特許 7732007 動圧軸受、流体動圧軸受装置、及びモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-08-22

(45)【発行日】2025-09-01

(54)【発明の名称】動圧軸受、流体動圧軸受装置、及びモータ

(51)【国際特許分類】

   F16C 17/02 20060101AFI20250825BHJP

   H02K 5/167 20060101ALI20250825BHJP

【ＦＩ】

F16C17/02 A

H02K5/167 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2024001200

(22)【出願日】2024-01-09

(65)【公開番号】P2025107777

(43)【公開日】2025-07-22

【審査請求日】2025-05-13

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(72)【発明者】

【氏名】山郷 正志

【審査官】糟谷 瑛

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２３／０４７９３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０２９１２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １７／００－１７／１８

Ｆ１６Ｃ １７／２６

Ｆ１６Ｃ ３３／００－３３／１０

Ｈ０２Ｋ ５／１６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸部材の外径面と対向する軸受内径面を有し、前記軸受内径面に動圧発生部を備えた動
圧軸受であって、
前記動圧発生部はヘリングボーン形状に配列された複数の動圧溝を有し、前記動圧溝は、第１・第２動圧溝群が設けられるとともに、第１・第２動圧溝群の動圧溝間には、それぞれ、傾斜状の傾斜丘部が形成され、かつ、第１動圧溝群と第２動圧溝群との間に各傾斜丘部と連結されて周方向に延びる環状丘部が設けられ、前記環状丘部の一部に、動圧を発生させるための凹部を形成したことを特徴とする動圧軸受。

【請求項2】

前記凹部の円周方向幅を、合流部の円周方向幅よりも小さくし、かつ、第１・第２動圧溝群の動圧溝の数を同一とするとともに、第１動圧群の傾斜丘部と環状丘部との合流部と、第２動圧群の傾斜丘部と環状丘部との合流部とが一致し、全合流部に前記凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受。

【請求項3】

軸受内径面に、軸方向に離間した上下反転形状の一対の動圧発生部が形成されていることを特徴とする請求項１の記載の動圧軸受。

【請求項4】

請求項１～請求項３のいずれかに記載の動圧軸受と、前記動圧軸受の内周に挿入された軸部材と、前記動圧軸受の内周面と前記軸部材の外周面との間に形成されるラジアル軸受隙間の潤滑流体の動圧作用で前記軸部材の相対回転を支持するラジアル軸受部とを備えたことを特徴とする流体動圧軸受装置。

【請求項5】

請求項４に記載の流体動圧軸受装置と、前記軸部材又は前記動圧軸受と一体に回転するロータと、前記ロータを回転駆動する駆動部とを備え、前記ロータがインペラを有することを特徴とするモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動圧軸受、流体動圧軸受装置、及びモータに関する。

【背景技術】

【0002】

流体動圧軸受装置は、軸部材の外周面と軸受部材の内周面との間のラジアル軸受隙間の流体膜（例えば油膜）に生じる圧力により、軸部材を相対回転自在に非接触支持するものである。動圧軸受装置は、その高回転精度および静粛性から、情報機器（例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク駆動装置、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＯＭ／ＲＡＭ、ブルーレイディスク等の光ディスク駆動装置、ＭＤ、ＭＯ等の光磁気ディスク駆動装置）のスピンドルモータ、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）のポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは電気機器の冷却ファン等に使用されるファンモータなどの小型モータ用として好適に使用される。

【0003】

ノートパソコンやタブレット型端末等の携帯情報機器（いわゆるモバイル機器）は薄型化に対する要求が強い。また、近年では、５Ｇ（ファイブジー）に対応するための情報機器の高機能化が進み、回路からの発熱量が増加するため、冷却性能に対する要求も高まっているため、回転軸に取り付けられるインペラは大きくなる傾向にある。このため、ファンモータの回転軸を支持する動圧軸受装置に加わる負荷が大きくなる。ここで、５Ｇ（ファイブジー）とは、「第5世代移動通信システム」であり、主な特徴は「高速大容量」、「多数同時接続」、「超低遅延」の３つが挙げられる。

【0004】

薄型ファンモータに対応した動圧軸受として、従来には、特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１に記載の動圧軸受は、軸方向寸法を拡大することなく、モーメント荷重に対する軸受剛性を高め、軸の振れ回りを抑制しようとするものである。この場合、溝（動圧溝）仕様の異なる動圧発生部を軸方向に２列配置するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２２－５４８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のものは、動圧軸受を用いるモータでは、構成するロータの重心位置などによって、溝仕様を変更する必要があり、汎用性に劣り、コスト高となる場合がる。さらに、この場合、上下の溝仕様が異なるため、モータ仕様は同じで回転方向のみ異なるモータがある場合、上下反転させても対応することができない。

