モータにおけるロータ部の浮上量測定方法および浮上量測定装置
【課題】モータのロータ部の浮上量を安定して取得する。
【解決手段】浮上量測定装置５は、ロータ部３を回転するモータ駆動部５１および静電容量型変位計である測定機構５２を備える。ロータ部３の浮上量を測定する際には、モータ駆動部５１によりロータ部３が低速回転され、その間に、ロータ部３に対向する測定機構５２の測定部５２１を介してロータ部３のディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離に対応する測定値が取得される。その後、ロータ部３がモータ駆動部５１により定格回転され、定格回転時での測定値が取得される。低速回転時での測定値をモータ１の停止時の測定値とみなして低速回転時および定格回転時の測定値の差を浮上量とすることにより、ロータ部３の浮上量が安定して求められる。
【解決手段】浮上量測定装置５は、ロータ部３を回転するモータ駆動部５１および静電容量型変位計である測定機構５２を備える。ロータ部３の浮上量を測定する際には、モータ駆動部５１によりロータ部３が低速回転され、その間に、ロータ部３に対向する測定機構５２の測定部５２１を介してロータ部３のディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離に対応する測定値が取得される。その後、ロータ部３がモータ駆動部５１により定格回転され、定格回転時での測定値が取得される。低速回転時での測定値をモータ１の停止時の測定値とみなして低速回転時および定格回転時の測定値の差を浮上量とすることにより、ロータ部３の浮上量が安定して求められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体動圧軸受機構を有するモータにおけるロータ部の浮上量を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハードディスク駆動装置等におけるモータの軸受機構の１つとして流体動圧軸受機構が採用されており、このような軸受機構では多くの場合、スラスト方向およびラジアル方向の動圧が発生するスラスト間隙およびラジアル間隙が設けられている。モータの起動時には、スラスト方向に発生する動圧によりモータのロータ部がステータ部に対して浮上し、品質管理のためにモータの停止時から定格回転に至るまでのロータ部の浮上量、すなわち、モータの停止時におけるロータ部の高さと定格回転時におけるロータ部の高さとの差の測定（いわゆる、Ｆ−Ｈ（フライングハイト）測定）が従来より行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、上面および下面に動圧溝が形成されたフランジ部を有するシャフト、および、シャフトが内側に配置されるとともにフランジ部との間に動圧隙間を形成する凹部を有するスリーブにより構成される動圧軸受に対して浮上量の測定が行われる。浮上量を測定する際には、動圧軸受のフランジ部が上側に向けられた状態でスリーブの周囲にタービン羽根が取り付けられ、スリーブの上部近傍に変位センサが設けられる。タービン羽根にはエアが吹きつけられ、これにより、タービン羽根およびスリーブが回転してスリーブがシャフトに対して浮上し、変位センサによりスリーブの変位量を測定してフランジ部の軸方向の浮上量が求められる。
【特許文献１】特許第３９１２６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スリーブやロータ部には僅かな歪みが存在するため、モータの停止時のロータ部の高さは一定ではなく、実際には上下に僅かにばらつく。