JP3578948B2

JP3578948B2 - モータ

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Publication number: JP3578948B2
Application number: JP28123199A
Authority: JP
Inventors: 義和市山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: US6404087B1; JP2001112214A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば記録ディスクを回転駆動するモータ、とりわけ流体動圧軸受を備えたモータであって、動圧軸受部間で潤滑油の保持量にアンバランスが生じた場合に再配分が可能な流体動圧軸受を備えたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータを回転自在に軸支持するための軸受手段として、例えばシャフトの両端部に一対のスラストプレートを固着し、スラストプレートの軸線方向面とこれと軸線方向に対向する面との間に潤滑油（オイル）を保持し、ロータの回転によってこの潤滑油中に動圧を発生するための動圧発生用溝を形成して一対のスラスト動圧軸受部を構成してモータにかかるスラスト方向の荷重を支持するとともに、シャフトの外周面とこれと半径方向に対向するロータの内周面との間にスラスト動圧軸受部に隣接して潤滑油を保持し、ロータの回転によってこの潤滑油中に動圧を発生するための動圧発生用溝を形成し一対のラジアル動圧軸受部を構成してモータにかかるラジアル方向の荷重を支持する流体動圧軸受を備えたモータが従来から知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構造の例として特開平９―２１７７３５号公報に開示される流体動圧軸受を備えたモータにおいては、シャフトの上下端部に固着された一対のスラストプレートの軸線方向内側面とこれと対向するスリーブの軸線方向外側面との間に潤滑油を保持してスラスト動圧軸受部を一対構成し、また各スラスト動圧軸受部に隣接し且つシャフトの外周面とスリーブの内周面との間に各スラスト動圧軸受部に保持される潤滑油に連続して潤滑油を保持するとともに潤滑油中に発生した気泡を軸受外部に排出するために空気が充満する空間部を介してラジアル動圧軸受部が軸線方向に離間して一対構成されている。このように、上部スラスト動圧軸受部及び上部ラジアル動圧軸受部とで構成される上部動圧軸受部に保持される潤滑油と下部スラスト動圧軸受部と下部ラジアル動圧軸受部とで構成される下部動圧軸受部に保持される潤滑油とは、モータの組立完了後は空間部に充満する空気によって完全に分離された状態となる。
【０００４】
上記流体動圧軸受を備えたモータでは、各スラスト動圧軸受部の動圧発生用溝を半径方向内方に潤滑油を圧送する形状のスパイラル状溝とし、各ラジアル動圧軸受部の動圧発生用溝を各スラスト動圧軸受部方向（軸線方向外側）に潤滑油圧送する軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン状溝とするとともに各軸受端部に隣接してテーパ状に間隙寸法が漸次変化しシール部を配置することで、潤滑油の軸受外部への漏出を防止する構成を備えている。このような構成においては、テーパシール部によって潤滑油を各軸受部内に留めようとする作用が働くが、潤滑油の分子レベルでは、潤滑油の特性によってスラスト動圧軸受部を構成するスラストプレート及びロータの表面に沿って、またラジアル動圧軸受部ではシャフト及びスリーブの表面に沿って軸受部から潤滑油の無い（存在しない）部分に拡散しようとするいわゆるオイルマイグレーション現象が発生する。
【０００５】
上記オイルマイグレーション現象は潤滑油と接触する部材の材質、表面精度等により各動圧軸受部によって発生状態が一定化せず、潤滑油の散逸量は各動圧軸受部によって異なる。ため、上記モータのように上部動圧軸受部に保持される潤滑油と下部動圧軸受部の潤滑油とがモータの組立後、完全に分離された状態で保持されると、上部動圧軸受部に保持される潤滑油と下部動圧軸受部に保持される潤滑油との間で保持量に差が生じアンバランスな状態となる。また、モータをベースプレートが下側となるよう（正立状態）に設置した場合、上側に位置するラジアル動圧軸受部の潤滑油には重力が作用し。オイルマイグレーション現象が助長されて潤滑油の漏出、散逸量が増大してしまう。
【０００６】
更に、上部スラスト動圧軸受部の潤滑油に対するモータ回転時の遠心力の作用及び上部ラジアル動圧軸受部の潤滑油に対する軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン状溝による上部スラスト動圧軸受部方向へのポンピング作用によって、上部ラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油が上部スラスト動圧軸受部側へと移動し潤滑油の下側界面が引き上げられ、ヘリングボーン状溝の下端部が空間部に充満する空気に露出して、潤滑油の界面とヘリングボーン状溝によって形成されるシャフトあるいはスリーブ表面の凹凸とが接触することによって振動が生じ、この振動によりあるいはモータに対する外的な振動、衝撃の印加によって、上部ラジアル動圧軸受部に保持されていた潤滑油が滴下して漏出し、上下各軸受部における潤滑油保持量の差異が大きくなるおそれもある。
【０００７】
上部動圧軸受部と下部動圧軸受部との間で潤滑油の保持量にアンバランスが生じると、潤滑油の保持量の少ない方の軸受部の動圧発生用溝が外気に露出し、発生する動圧が低下することで上部動圧軸受部と下部動圧軸受部間で軸受剛性に差異が生じ、モータの安定した回転を得ることが困難になるおそれがある。また、オイルマイグレーション現象その他に起因する軸受部からの潤滑油の漏出、散逸は、軸受部に保持される潤滑油の早期の枯渇を招来し、モータの耐久性、信頼性を損なう原因となる。
