JP3652875B2

JP3652875B2 - モータ

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Publication number: JP3652875B2
Application number: JP07880598A
Authority: JP
Inventors: 義和市山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: JPH11285195A; US6034454A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体駆動装置に組み込まれた例えばハードディスクなどの記録媒体を回転駆動するために用いられる潤滑流体による動圧軸受を使用したモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、軸体とスリーブ部材とを相対的に回転支持するために、両者間に介在させた潤滑流体の流体圧力を利用する動圧軸受が用いられたモータが使用されており、その一例について、以下に図５を用いて詳細に説明する。
【０００３】
図５は、従来の動圧流体軸受モータの構成を示す縦断面図である。
【０００４】
図５において、この動圧流体軸受モータ５０の軸体保持筒５１は、その大径円筒状の基部５１ａの下部外周部が記録媒体駆動装置の基盤５２の円形嵌合孔５２ａ内に嵌合固定されており、その基部５１ａの上端には環状板部５１ｂを介して小径円筒状のスリーブ部５１ｃが同軸状に設けられている。また、基部５１ａの内周下端部にはスラストカバー５３が嵌合固定されることで内部を閉塞するようになっている。
【０００５】
これらの軸体保持筒５１およびスラストカバー５３で軸体保持体が構成されており、この軸体保持筒５１のスリーブ部５１ｃ内で垂直姿勢の回転軸体５４が、それらの間隙内に潤滑油などの潤滑流体５５を毛細管現象で保持させた状態で回転自在に保持されてラジアル動圧流体軸受部を構成している。また、軸体保持筒５１の基部５１ａおよび環状板部５１ｂとスラストカバー５３内で、回転軸体５４の下端外周部に外嵌固定された円盤状のスラスト板５６が、それらの間隙内に潤滑流体５５を毛細管現象で保持させた状態で回転自在に保持されてスラスト動圧流体軸受部を構成している。これらのラジアル動圧流体軸受部およびスラスト動圧流体軸受部により、回転軸体５４およびスラスト板５６と軸体保持部体との相対回転時における潤滑流体５５の動圧を利用する動圧流体軸受が構成されている。
【０００６】
また、この回転軸体５４の高さ方向の略中央部の外周面に環状溝５７が形成されており、この環状溝５７はスリーブ部５１ｃの内周面とで囲まれ、その内周面に形成された通気孔（呼吸孔）５８を介して外部と連通された気体介在部５９に構成されている。この気体介在部５９には、スリーブ部５１ｃと回転軸体５４の間隙の全周に亘って空気が介在している。
【０００７】
さらに、スラスト板５６の上下面および、気体介在部５９の上下のスリーブ部５１ｃの各内周面にはそれぞれ各ヘリングボーン溝６０がそれぞれ形成されており、回転軸体５４の順方向回転により、それぞれの位置の潤滑流体に、ラジアル荷重支持圧およびスラスト荷重支持圧を発生させるようになっている。
【０００８】
さらに、このスリーブ部５１ｃの外周部には、ステータコア（図示せず）にモータコイル（図示せず）が巻回されたステータ６１が外嵌固定されている。また、回転軸体５４の上端外周部には、下に円形凹状（カップ状）のロータハブ６２の中央孔が外嵌固定されており、このロータハブ６２の外周壁６２ａの内周部には所定間隔毎にロータマグネット６３が、ステータ６１と径方向に対向して配設されて回転駆動部を構成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の動圧流体軸受のようにラジアル動圧流体軸受部およびスラスト動圧流体軸受部を用いた場合には、スラスト動圧流体軸受部にスラスト板５６を使用し、アキシャル方向（軸方向）の支持を安定化（軸方向のガタを小さく）させるためにスラスト板５６の上下面側をスラスト動圧流体軸受としているが、確かにアキシャル方向の支持は安定化しているものの、軸受損としては大きくモータの電気的効率がよくないという問題を有していた。
【００１０】
