(57)【要約】【課題】流体軸受式回転装置において、その間欠寿命回数とラジアル軸受荷重、潤滑剤粘度、軸受の寸法、等との関係を考慮して、適正な間欠寿命を確保することが可能な流体軸受式回転装置を提供する。【解決手段】  流体軸受式回転装置１５は、スリーブ１の軸受穴１Ｃに軸が相対的に回転自在に挿入され、下記（１）式によって表わされるラジアル軸受寿命相当関数（Ｎｄ）の値が１０万以上になるように構成される。（数式）Ｎｄ＝  η/（Ｓ・Ｆｆ・Ｐ・Ｄ）    --------（１）            Ｓ：材料摩耗率  Ｓ＝７４８００（定数）            η：７０℃における絶対粘度          [Ｎ・Ｓ／ｍ＾２]          Ｐ：ラジアル軸受1個当たりにかかる負荷    [Ｎ]          Ｄ：軸直径                                [ｍ]【選択図】図6
2007333135.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、
前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能に挿入される軸と、
前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブロータと、
前記軸の外周面およびスリーブ内周面の少なくとも一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、軸とスリーブの間の隙間には潤滑剤が保持され、
下記（１）式によって表わされるラジアル軸受寿命相当関数（Ｎｄ）の値が１０万以上になるように構成されている流体軸受式回転装置。
（数式）
Ｎｄ＝  η/（Ｓ・Ｆｆ・Ｐ・Ｄ）    --------（１）
Ｓ：材料摩耗率  Ｓ＝７４８００（定数）
η：７０℃における絶対粘度          [Ｎ・Ｓ／ｍ＾2]
Ｐ：ラジアル軸受1個当たりにかかる負荷    [Ｎ]
Ｄ：軸直径                                [ｍ]
ラジアル浮上回転相当関数：Ｆｆは以下に定義する。
Ｆｆ＝Ｐ・Ｆｓ/ω                          -------（２）
ω：その回転装置の定常角速度  [rad／S]（＝２・π・ｆ／60）
剛性相当関数：Ｆｓは以下に定義する。
Ｆｓ＝（η・ω・Ｄ＾２・Ｌ＾２）/Ｃ＾３    [Ｎ/ｍ]-----（３）
Ｌ：軸受部長さ                        [ｍ]
Ｃ：軸受半径隙間                      [ｍ]
【請求項２】
前記ラジアル軸受寿命関数（Ｎｄ）の値が１００万以上になるように構成されている、
請求項１に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項３】
前記ラジアル軸受面と前記スリーブあるいは前記軸との間に形成される半径方向における隙間は、１μｍ以上であって、略一定である、
請求項１または２に記載の流体軸受式回転装置。
【請求項４】
軸とスリーブの間の隙間は気体により潤滑され、  下記（４）式によって表わされるラジアル軸受寿命相当関数（Ｎｄ）の値が１０万以上になるように構成されている流体軸受式回転装置。
（数式）
Ｎｄ＝  Ｉ/（Ｓ・Ｆｆ・Ｐ・Ｄ）    --------（４）
Ｓ：材料摩耗率  Ｓ＝７４８００（定数）
Ｉ：粘度相当定数  Ｉ＝０．００００１
Ｐ：ラジアル軸受1個当たりにかかる負荷    [Ｎ]
Ｄ：軸直径                                [ｍ]
ラジアル浮上回転相当関数：Ｆｆは以下に定義する。
Ｆｆ＝Ｐ・Ｆｓ/ω                          -------（５）
ω：その製品の定常角速度      [rad／S]（＝２・π・ｆ／６０）
剛性相当関数：Ｆｓは以下に定義する。
Ｆｓ＝（Ｉ・ω・Ｄ＾２・Ｌ＾２）/Ｃ＾３    [Ｎ/ｍ]-----（６）
Ｌ：軸受部長さ                        [ｍ]
Ｃ：軸受半径隙間