【０００８】
このように上部及び下部動圧軸受部の潤滑油保持量に差異が生じても、一対のラジアル動圧軸受部が空間部に充満する空気を介して完全に分離されているため、保持量が均一化されるよう上部及び下部動圧軸受部で潤滑油を再配分することはこれまでは事実上不可能なことであった。尚、上述の上部及び下部動圧軸受部間の潤滑油保持量のアンバランスは、軸受部への潤滑油注入時の作業誤差等によっても生じる。
【０００９】
本発明は、気体介在部を介して分離して一対のラジアル動圧軸受部を構成する場合にも、各軸受部に保持される潤滑油の保持量を均一化するとともにラジアル動圧軸受部から漏出、散逸した潤滑油を捕捉し再度軸受部に環流することで、安定した回転を得ることができるとともに長期間にわたって使用可能なモータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、シャフトの両端部近傍に固着された一対の円盤状スラストプレートと、前記シャフトの外周面にラジアル微少間隙を介して対向するラジアル内周面、前記一対のスラストプレートの相互に対向する側の軸線方向面にそれぞれスラスト微少間隙を介して対向する一対のスラスト面及び前記一対のスラストプレートの外周面とそれぞれ軸線方向外方側に向かって拡大するテーパ状の間隙を介して半径方向に対向する一対の囲繞内周面を有するスリーブ部材と、前記一対のスラストプレートの前記軸線方向面とこれらと対向する前記スリーブ部材のスラスト面との間に規定される前記スラスト微小間隙中に潤滑油を保持してなる一対のスラスト動圧軸受部と、該一対のスラスト動圧軸受部に隣接し前記シャフトの外周面と前記スリーブ部材のラジアル内周面との間に規定される前記ラジアル微小間隙中に前記スラスト動圧軸受部に保持される潤滑油に連続して潤滑油を保持してなる一対のラジアル動圧軸受部とを備えたモータにおいて、前記スラスト微小間隙に保持される潤滑油は、前記スラストプレートの外周面と前記スリーブの囲繞内周面との間に形成される間隙内において外気に臨み、前記一対のラジアル微少間隙の略中央部には空気が保持されると共に、前記一対のラジアル微小間隙から離間するにしたがって拡大する一対のテーパ状の間隙を有する環状の気体介在部が設けられるとともに前記一対のラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油は、該気体介在部に保持される空気によって分離され、前記シャフトには、前記気体介在部に開口し該気体介在部とモータ外部とを連通するための呼吸孔が形成されており、前記スラスト動圧軸受部とラジアル動圧軸受部との間に連続して保持される潤滑油は、前記スラストプレートの外周面と前記スリーブの囲繞内周面との間に形成されるテーパ状の間隙及び前記環状の気体介在部のテーパ状の間隙において、前記潤滑油の表面張力と外気圧とがバランスする位置にそれぞれメニスカスを形成して保持されており、また、前記スリーブ部材には、前記一対のスラスト動圧軸受部を構成する前記スラスト面間を軸線方向に貫通し且つ前記一対のスラスト動圧軸受部に連続して潤滑油が保持される連通孔が少なくとも一つ形成されており、一方の前記スラスト動圧軸受部及びこれに隣接する前記ラジアル動圧軸受部に連続して保持されている潤滑油と他方の前記スラスト動圧軸受部及びこれに隣接する前記ラジアル動圧軸受部に連続して保持されている潤滑油との間に量的なアンバランスが生じた場合に、前記メニスカスの曲率半径が実質的に同等となるよう前記連通孔を通じて前記潤滑油が移動することを特徴とする。
【００１１】
この構成において、気体介在部に保持される外気によって分離された一対のラジアル動圧軸受部及びこれらに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑油は、一方のスラスト動圧軸受部及びこれに隣接するラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油と他方のスラスト動圧軸受部及びこれに隣接するラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油との間に量的なアンバランスが生じた場合、一対のラジアル動圧軸受部並びにこれらに隣接するスラスト動圧軸受部のそれぞれに保持される潤滑油の表面張力、外気の大気圧等が相互にバランスしようとすることによって、これに応じて連通孔を通じて潤滑油の保持量が多い軸受部側から少ない側の軸受部への移動圧力が生じて、気体介在部に保持される外気によって分離された一対のラジアル動圧軸受部及びこれらに隣接するスラスト動圧軸受部間で連通孔を通じて潤滑油の保持量が均等になるための再配分が行われ、各ラジアル動圧軸受部及びそれらに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑油との間の量的なアンバランスが解消される。
【００１２】
すなわち、一対のラジアル動圧軸受部及び一対のスラスト動圧軸受部の各潤滑油の境界面とが同じ大気圧に晒されることとなるので、気体介在部に保持される外気によって分離された一対のラジアル動圧軸受部及びこれらに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑油は、一方のスラスト動圧軸受部及びこれに隣接するラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油と他方のスラスト動圧軸受部及びこれに隣接するラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油に量的なアンバランスが生じた場合、より多くの潤滑油を保持する側の潤滑油の境界面がテーパ状の間隙中のより間隙の拡大した部分に位置するようになり、潤滑油の表面張力、潤滑油の分子とテーパ状の間隙を構成する各部材の分子とが分子間力によって引き合う力及び外気の大気圧とがバランスすることによって形成される潤滑油の境界面のメニスカス（湾曲面）の断面の曲率半径に差異が生じる。
