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JP7732007B2 - Dynamic pressure bearing, fluid dynamic pressure bearing device, and motor - Google Patents
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JP7732007B2 - Dynamic pressure bearing, fluid dynamic pressure bearing device, and motor - Google Patents

Dynamic pressure bearing, fluid dynamic pressure bearing device, and motor

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JP7732007B2 JP2024001200A JP2024001200A JP7732007B2 JP 7732007 B2 JP7732007 B2 JP 7732007B2 JP 2024001200 A JP2024001200 A JP 2024001200A JP 2024001200 A JP2024001200 A JP 2024001200A JP 7732007 B2 JP7732007 B2 JP 7732007B2
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Description

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。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing, a fluid dynamic bearing device, and a motor.

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。 A fluid dynamic bearing device supports a shaft member in a non-contact manner, allowing relative rotation, by using pressure generated in a fluid film (e.g., an oil film) in the radial bearing gap between the outer surface of the shaft member and the inner surface of the bearing member. Due to their high rotational precision and quietness, fluid dynamic bearing devices are ideal for use in small motors such as spindle motors in information devices (e.g., magnetic disk drives such as HDDs, optical disk drives such as CD-ROMs, CD-R/RWs, DVD-ROMs/RAMs, and Blu-ray disks, and magneto-optical disk drives such as MDs and MOs), polygon scanner motors in laser beam printers (LBPs), color wheels in projectors, and fan motors used in cooling fans for electrical equipment.

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。 There is a strong demand for thinner portable information devices (so-called mobile devices) such as laptops and tablet PCs. Furthermore, in recent years, as information devices have become more sophisticated in order to support 5G (five-generation), the amount of heat generated from circuits has increased, leading to greater demands for cooling performance. As a result, the impellers attached to the rotating shaft tend to be larger. This increases the load on the hydrodynamic bearing device that supports the rotating shaft of the fan motor. 5G (fifth-generation mobile communications system) is characterized by three main features: high speed and large capacity, multiple simultaneous connections, and ultra-low latency.

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。 A conventional hydrodynamic bearing compatible with thin fan motors is described in Patent Document 1. The hydrodynamic bearing described in Patent Document 1 aims to increase bearing rigidity against moment loads and suppress shaft whirling without increasing the axial dimension. In this case, hydrodynamic grooves with different groove specifications are arranged in two axial rows.

特開2022-54860号公報JP 2022-54860 A

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。 However, in the motor described in Patent Document 1, which uses a hydrodynamic bearing, the groove specifications must be changed depending on the center of gravity of the rotor, which can make it less versatile and more costly. Furthermore, in this case, since the groove specifications are different between the top and bottom, if there is a motor with the same specifications but a different direction of rotation, it cannot be used even if it is turned upside down.

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。 In view of the above, the present invention provides a hydrodynamic bearing, a fluid dynamic bearing device, and a motor that can improve load capacity without increasing axial dimensions or compromising versatility.

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。 The hydrodynamic bearing of the present invention has an inner diameter surface facing the outer diameter surface of a shaft member and is equipped with a hydrodynamic pressure generating portion on the inner diameter surface of the bearing. The hydrodynamic pressure generating portion has a plurality of hydrodynamic grooves arranged in a herringbone pattern. The hydrodynamic grooves are provided with first and second groups of hydrodynamic grooves spaced apart along the axial direction, with inclined hill portions formed between the hydrodynamic grooves of the first and second groups, and annular hill portions connected to the inclined hill portions and extending circumferentially are provided between the first and second groups of hydrodynamic grooves, with recesses formed in parts of the annular hill portions for generating hydrodynamic pressure.

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。 In the hydrodynamic bearing of the present invention, a step is formed between the inclined grooves (hydrodynamic grooves) in each hydrodynamic groove group and the annular hill portion, generating pressure (hydrodynamic pressure) at this step, and the recess in the annular hill portion generates pressure (hydrodynamic pressure) downstream of the recess in the direction of rotation. In other words, the annular hill portion has a recess that generates pressure through a wedge effect, improving load capacity.

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。 It is preferable that the recess for generating the dynamic pressure is provided at the confluence of the annular hill portion and the inclined hill portion, the circumferential width of the recess is smaller than the circumferential width of the confluence, the number of dynamic pressure grooves in the first and second dynamic pressure groove groups is the same, the confluence of the inclined hill portion and the annular hill portion of the first dynamic pressure group coincides with the confluence of the inclined hill portion and the annular hill portion of the second dynamic pressure group, and the recess is provided at all confluences.

