JP2013172569A - 回転機器 - Google Patents

Abstract

【課題】流体動圧軸受の潤滑剤の蒸発量を低減する。
【解決手段】回転機器１は、磁気記録ディスクが載置されるべきハブ２８と、上端がハブ２８に固定されたシャフト２６と、シャフト２６を潤滑剤４８を介して回転自在に支持する軸受ユニット１２と、を備える。軸受ユニット１２は、シャフト２６を環囲するスリーブ４６と、シャフト２６の下端と対向するハウジング４４の底部４４ｂと、を含む。シャフト２６とスリーブ４６とのラジアル軸受隙間５２は、潤滑剤４８を上側に押し出す動圧が発生する上側ラジアル動圧発生部６０と、潤滑剤４８を下側に押し出す動圧が発生する下側ラジアル動圧発生部６４と、上側ラジアル動圧発生部６０と下側ラジアル動圧発生部６４とに挟まれた中間部６２と、を有する。シャフト２６および軸受ユニット１２は、シャフト２６の下端と底部４４ｂとの下部隙間５０に押し出された潤滑剤４８がその隙間５０に留まるよう構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転機器に関し、特にシャフトを潤滑剤を介して回転自在に支持する軸受ユニットを備える回転機器に関する。

ハードディスクドライブなどのディスク駆動装置は、小型化、大容量化が進み、種々の電子機器に搭載されている。特にノートパソコンや携帯型音楽再生機器などの携帯型の電子機器へのディスク駆動装置の搭載が進んでいる。

ディスク駆動装置の軸受として流体動圧軸受（Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂｅａｒｉｎｇ）が知られている。この流体動圧軸受では、回転体と固定体との隙間に潤滑剤が注入され、回転体が固定体に対して回転するときに潤滑剤に生じる動圧によって回転体と固定体との非接触状態が維持される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１６３５０２号公報

ディスク駆動装置の大容量化を進めるひとつの手法として、記録トラックの幅を狭くし、磁気ヘッドを磁気記録ディスクの表面に近づけることがある。磁気ヘッドと磁気記録ディスクの表面との隙間が狭くなると、磁気記録ディスクの表面に付着した異物によるリード／ライト性能への悪影響がより顕著となってくる。

一方、流体動圧軸受を採用するディスク駆動装置では、時間の経過と共に潤滑剤の蒸発量が増え、蒸発した潤滑剤が磁気記録ディスクに付着しやすくなる傾向にある。また、潤滑剤の量が著しく低下すると流体動圧軸受の性能が低下しかねない。

このような課題はディスク駆動装置に限らず、流体動圧軸受を採用する任意の回転機器でも起こりうる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は流体動圧軸受の潤滑剤の蒸発量を低減しうる回転機器の提供にある。

本発明のある態様は、回転機器に関する。この回転機器は、記録ディスクが載置されるべきハブと、一端側がハブに固定されたシャフトと、シャフトを潤滑剤を介して回転自在に支持する軸受ユニットと、を備える。軸受ユニットは、シャフトを環囲する環囲部と、シャフトの他端と対向する対向部と、を含む。シャフトと環囲部との隙間は、シャフトが所定の向きで回転するとき潤滑剤をシャフトの一端側に押し出す動圧が発生する第１動圧発生部と、第１動圧発生部からシャフトの他端側に離間して設けられ、シャフトが所定の向きで回転するとき潤滑剤をシャフトの他端側に押し出す動圧が発生する第２動圧発生部と、第１動圧発生部と第２動圧発生部とに挟まれた中間部と、を有する。軸受ユニットは、中間部と第１動圧発生部のシャフトの一端側とを連結する、第１動圧発生部とは異なる潤滑剤の経路を有する。シャフトおよび軸受ユニットは、第２動圧発生部からシャフトの他端と対向部との隙間に押し出された潤滑剤がその隙間に留まるよう構成される。

この態様によると、シャフトが回転するとき、シャフトの他端と対向部との隙間における潤滑剤の圧力が上昇する。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、流体動圧軸受の潤滑剤の蒸発量を低減できる。

図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る回転機器を示す上面図および側面図である。 図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図２のスリーブの断面図である。 図２のスリーブの上面図である。 第１変形例に係る回転機器のスリーブの断面図である。 第２変形例に係る回転機器のスリーブの上面図である。 第２の実施の形態に係る回転機器の断面図である。 図７の軸受ユニットの断面図である。 第３変形例に係る軸受ユニットの断面図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