【００１３】
つまり、潤滑油が多く保持される側のメニスカスは潤滑油が少ない側のメニスカスよりも当然に大きな間隙部分にあるから、間隙が小の部分、即ち断面の曲率半径が小のメニスカスでの潤滑油の表面張力と潤滑油の分子とテーパ状の間隙を構成する各部材の分子とが引き合う力の差圧は、間隙大の部分、即ち断面の曲率半径が大のメニスカスのそれよりも大きくなるので、それぞれのメニスカスに隣接する潤滑油の圧力に差を生じる。これに応じて連通孔を通じて潤滑油の保持量が多い軸受部側から少ない側の軸受部への移動圧力が生じて、各テーパ状の間隙中に形成される潤滑油の境界面のメニスカスの断面の曲率半径が同等となり大気圧による押圧力が釣り合うようになるまで、つまりテーパ状の間隙中の潤滑油の境界面が同等の間隙位置になるまで、気体介在部に保持される外気によって分離された一対のラジアル動圧軸受部及びこれらに隣接するスラスト動圧軸受部間で連通孔を通じて潤滑油の再配分が行われ、各ラジアル動圧軸受部及びそれらに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑油との間の量的なアンバランスが解消される。
【００１４】
このような連通孔による再配分機能はモーターの停止時，回転時ともに機能する。また、オイルマイグレーション現象によってスラストプレート及びスリーブの表面に拡散しようとする潤滑油は、モータの回転時に遠心力の作用で半径方向外方に圧送され、スラスト動圧軸受部に保持される潤滑油に環流されて、モータ外部に漏出することが防止される。
【００１５】
加えて、スラスト動圧軸受部に動圧発生手段として潤滑油を半径方向内方に圧送する形状のスパイラル状溝を形成し、これに隣接し連続して潤滑油を保持するラジアル動圧軸受部に動圧発生手段として潤滑油をスラスト動圧軸受部方向に圧送するよう軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン状溝を形成することで、ラジアル動圧軸受部側に位置する潤滑油の境界面からスラスト動圧軸受部側に位置する潤滑油の境界面に至るまで動圧が極大となるのは１点のみで極小となる点は存在せず、従って、潤滑油中に気泡が含まれていても自動的に圧力が最小となる潤滑油の境界面から大気中に排除される構成となる。
【００１６】
また、スラスト動圧軸受部に動圧発生手段として潤滑油を半径方向内方に圧送する形状のスパイラル状溝を形成し、これに隣接し連続して潤滑油を保持するラジアル動圧軸受部に動圧発生手段として潤滑油をスラスト動圧軸受部方向に圧送するよう軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン状溝を形成して、潤滑油に含まれる気泡が自動的に圧力が最小となるラジアル動圧軸受部側及びスラスト動圧軸受部側に位置する潤滑油の境界面から大気中に排除される構成とすることで、例えばラジアル動圧軸受部とスラスト動圧軸受部の双方にヘリングボーン状溝を形成した場合には、ラジアル動圧軸受部とスラスト動圧軸受部の境界部付近で動圧が極小となり気泡が滞留しがちとなるため、これを排出するためにスラストプレートに形成されていた呼吸孔や循環孔等が不要となり、またスラストプレートが小径化されることでシャフトにスラストプレートを取付ける際の直角度等の要求精度が幾分緩和され、スラストプレートの加工及び組立が容易になりモータの低コスト化に寄与することができる他、スラストプレートの周速が小さくなり、潤滑油の粘性抵抗を抑制することができるのでモータの電気的効率が向上する。
【００１７】
更に、一対のスラストプレートの軸線方向外側面とこれと軸線方向に対向する一対のカウンタプレートとの間に形成される軸線方向間隙を半径方向内方に向かって拡大するよう構成することで、二次的なテーパシール部が形成される。
【００１８】
この場合、モータの回転時に潤滑油に遠心力等の作用によって、潤滑油が半径方向外方に圧送され、潤滑油の外気との境界面がテーパシール部からスラストプレートの軸線方向外側面とこれと軸線方向に対向するカウンタプレートとの間に移動し、潤滑油の外気との境界面はこのシール部において潤滑油の表面張力と外気の大気圧とがバランスし保持されることから、オイルマイグレーション現象によってスラストプレート及びカウンタプレートの表面を半径方向内方に向かって拡散した潤滑油が、モータの回転時に遠心力の作用によって半径方向外方に圧送されることでこの二次的なシール部に保持される潤滑油に環流され、モータ外部への漏出が更に防止される。
【００１９】
また、一対のカウンタプレートには中央部にシャフトが微小間隙を介して遊挿される円形開口が形成されており、シャフトの外周面と円形開口の内周面との間の微小間隙の半径方向の寸法を、可能な限り小に設定することによって、潤滑油が気化することによって発生した蒸気の外部への流出抵抗を大にして潤滑油の境界面近傍に於ける蒸気圧を高く保てるので更なる潤滑油の蒸散が有効に阻止される。
【００２０】
一対のスラスト動圧軸受部間を連通する連通孔を、スラスト面のうち、スラスト動圧軸受部の外周端部近傍に開口するよう形成することで、上述の大気圧による押圧力に加えて、モータの回転によって潤滑油に作用する遠心力を潤滑油を再配分するための移動圧力として利用することができるようになり、連通孔を通じての再配分機能をより高めることができる。
【００２１】