【0007】

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、軸方向寸法を拡大することなく、かつ、汎用性を損なうことなく、負荷容量を向上させることが可能な動圧軸受、流体動圧軸受装置、及びモータを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の動圧軸受は、軸部材の外径面と対向する軸受内径面を有し、前記軸受内径面に動圧発生部を備えた動圧軸受であって、前記動圧発生部はヘリングボーン形状に配列された複数の動圧溝を有し、前記動圧溝は、軸方向に沿って離間した第１・第２動圧溝群が設けられるとともに、第１・第２動圧溝群の動圧溝間には、それぞれ、傾斜状の傾斜丘部が形成され、かつ、第１動圧溝群と第２動圧溝群との間に各傾斜丘部と連結されて周方向に延びる環状丘部が設けられ、前記環状丘部の一部に、動圧を発生させるための凹部を形成したものである。

【0009】

本発明の動圧軸受によれば、各動圧溝群における傾斜溝（動圧溝）と環状丘部との間には段差部が形成され、この段差で圧力(動圧)が発生し、環状丘部の凹部により、凹部における回転方向下流側で圧力(動圧)が発生する。すなわち、環状丘部にくさび効果により圧力を発生させるための凹部を設けることになり、負荷容量が向上する。

【0010】

前記動圧を発生させるための凹部を、前記環状丘部と前記傾斜丘部との合流部に設けると共に、前記凹部の円周方向幅を、前記合流部の円周方向幅よりも小さくし、かつ、第１・第２動圧溝群の動圧溝の数を同一とするとともに、第１動圧群の傾斜丘部と環状丘部との合流部と、第２動圧群の傾斜丘部と環状丘部との合流部とが一致し、全合流部に前記凹部が設けられているのが好ましい。

【0011】

環状丘部と前記傾斜丘部との全合流部に凹部が設けられることより、負荷容量をより増加させることができ、さらには、凹部の円周方向幅を、前記合流部の円周方向幅よりも小さくすることによって、凹部を環状丘部および傾斜丘部の輪郭に接しない寸法内で大きめに設定することができ、負荷容量をより増加させることができる。

【0012】

軸受内径面に、軸方向に離間した上下反転形状の一対の動圧発生部が形成されているものであってもよい。このように構成することによって、モータ仕様が同じで回転方向のみ異なるモータに対して、上下反転させることにより対応できる。

【0013】

本発明にかかる流体動圧軸受装置は、前記動圧軸受と、前記動圧軸受の内周に挿入された軸部材と、前記動圧軸受の内周面と前記軸部材の外周面との間に形成されるラジアル軸受隙間の潤滑流体の動圧作用で前記軸部材の相対回転を支持するラジアル軸受部とを備えたものである。

【0014】

本発明にかかる流体動圧軸受装置によれば、負荷容量を向上させることができる動圧軸受を用いるので、軸受の軸方向寸法を小とする薄型化を図っても、軸受に係る荷重を支えることが可能となる。

【0015】

本発明に係るモータは、前記流体動圧軸受装置と、前記軸部材又は前記動圧軸受と一体に回転するロータと、前記ロータを回転駆動する駆動部とを備え、前記ロータがインペラを有するものである。

【0016】

インペラのサイズを大きくしても、軸受にかかる荷重を十分支えることができ、冷却性能の向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明では、負荷容量が向上するので、小型化をはかっても十分に軸受の機能を発揮することができる。すなわち、軸方向寸法を拡大することなく、負荷容量を向上させる軸受を提供できる。しかも、本動圧軸受を用いたモータにおいて、構成するロータの重心位置などによって、溝仕様を変更する必要がなく、軸受として、汎用性を損なうおそれも生じない。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る動圧軸受の断面図である。