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の流体軸受式回転装置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、動圧流体軸受を使用した流体軸受式回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転するディスクを用いた記録装置等は、そのメモリ容量が増大し、またデータの転送速度が高速化しているため、これらに使用される回転装置には、常にディスク負荷を高精度に回転させるための高い性能と信頼性とが要求される。そこで、これら回転装置として高速回転に適した流体軸受式回転装置が一般的に用いられている。
【０００３】
流体軸受式回転装置は、軸とスリーブとの間に潤滑剤であるオイルを介在させ、動圧発生溝によって回転時にポンピング圧力を発生させることで、軸をスリーブに対して非接触の状態で回転させることができる。このため、定常回転中には軸とスリーブとの間に機械的な摩擦が生じないことから、安定して高速回転させることが可能になる。
【０００４】
以下、図１０から図１３を参照しながら、従来の流体軸受式回転装置の一例について説明する。
【０００５】
従来の流体軸受式回転装置は、図１０に示すように、スリーブ２１、軸２２および軸２２に固定されたロータ２３を備えている。
【０００６】
軸２２はスリーブ２１の軸受穴２１Ｃに回転可能な状態で挿入される。軸２２の外周面またはスリーブ２１の内周面の少なくともいずれか一方には、動圧発生溝２１Ａ，２１Ｂが形成されている。各動圧発生溝２１Ａ，２１Ｂの付近の軸受隙間は、少なくともオイル２４によって充填されている。
【０００７】
ここで、以上のような構成の従来の流体軸受式回転装置の動作について説明すれば以下の通りである。
【０００８】
すなわち、上記従来の流体軸受式回転装置では、軸２２が回転すると、動圧発生溝２１Ａ，２１Ｂは軸受隙間に充填されたオイル２４をかき集め、軸２２とスリーブ２１の間にポンピング圧力を発生させる。
【０００９】
これにより、軸２２をスリーブ２１に対して非接触の状態で回転させることができ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドによって、回転するディスクに対してデータの記録再生を行うことができる。
【特許文献１】特開昭６１−０１０９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の流体軸受式回転装置では、以下に示すような問題点を有している。
【００１１】
すなわち、図１０において、ベース２５に取り付けられたスリーブ２１と軸２２との間には、微小な隙間が確保されオイル２４が注入されている。しかし、従来の流体軸受式回転装置では、高温条件下（例えば、７０℃）において多数回にわたり流体軸受式回転装置を起動及び停止を行なわせると、ロータ２３に自重等の力がラジアル方向に加わることでスリーブ２１または軸２２の表面において部分的に面圧が非常に高くなり、摩耗が生じ、軸受が焼け付いたりするおそれがあった。
【００１２】
また図１１に示すように流体軸受式回転装置を軸水平姿勢で多数回にわたり流体軸受式回転装置を起動及び停止を行なわせると、ロータ２３の自重がさらに強くスリーブ２１または軸２２の表面に加わり、さらに早く摩耗が生じ、図１３に示す流体軸受式回転装置を使用した実際の製品の累積故障率のグラフにおいて、記号Ｅに示すように軸受が早期に焼け付いたりする事があった。
【００１３】
また図１２においてスリーブ２６が十分な長さを有する場合も、流体軸受式回転装置を起動及び停止を行なわせると、ロータ２３に自重等の力がラジアル方向に加わることでスリーブ２６または軸２７の表面において面圧が高くなり、摩耗が生じ、図１３の記号Ｆに示す線図のような故障発生率で軸受が焼け付いたりする事があった。
【００１４】