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。 By providing recesses at all junctions between the annular hill and the inclined hill, the load capacity can be further increased. Furthermore, by making the circumferential width of the recesses smaller than the circumferential width of the junctions, the recesses can be set larger within the dimensions that do not contact the contours of the annular hill and the inclined hill, further increasing the load capacity.

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。 A pair of dynamic pressure generating sections, each with an inverted shape and spaced apart in the axial direction, may be formed on the inner diameter surface of the bearing. This configuration makes it possible to accommodate motors with the same specifications but different rotation directions by simply inverting the bearing.

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。 The fluid dynamic bearing device of the present invention comprises the dynamic bearing, a shaft member inserted into the inner periphery of the dynamic bearing, and a radial bearing portion that supports the relative rotation of the shaft member by the dynamic pressure action of the lubricating fluid in the radial bearing gap formed between the inner periphery of the dynamic bearing and the outer periphery of the shaft member.

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。 The fluid dynamic bearing device of the present invention uses a dynamic bearing that can improve load capacity, making it possible to support the load on the bearing even when the axial dimension of the bearing is reduced to make it thinner.

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。 A motor according to the present invention comprises the fluid dynamic bearing device, a rotor that rotates integrally with the shaft member or the dynamic bearing, and a drive unit that drives the rotor to rotate, the rotor having an impeller .

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。 Even if the impeller size is increased, it can still fully support the load on the bearing, improving cooling performance.

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。 The present invention improves load capacity, allowing the bearing to fully function even when miniaturized. In other words, it is possible to provide a bearing that improves load capacity without increasing the axial dimension. Furthermore, in motors using this hydrodynamic bearing, there is no need to change the groove specifications depending on the center of gravity position of the rotor that constitutes it, and there is no risk of compromising the versatility of the bearing.

本発明に係る動圧軸受の断面図である。1 is a cross-sectional view of a hydrodynamic bearing according to the present invention. 図1の要部拡大簡略図である。FIG. 2 is an enlarged simplified view of a main part of FIG. 1; 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。1 is a cross-sectional view of a dynamic pressure bearing device using a dynamic pressure bearing according to the present invention. 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。FIG. 4 is a cross-sectional view of a motor equipped with the dynamic pressure bearing device shown in FIG. 3 . 動圧溝の簡略図である。FIG. 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。1 shows the embodiment 1, where (a) is a groove specification diagram and (b) is a pressure distribution diagram. 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。1 shows a comparative product 1, where (a) is a groove specification diagram and (b) is a pressure distribution diagram. 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。1 shows comparative product 2, where (a) is a groove specification diagram and (b) is a pressure distribution diagram. 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。1 shows a conventional product 1, where (a) is a groove specification diagram and (b) is a pressure distribution diagram. 実施品2に用いた動圧軸受の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a hydrodynamic bearing used in Example 2. 従来品2に用いた動圧軸受の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a hydrodynamic bearing used in conventional product 2.

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。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to Figures 1 to 4. Figure 1 shows a dynamic pressure bearing according to this embodiment, Figure 2 shows an enlarged simplified view of the essential parts of the dynamic pressure bearing, Figure 3 shows a fluid dynamic pressure bearing device using the dynamic pressure bearing according to the present invention, and Figure 4 shows a cooling fan motor using this fluid dynamic pressure bearing device. This fan motor is incorporated into, for example, information devices, particularly mobile devices such as mobile phones and tablet terminals.

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。 This fan motor comprises a fluid dynamic bearing device 1 according to one embodiment of the present invention, a rotor 3 mounted on a shaft member 2 of the fluid dynamic bearing device 1, an impeller (vanes) 4 attached to the outer diameter end of the rotor 3, a stator coil 6a and a rotor magnet 6b facing each other across a radial gap, and a casing 5 that houses these. The stator coil 6a is attached to the outer periphery of the fluid dynamic bearing device 1, and the rotor magnet 6b is attached to the inner periphery of the rotor 3. When current is applied to the stator coil 6a, the rotor 3, impeller 4, and shaft member 2 rotate together, generating an airflow in the axial or outer diameter direction.

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。 As shown in Figure 3, the fluid dynamic bearing device 1 comprises a shaft member 2, a housing 7, a bearing sleeve 8 serving as a dynamic bearing according to the present invention, a seal member 9, and a thrust bearing 10. Hereinafter, the open side of the housing 7 will be referred to as the upper side in the axial direction (the vertical direction in Figure 2), and the bottom 7b side of the housing 7 will be referred to as the lower side.

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。 The shaft member 2 is formed into a cylindrical shape from a metal material such as stainless steel. The shaft member 2 has a cylindrical outer surface 2a and a spherical protrusion 2b at its lower end.

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。 The housing 7 has a substantially cylindrical side portion 7a and a bottom portion 7b that closes the opening below the side portion 7a. In the illustrated example, the side portion 7a and bottom portion 7b are injection molded integrally from resin. The casing 5 and stator coil 6a are fixed to the outer peripheral surface 7a2 of the side portion 7a. The bearing sleeve 8 is fixed to the inner peripheral surface 7a1 of the side portion 7a. A shoulder surface 7b2 located above the inner diameter portion is provided at the outer diameter end of the upper end surface 7b1 of the bottom portion 7b, and the lower end surface 8c of the bearing sleeve 8 abuts against this shoulder surface 7b2. A circumferential notch 7b4 is formed in the outer peripheral surface 7a2 of the side portion 7a, and the stator coil 6a is fitted into this circumferential notch 7b4. A resin thrust support 10 is disposed in the center of the upper end surface 7b1 of the bottom portion 7b. Furthermore, instead of (or in addition to) providing the radial groove 7b3 on the shoulder surface 7b2 of the housing 7, a radial groove may be formed on the lower end surface 8c of the bearing sleeve 8.

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。 The bearing sleeve 8 is cylindrical and is fixed to the inner circumferential surface 7a1 of the side portion 7a of the housing 7 by appropriate means such as gap welding, press fitting, or press fitting (press fitting with adhesive). In this embodiment, the bearing sleeve 8 can be made of sintered metal processed by pressing, ingot material such as brass or stainless steel processed by cutting, or resin processed by injection molding.

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。 A pair of dynamic pressure generating portions 20 (20A, 20B) are provided axially spaced apart on the inner peripheral surface 8a of the bearing sleeve 8, which serves as the radial bearing surface. Each dynamic pressure generating portion 20A, 20B has multiple dynamic pressure grooves 11a, 11b arranged in a herringbone pattern. The dynamic pressure grooves 11a, 11a on the axially outer side of the dynamic pressure generating portions 20A, 20B form a first dynamic pressure groove group 11A, 11A, while the dynamic pressure grooves 11b, 11b on the axially inner side of the dynamic pressure generating portion 20 form a second dynamic pressure groove group 11B, 11B. The pair of dynamic pressure generating portions 20A, 20B have an upside-down shape.

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。 Furthermore, in each dynamic pressure generating portion 20A, 20B, the dynamic pressure grooves 11a, 11a on the axially outer side and the dynamic pressure grooves 11b, 11b on the axially inner side have different inclination directions. In the illustrated example, the dynamic pressure grooves 11a, 11a on the axially outer side are inclined from the axially outer side to the axially inner side along the rotation direction of the shaft member 2, while the dynamic pressure grooves 11b, 11b on the axially inner side are inclined from the axially inner side to the axially outer side along the rotation direction of the shaft member 2. The bottom surfaces of the dynamic pressure grooves 11a, 11b are provided on the same cylindrical surface. The bottom surface of the axially inner dynamic pressure groove 11b is continuous with the cylindrical surface 13 provided axially between the two dynamic pressure generating portions 20 (20A, 20B).

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。 Sloped hills 11c and 11d are provided between the dynamic pressure grooves 11a and 11b, respectively. Furthermore, in each dynamic pressure generating section 20 (20A, 20B), annular hills 11e and 11e are provided between the first dynamic pressure groove group 11A and the second dynamic pressure groove group 11B. The sloped hills 11c and 11d and the annular hills 11e and 11e are indicated by cross-hatching. The annular hills 11e and 11e and the sloped hills 11c and 11d rise from the bottom surfaces of the dynamic pressure grooves 11a and 11b toward the inner diameter. The inner diameter surfaces of the annular hills 11e and 11e and the sloped hills 11c and 11d are provided on the same cylindrical surface. The annular hills 11e and 11e and all of the sloped hills 11c and 11d are provided continuously.