したがって、モータの停止時および定格回転時のロータ部の高さの差を浮上量として求める場合、一定の値として浮上量を取得することが困難となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、モータにおけるロータ部の浮上量を安定して取得することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、スラスト動圧軸受機構を備えるモータにおけるロータ部の回転時の浮上量を測定する浮上量測定方法であって、ａ）モータのロータ部上の測定面に測定機構の測定部を対向させる工程と、ｂ）前記ロータ部の定格回転時に形成されるスラスト間隙の一方側の部材に対して他方側の部材が接触しつつ回転する低速回転にて前記ロータ部を回転させる工程と、ｃ）前記ｂ）工程が行われる間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定する工程と、ｄ）前記ロータ部を前記低速回転の回転数より高い回転数で定格回転させる工程と、ｅ）前記ｄ）工程が行われる間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定する工程と、ｆ）前記ｃ）工程および前記ｅ）工程における測定結果に基づいて前記ロータ部の浮上量を求める工程とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浮上量測定方法であって、前記ｂ）工程から前記ｄ）工程へと前記ロータ部の回転数が連続的に上昇する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の浮上量測定方法であって、前記ｅ）工程の後に、前記ロータ部の回転を強制的に減速させて停止する工程をさらに備える。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、前記測定機構が、前記測定部を含む複数の測定部を備え、前記ａ）工程において、前記複数の測定部が前記モータの中心軸を中心とする環状の前記測定面に対向し、前記ｃ）工程および前記ｅ）工程において、前記複数の測定部からの出力に基づいて前記測定面と前記複数の測定部との間の距離を代表する値が前記測定結果として取得される。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、前記モータが記録ディスクの回転に用いられ、前記ロータ部の前記測定面がディスク載置面である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、前記低速回転の回転数が１００ｒｐｍ以下である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、スラスト動圧軸受機構を備えるモータにおけるロータ部の浮上量を測定する浮上量測定装置であって、モータの電機子に電流を供給してロータ部を回転させるモータ駆動部と、前記モータ駆動部による前記ロータ部の回転数を制御する制御部と、前記モータの前記ロータ部上の測定面に対向して配置される測定部とを備え、前記制御部が、前記ロータ部の定格回転時に形成されるスラスト間隙の一方側の部材に対して他方側の部材が接触しつつ回転する低速回転にて前記ロータ部を回転する間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定し、前記ロータ部が前記低速回転の回転数より高い回転数で定格回転する間に前記測定面と前記測定部との間の距離をさらに測定する。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の浮上量測定装置であって、前記モータ駆動部が、前記ロータ部を低速回転する低速回転駆動部と、前記ロータ部を定格回転する定格回転駆動部と、前記低速回転駆動部からの前記電機子への電流供給と前記定格回転駆動部からの電流供給とを切り替える切替部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低速回転時のロータ部の中心軸方向の位置を停止時の位置とみなすことにより、ロータ部の浮上量を安定して取得することができる。請求項２および請求項３の発明では、浮上量の測定時間を短くすることができる。請求項４の発明では、複数の測定部により測定精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明に係る浮上量測定方法にてロータ部の回転時の浮上量が測定される電動式のモータの一例を示す図である。モータ１はハードディスク駆動装置において記録ディスク９の回転に用いられるものであり、図１では、記録ディスク９を二点鎖線にて示している。モータ１はアウタロータ型のモータであり、固定組立体であるステータ部２、および、回転組立体であるロータ部３を備え、ロータ部３は、作動流体である潤滑油による流体動圧を利用する軸受機構４によりモータ１の中心軸Ｊ１を中心にステータ部２に対して回転可能に支持される。以下の説明では、便宜上、中心軸Ｊ１に沿ってロータ部３側を上側、ステータ部２側を下側として説明するが、中心軸Ｊ１は必ずしも重力方向と一致する必要はない。