実施の形態に係る回転機器は、ディスク駆動装置、特に磁気記録ディスクを搭載するハードディスクドライブとして好適に用いられる。この回転機器には、シャフトに沿って互いに離間して２つのラジアル動圧発生部が設けられる。回転機器の回転時、ベース側のラジアル動圧発生部はベース側に潤滑剤を押し出す動圧を発生させるよう構成される。そしてベース側のラジアル動圧発生部よりベース側の潤滑剤の存在領域は、袋小路、すなわちベース側のラジアル動圧発生部以外に潤滑剤の出入り口がない構成となっている。したがって、回転機器の回転時、その存在領域における潤滑剤の圧力は上昇する。

これにより、例えば各ラジアル動圧発生部においてシャフトを半径方向（すなわち、回転軸に直交する方向）に支持するラジアル動圧が発生する場合と比較して、ラジアル動圧が発生する２箇所の間の軸方向（すなわち、回転軸に沿った方向）の距離（ラジアルスパンとも称される）を大きくすることができる。これは、軸受剛性の向上に寄与する。加えて、ベース側のラジアル動圧発生部よりベース側では潤滑剤を循環させなくてもよいので、循環のための経路を設ける必要はなく、必要な潤滑剤の総量を低減することができる。

（第１の実施の形態）
図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る回転機器１を示す上面図および側面図である。図１（ａ）は、回転機器１の上面図である。図１（ａ）では、回転機器１の内側の構成を示すため、トップカバー２を外した状態が示される。回転機器１は、ベース４と、回転体６と、磁気記録ディスク８と、データリード／ライト部１０と、トップカバー２と、を備える。
以降ベース４に対して回転体６が搭載される側を上側として説明する。

磁気記録ディスク８は、直径が９５ｍｍのガラス製の３．５インチ型磁気記録ディスクであり、その中央の孔の直径は２５ｍｍ、厚みは１．２７ｍｍである。磁気記録ディスク８は、回転体６に載置され、回転体６の回転に伴って回転する。回転体６は、図１（ａ）では図示しない軸受ユニット１２を介してベース４に対して回転可能に取り付けられる。

回転体６はクランパ３６とディスク固定用ねじ３８とを含む。クランパ３６は、ディスク固定用ねじ３８によってハブ２８（図１では不図示）の上面に圧着されると共に、磁気記録ディスク８をハブ２８のディスク載置面に押しつける。

ベース４は、回転機器１の底部を形成する底板部４ａと、磁気記録ディスク８の載置領域を囲むように底板部４ａの外周に沿って形成された外周壁部４ｂと、を有する。外周壁部４ｂの上面４ｃには、６つのねじ穴２２が設けられる。

データリード／ライト部１０は、記録再生ヘッド（不図示）と、スイングアーム１４と、ボイスコイルモータ１６と、ピボットアセンブリ１８と、を含む。記録再生ヘッドは、スイングアーム１４の先端部に取り付けられ、磁気記録ディスク８にデータを記録し、磁気記録ディスク８からデータを読み取る。ピボットアセンブリ１８は、スイングアーム１４をベース４に対してヘッド回転軸Ｓの周りに揺動自在に支持する。ボイスコイルモータ１６は、スイングアーム１４をヘッド回転軸Ｓの周りに揺動させ、記録再生ヘッドを磁気記録ディスク８の上面上の所望の位置に移動させる。ボイスコイルモータ１６およびピボットアセンブリ１８は、ヘッドの位置を制御する公知の技術を用いて構成される。

図１（ｂ）は回転機器１の側面図である。トップカバー２は、６つのねじ２０を用いてベース４の外周壁部４ｂの上面４ｃに固定される。６つのねじ２０は、６つのねじ穴２２にそれぞれ対応する。特にトップカバー２と外周壁部４ｂの上面４ｃとは、それらの接合部分から回転機器１の内側へリークが生じないように互いに固定される。

図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２では磁気記録ディスク８、クランパ３６およびディスク固定用ねじ３８の表示は省略する。回転体６はさらに、シャフト２６と、ハブ２８と、円筒状マグネット３２と、を含む。

ハブ２８のディスク載置面２８ａ上に磁気記録ディスク８が載置される。ハブ２８は、軟磁性を有する例えばＳＵＳ４３０Ｆ等の鉄鋼材料から形成される。ハブ２８は、鉄鋼板を例えばプレス加工や切削加工することにより形成され、略カップ状の所定の形状に形成される。ハブ２８の鉄鋼材料としては、例えば、大同特殊鋼株式会社が供給する商品名ＤＨＳ１のステンレスはアウトガスが少なく、加工容易である点で好ましい。また、同様に同社が供給する商品名ＤＨＳ２のステンレスはさらに耐食性が良好な点でより好ましい。

シャフト２６の上端面には、ディスク固定用ねじ３８が螺合されるべきディスク固定用ねじ穴２６ａが設けられている。シャフト２６の上端は、ハブ２８の中心に設けられた孔２８ｃであって回転体６の回転軸Ｒと同軸に設けられた孔２８ｃに圧入と接着とを併用した状態で固着される。

