(57)【要約】【課題】軸受油タイプの動圧軸受装置と同等の大きさで、その剛性並びに荷重性能に匹敵する性能を備える動圧空気軸受装置を提供する。【解決手段】固定シャフト１と結合された軸受スリーブ５及び軸受プレート６と、シャフト１と軸受スリーブ５と軸受プレート６の間に軸対称に形成される空洞と、回転円筒形状部３及び回転円板形状部４を備えて空洞に回転可能に収容される回転可能部材２と、回転可能部材２の表面と対向する表面との間の軸受間隙１６と、シャフト１と回転円筒形状部３の間に形成される内周側のラジアル軸受部１０，１１と、回転円筒形状部３と軸受スリーブ５の間に形成される外周側のラジアル軸受部１２，１３と、回転円板形状部４の表面と、軸受スリーブ５及び軸受プレート６の対向する表面との間に形成されるスラスト軸受部１４，１５とが設けられる動圧空気軸受装置。【選択図】図１
2006226527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを回転させるための軸受装置となる動圧空気軸受装置であって、
固定シャフトと、
前記シャフトと結合されて前記シャフトを部分的に囲む軸受スリーブと、
前記シャフトと結合されて前記シャフトを部分的に囲む軸受プレートと、
それら前記シャフトと前記軸受スリーブと前記軸受プレートの間に回転軸に対して軸対称に形成される空洞と、
前記シャフトを部分的に囲み且つ回転円筒形状部及び少なくとも１個の回転円板形状部を備えて前記空洞に回転可能に収容される回転可能部材と、
前記回転可能部材の表面と前記シャフト及び前記軸受スリーブ及び前記軸受プレートにおける前記回転可能部材と対向する表面とが相互に離間されて空気又は気体が充填された軸受間隙と、
前記シャフトと前記回転円筒形状部の互いに対向する表面の間に形成される少なくとも１個の内周側のラジアル軸受部と、
前記回転円筒形状部と前記軸受スリーブの互いに対向する表面の間に形成される少なくとも１個の外周側のラジアル軸受部と、
前記回転可能部材の前記回転円板形状部における上及び／又は下側表面と、前記軸受スリーブ及び／又は前記軸受プレートにおける前記回転円板形状部の前記上及び／又は下側表面と対向する表面との間に形成される少なくとも１個のスラスト軸受部と
が形成されることを特徴とする動圧空気軸受装置。
【請求項２】
前記回転可能部材の前記回転円筒形状部と前記軸受プレートにおける互いに対向して前記軸受間隙により離間される各表面は、更なる外周側のラジアル軸受部を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項３】
ロータが結合された前記回転可能部材と前記軸受プレートにおける互いに対向して前記軸受間隙により離間される各表面は、更なる上面側のスラスト軸受部を形成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項４】
前記回転可能部材の前記回転円筒形状部の自由端側には、前記軸受スリーブ及び前記軸受プレートによって形成される空洞に収容されて前記軸受間隙に囲まれるスラストプレートが配置され、
前記スラストプレートの上下側表面及び前記軸受スリーブ及び前記軸受プレートにおける前記スラストプレートの前記上下側表面と対向する各表面により各々１個のスラスト軸受部が形成される
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項５】
全ての前記ラジアル軸受部及び全ての前記スラスト軸受部には、前記軸受間隙に介在する空気又は気体にポンプ作用を発生させる表面パターン構造が、軸受部の対になる表面の少なくとも一方に形成される
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項６】
前記軸受間隙は、空気が一方から他方へ通過できるように貫通形状で形成され、且つ、上下に２個の開口端部が設けられる
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項７】
前記回転円板形状部が属する全ての前記スラスト軸受部は、前記軸受間隙の開口端部に隣接する
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項８】
前記軸受間隙の一方の開口端部に隣接する前記スラスト軸受部に設けられた前記表面パターン構造は、主に前記軸受間隙の他方の開口端部の方向に向けてポンプ作用を発生させる
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項９】
前記スラスト軸受部及び／又は前記ラジアル軸受部に設けられた前記表面パターン構造は、前記軸受間隙の一方の開口端部から前記軸受間隙の他方の開口端部に向けた一定の方向にポンプ作用を発生させる
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項１０】
前記表面パターン構造が発生させた前記ポンプ作用により、周辺の空気がフィルタを通過して前記軸受間隙に吸入される
ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の動圧空気軸受装置。
【請求項１１】
