(57)【要約】  流体軸受モータである。流体軸受モータは、静止スリーブと、バックアイロンと、バックアイロンに結合されるハブと、ギャップ形成コンポーネントとを含む。ハブは静止スリーブに対して回転するよう動作可能である。ギャップ形成コンポーネントは静止スリーブに取付けられ、静止スリーブとバックアイロンとの間にギャップを形成する。ギャップのサイズは、温度の変化に対応して動的に変わる。
2014519303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体軸受モータであって、
静止スリーブと、
バックアイロンと、
前記バックアイロンに結合されるハブとを備え、前記ハブは前記静止スリーブに対して回転するよう動作可能であり、さらに
前記静止スリーブに取付けられ、前記静止スリーブと前記バックアイロンとの間にギャップを形成する、ギャップ形成コンポーネントを備え、前記ギャップのサイズは、温度の変化に対応して変わる、流体軸受モータ。
【請求項２】
前記ハブはハブの回転に対応して動的に軸方向に上昇し、前記ギャップの前記サイズは、前記ハブの軸方向の上昇に対応して動的に大きくなる、請求項１に記載の流体軸受モータ。
【請求項３】
前記軸方向の上昇は、温度の上昇に対応して減少する、請求項３に記載の流体軸受モータ。
【請求項４】
前記ギャップの前記サイズは、温度の上昇に対応して減少する、請求項１に記載の流体軸受モータ。
【請求項５】
前記バックアイロンと前記静止スリーブとの間に形成される流体循環経路をさらに備える、請求項１に記載の流体軸受モータ。
【請求項６】
前記流体循環経路は、前記静止スリーブによって形成されるジャーナルベアリングから空気を除去するよう動作可能である、請求項５に記載の流体軸受モータ。
【請求項７】
前記流体循環経路内に流体を保持するよう動作可能であるシールをさらに備える、請求項５に記載の流体軸受モータ。
【請求項８】
前記ギャップは軸方向に形成される、請求項１に記載の流体軸受モータ。
【請求項９】
前記ギャップの前記サイズは５０ミクロン未満である、請求項１に記載の流体軸受モータ。
【請求項１０】
流体軸受モータであって、
第１のコンポーネントと、
前記第１のコンポーネントに対して回転するよう動作可能である第２のコンポーネントと、
前記第１のコンポーネントに結合される調整可能ギャップコンポーネントとを備え、前記調整可能ギャップコンポーネントは前記第２のコンポーネントとギャップを形成し、前記ギャップは温度変化に対応してサイズが変わる、流体軸受モータ。
【請求項１１】
前記ギャップは、温度の上昇に対応してサイズが減少する、請求項１０に記載の流体軸受モータ。
【請求項１２】
前記ギャップは５０ミクロン未満である、請求項１０に記載の流体軸受モータ。
【請求項１３】
前記第２のコンポーネントは、回転の際推力軸受に対応して軸方向に上昇する、請求項１０に記載の流体軸受モータ。
【請求項１４】
前記第２のコンポーネントの浮上の量は、温度変化に対応して変わる、請求項１３に記載の流体軸受モータ。
【請求項１５】
前記上昇の前記量は、温度上昇に対応して減少する、請求項１４に記載の流体軸受モータ。
【請求項１６】
モータであって、
静止スリーブと、
前記静止スリーブに対して回転するよう動作可能であるシャフトと、
前記シャフトの回転に応答して、前記静止スリーブに対して回転するよう動作可能であるハブと、
前記ハブに固定され、さらに前記シャフトに固定されるバックアイロンと、
前記静止スリーブに取付けられる調整可能ギャップ形成コンポーネントとを備え、前記調整可能ギャップ形成コンポーネントは、前記静止スリーブと前記バックアイロンとの間にギャップを形成し、前記ギャップのサイズは、前記ハブの回転に対応して、および温度の変化に対応して、変わる、モータ。
【請求項１７】
前記ハブが回転すると、前記ハブは軸方向に上昇し、前記ギャップの前記サイズは、前記ハブの軸方向の上昇に対応して大きくなる、請求項１６に記載のモータ。
【請求項１８】
前記ハブが回転すると前記ハブは軸方向に上昇し、前記ハブの軸方向の上昇は、温度の上昇に対応して減少する、請求項１６に記載のモータ。
【請求項１９】
前記ギャップの前記サイズは、温度の上昇に対応して減少する、請求項１６に記載のモータ。
【請求項２０】