円筒状マグネット３２は、ハブ２８の内側の円筒面に相当する円筒状内周面２８ｆに接着固定される。円筒状マグネット３２は、ネオジウム、鉄、ホウ素などの希土類材料によって形成され、積層コア４０の１２本の突極と半径方向に対向する。円筒状マグネット３２にはその周方向（すなわち、回転軸Ｒを中心とし回転軸Ｒに垂直な円の接線方向）に１６極の駆動用着磁が施される。円筒状マグネット３２の表面には電着塗装やスプレー塗装などによる防錆処理が施される。

ベース４、積層コア４０、コイル４２、磁性リング８４および軸受ユニット１２は回転機器１の固定体を構成する。積層コア４０は円環部とそこから半径方向外向きに伸びる１２本の突極とを有し、ベース４の上面４ｄ側に固定される。積層コア４０は、１０枚の薄型電磁鋼板を積層しカシメにより一体化して形成される。積層コア４０の表面には電着塗装や粉体塗装などによる絶縁塗装が施される。それぞれの突極にはコイル４２が巻回される。このコイル４２に３相の略正弦波状の駆動電流が流れることにより突極に沿って磁束が発生する。ベース４の上面４ｄには、回転体６の回転軸Ｒを中心とする円環状の環状壁部４ｅが設けられる。積層コア４０は環状壁部４ｅの外周面４ｇに圧入されもしくは隙間ばめによって接着固定される。
積層コア４０は、その軸方向中心Ｃ１が円筒状マグネット３２の内周面の軸方向中心Ｃ２よりベース４側に寄って位置するように固定される。このように構成することによって、円筒状マグネット３２にはベース４側に吸引される第１の磁気的吸引力が働く。

磁性リング８４は、円筒状マグネット３２と軸方向で対向するベース４の上面４ｄの部分に配置される。磁性リング８４は、軟磁性を有する例えば鉄鋼板から軸方向に薄いリング状に形成される。磁性リング８４は、その内周が回転軸Ｒと同軸にベース４の上面４ｄに例えば接着によって固定される。磁性リング８４は、その側面がかしめられてベース４に固定されてもよい。例えば、磁性リング８４の内周部は円筒状マグネット３２の内周部より回転軸Ｒに近く、磁性リング８４の外周部は円筒状マグネット３２の外周部より回転軸Ｒに遠い形状とすることができる。磁性リング８４を設けることによって、円筒状マグネット３２には磁性リング８４側すなわちベース４側に吸引される第２の磁気的吸引力が働く。この結果、ハブ２８の軸方向位置は、第１および第２の磁気的吸引力と後述するスラスト動圧によるハブ２８の浮上力とが平衡する位置で安定する。なお、スラスト動圧によるハブ２８の浮上力が小さい場合は、第１と第２の磁気的吸引力の少なくともいずれかが生じない構成としてもよい。

ベース４には、回転体６の回転軸Ｒを中心とする貫通孔４ｈが設けられる。軸受ユニット１２は貫通孔４ｈに挿入され固定される。軸受ユニット１２は、ハウジング４４と、スリーブ４６と、を含み、潤滑剤４８を介して回転体６をベース４に対して回転自在に支持する。ハウジング４４とスリーブ４６とは別体として形成される。

ハウジング４４はベース４の貫通孔４ｈに接着により固定される。ハウジング４４は、円筒部４４ａと底部４４ｂとが一体に形成された有底カップ形状を有し、その底部４４ｂを下にしてベース４に対して接着固定される。円筒部４４ａはスリーブ４６を環囲する。底部４４ｂはシャフト２６の下端と、円板状の下部隙間５０を介して軸方向に対向する。

スリーブ４６は、ハウジング４４の内側に固定される円筒状の部材である。スリーブ４６は、円筒部４４ａの内周面と接着される下側外周面４６ａと、下側外周面４６ａの直径よりも小さな直径を有する上側外周面４６ｂと、底部４４ｂの上面４４ｂａと接する下端面４６ｃと、を有する。上側外周面４６ｂは、円筒部４４ａの内周面と円筒状の外側隙間５６を介して半径方向に対向する。言い換えると、スリーブ４６および円筒部４４ａは、スリーブ４６の上端面４６ｄから下向きに進入する環状の凹部すなわち外側隙間５６を形成している。スリーブ４６には、後述の中間部６２と外側隙間５６とを連結する連結孔６６が設けられる。