前記回転可能部材の前記回転円板形状部の外径寸法は、前記軸受スリーブ及び前記軸受プレートの外径寸法よりも大きく、それにより前記回転可能部材の前記回転円板形状部が、モータのロータと結合される
ことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の動圧空気軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを回転可能に軸支する動圧空気軸受装置に関し、特に、ハードディスクドライブのディスクを駆動するために用いられるスピンドルモータを回転可能に軸支する動圧空気軸受装置に関する。本発明の動圧空気軸受装置は、気体状態の軸受流体により駆動させられる全ての動圧軸受装置を意味している。
【背景技術】
【０００２】
スピンドルモータは、基本的にステータ、ロータ、及びそのステータとロータの間に配置される少なくとも１つの軸受装置を備えている。電動で駆動されるロータは、軸受装置に補助されることでステータに対向するように回転可能に軸支される。軸受装置としては、本願とは異質の流体動圧軸受装置が組み込まれる。
【０００３】
特許文献１には、流体動圧軸受装置を備える公知のスピンドルモータが開示されている。その軸受装置は、シャフトと、そのシャフトを受け入れるための軸方向の孔が設けられた軸受スリーブを含んでいる。そのシャフトは、直立固定された軸受スリーブの中で自由に回転でき、その軸受スリーブと共にラジアル軸受部を形成している。
【０００４】
そのラジアル軸受部では、シャフト及び軸受スリーブの直立する軸受部表面は、相互に協働できるように、同心で狭く潤滑油が充填される軸受間隙により互いに隔てられている。軸受部表面の少なくとも一方には、シャフトと軸受スリーブの間の領域における相対的な回転運動の結果として、軸受間隙に介在する軸受流体に加速力を与える表面パターン構造が形成されている。この方法では、発生領域内の流体動圧が安定して均質で均一の厚みの潤滑剤皮膜を軸受間隙の内部に形成させるポンプ作用を発生させている。尚、シャフトは、例えばハードディスクドライブ装置の記憶ディスクが搭載される鐘型のロータを担持している。
【０００５】
特許文献１のスラスト軸受部は、上記した配置が回転軸に沿って変位することを阻止できるように設けられる。そのスラスト軸受部は、主にシャフトの端部に配置されたスラストプレートの両面によって形成され、その際に、スラストプレートの一方の表面にはスリーブの対応する面が対向し、スラストプレートのもう一方の表面には、カバープレートの内側の表面が対向する。すなわち、カバープレートは、スラストプレートに対するカウンターベアリングを構成すると共に、軸受装置の開口側を閉塞させて潤滑剤が充填された軸受間隙に空気が侵入することを防いでいる。上記した軸受装置では、例えば軸受油のような液体状の軸受流体が用いられる。
【０００６】
【特許文献１】独国（ＤＥ）特許発明（Ｂ３）第１０２３９６５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、軸受油タイプの動圧軸受装置に代えて空気又は一般的な気体タイプの動圧軸受装置を用いる場合で、空気又は一般的な気体タイプの動圧軸受装置に必要な軸受剛性を、軸受油タイプの動圧軸受装置と同等な到達回転数でも得ようとする場合には、気体の粘度は軸受油と比較して本質的に低いことから、空気又は一般的な気体タイプの動圧軸受装置における軸受部表面の面積を、軸受油タイプの動圧軸受装置の軸受部表面の面積よりも大きくする必要がある。
【０００８】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたもので、軸受油タイプの動圧軸受装置と同等の大きさ（特に、高さ方向）で、その軸受油タイプの動圧軸受装置の剛性並びに荷重性能に匹敵する剛性並びに荷重性能を備える動圧空気軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明に係る動圧空気軸受装置は請求項１に記載された特徴を備える。
すなわち、本発明の動圧空気軸受装置は、モータを回転させるための軸受装置となる動圧空気軸受装置であって、固定シャフトと、該シャフトを部分的に囲み且つシャフトと結合される軸受スリーブと、該シャフトを部分的に囲み且つシャフトと結合される軸受プレートと、それらシャフトと軸受スリーブと軸受プレートの間に回転軸に対して軸対称に形成される空洞と、シャフトを部分的に囲み且つ回転円筒形状部及び少なくとも１個の回転円板形状部を備えて空洞に回転可能に収容される回転可能部材と、回転可能部材の表面とシャフト及び軸受スリーブ及び軸受プレートにおける回転可能部材と対向する表面とが相互に離間されて空気又は気体が充填された軸受間隙と、シャフトと回転円筒形状部の互いに対向する表面の間に形成される少なくとも１個の内周側のラジアル軸受部と、回転円筒形状部と軸受スリーブの互いに対向する表面の間に形成される少なくとも１個の外周側のラジアル軸受部と、回転可能部材の回転円板形状部における上下側表面と、軸受スリーブと軸受プレートにおける回転円板形状部の上下側表面と各々対向する表面との間に形成される少なくとも１個のスラスト軸受部とが形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、軸受油タイプの動圧軸受装置と同等の大きさ（特に、高さ方向）で、その軸受油タイプの動圧軸受装置の剛性並びに荷重性能に匹敵する剛性並びに荷重性能を備える動圧空気軸受装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を図面を参照して詳細に説明する。本発明の図面及びその説明により、本発明の更なる特徴、有利性及び用途を得ることができる。