尚、スリーブを、外周面に軸線方向に延設される切り欠きが形成され且つ一対のスラスト動圧軸受部の一部を構成するスラスト面及び一対のラジアル動圧軸受部の一部を構成するラジアル内周面を有する円筒状のスリーブ部材とこの部材の外周面が嵌合される円筒内周面を備えた外筒部の二つの部材から構造することによって、内筒部を外筒部の円筒内周面に嵌合することで内筒部の切り欠きと外筒部の円筒内周面との間に空隙が形成されて連通孔を構成することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモータの実施形態について、記録ディスク駆動用モータとして使用する場合を例にとり、図１及び図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明するが、本発明は以下に示す各実施例に限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態のモータの概略構成を模式的に示す縦断面図、また、図１のモータのスリーブ部材の概略構成を模式的に示し、図２（ａ）はスリーブ部材の外周部の一部を切り落とすことにより連通孔を形成する場合の斜視図であり、（ｂ）はスリーブ部材の外周部の一部を切り欠くことにより連通孔を形成する場合の斜視図である。
【００２４】
図１において、この記録ディスク駆動用モータ１は、ブラケット２と、このブラケット２の中央開口２ａ内に一方の端部が外嵌固定されるシャフト４と、このシャフト４に対して相対的に回転自在なロータ６とを備える。ロータ６は、外周部に記録ディスクＤが載置されるロータハブ６ａと、ロータハブ６ａに形成された円形貫通孔である中央孔６ａ１の内周面に嵌着され、潤滑油８が保持される微少間隙を介してシャフト４に軸支持されるスリーブ部材６ｂとを備えている。また、ロータハブ６ａの内周部には接着等の手段によってロータマグネット１０が固着されており、このロータマグネット１０と半径方向に対向してブラケット２にステータ１２が装着されている。
【００２５】
スリーブ部材６ｂの略中央部には内周面がシャフト４の外周面との間に潤滑油８が保持される微少間隙を形成するようスリーブ部材６ｂを軸線方向に貫通する貫通孔６ｃが形成されている。シャフト４の上部及び下部には半径方向外方に突出する円盤状の上部スラストプレート４ａ及び下部スラストプレート４ｂがそれぞれ取付けられており、中央孔６ａ１の上部スラストプレート４ａ及び下部スラストプレート４ｂに対応する部位には、各スラストプレート４ａ及び４ｂの外径よりも大径な上部開口６ｄ及び下部開口６ｅが中央孔６ａ１の内周面とスリーブ部材６ｂの軸線方向両端面である上部スラスト面６ｆと下部スラスト面６ｇとによって規定されている。この上部開口６ｄ及び下部開口６ｅは、中央部にシャフト４が挿通される開口７ａ２、７ｂ２を有するリング状の上部カウンタプレート７ａ及び下部カウンタプレート７ｂによって閉塞されている。
【００２６】
貫通孔６ｃ内周部から上部開口６ｄの外周部に至るスリーブ部材６ｂの上部スラスト面６ｆと、上部スラストプレート４ａの下面（軸線方向内側面）との間には、潤滑油８が保持される微少間隙が形成されており、上部スラストプレート４ａの下面には、ロータ６の回転にともない潤滑油８中に動圧を発生するための一群のスパイラル状溝１４が並列状に形成され上部スラスト動圧軸受部１６が構成されている。また、貫通孔６ｃ内周部から下部開口６ｅの外周部に至る下部スラスト面６ｇと、下部スラストプレート４ｂの上面（軸線方向内側面）との間には、潤滑油８が保持される微少間隙が形成されており、下部スラストプレート４ｂの上面には、ロータ６の回転にともない潤滑油８中に動圧を発生するための一群のスパイラル状溝１４が並列状に形成され下部スラスト動圧軸受部１８が構成される。これら上部及び下部スラスト動圧軸受部１６、１８に形成されるスパイラル状溝１４は、それぞれ潤滑油８に半径方向内方に向かって圧送するポンピング作用が発生するよう半径方向内方を向く形状を有している。
【００２７】
上部スラストプレート４ａの外周面４ａ１は軸線方向外側に向かって、これと半径方向に対向するロータ６の上部開口６ｄの内周面との間の間隙が拡大するよう、テーパ状に形成されており、上部スラスト動圧軸受部１６に保持される潤滑油８は、モータ１の停止時において、この上部スラストプレート４ａの外周面４ａ１とロータ６の上部開口６ｄの内周面との間の間隙中で大気との境界面を形成している。同様に、下部スラストプレート４ｂの外周面４ｂ１は軸線方向外側に向かって、これと半径方向に対向するロータ６の下部開口６ｅの内周面との間の間隙が拡大するよう、テーパ状に形成されており、下部スラスト動圧軸受部１８に保持される潤滑油８は、モータ１の停止時において、この下部スラストプレート４ｂの外周面４ｂ１とロータ６の下部開口６ｅの内周面との間の間隙中で大気との境界面を形成している。
【００２８】
上部及び下部スラスト動圧軸受部１６、１８に保持される潤滑油８を上部及び下部スラストプレート４ａ、４ｂの外周面４ａ１、４ｂ１とこれと半径方向に対向するロータ６の上部開口６ｄ及び下部開口６ｅの内周面との間の間隙中に大気との境界面を形成するよう保持することで、モータ１の回転時に遠心力の作用等によって潤滑油８が半径方向外方に押圧されて移動した場合でも上部開口６ｄ及び下部開口６ｅの内周面によってさらなる移動が阻止される。また、オイルマイグレーション現象によって上部及び下部スラストプレート４ａ、４ｂ及びロータ６の表面に拡散した潤滑油８は、遠心力の作用で半径方向外方に圧送されて、大気との境界面から潤滑油８に環流され、モータ１の外部への潤滑油８の漏出が防止される。
【００２９】
この場合、上部及び下部スラストプレート４ａ、４ｂの外周面４ａ１、４ｂ１とこれと半径方向に対向するロータ６の上部開口６ｄ、６ｅの内周面との間の間隙が軸線方向外側に向かって拡大するよう構成することで、上部第１テーパシール部１７ａ及び下部第１テーパシール部１９ａとが形成され、潤滑油８の表面張力と大気圧とがバランスして保持されている。
【００３０】