スリーブ４６にはシャフト２６が収まり、スリーブ４６はシャフト２６を円筒状のラジアル軸受隙間５２を介して環囲する。円筒部４４ａの上端およびスリーブ４６の上端はハブ２８と、環状の上部隙間５４を介して軸方向に対向する。円筒部４４ａのうちハブ２８の下垂部２８ｄと半径方向に対向する部分は、上端に近づくにつれ外周が広がるように構成される。軸受ユニット１２は、円筒部４４ａの下側外周面４６ａと接着される部分の半径方向の最大厚さすなわち肉厚Ｔ２が、スリーブ４６の下側外周面４６ａの半径方向の最大厚さすなわち肉厚Ｔ１（図３で図示）の３分の１から１５分の１となるよう構成される。この場合、円筒部４４ａを比較的薄くすることで、ハウジング４４に要求される寸法精度を抑制してハウジング４４の製造をより容易とすることができる。より好ましくはＴ２がＴ１の５分の１から１０分の１となるよう構成される。ハウジング４４の円筒部４４ａの肉厚Ｔ２をスリーブ４６の肉厚Ｔ１より薄く構成することによって、スリーブ４６をハウジング４４に固定する際のスリーブ４６の変形を抑制し、特にスリーブ４６の内周面の寸法精度の低下を抑制することができる。

上部隙間５４、外側隙間５６、ラジアル軸受隙間５２および下部隙間５０には潤滑剤４８が注入される。すなわち、潤滑剤４８はそれらの隙間に連続的に存在する。潤滑剤４８の気液界面４８ａは、軸受ユニット１２の上側を環囲するハブ２８の下垂部２８ｄの内周面と円筒部４４ａの外周面との界面隙間５８に存在する。特に界面隙間５８は、下方に向けて徐々に広がることによりキャピラリーシールを形成している。このキャピラリーシールは、潤滑剤４８の体積変動を吸収するための潤滑剤溜まりの役割を果たすと共に毛細管現象により潤滑剤４８の漏れ出しを抑止する。

ラジアル軸受隙間５２は、上側ラジアル動圧発生部６０と、上側ラジアル動圧発生部６０から下側に離間して設けられた下側ラジアル動圧発生部６４と、上側ラジアル動圧発生部６０と下側ラジアル動圧発生部６４とに軸方向で挟まれた中間部６２と、を有する。上側ラジアル動圧発生部６０に存在する潤滑剤４８には、回転体６が所定の通常回転向きで回転するとき（以下、回転体６の回転時、と称す）、潤滑剤４８を上側に押し出す動圧が発生する。下側ラジアル動圧発生部６４に存在する潤滑剤４８には、回転体６の回転時、潤滑剤４８を下側に押し出す動圧が発生する。

上部隙間５４は、回転体６の回転時、潤滑剤４８をシャフト２６に向けてすなわち内向きに押し出す動圧が発生するスラスト動圧発生部６８を有する。

連結孔６６および外側隙間５６は、上側ラジアル動圧発生部６０の上側すなわち上部隙間５４と中間部６２とを連結する潤滑剤４８のバイパス経路を構成する。特にこのバイパス経路は、スラスト動圧発生部６８のシャフト２６から遠い側すなわち外周側と中間部６２とを連結する。

シャフト２６および軸受ユニット１２は、回転体６の回転時、下側ラジアル動圧発生部６４から下部隙間５０に押し出された潤滑剤４８がその下部隙間５０に留まるよう構成される。下部隙間５０は、下側ラジアル動圧発生部６４と連通されているが、下側ラジアル動圧発生部６４との境界以外には潤滑剤４８の出入り口を有さない。言い換えると、シャフト２６および軸受ユニット１２は、下側ラジアル動圧発生部６４の下側が行き止まりとなっていて潤滑剤４８の逃げ場がないよう構成される。

回転体６の回転時には、下側ラジアル動圧発生部６４に発生する下向きの動圧により、中間部６２から下部隙間５０への潤滑剤４８の移動が生じる。その結果、下側ラジアル動圧発生部６４の下部および下部隙間５０に存在する潤滑剤４８の圧力が上昇する。また、上側ラジアル動圧発生部６０に発生する上向きの動圧により、中間部６２から上側ラジアル動圧発生部６０の上部への潤滑剤４８の移動が生じる。スラスト動圧発生部６８に発生する内向きの動圧により、外側隙間５６および界面隙間５８からスラスト動圧発生部６８のシャフト２６に近い部分への潤滑剤４８の移動が生じる。これらの結果、上側ラジアル動圧発生部６０の上部およびスラスト動圧発生部６８のシャフト２６に近い部分に存在する潤滑剤４８の圧力が上昇する。図２において、潤滑剤４８の圧力が上昇する部分を斜線のハッチングにより模式的に示す。
このような潤滑剤４８の圧力の部分的な上昇によって、回転体６は半径方向および軸方向において固定体と非接触に支持される。