前記ギャップの前記サイズは５０ミクロン未満である、請求項１６に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は流体動圧軸受に関する。より特定的には、本発明の実施の形態は、オイル蒸発に対する抵抗を提供するためのギャップ形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
ディスクドライブメモリは、多くの電子機器、たとえばパソコン（ＰＣ）、携帯コンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ビデオゲームコンソール、パーソナルミュージックプレーヤなどに用いられている。ディスクドライブメモリは、磁気ディスク媒体の同心円のトラックに記録されるデジタル情報を記憶する。
【０００３】
一般に一枚のディスクはスピンドルに回転可能に取付けられ、ディスクに記憶される情報は、読出／書込ヘッドまたはトランスデューサを用いてアクセスされる。読出／書込ヘッドは、ディスクの表面上を半径方向に移動するピボットアームにある。ディスクは、ハブの中にまたはディスクの下にある電子モータを用いて、動作の際高速度で回転する。ハブ上の磁石はステータと相互作用して、ステータに対してハブを回転させる。
【０００４】
従来のディスクドライブは、回転の際にハブおよびディスクを支持するための流体動圧軸受（ＦＴＢ）を有するスピンドルモータを用いる。軸受は、スピンドルとシャフトとの間の整合を維持しながら摩擦を減らすために、摩耗および亀裂を減少させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
流体軸受モータであって、流体軸受モータは、静止スリーブ、バックアイロン(backiron)、バックアイロンに結合されるハブ、およびギャップ形成コンポーネントを含む。ハブは静止スリーブに対して回転するよう動作可能である。ギャップ形成コンポーネントは静止スリーブに取付けられ、静止スリーブとバックアイロンとの間にギャップを形成する。ギャップの大きさは、温度の変化に対応して動的に変わる。
【０００６】
本発明の実施の形態は、添付する図面において、例示的に示され、制限的なものではなく、同じ参照符号は同様のエレメントを指す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態に従う、ディスクドライブデータ記憶システムの上面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に従う、流体動圧軸受スピンドルモータの側断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に従う、流体動圧軸受モータのある側断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に従う、圧力下の流体動圧軸受モータの側断面の一部を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に従う、調整可能ギャップ設定装置を用いた、圧力下の流体動圧軸受モータの側断面の一部を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に従う、流体動圧軸受モータの第２の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
流体軸受モータであって、流体軸受モータは静止スリーブ、バックアイロン、バックアイロンに結合されるハブ、およびギャップ形成コンポーネントを含む。ハブは静止スリーブに対して回転するよう動作可能である。ギャップ形成コンポーネントは静止スリーブに取付けられ、静止スリーブとバックアイロンとの間にギャップを形成する。ギャップの大きさは、温度の変化に対応して動的に変わる。
【０００９】
一実施の形態に従い、流体軸受モータは、静止スリーブ、バックアイロン、バックアイロンに結合されるハブ、およびギャップ形成コンポーネントを含み得る。ハブは、静止スリーブに対して回転するよう動作可能である。ギャップ形成コンポーネントは静止スリーブに取付けられ、静止スリーブとバックアイロンとの間にギャップを形成することができる。
【００１０】