また、従来の動圧流体軸受にはスラストプレートを用いずに回転軸体の端面にのみ動圧発生溝を形成してスラスト軸受部を構成するものがある。この場合には、確かに軸受損としては小さくモータの電気的効率も良好であるが、スラストプレートのような突出部を有しないため、回転軸体の抜け止め構造を別途設ける必要があると共に、アキシャル方向（軸方向）の可動量が大きく、衝撃印加時にハードディスク等の記録媒体とこの記録媒体に近接し情報を読み書きする磁気ヘッド等が接触し破損するという問題を有していた。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、回転軸体の抜け止めを要さず、かつアキシャル方向の可動量を抑制することができると共に、その軸受損を軽減してモータの電気的効率を向上させることができるモータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータは、軸体と、前記軸体の下端部から径方向外方に延設された略円盤状スラストプレートと、前記軸体及び前記スラストプレートと微小間隙を形成して対向する円筒状スリーブ部材と、前記微小間隙の少なくとも一部に保持された潤滑流体とから構成され、前記軸体と前記スリーブ部材とを前記軸体の軸心を中心に相対的に回動自在に保持する動圧流体軸受手段を有し、前記軸体はロータマグネットを備えたロータに固着され、前記スリーブ部材がステータとともに固定部材をなすモータであって、前記軸体と前記スリーブ部材の径方向に対向する面間には前記潤滑流体が保持されたラジアル軸受部が形成され、前記スラストプレートの上面と前記スリーブ部材の軸線方向に対向する面間には前記潤滑流体が保持されたスラスト軸受部が形成されるとともに前記スラストプレートの下面には外気に連通する気体が介在するスラスト気体介在部が形成されており、前記スラストプレートの上面を前記スリーブ部材の軸線方向に対向する面側に付勢するように前記ロータが磁気バイアスされることを特徴とするものである。
【００１３】
ここでいう外気というのは、軸体及びスラストプレートとスリーブ部材の微小間隙の外の雰囲気を言い、モータの内外、モータを組み込んだ装置の内外を問わない。その外気の圧力は大気圧であるか否かを問わない。
【００１４】
この構成において、スラスト気体介在部は外気に連通しており、潤滑流体の充填時あるいはモータ回転時に軸受部の動圧発生溝による攪拌によって潤滑流体内に発生した気泡をこの連通孔を通じて軸受部外に排出することにより、モータの温度上昇によって気泡が熱膨張し潤滑流体が軸受部外に漏出することを防止することができる。
【００１５】
また、潤滑流体の表面張力とスラスト気体介在部は、外気圧によってバランスしており、潤滑流体が蒸発等によって減少した場合には、外気圧によってスラスト気体介在部が拡大し、軸受部以外の部分に存在していた潤滑流体を軸受部に補給することで、軸受部には常に潤滑流体が存在するようにしてモータの信頼性を向上することができる。
【００１６】
気体介在部においては、軸体とスリーブ部材の相対回転時に潤滑流体の粘性抵抗が生じないので、潤滑流体による損失（軸受損）が低減され、モータの電気的効率を向上させることができる。
【００１７】
磁気バイアスとは、ロータが固定部材に対して磁力により吸引あるいは反発され、その作用方向に付勢力を得ることをいうが、この磁気バイアスは、例えば固定部材に備えられたステータとこれに対向してロータに固着されたロータマグネットの磁気中心を軸線方向に異ならしめることによって実現できる他、固定部材のロータマグネットに軸線方向に対向する部分に磁性部材を配置するあるいは固定部材とロータの軸線方向に対向する部分に同極又は異極に着磁されたマグネットをそれぞれ配置することによっても可能である。前記本発明におけるモータは、スラストプレートの下面側にスラスト気体介在部が形成されているため、スラスト軸受部はスラストプレートの上面側にしか設けられていないが、スラストプレートの下面側で支持すべきアキシャル方向負荷に対する支持力は、スラストプレートの上面をスリーブ部材の軸線方向に対向する面側に付勢するようにロータが磁気バイアスされることで補っている。
【００１８】
また、スラスト軸受部をスラストプレートを用いて構成することによって、ロータのアキシャル方向の可動量を抑制することができ、衝撃印加時にロータに載置されるハードディスク等の記録媒体及びこの記録媒体に近接し情報を読み書きする磁気ヘッド等を保護することができる。また、スラスト軸受部にスラストプレートを用いることで軸体の抜け止め等特別な構造は不要である。
【００１９】