図３は、図２のスリーブ４６の断面図である。図３の断面は図２の断面に対応する。スリーブ４６の内周面４６ｅは、上下に離間した上側ラジアル動圧溝形成領域７０と下側ラジアル動圧溝形成領域７２とを有する。上側ラジアル動圧溝形成領域７０にはスパイラル形状の上側ラジアル動圧溝７４が形成され、下側ラジアル動圧溝形成領域７２にはスパイラル形状の下側ラジアル動圧溝７６が形成される。上側ラジアル動圧溝７４と下側ラジアル動圧溝７６とは回転軸Ｒに対して互いに逆向きに傾斜する。特に上側ラジアル動圧溝７４は、回転体６の回転時、シャフト２６の回転に伴い回転する潤滑剤４８を上向きに押し出すよう傾斜し、下側ラジアル動圧溝７６は下向きに押し出すよう傾斜する。上側ラジアル動圧溝形成領域７０は回転軸Ｒを環囲する帯状の領域であり、回転軸Ｒと略平行となるよう形成される。下側ラジアル動圧溝形成領域７２についても同様である。

なお、上側ラジアル動圧溝７４を、上側ラジアル動圧溝形成領域７０の代わりにまたは上側ラジアル動圧溝形成領域７０に加えて、上側ラジアル動圧溝形成領域７０と上側ラジアル動圧発生部６０を挟んで対向するシャフト２６の外周面の部分に形成してもよい。下側ラジアル動圧溝７６を、下側ラジアル動圧溝形成領域７２の代わりにまたは下側ラジアル動圧溝形成領域７２に加えて、下側ラジアル動圧溝形成領域７２と下側ラジアル動圧発生部６４を挟んで対向するシャフト２６の外周面の部分に形成してもよい。

図４は、図２のスリーブ４６の上面図である。スリーブ４６の上端面４６ｄはスラスト動圧溝形成領域７８を有する。スラスト動圧溝形成領域７８にはスパイラル形状のスラスト動圧溝８０が形成される。スラスト動圧溝８０は、回転体６が通常回転向きＢ（図４では時計回り）で回転するとき、ハブ２８の回転に伴い回転する潤滑剤４８を回転軸Ｒに向けて押し出すよう形成される。スラスト動圧溝形成領域７８は回転軸Ｒを環囲する帯状の領域であり、回転軸Ｒと略直交するよう形成される。

なお、スラスト動圧溝８０を、スラスト動圧溝形成領域７８の代わりにまたはスラスト動圧溝形成領域７８に加えて、スラスト動圧溝形成領域７８とスラスト動圧発生部６８を挟んで対向するハブ２８の下面の部分に形成してもよい。

以上のように構成された回転機器１の動作を説明する。磁気記録ディスク８を回転させるために、３相の駆動電流がコイル４２に供給される。その駆動電流がコイル４２を流れることにより、１２本の突極に沿って磁束が発生する。この磁束によって円筒状マグネット３２にトルクが与えられ、回転体６およびそれに嵌合された磁気記録ディスク８が回転する。同時にボイスコイルモータ１６がスイングアーム１４を揺動させることによって、記録再生ヘッドが磁気記録ディスク８上の揺動範囲を行き来する。記録再生ヘッドは磁気記録ディスク８に記録された磁気データを電気信号に変換して制御基板（不図示）へ伝え、また制御基板から電気信号の形で送られてくるデータを磁気記録ディスク８上に磁気データとして書き込む。

本実施の形態に係る回転機器１によると、回転機器１の回転時、下側ラジアル動圧発生部６４よりも下側および上側ラジアル動圧発生部６０よりも上側に、シャフト２６を半径方向に支持する潤滑剤圧力が発生する。したがって、ラジアルスパンを上側ラジアル動圧発生部６０と下側ラジアル動圧発生部６４との距離よりも長くすることができる。これにより軸受剛性が向上する。

また、本実施の形態に係る回転機器１では、動圧溝の形状としてスパイラル形状を採用している。したがって、例えばヘリングボーン形状を採用する場合と比較して、ポンプ作用を向上させて回転支持用の圧力をより高めることができる。

また、本実施の形態に係る回転機器１では、シャフト２６および軸受ユニット１２は、回転体６の回転時、下側ラジアル動圧発生部６４から下部隙間５０に押し出された潤滑剤４８が下部隙間５０に留まるよう構成される。したがって、例えば下部隙間５０から下側ラジアル動圧発生部６４をバイパスするための潤滑剤４８の経路が設けられている場合と比較して、そのような経路を不要とした分だけ充填すべき潤滑剤４８の総量を低減できる。