ギャップサイズは、温度変化に対応して変わる。ハブが回転する場合、ハブは軸方向上に上昇し、それによりギャップの大きさを増加させる。軸方向の上昇は、温度の上昇に対応して減少する。ギャップのサイズは、温度の上昇に対応して小さくなる。流体軸受モータは、バックアイロンと静止スリーブとの間に形成される流体循環経路を含むことができ、静止スリーブによって形成されるジャーナルベアリングから空気を除去する。一実施の形態において、ギャップは５０ミクロン未満であり得る。
【００１１】
流体軸受モータは、流体循環経路内に流体を保持するために動作可能なシールをさらに含むことができる。ギャップは軸方向に形成され得る。
【００１２】
一実施の形態において、流体軸受モータは第１のコンポーネント、第２のコンポーネント、および調整可能ギャップコンポーネントを含み得る。第２のコンポーネントは、第１のコンポーネントに対して回転するよう動作可能である。一実施の形態に従い、調整可能ギャップコンポーネントは第１のコンポーネントに結合される。調整可能ギャップコンポーネントは、第２のコンポーネントとギャップを形成する。ギャップの大きさは、温度の変化に対応して変わる。
【００１３】
一実施の形態に従い、ギャップサイズは温度の上昇に対応して減少する。一実施の形態において、ギャップは５０ミクロン未満であり得る。第２のコンポーネントは回転の際推力軸受に対応して軸方向に上昇する。軸方向の上昇の量は、温度の変化に対応して変わる。たとえば上昇の量は、温度の上昇に対応して減少する。
【００１４】
ある特定の実施の形態において、モータは静止スリーブ、シャフト、ハブ、バックアイロン、および調整可能なギャップ形成コンポーネントを含む。シャフトは、静止スリーブに対して回転するよう動作可能である。ハブは、シャフトの回転に対応して、静止スリーブに対して回転するよう動作可能である。一実施の形態に従い、バックアイロンはハブに固定され、さらにシャフトに固定される。調整可能ギャップ形成コンポーネントは静止スリーブに取付けられ、静止スリーブとバックアイロンとの間にギャップを形成する。ギャップサイズはハブの回転に対応して変わる。さらに、ギャップサイズは温度の変化に対応して変わる。
【００１５】
一実施の形態に従い、ハブはハブが回転すると軸方向に上昇する。こうして、ハブの軸方向の上昇はギャップサイズを大きくする。ハブの軸方向の上昇は、温度の上昇に対応して減少する。
【００１６】
一実施の形態に従い、ギャップサイズは温度上昇に対応して減少する。一例示的実施の形態において、ギャップサイズは５０ミクロン未満である。
【００１７】
したがって、実施の形態に従う確立されたギャップは小さくすることができる。さらに、ギャップは温度が変わると調整され、それにより上昇温度でのオイル蒸発率の増加を補償する。さらに、ギャップはハブが上昇すると調整される。その結果、本発明の実施の形態に従うギャップは、オイル蒸発率をさらに減少させ得る。
【００１８】
実施の形態の詳細が以下に示され、その例は添付の図面に示される。実施の形態は図面に関連して記載されるが、これは実施の形態を制限するものではない。反対に、実施の形態は代替物、変形および均等物を網羅することが意図される。さらに、以下の詳細な説明において、いくつかの具体的詳細が理解をよりよくするために示されている。しかし、当業者ならこれらの具体的詳細がなくても実施の形態を実施できることは認識するであろう。他の例では、周知の方法、プロシージャ、コンポーネントおよび回路は、実施の形態の局面を不要に曖昧にしないよう、詳細には説明されていない。
【００１９】
一般に、「軸的」または「軸方向」の用語は、シャフトの中心線軸長さに沿った方向、たとえばシャフト２０２の軸２６０に沿った方向を指し、「半径」または「半径方向」は、中心線軸２６０に垂直であって中心線軸２６０を通る方向を指す。「上」、「下」、「上面」、「底面」、「高さ」などの用語も、特定の動作の配向の意味ではなく、図面の通常の見方に関連する意味で与えられている。これらの方向の指示は、明細書に記載されているとおり、図面の理解を容易にしかつ助けるために与えられているのであり、実施の形態の範囲を制限するものではない。
【００２０】
オイル蒸発およびオイル漏れは、流体動圧軸受モータの過度の軸受摩耗に繋がるおそれがある。オイルの蒸発は、小さなギャップ、たとえばラビリンスを用いて、オイルを外部のコンポーネントと分離して、制御することができる。一実施の形態に従い、このギャップはオイルチャネルまたはオイル貯留槽から漏れ出すオイルの量を減らし得る。ギャップの有効性はさまざまな要因、たとえばギャップの位置、ギャップの長さ、およびギャップの面積に依存して変わり得る。一実施の形態において、ギャップは動的に減少させ得る。