以上の実験結果から分かるように、従来の流体軸受式回転装置のラジアル流体軸受は、７０℃前後の高温の条件下において、起動及び停止を行なわせると面圧が高くなり、摩耗が生じて軸受が焼け付いたり、軸受が故障したりするおそれがあった。そして、これら流体軸受式回転装置の間欠回転寿命に関し、従来から非浮上型のすべり軸受に関してはＰＶ値という実験理論があり、ラジアル荷重と回転数の積の数値が大きいほど摩耗量が多くて寿命が短いという関係については既に証明されているが、流体軸受式回転装置のように浮上回転式の軸受装置においては間欠寿命回数との関係について理論的に解明されておらず、間欠寿命を予測することは困難であった。
【００１５】
本発明の課題は、流体軸受式回転装置において、その間欠寿命回数とラジアル軸受荷重、潤滑剤粘度、軸受の寸法、等との関係を考慮して、適正な間欠寿命を確保することが可能な流体軸受式回転装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願第１の発明に係る流体軸受式回転装置は、軸受穴を有するスリーブと、前記スリーブの軸受穴に相対的に回転可能な状態で挿入される軸と、前記スリーブおよび前記軸のうち、回転する側に取り付けられたハブロータと、前記軸の外周面およびスリーブ内周面の少なくとも一方に動圧発生溝が形成されたラジアル軸受面と、を備えており、下記（１）式によって表わされるラジアル軸受寿命相当関数（Ｎｄ）の値が１０万以上になるように構成されていることを特徴としたものである。
（数式）
Ｎｄ＝  η/（Ｓ・Ｆｆ・Ｐ・Ｄ）    --------（１）
Ｓ：材料摩耗率  Ｓ＝７４８００（定数）
η：７０℃における絶対粘度          [Ｎ・Ｓ／ｍ＾2]
Ｐ：ラジアル軸受1個当たりにかかる負荷    [Ｎ]
Ｄ：軸直径                                [ｍ]
ラジアル浮上回転相当関数：Ｆｆは以下に定義する。
【００１７】
Ｆｆ＝Ｐ・Ｆｓ/ω                        -------（２）
ω：その製品の定常角速度      [rad／S]（＝２・π・ｆ／６０）
剛性相当関数：Ｆｓは以下に定義する。
【００１８】
Ｆｓ＝（η・ω・Ｄ＾２・Ｌ＾２）/Ｃ＾３    [Ｎ/ｍ]-----（３）
Ｌ：軸受部長さ                        [ｍ]
Ｃ：軸受半径隙間                      [ｍ]
ここでは、流体軸受式回転装置のオイルが高温（例えば、約７０℃において）で、起動及び停止を行なわせても面圧が高くならず、摩耗が生じ難くて軸受が焼け付き難いように、ラジアル軸受寿命相当関数（Ｎｄ）の値が１０万以上になるように構成されている。
【００１９】
よって、上記条件式を満たすように構成された流体軸受式回転装置によれば、高温の条件下において、起動及び停止を行なわせても、長寿命な流体軸受式回転装置を実現できるという効果を奏する。
【００２０】
第２の発明に係る流体軸受式回転装置は、第１の発明に係る流体軸受式回転装置であって、起動及び停止を行なわせても面圧が高くならず、摩耗が全く生じなくて軸受が、少なくとも起動停止時の接触を原因とする摩耗や焼け付きが全く発生しないように、ラジアル軸受寿命相当関数（Ｎｄ）の値が１００万以上になるように構成されている。
【００２１】
第３の発明に係る流体軸受式回転装置は、第１または第２の発明に係る流体軸受式回転装置であって、ラジアル軸受面とスリーブまたは軸との間に形成される半径方向における隙間は、１μｍ以上であって、略一定である。
【００２２】
ここでは、ラジアル軸受面とスローブまたは軸との間に形成される隙間の大きさに関して、その下限値を設定している。
【００２３】
ここで、上記隙間の大きさが、１μｍ未満である場合には、軸の外周面やスリーブの内周面の加工精度や表面粗さによっては、軸受の寿命に対して悪い影響を及ぼすおそれがある。
【００２４】
これにより、上記１μｍ以上という条件をさらに満たすことで、軸の外周面やスリーブの内周面の加工精度や表面粗さに関わらず、常に安定した寿命を確保することができる。
【００２５】
第４の発明に係る流体軸受式回転装置は、
軸とスリーブの間の隙間は気体により潤滑され、  下記（４）式によって表わされるラジアル軸受寿命相当関数（Ｎｄ）の値が１０万以上になるように構成されている流体軸受式回転装置である。