充填すべき潤滑剤４８の総量が低減されると、温度変化による潤滑剤４８の体積変動および潤滑剤充填隙間の容量変動も小さくなる。したがって、そのような体積変動および容量変動を吸収する潤滑剤溜まりとしての役割をも有するキャピラリーシールを、より小さく形成することができる。キャピラリーシールの設計においては、他の隙間寸法や加工精度により最も狭い部分の隙間寸法が決定され、そこから一定の割合で広がるように設計される。したがって、キャピラリーシールに存在させる潤滑剤の量が少ないほど気液界面４８ａの面積も小さくなるので、潤滑剤４８の蒸発量を低減することができる。その結果、蒸発した潤滑剤４８による磁気記録ディスク８の汚染を軽減することができ、また潤滑剤４８の経時的な減少を緩和し回転機器１の信頼性や寿命を向上できる。

また、本実施の形態に係る回転機器１では、回転体６の回転時、上側ラジアル動圧発生部６０の上部およびスラスト動圧発生部６８のシャフト２６に近い部分に存在する潤滑剤４８の圧力が上昇し、そのように発生する圧力によって回転体６が支持される。したがって、例えば潤滑剤の流れによって支持される場合と比較して、より安定した回転体６の支持が実現される。

また、本実施の形態に係る回転機器１では、潤滑剤４８のバイパス経路は半径方向と軸方向とに分けて形成される。これにより、軸方向の経路を穿孔や溝掘りではなくスリーブ４６や円筒部４４ａの径の調整で形成できるので加工がより容易となる。

第１の実施の形態では、上側ラジアル動圧溝７４、下側ラジアル動圧溝７６およびスラスト動圧溝８０はいずれもスパイラル形状を有する場合について説明したが、これに限られない。

上側ラジアル動圧溝は、上側ラジアル動圧発生部に全体として上向きの動圧を発生させてもよく、例えば非対称的なヘリングボーン形状を有していてもよい。あるいはまた、上側ラジアル動圧溝は、回転体の回転時に回転体を半径方向で支えるラジアル動圧を実質的に上側ラジアル動圧発生部内に発生させてもよく、例えば対称的なヘリングボーン形状を有していてもよい。

下側ラジアル動圧溝は、下側ラジアル動圧発生部に全体として下向きの動圧を発生させてもよく、例えば非対称的なヘリングボーン形状を有していてもよい。

スラスト動圧溝は、スラスト動圧発生部に全体として内向きの動圧を発生させてもよく、例えばヘリングボーン形状を有していてもよい。あるいはまた、スラスト動圧溝は、回転体の回転時に回転体を軸方向で支えるスラスト動圧を実質的にスラスト動圧発生部内に発生させてもよい。あるいはまた、スラスト動圧溝は、スラスト動圧発生部に全体として外向きの動圧を発生させてもよい。この場合、シャフト２６の上側は、潤滑剤４８がスラスト動圧発生部６８、外側隙間５６、連結孔６６、中間部６２、上側ラジアル動圧発生部６０と巡ってまたスラスト動圧発生部６８に戻る経路で循環することにより支持される。

図５は、第１変形例に係る回転機器のスリーブ１４６の断面図である。図５の断面は図２の断面に対応する。スリーブ１４６の内周面１４６ｅは、上下に離間した上側ラジアル動圧溝形成領域１７０と下側ラジアル動圧溝形成領域１７２とを有する。上側ラジアル動圧溝形成領域１７０には非対称的なヘリングボーン形状の上側ラジアル動圧溝１７４が形成され、下側ラジアル動圧溝形成領域１７２には非対称的なヘリングボーン形状の下側ラジアル動圧溝１７６が形成される。

図６は、第２変形例に係る回転機器のスリーブ２４６の上面図である。スリーブ２４６の上端面２４６ｄはスラスト動圧溝形成領域２７８を有する。スラスト動圧溝形成領域２７８にはヘリングボーン形状のスラスト動圧溝２８０が形成される。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ハウジング４４とスリーブ４６とが別体である場合について説明した。第２の実施の形態ではハウジングとスリーブとが軸受ユニット３１２として一体に形成される場合について説明する。

図７は、第２の実施の形態に係る回転機器３０１の断面図である。回転機器３０１は、磁気記録ディスク８（図７では不図示）が載置されるべき回転体３０６と、軸受ユニット３１２と、ベース４と、積層コア４０と、コイル４２と、磁性リング８４と、を備える。回転体３０６は、シャフト２６と、ハブ３２８と、円筒状マグネット３２と、シール形成部材３８２と、を含む。

軸受ユニット３１２はベース４の貫通孔４ｈに挿入され固定される。軸受ユニット３１２は、潤滑剤３４８を介して回転体３０６をベース４に対して回転自在に支持する。軸受ユニット３１２は、円筒部３４４ａと底部３４４ｂとが一体に形成された有底カップ形状を有し、その底部３４４ｂを下にしてベース４に対して接着固定される。

円筒部３４４ａはシャフト２６を円筒状のラジアル軸受隙間３５２を介して環囲する。円筒部３４４ａの上端はハブ３２８と、環状の上部隙間３５４を介して軸方向に対向する。底部３４４ｂはシャフト２６の下端と、円板状の下部隙間３５０を介して軸方向に対向する。円筒部３４４ａの上端面は第１の実施の形態のスラスト動圧溝形成領域７８と同様のスラスト動圧溝形成領域（不図示）を有する。