【００２１】
実施の形態により、ギャップを所望のおよび正確な面積に調整することができる。一実施の形態において、ギャップは流体動圧軸受モータの流体蒸発を制御する。一実施の形態において、ギャップのサイズは温度が変化すると調整される。たとえば、ギャップのサイズは、より高い温度では自動的に小さくなって、より高い温度で起こるオイル蒸発を防ぐ。一実施の形態に従うギャップ、たとえばラビリンスは、粘度のより低いオイルで容易に起こるオイルの蒸発を減らす。さらに、調整可能なギャップは、軸方向のギャップとして利用できる領域が限定されているロープロファイルのモータでの性能を高め得る。
【００２２】
実施の形態に従う、オイル蒸発を減らすための調整可能ギャップは、さまざまな装置、たとえばディスクドライブメモリシステム、ロープロファイルディスクドライブメモリシステム、スピンドルモータ、ブラシレスＤＣモータ、ボールベアリングアセンブリ、流体動圧軸受、流体潤滑軸受、静圧軸受、円錐ころ軸受を有するモータといった静止および回転可能コンポーネント等に用いることができる。さらに、実施の形態に従うギャップは、固定したシャフトまたは回転したシャフトで用いることができる。
【００２３】
図１を参照すると、本発明の一実施の形態に従うディスクドライブデータ記憶システム１１０の上面図が示される。ディスクドライブ１１０は、カバー１１４と封止した環境を形成するハウジングベース１１２を含む。封止した環境は、内部コンポーネントを封止した環境の外の要素による汚れに対して保護する。ディスクドライブ１１０はさらにディスクパック１１６を含み、これはディスククランプ１１８によってスピンドルモータで回転するために取付けられる（図２に記載）。
【００２４】
ディスクパック１１６は複数の個別のディスクを含み、ディスクは中央軸を中心として同時に回転するよう取付けられる。各ディスク面は、ヘッド１２０（読出ヘッドおよび書込ヘッド）に対応付けられ、ヘッドはディスク面と通信するよう動作可能である。例示的実施の形態において、ヘッド１２０は屈曲部１２２によって支持される。屈曲部は、アクチュエータ本体１２６のヘッド取付アーム１２４に取付けられている。
【００２５】
一実施の形態に従い、アクチュエータは、ボイスコイルモータ１２８を含む回転可動コイルアクチュエータであってもよい。ボイスコイルモータ１２８は、アクチュエータ本体１２６を回転させ、その取付けられたヘッド１２０はピボットシャフト１３０を中心としている。したがって、ヘッド１２０は円弧経路１３２に沿った所望のデータトラック上に位置付けられ得る。こうして、ヘッド１２０は、選択された場所で、ディスクパック１１６の表面上に符号化情報を磁気的に読出しおよび書込むことができる。
【００２６】
フレックスアセンブリは、アクチュエータ本体１２６の旋回運動を可能にしながら、アクチュエータアセンブリに電気的接続経路を提供し得る。フレックスアセンブリ（図示されていない）は、フレックスブラケットで終端し、ヘッドワイヤに接続されるディスクドライブ１１０の底面に取付けられる印刷回路基板と通信する。ヘッドワイヤは、アクチュエータアーム１２４および屈曲部１２２に沿ってヘッド１２０に経路付けられる。印刷回路基板は、書込動作の際にヘッド１２０に与えられる書込電流を制御するための、および読出動作の際にヘッド１２０によって生成された読出信号を増幅するためのプリアンプリファイアを制御するための、回路を含み得る。
【００２７】
図２を参照すると、一実施の形態に従う流体動圧軸受スピンドルモータの側断面図が示される。スピンドルモータは静止コンポーネントおよび回転可能コンポーネントを含む。回転可能コンポーネントは静止コンポーネントに対して回転し、間に流体動圧ジャーナルベアリング２０６および推力軸受２０７を規定する。
【００２８】
本例示的実施の形態において、回転可能コンポーネントは、シャフト２０２およびハブ２１０を含む。ハブ２１０はシャフト２０２を中心としたディスクパック１１６の回転を支持するディスクキャリア部材を含む。シャフト２０２およびハブ２１０は、バックアイロン２１５および磁石２１６に固定される。１つ以上の磁石２１６は、バックアイロン２１５の周囲に取付けられる。
【００２９】
