ａの上面側と下面側で溝形状が同一であっても
良く、あるいは、異なっていても良い。すなわち、つば
部２６ａの上面側及び下面側の双方に一対のヘリングボ
ーン溝又はスパイラル溝を形成しても良く、あるいは、
つば部２６ａの上面又は下面のいずれか一方及びこれに
対向する第２摺動面に一対のヘリングボーン溝を形成
し、他方に一対のスパイラル溝を形成しても良い。さら
に、スパイラル溝は、図４に示すように、流体を外周部
へ押し出す方式以外にも、内周部に押し込む方式に変更
することも可能である。

【００６５】また、上記実施の形態において、軸２６の
外周面には、第１動圧発生溝として、軸方向に２列に並
んだ２つのヘリングボーン溝５０ａ、５０ｂが用いられ
ているが、第１動圧発生溝５０は、１列のヘリングボー
ン溝もしくは軸方向に３列以上に並んだヘリングボーン
溝であっても良く、あるいは、他の構造を有する動圧発
生溝であっても良い。同様に、つば部２６ａの上下面に
ヘリングボーン溝を形成する場合、同心円上に２列以上
に並んだヘリングボーン溝としても良い。

【００６６】さらに、本発明に係るスピンドルモータ及
びこれに用いられる動圧流体軸受装置は、磁気記録装置
に用いられるスピンドルモータ及びこれに用いられる軸
受装置として特に好適であるが、本発明の用途は、これ
に限定されるものではなく、精密旋盤などの精密工作機
械や、回転テーブルなどの高精度測定器に用いられるス
ピンドルモータ、及び、その他の回転機器に用いられる
軸受装置としても使用することができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明に係る動圧流体軸受装置は、軸側
の第１摺動面及び軸受部材側の第２摺動面に、それぞ
れ、第１動圧発生溝及び第２動圧発生溝が形成されてい
るので、第１摺動面及び第２摺動面のいずれか一方にの
み動圧発生溝を形成した場合に比して、軸受すきまに発
生する圧力が増大するという効果がある。

【００６８】特に、第１動圧発生溝及びこれに対向する
第２動圧発生溝として、互いに重複する領域に高圧を発
生させるものを用いると、第１動圧発生溝により発生す
る圧力と第２動圧発生溝により発生する圧力とが重畳さ
れ、軸受すきまにさらに高い動圧が発生するという効果
がある。

【００６９】また、本発明に係るスピンドルモータは、
軸側の第１摺動面及び軸受部材側の第２摺動面に、それ
ぞれ、第１動圧発生溝及び第２動圧発生溝が形成された
動圧流体軸受装置が用いられているので、スピンドルモ
ータの小型化、高速回転化及び高精度回転化を図ること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係るスピンドル
モータの断面図である。

【図２】 軸の外周面及びスリーブの内周面に形成され
る動圧発生溝の一例を示す正面図である。

【図３】 つば部の上面及び上部スラストの下面に形成
される動圧発生溝の一例を示す斜視図である。

【図４】 つば部の上面及び上部スラストの下面に形成
される動圧発生溝の他の一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ スピンドルモータ ２６ 軸 ２６ａ つば部 ３４ スリーブ（軸受部材） ３６ 上部スラスト（軸受部材） ５０ 第１動圧発生溝（Ａ） ５０ａ、５０ｂ 第１ヘリングボーン溝 ５２ 第２動圧発生溝（Ａ） ５２ａ、５２ｂ 第２ヘリングボーン溝 ５４ 第１動圧発生溝（Ｂ）（第３へリング
ボーン溝） ５６ 第２動圧発生溝（Ｂ）（第４ヘリング
ボーン溝） ５８ 第１動圧発生溝（Ｃ） ６０ 第２動圧発生溝（Ｃ） ７４ 第１動圧発生溝（Ｂ）（第１スパイラ
ル溝） ７６ 第２動圧発生溝（Ｂ）（第２スパイラ
ル溝）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J011 AA20 BA04 CA03 JA02 JA03 KA02 KA03 LA05 5H607 AA04 BB09 BB14 BB17 CC01 GG03 GG12 GG14

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１摺動面を備えた軸と、 前記第１摺動面に沿って摺動する第２摺動面を備えた軸
   受部材と、 前記第１摺動面に形成された第１動圧発生溝と、 前記第２摺動面に形成された第２動圧発生溝とを備えた
   動圧流体軸受装置。
2. 【請求項２】 前記第１動圧発生溝及び前記第２動圧発
   生溝は、互いに重複する領域に高圧を発生させるもので
   ある請求項１に記載の動圧流体軸受装置。
3. 【請求項３】 前記第１摺動面は、前記軸の外周面であ
   る請求項１又は２に記載の動圧流体軸受装置。
4. 【請求項４】 前記第１動圧発生溝は、第１ヘリングボ
   ーン溝であり、前記第２動圧発生溝は、前記第１ヘリン
   グボーン溝とは回転方向に対する対向面において逆方向
   に形成された第２ヘリングボーン溝である請求項３に記
   載の動圧流体軸受装置。
5. 【請求項５】 前記軸は、つば部を備え、 前記第１摺動面は、前記つば部の上面及び／又は下面で
   ある請求項１から４までのいずれかに記載の動圧軸受装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１動圧発生溝は、第３ヘリングボ
   ーン溝であり、 前記第２動圧発生溝は、前記第３ヘリングボーン溝とは
   回転方向に対する対向面において逆方向に形成された第
   ４ヘリングボーン溝である請求項５に記載の動圧流体軸
   受装置。
7. 【請求項７】 前記第１動圧発生溝は、第１スパイラル
   溝であり、 前記第２動圧発生溝は、前記第１スパイラル溝とは回転
   方向に対する対向面において逆方向に形成された第２ス
   パイラル溝である請求項５に記載の動圧流体軸受装置。
8. 【請求項８】 前記第１摺動面及び前記第２摺動面の間
   隙に介在させる流体は、気体である請求項１から７まで
   のいずれかに記載の動圧流体軸受装置。
9. 【請求項９】 請求項１から８までのいずれかに記載の
   動圧流体軸受装置を備えたスピンドルモータ。