（数式）
Ｎｄ＝  Ｉ/（Ｓ・Ｆｆ・Ｐ・Ｄ）    --------（４）
Ｓ：材料摩耗率  Ｓ＝７４８００（定数）
Ｉ：粘度相当定数  Ｉ＝０．００００１
Ｐ：ラジアル軸受1個当たりにかかる負荷    [Ｎ]
Ｄ：軸直径                                [ｍ]
ラジアル浮上回転相当関数：Ｆｆは以下に定義する。
【００２６】
Ｆｆ＝Ｐ・Ｆｓ/ω                          -------（５）
ω：その製品の定常角速度      [rad／S]（＝２・π・ｆ／６０）
剛性相当関数：Ｆｓは以下に定義する。
【００２７】
Ｆｓ＝（Ｉ・ω・Ｄ＾２・Ｌ＾２）/Ｃ＾３    [Ｎ/ｍ]-----（６）
Ｌ：軸受部長さ                        [ｍ]
Ｃ：軸受半径隙間
第５の発明に係る記録再生装置によれば、性能や品質の低下を防止しつつ、記録再生装置を長寿命化することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の流体軸受式回転装置によれば、高温の条件下において、起動及び停止を行なわせても、長寿命な流体軸受式回転装置を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の一実施形態に係る流体軸受式回転装置１５について、図１から図９を用いて説明すれば以下の通りである。
【００３０】
［流体軸受式回転装置１５の構成］
本実施形態に係る流体軸受式回転装置１５は、図１に示すように、スリーブ１、軸２、スラスト板４、オイル、高流動性グリス、イオン性液体等の潤滑剤５、ベース６、ハブロータ７、ステータ８およびロータ磁石９を備えている。
【００３１】
軸２は、フランジ３と一体化しており、スリーブ１の軸受穴１Ｃに回転可能な状態で挿入されている。
【００３２】
フランジ３は、軸２の下端部に取り付けられており、スリーブ１の凹部１Ｄに収納されている。
【００３３】
また、軸２の外周面またはスリーブ１の内周面の少なくともいずれか一方には、ラジアル動圧発生溝１Ａ，１Ｂが形成されている。一方、フランジ３のスリーブ１との対向面およびフランジ３とスラスト板４との対向面には、スラスト動圧発生溝３Ａ，３Ｂが形成されている。
【００３４】
スラスト板４は、スリーブ１に気密性を保って固着されている。
【００３５】
スリーブ１の開口部には、図１に示すように、スリーブ１または軸２に対して円周状の溝を加工して設けたオイル溜まり１Ｅが形成されている。
【００３６】
図１に示す各動圧発生溝１Ａ，１Ｂ，３Ａ，３Ｂの付近の軸受隙間は、少なくとも潤滑剤５によって充填されている。
【００３７】
ハブロータ７は、軸２に固定されており、ロータ磁石９、ディスク１０、スペーサ１２、クランパー１１、ネジ１３が固定される。一方、ベース６には、スリーブ１が固定されており、ステータ８がロータ磁石９に対向するようにベース６に固定される。
【００３８】
＜流体軸受式回転装置１５の動作＞
ここで、以上のような構成を備えた流体軸受式回転装置１５の動作について説明する。
【００３９】
本実施形態の流体軸受式回転装置１５では、ステータ８に巻回されたコイルに通電されると回転磁界が発生し、ロータ磁石９に回転力が付与される。そして、ロータ磁石９は、ハブロータ７、軸２、フランジ３、ディスク１０、スペーサ１２、クランパー１１、ネジ１３とともに回転を開始する。
【００４０】
動圧発生溝１Ａ，１Ｂ，３Ａ，３Ｂでは、この回転により潤滑剤５をかき集め、軸２とスリーブ１の間、およびフランジ３とスリーブ１およびスラスト板４の間にポンピング圧力を発生させる。
【００４１】
これにより、軸２をスリーブ１とスラスト板４に対して非接触の状態で回転させ、図示しない磁気ヘッドまたは光学ヘッドを用いることで、ディスク１０に対してデータの記録再生を行うことができる。
【実施例１】
【００４２】
以上のような構成を備えた流体軸受式回転装置１５の一実施例について、図１〜図９を用いて説明すれば以下の通りである。
【００４３】