磁石２１６はベース２２０に取付けられるステータ巻線２１４と相互作用してハブ２１０を回転させる。磁石２１６は単一の環状リングとして、またはハブ２１０の周囲に対して間隔が空けられている複数の個別の磁石として形成され得る。磁石２１６は２つ以上の磁極を形成するよう着磁される。静止コンポーネントはスリーブ２０４およびベース２２０に固定されるステータ巻線２１４を含む。流体動圧ジャーナルベアリング２０６は、スリーブ２０４とシャフト２０２との間に形成される。
【００３０】
一実施の形態に従い、流体、たとえば潤滑油または強磁性流体は、シャフト２０２とスリーブ２０４との間の界面領域および他の静止コンポーネントと回転コンポーネントとの間の領域に充填される。ここに記載されている潤滑流体は一例であって、本発明の実施例の範囲を限定する意図はない。たとえば、流体は潤滑液または潤滑液および潤滑気体の組合せを含んでもよい。
【００３１】
一実施の形態において、シャフト２０２およびスリーブ２０４は圧力生成溝を含む。圧力生成溝は、非対称の溝および／または対称の溝を含み得る。非対称溝および対称溝は、ヘリングボーンパターンおよび正弦波パターンの一方を含むパターンを有し得る。ヘリングボーンパターンおよび正弦波パターンは、高い動圧および半径方向の剛性について局所的領域を生成するために、界面領域での流体フローを促進するよう働く。
【００３２】
シャフト２０２が回転すると、各溝の領域に圧力が生成される。一実施の形態に従い、シャフト２０２は回転を一定にするために、ハブ２１０を支持する。
【００３３】
一例示的実施の形態において、流体循環経路２０９はスリーブ２０４を通って形成され、流体をジャーナルベアリング２０６にわたって循環させる。流体循環経路２０９は、流体メニスカス２２２に含まれる貯留槽２１２を介してジャーナルベアリング２０６から空気を出し得る。
【００３４】
図３を参照すると、本発明の一実施の形態に従う流体動圧軸受モータの側断面図が示される。本実施の形態において、流体動圧軸受モータは、スリーブ２０４に隣接するラビリンスコンポーネント２２８を含む。たとえばラビリンスであるギャップ２０８は、ラビリンスコンポーネント２２８とバックアイロン２１５との間に形成される。ラビリンスコンポーネント２２８によって形成されるギャップ２０８は動的にそのサイズが調整され、それにより温度が上昇するとオイル蒸発を減少させる。流体メニスカス２２２は中に封止されるベアリング流体を含み得る。一例示的実施の形態において、ギャップ２０８は流体動圧軸受の流体および流体動圧軸受流体を封止するメニスカス２２２を越えて、位置付けられてもよい。
【００３５】
ギャップ２０８は、以下の図４および図５に記載されるように、正確に所望の面積に調整され得る。ギャップ２０８の長さは、０ミクロンから１５ミクロン（一例において微細ラビリンスギャップ）に変動し得る。一実施の形態に従い、長さはラビリンスコンポーネント２２８から静止コンポーネントまでの距離として測定される。一例示的実施の形態において、回転可能コンポーネントが静止コンポーネントに対して静止している場合、長さはラビリンスコンポーネント２２８から回転可能コンポーネント、たとえばバックアイロン２１５までの距離として測定される。
【００３６】
より大きいギャップ、たとえばラビリンス、を形成することもできる。たとえば、回転可能コンポーネント、たとえばバックアイロン２１５が、静止コンポーネントに対して静止している場合、１５ミクロン（μｍ）より大きいラビリンスギャップを形成することができる。５０μｍ未満のギャップができ得る。
【００３７】
一実施の形態に従い、ハブ２１０はモータが回転すると、スリーブ２０４に対して軸方向に上昇する。ハブ２１０の軸方向の上昇は、部分的に推力軸受２０７によって生成される力によるものである。上昇する距離は浮上高さという。
【００３８】
一実施の形態において、ギャップ２０８は、ハブ２１０がスリーブ２０４に対して回転する場合に、浮上高さにより面積が大きくなる。浮上高さは、ギャップ２０８が調整および確立された後に起こる。一実施の形態において、ラビリンスコンポーネント２２８およびバックアイロン２１５の対向する表面は、ハブ２１０がスリーブ２０４に対して回転している場合、２０ミクロン以下に設定される。浮上高さが５ミクロンであり、かつ前に設定されたラビリンスギャップが１５ミクロン以下の場合、２０ミクロンのギャップが確立できる。
【００３９】
半径方向に延在するギャップ２０８は一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。たとえば、ギャップは軸方向に延在してもよい。
【００４０】
ギャップ２０８の面積は変動でき、流体動圧軸受の温度が変わると、自動的かつ動的に調整され得る。一例示的実施の形態において、ラビリンスコンポーネント２２８、たとえばスリーブ２０４である静止コンポーネント、またはたとえばハブ２１０である回転可能コンポーネントは、温度の変化に対応して動き、それによりギャップ２０８の面積を動的に変える。たとえば、ジャーナルベアリング２０６に隣接するギャップ２０８は、推力軸受２０７と実質的に同じ方向に延在し得る。ギャップ２０８の面積およびギャップ２０８のサイズといった文言は、詳細な説明において入換え可能に用いられている。
【００４１】
一例示的実施の形態において、浮上高さはモータの温度が変わると変化する。たとえば、ハブ２１０の浮上高さは、温度が高くなればなるほど低くなり、その逆もある。浮上高さは、温度が変わると変動するオイルの粘度にも関連する。
【００４２】
一実施の形態において、ギャップは温度が変わると、ハブ２１０の上昇とともに自動的に調整される。たとえば、ギャップは流体蒸発が大きくなる高温で減少する。その結果、ギャップサイズの変化は、増加する流体蒸発率を補償する。したがって、ギャップ２０８は流体動圧軸受モータからの流体蒸発を減少させる。流体蒸発の減少は特に低い粘度のオイルに有用である。さらに、流体蒸発の減少は、軸方向のギャップの利用が限定されているロープロファイルのモータにも有用である。
【００４３】
図４を参照すると、本発明の一実施の形態に従う、圧力下の流体動圧軸受モータの側断面の一部が示される。流体動圧軸受モータは、回転可能シャフト４０２およびハブ４１０を含む。ハブ４１０は流体動圧軸受４０６および推力軸受４０７を形成する静止スリーブ４０４に対して回転する。流体シール４２２は軸受流体を含む。
【００４４】
特定の物理的寸法は、モータの機能性に著しく影響することなく、特定の実用限界内で変動し得る。性能を落とすことなく、欠陥や固有の変動性に対する妥当な余裕を可能にするために、公差を指定することができる。本発明は、あるギャップ、たとえばギャップ４０８を形成する場合のコンポーネントの公差についでの設計上の問題を軽減または排除することができる。たとえば、本発明の実施の形態は、所望の正確な面積に自動的に調整され得るより小さいギャップを可能にする。
【００４５】
一実施の形態において、ラビリンスコンポーネント４２８はバックアイロン４１５の方向に、これら２つのコンポーネントが接するまで、動かされる。一例示的実施の形態において、ラビリンスコンポーネント４２８は、バックアイロン４１５と接するためには、何らかの他のコンポーネント、たとえば静止コンポーネントまたは回転コンポーネントの方向に動かされる。この力を与えるために任意の手段を用いることができる。たとえば、手で押さえることにより、所望の力を与えることができ得る。
【００４６】
一実施の形態において、たとえばハブ４１０である回転可能コンポーネントが、たとえばスリーブ４０４である静止コンポーネントに対して静止する場合に、ギャップが形成される。ギャップ４０８の面積は、ラビリンスコンポーネント４２８、バックアイロン４１５、または他の任意の回転可能もしくは静止コンポーネントのコンポーネント公差によって制限されない。一実施の形態において、ラビリンスコンポーネント４２８または対向するコンポーネントによるコンポーネントの跳ね返りが起こり得る。
【００４７】
一実施の形態に従い、ハブ４１０はモータが回転すると、スリーブ４０４に対して動的に軸方向に上昇する。ハブ４１０の軸方向の上昇は、部分的に推力軸受４０７によって生成された力によるものである。一実施の形態において、ハブ４１０がスリーブ４０４に対して回転したときに起こる浮上高さにより、ギャップ４０８の面積が増える。浮上高さはギャップ４０８が調整および確立された後に起こる。一例示的実施の形態において、ハブ４１０がスリーブ４０４に対して回転したとき、約５ミクロンのサイズのギャップ４０８を確立することができる。５ミクロンのギャップサイズは、浮上高さが５ミクロンであり、前に設定されたギャップが０ミクロンであることを条件に、確立され得る。ギャップは、対向するコンポーネントの跳ね返りが起こることに依存して、少しより大きくなり得る。ギャップ４０８は、図５を参照して以下で説明するよう、５ミクロンよりも大きく調整され得る。一実施の形態において、ラビリンスコンポーネント４２８を静止コンポーネントおよび／または回転可能コンポーネントに接するよう配置することにより、ギャップ４０８が確立される。
【００４８】
こうして、ギャップはハブが上昇すると、および温度が変化すると、自動的に調整される。こうして、ギャップは流体蒸発がより大きい高温で減少する。その結果、ギャップのサイズの動的変化は、流体動圧軸受モータからの流体蒸発率の減少。流体蒸発の減少は特に粘度が低いオイルに有用である。さらに、流体蒸発の減少は、軸方向のギャップの利用可能性が制限されているロープロファイルのモータに有用である。
【００４９】
図５を参照すると、本発明の一実施の形態に従う、調整可能ギャップ設定装置を用いた、圧力下の流体動圧軸受モータの側断面の一部が示される。流体動圧軸受モータは、回転可能シャフト５０２およびハブ５１０を含む。ハブ５１０は流体動圧軸受５０６および推力軸受５０７を形成する静止スリーブ５０４に対して回転する。流体シール５２２は軸受流体を含む。
【００５０】
本発明の実施の形態は、ラビリンスギャップ５０８を形成する際のコンポーネント公差に対する設計上の問題を軽減し得る。なぜなら、ギャップ５０８は所望の正確な面積に調整可能だからである。一実施の形態において、ラビリンスコンポーネント５２８はギャップ設定装置５５０を用いてバックアイロン５１５の方に動かされる。
【００５１】
ギャップ設定装置５５０は、ラビリンスコンポーネント５２８とバックアイロン５１５との間にラビリンスギャップ５０８を確立するために用いられる。さらに、ギャップ設定装置５５０は、ラビリンスコンポーネント５２８とたとえばスリーブ５０４である静止コンポーネントとの間に、またはたとえばハブ５１０である回転可能コンポーネントとの間に、ラビリンスギャップ５０８を確立するためにも用いることができる。本例示的実施の形態において、ギャップ設定装置５５０は、ラビリンスコンポーネント５２８を越えて、バックアイロン５１５の方向に延在する「リップ」または突出部を含む。リップ部はラビリンスギャップ５０８を確立するのに動作可能である。リップ部は一例であって、本発明の実施の形態の範囲を制限するものではない。たとえば、リップのないプレートを用いることもできる。
【００５２】
一実施の形態において、ギャップ設定装置５５０はバックアイロン５１５の方向に、ラビリンスコンポーネント５２８に対して圧力を与える。この力の付与は最終的にギャップ設定装置５５０がバックアイロン５１５に接することを引起す。こうして、ギャップ５０８はラビリンスコンポーネント５２８とバックアイロン５１５との間で形成される。ラビリンスギャップ５０８が設定された後、ギャップ設定装置５５０を取除いてもよい。
【００５３】
一実施の形態に従い、ギャップ設定装置５５０が静止コンポーネントまたは回転可能コンポーネントと接触するまで、ギャップ設定装置５５０は、静止コンポーネントまたは回転可能コンポーネントの方向に、ラビリンスコンポーネント５２８に対して圧力を与える。一実施の形態において、ラビリンスギャップ５０８は、たとえばハブ５１０である回転可能コンポーネントが、たとえばスリーブ５０４である静止コンポーネントに対して静止しているとき、確立される。
【００５４】
力を与えるために、任意の手段を用いることができる。たとえば、手で押さえることにより、所望の力をギャップ設定装置５５０に与えることができる。ギャップ設定装置５５０に力を与えることにより、与えられた力はラビリンスコンポーネント５２８に伝えられる。したがって、ラビリンスギャップ５０８の面積は、ラビリンスコンポーネント５２８、バックアイロン５１５、または回転可能もしくは静止コンポーネントのコンポーネント公差によって制限されない。一実施の形態において、ギャップ設定装置５５０に対するラビリンスコンポーネント５２８によるコンポーネントの跳ね返りが起こり得る。
【００５５】
回転可能コンポーネントが静止コンポーネントに対して静止している場合、ラビリンスギャップ５０８はラビリンスコンポーネント５２８からバックアイロン５１５（または静止もしくは回転可能コンポーネント）までの距離に等しい。一実施の形態において、ラビリンスギャップ５０８は、ラビリンスコンポーネント５２８およびバックアイロン５１５の対向する表面間に延在するギャップ設定装置５５０の距離に等しい。
【００５６】