上部カウンタプレート７ａの下面７ａ１は、半径方向内方に向かうにつれて上部スラストプレート４ａの上面（軸線方向外側面）との間の軸線方向間隙が拡大するテーパ状に形成され、上部第２テーパシール部１７ｂが形成されている。この上部テーパシール部１７ｂは開口７ａ２とシャフト４の外周面との間の間隙を通じて外気に連通開放されており、モータ１の回転時において、潤滑油８は、上部第２テーパシール部１７ｂにおいて外気との境界面を形成して保持されている。また、下部カウンタプレート７ｂの上面７ｂ１は、半径方向内方に向かうにつれて下部スラストプレート４ｂの下面（軸線方向外側面）との間の軸線方向間隙が拡大するテーパ状に形成されており下部第２テーパシール部１９ｂが形成される。この下部第２テーパシール部１９ｂも同様に、開口７ｂ２とシャフト４の外周面との間の間隙を通じて外気に連通開放されており、モータ１の回転時において、潤滑油８は、下部第２テーパシール部１９ｂにおいて外気との境界面を形成して保持されている。
【００３１】
このように、モータ１の回転時において、潤滑油８の境界面が半径方向内方を向く各第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂ中にあることから、モータ１の回転時に潤滑油８に作用する遠心力によって、オイルマイグレーション現象で拡散した潤滑油８が半径方向外方に向かって圧送され、各第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂに保持される潤滑油８に環流され、モータ１の外部への漏出が更に防止される。
【００３２】
シャフト４の外周面の略中央部には、貫通孔６ｃの内周面との間の間隙が拡大する間隙拡大部が形成されるよう、環状凹部４ｃが形成されており、この凹部４ｃにはシャフト４中に形成された外気と連通する連通孔２０が開口し、この開口部より微少間隙中に取り込まれた外気は凹部４ｃと貫通孔６ｃの内周面との間に環状の気体介在部２２を形成する。この気体介在部２２に保持される外気によってシャフト４の外周面と貫通孔６ｃの内周面との間の微少間隙中に保持された潤滑油８は軸線方向上下に分割されることとなる。
【００３３】
貫通孔６ｃの内周面の、凹部４ｃに保持される外気によって軸線方向上下に分割されて保持される潤滑油８に対応する部位には、ロータ６の回転にともない潤滑油８中に動圧を発生するための一群のヘリングボーン状溝２４が並列状に形成され上部ラジアル動圧軸受部２６及び下部ラジアル動圧軸受部２８が構成されている。これら上部及び下部ラジアル動圧軸受部２６、２８に形成されるヘリングボーン状溝２４は、互いに逆方向のスパイラル状溝を連結したものであり、それぞれ発生する動圧の圧力ピークが、軸線方向外側に偏倚して現れるよう、つまり上部及び下部ラジアル動圧軸受部２６、２８に形成されるヘリングボーン状溝２４による潤滑油８に対するポンピング作用が上部及びスラスト動圧軸受部１６、１８側に向かって作用するよう、軸線方向外側に位置するスパイラル状溝が軸線方向内側に位置するスパイラル状溝に比べて短い軸線方向にアンバランスな形状に構成されている。
【００３４】
この構成において、各スラスト動圧軸受部１６、１８には形成される動圧発生手段はスパイラル形状の溝であるのでそれのみでは必要な軸線方向の荷重支持圧を発生できないが、隣接する各ラジアル動圧軸受部２６、２８のヘリングボーン状溝２４を、発生する動圧の圧力ピークが軸線方向外側（各スラスト動圧軸受部１６、１８側）に偏倚する形状とすることで両軸受部の協働によりスラスト部に必要な動圧を発生せしめて負荷を支持している。この場合、ロータ６の回転時にラジアル動圧軸受部２６、２８近傍の潤滑油８の気体介在部２２側端部境界面がラジアル動圧軸受部２６、２８内に移動してアンバランスなヘリングボーン状溝２４の一部を大気中に露出せしめてスラスト動圧軸受部１６、１８の動圧と平衡するよう溝諸元を設定する。
【００３５】
また、上部及び下部ラジアル動圧軸受部２６、２８は隣接するスラスト動圧軸受部１６、１８とは潤滑油８が連続して保持されており、片方の潤滑油８の境界面（気体介在部２２中に保持される外気との境界面）から他方の潤滑油８の境界面（第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂ中の外気との境界面）に至るまで動圧が極大となるのは１点のみで極小となる点は存在せず、従って、潤滑油８中に気泡が含まれていても自動的に圧力が最小となる境界面から容易に大気中に排除する構成とすることができる。
【００３６】
このように、各動圧軸受部１６、１８、２６及び２８に保持される潤滑油８中に生じた気泡は、順次低圧側に移動し、各潤滑油８の境界面より大気中に開放されるため、気泡が潤滑油８中に滞留することがなく、モータ１の温度上昇時に気泡が熱膨張し潤滑油８が軸受外部に漏出することが防止される。
【００３７】
また、上部及び下部スラスト動圧軸受部１６、１８間に位置するスリーブ部材６ｂの内周面には、一対のスラスト動圧軸受部１６、１８間を連通する連通孔９が形成されている。この連通孔９は、両端部が各スラスト動圧軸受部１６、１８の外周端部近傍に開口しており、各スラスト動圧軸受部１６、１８に保持される潤滑油８に連続して潤滑油８が毛細管現象によって保持されている。
【００３８】
上部スラスト動圧軸受部１６並びに上部ラジアル動圧軸受部２６に保持される潤滑油８と下部スラスト動圧軸受部１８並びに下部ラジアル動圧軸受部２８に保持される潤滑油８との間に、量的なアンバランスが生じた場合、潤滑油８の境界面はモータ１の停止時においては第１テーパシール部１７ａ、１９ａ中の、また、モータ１の回転時においては第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂ中のより間隙が拡大した部分に位置するようになり、上部第１テーパシール部１７ａ又は上部第２テーパシール部１７ｂ中において、潤滑油８の表面張力、潤滑油８の分子と上部第１テーパシール部１７ａ又は上部第２テーパシール部１７ｂの潤滑油８との接触面を構成する部材の分子とが引き合う力及び外気の大気圧とがバランスすることで形成される潤滑油８の境界面のメニスカスの間隙と、下部第１テーパシール部１９ａ又は下部第２テーパシール部１９ｂ中において、潤滑油８の表面張力、下部第１テーパシール部１９ａ又は下部第２テーパシール部１９ｂと外気の大気圧とがバランスすることで形成される潤滑油８の境界面のメニスカス断面の曲率半径に差異が生じる。