ここで、流体軸受式回転装置の起動停止運転、即ち間欠運転を行なった場合に軸２とスリーブ１が接触し摩耗が発生する事で軸受装置の回転が重くなり、ライフエンドが来るまでの間欠運転回数に関して、以下のような仮説を立てた
1)ラジアル流体軸受は、高温での間欠回転時に、充分な動圧が発生するまでの低速回転域  では接触を生じ、微細な摩耗粒子を発生するものであり、図２のイメージ図に示す様に  、この発生摩耗率が間欠回転の寿命に反比例する。
2)発生摩耗粒子の量または大きさが一定以上になり、ラジアル軸受隙間１Ｃを埋めるとラ  
【００４４】
ジアル流体軸受は故障するが、一般的なディスク記録装置等の流体軸受式回転装置１５  においては、ほぼ一定の僅かな量の摩耗が発生した時点で故障が起こる。
3)上記発生摩耗量は材料の摩耗率に影響されるが、ディスク回転装置用流体軸受式回転装  
【００４５】
置１５に一般的に使用されているスリーブ１及び軸２の金属材料同士（ステンレス鋼、  銅合金、ニッケルメッキ面、DLCコーティング面）の接触においては、これらの材  料の摩耗率に著しい差はなく、発生摩耗量及び発生摩耗率は、浮上開始時の周速、ラジ  アル荷重に比例し、潤滑剤（この場合、オイル、グリス、イオン性液体などの他、空気  等の気体も含む）の粘度には反比例すると仮定した。尚、浮上開始時の周速は浮上開始  回転数と軸径の積に比例する。
4)流体軸受式回転装置１５の浮上開始回転数は、図３のイメージ図に示す様にラジアル荷  
【００４６】
重に比例し、また図４のイメージ図に示す様に流体軸受式回転装置１５の単位当たり定  常回転数における流体軸受剛性（ある一定回転数における流体軸受剛性）に比例する。  
【００４７】
5)ラジアル荷重はラジアル軸受上と、ラジアル軸受下にかかる荷重を別々に求めるものと  し、製品を分解しロータを取り出せば、重量は天秤（秤量計）で、重心と荷重分配は糸  つり法（図５参照）で検証し確認が可能。
6)潤滑剤５にオイルやグリスを使用する場合に、その粘度は温度により数倍以上変化する  
【００４８】
のであるが、軸受に実際に摩擦が生じる時のスリーブ１と軸２の摩擦面の粘度が直接的  に影響するものと考え、比較的高温である70℃での粘度が間欠寿命に影響する。と  の仮説を立てた。
【００４９】
発明者は上記の仮説に基づき、以下のようにラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄを定義した。
（数式）
Ｎｄ＝  η/（Ｓ・Ｆｆ・Ｐ・Ｄ）    --------（１）
Ｓ：材料摩耗率  Ｓ＝７４８００（定数）
η：７０℃における絶対粘度            [Ｎ・Ｓ／ｍ＾2]
Ｐ：ラジアル軸受1個当たりにかかる負荷    [Ｎ]
Ｄ：軸直径                                [ｍ]
ラジアル浮上回転相当関数：Ｆｆは以下に定義する。
【００５０】
Ｆｆ＝Ｐ・Ｆｓ/ω                          -------（２）
ω：その回転装置の定常角速度  [rad／S]（＝２・π・ｆ／６０）
剛性相当関数：Ｆｓは以下に定義する。
【００５１】
Ｆｓ＝（η・ω・Ｄ＾２・Ｌ＾２）/Ｃ＾３    [Ｎ/ｍ]-----（３）
Ｌ：軸受部長さ                        [ｍ]
Ｃ：軸受半径隙間                      [ｍ]
ここで式（１）は、上記仮説、1)、3)、6)に基づく数式である。
【００５２】
式（２）は、上記仮説4)に基づく数式である。
【００５３】
また、式（３）は、非圧縮性流体のラジアル軸受の剛性を表す一般的な数式である。
【００５４】
尚、ω：その回転装置の定常角速度  [rad／S]とは、例えばハードディスク装置においては５４００ｒｐｍとか、１２０００ｒｐｍというように、その製品が通常の動作を行なう時の回転速度である。
【００５５】
ラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄと流体軸受式回転装置１５の実際の間欠寿命実績値（Ｈ）との相関を図６に示す。この図６にプロットされた流体軸受式回転装置は、発明者が最近の２０年以上の間に多くの流体軸受式回転装置の開発試作の中で得たデータを示している。図６から分かるようにラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄと流体軸受式回転装置１５の実際の間欠寿命実績値（Ｈ）とは、Ｓの数値を式（１）において、Ｓ＝７４８００の定数においた場合に、充分に実験結果に合致しており、相関が認められることが実証できている。また、実験結果と参照したところ、グラフに屈曲点があることを新たに発見した。
【００５６】
図６において、ラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄの数値が１０万のあたりで1つの屈曲点が見られ、Ｎｄの値が１０万以下では短時間に流体軸受装置１５の寿命が尽きることを新たに発見した。これは、Ｎｄが１０万以上では、スリーブ1または軸２の表面において、図７の記号Ｃと記号Ｄが示す面間において、正常摩耗（ブレイクイン摩耗や、ラビング摩耗）を生じて良好な潤滑が行なわれるが、１０万未満では摩耗の形態が変わり、異常摩耗（シビヤ摩耗、等）になっているものと考察している。
【００５７】
また、図６において、ラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄの数値が１００万以上では、軸受の間欠寿命が更に飛躍的に伸びることを新たに発見した。この現象は、Ｎｄが１００万以上では、軸受表面の接触部における面圧が非常に小さくなり、スリーブ１及び軸２の軸受部品材料の弾性限度内に収まるために、実質的には摩耗量がほぼゼロで半永久的とも思える間欠回数の運転に耐える設計条件状態にできるものと考察している。
【００５８】
以上の事実から、図６に示すように、本発明の流体軸受式回転装置１５においては、ラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄの数値を１０万以上になるように設定することで、高温の使用条件でも異常な摩耗が発生しないため、ディスク回転装置等の一般の民生機器に必要とされる高度な信頼性を有する流体軸受式回転装置が構成できる。
【００５９】
また、上記ラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄの数値を１００万以上になるように設定することでスリーブ１及び軸２の軸受部品材料の弾性限度内に収まると考察され、実質的には摩耗量がほぼゼロで半永久的とも思えるような、特殊用途に使用可能の流体軸受式回転装置が構成可能になる。
【００６０】
なお、本実施例では、軸２の材質としてステンレス鋼、高マンガンクロム鋼、または炭素鋼を使用している。また、スリーブ１の材質としては、ステンレス鋼、銅合金、またはそれらの表面に無電解ニッケルメッキまたはＤＬＣコーティングした材料を使用している。さらに、ラジアル軸受面の表面粗さが０．０１〜１．６０μｍの範囲内になるように加工した材料を使用している。
【００６１】
また、軸受材料にメッキを施さない銅合金を使用する場合には、オイルと銅成分とが化学反応を起して劣化を早め、流体軸受装置の寿命が１０％程度短くなる場合がある。しかし、本発明で定義するラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄには、これらのパラメータについては考慮していないものとする。
【００６２】
なお、上述した図１に示す流体軸受式回転装置において、上下２つのラジアル軸受に対して加えられるそれぞれのラジアル荷重の値が不明な場合には、図５に示す以下の方法により求めることができる。
【００６３】
すなわち、本発明に係る流体軸受式回転装置において、回転体となる軸２、フランジ３、ハブロータ７、ロータ磁石９、ディスク１０、スペーサ１２、クランパー１１およびネジ１３を一体のまま取り出し、任意の位置Ｑに充分細い糸を取り付け、自然状態で吊り下げた状態の構成を図５に示す。このように回転体に相当する部分を吊り下げることで、軸中心と糸の延長線との交点となる重心位置を求めることができる。一般に、この方法は糸釣法と呼ばれている。
【００６４】