【００１６】
ステータ部２は、ベース部であるベースブラケット２１、有底円筒状のスリーブユニット２２、および、スリーブユニット２２の周囲にてベースブラケット２１に取り付けられた電機子２３を備え、スリーブユニット２２は、ベースブラケット２１の中央の穴部２１２に挿入されて接着剤にて固定される。ベースブラケット２１の電機子２３とは反対側（すなわち、ベースブラケット２１の底部側）には回路基板２４が取り付けられており、回路基板２４を介して電機子２３に電流が供給される。
【００１７】
スリーブユニット２２は、シャフト３２が挿入される円筒状のスリーブ２２１、スリーブ２２１の外周および下端部を覆う樹脂製かつ有底円筒状のスリーブハウジング２２２、および、スリーブハウジング２２２の内側においてスリーブ２２１の上方に配置される環状のシールキャップ２２３を備える。スリーブ２２１は焼結金属により形成された多孔質部材であり、スリーブハウジング２２２はスリーブ２２１に含浸された潤滑油を保持する役割を果たす。シールキャップ２２３の内側面はシャフト３２の外側面に対して傾斜しており、シールキャップ２２３とシャフト３２との間の間隙に形成されたテーパシールにより、潤滑油の流出が防止される。
【００１８】
ロータ部３は、記録ディスク９が固定されるロータハブ３１、ロータハブ３１の中央から下側（すなわち、ステータ部２側）に突出するシャフト３２、および、ロータハブ３１に取り付けられて中心軸Ｊ１の周囲に配置される界磁用磁石３３を備え、シャフト３２の下端部は略円板状のスラストプレート３２１となっている。界磁用磁石３３は、電機子２３との間で中心軸Ｊ１を中心とする回転力（トルク）を発生する。
【００１９】
ロータハブ３１は、シャフト３２の上端部から中心軸Ｊ１に対して外側に広がる略円板状のハブ本体３１１、および、ハブ本体３１１の外周から下側に突出する略円筒状であって内側面に界磁用磁石３３が取り付けられるヨーク３１２を備える。ハブ本体３１１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等により形成されており、記録ディスク９の中央の円形開口が嵌合する凸部３１１１、および、凸部３１１１の周囲に位置する載置部３１１２を備える。載置部３１１２の上面は、記録ディスク９が載置される中心軸Ｊ１を中心とする環状のディスク載置面３１１２ａとなっている。
【００２０】
モータ１では、シールキャップ２２３の内側面とシャフト３２の外側面との間の間隙、スリーブ２２１の内側面とシャフト３２の外側面との間の間隙、スリーブ２２１の下側の端面とスラストプレート３２１の上面との間の間隙（以下、「第１スラスト間隙４１１」という。）、および、スラストプレート３２１の下面とスリーブハウジング２２２の内底面との間の間隙（以下、「第２スラスト間隙４１２」という。）に潤滑油が連続して充填される。
【００２１】
スリーブ２２１の内側面の上下には、潤滑油による流体動圧を発生するための溝（例えば、ヘリングボーン溝等）が形成されており、スリーブ２２１の内側面とシャフト３２の外側面との間の間隙にてラジアル動圧軸受機構４２が構成され、ロータ部３の回転時にシャフト３２が径方向に対して支持される。また、スリーブ２２１の下端面およびスラストプレート３２１の下面にも、潤滑油による流体動圧を発生するための溝（例えば、スパイラル状の溝）が形成されており、第１スラスト間隙４１１および第２スラスト間隙４１２にスラスト動圧軸受機構４１が構成され、ロータ部３の回転時には、第１および第２スラスト間隙４１１，４１２にて発生する流体動圧によりロータ部３がステータ部２に対して一定の距離だけ浮上して中心軸Ｊ１方向に支持される。
【００２２】
以上のように、軸受機構４では、シャフト３２、スラストプレート３２１、および、スリーブユニット２２（並びに潤滑油）により軸受機構４のスラスト動圧軸受機構４１およびラジアル動圧軸受機構４２が構成される。モータ１では、軸受機構４によりロータ部３を潤滑油を介して非接触にて支持することにより、ロータ部３およびロータ部３に取り付けられている記録ディスク９が高精度かつ低騒音にて回転する。