本発明の別の構成のモータは、ラジアル軸受部は、前記スリーブ部材に形成された呼吸孔を通じて外気に連通する気体が全周にわたって介在するラジアル軸受部間気体介在部によって前記潤滑流体が分離された一対のラジアル軸受から構成されることを特徴とする。
【００２０】
このように、スラスト部だけではなく、ラジアル軸受部にも気体介在部を形成することで、潤滑流体による軸受損を更に低減しモータの電気的効率を向上することができると共に、ラジアル軸受部において生じた気泡の排出並びに潤滑流体の減少時の軸受部への潤滑流体の供給をより円滑かつ確実に行うことができる。
【００２１】
また、本発明の別の構成のモータにおいては、前記スリーブ部材に形成された呼吸孔は前記スラスト気体介在部まで延設され、前記スラスト気体介在部は前記呼吸孔を通じて外気と連通することができる。
【００２２】
更に、前記スラスト気体介在部は、前記軸体の軸心部に形成された連通孔を通じて前記ラジアル軸受部間気体介在部に連通し、前記スリーブ部材に形成された呼吸孔を通じて外気に連通することも可能である。
【００２３】
加えて、本発明の更に別の構成のモータにおいては、前記ラジアル軸受部と前記スラスト軸受部とを、前記スラスト気体介在部を通じて外気に連通するラジアル／スラスト軸受部間気体介在部によって分離することを特徴とする。
【００２４】
潤滑流体中に生じた気泡は、ラジアル軸受部とスラスト軸受部の境界付近に集まりがちであり、これは動圧発生溝としてヘリングボーン溝をラジアル軸受部とスラスト軸受部の双方に形成した場合、圧力がヘリングボーン溝の中心部付近（軸受部の中心付近）に集中することから更に顕著になる。そこでラジアル軸受部とスラスト軸受部の境界部に外気に連通する気体介在部を設けることによって、この部分に溜った気泡を円滑に除去することができるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る動圧流体軸受モータの実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下に示す各実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の動圧流体軸受モータにおける概略要部構成の軸受部分を模式的に示す縦断面図であり、図５の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
図１において、この動圧流体軸受モータ１は、回転軸体２と、この回転軸体２の下端部に外嵌固定された円盤状のスラスト部材としてのスラストプレートであるスラスト板３と、これらの回転軸体２およびスラスト板３を回転自在に保持する保持体としてのスリーブ部材の保持筒４と、その保持筒４の内周下端部に嵌合固定された円盤状のスラストカバー５と、これらの保持筒４およびスラストカバー５と回転軸体２およびスラスト板３との間隙に毛細管現象で保持された潤滑油などの潤滑流体６と、回転軸体２の高さ方向の略中央外周部分に全周に亘って形成された環状溝７が形成され、この環状溝７が通気孔８を介して外部と連通した大気開放のラジアル軸受部間気体介在部としての第１気体介在部９と、スラスト板３の下面に対向したスラストカバー５の上面にその内径がスラスト板３の外径よりも小径の凹部１０が形成され、この凹部１０内が通気孔１１を介して環状溝７と連通した大気開放のスラスト気体介在部としての第２気体介在部１２と、第１気体介在部９の上側のスリーブ状の保持筒４の内周面に形成され、回転時にその中心部のく字状屈曲部に向かって両方向から作用する動圧を潤滑流体６に発生させるく字状のヘリングボーングルーブ１３と、第１気体介在部９の下側のスリーブ状の保持筒４の内周面に形成された下向きのスパイラルグルーブ１４と、スラスト板３の上面に形成された内向き（中心向き）のスパイラルグルーブ１５と、保持筒４の外周側に配設され、回転軸体２およびスラスト板３を保持筒４およびスラストカバー５内で回転駆動させるためのモータコイル１６とを有している。
【００２８】
このヘリングボーングルーブ１３は、図２（ａ）の保持筒４の内周面上部に形成された逆方向のパイラルグルーブ１３ａ，１３ｂが上下にく字状に配設されたものであり、回転軸体２の回転時に、中心部分のくの字の屈曲部分１３ｃに向けて両方から潤滑流体６を移動させることで作用する動圧を発生させるようになっている。また、スパイラルグルーブ１４は、図２（ａ）の保持筒４の内周面下部に示しており、回転軸体２の回転時に、一方向の下側にのみ作用する動圧を発生させるようになっている。さらに、スパイラルグルーブ１５においては、図２（ｂ）のスラスト板３の斜視図に示すようにスラスト板３の上面３ａに形成されており、スラスト板３の回転時に、一方向の内側（中心側）にのみ作用する動圧を発生させるようになっている。