【図2】図１の要部拡大簡略図である。

【図3】本発明に係る動圧軸受を用いた動圧軸受装置の断面図である。

【図4】図３に示す動圧軸受装置を備えたモータの断面図である。

【図5】動圧溝の簡略図である。

【図6】実施品１を示し、（ａ）は溝仕様図であり、（ｂ）は圧力分布図である。

【図7】比較品１を示し、（ａ）は溝仕様図であり、（ｂ）は圧力分布図である。

【図8】比較品２を示し、（ａ）は溝仕様図であり、（ｂ）は圧力分布図である。

【図9】従来品１を示し、（ａ）は溝仕様図であり、（ｂ）は圧力分布図である。

【図10】実施品２に用いた動圧軸受の断面図である。

【図11】従来品２に用いた動圧軸受の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下本発明の実施の形態を図１～図４に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る動圧軸受を示し、図２は動圧軸受の要部拡大簡略図を示し、図３は本発明に係る動圧軸受を用いた流体動圧軸受装置を示し、図４はこの流体動圧軸受装置を用いた冷却用のファンモータを示す。このファンモータは、例えば、情報機器、特に携帯電話やタブレット型端末等のモバイル機器に組み込まれる。

【0020】

このファンモータは、本発明の一実施形態に係る流体動圧軸受装置１と、流体動圧軸受装置１の軸部材２に装着されたロータ３と、ロータ３の外径端に取付けられたインペラ（羽根）４と、半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル６ａおよびロータマグネット６ｂと、これらを収容するケーシング５とを備える。ステータコイル６ａは、動圧軸受装置１の外周に取付けられ、ロータマグネット６ｂはロータ３の内周に取付けられる。ステータコイル６ａに通電することにより、ロータ３、インペラ４、及び軸部材２が一体に回転し、これにより軸方向あるいは外径方向の気流が発生する。

【0021】

流体動圧軸受装置１は、図３に示すように、軸部材２と、ハウジング７と、本発明に係る動圧軸受としての軸受スリーブ８と、シール部材９と、スラスト受け１０とを備える。尚、以下では、軸方向（図２の上下方向）で、ハウジング７の開口側を上側、ハウジング７の底部７ｂ側を下側と言う。

【0022】

軸部材２は、ステンレス鋼等の金属材料で円柱状に形成される。軸部材２は、円筒面状の外周面２ａと、下端に設けられた球面状の凸部２ｂとを有する。

【0023】

ハウジング７は、略円筒状の側部７ａと、側部７ａの下方の開口部を閉塞する底部７ｂとを有する。図示例では、側部７ａと底部７ｂとが樹脂で一体に射出成形される。側部７ａの外周面７ａ２には、ケーシング５及びステータコイル６ａが固定される。側部７ａの内周面７ａ１には、軸受スリーブ８が固定される。底部７ｂの上側端面７ｂ１の外径端には、内径部よりも上方に位置する肩面７ｂ２が設けられ、この肩面７ｂ２に軸受スリーブ８の下側端面８ｃが当接する。側部７aの外周面７ａ２には、周方向切欠部７ｂ４が形成され、この周方向切欠部７ｂ４にステータコイル６ａが嵌合されている。底部７ｂの上側端面７ｂ１の中央部には、樹脂製のスラスト受け１０が配される。尚、ハウジング７の肩面７ｂ２に半径方向溝７ｂ３を設ける代わりに（あるいはこれに加えて）、軸受スリーブ８の下側端面８ｃに半径方向溝を形成してもよい。

【0024】

軸受スリーブ８は、円筒状を成し、ハウジング７の側部７ａの内周面７ａ１に、隙間接着、圧入、圧入接着（接着剤介在下での圧入）等の適宜の手段で固定される。本実施形態では、軸受スリーブ８は、プレスで加工した焼結金属、切削で加工した黄銅やステンレス等の溶製材、さらには射出成形で加工した樹脂等で構成できる。

【0025】

ラジアル軸受面となる軸受スリーブ８の内周面８ａには、一対の動圧発生部２０（２０Ａ、２０Ｂ）とが軸方向に離間して設けられる。各動圧発生部２０Ａ、２０Ｂは、へリングボーン形状に配列された複数の動圧溝１１ａ、１１ｂを有する。動圧発生部２０Ａ、２０Ｂの軸方向外方側の動圧溝１１ａ、１１ａは、第１の動圧溝群１１Ａ，１１Ａを形成し、動圧発生部２０の軸方向内側の動圧溝１１ｂ、１１ｂは、第２の動圧溝群１１Ｂ，１１Ｂを形成する。なお、一対の動圧発生部２０Ａ、２０Ｂは、上下反転形状としている。