【００２３】
次に、モータ１におけるロータ部３の浮上量を測定する装置および浮上量の測定の流れについて説明する。図２は、モータ１および浮上量測定装置５（以下、「測定装置５」という。）を示す図であり、測定装置５は、ロータ部３を回転させるモータ駆動部５１、ロータ部３の上方に位置する静電容量型変位計である測定機構５２、並びに、モータ駆動部５１および測定機構５２が接続されてモータ駆動部５１によるロータ部３の回転数を制御する制御部５３を備える。
【００２４】
モータ駆動部５１は、モータ１のステータ部２の回路基板２４に接続されており、回路基板２４を介して電機子２３に電流を供給する。測定機構５２は２つの変位計を備え、各変位計のプローブの先端が測定部５２１となっている。測定部５２１はモータ１のロータ部３上のディスク載置面３１１２ａに対向し、かつ、中心軸Ｊ１を挟んで反対側に位置するように配置される。そして、ディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の静電容量の変化に基づいて、測定機構５２および制御部５３によりディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離が取得される。
【００２５】
図３は、測定装置５の構成を示すブロック図であり、破線にて示すモータ駆動部５１の内部構成を示すとともにモータ１も図示している。モータ駆動部５１は、ロータ部３（図２参照）を３０ｒｐｍにて低速回転する低速回転駆動部５１１およびロータ部３を３０００ｒｐｍ〜１５０００ｒｐｍの範囲内の一定の回転数（例えば、４２００、５４００、７２００、１００００ｒｐｍ）にて定格回転する定格回転駆動部５１２を備える。定格回転駆動部５１２からモータ１への出力は低速回転駆動部５１１を介して行われ、低速回転駆動部５１１内には、低速回転駆動部５１１からモータ１の電機子２３（図２参照）への電流供給と定格回転駆動部５１２から電機子２３への電流供給とを切り替える切替部５１１１が設けられる。
【００２６】
なお、図３は、定格回転駆動部５１２からモータ１に至る経路の途中に低速回転駆動部５１１が追加された場合の構成を示しており、モータ１の回転の開始を指示する回転開始スイッチが定格回転駆動部５１２に設けられる。そして、定格回転駆動部５１２からの回転開始信号が制御部５３に入力されると制御部５３の指示により切替部５１１１が低速回転駆動部５１１と定格回転駆動部５１２とを適宜切り替えつつモータ１の回転が行われる。このように、測定装置５は、モータ駆動部５１の既存の定格回転駆動部５１２に低速回転駆動部５１１を追加した簡易な構造となっている。
【００２７】
もちろん、切替部５１１１は低速回転駆動部５１１とは別に設けられてもよく、この場合、例えば、制御部５３に回転開始を指示するスイッチが設けられ、制御部５３がモータ１の回転の開始および定格回転駆動部５１２と低速回転駆動部５１１との切替を制御する。
【００２８】
図４は、ロータ部３の浮上量の測定の流れを示す図である。まず、図２に示すように、ロータ部３が重力方向に対して上方に向けられた状態で、モータ１のベースブラケット２１が支持台８に支持され（ステップＳ１１）、測定部５２１がロータ部３のディスク載置面３１１２ａに対向するように配置される（ステップＳ１２）。
【００２９】
次に、図３に示す定格回転駆動部５１２の回転開始スイッチがＯＮとされ、この信号が制御部５３に入力される。制御部５３は切替部５１１１により低速回転駆動部５１１とモータ１とを接続して低速回転駆動部５１１を起動し、これにより、ロータ部３が低速回転する（ステップＳ１３）。低速回転では、第１および第２スラスト間隙４１１，４１２（図１参照）にてスラスト動圧がほとんど発生しないため、図１に示す軸受機構４において、スラストプレート３２１の下面とスリーブハウジング２２２の内底面とが互いに接触しつつ、すなわち、ロータ部３の定格回転時に形成される第２スラスト間隙４１２の両側の部材が互いに接触しつつロータ部３が回転する。その結果、ロータハブ３１やスリーブ２２１（図１参照）が有する歪みにより、スリーブハウジング２２２に対してスラストプレート３２１が回転に同期して周期的に僅かに上下動する。この上下動では、回転に対して周期的な成分が支配的であり、定格回転時に生じる回転に同期しない成分（例えば、非繰り返し振れ（ＮＲＲＯ）に起因する上下動）は僅かしか含まれない。
【００３０】
なお、低速回転時にスラストプレート３２１の下面とスリーブハウジング２２２とが接触しているか否かを判断する手法の１つとして、モータ１の電流値に基づく手法を挙げることができる。すなわち、回転数を制御しつつ徐々に低下させるとスラストプレート３２１とスリーブユニット２２とが互いに接触しない状態から互いに接触する状態へと移行する際に電流値が大幅に上昇するため、この時点の回転数以下の回転数を上記低速回転時の回転数として採用することができる。
【００３１】
ロータ部３が低速回転する間、制御部５３が測定部５２１からの出力に基づいてディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離を取得し、２つの測定部５２１から同時に取得された２つの値の平均値（すなわち、ディスク載置面３１１２ａと２つの測定部５２１との間の距離の平均値であり、以下、「第１平均値」という。）が求められる。測定部５２１からの出力に基づく第１平均値の算出は高速に繰り返し行われ、これにより、ロータ部３の周期的な上下動が取得される。さらに、各時刻においてその時刻に至るまでの一定の時間に取得された複数の第１平均値が平均されて第２平均値が求められ、ディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離を代表する第２平均値が最終な測定結果、すなわち、ロータ部３の高さに対応する値（以下、「測定値」とも呼ぶ。）として繰り返し求められる（ステップＳ１４）。
【００３２】
ロータ部３の低速回転が一定時間行われると、制御部５３からの信号に従って切替部５１１１により定格回転駆動部５１２からの電機子２３（図２参照）への電流供給に切り替えられる。これにより、ロータ部３の回転数が連続的に上昇し、ロータ部３の回転は低速回転から定格回転へと移行する（ステップＳ１５）。ロータ部３が一定の回転数の定格回転に達すると、ロータ部３が浮上して図１に示す第１および第２スラスト間隙４１１，４１２が形成され、スラストプレート３２１とスリーブユニット２２とが非接触となる。
【００３３】
ロータ部３が定格回転する間においても制御部５３が測定部５２１を介してディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離を高速に繰り返し取得し、ディスク載置面３１１２ａと２つの測定部５２１との間の距離の第１平均値が求めらるとともに、複数の第１平均値を移動平均した第２平均値であるディスク載置面３１１２ａと２つの測定部５２１との間の距離を代表する値が、最終的な測定結果として繰り返し求められる（ステップＳ１６）。
【００３４】
図５は、第２平均値の変化を示す図である。また、ロータ部３の低速回転時および定格回転時における第１平均値の変化の一部も符合９１，９２を付して示している。既述のように、ロータ部３の低速回転時では第１平均値が回転に正確に同期して周期的に変動し、第２平均値は一定の値Ｒ１として取得される。一方、ロータ部３の定格回転時においても、第１平均値は（回転に同期しない成分を含むがおよそ周期的に）一定の範囲内で変動するため、回転速度が安定した後において第２平均値が一定の値Ｒ２として取得される。なお、第１平均値の変動幅（図５に示す波形の振幅）はロータ部３の低速回転時および定格回転時においてほぼ等しい。
【００３５】
そして、低速回転時の第２平均値を停止時の測定値（すなわち、ロータ部３の停止時の中心軸Ｊ１方向の位置）とみなし、ロータ部３の低速回転時および定格回転時での第２平均値Ｒ１，Ｒ２の差がロータ部３の浮上量として取得される（ステップＳ１７）。その後、定格回転駆動部５１２によりモータ１においてロータ部３の回転方向とは逆方向のトルクが発生し、ロータ部３の回転を強制的に減速させてモータ１が停止する（ステップＳ１８）。
【００３６】