【００２９】
また、この第１気体介在部９よりも上側の回転軸体２と保持筒４との間隙内の潤滑流体６に、回転軸体２の回転時にヘリングボーングルーブ１３の作用によりラジアル荷重支持圧を発生させる上部ラジアル軸受部１７と、第１気体介在部９よりも下側の回転軸体２と保持筒４との間隙内の潤滑流体６に、回転軸体２の回転時に下向きのスパイラルグルーブ１４の作用によりによりラジアル荷重支持圧を発生させる下部ラジアル軸受部１８と、スラスト板３の上面と保持筒４との間隙内の潤滑流体６に、スラスト板３の回転時に内向き（中心向き）のスパイラルグルーブ１５の作用によりスラスト荷重支持圧を発生させる上部スラスト軸受部１９とで、本発明の軸受損を軽減した動圧流体軸受が構成されている。このように、スラスト軸受部として従来のような下面側の下部スラスト軸受部を設けておらず、上部スラスト軸受部１９だけでスラスト荷重支持圧を得るようにしている。また、下部スラスト軸受部１９にはスパイラルグルーブ１５が配設されており、スパイラルグルーブ１５とすることでベアリングスパンが確保されて回転剛性が確保される。
【００３０】
このとき、スラスト板３の下面側の第２気体介在部１２は、通気孔１１、環状溝７さらに通気孔８よりなる連通孔を介して外気に連通して大気開放状態となっており、潤滑流体６の充填時あるいはモータ回転時に、上部ラジアル軸受部１７のヘリングボーングルーブ１３、下部ラジアル軸受部１８の下向きのスパイラルグルーブ１４および上部スラスト軸受部１９の内向きのスパイラルグルーブ１５の動圧発生溝による攪拌によって潤滑流体６内に発生した気泡をこの連通孔を通じて軸受部外に排出することにより、モータの温度上昇によって気泡が熱膨張し潤滑流体６が軸受部外に漏出することを防止するようになっている。
【００３１】
また、この潤滑流体６の表面張力と第１気体介在部９及び第２気体介在部１２は、外気圧によってバランスしており、潤滑流体６が蒸発等によって減少した場合には、外気圧によって各気体介在部が拡大し、軸受部以外の部分に存在していた潤滑流体６を軸受部に補給することで、軸受部には常に潤滑流体６が存在するようにしてモータの信頼性を向上するようになっている。
【００３２】
このような第１気体介在部９及び第２気体介在部１２には潤滑流体６が保持されておらず、回転軸体２及びスラスト板３と保持筒４の相対回転時に潤滑流体６の粘性抵抗が生じないので、潤滑流体６による損失（軸受損）が低減され、モータの電気的効率を向上させるようになっている。
【００３３】
さらに、スラスト板３の下面側に第２気体介在部１２が形成されているため、上部スラスト軸受部１９はスラスト板３の上面側にしか設けられておらず、スラスト板３の下面側で支持すべきアキシャル方向負荷に対する支持力は、スラスト板３の上面を保持筒４の軸線方向に対向する面側に付勢するように磁気バイアスされることで補うように構成している。
【００３４】
さらに、上部スラスト軸受部１９を、スラスト板３を用いて構成することによって、ロータのアキシャル方向の可動量を抑制可能に構成している。これによって、衝撃印加時にロータに載置されるハードディスク等の記録媒体及びこの記録媒体に近接し情報を読み書きする磁気ヘッド等を保護することができる。また、上部スラスト軸受部１９にスラスト板３を用いることで回転軸体２の抜け止め等特別な構造は不要である。
【００３５】
上記構成により、モータコイル１６への通電で回転軸体２およびスラスト板３が保持筒４およびスラストカバー５内で回転駆動することになるが、このとき、上部ラジアル軸受部１７において、回転軸体２と保持筒４との間隙内の潤滑流体６は、回転軸体２の回転でヘリングボーングルーブ１３のく字状屈曲部（中央部）に潤滑流体６が寄る作用によってラジアル荷重支持圧を発生し、また、下部ラジアル軸受部１８において、回転軸体２と保持筒４との間隙内の潤滑流体６は、回転軸体２の回転で下側に潤滑流体６が寄るようにスパイラルグルーブ１４が作用されると共に、上部スラスト軸受部１９において、スラスト板３と保持筒４との間隙内の潤滑流体６は、回転軸体２の回転でスラスト板３の中心方向に潤滑流体６が寄るようにスパイラルグルーブ１４が作用されることで、回転軸体２とスラスト板３との境界部分に潤滑流体６が寄ってラジアル荷重支持圧およびスラスト荷重支持圧を発生させる。