【0026】

また、各動圧発生部２０Ａ、２０Ｂにおいて、軸方向外方側の動圧溝１１ａ、１１ａと軸方向内方側の動圧溝１１ｂ、１１ｂと傾斜方向が異なる。図示例では、軸方向外方側の動圧溝１１ａ、１１ａは、軸部材２の回転方向に沿って軸方向外方側から軸方向内方側へ傾斜し、軸方向内方側の動圧溝１１ｂ、１１ｂは、軸部材２の回転方向に沿って軸方向内方側から軸方向外方側へ傾斜している。動圧溝１１ａ、１１ｂの底面は同一円筒面上に設けられる。軸方向内方側の動圧溝１１ｂの底面は、両動圧発生部２０（２０Ａ，２０Ｂ）の軸方向間に設けられた円筒面１３と連続している。

【0027】

動圧溝１１ａ、１１ｂ間には、それぞれ傾斜丘部１１ｃ、１１ｄが設けられ、また、各動圧発生部２０（２０Ａ，２０Ｂ）において、第１の動圧溝群１１Ａ及び第２の動圧溝群１１Ｂの間に、環状丘部１１ｅ、１１ｅが設けられている。傾斜丘部１１ｃ、１１ｄ及び環状丘部１１ｅ、１１ｅを、クロスハッチングで示している。環状丘部１１ｅ、１１ｅ及び傾斜丘部１１ｃ、１１ｄは、動圧溝１１ａ、１１ｂの底面から内径側に盛り上がっている。環状丘部１１ｅ、１１ｅ及び傾斜丘部１１ｃ、１１ｄの内径面は、同一円筒面上に設けられる。環状丘部１１ｅ、１１ｅ及び全ての傾斜丘部１１ｃ、１１ｄはそれぞれ連続して設けられる。

【0028】

ところで、第１の動圧溝群１１Ａ及び第２の動圧溝群１１Ｂの各軸方向長さ（幅寸法）をＡ，Ｂとし、環状丘部１１ｅ、１１ｅの軸方向長さ（幅寸法）Ｃとたしとき、Ａ＝Ｂ＞Ｃとしている。また、各第１の動圧発生部２０Ａ及び第２動圧発生２０Ｂにおいて、第１の動圧溝群１１Ａ、１１Ａの動圧溝１１ａ，１１ａの周方向に対する傾斜角度θａ(図２参照)と、第２の動圧溝群１１Ｂ、１1Ｂの動圧溝１１ｂ、１1ｂの周方向に対する傾斜角度θｂ（図２参照）は等しくしている。

【0029】

環状丘部１１ｅには、それぞれ凹部１１ｅ１が設けられている。この場合、凹部１１ｅ１は、傾斜丘部１１ｃ、１１ｄと環状丘部１１ｅとの合流部Ｕに形成されている。凹部１１ｅ１は、図例では、矩形状に構成され、深さ寸法としては、環状丘部１１ｅの高さ寸法
と同一とされる。すなわち、凹部１１ｅ１の底面は、円筒面１３と一致させている。また、凹部１１ｅ１の幅寸法（軸方向長さ）を環状丘部１１ｅの幅寸法（軸方向長さ）と同程度としている。この場合、凹部１１ｅ１の周方向長さとして、合流部Ｕから露出しない寸法としている。すなわち、合流部Ｕの周方向長さをＬとし、凹部１１ｅ１の周方向長さをＬ１としたときに、Ｌ＞Ｌ１としている。また、合流部Ｕの軸方向長さをＨとし、凹部１１ｅ１の軸受軸方向長さをＨ１としたときに、Ｈ≧Ｈ１としている。

【0030】

ところで、軸受スリーブ８は具体的には、焼結金属で形成され、例えば銅を３５ｗｔ．％以上含む焼結金属、特に、銅及び鉄をそれぞれ３５ｗｔ．％以上含む焼結金属で形成される。軸受スリーブ８は、以下の方法で製造される。まず、原料粉末を圧縮成形して圧粉体を形成する（圧粉工程）。原料粉末は、主成分金属粉末として、銅系粉末（銅粉あるいは銅合金粉）及び鉄系粉末（鉄粉あるいは鉄合金粉）の何れか又は双方を含む。原料粉末は、ステンレス鋼粉末等の高硬度の粉末を含んでも良い。本実施形態の原料粉末は、主成分金属粉末として、純鉄粉及び純銅粉を含む。原料粉末は、主成分金属粉末の他、錫粉末等の低融点金属粉末や、黒鉛粉等の炭素粉末、あるいは成形用潤滑剤等を含んでもよい。この圧粉体を所定の焼結温度で焼結することにより焼結体を得る（焼結工程）。この焼結体にサイジングを施すことにより、内周面に動圧溝１１，１１を成形する（サイジング工程）。本実施形態では、焼結体の内周面に回転サイジング等の封孔処理は施している。この焼結体の内部気孔に潤滑油を含浸させることにより、軸受スリーブ８が完成する。