【００１２】
説明に用いる図は、ハードディスクドライブ用のインナーロータ型モータに本発明の動圧空気軸受装置を用いた場合の構造を示す。
以下に説明された本発明の原理は、アウターロータ型モータ又はディスクドライブモータに容易に応用することができる。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の動圧空気軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。
図１に示されている動圧空気軸受装置は、固定シャフト１と、固定シャフト１を部分的に囲みその固定シャフト１に結合されている軸受スリーブ５を備える。更にその固定シャフト１に結合されて固定シャフト１を部分的に囲む軸受プレート６が設けられている。
【００１４】
軸受スリーブ５と軸受プレート６は、各々、固定シャフト１における互いに正反対の端部に配置されるので、固定シャフト１と軸受スリーブ５と軸受プレート６の間には回転軸９に対して軸対称に空洞が形成される。その空洞には、回転可能部材２が回転可能に収容される。
【００１５】
回転可能部材２の収容された部分の各外径寸法は、上記した空洞の各寸法より若干小さいため、回転可能部材２の表面と、その回転可能部材２に対向する固定シャフト１及び軸受スリーブ５及び軸受プレート６の表面との間には、空気又は気体が充填される軸受間隙１６が形成される。回転可能部材２は、固定シャフト１の大部分を囲む回転円筒形状部３、及び、回転円筒形状部３の端部に配置される回転円板形状部４を備えることが好ましい。
【００１６】
回転円板形状部４は、半径方向外側に延伸される鍔（円板）形状を成している。回転円板形状部４の外径寸法は、軸受スリーブ５又は軸受プレート６の外径寸法より大きく、その外周側がモータのロータ７と結合される。ロータ７には、モータの電磁駆動源の一部を構成する複数の永久磁石８が配置されている。尚、モータの電磁駆動源を構成するその他の部材（例えば、ステータ巻線）は、図示されていない。
【００１７】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、主に回転可能部材２を設けることにより、ラジアル軸受部について大きな表面の面積を得ている。回転円筒形状部３の内周側と外周側の何れ側にも、上下に複数のラジアル軸受部が設けられることが好ましい。内周側の上部ラジアル軸受部１０及び下部ラジアル軸受部１１は、回転円筒形状部３の内周面及び固定シャフト１の外周面によって形成される。外周側の上部ラジアル軸受部１２及び下部ラジアル軸受部１３は、回転円筒形状部３の外周面及び軸受スリーブ５の内周面によって形成される。
【００１８】
本発明の動圧空気軸受装置では、内周側の上部／下部ラジアル軸受部１０及び１１と、外周側の上部／下部ラジアル軸受部１２及び１３とが互いに対向して設けられることから、各ラジアル軸受部の耐荷重の性能を加算することができるので、高い半径方向の剛性を得ることができる。
【００１９】
本実施の形態による動圧空気軸受装置に要求される軸方向の剛性は、上面側スラスト軸受部１４及び下面側スラスト軸受部１５によって確保される。上面側スラスト軸受部１４及び下面側スラスト軸受部１５は、回転可能部材２の回転円板形状部４の上下側表面と、その上下側表面と各々対向する軸受スリーブ５と軸受プレート６の表面の間で形成されるので、大きな面積を備えている。
【００２０】
各ラジアル軸受部１０〜１３及び各スラスト軸受部１４と１５は、軸受間隙１６に介在する空気又は気体にポンプ作用を及ぼす表面パターン構造が、公知のように、軸受部の対となる表面の少なくとも一方に設けられる。その表面パターン構造については、へリングボーン型（各ラジアル軸受部）やスパイラル型（各スラスト軸受部）であり、当該分野に関して専門的知識を備える者にとっては公知であるので図示を省略する。図１では、全ての軸受部、すなわち各ラジアル軸受部１０〜１３及び各スラスト軸受部１４と１５は、対称である軸受部、すなわち、対称な表面パターン構造を備える。それらの、対称な表面パターン構造は、軸受間隙１６の中で、１つの方向に偏らない均等なポンプ作用を発生させている。
【００２１】
上記した本実施の形態のように固定シャフト１が固定されている動圧空気軸受装置の場合には、背景技術に記載した回転するシャフトを備える軸受油タイプの動圧軸受装置の場合とは対照的に、その動圧空気軸受装置を上下両側で固定することができる。従って、本実施の形態では、固定シャフト１に軸受スリーブ５が嵌めこまれる接合部を減少させることができる。
【００２２】