【００３６】
このとき、回転軸体２およびスラスト板３に対して上側（矢印Ａの方向）に磁気バイアスによる付勢力が付与され、これとスラスト荷重支持圧とがバランスして釣り合っている。
【００３７】
したがって、スラスト板付き軸回転型スピンドルモータにおいて、スラスト軸受部は上部スラスト軸受部１９のみの一面とし、この上部スラスト軸受部１９によるスラスト荷重支持圧と磁気バイアスによる上方向の付勢力とをバランスさせるように構成している。このように、従来のようにスラスト板３の下面側には内側に向かうスパイラルグルーブが配設されておらず、このことが、回転軸体２およびスラスト板３に対して磁気バイアスによる付勢力が回転軸体２の軸心方向上側に与えられることで補われるようになっている。このため、スラスト板３の下面側に従来のようにスパイラルグルーブがない分だけ、潤滑流体の粘性抵抗による軸受損を軽減することができて、モータの電気的効率を向上させることができ、また、スラスト板３によってアキシャル方向の可動量（軸方向のガタ）を抑制することができる。
【００３８】
このように、スラスト板３によって軸方向の可動量（ガタ、遊び）を最低減にできると共に、衝撃荷重をスラスト板３の面で受けて耐衝撃力を維持可能なため、衝撃印加時に磁気ヘッドおよび磁気ディスクを保護することができる。また、軸受損の軽減（例えば３割程度など）による大幅な低電流化のため、電流量が限られている携帯用パーソナルコンピュータなどへの適用に最適である。
【００３９】
また、スラスト板３の下面側に従来のようにスパイラルグルーブがない分、コスト的にも有利である。さらに、直角度や抜け強度などの許す限りスラスト板３の厚みは薄くできる。
【００４０】
（実施形態２）
上記実施形態１では、下部の潤滑流体の界面をスラスト板３の下面側外周端縁部分としたが、本実施形態２では、下部の潤滑流体の界面をスラスト板３ａの外周端面部分とした場合である。
【００４１】
図３は本発明の実施形態２の動圧流体軸受モータの概略要部構成を示す縦断面図であり、図１および図５の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図３において、動圧流体軸受モータ２０は回転軸体２およびスラスト板２１を保持筒２２およびスラストカバー２３内で回転駆動させるものであり、上記実施形態１の構成と略同様であるが、異なっている部分は、円盤状のスラスト板２１が、上記実施形態１の円盤状のスラスト板３の外径よりも小さく構成して回転軸損をさらに軽減するように構成している点であり、また、このスラスト板２１の潤滑流体６の界面がスラスト板２１の外周端面部分となるように設定し、その潤滑流体６の界面よりも下側位置には、外部および第１気体介在部９と連通した通気孔８に連通する通気孔２４の一方端部が開口している点である。この場合、その間隙内の潤滑流体６の下側界面はスラスト板３の外周端面部分に位置するように潤滑流体６の量が設定されて注入されるようになっている。また、保持筒２２のスラスト板２１の収容部分はスラスト板２１の外径に沿うように小さく構成されており、また、スラストカバー２３の上面は図１のような凹部１０が形成されておらず、面一となっている。
【００４３】
この上部スラスト軸受部２５は、スラスト板２１の上面と保持筒４との間隙内の潤滑流体６に、スラスト板２１の回転時に内向き（中心向き）のスパイラルグルーブ２７の作用によりスラスト荷重支持圧を発生させるようになっており、スラスト軸受部として従来のような下部スラスト軸受部を設けず、かつより外径の小さい円盤状のスラスト板２１による上部スラスト軸受部２５だけでスラスト荷重支持圧を得るようにしているため、潤滑流体６の粘性抵抗による回転時の損失をさらに低減させることができるようになっている。また、上部スラスト軸受部２５のスラスト板２１は外径が小さくとも、スパイラルグルーブ２７とすることでベアリングスパンが確保されて回転剛性が確保され得る。
【００４４】
このとき、スラスト板２１の下面側の第２気体介在部２６は、通気孔２４、環状溝７さらに通気孔８よりなる連通孔を介して外気に連通して大気開放状態となっており、潤滑流体６の充填時あるいはモータ回転時に、上部ラジアル軸受部１７のヘリングボーングルーブ１３、下部ラジアル軸受部１８の下向きのスパイラルグルーブ１４および上部スラスト軸受部２５の内向きのスパイラルグルーブ２７の動圧発生溝による攪拌によって潤滑流体６内に発生した気泡をこの連通孔を通じて軸受部外に排出することにより、モータの温度上昇によって気泡が熱膨張し潤滑流体６が軸受部外に漏出することを防止するようになっている。