【0031】

軸受スリーブ８は、密度比が８０～９５％である。軸受スリーブ８には、内部と表面とを連通する連通気孔が形成され、具体的には、含油率が４％以上となる程度の連通気孔が形成される。すなわち、含油率が４％以上となる程度の連通気孔が形成されるように、軸受スリーブ８の成形条件（例えば、圧粉工程及びサイジング工程における圧縮率等）が設定される。軸受スリーブ８は、サイジングにより、内周面８ａ（ラジアル軸受面）における表面開口率が、軸受スリーブ８の気孔率（＝１００％－密度比）の値以下となっており、具体的には１０％以下、好ましくは８％以下、より好ましくは５％以下とされる。このように、開口率を１０％以下とすることによって、内径面８ａからの動圧抜けを有効に防止できる。

【0032】

なお、軸受スリーブ８の外周面には、軸方向溝８ｄ１が形成される。軸方向溝８ｄ１の数は任意であり、例えば円周方向等間隔の３箇所に形成される。

【0033】

シール部材９は、樹脂あるいは金属で環状に形成され、ハウジング７の側部７ａの内周面７ａ１の上端部に固定される。シール部材９は、軸受スリーブ８の上側端面８ｂと当接している。シール部材９の内周面９ａは、軸部材２の外周面２ａと半径方向で対向し、これらの間にシール空間Ｓが形成される。軸部材２の回転時には、シール空間Ｓにより、軸受内部の潤滑油の外部への漏れ出しが防止される。シール部材９の下側端面９ｂには、半径方向溝９ｂ１が形成される。尚、シール部材９の下側端面９ｂに半径方向溝９ｂ１を形成する代わりに（あるいはこれに加えて）、軸受スリーブ８の上側端面８ｂに半径方向溝を形成してもよい。

【0034】

上記の動圧軸受装置１は、以下のような手順で組み立てられる。まず、ハウジング７の底部７ｂの上側端面７ｂ１にスラスト受け１０を固定する。そして、ハウジング７の側部７ａの内周に、予め内部気孔に潤滑油を含浸させた軸受スリーブ８を挿入し、軸受スリーブ８の下側端面８ｃを底部７ｂの肩面７ｂ２に当接させた状態で、軸受スリーブ８の外周面８ｄを側部７ａの内周面７ａ１に固定する。その後、シール部材９をハウジング７の側部７ａの内周面７ａ１の上端に固定する。このとき、シール部材９をハウジング７の側部７ａに圧入し、シール部材９とハウジング７の底部７ｂの肩面７ｂ２とで軸受スリーブ８を軸方向両側から挟持することで、軸受スリーブ８を軸方向で拘束することができる。その後、軸受スリーブ８の内周に潤滑油を点滴し、軸部材２を挿入することで、動圧軸受装置１の組立が完了する。このとき、シール部材９で密封されたハウジング７の内部空間（軸受スリーブ８の内部空孔を含む）に潤滑油を充満し、油面はシール空間Ｓの範囲内に維持される。

【0035】

上記構成の流体動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａと軸部材２の外周面２ａとの間にラジアル軸受隙間が形成される。そして、軸受スリーブ８の内周面８ａに形成された動圧発生部２０（２０Ａ、２０Ｂ）が、ラジアル軸受隙間の潤滑油に動圧作用を発生させる。詳しくは、ラジアル軸受隙間の潤滑油が、動圧溝１１ａ、１１ｂに沿って各動圧発生部２０（２０Ａ，２０Ｂ）の軸方向中央側に集められ、この部分の流体圧が高められる。これにより、軸部材２をラジアル方向に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ（Ｒ１、Ｒ１）が構成される。また、軸部材２の下端の凸部２ｂとスラスト受け１０とが接触摺動することで、軸部材２をスラスト方向に支持するスラスト軸受部Ｔが構成される。