【００３９】
潤滑油８が多く保持される側のメニスカスは、潤滑油８が少ない側のメニスカスよりも当然に第１テーパシール部１７ａ、１９ａ又は第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂ中の大きな間隙部分にあることから、間隙が小の部分、即ち断面の曲率半径が小のメニスカスでの潤滑油８の表面張力と潤滑油８の分子と第１テーパシール部１７ａ、１９ａ又は第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂの潤滑油８との接触面を構成する部材の分子とが引き合う力との間の差圧は、間隙が大の部分、即ち断面の曲率半径が大のメニスカスの差圧よりも大きくなるので、それぞれのメニスカスに隣接する潤滑油８の圧力に差を生じる。
【００４０】
これに応じて潤滑油８の保持量が多い側から少ない側への移動圧力、即ち潤滑油８の境界面を第１テーパシール部１７ａ、１９ａ又は第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂ側から各スラスト動圧軸受部１６、１８側へと押圧するより大きな圧力が生じ、第１テーパシール部１７ａ、１９ａ又は第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂ中に形成される潤滑油８の境界面のメニスカスの断面の曲率半径が同等となり大気圧による押圧力が釣り合うようになるまで、つまり第１テーパシール部１７ａ、１９ａ又は第２テーパシール部１７ｂ、１９ｂ中の潤滑油８の境界面が同等の間隙位置になるまで、連通孔９を通じて潤滑油８の再配分が行われて、上部スラスト動圧軸受部１６並びに上部ラジアル動圧軸受部２６に保持される潤滑油８と下部スラスト動圧軸受部１８並びに下部ラジアル動圧軸受部２８に保持される潤滑油８との間の量的なアンバランスが解消される。
【００４１】
特に、連通孔９内には常時各スラスト動圧軸受部１６、１８に保持される潤滑油８に連続して潤滑油８が毛細管現象によって保持されており、モータ１の回転時においては、上述の大気圧による各テーパシール部１７ａ、１７ｂ、１９ａ及び１９ｂから各スラスト動圧軸受部１６、１８側への押圧力に加えて、モータ１の回転による遠心力が潤滑油８の外気との境界面のメニスカスに作用することとなるため、連通孔９を上下スラスト面６ｆ、６ｇのうち各スラスト動圧軸受部１６、１８の外周端部近傍に開口するよう形成することで潤滑油８に対してより大きな移動圧力が付与されることとなり、モータ１に印加される外的な振動、衝撃等に起因して一方の軸受部に保持されていた潤滑油８が多量に他方に移動した場合でも、潤滑油８が過小となった軸受部側に速やかに潤滑油８を再配分することができる。
【００４２】
このように、上部スラスト動圧軸受部１６並びに上部ラジアル動圧軸受２６に保持される潤滑油８と下部スラスト動圧軸受部１８並びに下部ラジアル動圧軸受部２８に保持される潤滑油８が移動可能となり、保持される潤滑油８に量的なアンバランス生じた場合に連通孔９を通じて潤滑油８の再配分が行われることで、上部スラスト動圧軸受部１６並びに上部ラジアル動圧軸受２６に保持される潤滑油８と下部スラスト動圧軸受部１８並びに下部ラジアル動圧軸受部２８に保持される潤滑油８の保持量が均一化され、モータ１の安定した回転を得ることができる。
【００４３】
また、連通孔９は、図２（ａ）に示すとおり、スリーブ部材６ｂの外周面の一部を上部スラスト面６ｆから下部スラスト面６ｇにわたって厚み寸法で約５０から１００μｍ程度切り落とすことによって平面９ａを形成し、このスリーブ部材６ｂをロータハブ６ａの円形貫通孔である中央孔６ａ１内に嵌入することで平面９ａと中央孔６ａ１の内周面との間に空隙を規定して連通孔９を構成する、あるいは図２（ｂ）に示すとおり、スリーブ部材６ｂの外周面に深さが約５０から１００μｍ程度で軸線方向に延設される断面略Ｖ字状の溝９ｂを形成し、このスリーブ部材６ｂをロータハブ６ａの中央孔６ａ１内に嵌入することで溝９ｂと中央孔６ａ１との間に空隙を規定して連通孔９を構成することが可能である。
【００４４】
尚、ロータ６が一つの部材から形成される場合、各スラスト動圧軸受部１６、１８を構成する上部スラスト面６ｆから下部スラスト面６ｇに至る直径が約５０から１００μｍ程度の貫通孔を形成することによって、連通孔９を形成することも可能である。加えて、図１及び図２（ａ）、（ｂ）においては、連通孔９を周方向に２箇所形成する構成した場合を図示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、周方向等間隔に複数の連通孔９を構成する、あるいは連通孔９を一つのみ構成することも可能である。
【００４５】
上部及び下部カウンタプレート７ａ、７ｂの内周面７ａ２、７ｂ２とシャフト４の外周面との間の半径方向の間隙を可能な限り小さく設定することによって、モータ１の回転時に各スラストプレート４ａ、４ｂの軸線方向外側面とカウンタプレート７ａ、７ｂの上面７ａ１及び下面７ｂ１との間に規定される軸線方向間隙とシャフト４の外周面と各カウンタプレート７ａ、７ｂの円形開口の内周面７ａ２、７ｂ２との間に規定される半径方向間隙とで発生する空気流の流速に差異が生じることで、潤滑油８が気化することによって生じた蒸気（オイルミスト）のモータ１の外部への流出抵抗を大きくして潤滑油８の境界面近傍に於ける蒸気圧を高く保てるので更なる潤滑油８の蒸散を防止することができる。尚、これら各面に例えばフッ素系材料からなる撥油剤を塗布しておくと、上記シール効果に加えて潤滑油８に遠心力の作用しないモータ１の停止時に潤滑油８がオイルマイグレーション現象によって上部及び下部カウンタプレート７ａ、７ｂの内周面７ａ２、７ｂ２とシャフト４の外周面との間の半径方向の間隙を通じてモータ１の外部に漏出することを防止できる。
【００４６】