【００４５】
また、この潤滑流体６の表面張力と第１気体介在部９及び第２気体介在部２６は、外気圧によってバランスしており、潤滑流体６が蒸発等によって減少した場合には、外気圧によって各気体介在部が拡大し、軸受部以外の部分に存在していた潤滑流体６を軸受部に補給することで、軸受部には常に潤滑流体６が存在するようにしてモータの信頼性を向上するようになっている。
【００４６】
このような第１気体介在部９及び第２気体介在部２６には潤滑流体６が保持されておらず、回転軸体２及びスラスト板２１と保持筒４の相対回転時に潤滑流体６の粘性抵抗が生じないので、潤滑流体６による損失（軸受損）が低減され、モータの電気的効率を向上させるようになっている。
【００４７】
さらに、スラスト板２１の下面側に第２気体介在部２６が形成されているため、上部スラスト軸受部２５はスラスト板２１の上面側にしか設けられておらず、スラスト板２１の下面側で支持すべきアキシャル方向負荷に対する支持力は、スラスト板２１の上面を保持筒４の軸線方向に対向する面側（図３において矢印Ａで示す方向）に付勢するように磁気バイアスされることで補うように構成している。
【００４８】
さらに、上部スラスト軸受部２５を、スラスト板２１を用いて構成することによって、ロータのアキシャル方向の可動量を抑制可能に構成している。これによって、衝撃印加時にロータに載置されるハードディスク等の記録媒体及びこの記録媒体に近接し情報を読み書きする磁気ヘッド等を保護することができる。また、上部スラスト軸受部２５にスラスト板２１を用いることで回転軸体２の抜け止め等特別な構造は不要である。
【００４９】
以上のように、上記実施形態１の効果に加えて、スラスト板２１の回転に対する内向き（中心向き）のスパイラルグルーブ２７は一方向でスパイラルスパンを小さく構成することができることから、外径のより小さい円盤状のスラスト板２１を用いたため、潤滑流体６の粘性抵抗による回転時の損失を更に低減させることができる。
【００５０】
（実施形態３）
上記実施形態１では、第１気体介在部９と第２気体介在部１２とは通気孔１１で連通して同一気圧の気体が下部ラジアル軸受部１８および上部スラスト軸受部１９の上下位置に介在するようにしたが、この他に、下部ラジアル軸受部１８と上部スラスト軸受部１９との間の干渉を回避させるべく、下部ラジアル軸受部１８と上部スラスト軸受部１９との間に、本実施形態３では、第３気体介在部を設けてそれらを分離した場合である。
【００５１】
図４は本発明の実施形態３の動圧流体軸受モータの概略要部構成を示す縦断面図であり、図１および図５の構成部材と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
図４において、動圧流体軸受モータ３０は回転軸体２およびスラスト板３１を保持筒３２およびスラストカバー５内で回転駆動させるものであり、上記実施形態１の構成と略同様であるが、異なっている部分は、第１気体介在部９と第２気体介在部１２とが通気孔１１で連通して同一気圧の気体が下部ラジアル軸受部３３および上部スラスト軸受部３４の上下位置に介在していると共に、下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４との間にも第３気体介在部３６を設けて下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４とを分離している点である。第３気体介在部３６には、下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４との間において、保持筒３２の屈曲部下面側が軸側中央に向かって上側に広がるような環状のテーパ部３５が形成されて気体介在スペースとなっている。また、この第３気体介在部３６は第２気体介在部１２との間において通気孔（呼吸孔）３７で連通して同一気圧の気体が介在可能になっており、潤滑流体６の粘性抵抗による回転時の損失をいっそう低減させると共に、下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４の干渉を防止することができるようになっている。この通気孔３７は、回転軸体２の下端部に外嵌固定される円盤状のスラスト板３１の内径部分に形成されている。この場合、その間隙内の潤滑流体６の下側界面はスラスト板３１の下面外周縁に位置するように潤滑流体６の量が設定されて注入されるようになっている。