【0036】

本発明の動圧軸受では、各動圧溝群２０Ａ、２０Ｂにおける傾斜溝（動圧溝）１１ａ、１１ｂと環状丘部１１ｅとの間には段差部が形成され、この段差で圧力(動圧)が発生し、また、環状丘部１１ｅの凹部１１ｅ１により、凹部１１ｅ１における回転方向下流側で圧力(動圧)が発生する。このため、環状丘部１１ｅ上で発生する圧力(動圧)が高くなり、負荷容量が向上する。すなわち、負荷容量が向上するので、小型化をはかっても十分に軸受の機能を発揮することができる。すなわち、軸方向寸法を拡大することなく、負荷容量を向上させる軸受を提供できる。しかも、本動圧軸受を用いたモータにおいて、構成するロータの重心位置などによって、溝仕様を変更する必要がなく、軸受として、汎用性を損なうおそれも生じない。

【0037】

また、環状丘部１１ｅと傾斜丘部１１ｃ、１１ｄとの全合流部Ｕに凹部１１ｅ１が設けられることにより、負荷容量をより増加させることができ、さらには、凹部１１ｅ１の円周方向幅を、前記合流部Ｕの円周方向幅よりも小さくすることによって、凹部１１ｅ１を環状丘部１１ｅおよび傾斜丘部１１ｃ、１１ｄの輪郭に接しない寸法内で大きめに設定することができ、負荷容量をより増加させることができる。

【0038】

また、本発明にかかる流体動圧軸受装置によれば、負荷容量を向上させることができる動圧軸受を用いるので、軸受の軸方向寸法を小とする薄型化を図っても、軸受に係る荷重を支えることが可能となる。

【0039】

本発明に係るモータは、インペラ４のサイズを大きくしても、軸受にかかる荷重を十分支えることができ、冷却性能の向上を図ることができる。

【0040】

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることな
く種々の変形が可能であって、前記実施形態では、焼結含油軸受８が固定され、軸部材２が回転する場合を示したが、これに限らず、軸部材２を固定して焼結含油軸受８を回転させる構成、あるいは、軸部材２及び焼結含油軸受８の双方を回転させる構成を採用することもできる。

【0041】

本発明に係る焼結含油軸受８が組み込まれた流体動圧軸受装置は、ＨＤＤのディスク駆動装置に用いられるスピンドルモータに限らず、他の情報機器に組み込まれるスピンドルモータ、レーザビームプリンタのポリゴンスキャナモータ、プロジェクタのカラーホイール、あるいは冷却用のファンモータ等、他の小型モータにも広く使用することができる。

【0042】

実施形態では、一対の動圧発生部２０Ａ，２０Ｂを設けていたが、一つの動圧発生部２０を設けたものであってもよい。また、各動圧溝１１ａ、１１ｂの傾斜角度θａ、θｂとしても、実施形態のものに限るのもではなく、各動圧溝１１ａ、１１ｂの数、配設ピッチ、溝幅等も任意に設定でき、さらには、動圧溝の深さも必要に応じて種々変更できる。実施形態では、動圧溝（傾斜溝）の深さと、環状丘部１１ｅに設けられた凹部１１ｅ１の深さを同一に設定していたが、相違するものであってもよい。なお、深さを同一にすることによって、生産性の向上を図ることができる。

【0043】

実施形態では、第１の動圧溝群１１Ａ及び第２の動圧溝群１１Ｂの各軸方向長さ（幅寸法）をＡ，Ｂとし、環状丘部１１ｅ、１１ｅの軸方向長さ（幅寸法）Ｃとしとき、Ａ＝Ｂ＞Ｃとしていたが、Ａ＝Ｂ＜Ｃであっても、Ａ＝Ｂ＝Ｃであっても、Ａ≠Ｂであってもよい。また、凹部１１e１の形状として、実施形態では、矩形形状であったが、正方形形状であっても、五角形以上の多角形状等であってもよい。

【0044】

ところで、軸受スリーブ８は多孔質構造を有する円筒体であり、例えば実施形態のように、焼結金属で形成されるが、樹脂やセラミック等の非金属材料からなる多孔質体で形成することもできる。また、多孔質体以外にも、内部空孔を持たない、もしくは、潤滑油の出入りができない程度の大きさの空孔を有する構造体で形成することもできる。

【実施例1】

【0045】

表１に示す軸受仕様の軸受（実施品１）にて、熱流体解析ソフト（ＳＩＥＭＥＮＳ社製ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋）により軸部材の外径面の圧力分布、軸部材の外径面にかかる力を計算した。ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋は複合領域問題向けの統合CAEソフトウェアであり、有限体積法による流体解析機能を軸とし、流体に関する物理機能の他にも有限要素法による構造解析機能やDEM法による粒子解析等も搭載されている。ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋は、ＣＡＤによる形状作成から計算結果の評価まで一つのパッケージで実現し、作業プロセスの自動化も容易にできる。シミュレーションの設定に必要なワークフロー、計算実行、結果評価など作業プロセスを１つのGUIに統合し、自動化に必要な機能も完備している。ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋は豊富な物理モデルと機能により、様々な現象を複合的に解析することができる。２次元／３次元、層流／乱流／非粘性、圧縮性／非圧縮性、浮力、移動／回転、多孔質領域など基本機能のほか、流体解析で使用される各種乱流モデルも搭載されている。

【0046】

この場合、解析時間の短縮のため、図５に示すように、動圧発生部２０を１列とした。また、実施品１の軸受仕様を表１に示す。軸（軸部材２）として、外径(直径)が１．９９ｍｍのものを使用した。

【表1】

【0047】

軸受の内径（直径）を２ｍｍとし、幅(軸受軸方向長さ)を１．８０ｍｍとし、溝深さを１０μｍとし、丘溝比を１とし、溝角度（θａ、θｂ）を２０degとし、傾斜溝幅(動圧溝群１１Ａ、１１Ｂの軸方向長さＡ)を０．７ｍｍとし、環状丘部幅(環状丘部１１ｅの軸方向長さＣ)を０．４ｍｍとし、ラジアル隙間を１０μｍとし、偏心率を０とした。ここで、丘溝比とは、丘部の周方向長さをＨ２とし、溝周方向長さをＨ１とときに、Ｈ２／Ｈ１である。

【0048】

この場合、実施品１の図５に示すように、凹部１１ｅ１の軸方向長さ(幅寸法)Ｈを０．４ｍｍとし、凹部１１ｅ１の周方向長さＬ１を０．３２ｍｍとし、合流部Ｕにずれない位置に配設したものを実施品１とし、凹部１１ｅ１の位置、大きさを相違させた２つの比較品１，２、及び凹部を有さない従来品について計算した。こので、比較品１は、丘部の周方向長さを、実施品１の半分とし、比較品２は、丘部の軸方向長さを実施品１よりも０．１ｍｍ程度小さくし、かつ、丘部を回転方向側に０．２２ｍｍ程度ずらせた。なお、軸部材２の回転数を５５００ｒｐｍとする。

【0049】

図６は、実施品１を示し、（ａ）は溝仕様図であり、（ｂ）は圧力分布図であり、図７は、比較品１を示し、（ａ）は溝仕様図であり、（ｂ）は圧力分布図であり、図８は、比較品２を示し、（ａ）は溝仕様図であり、（ｂ）は圧力分布図であり、図１１は、従来品１を示し、（ａ）は溝仕様図であり、（ｂ）は圧力分布図である。

【0050】

各圧力分布図からわかるように、凹部１１ｅ１を設けた実施品１、比較品１、及び比較品２は、溝の回転方向下流側での圧力上昇がみられた。すなわち、軸部材外径面に係る圧力は、実施例１では、０．００４９Ｎであり、比較例１では、０．００４２Ｎであり、比較例２では、０．００４２Ｎであり、従来例１では、０．００３９Ｎであった。この場合、実施例１が最も高く、従来例の１．３倍となった。

【実施例2】

【0051】

次に、表２に示す軸受仕様の実施品２を用いて、機能評価を行った。軸（軸部材２）として、外径(直径)が１．９９ｍｍのものを使用した。

【表2】

【0052】

軸受(軸受スリーブ８)の内径（直径）を２ｍｍとし、幅(軸受軸方向長さ)を２．３５ｍｍとし、溝深さを３μｍとし、丘溝比を１とし、溝角度（θ１、θ２）を２０degとし、傾斜溝幅(動圧溝の軸受軸方向長さ)を０．２５ｍｍとし、環状丘部幅（環状丘部１１ｅの軸受軸方向長さ）を０．２ｍｍとし、ラジアル隙間を８μｍとした。

【0053】

この場合、実施品２として、No,１～No,３の３つを制作し、従来品２として、No,１～No,３
の３つを制作した。実施品２のNo,１～No,３は、それぞれ、図１０に示すようなものを使用
した。凹部１１ｅ１の軸方向長さ(幅寸法)を０．２ｍｍとし、凹部１１ｅ１の周方向長さを０．２５ｍｍとし、凹部１１ｅ１を合流部Ｕにずれない位置に配設し、一方の動圧発生部２０Ａの環状丘部１１ｅの軸方向外端縁から、軸受(軸受スリーブ８)の他方の端面までの寸法をＬ２として、１．９ｍｍとし、他方の動圧発生部２０Ｂの環状丘部の軸方向外端縁から軸受の他方の端面までの寸法をＬ３として、０．４５ｍｍとした。この場合、実施品２のNo,１～No,３は、設計上、同一のものとした。

【0054】

また、従来品２のNo,１～No,３として、図１１に示すように、図１０に示すものにおいて
、凹部を設けないものである。この場合、従来品２のNo,１～No,３は、設計上、同一のもの
とした。

【0055】

この図１１に示す動圧軸受は、ラジアル軸受面となる軸受スリーブ１０８の内周面１０８ａには、一対の動圧発生部１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）とが軸方向に離間して設けられる。各動圧発生部１２０Ａ、１２０Ｂは、へリングボーン形状に配列された複数の動圧溝１１１ａ、１１１ｂを有する。動圧発生部１２０Ａ、１２０Ｂの軸方向外方側の動圧溝１１１ａ、１１１ａは、第１の動圧溝群１１１Ａ，１１１Ａを形成し、動圧発生部１２０の軸方向内側の動圧溝１１１ｂ、１１１ｂは、第２の動圧溝群１１１Ｂ，１１１Ｂを形成する。なお、一対の動圧発生部１２０Ａ、１２０Ｂは、上下反転形状としている。

【0056】

また、各動圧発生部１２０Ａ、１２０Ｂにおいて、軸方向外方側の動圧溝１１１ａ、１１１ａと軸方向内方側の動圧溝１１１ｂ、１１１ｂと傾斜方向が異なる。動圧溝１１１ａ、１１１ｂ間には、それぞれ傾斜丘部１１１ｃ、１１１ｄが設けられている。傾斜丘部１１ｃ、１１ｄ及び環状丘部１１ｅ、１１ｅを、クロスハッチングで示している。

【0057】

次の表３に機能評価結果を示す。表３は、軸（軸部材２）に０．１Ｎの荷重(圧縮荷重)を加えた状態で、軸部材２を１００～１０００ｒｐｍの回転速度で６０秒間回転させた。この回転させた軸部材２と軸受（軸受スリーブ８）との接触の有無を測定した。この測定には、公知公用の電気接触法により測定した。

【表3】

【0058】

従来品(No,１～No,３)は、１０００ｒｐｍから軸部材と軸受とに接触があり、２００ｒ
ｐｍ以下になると接触回数が極端に上昇していることが分かる。これに対して、実施品２(No,１～No,３)は２００ｒｐｍまではほとんど接触が見られず、１００ｒｐｍにおける接
触回数も比較例に比べて少ないことが分かる。なお、表３の数値は、接触回数を示し、値の大きい方が接触回数が多いこと示している。また、表３において、＞５００とは、６０秒間に５００回以上、軸部材と軸受とに接触したことを示している。

【0059】

軸（軸部材２）に付加する荷重(負荷)を徐々に増やしていった際の軸（軸部材２）と軸受(軸受スリーブ８)との接触の有無を測定した。この場合、実施品２(No,１～No,３)
のものを使用し、従来品２(No,１～No,３)のものを使用した。回転速度を１０００ｒｐｍ
として、軸部材に付加する荷重(負荷)を徐々に増やしていった際の軸（軸部材２）と軸受(軸受スリーブ８)との接触の有無を測定し、その結果を表４に示した。この測定にも、公知公用の電気接触法により測定した。なお、表４において、「-」は、この負荷では測定を行っていないことを示す。これは、この負荷より一つ前の負荷において、接触回数が５００を超えたので、その後の負荷での接触回数が５００を超えることになるからである。

【表4】

【0060】

表４からわかるように、軸部材と軸受とが頻繁に接触が見られる負荷は、従来品では、１．２７Ｎであり、これに対して、実施品では、１．５７Ｎ（１．２倍）であった。このため、実施品２のものが、従来品２よりも負荷荷重が上がっていることが確認できた。

【符号の説明】

【0061】

１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
３ ロータ
４ インペラ
５ ケーシング
８ 焼結含油軸受（軸受スリーブ）
８ａ 内周面
１１Ａ 、１１Ｂ動圧溝群
１１ａ，１１ｂ動圧溝
１１ｃ 傾斜丘部
１１ｅ 環状丘部
１１ｅ１ 凹部
２０（２０Ａ，２０Ｂ） 動圧発生部
Ｃ 合流部
Ｒ１ ラジアル軸受部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】