また、各スラスト動圧軸受部１６、１８とこれらに隣接する各ラジアル動圧軸受部２６、２８に連続して保持する潤滑油８中の動圧が極小となる点が存在しないことから、各スラスト動圧軸受部１６、１８と各ラジアル動圧軸受部２６、２８の境界部にあたるシャフト４と各スラストプレート４ａ、４ｂとの締結部付近と外気とを連通する、例えば呼吸孔等をスラストプレートに設けることが不要となる。
【００４７】
更に、呼吸孔等の構成の廃止及びスパイラル状溝１４の採用等によって、スラストプレート４ａ、４ｂの外径を小径化することができるためる、スラストプレートの構成を簡略化し加工工数が削減されることでモータの低コスト化に寄与するとともに、モータ１の回転時にスラストプレート４ａ、４ｂの周速が小さくなり、潤滑油８の粘性抵抗による軸受損が抑制されて、モータ１の電気的効率を高め、消費電力を抑制することができる。
【００４８】
加えて、スラストプレート４ａ、４ｂを小径化することができることで、下部スラスト動圧軸受部１８がロータマグネット１０及びステータ１２からなる磁気回路部に与える影響を少なくすることができ、換言するとロータマグネット１０及びステータ１２からなる磁気回路部に十分なスペースを確保することができるため、十分な駆動トルクを得ることができる。
【００４９】
以上、本発明に従う記録ディスク駆動用モータの一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のモータによれば、一方のスラスト動圧軸受部及びこれに隣接するラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油と他方のスラスト動圧軸受部及びこれに隣接するラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油との間に量的なアンバランスが生じた場合、一対のラジアル動圧軸受部並びにこれらに隣接するスラスト動圧軸受部のそれぞれに保持される潤滑油の表面張力、外気の大気圧等が相互にバランスしようとすることによって、潤滑油の保持量が多い側から少ない側への移動圧力が誘起され、この移動圧力により一対のスラスト動圧軸受部間を連通する連通孔を通じて潤滑油の保持量が均等になるまで再配分が行われ、各ラジアル動圧軸受部及びそれらに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑油との間の量的なアンバランスが解消され、モータの安定した回転を得ることができる。
【００５１】
すなわち、一方のスラスト動圧軸受部及びこれに隣接するラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油と他方のスラスト動圧軸受部及びこれに隣接するラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油との間に量的なアンバランスが生じた場合、テーパ状の間隙部中に規定される潤滑油と外気との境界面に形成されるメニスカスの位置が移動し、潤滑油の表面張力、潤滑油の分子とテーパ状の間隙を構成する各部材の分子とが引き合う力及び外気の大気圧とがバランスすることにより形成されるメニスカスの断面の曲率半径に差異が生じることで、潤滑油の保持量が多い側から少ない側への移動圧力が誘起されて、各テーパシール部中に形成される潤滑油の境界面のメニスカスの断面の曲率半径が同等になるまで、この移動圧力により一対のスラスト動圧軸受部間を連通する連通孔を通じて潤滑油の再配分が行われ、各ラジアル動圧軸受部及びそれらに隣接するスラスト動圧軸受部に保持される潤滑油との間の量的なアンバランスが解消される。
【００５２】
本発明の請求項２に記載のモータによれば、ラジアル動圧軸受部側の潤滑油の境界面からスラスト動圧軸受部側の潤滑油の境界面に至るまで動圧が極大となるのは１点のみで極小となる点は存在せず、従って、潤滑油中に気泡が含まれていても自動的に圧力が最小となる潤滑油の境界面から大気中に排除する構成とすることができる。
【００５３】
また、スラスト動圧軸受部に動圧発生手段として潤滑油を半径方向内方に圧送する形状のスパイラル状溝を形成し、これに隣接し連続して潤滑油を保持するラジアル動圧軸受部に動圧発生手段として潤滑油をスラスト動圧軸受部方向に圧送するよう軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン状溝を形成して、潤滑油に含まれる気泡を自動的に圧力が最小となる潤滑油の境界面から大気中に排除する構成とすることで、例えばラジアル動圧軸受部とこれに隣接するスラスト動圧軸受部との境界部を外気に連通するためにスラストプレートに形成されていた呼吸孔や循環孔等が不要となり、スラストプレートが小径化されることで、シャフトにスラストプレートを固定する際の直角度等の要求精度が幾分緩和されてスラストプレートの加工や組立が容易になりモータの低コスト化に寄与することができるとともにスラストプレートの周速が小さくなり、潤滑油の粘性抵抗を抑制することができるのでモータの電気的効率を向上することができる。
【００５４】
本発明の請求項３に記載のモータによれば、オイルマイグレーション現象によってスラストプレート及びカウンタプレートの表面に拡散した潤滑油がこのモータの回転時に遠心力によって潤滑油に環流され、モータ外部への漏出が更に防止される。
【００５５】
本発明の請求項４に記載のモータによれば、潤滑油が気化することによって生じた蒸気の外部への流出抵抗を大にして潤滑油の境界面近傍に於ける蒸気圧を高く保てるので更なる潤滑油の蒸散を有効に阻止することができる。
【００５６】
本発明の請求項５に記載のモータによれば、モータの回転時に潤滑油に遠心力が作用することで潤滑油を再配分するための移動圧力が高くなり、連通孔を通じての潤滑油の再配分機能をより向上することができ、モータに印加された外的な振動、衝撃等に起因して一方の軸受部側に保持されていた潤滑油が他方側の軸受部へと移動した場合であっても、潤滑油が過小となった側の軸受部へ潤滑油を速やかに環流することができる。