上記したモータを回転させるための軸受装置となる本実施の形態の動圧空気軸受装置は、固定シャフト１と、該固定シャフト１と結合されて固定シャフト１を部分的に囲む軸受スリーブ５と、該固定シャフト１と結合されて固定シャフト１を部分的に囲む軸受プレート６を含んでいる。それら固定シャフト１と軸受スリーブ５と軸受プレート６の間には、回転軸９に対して軸対称に空洞が形成される。その空洞には、回転円筒形状部３及び回転円板形状部４を備えて固定シャフト１を部分的に囲む回転可能部材２が回転可能に収容される。回転可能部材２の表面と、固定シャフト１及び軸受スリーブ５及び軸受プレート６における回転可能部材２と対向する表面は、空気又は気体が充填された軸受間隙１６により相互に離間される。
【００２３】
上記した動圧空気軸受装置には、更に、固定シャフト１と回転円筒形状部３の互いに対向する表面の間に形成される内周側上部ラジアル軸受部１０及び内周側下部ラジアル軸受部１１と、回転円筒形状部３と軸受スリーブ５の互いに対向する表面の間に形成される外周側上部ラジアル軸受部１２及び外周側下部ラジアル軸受部１３と、回転可能部材２の回転円板形状部４における上下側表面と、軸受スリーブ５及び軸受プレート６における回転円板形状部４の上下側表面と各々対向する表面との間に形成される上面側スラスト軸受部１４及び下面側スラスト軸受部１５が設けられる。
【００２４】
本実施の形態に記載した全てのラジアル軸受部１０〜１３及び全てのスラスト軸受部１４〜１５は、軸受間隙１６に介在する空気又は気体にポンプ作用を発生させる表面パターン構造が、軸受部の対となる表面の少なくとも一方に形成されることで特徴付けられる。
【００２５】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、公知の他の動圧軸受装置の構造とは異なり、軸受間隙１６は、上下に２個の開口端部が設けられて空気が一方から他方へ通過できるように貫通形状で形成される。
【００２６】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、上記した回転可能部材２の回転円板形状部６が属する全てのスラスト軸受部１４及び１５は、軸受間隙１６の上下側の開口端部の何れかに隣接して設けられる。
【００２７】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、回転可能部材２の回転円板形状部４の外径寸法は、軸受スリーブ５及び軸受プレート６の外径寸法よりも大きく形成されることが好ましい。それにより回転可能部材２の回転円板形状部４は、モータのロータ７と、例えば圧入により容易に結合させることができるので、モータ、特に、スピンドルモータを回転可能に軸支するために本実施の形態の動圧空気軸受装置は好適である。
【００２８】
このように本実施の形態の動圧空気軸受装置の場合には、軸受油タイプの動圧軸受装置と比べてより大きな軸受部表面の面積が必要であるにもかかわらず、軸受油タイプの動圧軸受装置と同等の大きさ（特に、高さ方向）で、その軸受油タイプの動圧軸受装置の剛性並びに荷重性能に匹敵する剛性並びに荷重性能を備える動圧空気軸受装置を提供することができるので、モータ、特に、スピンドルモータを小型化でき、特に、最近のハードディスクドライブ装置における、モータの全高を抑えるという要求に十分に対応することができる。
【００２９】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２の動圧空気軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。
図２に示された本実施の形態の動圧空気軸受装置の構成は、図１に示されている実施の形態１の動圧空気軸受装置の構成と若干異なるのみである。本実施の形態では、固定シャフト２０の片側のみが軸受スリーブ２４に圧入され、その固定シャフトのもう一方の側には軸受プレート２５が取り付けられている。回転円筒形状部２２及び回転円板形状部２３から構成される回転可能部材２１は、固定シャフト２０と軸受スリーブ２４と軸受プレート２５によって形成される空洞に配置される。
【００３０】
固定シャフト２０が軸受スリーブ２４のみに圧入される構造であるため、ロータ２６は、上側が閉塞される構造になっている。上記のように構成することで、動圧空気軸受装置で所定の方向にポンプ作用を発生させる場合に、ロータ２６に配置されるフィルタ２８により吸入される空気をろ過することができる。ロータ２６の外周には、モータの電磁駆動源の一部を成す複数の永久磁石２７が配置されている。
【００３１】
図１に示されている実施の形態１の軸受構造とは対照的に、図２に示されている軸受構造では、２個の上面側スラスト軸受部３３と上面側第２スラスト軸受部３５のポンプ作用は各々軸受間隙３６の方向に沿って内側方向に作用する。その作用により、軸受間隙３６中の空気が圧縮される。
【００３２】
各ラジアル軸受部２９〜３２は、回転可能部材２１の回転円筒形状部２２の内周面及び外周面に配置される。このことについては、図１の実施の形態１に関連して既に説明済みである。
【００３３】
２個の上面側スラスト軸受部３３及び下面側スラスト軸受部３４は、回転可能部材２１の回転円板形状部２３の上下側表面とそれらの表面と対向する軸受スリーブ２４及び軸受プレート２５の表面によって形成される。
【００３４】
本実施の形態の配置の場合、ロータ２６の下側表面と軸受プレート２５の上側表面の間に、更なる上面側第２スラスト軸受部３５を設けることが好ましい。上面側第２スラスト軸受部３５は、上側の軸受間隙３７において、その軸受間隙３７に介在する空気又は気体に対して半径外方向にポンプ作用を発生させる。
【００３５】
図２の右側部分に矢印で示したように、フィルタ２８を介して吸入された空気は、上面側第２スラスト軸受部３５のポンプ作用により、軸受間隙３７で半径外方向に導かれて軸受間隙３６に達する。ここから、空気は上面側スラスト軸受部３３のポンプ作用により、軸受間隙３６を通り更に内側に搬送される。その後空気は、下面側スラスト軸受部３４のポンプ作用により軸受間隙３６から導出されることで、軸受スリーブ２４とロータ２６の間を通って外に排出される。
【００３６】
上記したモータを回転させるための軸受となる本実施の形態の動圧空気軸受装置は、固定シャフト２０と、該固定シャフト２０を部分的に囲み且つ固定シャフト２０と結合される軸受スリーブ２４と、該固定シャフト２０と結合されて固定シャフト２０を部分的に囲む軸受プレート２５を含んでいる。それら固定シャフト２０と軸受スリーブ２４と軸受プレート２５の間には、回転軸９に対して軸対称に空洞が形成される。その空洞には、回転円筒形状部２２及び回転円板形状部２３を備えて固定シャフト２０を部分的に囲む回転可能部材２１が回転可能に収容される。回転可能部材２１の表面と、固定シャフト２０及び軸受スリーブ２４及び軸受プレート２５における回転可能部材２１と対向する表面は、空気又は気体が充填された軸受間隙３６により相互に離間される。
【００３７】
上記した動圧空気軸受装置には、更に、固定シャフト２０と回転円筒形状部２２の互いに対向する表面の間に形成される内周側上部ラジアル軸受部２９及び内周側下部ラジアル軸受部３０と、回転円筒形状部２２と軸受スリーブ２４の互いに対向する表面の間に形成される外周側上部ラジアル軸受部３１及び外周側下部ラジアル軸受部３２と、回転可能部材２１の回転円板形状部２３における上下側表面と、軸受スリーブ２４及び軸受プレート２５における回転円板形状部２３の上下側表面と各々対向する表面との間に形成される上面側スラスト軸受部３３及び下面側スラスト軸受部３４が設けられる。
【００３８】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、回転可能部材２１が一方側でロータ２６と結合される場合には、軸受プレート２５における互いに対向して軸受間隙３７により離間される各表面は、更なる上面側第２スラスト軸受部３５を形成するようにしてもよい。
【００３９】
本実施の形態に記載した全てのラジアル軸受部２９〜３２及び全てのスラスト軸受部３３〜３５は、軸受間隙３６に介在する空気又は気体にポンプ作用を発生させる表面パターン構造が、動圧軸受部の対となる表面の少なくとも一方に形成されることで特徴付けられる。
【００４０】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、公知の他の動圧軸受装置の構造とは異なり、軸受間隙３６は、上下に２個の開口端部が設けられて空気が一方から他方へ通過できるように貫通形状で形成される。
【００４１】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、上記した回転可能部材２１の回転円板形状部２３が属する全てのスラスト軸受部３３及び３４は、軸受間隙３６の上下側の開口端部の何れかに隣接して設けられる。
【００４２】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、各スラスト軸受部３３〜３５及び／又は各ラジアル軸受部２９〜３２に設けられた表面パターン構造は、軸受間隙３６及び３７の一方の開口端部から軸受間隙３６及び３７の他方の開口端部に向けた一定の方向にポンプ作用を発生させる。
【００４３】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、表面パターン構造が発生させたポンプ作用により、周辺の空気がフィルタ２８を介して軸受間隙３６、３７に吸入される。
【００４４】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、回転可能部材２１の回転円板形状部２３の外径寸法は、軸受スリーブ２４及び軸受プレート２５の外径寸法よりも大きく形成されることが好ましい。それにより回転可能部材２１の回転円板形状部２３は、モータのロータ２６と、例えば圧入により容易に結合させることができるので、モータ、特に、スピンドルモータを回転可能に軸支するために本実施の形態の動圧空気軸受装置は好適である。
【００４５】
このように本実施の形態の動圧空気軸受装置の場合も、軸受油タイプの動圧軸受装置と比べてより大きな軸受部表面の面積が必要であるにもかかわらず、軸受油タイプの動圧軸受装置と同等の大きさ（特に、高さ方向）で、その軸受油タイプの動圧軸受装置の剛性並びに荷重性能に匹敵する剛性並びに荷重性能を備える動圧空気軸受装置を提供することができるので、モータ、特に、スピンドルモータを小型化でき、特に、最近のハードディスクドライブ装置における、モータの全高を抑えるという求めに十分に対応できる。
【００４６】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３の動圧空気軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。
図３に示された本実施の形態の動圧空気軸受装置の構成は、図１及び図２に示されている実施の形態１及び２の動圧空気軸受装置の構成と大きく異なる。本実施の形態では、下側の軸受スリーブ４３と上側の軸受プレート４４の間に固定シャフト４０が嵌め込まれることで、回転可能部材４１の円筒形状部４１ａ及びその円筒形状部４１ａに固定的に結合される回転円板形状部４２に対応して回転可能に収容できる空洞が形成される。
【００４７】
固定されている各部材（固定シャフト４０、軸受スリーブ４３、軸受プレート４４）と、回転軸９の周囲で回転する回転可能部材４１（回転円筒形状部４１ａ、回転円板形状部４２）の間には軸受間隙５３が設けられる。ロータ４５は、回転円板形状部４２の外周側で結合されており、固定シャフト４０の回転軸９の周囲を、回転円板形状部４２及び回転円筒形状部４１ａと共に回転する。ロータ４５の外周には、モータの電磁駆動源の一部を構成する複数の永久磁石４６が配置されている。
【００４８】
図示された本実施の形態の軸受構成の場合、回転円板形状部４２を回転円筒形状部４１ａの上下方向の更に中心側に移動させて配置することにより、図１及び図２に示された実施の形態と比べて遥かに大きな半径方向の剛性を得ることができる。２個の下面側スラスト軸受部５１及び上面側スラスト軸受部５２の配置は、図１及び図２の場合と何ら変わらない。下面側スラスト軸受部５１及び上面側スラスト軸受部５２のポンプ作用方向を所定の方向、すなわち、軸受間隙５３の内側方向に発生させることで軸受間隙５３中の空気は圧縮される。
【００４９】
２個の外周側上部ラジアル軸受部４９と外周側下部ラジアル軸受部５０及び２個の内周側上部ラジアル軸受部４７と内周側下部ラジアル軸受部４８は、互いに回転円筒形状部４１ａを挟んで同じ垂直位置で対向しているので、動圧軸受装置としての力の分布を均等にすることができる。回転円筒形状部４１ａと回転円板形状部４２は、好ましくは分離可能な回転可能部材であるが、一体構造で形成されてもよい。図１及び図２に示されている動圧空気軸受装置の場合も、当然ながら分離可能な回転可能部材を用いることができる。
【００５０】
上記したモータを回転させるための軸受装置となる本実施の形態の動圧空気軸受装置は、固定シャフト４０と、該固定シャフト４０を部分的に囲み且つ固定シャフト４０と結合される軸受スリーブ４３と、該固定シャフト４０と結合されて固定シャフト４０を部分的に囲む軸受プレート４４を含んでいる。それら固定シャフト４０と軸受スリーブ４３と軸受プレート４４の間には、回転軸９に対して軸対称に空洞が形成される。その空洞には、回転円筒形状部４１ａ及び回転円板形状部４２を備えて固定シャフト４０を部分的に囲む回転可能部材４１が回転可能に収容される。回転可能部材４１の表面と、固定シャフト４０及び軸受スリーブ４３及び軸受プレート４４における回転可能部材４１と対向する表面は、空気又は気体が充填された軸受間隙５３により相互に離間される。
【００５１】
上記した動圧空気軸受装置には、更に、固定シャフト４０と回転円筒形状部４１ａの互いに対向する表面の間に形成される内周側上部ラジアル軸受部４７及び内周側下部ラジアル軸受部４８と、回転円筒形状部４１ａと軸受スリーブ４３の互いに対向する表面の間に形成される外周側下部ラジアル軸受部５０と、回転可能部材４１の回転円板形状部４２における上下側表面と、軸受スリーブ４３及び軸受プレート４４における回転円板形状部４２の上下側表面と各々対向する表面との間に形成される上面側スラスト軸受部５２及び下面側スラスト軸受部５１が設けられる。
【００５２】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、回転可能部材４１の回転円筒形状部４１ａと軸受プレート４４における互いに対向して軸受間隙５３により離間される各表面は、更なる外周側上部ラジアル軸受部４９を形成する。
【００５３】
本実施の形態に記載した全てのラジアル軸受部４７〜５０及び全てのスラスト軸受部５１〜５２は、軸受間隙５３に介在する空気又は気体にポンプ作用を発生させる表面パターン構造が、軸受部の対となる表面の少なくとも一方に形成されることで特徴付けられる。
【００５４】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、公知の他の動圧軸受装置の構造とは異なり、軸受間隙５３は、上下に２個の開口端部が設けられて空気が一方から他方へ通過できるように貫通形状で形成される。
【００５５】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、上記した回転可能部材４１の回転円板形状部４２が属する全てのスラスト軸受部５１及び５２は、軸受間隙５３の上下側の開口端部の何れかに隣接して設けられる。
【００５６】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、軸受間隙５３の各一方の開口端部に各々隣接するスラスト軸受部５１及び５２に設けられた表面パターン構造は、主に軸受間隙５３の他方の開口端部の方向に向けてポンプ作用を発生させる。
【００５７】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、回転可能部材４１の回転円板形状部４２の外径寸法は、軸受スリーブ４３及び軸受プレート４４の外径寸法よりも大きく形成されることが好ましい。それにより回転可能部材４１の回転円板形状部４２は、モータのロータ４５と、例えば圧入により容易に結合させることができるので、モータ、特に、スピンドルモータを回転可能に軸支するために本実施の形態の動圧空気軸受装置は好適である。
【００５８】
このように本実施の形態の動圧空気軸受装置の場合も、軸受油タイプの動圧軸受装置と比べてより大きな軸受部表面の面積が必要であるにもかかわらず、軸受油タイプの動圧軸受装置と同等の大きさ（特に、高さ方向）で、その軸受油タイプの動圧軸受装置の剛性並びに荷重性能に匹敵する剛性並びに荷重性能を備える動圧空気軸受装置を提供することができるので、モータ、特に、スピンドルモータを小型化でき、特に、最近のハードディスクドライブ装置における、モータの全高を抑えるという求めに十分に対応できる。
【００５９】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４の動圧空気軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。
固定シャフト６０は、軸受プレート６５に固定的に嵌め込まれる。その一方で、軸受プレート６５は、軸受スリーブ６４に設けられる凹部に収容される。
【００６０】
回転可能部材６１は、回転円筒形状部６２と、第１の回転円板形状部６３と、スラストプレート６９である第２の回転円板形状部を含んでいる。
第１の回転円板形状部６３とスラストプレート６９は、各々回転円筒形状部６２の上下端部に対向して配置される。回転円筒形状部６２及びスラストプレート６９は、軸受間隙７６に囲まれるようにして、固定シャフト６０と軸受プレート６５と軸受スリーブ６４によって形成される空洞に収容される。
【００６１】
回転可能部材６１の上側の回転円板形状部６３は、複数の永久磁石６７が配置されて上部で閉塞されるロータ６６を担持する。その一方で、４個の内周側上部ラジアル軸受部７０、内周側下部ラジアル軸受部７１、外周側上部ラジアル軸受部７２、外周側下部ラジアル軸受部７３が設けられる。
【００６２】
ここで、２個の内周側上部ラジアル軸受部７０及び内周側下部ラジアル軸受部７１は、固定シャフト６０外径と回転円筒形状部６２の内径との間の位置で作用する。２個の外周側上部ラジアル軸受部７２及び外周側下部ラジアル軸受部７３は、軸受スリーブ６４の内径と回転円筒形状部６２の外径の間の位置で作用する。
【００６３】
尚、軸方向に力を作用させるのは、スラストプレート６９の表面、及びその表面に対応する軸受スリーブ６４と軸受プレート６５の表面によって形成される２個の上面側スラスト軸受部７４及び下面側スラスト軸受部７５である。一方、ロータ６６は、軸受間隙７６に達する空気に不純物が混入しないように、フィルタ６８を備えるように形成してもよい。また、上面側スラスト軸受部７４と下面側スラスト軸受部７５、又は内周側上部ラジアル軸受部７０、内周側下部ラジアル軸受部７１、外周側上部ラジアル軸受部７２、外周側下部ラジアル軸受部７３のポンプ作用を所定方向に発生させることにより、フィルタ６８を介して外部からの空気を軸受間隙７６に吸入させることができる。
【００６４】
軸受スリーブ６４と回転可能部材６１の回転円板形状部６３の間に更なるスラスト軸受部が形成されるようにしてもよい。
【００６５】
上記したモータを回転させるための軸受装置となる本実施の形態の動圧空気軸受装置は、固定シャフト６０と、該固定シャフト６０を部分的に囲み且つ固定シャフト６０と結合される軸受スリーブ６４と、該固定シャフト６０と結合されて固定シャフト６０を部分的に囲む軸受プレート６５を含んでいる。それら固定シャフト６０と軸受スリーブ６４と軸受プレート６５の間には、回転軸９に対して軸対称に空洞が形成される。その空洞には、回転円筒形状部６２及び回転円板形状部６３を備えて固定シャフト６０を部分的に囲む回転可能部材６１が回転可能に収容される。回転可能部材６１の表面と、固定シャフト６０及び軸受スリーブ６４及び軸受プレート６５における回転可能部材６１と対向する表面は、空気又は気体が充填された軸受間隙７６により相互に離間される。
【００６６】
上記した動圧空気軸受装置には、更に、固定シャフト６０と回転円筒形状部６２の互いに対向する表面の間に形成される内周側上部ラジアル軸受部７０及び内周側下部ラジアル軸受部７１と、回転円筒形状部６２と軸受スリーブ６４の互いに対向する表面の間に形成される外周側上部ラジアル軸受部７２及び外周側下部ラジアル軸受部７３と、回転可能部材６１の回転円板形状部６３における下側表面と、軸受スリーブ６４における回転円板形状部６３の下側表面と対向する表面との間に形成される下面側スラスト軸受部７７が設けられる。
【００６７】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、回転可能部材６１の回転円筒形状部６２の自由端側には、軸受スリーブ６４及び軸受プレート６５によって形成される空洞に収容されて軸受間隙７６に囲まれるスラストプレート６９が配置されるようにしてもよい。その際には、そのスラストプレート６９の上下側表面及び軸受スリーブ６４及び軸受プレート６５におけるスラストプレート６９の上下側表面と対向する各表面により各々１個の上面側スラスト軸受部７４、下面側第２スラスト軸受部７５が形成される。
【００６８】
本実施の形態に記載した全てのラジアル軸受部７０〜７３及び全てのスラスト軸受部７４〜７５及び７７は、軸受間隙７６に介在する空気又は気体にポンプ作用を発生させる表面パターン構造が、軸受部の対となる表面の少なくとも一方に形成されることで特徴付けられる。
【００６９】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、公知の他の動圧軸受装置の構造とは異なり、軸受間隙７６は、上下に２個の開口端部が設けられて空気が一方から他方へ通過できるように貫通形状で形成される。
【００７０】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、上記した回転可能部材６１の回転円板形状部６３が属する全てのスラスト軸受部７７は、軸受間隙７６の下側の開口端部に隣接して設けられる。
【００７１】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、表面パターン構造が発生させたポンプ作用により、周辺の空気がフィルタ６８を介して軸受間隙７６に吸入される。
【００７２】
本実施の形態の動圧空気軸受装置では、回転可能部材６１の回転円板形状部６３の外径寸法は、軸受スリーブ６４及び軸受プレート６５の外径寸法よりも大きく形成されることが好ましい。それにより回転可能部材６１の回転円板形状部６３は、モータのロータ６６と、例えば圧入により容易に結合させることができるので、モータ、特に、スピンドルモータを回転可能に軸支するために本実施の形態の動圧空気軸受装置は好適である。
【００７３】
このように本実施の形態の動圧空気軸受装置の場合も、軸受油タイプの動圧軸受装置と比べてより大きな軸受部表面の面積が必要であるにもかかわらず、軸受油タイプの動圧軸受装置と同等の大きさ（特に、高さ方向）で、その軸受油タイプの動圧軸受装置の剛性並びに荷重性能に匹敵する剛性並びに荷重性能を備える動圧空気軸受装置を提供することができるので、モータ、特に、スピンドルモータを小型化でき、特に、最近のハードディスクドライブ装置における、モータの全高を抑えるという求めに十分に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態１の動圧空気軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２の動圧空気軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３の動圧空気軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４の動圧空気軸受装置の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  固定シャフト、
２  回転可能部材、
３  回転円筒形状部、
４  回転円板形状部、
５  軸受スリーブ、
６  軸受プレート、
７  ロータ、
８  永久磁石、
９  回転軸、
１０  内周側上部ラジアル軸受部、
１１  内周側下部ラジアル軸受部、
１２  外周側上部ラジアル軸受部、
１３  外周側下部ラジアル軸受部、
１４  上面側スラスト軸受部、
１５  下面側スラスト軸受部、
１６  軸受間隙、
２０  固定シャフト、
２１  回転可能部材、
２２  回転円筒形状部、
２３  回転円板形状部、
２４  軸受スリーブ、
２５  軸受プレート、
２６  ロータ、
２７  永久磁石、
２８  フィルタ、
２９  内周側上部ラジアル軸受部、
３０  内周側下部ラジアル軸受部、
３１  外周側上部ラジアル軸受部、
３２  外周側下部ラジアル軸受部、
３３  上面側スラスト軸受部、
３４  下面側スラスト軸受部、
３５  上面側第２スラスト軸受部、
３６  軸受間隙、
３７  軸受間隙、
４０  固定シャフト、
４１  スリーブ、
４２  プレート、
４３  軸受スリーブ、
４４  軸受プレート、
４５  ロータ、
４６  永久磁石、
４７  内周側上部ラジアル軸受部、
４８  内周側下部ラジアル軸受部、
４９  外周側上部ラジアル軸受部、
５０  外周側下部ラジアル軸受部、
５１  下面側スラスト軸受部、
５２  上面側スラスト軸受部、
５３  軸受間隙、
６０  固定シャフト、
６１  回転可能部材、
６２  回転円筒形状部、
６３  回転円板形状部、
６４  軸受スリーブ、
６５  軸受プレート、
６６  ロータ、
６７  永久磁石、
６８  フィルタ、
６９  スラストプレート、
７０  内周側上部ラジアル軸受部、
７１  内周側下部ラジアル軸受部、
７２  外周側上部ラジアル軸受部、
７３  外周側下部ラジアル軸受部、
７４  上面側スラスト軸受部、
７５  下面側第２スラスト軸受部、
７６  軸受間隙、
７７  下面側スラスト軸受部。
【図１】
2006226527.tif 000003
【図２】
2006226527.tif 000004
【図３】
2006226527.tif 000005
【図４】
2006226527.tif 000006