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。 Let A and B be the axial lengths (width dimensions) of the first dynamic pressure groove group 11A and the second dynamic pressure groove group 11B, and add them to the axial length (width dimension) of the annular hill portion 11e, 11e, C, so that A = B > C. Furthermore, in each of the first dynamic pressure generating portions 20A and second dynamic pressure generating portions 20B, the inclination angle θa (see FIG. 2) of the dynamic pressure grooves 11a, 11a of the first dynamic pressure groove group 11A, 11A relative to the circumferential direction is equal to the inclination angle θb (see FIG. 2) of the dynamic pressure grooves 11b, 11b of the second dynamic pressure groove group 11B, 11B relative to the circumferential direction.

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。
Each annular hill 11e has a recess 11e1. In this case, the recess 11e1 is formed at the confluence U between the inclined hills 11c and 11d and the annular hill 11e. In the illustrated example, the recess 11e1 is rectangular, and its depth is the same as the height of the annular hill 11e. That is, the bottom surface of the recess 11e1 is aligned with the cylindrical surface 13. The width (axial length) of the recess 11e1 is approximately the same as the width (axial length) of the annular hill 11e. In this case, the circumferential length of the recess 11e1 is such that it is not exposed from the confluence U. That is, when the circumferential length of the confluence U is L and the circumferential length of the recess 11e1 is L1, L > L1. When the axial length of the confluence U is H and the axial length of the recess 11e1 is H1, H ≥ H1.

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。 Specifically, the bearing sleeve 8 is formed from a sintered metal, for example, a sintered metal containing 35 wt. % or more copper, particularly a sintered metal containing 35 wt. % or more each of copper and iron. The bearing sleeve 8 is manufactured by the following method. First, raw material powder is compressed to form a green compact (compacting process). The raw material powder contains, as the main component metal powder, either or both of copper-based powder (copper powder or copper alloy powder) and iron-based powder (iron powder or iron alloy powder). The raw material powder may also contain high-hardness powder such as stainless steel powder. In this embodiment, the raw material powder contains, as the main component metal powder, pure iron powder and pure copper powder. In addition to the main component metal powder, the raw material powder may also contain low-melting-point metal powder such as tin powder, carbon powder such as graphite powder, or a molding lubricant. This green compact is sintered at a predetermined sintering temperature to obtain a sintered body (sintering process). The sintered body is then sized to form dynamic pressure grooves 11, 11 on the inner circumferential surface (sizing process). In this embodiment, the inner surface of the sintered body is subjected to a sealing process such as rotary sizing. The bearing sleeve 8 is completed by impregnating the internal pores of this sintered body with lubricating oil.

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。 The bearing sleeve 8 has a density ratio of 80 to 95%. The bearing sleeve 8 has interconnected pores that connect the interior and surface; specifically, interconnected pores with an oil content of 4% or more. In other words, the molding conditions for the bearing sleeve 8 (e.g., the compression ratio in the compacting and sizing processes) are set so that interconnected pores with an oil content of 4% or more are formed. Sizing of the bearing sleeve 8 results in the surface open area ratio of the inner peripheral surface 8a (radial bearing surface) being equal to or less than the porosity (= 100% - density ratio) of the bearing sleeve 8; specifically, 10% or less, preferably 8% or less, and more preferably 5% or less. By keeping the open area ratio at 10% or less, dynamic pressure loss from the inner diameter surface 8a can be effectively prevented.

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。 Axial grooves 8d1 are formed on the outer peripheral surface of the bearing sleeve 8. The number of axial grooves 8d1 is arbitrary; for example, three grooves 8d1 may be formed at equal intervals in the circumferential direction.

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。 The seal member 9 is formed in an annular shape from resin or metal and is fixed to the upper end of the inner circumferential surface 7a1 of the side portion 7a of the housing 7. The seal member 9 abuts the upper end face 8b of the bearing sleeve 8. The inner circumferential surface 9a of the seal member 9 faces radially opposite the outer circumferential surface 2a of the shaft member 2, forming a seal space S between them. When the shaft member 2 rotates, the seal space S prevents lubricating oil inside the bearing from leaking to the outside. A radial groove 9b1 is formed in the lower end face 9b of the seal member 9. Note that instead of (or in addition to) forming the radial groove 9b1 in the lower end face 9b of the seal member 9, a radial groove may be formed in the upper end face 8b of the bearing sleeve 8.

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。 The hydrodynamic bearing device 1 is assembled as follows. First, the thrust bearing 10 is fixed to the upper end surface 7b1 of the bottom portion 7b of the housing 7. Next, the bearing sleeve 8, whose internal pores have been pre-impregnated with lubricating oil, is inserted into the inner periphery of the side portion 7a of the housing 7. With the lower end surface 8c of the bearing sleeve 8 abutting the shoulder surface 7b2 of the bottom portion 7b, the outer periphery 8d of the bearing sleeve 8 is fixed to the inner periphery 7a1 of the side portion 7a. Next, the seal member 9 is fixed to the upper end of the inner periphery 7a1 of the side portion 7a of the housing 7. At this time, the seal member 9 is press-fitted into the side portion 7a of the housing 7, and the bearing sleeve 8 is sandwiched between the seal member 9 and the shoulder surface 7b2 of the bottom portion 7b of the housing 7 on both axial sides, thereby restraining the bearing sleeve 8 in the axial direction. Next, lubricating oil is dripped onto the inner periphery of the bearing sleeve 8, and the shaft member 2 is inserted, completing the assembly of the hydrodynamic bearing device 1. At this time, the internal space of the housing 7 (including the internal cavity of the bearing sleeve 8), which is sealed by the seal member 9, is filled with lubricating oil, and the oil level is maintained within the seal space S.

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。 In the fluid dynamic bearing device 1 configured as described above, when the shaft member 2 rotates, a radial bearing gap is formed between the inner circumferential surface 8a of the bearing sleeve 8 and the outer circumferential surface 2a of the shaft member 2. The dynamic pressure generating portions 20 (20A, 20B) formed on the inner circumferential surface 8a of the bearing sleeve 8 generate dynamic pressure in the lubricating oil in the radial bearing gap. Specifically, the lubricating oil in the radial bearing gap is collected toward the axial center of each dynamic pressure generating portion 20 (20A, 20B) along the dynamic pressure grooves 11a, 11b, increasing the fluid pressure in this area. This forms a radial bearing portion R (R1, R1) that supports the shaft member 2 in the radial direction without contact. Furthermore, the protrusion 2b at the lower end of the shaft member 2 comes into contact with and slides against the thrust receiver 10, forming a thrust bearing portion T that supports the shaft member 2 in the thrust direction.

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。 In the hydrodynamic bearing of the present invention, a step is formed between the inclined grooves (hydrodynamic grooves) 11a, 11b in each hydrodynamic groove group 20A, 20B and the annular hill portion 11e. This step generates pressure (hydrodynamic pressure). Furthermore, the recess 11e1 of the annular hill portion 11e generates pressure (hydrodynamic pressure) downstream of the recess 11e in the direction of rotation. This increases the pressure (hydrodynamic pressure) generated on the annular hill portion 11e, improving load capacity. In other words, improved load capacity allows the bearing to function fully even when miniaturized. This means that a bearing with improved load capacity can be provided without increasing the axial dimension. Furthermore, in motors using this hydrodynamic bearing, there is no need to change the groove specifications depending on the center of gravity of the rotor, and there is no risk of compromising the versatility of the bearing.

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。 In addition, by providing recesses 11e1 at all confluences U between the annular hill portion 11e and the inclined hill portions 11c and 11d, the load capacity can be further increased.Furthermore, by making the circumferential width of the recesses 11e1 smaller than the circumferential width of the confluences U, the recesses 11e1 can be set larger within the dimensions that do not contact the contours of the annular hill portion 11e and the inclined hill portions 11c and 11d, thereby further increasing the load capacity.

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。 Furthermore, the fluid dynamic bearing device of the present invention uses a dynamic bearing that can improve load capacity, making it possible to support the load on the bearing even when the axial dimension of the bearing is reduced to make it thinner.

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。 The motor of the present invention can adequately support the load on the bearings even if the size of the impeller 4 is increased, thereby improving cooling performance.

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。
The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment and various modifications are possible. In the above embodiment, the sintered oil-impregnated bearing 8 is fixed and the shaft member 2 rotates, but the present invention is not limited to this. It is also possible to adopt a configuration in which the shaft member 2 is fixed and the sintered oil-impregnated bearing 8 rotates, or a configuration in which both the shaft member 2 and the sintered oil-impregnated bearing 8 rotate.

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。 A fluid dynamic bearing device incorporating the oil-impregnated sintered bearing 8 of the present invention can be used not only in spindle motors used in HDD disk drive devices, but also in a wide range of other small motors, such as spindle motors incorporated into other information devices, polygon scanner motors in laser beam printers, color wheels in projectors, and cooling fan motors.

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。 In the embodiment, a pair of dynamic pressure generating portions 20A, 20B are provided, but a single dynamic pressure generating portion 20 may also be provided. Furthermore, the inclination angles θa, θb of each dynamic pressure groove 11a, 11b are not limited to those in the embodiment, and the number, arrangement pitch, groove width, etc. of each dynamic pressure groove 11a, 11b can also be set arbitrarily, and the depth of the dynamic pressure groove can also be changed as needed. In the embodiment, the depth of the dynamic pressure groove (inclined groove) and the depth of the recess 11e1 provided in the annular hill portion 11e are set to the same, but they may also be different. Furthermore, by making the depths the same, productivity can be improved.

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。 In the embodiment, when the axial lengths (width dimensions) of the first dynamic pressure groove group 11A and the second dynamic pressure groove group 11B are A and B, and the axial length (width dimension) of the annular hill portions 11e, 11e is C, A = B > C, but it may also be A = B < C, A = B = C, or A ≠ B. Also, while the shape of the recess 11e1 is rectangular in the embodiment, it may also be square, a polygonal shape with pentagons or more sides, etc.

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。 The bearing sleeve 8 is a cylindrical body with a porous structure, and is formed, for example, from sintered metal as in the embodiment, but it can also be formed from a porous body made from a non-metallic material such as resin or ceramic. In addition to porous bodies, it can also be formed from a structure that has no internal pores or has pores large enough to prevent the inflow and outflow of lubricating oil.

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。 For a bearing (Product 1) with the specifications shown in Table 1, the pressure distribution on the outer diameter surface of the shaft member and the forces acting on the outer diameter surface were calculated using thermal fluid analysis software (SIEMENS STAR-CCM+). STAR-CCM+ is integrated CAE software for multi-domain problems, centered on fluid analysis functionality using the finite volume method. It also includes fluid-related physics functions, structural analysis functionality using the finite element method, and particle analysis functionality using the DEM method. STAR-CCM+ handles everything from CAD geometry creation to evaluation of calculation results in a single package, facilitating automation of work processes. The workflow required for simulation setup, calculation execution, and result evaluation are all integrated into a single GUI, complete with all the necessary automation functions. STAR-CCM+'s extensive physical models and functions enable the comprehensive analysis of a variety of phenomena. In addition to basic functions such as 2D/3D, laminar/turbulent/inviscid, compressible/incompressible, buoyancy, translation/rotation, and porous regions, it also includes various turbulence models used in fluid analysis.

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。
In this case, to shorten the analysis time, the dynamic pressure generating portions 20 were arranged in a single row, as shown in Figure 5. The bearing specifications of Example 1 are shown in Table 1. The shaft (shaft member 2) used had an outer diameter (diameter) of 1.99 mm.

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。 The bearing's inner diameter (diameter) is 2 mm, its width (axial length of the bearing) is 1.80 mm, its groove depth is 10 μm, its hill-groove ratio is 1, its groove angle (θa, θb) is 20°, its inclined groove width (axial length A of hydrodynamic groove groups 11A, 11B) is 0.7 mm, its annular hill width (axial length C of annular hill 11e) is 0.4 mm, its radial gap is 10 μm, and its eccentricity is 0. Here, the hill-groove ratio is H2/H1, where H2 is the circumferential length of the hill and H1 is the circumferential length of the groove.

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。 In this case, as shown in Figure 5 of Example 1, the axial length (width dimension) H of the recess 11e1 was 0.4 mm, the circumferential length L1 of the recess 11e1 was 0.32 mm, and the recess 11e1 was positioned so as not to be offset from the confluence point U. This was used as Example 1. Calculations were then carried out for two comparison products 1 and 2, which differed in the position and size of the recess 11e1, as well as a conventional product that did not have a recess. Therefore, for Comparison 1, the circumferential length of the ridge portion was half that of Example 1, and for Comparison 2, the axial length of the ridge portion was approximately 0.1 mm shorter than for Example 1, and the ridge portion was offset approximately 0.22 mm in the direction of rotation. The rotation speed of shaft member 2 was set to 5,500 rpm.

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。 Figure 6 shows the implementation product 1, where (a) is the groove specification diagram and (b) is the pressure distribution diagram; Figure 7 shows the comparison product 1, where (a) is the groove specification diagram and (b) is the pressure distribution diagram; Figure 8 shows the comparison product 2, where (a) is the groove specification diagram and (b) is the pressure distribution diagram; and Figure 11 shows the conventional product 1, where (a) is the groove specification diagram and (b) is the pressure distribution diagram.

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。 As can be seen from each pressure distribution diagram, Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, which are provided with recess 11e1, exhibited an increase in pressure downstream of the groove in the direction of rotation. That is, the pressure on the outer diameter surface of the shaft member was 0.0049 N in Example 1, 0.0042 N in Comparative Example 1, 0.0042 N in Comparative Example 2, and 0.0039 N in Conventional Example 1. In this case, Example 1 was the highest, 1.3 times that of the Conventional Example.

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。
Next, a functional evaluation was carried out using Example Product 2 having the bearing specifications shown in Table 2. The shaft (shaft member 2) used had an outer diameter (diameter) of 1.99 mm.

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。 The inner diameter (diameter) of the bearing (bearing sleeve 8) was 2 mm, the width (axial length of the bearing) was 2.35 mm, the groove depth was 3 μm, the hill-groove ratio was 1, the groove angle (θ1, θ2) was 20°, the inclined groove width (axial length of the dynamic pressure groove) was 0.25 mm, the annular hill width (axial length of the annular hill 11e) was 0.2 mm, and the radial gap was 8 μm.

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。
In this case, three items, No. 1 to No. 3, are produced as the implementation product 2, and No. 1 to No. 3 are produced as the conventional product 2.
Three examples were produced. Examples 1 to 3 of Example 2 were as shown in Figure 10. The axial length (width) of the recess 11e1 was 0.2 mm, the circumferential length of the recess 11e1 was 0.25 mm, and the recess 11e1 was positioned so as not to be misaligned with the confluence U. The dimension L2 from the axial outer edge of the annular hill portion 11e of one dynamic pressure generating portion 20A to the other end face of the bearing (bearing sleeve 8) was 1.9 mm, and the dimension L3 from the axial outer edge of the annular hill portion of the other dynamic pressure generating portion 20B to the other end face of the bearing was 0.45 mm. In this case, Examples 1 to 3 of Example 2 were identical in design.

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。
Furthermore, as shown in Figure 11, No. 1 to No. 3 of conventional product 2 are products that do not have the recesses in the product shown in Figure 10. In this case, No. 1 to No. 3 of conventional product 2 are identical in design.

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。 The hydrodynamic bearing shown in Figure 11 has a pair of hydrodynamic pressure generating portions 120 (120A, 120B) spaced apart in the axial direction on the inner peripheral surface 108a of the bearing sleeve 108, which serves as the radial bearing surface. Each hydrodynamic pressure generating portion 120A, 120B has multiple hydrodynamic pressure grooves 111a, 111b arranged in a herringbone pattern. The hydrodynamic pressure grooves 111a, 111a on the axially outer side of the hydrodynamic pressure generating portions 120A, 120B form a first hydrodynamic pressure groove group 111A, 111A, and the hydrodynamic pressure grooves 111b, 111b on the axially inner side of the hydrodynamic pressure generating portion 120 form a second hydrodynamic pressure groove group 111B, 111B. The pair of hydrodynamic pressure generating portions 120A, 120B have an upside-down shape.

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。 Furthermore, in each dynamic pressure generating portion 120A, 120B, the dynamic pressure grooves 111a, 111a on the axially outer side and the dynamic pressure grooves 111b, 111b on the axially inner side have different inclination directions. Sloping hill portions 111c, 111d are provided between the dynamic pressure grooves 111a, 111b, respectively. Sloping hill portions 11c, 11d and annular hill portions 11e, 11e are indicated by cross-hatching.

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。
The following Table 3 shows the results of the functional evaluation. In Table 3, a load (compression load) of 0.1 N was applied to the shaft (shaft member 2), and the shaft member 2 was rotated at a rotation speed of 100 to 1000 rpm for 60 seconds. The presence or absence of contact between the rotating shaft member 2 and the bearing (bearing sleeve 8) was measured. This measurement was performed using a publicly known electrical contact method.

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。
In the conventional products (No. 1 to No. 3), the shaft member and bearing come into contact from 1000 rpm, and
It can be seen that the number of contacts increases dramatically when the rotational speed drops below 200 rpm. In contrast, with Example 2 (No. 1 to No. 3), almost no contact is observed up to 200 rpm, and the number of contacts at 100 rpm is also lower than that of the comparative example. The numerical values in Table 3 indicate the number of contacts, with larger values indicating more contacts. Also, in Table 3, >500 indicates that the shaft member and bearing came into contact with each other 500 times or more in 60 seconds.

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。
The presence or absence of contact between the shaft (shaft member 2) and the bearing (bearing sleeve 8) was measured when the load (load) applied to the shaft (shaft member 2) was gradually increased. In this case, the test pieces 2 (No. 1 to No. 3)
The rotation speed was 1000 rpm.
The presence or absence of contact between the shaft (shaft member 2) and the bearing (bearing sleeve 8) was measured when the load (load) applied to the shaft member was gradually increased, and the results are shown in Table 4. This measurement was also performed using a known electrical contact method. In Table 4, "-" indicates that no measurement was performed at this load. This is because the number of contacts exceeded 500 at the load immediately before this load, and therefore the number of contacts at the subsequent load will also exceed 500.

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。 As can be seen from Table 4, the load at which frequent contact between the shaft member and bearing was observed was 1.27 N for the conventional product, while it was 1.57 N (1.2 times) for the implemented product. Therefore, it was confirmed that the applied load for implemented product 2 was higher than that of conventional product 2.

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
1 Fluid dynamic bearing device 2 Shaft member 3 Rotor 4 Impeller 5 Casing 8 Sintered oil-impregnated bearing (bearing sleeve)
8a Inner peripheral surface 11A, 11B Dynamic pressure groove groups 11a, 11b Dynamic pressure groove 11c Inclined hill portion 11e Annular hill portion 11e1 Recess 20 (20A, 20B) Dynamic pressure generating portion C Confluence portion R1 Radial bearing portion

Claims (5)

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。
A hydrodynamic bearing having an inner diameter surface of a bearing facing an outer diameter surface of a shaft member, the inner diameter surface of the bearing being provided with a hydrodynamic pressure generating portion,
a hydrodynamic bearing characterized in that the hydrodynamic pressure generating portion has a plurality of hydrodynamic pressure grooves arranged in a herringbone pattern, the hydrodynamic pressure grooves are provided in first and second hydrodynamic pressure groove groups, and a sloping hill portion is formed between each of the hydrodynamic pressure grooves of the first and second hydrodynamic pressure groove groups, and an annular hill portion is provided between the first and second hydrodynamic pressure groove groups, connecting with each of the sloping hill portions and extending in the circumferential direction, and a recess for generating hydrodynamic pressure is formed in a part of the annular hill portion.
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。 2. A hydrodynamic bearing according to claim 1, characterized in that the circumferential width of the recess is smaller than the circumferential width of the confluence portion , the number of hydrodynamic grooves in the first and second hydrodynamic groove groups is the same, the confluence portion of the inclined hill portion and the annular hill portion in the first hydrodynamic groove group coincides with the confluence portion of the inclined hill portion and the annular hill portion in the second hydrodynamic groove group, and the recess is provided at all confluence portions. 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。 The hydrodynamic bearing according to claim 1, characterized in that a pair of upside-down hydrodynamic pressure generating portions spaced apart in the axial direction are formed on the inner diameter surface of the bearing. 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。 A fluid dynamic bearing device comprising the hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 3, a shaft member inserted into the inner periphery of the hydrodynamic bearing, and a radial bearing portion that supports the relative rotation of the shaft member by the hydrodynamic action of the lubricating fluid in the radial bearing gap formed between the inner periphery of the hydrodynamic bearing and the outer periphery of the shaft member. 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。 5. A motor comprising: the fluid dynamic bearing device according to claim 4; a rotor that rotates integrally with the shaft member or the dynamic bearing; and a drive unit that drives the rotor to rotate, the rotor having an impeller .
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