【００５３】
このように、下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４との間に分離用の第３気体介在部３６を設けたことで、上記実施形態１，２のような下部ラジアル軸受部および上部スラスト軸受部のスパイラルグルーブの代りにヘリングボーングルーブ３８，３９をそれぞれ設けるように構成している。
【００５４】
流体動圧軸受において、組立時の流体の充填や回転中の動圧発生用溝による攪拌によって流体中に気泡が生じ、軸受部の温度上昇によってこの気泡が熱膨張して流体の漏出などの原因になっている。図２（ａ）のスパイラルグルーブではそれぞれ、下部ラジアル軸受部１８では下側、上部スラスト軸受部１９では内側（軸中心側）に向かって動圧が作用するような溝に形成されている。このため、下部ラジアル軸受部１８と上部スラスト軸受部１９の交点部分（回転軸体２とスラスト板３との境界部分）が最も圧力が高くなり、気泡は動圧作用方向とは反対方向に移動する。このため、気泡は下部ラジアル軸受部１８の上側の第１気体介在部９と、上部スラスト軸受部１９の反対側の第２気体介在部１２とにそれぞれ排出されて除去されるようになっている。ところが、本実施形態３の下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４のように、スパイラルグルーブの代りにく字状のヘリングボーングルーブ３８，３９をそれぞれ形成した場合には、ヘリングボーングルーブ３８，３９のく字状屈曲部に圧力が集中して、下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４との屈曲部分の圧力が低くなるため、この屈曲部分に下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４との気泡が集中していまう。このような気泡を排出除去するために、この屈曲部分に大気に連通した第３気体介在部３６を設けている。
【００５５】
また、スラスト板３１の下面側に第２気体介在部１２が形成されているため、上部スラスト軸受部３４はスラスト板３１の上面側にしか設けられておらず、スラスト板３１の下面側で支持すべきアキシャル方向負荷に対する支持力は、スラスト板３１の上面を保持筒４の軸線方向に対向する面側（図４において矢印Ａで示す方向）に付勢するように磁気バイアスされることで補うように構成している。
【００５６】
以上のように、上記実施形態１の効果に加えて、下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４との間にも第３気体介在部３６が介在されているため、更なる回転時の軸受損失の低減と共に、下部ラジアル軸受部３３と上部スラスト軸受部３４の干渉を防止することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１によれば、スラスト気体介在部は外気に連通しており、潤滑流体の充填時あるいはモータ回転時に軸受部の動圧発生溝による攪拌によって潤滑流体内に発生した気泡をこの連通孔を通じて軸受部外に排出することにより、モータの温度上昇によって気泡が熱膨張し潤滑流体が軸受部外に漏出することを防止することができる。
【００５８】
また、潤滑流体の表面張力とスラスト気体介在部は、外気圧によってバランスしており、潤滑流体が蒸発等によって減少した場合には、外気によってスラスト気体介在部が拡大し、軸受部以外の部分に存在していた潤滑流体を軸受部に補給することで、軸受部には常に潤滑流体が存在するようにしてモータの信頼性を向上することができる。
【００５９】
さらに、気体介在部においては、軸体とスリーブ部材の相対回転時に潤滑流体の粘性抵抗が生じないので、潤滑流体による損失（軸受損）が低減され、モータの電気的効率を向上させることができる。
【００６０】
さらに、スラスト軸受部をスラストプレートを用いて構成することによって、ロータのアキシャル方向の可動量を抑制することができ、衝撃印加時にロータに載置されるハードディスク等の記録媒体及びこの記録媒体に近接し情報を読み書きする磁気ヘッド等を保護することができる。また、スラスト軸受部にスラストプレートを用いることで軸体の抜け止め等特別な構造は不要である。
【００６１】