上部隙間３５４、ラジアル軸受隙間３５２および下部隙間３５０には潤滑剤３４８が注入される。潤滑剤３４８の気液界面３４８ａは、軸受ユニット３１２の上側を環囲するシール形成部材３８２の内周面と円筒部３４４ａの外周面との界面隙間３５８に存在する。特に界面隙間３５８は、下方に向けて徐々に広がることによりキャピラリーシールを形成する。シール形成部材３８２はハブ３２８とは別体として形成された環状の部材であり、ハブ３２８の下面に接着等により固定される。シール形成部材３８２は、最内周直径が軸受ユニット３１２の最外周直径よりも小さくなるよう形成される。これにより、シール形成部材３８２は回転体３０６の抜け止めとして機能する。

ラジアル軸受隙間３５２は、上側ラジアル動圧発生部３６０と、上側ラジアル動圧発生部３６０から下側に離間して設けられた下側ラジアル動圧発生部３６４と、上側ラジアル動圧発生部３６０と下側ラジアル動圧発生部３６４とに軸方向で挟まれた中間部３６２と、を有する。上側ラジアル動圧発生部３６０に存在する潤滑剤３４８には、回転体３０６の回転時、潤滑剤３４８を上側に押し出す動圧が発生する。下側ラジアル動圧発生部３６４に存在する潤滑剤３４８には、回転体３０６の回転時、潤滑剤３４８を下側に押し出す動圧が発生する。

上部隙間３５４は、回転体３０６の回転時、潤滑剤３４８を内向きに押し出す動圧が発生するスラスト動圧発生部３６８を有する。

円筒部３４４ａには、スラスト動圧発生部３６８の外周側と中間部３６２とを直線的に連結する連通孔３６６が設けられる。連通孔３６６は、スラスト動圧発生部３６８の外周側と中間部３６２とを結ぶ実質的に最短の経路となっている。連通孔３６６は、円筒部３４４ａの上端面の外周側から、円筒部３４４ａの内周面のうち中間部３６２に対応する部分に向けて、ドリルを使用して穿孔することにより形成されてもよい。この場合、第１の実施の形態におけるバイパス経路と比較して、加工がより容易となる。また、外側隙間５６のような環状の凹部が不要となるので、その分潤滑剤３４８の総量を低減できる。

図８は、図７の軸受ユニット３１２の断面図である。図８の断面は図７の断面に対応する。円筒部３４４ａの内周面３４４ｃは、上下に離間した上側ラジアル動圧溝形成領域３７０と下側ラジアル動圧溝形成領域３７２とを有する。上側ラジアル動圧溝形成領域３７０にはスパイラル形状の上側ラジアル動圧溝３７４が形成され、下側ラジアル動圧溝形成領域３７２にはスパイラル形状の下側ラジアル動圧溝３７６が形成される。

本実施の形態に係る回転機器３０１によると、第１の実施の形態に係る回転機器１によって奏される作用効果と同様の作用効果が奏される。
また、本実施の形態に係る回転機器３０１では、第１の実施の形態における下垂部２８ｄの代わりに、シール形成部材３８２をハブ３２８に取り付ける。これにより、ハブを製造する際に切削により失われる母材の量を低減できるので、ハブの製造コストを低減することができる。

図９は、第３変形例に係る軸受ユニット４１２の断面図である。軸受ユニット４１２は、円筒部４４４ａと底部３４４ｂとが一体に形成された有底カップ形状を有する。円筒部４４４ａには、スラスト動圧発生部の外周側と中間部とを直線的に連結する連通孔４６６が設けられる。円筒部４４４ａは、連通孔４６６の上側の出入り口４６６ａが形成される出入り口面４４４ｃを有する。出入り口面４４４ｃは連通孔４６６が延在する方向Ｅと略直交するよう形成される。
この場合、連通孔４６６を出入り口面４４４ｃからドリルを使用して穿孔することにより形成する際、ドリルを出入り口面４４４ｃに対して実質的に垂直に当てることができるので、加工がより容易となる。

以上、実施の形態に係る回転機器の構成と動作ついて説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

各実施の形態において、下側ラジアル動圧発生部は下部隙間に最も近いラジアル動圧発生部である、すなわち下側ラジアル動圧発生部と下部隙間との間に別の動圧発生部は存在しない。また、各動圧発生部の端は対応する動圧溝の端に対応してもよい。あるいはまた、軸方向に連続して存在するラジアル動圧溝の軸方向の一端と他端との間にひとつのラジアル動圧発生部を定義してもよい。

各実施の形態において、シャフトの下端面およびそれに対向する軸受ユニットの面のうちの少なくともひとつにスラスト動圧溝が形成されてもよい。

各実施の形態において、スラスト動圧溝を設けなくてもよい。スラスト動圧溝を設けない場合であっても、回転体の回転時には下部隙間に存在する潤滑剤の圧力が上昇するので、回転体の浮上が可能となる。

各実施の形態では、円筒状マグネットが積層コアの外側に位置する、いわゆるアウターロータ型の回転機器について説明したが、これに限られない。たとえば円筒状マグネットが積層コアの内側に位置する、いわゆるインナーロータ型の回転機器に本実施の形態の技術的思想を適用してもよい。

各実施の形態では、ベースに直接軸受ユニットが取り付けられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、回転体、軸受ユニット、積層コア、コイルおよびベースからなるブラシレスモータを別途形成した上で、そのブラシレスモータをシャーシに取り付ける構成としてもよい。

各実施の形態では積層コアを用いる場合について説明したが、コアは積層コアでなくてもよい。

１ 回転機器、 ４ ベース、 ６ 回転体、 ８ 磁気記録ディスク、 １０ データリード／ライト部、 １２ 軸受ユニット、 ２６ シャフト、 ２８ ハブ、 ３２ 円筒状マグネット、 ４０ 積層コア、 ４２ コイル、 ４８ 潤滑剤、 ６６ 連結孔。

Claims (8)

1. 記録ディスクが載置されるべきハブと、
   一端側が前記ハブに固定されたシャフトと、
   前記シャフトを潤滑剤を介して回転自在に支持する軸受ユニットと、を備え、
   前記軸受ユニットは、
   前記シャフトを環囲する環囲部と、
   前記シャフトの他端と対向する対向部と、を含み、
   前記シャフトと前記環囲部との隙間は、
   前記シャフトが所定の向きで回転するとき潤滑剤を前記シャフトの一端側に押し出す動圧が発生する第１動圧発生部と、
   前記第１動圧発生部から前記シャフトの他端側に離間して設けられ、前記シャフトが前記所定の向きで回転するとき潤滑剤を前記シャフトの他端側に押し出す動圧が発生する第２動圧発生部と、
   前記第１動圧発生部と前記第２動圧発生部とに挟まれた中間部と、を有し、
   前記軸受ユニットは、前記中間部と前記第１動圧発生部の前記シャフトの一端側とを連結する、前記第１動圧発生部とは異なる潤滑剤の経路を有し、
   前記シャフトおよび前記軸受ユニットは、前記第２動圧発生部から前記シャフトの他端と前記対向部との隙間に押し出された潤滑剤がその隙間に留まるよう構成されることを特徴とする回転機器。
2. 前記環囲部と前記ハブとの隙間は、前記シャフトが前記所定の向きで回転するとき潤滑剤を前記シャフトに向けて押し出す動圧が発生する第３動圧発生部を有し、
   前記潤滑剤の経路は、前記中間部と前記第３動圧発生部の前記シャフトから遠い側とを連結することを特徴とする請求項１に記載の回転機器。
3. 前記第３動圧発生部を挟んで対向する前記環囲部の面および前記ハブの面のうちの少なくともひとつにはスパイラル形状の動圧溝が形成されることを特徴とする請求項２に記載の回転機器。
4. 前記第１動圧発生部を挟んで対向する前記シャフトの外周面および前記環囲部の内周面のうちの少なくともひとつにはスパイラル形状の動圧溝が形成され、
   前記第２動圧発生部を挟んで対向する前記シャフトの外周面および前記環囲部の内周面のうちの少なくともひとつにはスパイラル形状の動圧溝が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転機器。
5. 前記軸受ユニットはさらに、前記環囲部を環囲し、前記環囲部とは別体として形成された別の環囲部を含み、
   前記環囲部および前記別の環囲部は、前記環囲部の前記シャフトの一端側の端面から前記シャフトの他端側へ進入する環状の凹部を形成し、
   前記環囲部には前記中間部と前記凹部とを連結する連結孔が設けられ、
   前記潤滑剤の経路は前記凹部と前記連結孔とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の回転機器。
6. 前記潤滑剤の経路は直線的に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の回転機器。
7. 前記環囲部は、前記潤滑剤の経路の前記シャフトの一端側の出入り口が形成される出入り口面を有し、前記出入り口面は前記潤滑剤の経路が延在する方向と略直交するよう形成されることを特徴とする請求項６に記載の回転機器。
8. 前記ハブとは別体として形成され、前記ハブに取り付けられたシール形成部材をさらに備え、
   前記シール形成部材は前記軸受ユニットを環囲し、
   前記潤滑剤の気液界面は、前記軸受ユニットと前記シール形成部材との隙間に形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の回転機器。

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