【００５７】
本発明の請求項６に記載のモータによれば、一対のスラスト動圧軸受部間を連通する連通孔を比較的容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のモータの概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１のモータのスリーブ部材の概略構成を模式的に示し（ａ）はスリーブ部材の外周部の一部を切り落とし平面を形成することにより連通孔を形成する場合の斜視図であり、（ｂ）はスリーブの外周部の一部にＶ字状溝を形成することにより連通孔を形成する場合の斜視図である。
【符号の説明】
１モータ
４シャフト
４ａ、４ｂスラストプレート
６ｂスリーブ部材
９連通孔
１６、１８スラスト動圧軸受部
２２気体介在部
２６、２８ラジアル動圧軸受部

Claims

シャフトの両端部近傍に固着された一対の円盤状スラストプレートと、
前記シャフトの外周面にラジアル微小間隙を介して対向するラジアル内周面、前記一対のスラストプレートの相互に対向する側の軸線方向面にそれぞれスラスト微小間隙を介して対向する一対のスラスト面及び前記一対のスラストプレートの外周面とそれぞれ軸線方向外方側に向かって拡大するテーパ状の間隙を介して半径方向に対向する一対の囲繞内周面を有するスリーブと、
前記一対のスラストプレートの前記軸線方向面とこれらと対向する前記スリーブのスラスト面との間に規定される前記スラスト微小間隙中に潤滑油を保持してなる一対のスラスト動圧軸受部と、
該一対のスラスト動圧軸受部に隣接し前記シャフトの外周面と前記スリーブのラジアル内周面との間に規定される前記ラジアル微小間隙中に前記スラスト動圧軸受部に保持される潤滑油に連続して潤滑油を保持してなる一対のラジアル動圧軸受部と
を備えたモータにおいて、
前記スラスト微小間隙に保持される潤滑油は、前記スラストプレートの外周面と前記スリーブの囲繞内周面との間に形成される間隙内において外気に臨み、
前記シャフトの外周面とこれに対向する前記ラジアル内周面との間隙は、前記一対のラジアル動圧軸受部の中間において拡大し、該拡大部分はテーパ状の間隙を介して前記ラジアル微小間隙に接続し、かつ、該拡大部には空気が保持されて環状の気体介在部が設けられると共に、前記一対のラジアル動圧軸受部に保持される潤滑油は、該気体介在部に保持される空気によって分離され、
前記シャフトには、前記気体介在部に開口し該気体介在部とモータ外部とを連通するための呼吸孔が形成されており、
前記スラスト動圧軸受部とラジアル動圧軸受部との間に連続して保持される潤滑油は、前記スラストプレートの外周面と前記スリーブの囲繞内周面との間に形成されるテーパ状の間隙及び前記環状の気体介在部のテーパ状の間隙において、前記潤滑油の表面張力と外気圧とがバランスする位置にそれぞれメニスカスを形成して保持されており、また、
前記スリーブには、前記一対のスラスト動圧軸受部を構成する前記スラスト面間を軸線方向に貫通し且つ前記一対のスラスト動圧軸受部に連続して潤滑油が保持される連通孔が少なくとも一つ形成されており、
一方の前記スラスト動圧軸受部及びこれに隣接する前記ラジアル動圧軸受部に連続して保持されている潤滑油と他方の前記スラスト動圧軸受部及びこれに隣接する前記ラジアル動圧軸受部に連続して保持されている潤滑油との間に量的なアンバランスが生じた場合に、前記メニスカスの曲率半径が実質的に同等となるよう前記連通孔を通じて前記潤滑油が移動することを特徴とするモータ。
前記スラスト動圧軸受部には動圧発生手段として潤滑油を半径方向内方に押圧する形状のスパイラル状溝が形成され、前記ラジアル動圧軸受部には動圧発生手段として潤滑油を該スラスト動圧軸受部方向に圧送するよう軸線方向にアンバランスな形状のヘリングボーン状溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記一対のスラストプレートの軸線方向外方には、中央部に前記シャフトが微小間隙を介して遊挿される円形開口が形成され前記一対のスラストプレートとの間に軸線方向寸法が半径方向内方に向かって拡大する間隙を介して対向するスラスト外面を有する一対のカウンタプレートが配設され、モータの回転時において前記一対のスラスト動圧軸受部に保持される潤滑油の外気との境界面は該スラストプレートと該カウンタプレートとの間に規定される間隙中に存在することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
前記シャフトの外周面と前記一対のカウンタプレートの円形開口の内周面との間に規定される微小間隙の半径方向寸法は、十分に微小として、該シャフトの外周面と一対のカウンタプレートの円形開口の内周面との間に規定される微小間隙と前記一対のスラストプレートと一対のカウンタプレートのスラスト外面との間に規定される間隙との間に流通抵抗を発生させ、該流通抵抗によって気化した前記潤滑油がモータの外部へと流出することを防止するシール手段を構成するとともに、前記一対のスラスト動圧軸受部は該シール手段を通じてのみ外気に開放されていることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
前記連通孔は、前記スラスト面のうち前記一対のスラスト動圧軸受部の外周端部近傍に開口するよう形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ。
前記スリーブは、外周面に軸線方向の切欠きが形成され且つ前記スラスト面及び前記ラジアル内周面を有する円筒状のスリーブ部材と該スリーブ部材の外周面が嵌合される円筒内周面を備えた外筒部とから構成され、前記連通孔は該軸線方向の切欠きと該円筒内周面とによって規定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ。