(57)【要約】【課題】大きな振動が想定される状況であっても、耐振動性を確保し、騒音の発生を抑えることが可能な動圧流体軸受装置およびこれを備えたモータ、記録再生装置を提供する。【解決手段】スリーブ３２の内周面に形成されるラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂは、Ｌ２＜Ｌ１／２の関係を満たす形状を有している。Ｌ１：ラジアル軸受部４２における動圧起因部の軸方向長さ，Ｌ２：ラジアル軸受部４２の軸方向外側の端部４２ａと所定のラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの中心ＣＬ１とが交差する基準点ＢＰ１と、所定のラジアル動圧発生溝４１ａａに対して相対回転方向前方側に隣接するラジアル動圧発生溝４１ａｂの相対回転方向後方側端部ＥＬ１との軸方向距離【選択図】図３
2007333115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの前記軸受穴内に相対回転可能な状態で配置されたシャフトと、
前記スリーブと前記シャフトとの間に形成される隙間に充填される潤滑流体と、前記スリーブの内周面あるいは前記シャフトの外周面の少なくとも一方に形成されたラジアル動圧発生溝と、を有しており、前記スリーブと前記シャフトとの間で相対回転することによって前記シャフトの半径方向に動圧力を発生するラジアル軸受部と、
を備えており、前記ラジアル動圧発生溝が、下記（１）式を満たすように形成されている動圧流体軸受装置。
Ｌ２＜Ｌ１／２・・・（１）
Ｌ１：前記ラジアル軸受部に発生する前記動圧力の前記シャフトの軸方向圧力分布における圧力ピーク形成位置と前記ラジアル軸受部の前記軸方向外側の端部である軸方向外側端部との間であって、前記シャフトの軸方向に対して傾きを有する部分に該当する動圧起因部の前記軸方向における長さ
Ｌ２：前記ラジアル軸受部の前記軸方向外側端部と所定のラジアル動圧発生溝の中心とが交差する基準点と、前記所定のラジアル動圧発生溝に対して相対回転方向前方側に隣接するラジアル動圧発生溝の前記相対回転方向後方側の端部である相対回転方向後方側端部との前記軸方向における距離
【請求項２】
前記動圧起因部上であって、前記圧力ピーク形成位置近傍の前記ラジアル動圧発生溝の溝角度は、７度以上２０度以下である、
請求項１に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項３】
前記ラジアル動圧発生溝の溝角度は、前記圧力ピーク形成位置から前記軸方向外側端部の間で変化しており、前記軸方向外側端部側の前記溝角度は、５度以上１２度以下である、
請求項１に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項４】
軸受穴を有するスリーブと、
前記スリーブの前記軸受穴内に相対回転可能な状態で配置されたシャフトと、
前記スリーブと前記シャフトとの間に形成される隙間に充填される潤滑流体と、
前記スリーブの内周面あるいは前記シャフトの外周面の少なくとも一方に形成されたラジアル動圧発生溝と、
を有しており、前記スリーブと前記シャフトとの間で相対回転することによって前記シャフトの半径方向に動圧力を発生するラジアル軸受部と、
を備えており、
前記ラジアル動圧発生溝の溝角度は、前記ラジアル軸受部に発生する前記動圧力の前記シャフトの軸方向圧力分布における圧力ピーク形成位置から前記軸方向外側端部の間で変化しており、前記軸方向外側端部側の溝角度θ１は、５度以上１２度以下であり、
前記動圧起因部上であって、前記圧力ピーク形成位置近傍の前記ラジアル動圧発生溝の溝角度θ２は、７度以上２０度以下であり、前記軸方向外側端部側の溝角度θ１は前記圧力ピーク形成位置近傍の溝角度θ２より小さい動圧流体軸受装置。
【請求項５】
固定体と、
前記固定体に対して軸方向に微小な隙間を介して対向配置した回転体と、
前記隙間に充填される潤滑流体と、前記回転体と前記固定体との間の少なくとも一方に形成されたスラスト動圧発生溝と、
を有しており、前記固定体と前記回転体との間で相対回転することによって前記軸方向に動圧力を発生するスラスト軸受部と、
を備えており、
前記スラスト動圧発生溝が、下記（２）式を満たすように形成されている動圧流体軸受装置。
ΔＲ＜（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２・・・・・・（２）
Ｄｏ：前記スラスト軸受部における前記スラスト動圧発生溝の最外径
Ｄｉ：前記スラスト軸受部における前記スラスト動圧発生溝の最内径
Ｄｃｒ：内径Ｄｃｒ，外径Ｄｏの円環状部の面積が、内径Ｄｉ，外径Ｄｏの円環状部の面積の１／４となる直径
ΔＲ：前記スラスト軸受部の外径端部と所定のスラスト動圧発生溝の中心とが交差する基準点と、前記所定のスラスト動圧発生溝に対して相対回転方向の前方側に隣接するスラスト動圧発生溝の前記相対回転方向の後方側の端部である相対回転方向後方側端部との前記スラスト軸受部の半径方向における距離
【請求項６】
前記スラスト動圧発生溝の前記半径方向内周側の溝角度は７度以上２０度以下である、
請求項５に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項７】
前記スラスト動圧発生溝の溝角度は、前記スラスト軸受部の半径方向内周側と前記スラスト軸受部の半径方向外側端部との間で変化しており、前記半径方向外側端部側の溝角度は、５度以上１２度以下である、
請求項５に記載の動圧流体軸受装置。
【請求項８】
固定体と、
前記固定体に対して軸方向に微小な隙間を介して対向配置した回転体と、
前記隙間に充填される潤滑流体と、前記回転体と前記固定体との間の少なくとも一方に形成されたスラスト動圧発生溝と、
を有しており、前記固定体と前記回転体との間で相対回転することによって前記軸方向に動圧力を発生するスラスト軸受部と、
を備えており、
前記スラスト動圧発生溝の溝角度は、前記スラスト軸受部の半径方向内周側と前記スラスト軸受部の半径方向外側端部との間で変化しており、前記半径方向外側端部側の溝角度θ６は、５度以上１２度以下であり、
前記スラスト動圧発生溝の前記半径方向内周側の溝角度θ５は７度以上２０度以下であり、
前記半径方向外側端部側の前記溝角度θ６は、前記半径方向内周側の前記溝角度θ５より小さい動圧流体軸受装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の動圧流体軸受装置と、
ベースと、
前記ベースに固定されるステータと、
前記ステータに対向して配置され、前記ステータとともに磁気回路を構成するロータマグネットと、
前記ロータマグネットを固定するハブと、
を備えるモータ。
【請求項１０】
請求項９に記載のモータと、
前記ハブに固定された、情報を記録できる記録媒体と、
前記記録媒体の所要の位置に情報を書込または読み出すための情報アクセス手段と、
を備えた記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク、光ディスク等の記録ディスクを回転駆動するモータに搭載される流体軸受装置に関するものであって、特に、モータの小型化に対応可能な流体軸受装置およびこれを備えたモータ、記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等のディスク状の記録媒体を回転駆動する記録装置は、そのメモリー容量が増大するとともにデータの転送速度も高速化している。従って、この種の記録装置に用いられる軸受装置には高速に回転駆動する軸を高精度に保持することが要求されるため、この要求を満たす軸受装置として動圧流体軸受装置が用いられている。
そして、モータのアンバランスやＨＤＤ内部の気流の乱れなどによる振動の対策として、例えば、軸方向においては、２箇所のラジアル動圧発生部の圧力発生ピークを高めることで２点の軸受支持力を強くして、軸受部のモーメント剛性を高めることが行われている。そして、この動圧発生部の圧力発生ピークを向上させるために、軸受スパン、動圧発生溝の溝角度、溝幅比、溝深さなどを変化させることが一般的に行われている。
例えば、特許文献１には、軸方向に対して１５度〜４５度の角度（溝角度）を有する２組のヘリカル溝の間に、８０度以上９０度未満の角度を有するヘリングボーン溝を形成し、動圧発生溝に発生する圧力を高めることが可能な動圧流体軸受装置が開示されている。また、特許文献２においては、１組のパーシャル溝（逆ハの字形状溝）を連結する溝を設けて、動圧発生溝に発生する圧力を高めることが可能な動圧流体軸受装置が開示されている。さらに、特許文献３には、へリングボーン溝の少なくとも一部を曲線状に形成して、動圧発生溝に発生する圧力を高めることができる動圧流体軸受装置が開示されている。上述の特許文献１〜３は、いずれも、動圧発生溝の形状を変化させて圧力発生ピークを高くすることで、軸受部のモーメント剛性を高くしている。
【特許文献１】特公平７−０６５６１１号公報（平成７年７月１９日公告）
【特許文献２】特開昭６３−２６６２０９号公報（昭和６３年１１月２日公開）
【特許文献３】特開平７−２６９５６０号公報（平成７年１０月１７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の動圧流体軸受装置では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記従来の動圧流体軸受装置をパンニングやティルティング等の外乱振動が発生するビデオカメラ，携帯電話，携帯音楽プレーヤなどのようなモバイル製品に搭載した場合、従来、固定部であった、例えば、スリーブ（回転主体がシャフトの場合）自体も振動することとなり、圧力発生ピークを高くするだけではその振動に耐え得るだけの軸受部のモーメント剛性を得ることができない。このため、スリーブの端部に対してシャフトが傾斜した状態で接触することとなり、その接触摺動音が騒音として記録されるような不具合が発生してしまう。
本発明の課題は、大きな外乱振動が想定される状況、例えば、モバイル製品として使用される場合であっても、耐振動性を確保し、騒音の発生を抑えることが可能な動圧流体軸受装置およびこれを備えたモータ、記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の発明に係る動圧流体軸受装置は、スリーブと、シャフトと、ラジアル軸受部と、を備えている。スリーブは、軸受穴を有している。シャフトは、スリーブの軸受穴内に相対回転可能な状態で配置されている。ラジアル軸受部は、スリーブとシャフトとの間に形成される隙間に充填される潤滑流体と、スリーブの内周面あるいはシャフトの外周面の少なくとも一方に形成されたラジアル動圧発生溝と、を有しており、スリーブとシャフトとの間で相対回転することによってシャフトの半径方向に動圧力を誘起する。そして、ラジアル動圧発生溝が、下記（１）式を満たすように形成されている。
Ｌ２＜Ｌ１／２・・・（１）
Ｌ１：ラジアル軸受部で発生する動圧力のシャフトの軸方向における圧力分布において圧力ピークを形成する位置である圧力ピーク形成位置とラジアル軸受部の軸方向外側の端部との間において、シャフトの軸方向に対して傾きを有する部分に該当する動圧起因部の軸方向における長さ
Ｌ２：ラジアル軸受部の軸方向外側の端部と所定のラジアル動圧発生溝の中心とが交差する基準点と、所定のラジアル動圧発生溝に対して相対回転方向前方側に隣接するラジアル動圧発生溝の相対回転方向後方側端部との軸方向における距離
なお、ここでいうシャフトは、このシャフトにおける径よりも大径であるフランジ部を有してもよい。また、ラジアル軸受部とは、シャフトの半径方向において、スリーブとシャフトとが互いに対向している部分を言う。そして、相対回転方向とは、回転部材にラジアル動圧発生溝が形成されている場合には回転部材の回転方向、固定部材にラジアル動圧発生溝が形成されている場合には回転部材の回転方向とは反対の方向を意味する。
【０００５】
ここで、ラジアル軸受部は、スリーブとシャフトとの間で相対回転することによってシャフトの半径方向に動圧力が誘起される。このとき、シャフトの軸方向（以下、軸方向と示す）における動圧力の圧力分布において、圧力が最大となる位置、すなわち、圧力ピークを形成する軸方向における位置とラジアル軸受部の軸方向外側の端部との間において、ラジアル動圧発生溝がシャフトの軸方向に対して傾きを有する部分を「動圧起因部」と定義すると、Ｌ１は、その動圧起因部の軸方向における長さを意味する。例えば、ラジアル動圧発生溝が、相反する溝角度を有する一対のスパイラル溝を連結した略「く」の字形状のへリングボーン形状である場合、Ｌ１は、溝角度が反転する「く」の字形状の凸部（交差部）と軸受外側の端部との軸方向における長さとなる。また、ラジアル軸受部の軸方向外側の端部と所定のラジアル動圧発生溝の中心とが交差する点を基準点と定義すると、Ｌ２は、その基準点と前述した所定のラジアル動圧発生溝に対して相対回転方向前方側に隣接するラジアル動圧発生溝の相対回転方向後方側に位置する端部との軸方向における距離を意味する。
なお、ラジアル動圧発生溝の中心とは、ラジアル動圧発生溝の溝幅方向における中心線のことを意味する。また、ラジアル動圧発生溝の端部とは、ラジアル動圧発生溝の溝幅方向において溝部分と溝でない部分（丘部）の境界を言う。そして、ラジアル動圧発生溝の相対回転方向後方側に位置する端部は、溝幅方向において最大の圧力が発生する位置でもある。
【０００６】
従来、動圧流体軸受装置においては、ラジアル軸受部における動圧の圧力発生ピークを高めること、すなわち、動圧発生溝の溝角度、溝幅比、溝深さ等の要素をそれぞれ個別に変化させることによって圧力発生ピークを高めて動圧流体軸受装置におけるモーメント剛性を得ていた。しかし、動圧流体軸受装置をモバイル製品に搭載した場合、パンニングやティルティング等によって、従来、固定部であった、例えば、スリーブ（回転主体がシャフトの場合）自体も振動することとなり、スリーブとシャフトとが回転中に接触することになる。また、先に述べた要素を変えて圧力発生ピークを高くしようにも、動圧流体軸受装置をコンパクト化するという条件においては限界があり、その振動に耐え得るだけのモーメント剛性を得ることができない。このため、スリーブに対してシャフトが傾斜した状態で接触することとなり、その接触音（騒音）が記録されてしまうといった不具合が発生するおそれがあった。また、モーメント剛性を高くできても軸受損失トルクが犠牲になる場合があり、その結果、消費電力が大きくなるので、モバイル製品には不適当である。
そこで、本発明の動圧流体軸受装置においては、スリーブの内周面あるいはシャフトの外周面の少なくとも一方に形成されたラジアル動圧発生溝の溝形状が、Ｌ２＜Ｌ１／２を満たすように形成されている。
【０００７】
これにより、ラジアル軸受部における動圧力の圧力分布において、圧力発生ピークとなる位置以外の動圧力を上昇させて、ラジアル軸受部におけるモーメント剛性を高めている。すなわち、シャフトとスリーブとが接触する位置に近い位置における動圧力を上げることによってラジアル軸受部におけるモーメント剛性を高めて、シャフトとスリーブとの接触の回避あるいは接触時の衝撃を低減するようにしている。
この結果、動圧流体軸受装置が、大きな振動が想定される状況、例えば、モバイル製品として使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。
第２の発明に係る動圧流体軸受装置は、第１の発明に係る動圧流体軸受装置であって、動圧起因部上であって、圧力ピーク形成位置近傍のラジアル動圧発生溝の溝角度は、７度以上２０度以下である。
なお、ここで言う溝角度とは、ラジアル動圧発生溝の相対回転方向に対する傾きの角度を意味する。
これにより、ロストルクの増大を防止することが可能となる。この結果、通常時は消費電力が小さく、かつ半径方向の並進剛性を高めることが可能になる。
第３の発明に係る動圧流体軸受装置は、第１の発明に係る動圧流体軸受装置であって、ラジアル動圧発生溝の溝角度は、圧力ピーク形成位置から端部の間で変化しており、端部側の溝角度は、５度以上１２度以下である。
【０００８】
これにより、潤滑流体を導入する部分の角度が浅くなることから潤滑流体を吸い込みやすくなり、発生する動圧が高くすることが可能となる。また、後述するシャフトとスリーブとが衝突する可能性が高い領域におけるエッジ角度も小さくして衝突音を小さくすると共に、磨耗を抑制することができ長寿命化がはかれる。
第４の発明に係る動圧流体軸受装置は、スリーブと、シャフトと、ラジアル軸受部と、を備えている。スリーブは、軸受穴を有している。シャフトは、スリーブの軸受穴内に相対回転可能な状態で配置されている。ラジアル軸受部は、スリーブとシャフトとの間に形成される隙間に充填される潤滑流体と、スリーブの内周面あるいはシャフトの外周面の少なくとも一方に形成されたラジアル動圧発生溝と、を有しており、スリーブとシャフトとの間で相対回転することによってシャフトの半径方向に動圧力を誘起する。
ここで、ラジアル動圧発生溝の溝角度は、ラジアル軸受部に発生する動圧力のシャフトの軸方向圧力分布における圧力ピーク形成位置から軸方向外側端部の間で変化しており、軸方向外側端部側の溝角度θ１は、５度以上１２度以下であり、動圧起因部上であって、圧力ピーク形成位置近傍のラジアル動圧発生溝の溝角度θ２は、７度以上２０度以下であり、θ１はθ２より小さく設定している。
【０００９】
これにより、ラジアル軸受部における動圧力の圧力分布において、圧力発生ピークとなる位置以外の動圧力を上昇させて、ラジアル軸受部におけるモーメント剛性を高めている。すなわち、シャフトとスリーブとが接触する位置に近い位置における動圧力を上げることによってラジアル軸受部におけるモーメント剛性を高めて、シャフトとスリーブとの接触の回避あるいは接触時の衝撃を低減するようにしている。
この結果、動圧流体軸受装置が、大きな振動が想定される状況、例えば、モバイル製品として使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。ロストルクの増大を防止することが可能となる。この結果、通常時は消費電力が小さく、かつ半径方向の並進剛性を高めることが可能になる。
第５の発明に係る動圧流体軸受装置は、固定体と、回転体と、スラスト軸受部と、を備えている。回転体は、固定体に対して軸方向（アキシャル方向）に微小な空隙を介して相対回転可能な状態に対向配置されている。ここで、回転体と固定体との間の微小空隙を構成する対向面の少なくとも一方には、スラスト動圧発生溝が形成されており、この微小隙間に潤滑流体が充填されることでスラスト軸受部を構成している。すなわち、固定体と回転体とが相対回転することによって、回転体の軸方向に動圧力を誘起する。そして、スラスト動圧発生溝が、下記（２）式を満たすように形成されている。
【００１０】
ΔＲ＜（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２・・・・・・（２）
Ｄｏ：スラスト軸受部におけるスラスト動圧発生溝の最外径
Ｄｉ：スラスト軸受部におけるスラスト動圧発生溝の最内径
Ｄｃｒ：内径Ｄｃｒ，外径Ｄｏの円環状部の面積が、内径Ｄｉ，外径Ｄｏの円環状部の面積の１／４となる直径
ΔＲ：スラスト軸受部の外径端部と所定のスラスト動圧発生溝の中心とが交差する基準点と、スラスト軸受部の半径方向外側の端部と所定のスラスト動圧発生溝の中心とが交差する基準点と、所定のスラスト動圧発生溝に対して相対回転方向前方側に隣接するスラスト動圧発生溝の相対回転方向後方側端部との半径方向における距離
なお、軸回転型の場合、回転体は、一般的にシャフトやそれに付随するスラストフランジやロータハブ等を意味し、また、固定体は、スリーブ、スラストプレート等に相当する。また、軸固定型の場合、回転体は、一般的にスリーブ、スラストプレート等を意味し、また、固定体は、シャフトやそれに付随するスラストフランジやロータハブ等に相当する。ただしこれらは上述したものに限定されるものではなく、それに相当するものはすべて該当すると考えて良い。
【００１１】
そして、ここで言うスラスト軸受部とは、回転体と固定体とが互いに軸方向に対向して実質的にスラスト動圧を発生している部分を言い、例えば、スラスト板が、シャフトの外径よりも大きな場合には、シャフトとスラスト板とが互いに軸方向に対向している部分、すなわち、シャフトの最外径より内側の範囲をスラスト軸受部とする。さらに言えば、動圧を発生する動圧発生溝が形成されている部分である。
そして、相対回転方向とは、回転部材にスラスト動圧発生溝が形成されている場合には回転部材の回転方向、固定部材にスラスト動圧発生溝が形成されている場合には回転部材の回転方向とは反対の方向を意味する。また、スラスト動圧発生溝の相対回転方向後方側に位置する端部は、溝幅方向において最大の圧力が発生する位置でもある。
ここで、Ｄｏは、シャフトとスラスト板とが互いに対向している部分に形成されたスラスト動圧発生溝の最外径、すなわち、スラスト軸受部におけるスラスト動圧発生溝の最外径とする。また、Ｄｉは、シャフトとスラスト板とが互いに対向している部分に形成されたスラスト動圧発生溝の最内径、すなわち、スラスト軸受部におけるスラスト動圧発生溝の最内径とする。ここで式（３）のようにＤｃｒを定めると、外径Ｄｃｒ，内径Ｄｉである円環状部の面積は、外径Ｄｏ，内径Ｄｉである円環状部の面積の３／４となる。
【００１２】
【数１】
2007333115.tif 000003
従来、動圧流体軸受装置においては、スラスト軸受部における動圧の圧力発生ピークを高めること、すなわち、動圧発生溝の溝角度、溝幅比、溝深さ等の要素をそれぞれ個別に変化させることによって圧力発生ピークを高めて動圧流体軸受装置におけるモーメント剛性を得ていた。しかし、動圧流体軸受装置をモバイル製品に搭載した場合、パンニングやティルティング等によって、従来、固定部であった、例えば、スリーブやスラスト板自体も振動することとなり、シャフトとスラスト板とが回転中に接触することになる。また、先に述べた要素を変えて圧力発生ピークを高くしようにも、動圧流体軸受装置をコンパクト化するという条件の中においては限界があり、その振動に耐え得るだけのモーメント剛性を得ることができない。このため、スラスト板に対してシャフトが傾斜した状態で接触することとなり、その接触音（騒音）が記録されてしまうといった不具合が発生するおそれがあった。
そこで、本発明の動圧流体軸受装置においては、回転体あるいは固定体の少なくとも一方に形成されたスラスト動圧発生溝が、ΔＲ＜（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２を満たすように形成されている。ここで、ΔＲは、スラスト軸受部の半径方向外側の端部と所定のスラスト動圧発生溝の中心とが交差する基準点と、所定のスラスト動圧発生溝に対して相対回転方向前方側に隣接するスラスト動圧発生溝の相対回転方向後方側端部との半径方向における距離を意味する。
【００１３】
これにより、シャフトの半径方向における動圧力の圧力分布において、圧力発生ピークとなる位置以外の動圧力を上昇させて、スラスト軸受部におけるモーメント剛性を高めている。すなわち、動圧流体軸受装置をコンパクト化するという条件の中においては、圧力発生ピークを高めてモーメント剛性を得るには限界があることから、シャフトとスラスト板とが接触する位置に近い位置における動圧力を高めて、接触の回避あるいは接触時の衝撃を低減するようにしている。
この結果、動圧流体軸受装置が、大きな振動が想定される状況、例えば、モバイル製品として使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。
第６の発明に係る動圧流体軸受装置は、第５の発明に係る動圧流体軸受装置であって、スラスト動圧発生溝の半径方向中心側の溝角度は、７度以上２０度以下である。
なお、ここで言う溝角度とは、スラスト動圧発生溝の境界線上の任意点における接線と、スラスト軸受部の中心をその中心とし、この任意点を通る円の接線とがなす角度である。例えば、スラスト動圧溝の形状が対数螺旋である場合には、前述した円の接線方向と対数螺旋の接線方向との角度を意味する。
これにより、エッジ角度を小さくしてロストルクの増大を防止することが可能となる。この結果、回転体と固定体とが衝突する場合においても滑らかに衝突するようになるので、接触時の衝撃を低減する効果が大きくなると共に、通常時は消費電力が小さく、かつ軸方向の並進剛性を高めることが可能になる。
【００１４】
第７の発明に係る動圧流体軸受装置は、第５の発明に係る動圧流体軸受装置であって、スラスト動圧発生溝の溝角度は、スラスト軸受部の中心と半径方向端部との間で変化しており、半径方向端部側の溝角度は、５度以上１２度以下である。
これにより、潤滑流体を導入する部分の角度が浅くなることから潤滑流体を吸い込みやすくなり、発生する動圧が高くすることが可能となる。
第８の発明に係る動圧流体軸受装置は、固定体と、固定体に対して軸方向に微小な隙間を介して対向配置した回転体と、隙間に充填される潤滑流体と、回転体と固定体との間の少なくとも一方に形成されたスラスト動圧発生溝とを有しており、固定体と回転体との間で相対回転することによって軸方向に動圧力を発生するスラスト軸受部とを備え、スラスト動圧発生溝の溝角度は、スラスト軸受部の半径方向内周側とスラスト軸受部の半径方向外側端部との間で変化しており、半径方向外側端部側の溝角度θ６は、５度以上１２度以下であり、スラスト動圧発生溝の半径方向内周側の溝角度θ５は７度以上２０度以下であり、半径方向外側端部側の溝角度θ６は、半径方向内周側の溝角度θ５より小さい。
これにより、シャフトの半径方向における動圧力の圧力分布において、圧力発生ピークとなる位置以外の動圧力を上昇させて、スラスト軸受部におけるモーメント剛性を高めている。すなわち、動圧流体軸受装置をコンパクト化するという条件の中においては、圧力発生ピークを高めてモーメント剛性を得るには限界があることから、シャフトとスラスト板とが接触する位置に近い位置における動圧力を高めて、接触の回避あるいは接触時の衝撃を低減するようにしている。
【００１５】
この結果、動圧流体軸受装置が、大きな振動が想定される状況、例えば、モバイル製品として使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。また通常時は消費電力が小さく、かつ軸方向の並進剛性を高めることが可能になる。
第９の発明に係るモータは、第１〜８の発明のいずれか１つに係る動圧流体軸受装置と、ベースと、ステータと、ハブと、を備えている。動圧流体軸受装置は、ベースに搭載される。また、ステータは、ベースに固定されている。ロータマグネットは、ステータに対向して配置され、ステータとともに磁気回路を構成している。ハブは、ロータマグネットを固定する。
これによれば、大きな振動が想定される状況で使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。
第１０の発明に係る記録再生装置は、第９の発明に係るモータと、記録媒体と、情報アクセス手段と、を備えている。記録媒体は、ハブに固定されており、情報を記録することができる。情報アクセス手段は、記録媒体の所要の位置に情報を書込または読み出すものである。
これによれば、大きな振動が想定される状況で使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る動圧流体軸受装置およびこれを備えたモータ、記録再生装置によれば、大きな振動が想定される状況で使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を搭載したモータ１について、図面を用いて説明する。
なお、以下の説明において、図１における上下方向を「軸方向」、上方向を「軸方向上
側」（軸方向外側）、下方向を「軸方向下側」（軸方向外側）と表現するが、これらは実際の流体軸受装置３０の取り付け方向を限定するものではない。
［モータ１全体の構成］
本実施形態に係るモータ１は、図１に示すように、記録ディスク（記録媒体）５を回転駆動するための装置であって、主として、回転部材１０と、静止部材２０と、流体軸受装置（動圧流体軸受装置）３０とを備えている。
回転部材１０は、主に、記録ディスク５が装着されるハブ１１と、ロータマグネット１２とを有している。
ハブ１１は、例えば、鉄系金属材料であるステンレンス鋼（例えば、マルテンサイト系またはフェライト系のステンレス鋼材であり、例えば、ＤＨＳ１など）で形成されており、シャフト３１に対して圧入接着等によって、シャフト３１と一体化される。また、ハブ１１は、外周部に、記録ディスク５を載置するためのディスク載置部１１ａを一体的に形成している。
【００１８】
ロータマグネット１２は、ハブ１１の外周側の面に固定されており、後述するステータ２２とともに磁気回路を構成する。そして、ロータマグネット１２は、ネオジウム，鉄，ボロン系樹脂マグネット等の高エネルギー積の磁石材料からなり、表面には防錆処理やチッピング防止処理を兼ねてエポキシ樹脂コーティングやニッケルメッキなどが施されている。
記録ディスク５は、ディスク載置部１１ａの上に載置され、シャフト３１の軸方向上側にネジ１５によって固定されたクランパ１４によって軸方向下側に押え付けられており、クランパ１４とディスク載置部１１ａとの間に狭持されている。
静止部材２０は、図１に示すように、主に、ベース２１と、ベース２１に固定されたステータ２２と、ベース２１に固定されたブラケット２３と、から構成されている。
ベース２１は、記録再生装置のハウジングを兼ねており、後述する流体軸受装置３０の土台部分となる第１ベース部２１ａと、ステータ２２をとりつけるための第２ベース部２１ｂとを有する。そして、ベース２１は、アルミ系金属材料または鉄系金属材料で形成されている。
ステータ２２は、第２ベース部２１ｂに固定されており、ロータマグネット１２に対向する位置に配置されている。そして、ステータ２２のステータコアは、厚み０．１５〜０．２０ｍｍの厚みのケイ素鋼板で形成されている。
【００１９】
ブラケット２３は、シャフト３１の凸部３１ｂを挿通する開口部を有する環状の上保持部２３ａ、上保持部２３ａにつながる比較的厚肉の円筒状の側部２３ｂ、及び側部２３ｂにつながり側部２３ｂより薄くなされた円筒状の下保持部２３ｃを有している。そして、ブラケット２３は、図１に示すように、ブラケット２３内にスリーブ３２を挿入すると、ブラケット２３の上保持部２３ａはスリーブ３２の上端面とシャフト３１の段部３１ａを覆い、側部２３ｂはスリーブ３２の側面を覆う。これにより、ブラケット２３は、ブラケット２３の上保持部２３ａ内周部がシャフト３１の段部３１ａを覆うため、ブラケット２３はシャフト３１の抜け止めの機能を有する。また、ブラケット２３は、シャフト３１とは別の切削性の良いステンレス鋼で形成されているか、または、プレス性の良いステンレス鋼で形成されている。
［流体軸受装置３０の詳細構成等］
流体軸受装置３０は、図２に示すように、ベース２１のほぼ中央部分に形成された開口部に固定されており、静止部材２０に対して回転部材１０を回転可能な状態で支持する。そして、流体軸受装置３０は、主として、シャフト３１と、スリーブ３２と、スラスト板３３と、潤滑流体としてのオイル（潤滑流体）３４と、を含むように構成されている。なお、このうちスリーブ３２およびスラスト板３３が静止側の部材を構成し、シャフト３１が回転側の部材を構成する。
【００２０】
シャフト３１は、鉄系金属材料であるステンレス鋼（例えば、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０３等や通常のオーステナイト系ステンレス鋼よりもマンガン含有量を高めたＡＳＫ８０００等、マルテンサイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４２０等）やセラミックスなどで形成された軸方向に延びる円柱状の部材であって、スリーブ３２の軸受穴３２ａに回転可能に挿入されている。具体的には、シャフト３１は、スリーブ３２とスラスト板３３とによって形成された軸受穴３２ａの内周側に対して隙間を介して相対回転可能な状態で配置されている。そして、シャフト３１は、スリーブ３２の上面近傍に直径を細くした段部３１ａを有し、また、ハブ１１を取付けるために、凸部３１ｂを有している。凸部３１ｂは、ハブ１１が圧入、接着、レーザ溶接などによって固定されている。
スリーブ３２は、例えば、純鉄、ステンレス鋼、銅合金および焼結金属等によって形成される軸方向に延びる略円筒状の部材であって、ブラケット２３を介してベース２１に対して固定されている。
スラスト板３３は、鉄系金属材料であるステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４２０）や超硬合金鋼（例えば、ＦＢ１０）で形成されており、スリーブ３２の軸方向下側の端部に形成された略円形の開口部を塞ぐように配置されている。これにより、スリーブ３２とスラスト板３３とによって軸受穴３２ａが形成される。
【００２１】
軸受穴３２ａの表面、例えばスリーブ３２の内周面には当技術分野では周知の２組のへリングボーン形状のラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂが、また、例えばスラスト板３３の上面（シャフト３１との対向面）には、スラスト動圧発生溝４３が設けられている。このため、シャフト３１およびスリーブ３２の間には、このラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂを含むラジアル軸受部４２が形成される。また、シャフト３１およびスラスト板３３の間には、このスラスト動圧発生溝４３を含むスラスト軸受部４４が形成される。なお、スリーブ３２の内周面に形成されるラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂと、スラスト板３３の上面に形成されるスラスト動圧発生溝４３の溝形状については、後段にて詳述する。
オイル３４は、ラジアル軸受部４２およびスラスト軸受部４４を含むシャフト３１、スリーブ３２およびスラスト板３３の間に形成される隙間に充填されている。そして、オイル３４としては、例えば、低粘度なエステルオイル等を用いることができる。
以上に述べたように、この流体軸受装置３０は、２つのラジアル動圧軸受と１つのスラスト動圧軸受とから構成されるフランジレスシャフトタイプである。
［モータ１の動作］
ここで、図１と図２とを参照して、モータ１の動作について説明する。
【００２２】
モータ１では、ステータ２２に通電されると回転磁界が発生し、ロータマグネット１２に回転力が付与される。これにより、回転部材１０を、シャフト３１を回転中心としてシャフト３１とともに回転させることができる。
シャフト３１が回転すると、各動圧発生溝４１ａ，４１ｂ，４３において半径方向および軸方向の支持圧が発生する。これにより、シャフト３１がスリーブ３２に対して非接触状態で支持される。すなわち、静止部材２０に対して回転部材１０が非接触状態で回転可能となり、これにより記録ディスク５の高精度な高速回転が実現される。
［ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの形状］
スリーブ３２の内周面に形成されるラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂは、図３に示すように、回転方向に並んで複数配置された溝が、シャフト３１の軸方向に２組並んで配置されている。そして、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの溝形状は、相反する溝角度を有する一対のスパイラル溝を連結した略「く」の字形状のへリングボーン形状であって、下記に示す式（１）の関係を満たすような形状を有している。
Ｌ２＜Ｌ１／２・・・（１）
具体的には、図４に示すように、Ｌ１＝１．５ｍｍ、Ｌ２＝０．６ｍｍである。
【００２３】
ここで、Ｌ１は、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂにおいて動圧の発生に起因する部分（以下、動圧起因部）の軸方向長さを意味し、図３に示すような、ラジアル軸受部４２の軸方向外側の端部から圧力ピークを形成する位置との間Ｌにおいて、溝角度θ１，θ２を有している部分の長さに該当する。本実施形態のラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂにおいては、動圧起因部の長さＬと溝角度θ１，θ２を有する部分の長さＬ１は同じ（Ｌ＝Ｌ１）である。さらに、本実施形態のラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂは、溝角度θ１，θ２が軸方向で変化している。具体的には、図４に示すように、圧力ピークの位置から軸方向外側に０．８ｍｍ離れたところで変化しており、軸方向外側の溝角度（以下、外溝角度と示す）θ１は１０度、圧力ピークを形成する位置側の溝角度（以下、内溝角度と示す）θ２は１５度である。また、Ｌ２は、図３に示すように、ラジアル軸受部４２の外側端部４２ａと所定のラジアル動圧発生溝４１ａの中心線ＣＬ１とが交差する点を基準点ＢＰ１と定義すると、その基準点ＢＰ１と、所定のラジアル動圧発生溝４１ａａに対して相対回転方向前方に隣接するラジアル動圧発生溝４１ａｂの相対回転方向後方側に位置する端部ＥＬ１との距離に該当する。（ここで言う相対回転方向とは、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂが固定部材であるスリーブ３２に形成されているので、回転部材の回転方向とは反対の方向、すなわち、シャフト３１の回転方向とは反対方向を意味している。）
なお、ここで説明した長さ（Ｌ，Ｌ１，Ｌ２）は、すべてシャフト３１の軸方向に対する長さとする。
【００２４】
［スラスト動圧発生溝４３の形状］
スラスト板３３に形成されるスラスト動圧発生溝４３（図２参照）は、図５，図６に示すように、回転軸を中心とするスパイラル状に配置されており、下記に示す式（２）の関係を満たすような形状を有している。
ΔＲ＜（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２・・・（２）
具体的には、図５に示すように、Ｄｏ＝３ｍｍ、Ｄｃｒ＝２．６１ｍｍ、Ｄｉ＝０．４９ｍｍ、ΔＲ＝０．１５７ｍｍである。
ここで、Ｄｏは、図５に示すように、スラスト軸受部４４におけるスラスト動圧発生溝４３の最外径に該当する。なお図５では外径Ｄｏのスラスト軸受部４４より、さらに外周側に至る領域までスラスト動圧発生溝４３を延伸して設けているが、外径Ｄｏよりも外側領域は実質的にスラスト動圧を発生しない領域であるので除外して考える。また、Ｄｉは、図５に示すように、スラスト軸受部４４におけるスラスト動圧発生溝４３の最内径に該当する。そして、式（３）のようにＤｃｒを定めると、外径Ｄｃｒ，内径Ｄｉである円環状部の面積は、外径Ｄｏ，内径Ｄｉである円環状部の面積の３／４となる。
【００２５】
【数２】
2007333115.tif 000004
また、ΔＲは、図５に示すように、スラスト軸受部４４の外側端部４４ａと所定のスラスト動圧発生溝４３ａの中心線ＣＬ２とが交差する点を基準点ＢＰ２と定義すると、その基準点ＢＰ２と、所定のスラスト動圧発生溝４３ａに対して相対回転方向前方の隣接するスラスト動圧発生溝４３ｂの相対回転方向後方側に位置する端部ＥＬ２との半径方向距離に該当する。（ここで言う相対回転方向とは、スラスト動圧発生溝４３が固定部材であるスラスト板３３に形成されているので、回転部材の回転方向とは反対の方向、すなわち、シャフト３１の回転方向とは反対方向を意味している。）
さらに、本実施形態のスラスト動圧発生溝４３の溝角度θ５，θ６は、中心からの半径が１．２５ｍｍ離れたところで変化している。具体的には、図６に示すように、外側の溝角度（以下、外溝角度と示す）θ５が１０度、圧力ピークを形成する位置側（中心側）の溝角度（以下、内溝角度と示す）θ６が１５度である。
［実施例１］
ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの溝形状が、本発明における条件を満たした場合に、騒音を小さくすることができるという効果を確認するために以下の実験を行った。具体的には、以下に示す４パターン（シャフト３１の軸方向におけるラジアル軸受部４２の段数ＮとＬ１）の流体軸受装置について、Ｌ２／Ｌ１の値と発生する騒音の関係について実験を行った。
【００２６】
１）Ｎ＝２  Ｌ１＝１．５
２）Ｎ＝２  Ｌ１＝１．０５
３）Ｎ＝２  Ｌ１＝０．４５
４）Ｎ＝１  Ｌ１＝０．３
騒音レベルを定量的に評価するために、図１８に示すようなスイングテーブル装置７０を用意して測定を行った。スイングテーブル７１上にディスク面が垂直になるようにＨＤＤ７２を設置し、ＨＤＤ７２の軸受部下端にはコンデンサマイク７３をワックスにて固定する。そこでモータを駆動させた状態で、テーブル７１を一定周期で台形波的に揺動させた。具体的には０．５秒ごとに６０°回転させるように実験を行った。
この結果、図７に示すように、４パターン全ての組み合わせにおいて、発生する騒音の大きさは、Ｌ２／Ｌ１の値が０．５を境として急激に変化し、Ｌ２／Ｌ１＜０．５の領域で小さくなることが確認できた。これにより、関係式（１）の条件を満たしたラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂを備えたラジアル軸受部４２は、発生する騒音の抑制に対して有効であることが確認できた。
次に、流体軸受装置の構成をシャフト３１の軸方向におけるラジアル軸受部４２の段数Ｎを２段、Ｌ１の長さを０．４５ｍｍに固定して、以下に示す３パターンのＬ２／Ｌ１の値について、発生する騒音について実験を行った。
【００２７】
ａ）Ｌ２／Ｌ１＝０．８
ｂ）Ｌ２／Ｌ１＝０．５６
ｃ）Ｌ２／Ｌ１＝０．３２
この結果を図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す。同図にはそれぞれ騒音の時間軸波形とテーブル７１の回転位相角度出力波形とが表示してある。図に示すように、Ｌ２／Ｌ１＝０．８のとき、発生する騒音が一番大きく、Ｌ２／Ｌ１＝０．３２の場合に発生する騒音が一番小さいことが確認された。これにより、関係式（１）の条件を満たしたラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂを備えたラジアル軸受部は、発生する騒音の抑制に対して有効であることが確認できた。
［実施例２］
スラスト動圧発生溝４３の溝形状が、本発明における条件を満たした場合に、騒音を小さくすることができるという効果を確認するために以下の実験を行った。以下に示す３パターン（スラスト動圧発生溝４３の数Ｎｇｒ）の流体軸受装置について、２ΔＲ／（Ｄｏ−Ｄｃｒ）の値と発生する騒音の関係について実験を行った。
１）Ｎｇｒ＝６
２）Ｎｇｒ＝８
３）Ｎｇｒ＝１０
騒音レベルを定量的に評価するために、図１８に示すようなスイングテーブル装置７０を用意して測定を行った。スイングテーブル７１上にディスク面が垂直になるようにＨＤＤ７２を設置し、ＨＤＤ７２の軸受部下端にはコンデンサマイク７３をワックスにて固定する。そこでモータを駆動させた状態で、テーブル７１を一定周期で台形波的に揺動させた。具体的には０．５秒ごとに６０°回転させるように実験を行った。
【００２８】
この結果、図９に示すように、３パターン全ての組み合わせにおいて、発生する騒音の大きさは、２ΔＲ／（Ｄｏ−Ｄｃｒ）の値が１．０を境として急激に変化し、２ΔＲ／（Ｄｏ−Ｄｃｒ）＜１．０の領域で小さくなることが確認できた。これにより、関係式（２）の条件を満たしたスラスト動圧発生溝４３を備えたスラスト軸受部４４は、発生する騒音の抑制に対して有効であることが確認できた。
次に、スラスト動圧発生溝４３の数を固定して、以下に示す３パターンについて、発生する騒音について実験を行った。
ａ）ΔＲが、（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２の２．０倍
ｂ）ΔＲが、（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２の１．２倍
ｃ）ΔＲが、（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２の０．６倍
この結果を図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示す。同図にはそれぞれ騒音の時間軸波形とテーブル７１の回転位相角度出力波形とが表示してある。図に示すように、２ΔＲ／（Ｄｏ−Ｄｃｒ）＝２．０のとき、発生する騒音が一番大きく、２ΔＲ／（Ｄｏ−Ｄｃｒ）＝０．６の場合に発生する騒音が一番小さいことが確認された。これにより、関係式（２）の条件を満たしたスラスト動圧発生溝４３を備えたスラスト軸受部４４は、発生する騒音の抑制に対して有効であることが確認できた。
【００２９】
［実施例３］
本発明の溝形状の条件を満たしたスラスト動圧発生溝４３を備えた流体軸受装置が、耐振動性を確保しているという効果を確認するために以下の実験を行った。具体的には、図１１（ａ）に示すような諸元のスラスト軸受部４４において、スラスト板３３とシャフト３１との最小隙間に対するモーメント剛性Ｍについて数値解析実験を行った。
この結果を図１１（ｂ）に示す。従来の構成のスラスト軸受と比べて、本発明における溝形状の条件を満たしたスラスト動圧発生溝４３によるスラスト軸受部４４に発生するモーメント剛性Ｍは、スラスト板３３とシャフト３１との最小隙間が小さいほど大きいことが確認できた。これにより、モータ１が外部から振動を受けた場合、すなわち、シャフト３１あるいはスラスト板３３が傾いてシャフト３１とスラスト板３３との間隙隙間が小さくなった場合ほどモーメント剛性Ｍが大きくなることが確認できた。この結果、本発明における溝形状を有するスラスト軸受部４４は、耐振動性が確保されていると言える。また、シャフト３１の軸方向の支持力を示す負荷容量Ｗは、図１１（ｂ）に示すように、本発明における溝形状を有するスラスト軸受部４４と従来の構成のスラスト軸受とでは、ほとんど変化がない。これにより、本発明によって負荷容量Ｗの値を犠牲にすることなくモーメント剛性Ｍを改善することが可能であることが確認された。
【００３０】
次に、本発明におけるスラスト動圧発生溝４３の溝角度θ５，θ６の大きさと、スラスト軸受部４４におけるモーメント剛性Ｍとの関係を確認するための数値解析実験を行った。具体的には、図１１（ａ）における諸元表に示された従来の構成のスラスト軸受において発生するモーメント剛性と、本発明の構成のスラスト軸受部４４において外溝角度θ５と内溝角度θ６とを変化させたときに発生するモーメント剛性の比を取得した。まず内周側の溝角度θ６を１５°に固定して外周側の溝角度θ５を変化させた場合、図１２（ａ）に示すように、外溝角度θ５がおよそ３度から１５度の間において、従来構成の軸受部よりモーメント剛性が大きくなることが確認でき、特に、モーメント剛性比が１．５以上となる溝角度は５度から１２度の範囲であることが確認できた。次に外溝角度θ５を１０゜に固定して内溝角度θ６を変化させた場合、図１２（ｂ）に示すように、内溝角度θ６においては、全範囲について、従来構成のスラスト軸受よりもモーメント剛性が大きくなることが確認でき、特に、モーメント剛性比が１．５以上となる溝角度は７度から２０度の範囲であることが確認できた。これにより、本発明におけるスラスト動圧発生溝４３の外溝角度θ５が５度から１２度、内溝角度θ６が７度から２０度の範囲にある場合、従来のスラスト軸受に比べてモーメント剛性Ｍが大きくなることが確認できた。よって、本発明における溝形状の条件を満たしたスラスト動圧発生溝４３を含むスラスト軸受部４４は、耐振動性が確保されていると言える。
【００３１】
［実施例４］
図１３を用いて本発明が騒音を抑制するメカニズムについて説明する。
本発明における溝形状の条件を満たしたラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂによるラジアル軸受部４２において、図１３が示す一正面図は、シャフト３１とスリーブ３２との接触によって騒音が発生する可能性が高い場面を示している。図１３では、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂと溝のない丘部とのエッジの部分にシャフト３１が接触する場面を示しており、この場面において接触や衝突による騒音が発生すると考えられる。
まず図１３に示す状態が最も衝突による騒音が発生しやすいと考えられる根拠を説明する。
図１３に示す２つの圧力分布図は、この状態におけるラジアル軸受部４２の軸方向断面（Ａ−Ａ）において半径方向に発生する圧力と、ラジアル軸受部４２の回転方向断面（Ｂ−Ｂ）において半径方向に発生する圧力とを示している。同図に示すように、シャフト３１の回転方向（Ｂ−Ｂ）に発生する圧力は、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの相対回転方向後方端部ＥＬ４において、最大となっている。さらに任意位置における圧力を求めると、同図において網掛け処理を施した各溝部の境界のうち、太線で描かれた左側の境界線上で溝内の最大圧力が発生することがわかる。
【００３２】
したがって、シャフト３１に外乱振動が加わり、シャフト３１がスリーブ３２上の丘部であるＥＣ４−ＥＣ５間に近接するときには、シャフト３１がスリーブ３２と接触する軸方向外側の端部４２ａの直近に前記最大圧力発生部が位置するので、このような場合には大きな外乱が加わっても衝撃的に接触しないので強い衝突は生じない。
一方、シャフト３１に外乱振動が加わり、シャフト３１がスリーブ３２上の溝部のエッジであるＥＣ３とＥＣ４との間に接近するときには、上記の場合とは全く異なる現象を生ずる。まずラジアル軸受の軸方向外側の端部４２ａ上では、ラジアル軸受の開放端に近いので、ラジアル動圧はほとんどゼロであり、しかも溝部の最も深い部分である溝中心線は、シャフト３１の外周との間に必ず隙間が生ずるように設定される。しかも、前記最大圧力発生部は軸方向下方に遠く離れるので、シャフト３１がスリーブ３２に接近するのを妨げるような力が生じにくい。したがって、シャフト３１はＥＣ３−ＥＣ４間の溝部に近接するときは衝撃的に衝突することになる。しかも溝部のエッジであるＥＣ３，ＥＣ４は丘部に比較してその両端にシャープなエッジを形成するのでより衝撃は大きくなり騒音も大きくなる。
この接触を防止もしくは緩和するには、軸方向端部ＥＣ３，ＥＣ４との回転方向中央部における半径方向の支持力を高めることが望ましい。さらに、その支持力は、できるだけラジアル軸受部４２の外側の端部４２ａの近傍で発生することが望ましい。このような支持力を発生させれば、スリーブ３２とシャフト３１とが接触する可能性のあるラジアル軸受部端部４２ａを半径方向に十分な動圧で支持し、接触の回避あるいは接触時の衝撃を低減することが可能となる。
【００３３】
本発明のラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの形状は、Ｌ２＜Ｌ１／２を満たす。この条件によれば、前方端部ＥＣ３と後方端部ＥＣ４との中央部に発生する支持力の軸方向位置をスリーブ３２とシャフト３１とが接触するラジアル軸受部端部４２ａに比較的近づけることができる。これにより、スリーブ３２とシャフト３１との接触を回避あるいは接触時の衝撃を低減することが可能となり、騒音を抑制することが可能となる。またＬ２＜Ｌ１／２を満たすようにラジアル動圧発生溝の形状を設定することで、図３におけるθ１が小さくなる。その結果、図１３に示すエッジ角θeがさらに大きくなり、衝突時の衝撃も小さくなると共に、磨耗も緩和されるという効果がある。
以上ラジアル軸受を例にとって本発明によって騒音が小さくなるメカニズムを説明したが、スラスト軸受の場合も同様の考え方で衝突を緩和することが説明可能である。その差はラジアル軸受の場合はＬ１とＬ２の関係式で定義されたのが、スラスト軸受の場合はＤｃｒ，Ｄｏ，Ｄｉの関係式で定義されるというだけである。
なおラジアル動圧発生溝の加工はボール転造方法、ＮＣ旋盤加工法、電解加工法、エッチング加工法などが一般に用いられる。一方、スラスト動圧発生溝の加工は、ＮＣ旋盤加工法、電解加工法、エッチング加工法やコイニングなどのプレス加工等が広く用いられる。これらの加工法の中でボール転造方法、ＮＣ旋盤加工法、電解加工法、コイニングなどのプレス加工などは特に動圧発生溝の溝部分との境界のエッジ角度θｅを大きく設定できるので、低騒音化に関して特に有利である。
【００３４】
［モータ１の特徴］
（１）
本実施形態のモータ１は、図４に示すように、Ｌ１＝１．５ｍｍ、Ｌ２＝０．６ｍｍであって、下記に示す式（１）の関係を満たすような形状を有している。
Ｌ２＜Ｌ１／２・・・（１）
これにより、シャフト３１の軸方向における動圧力の圧力分布において、シャフト３１とスリーブ３２端部とが接触する位置に近い位置における動圧力を上げて、接触の回避あるいは接触時の衝撃を低減するようにしている。
この結果、モータ１が、大きな振動が想定される状況で使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。
（２）
本実施形態のモータ１においては、図４に示すように、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの外溝角度θ１が１０度である。
この結果、シャフト３１とスリーブ３２の端部とが衝突する場合においても滑らかに衝突するようになるので、接触時の衝撃を低減する効果が大きくなる。またその結果衝突による磨耗を抑制し、長寿命の軸受を提供することができる。
【００３５】
（３）
本実施形態のモータ１においては、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの溝角度θ１，θ２が変化しており、内溝角度θ２が１５度である。
これにより、ラジアル軸受部の摩擦ロストルクを増大させることなく、ラジアル並進方向の軸受剛性を高めることができる。また、この溝角度が変化する位置は、軸受長さＬ１の２０〜８０％の位置であれば効果を見込むことができる。
（４）
本実施形態のモータ１は、図６に示すように、Ｄｏ＝３ｍｍ、Ｄｃｒ＝２．６１ｍｍ、Ｄｉ＝０．４９ｍｍ、ΔＲ＝０．１５７ｍｍであって、下記に示す式（２）の関係を満たすような形状を有している。
ΔＲ＜（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２・・・・・・（２）
これにより、シャフト３１の半径方向における動圧力の圧力分布において、シャフト３１とスラスト板３３とが接触する部分に近い位置における動圧力を上げて、接触の回避あるいは接触時の衝撃を低減するようにしている。
この結果、モータ１が、大きな振動が想定される状況で使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる。
【００３６】
（５）
本実施形態のモータ１においては、図６に示すように、外溝角度θ５が１０度である。
この結果、シャフト３１とスラスト板３３とが衝突する場合においても滑らかに衝突するようになるので、接触時の衝撃を低減する効果が大きくなる。
（６）
本実施形態のモータ１では、スラスト動圧発生溝４３の溝角度θ５，θ６が変化しており、内溝角度θ６が１５度である。
これにより、スラスト軸受部の摩擦ロストルクを増大させることなく、スラスト軸受の軸方向剛性を高めることができる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態のモータ１では、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの形状をＬ１＝１．５ｍｍ、Ｌ２＝０．６ｍｍとする例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
例えば、ラジアル動圧発生溝の形状をＬ１＝０．４５ｍｍ、Ｌ２＝０．１８ｍｍやＬ１＝１．０５ｍｍ、Ｌ２＝０．４２ｍｍ等としてもよい。この場合も、ラジアル動圧発生溝の形状がＬ２＜Ｌ１／２の関係を満たしていれば、上記の実施形態に係るモータ１と同様の効果を得ることができる。
（Ｂ）
上記実施形態のモータ１では、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの外溝角度θ１が１０度とする例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ラジアル動圧発生溝の外溝角度θ１は、６度や８度等、５度から１２度の範囲であればよい。
（Ｃ）
上記実施形態のモータ１では、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの溝角度が、軸受中央部から端部の間で変化する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの溝角度が、軸受中央部から端部の間で変化することなく、一定の溝角度θ１を有していてもよい。
【００３８】
また、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの溝角度が、軸受中央部から端部の間で変化する場合には、外溝角度θ１が内溝角度θ２よりも小さければよい。
（Ｄ）
上記実施形態のモータ１では、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの内溝角度θ２が１５度とする例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ラジアル動圧発生溝の外溝角度θ２は、８度や１８度等、７度から２０度の範囲であればよい。
（Ｅ）
上記実施形態のモータ１では、ラジアル軸受部４２がシャフト３１の軸方向に２段配置された例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ラジアル軸受部がシャフトの軸方向に１段や３段配置する等、１段以上配置すれば、上記の実施形態に係るモータ１と同様の効果を得ることができる。
（Ｆ）
上記実施形態のモータ１では、ラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂの溝形状は、相反する溝角度を有する一対のスパイラル溝を連結した略「く」の字形状のへリングボーン形状を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、図１４（ａ）に示すようなスパイラル形状や、図１４（ｂ）に示すようなヘリングボーン形状であってもよい。この場合におけるＬ１、Ｌ２の定義は、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示す通りである。
なお、ラジアル軸受部と呼ぶ領域は図１７（ｂ）に示すように、実質的にラジアル方向の動圧を発生する領域Ｒｄ１をいい、溝を形成していてもシャフトとスリーブとの間に動圧を発生する微小隙間を構成しない領域は除外する。
（Ｇ）
上記実施形態のモータ１では、スリーブ３２の内周面にラジアル動圧発生溝４１ａ，４１ｂが形成され、シャフト３１が回転部材である例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ラジアル動圧発生溝は、シャフトに形成されていてもよい。この場合における相対回転方向とは、シャフトが回転する方向を言う。また、ラジアル動圧発生溝がシャフトに形成されており、スリーブが回転部材であってもよい。この場合における相対回転方向とは、スリーブの回転方向とは逆の方向を言う。
なお、本実施形態における相対回転方向とは、シャフト３１が回転する方向とは逆の方向を言う。
【００４０】
（Ｈ）
上記実施形態のモータ１では、スラスト動圧発生溝４３の形状を、図６に示すように、Ｄｏ＝３ｍｍ、Ｄｃｒ＝２．６１ｍｍ、Ｄｉ＝０．４９ｍｍ、ΔＲ＝０．１５７ｍｍとする例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、Ｄｏ＝６ｍｍ、Ｄｃｒ＝５．４０８ｍｍ、Ｄｉ＝３ｍｍ、ΔＲ＝０．１８ｍｍと、シャフトの外径よりも大なるフランジ部をシャフトに固定した構成としてもよい。この場合も、スラスト動圧発生溝の形状がΔＲ＜（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２の関係を満たしていれば、上記の実施形態に係るモータ１と同様の効果を得ることができる。
（Ｉ）
上記実施形態のモータ１では、スラスト動圧発生溝４３の外溝角度θ５が１０度とする例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、スラスト動圧発生溝の外溝角度は、６度や８度等、５度から１２度の範囲であればよい。
（Ｊ）
上記実施形態のモータ１では、スラスト動圧発生溝４３の溝角度が、軸受中心部から端部の間で変化する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４１】
例えば、スラスト動圧発生溝４３の溝角度が、軸受中心部から端部の間で変化することなく、一定の溝角度θ５を有していてもよい。
また、スラスト動圧発生溝４３の溝角度が、軸受中央部から端部の間で変化する場合には、外溝角度θ５が内溝角度θ６よりも小さければよい。
（Ｋ）
上記実施形態のモータ１では、スラスト動圧発生溝４３の内溝角度θ６が１５度とする例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、スラスト動圧発生溝の内溝角度は、８度や１８度等、７度から２０度の範囲であればよい。
（Ｌ）
上記実施形態のモータ１では、スラスト板３３に形成されるスラスト動圧発生溝４３は、図５，図６に示すように、回転軸を中心とするスパイラル状に配置された例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、スラスト板に形成されるスラスト動圧発生溝を、図１５に示すように、へリングボーン形状に配置してもよい。この場合におけるＤｏ、Ｄｃｒ、Ｄｉ、ΔＲの定義は、図１５に示す通りである。
【００４２】
（Ｍ）
上記実施形態のモータ１では、シャフト３１に形成されたスラスト動圧発生溝４３およびスラスト板３３の間において、スラスト軸受部４４が形成された例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図１７（ａ）に示すように、シャフト３１における径よりも大径であるスラストフランジ８０を有していて、そのフランジ部にスラスト動圧発生溝４３ｂが形成されていてもよい。
なお、図１７（ａ）に示すように、スラストフランジ８０の上下面にスラスト動圧発生溝４３ａ，４３ｂが形成されている場合、そのいずれか一方が前記Ｄｏ、Ｄｃｒ、Ｄｉ、ΔＲの関係を満たしていても良いし、双方とも満足していても良い。
またスラスト軸受部は前述のように、実質的なスラスト動圧を発生する部分をいい、図１７（ａ）においては領域Ｔｈ１，Ｔｈ２が該当する。
（Ｎ）
上記実施形態のモータ１では、スラスト板３３にスラスト動圧発生溝４３が形成され、シャフト３１が回転部材である例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
例えば、スラスト動圧発生溝は、シャフトに形成されていてもよい。この場合における相対回転方向とは、シャフトが回転する方向を言う。また、スラスト動圧発生溝がシャフトに形成されており、スラスト板が回転部材であってもよい。この場合における相対回転方向とは、シャフトの回転する方向とは逆の方向を言う。
なお、本実施形態における相対回転方向とは、シャフト３１が回転する方向とは逆の方向を言う。
（Ｏ）
上記実施形態のモータ１では、ロータマグネット１２の外周側にステータ２２を対向配置した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえばロータマグネットの内周側にステータを対向配置した、いわゆるアウターロータタイプのモータでも良い。またリング状磁石と空芯コイルとを軸方向に対向配置した、いわゆるフラットモータでも良い。
（Ｐ）
上記実施形態では、本発明をモータ１に対して適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
例えば、図１６に示すように、上記構成を有するモータ１を搭載しており、記録ヘッド６０ａによって記録ディスク５に記録された情報を再生したり、記録ディスク５に対して情報を記録したりする記録再生装置６０に対して本発明を適用することもできる。
これにより、大きな振動が想定される状況で使用される場合であっても、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることができる小型・薄型化に対応可能な記録再生装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、耐振動性を確保し騒音の発生を抑えることが可能になるため、例えば、常にユーザの手の中であらゆる方向に振られ、パンニングやティルティングしやすい小型のムービー等に搭載される再生記録装置等への適用が特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体軸受装置を含むモータの外観図。
【図２】図１のモータに含まれる流体軸受装置の拡大断面図。
【図３】図２の流体軸受装置を形成するラジアル動圧発生溝の説明図。
【図４】図２の流体軸受装置を形成するラジアル軸受部の断面図。
【図５】図２の流体軸受装置を形成するスラスト動圧発生溝の説明図。
【図６】図２の流体軸受装置を形成するスラスト軸受部の平面図。
【図７】ラジアル軸受部におけるＬ２／Ｌ１と騒音との関係を示す実験結果。
【図８】（ａ）ラジアル軸受部においてＬ２／Ｌ１が０．８のときに発生する騒音測定結果、（ｂ）ラジアル軸受部においてＬ２／Ｌ１が０．５６のときに発生する騒音測定結果、（ｃ）ラジアル軸受部においてＬ２／Ｌ１が０．３２のときに発生する騒音測定結果。
【図９】スラスト軸受部におけるΔＲによる騒音と騒音との関係を示す実験結果。
【図１０】（ａ）スラスト軸受部においてΔＲが（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２の２倍のときに発生する騒音測定結果、（ｂ）スラスト軸受部においてΔＲが（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２の１．２倍のときに発生する騒音測定結果、（ｃ）スラスト軸受部においてΔＲが（Ｄｏ−Ｄｃｒ）／２の０．６倍のときに発生する騒音測定結果。
【図１１】（ａ）図２の流体軸受装置を形成するスラスト軸受部と、従来のスラスト軸受部についての諸元、（ｂ）図２の流体軸受装置を形成するスラスト軸受部と、従来のスラスト軸受部についてのスラスト板とシャフトにおける隙間に対するモーメント剛性。
【図１２】（ａ）図２の流体軸受装置を形成するスラスト軸受部における外溝角度を変化させた時の従来のスラスト軸受部に対するモーメント剛性比、（ｂ）図２の流体軸受装置を形成するスラスト軸受部における内溝角度を変化させた時の従来のスラスト軸受部に対するモーメント剛性比。
【図１３】図２の流体軸受装置を形成するラジアル軸受部におけるシャフトの軸方向（Ａ−Ａ）と、シャフトの半径方向（Ｂ−Ｂ）とに発生する圧力を示した図。
【図１４】（ａ）本発明のさらに他の実施形態に係るスパイラル形状のラジアル動圧発生溝、（ｂ）本発明のさらに他の実施形態に係るヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態に係るヘリングボーン形状のスラスト動圧発生溝。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態に係る記録再生装置の構成を示す内部断面図。
【図１７】（ａ）本発明のスラスト軸受部の横断面図、（ｂ）本発明のラジアル軸受部の横断面図。
【図１８】騒音測定用スイングテーブルの斜視図。
【符号の説明】
【００４７】
１        モータ
５        記録ディスク（記録媒体）
１０      回転部材
１１      ハブ
１１ａ    ディスク載置部
１２      ロータマグネット
１４      クランパ
１５      ネジ
２０      静止部材
２１      ベース
２１ａ    第１ベース部
２１ｂ    第２ベース部
２２      ステータ
２３      ブラケット
２３ａ    上保持部
２３ｂ    側部
２３ｃ    下保持部
３０      流体軸受装置（動圧流体軸受装置）
３１      シャフト
３１ａ    段部
３１ｂ    凸部
３２      スリーブ
３２ａ    軸受穴
３２ｂ    面取り部
３３      スラスト板
３４      オイル（潤滑流体）
４１ａ，４１ｂ，４１ａａ，４１ａｂ      ラジアル動圧発生溝
４２      ラジアル軸受部
４２ａ    ラジアル軸受部端部
４３，４３ａ，４３ｂ      スラスト動圧発生溝
４４      スラスト軸受部
４４ａ    スラスト軸受部端部
６０      記録再生装置
６０ａ    記録ヘッド
７０      スイングテーブル装置
７１      テーブル
７２      ＨＤＤ
７３      コンデンサマイク
８０      スラストフランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007333115.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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