これにより、図５に示すように、上側軸受長さの中央部に加えられる負荷Ｐｕは、
Ｐｕ＝Ｐ×（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））
という関係式に基づいて求めることができる。
【００６５】
一方、下側軸受長さの中央部に加えられる負荷Ｐｌは、
Ｐｌ＝Ｐ−Ｐｕ
という関係式に基づいて求めることができる。
【００６６】
以上のように、回転体となる部材の重心の位置を求めることで、上下２つのラジアル軸受のそれぞれ１個ずつに加えられるラジアル荷重値を求めることができる。これにより、図１に示す流体軸受式回転装置のように、ラジアル軸受隙間が２箇所ある場合でも、上記（１）式のＰにＰｌまたはＰｕの値を当てはめてラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄの数値を算出することができる。
【００６７】
また、本実施例において、軸とスリーブ間の隙間に注入されたオイルは７０℃における粘度が寿命に影響を与える。本実施例では、潤滑剤としてエステル系オイルを用いているが、オイルの主成分がフッソオイル、シリコンオイル、オレフィンオイルの潤滑剤を用いた場合には、流体軸受式回転装置の寿命に多少の影響がある。しかし、これらの影響は約１５パーセント以下であることを別途実験により確認しているため、本実施例において定義するラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄについては、これらのパラメータは考慮に入れていないものとする。
【００６８】
また、本実施例では、上記実施形態に係る流体軸受式回転装置１５において、スリーブ１と軸２の間のラジアル軸受隙間Ｇの大きさと、流体軸受の実際の寿命比率（Ｈ）とは、図８に示すグラフのような関係となる。
【００６９】
すなわち、スリーブ１と軸２からなるラジアル軸受面の半径隙間は、小さいほど流体軸受の剛性は高まり、外力が加わった場合の強度が高まるが、一方で半径方向における隙間Ｇが１μｍ未満の場合には、軸２の外周面の加工精度や、スリーブ１の内周面の加工精度や表面粗さが摩耗を発生し易い悪影響を及ぼすことを解明している。従って、ラジアル軸受隙間は１μｍ以上に設定されていることは、流体軸受式回転装置の長寿命化を図る上で好ましい。
【００７０】
以上のように、ラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄの数値を１０万以上にすることで、高温の使用条件でも異常な摩耗が発生しないため、ディスク回転装置等の一般の民生機器に必要とされる高度な信頼性を有する流体軸受式回転装置が構成できる。
【００７１】
また、上記ラジアル軸受寿命相当関数：Ｎｄの数値を１００万以上になるように設定することでスリーブ１及び軸２の軸受部品材料の弾性限度内に収まり、実質的には摩耗量がほぼゼロで半永久的とも思えるような、特殊用途に使用可能の流体軸受式回転装置１５が構成可能になる。
【００７２】
［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。
【００７３】
（Ａ）いままで軸とスリーブの間の隙間に非圧縮性流体であるオイル等の潤滑流体を注入した例を説明したが、この隙間に空気等の圧縮性の気体が流入する気体軸受についてもほぼ同様の実験結果を得ている。この場合、気体の絶対粘度をまるで非圧縮性流体を扱うかの様にその粘度をＩ＝０．００００１（定数）とすれば図９に示す様に、間欠寿命実績値と一致しており、流体軸受式回転装置の間欠寿命が予測できることを発見している。
（数式）
Ｎｄ＝  Ｉ/（Ｓ・Ｆｆ・Ｐ・Ｄ）    --------（４）
Ｓ：材料摩耗率  Ｓ＝７４８００（定数）
Ｉ：粘度相当定数  Ｉ＝０．００００１
Ｐ：ラジアル軸受1個当たりにかかる負荷    [Ｎ]
Ｄ：軸直径                                [ｍ]
ラジアル浮上回転相当関数：Ｆｆは以下に定義する。
【００７４】
Ｆｆ＝Ｐ・Ｆｓ/ω                          -------（５）
ω：その製品の定常角速度      [rad／S]（＝２・π・ｆ／６０）
剛性相当関数：Ｆｓは以下に定義する。
【００７５】
Ｆｓ＝（Ｉ・ω・Ｄ＾２・Ｌ＾２）/Ｃ＾３    [Ｎ/ｍ]-----（６）
Ｌ：軸受部長さ                        [ｍ]
Ｃ：軸受半径隙間
（Ｂ）
上記実施形態および実施例では、軸２が回転し、スリーブ１が袋状に密封されている軸受の構造を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７６】
例えば、米国特許第５１１２１４２号（ＨＹＤＲＯＤＹＮＡＭＩＣ ＢＥＡＲＩＮＧ）の図１に示すように、軸の両端が固定されスリーブが回転可能な軸受回転装置に対して本発明を適用することも可能である。
【００７７】
この場合には、上記実施形態の図１に示す記号Ｌｒに相当する、段部を持たない略ストレートな軸受隙間を有しており、そのラジアル軸受面のオイル量に対して、上部または下部のいずれか一方に連接するオイル溜まりを持つ流体軸受回転装置であればよい。
【００７８】
（Ｃ）
上記実施形態では、本発明を流体軸受式回転装置に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。
【００７９】
例えば、図１４に示すように、上記構成を有する流体軸受機構４０、流体軸受式回転装置４１を搭載しており、記録ヘッド４２によって記録ディスク１０に記録された情報を再生したり、記録ディスク１０に対して情報を記録したりする記録再生装置４３に対して本発明を適用することもできる。
【００８０】
これにより、性能や品質を低下させることなく、信頼性の高い記録再生装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明によれば、高温の使用条件でも異常な摩耗が発生しないため、ディスク回転装置等の一般の民生機器に必要とされる高度な信頼性を有する流体軸受式回転装置が構成できる。また実質的には摩耗量がほぼゼロで半永久的とも思えるような、特殊用途に使用可能の流体軸受式回転装置１５が構成可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体軸受式回転装置の構造を示す断面図
【図２】流体軸受式回転装置における軸受の間欠寿命と摩耗率との関係を示すグラフ
【図３】流体軸受式回転装置における軸受のラジアル荷重と浮上回転数との関係を示すグラフ
【図４】流体軸受式回転装置における軸受剛性と浮上開始回転数との関係を示すグラフ
【図５】流体軸受式回転装置の回転体の重心位置と荷重を求める説明図
【図６】流体軸受式回転装置の寿命相当関数と実績寿命の関係を示すグラフ
【図７】流体式回転軸受装置の接触面の説明図
【図８】流体軸受式回転装置の半径隙間と寿命との関係を示すグラフ
【図９】気体軸受における寿命相当関数と実績寿命の関係を示すグラフ
【図１０】従来の流体軸受式回転装置の構成を示す断面図
【図１１】従来の流体軸受式回転装置の構成を示す断面図
【図１２】従来の流体軸受式回転装置の構成を示す断面図
【図１３】従来の流体軸受式回転装置における軸受寿命を示すグラフ
【図１４】本発明の流体軸受式回転装置を備えた記録再生装置を示す断面図
【符号の説明】
【００８３】
１，２１      スリーブ
１Ａ，１Ｂ    動圧発生溝
１Ｃ          軸受穴
１Ｅ          オイル溜まり
２，２２      軸
３，２３      フランジ
３Ａ，３Ｂ    動圧発生溝
４，２４      スラスト板
５，２５      オイル
６，２６      ベース
７，２７      ハブロータ
８，２８      ステータ
９，２９      ロータ磁石
１０，３０    ディスク
１１，３１    クランパー
１２，３２    スペーサ
１３，３３    ネジ
１５          流体軸受式回転装置
【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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