回転可能コンポーネント、たとえばハブ５１０が、静止コンポーネント、たとえばスリーブ５０４に対して回転し、対向するコンポーネントが上昇して離れる場合、ラビリンスコンポーネント５２８およびバックアイロン５１５の対向する表面間に、２０ミクロン未満のラビリンスギャップを確立し得る。２０ミクロン未満のラビリンスギャップは、ラビリンスコンポーネント５２８とたとえばスリーブ５０４である静止コンポーネントとの間の、またはたとえばハブ５１０である回転可能コンポーネントとの間の、対向する表面間に形成され得る。２０ミクロン未満のサイズのラビリンスギャップは一例であって、本発明の範囲を制限するものではない。たとえば、ラビリンスギャップは、ギャップ設定装置５５０を用いて、２０ミクロンよりも大きく設定され得る。
【００５７】
ラビリンスギャップ５０８は、ラビリンスコンポーネント５２８とたとえばスリーブ５０４である静止コンポーネントとの間に、またはたとえばハブ５１０である回転可能コンポーネントとの間に、ラビリンスギャップ５０８を確立するためのギャップ設定装置５５０を位置付けることにより、確立される。一実施の形態において、コンポーネントの公差が設計上の考慮点であるのなら、ラビリンスギャップ５０８は与えられ得る面積よりも小さい。
【００５８】
したがって、ギャップはハブが上昇すると、および温度が変化すると、自動的に調整される。こうして、ギャップサイズは流体蒸発がより大きい高温で減少する。その結果、ギャップサイズの変化は、流体動圧軸受モータの全体の流体蒸発率を減少させる。流体蒸発の減少は低い粘度のオイルに有用である。さらに、流体蒸発の減少は、軸方向のギャップの利用が限定されているロープロファイルのモータにも有用である。
【００５９】
図６を参照すると、本発明の一実施の形態に従う流体動圧軸受モータの第２の側断面図が示される。流体動圧軸受モータは、回転可能シャフト６０２およびハブ６１０を含む。ハブ６１０は流体動圧軸受６０６および推力軸受６０７を形成する静止スリーブ６０４に対して回転する。流体シール６２２は軸受流体を中に含む。
【００６０】
ラビリンスギャップ６０８は、（図４および図５を参照して記載しているように）所望の正確な面積に動的に調整される。本実施の形態において、回転可能コンポーネント、たとえばハブ６１０は、静止コンポーネント、たとえばスリーブ６０４に対して、静止している。したがって、ラビリンスコンポーネント６２８はバックアイロン６１５と接するようになる。  
【００６１】
一実施の形態に従い、ハブ６１０はモータが回転すると、スリーブ６０４に対して動的に軸方向に上昇する。ハブ６１０の軸方向の上昇は、部分的に推力軸受６０７によって形成された力によるものである。一実施の形態において、ラビリンスギャップ６０８が確立された後にハブ６１０がスリーブ６０４に対して回転すると、ラビリンスギャップ６０８の面積が増加する。
【００６２】
ハブ６１０がスリーブ６０４に対して回転すると、ラビリンスコンポーネント６２８およびバックアイロン６１５の対向する表面間のラビリンスギャップ６０８のサイズは、２０ミクロン未満になり得る。半径方向に延在するラビリンスギャップ６０８は一例であって、本発明の実施の形態の範囲を制限するものではない。たとえば、ラビリンスギャップ６０８は軸方向に延在してもよい。さらに、流体シール６２２下に位置付けられるラビリンスギャップ６０８は一例であって、本発明の実施の形態の範囲を制限するものではない。
【００６３】
したがって、ギャップは温度が変化すると動的に調整され、それにより温度上昇に比例するオイル蒸発率の増加を補償する。さらに、ギャップはハブが浮上すると調整される。その結果、ギャップはオイル蒸発率をさらに減少させる。
【００６４】
ここに記載されている実施の形態は、モータの流体軸受に対する電力消費を減少させながら、オイル蒸発を低下させ得る。より特定的には、実施の形態は温度が上昇するにつれオイルの蒸発を減少させ得る。
【００６５】
上の記載は、説明する目的のために、特定の実施の形態に言及して説明されている。しかし、上の図に示される説明は余すところがないわけではなく、また開示されているそのままの形に本発明を制限するものではない。多くの変形および変更は、上の教示に照らして可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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