また、本発明の請求項２によれば、スラスト部だけではなく、ラジアル軸受部にも気体介在部を形成することで、潤滑流体による軸受損を更に低減しモータの電気的効率を向上することができると共に、ラジアル軸受部において生じた気泡の排出並びに潤滑流体の減少時の軸受部への潤滑流体の供給をより円滑かつ確実に行うことができる。
【００６２】
さらに、本発明の請求項３によれば、スリーブ部材に形成された呼吸孔はスラスト気体介在部まで延設され、スラスト気体介在部は前記呼吸孔を通じて外気と連通させることができる。
【００６３】
さらに、本発明の請求項４によれば、スラスト気体介在部は、軸体の軸心部に形成された連通孔を通じてラジアル軸受部間気体介在部に連通し、スリーブ部材に形成された呼吸孔を通じて外気に連通させることができる。
【００６４】
さらに、本発明の請求項５によれば、ラジアル軸受部とスラスト軸受部の境界部に外気に連通する気体介在部を設けることによって、この部分に溜った気泡を円滑に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の動圧流体軸受モータの概略要部構成を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１の保持筒の内周面に形成されたヘリングボーングルーブおよびスパイラルグルーブを示す断面図、（ｂ）は図１のスラスト板の上面に形成されたスパイラルグルーブを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態２の動圧流体軸受モータの概略要部構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態３の動圧流体軸受モータの概略要部構成を示す縦断面図である。
【図５】従来の動圧流体軸受モータの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，２０，３０動圧流体軸受モータ
２回転軸体
３，２１，３１スラスト板
４，２２，３２保持筒
５，２３スラストカバー
６潤滑流体
７環状溝７
８，１１，２４，３７通気孔
９第１気体介在部
１０凹部
１２，２６第２気体介在部
１３，３８，３９ヘリングボーングルーブ
１４，１５，２７スパイラルグルーブ
１６モータコイル
１７上部ラジアル軸受部
１８，３３下部ラジアル軸受部
１９，２５，３４上部スラスト軸受部
３５テーパ部
３６第３気体介在部

Claims

軸体と、前記軸体の下端部から径方向外方に延設された略円盤状スラストプレートと、前記軸体及び前記スラストプレートと微小間隙を形成して対向する円筒状スリーブ部材と、前記微小間隙の少なくとも一部に保持された潤滑流体とから構成され、前記軸体と前記スリーブ部材とを前記軸体の軸心を中心に相対的に回動自在に保持する動圧流体軸受手段を有し、前記軸体はロータマグネットを備えたロータに固着され、前記スリーブ部材がステータとともに固定部材をなすモータであって、前記軸体と前記スリーブ部材の径方向に対向する面間には前記潤滑流体が保持されたラジアル軸受部が形成され、前記スラストプレートの上面とこれに前記スリーブ部材の軸線方向に対向する面間には前記潤滑流体が保持されたスラスト軸受部が形成されるとともに前記スラストプレートの下面には外気に連通する気体が介在するスラスト気体介在部が形成されており、前記スラストプレートの上面を前記スリーブ部材の軸線方向に対向する面側に付勢するように前記ロータが磁気バイアスされることを特徴とするモータ。
前記ラジアル軸受部は、前記スリーブ部材に形成された呼吸孔を通じて外気に連通する気体が全周にわたって介在するラジアル軸受部間気体介在部によって前記潤滑流体が分離された一対のラジアル軸受から構成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記スリーブ部材に形成された呼吸孔は前記スラスト気体介在部まで延設され、前記スラスト気体介在部は前記呼吸孔を通じて外気と連通することを特徴とする請求項２に記載のモータ。
前記スラスト気体介在部は、前記軸体の軸心部に形成された連通孔を通じて前記ラジアル軸受部間気体介在部に連通し、前記スリーブ部材に形成された呼吸孔を通じて外気に連通することを特徴とする請求項２に記載のモータ。
前記ラジアル軸受部と前記スラスト軸受部は、前記スラスト気体介在部を通じて外気に連通するラジアル／スラスト軸受部間気体介在部によって分離されていることを特徴とする請求項１、３または４に記載のモータ。