以上に説明したように、測定装置５では、低速回転時の第２平均値を停止時の測定値とみなしてロータ部３の浮上量が求められるため、従来のように回転停止時の測定値のばらつきに影響されることなくロータ部３の浮上量を安定して取得することができる。その結果、浮上量の測定の繰り返し精度も向上される。また、ロータ部３の回転は、モータ駆動部５１により低速回転から定格回転へと連続的に移行され、浮上量測定後には強制的に停止されるため、ロータ部３の浮上量の測定時間が短縮される。さらに、測定装置５では、２つの変位計の測定部５２１により測定が行われるため、測定精度が向上される。
【００３７】
低速回転時のより好ましい測定方法として、ロータ部３の回転の開始から２回転目の１回転（すなわち、２回転目の開始から３回転目の開始に至るまでのロータ部３の１回転）において求められる複数の第１平均値を平均した値を停止時の測定値とみなしてロータ部３の浮上量を求める方法を挙げることができる。ロータ部３の回転の２回転目の１回転において測定を行うことにより、モータ１の回転開始時の不安定な動作が消滅して回転が安定した状態で測定値を取得することができる。なお、ロータ部３が２回転以上回転した後の１回転にて測定を行うことも可能であるが、測定時間（３０ｒｐｍの場合、１回転あたり２秒）を短縮する観点から２回転目の１回転にて測定を行うことがより好ましい。
【００３８】
以上、本発明の一の実施の形態に係る浮上量測定方法および浮上量測定装置について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変更が可能である。
【００３９】
例えば、ロータ部３の浮上量を測定する際に、モータ１がステータ部２を上側に向けて配置され、変位計の測定部５２１と測定面であるディスク載置面３１１２ａとの配置が図２に示す配置から上下が反転されてもよい。この場合、低速回転時に第１スラスト間隙４１１においてスラストプレート３２１がスリーブ２２１に接触しつつ回転に同期して上下動する。上記低速回転を一般的に表現すれば、定格回転時にスラスト間隙を形成する両側の部材が接触しつつ相対回転し、一方側の部材に対して他方側の部材が回転に同期して周期的に上下動する状態と表現することができる。
【００４０】
上記実施の形態では、ロータ部３の低速回転における回転数は３０ｒｐｍとされるが、一般的なモータの場合、回転数が１００ｒｐｍ程度であってもロータ部とステータ部とが接触しつつ回転するため、低速回転時の回転数は１００ｒｐｍ以下、より好ましくは、回転数は５０ｒｐｍ以下の他の回転数とされてよい。
【００４１】
測定機構５２の変位計の測定部５２１の数は、２に限定されず３以上であってもよく、好ましくは、これらの測定部５２１はディスク載置面３１１２ａに対して周方向に等間隔に配置される。また、１つの測定部５２１のみで浮上量が求められてもよく、この場合、測定部５２１はモータ１の中心軸Ｊ１上に配置されてロータハブ３１の中心位置と測定部５２１との間の距離が測定されることが好ましい。
【００４２】
複数の測定部５２１と測定面（ディスク載置面３１１２ａ）との間の距離の測定は、上記第１平均値および第２平均値を求める手法に限定されず、少なくとも１つの測定部からの出力に基づいてこれらの測定部と測定面との間の距離を代表する値が測定結果として取得されるのであれば様々な手法にて測定が行われてよい。例えば、各測定部５２１において、繰り返し得られる値から移動平均値が求められ、複数の測定部５２１にて得られた移動平均値を平均した値が測定部と測定面との間の距離とされてもよい。応答速度が遅い変位計が利用される場合は、得られる値自体が時間にて平均化した値とみなすことができ、この場合、複数の測定部にて得られた値の平均値が測定部と測定面との間の距離を代表する値（すなわち、測定値）として扱うことができる。なお、代表値は平均値に限定されず、重み付け平均や中間値等であってもよい。そして、少なくとも１つの測定部と測定面との間の代表値が取得されることにより、低速回転時および定格回転時において測定結果に基づいてロータ部３の浮上量を求めることが実現される。
【００４３】
上記実施の形態では、低速回転時の測定の後に定格回転時の測定が行われるが、これらの測定の順序は逆とされてもよく、この場合、ロータ部３が定格回転された後に、回転数を漸次減少させて低速回転へと至る。なお、制御上の理由により高速回転から低速回転への移行よりも低速回転から高速回転への移行の方が速やかに行うことができ、かつ、先に低速回転を行うと最後の停止を急峻に行うことができるため、先に低速回転が行われることが好ましい。また、ロータ部３の浮上量の算出は、ロータ部３の回転を停止する前に行われても停止した後に行われてもよい。なお、ロータ部３の回転の停止は、外部からブレーキ部材を接触させて強制的に行われてもよい。
【００４４】
モータ１に記録ディスク９が載置された状態にてロータ部３の浮上量が測定される場合、記録ディスク９の表面が測定面とされてもよく、また、測定機構としてレーザ変位計等の他の変位計が採用されてよい。
【００４５】
なお、測定装置５ではロータ部３の回転数が制御部で制御されるため、記録ディスク９に印を設けて光電センサ等により回転数を別途測定する必要がない。したがって、記録ディスク９がロータ部３に載置されず、回転計測用の印を設けることができない場合であっても、測定装置５ではディスク載置面３１１２ａに対して測定を行うのみで浮上量を適切に取得することができる。また、仮に、制御部５３から低速回転駆動部５１１を省き、記録ディスク９に印を設けてロータ部３の停止直前を検出して停止直前の測定機構５２からの出力に基づいて停止時のロータ部３の高さを求めようとした場合、定格回転から停止直前に至るまで長い時間が必要となり、さらに、得られる値もある程度ばらつくため、迅速に安定した測定値を取得することができない。
【００４６】
モータ１のスラスト動圧軸受機構として第１および第２スラスト間隙のいずれか一方のみが形成されるスラスト動圧軸受機構が採用されてもよく、さらに、ロータハブとスリーブの上面との間にスラスト間隙が形成されるスラスト動圧軸受機構が採用されてもよい。また、軸受機構として空気を作動流体として利用する、いわゆるエア動圧軸軸受が利用されてもよい。このように、上記実施の形態の浮上量を測定する手法は、様々な軸受機構を有するモータの測定に利用することができる。
【００４７】
測定対象となるモータは、界磁用磁石が電機子の内側に配置されたインナーロータ型のモータや複数の記録ディスクが搭載されるモータであってもよく、さらに、ハードディスク駆動装置以外の他の装置（例えば、リムーバルディスク駆動装置等）の駆動源として利用されるモータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】モータの構成を示す図である。
【図２】浮上量測定装置およびモータを示す図である。
【図３】浮上量測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】浮上量測定の流れを示す図である。
【図５】ロータ部の高さに対応する第２平均値の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ モータ
３ ロータ部
９ 記録ディスク
２３ 電機子
４１ スラスト動圧軸受機構
５１ モータ駆動部
５２ 測定機構
５３ 制御部
２２１ スリーブ
２２２ スリーブハウジング
３２１ スラストプレート
４１１ 第１スラスト間隙
４１２ 第２スラスト間隙
５１１ 低速回転駆動部
５１２ 定格回転駆動部
５２１ 測定部
３１１２ａ ディスク載置面
５１１１ 切替部
Ｊ１ 中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体動圧軸受機構を有するモータにおけるロータ部の浮上量を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハードディスク駆動装置等におけるモータの軸受機構の１つとして流体動圧軸受機構が採用されており、このような軸受機構では多くの場合、スラスト方向およびラジアル方向の動圧が発生するスラスト間隙およびラジアル間隙が設けられている。モータの起動時には、スラスト方向に発生する動圧によりモータのロータ部がステータ部に対して浮上し、品質管理のためにモータの停止時から定格回転に至るまでのロータ部の浮上量、すなわち、モータの停止時におけるロータ部の高さと定格回転時におけるロータ部の高さとの差の測定（いわゆる、Ｆ−Ｈ（フライングハイト）測定）が従来より行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、上面および下面に動圧溝が形成されたフランジ部を有するシャフト、および、シャフトが内側に配置されるとともにフランジ部との間に動圧隙間を形成する凹部を有するスリーブにより構成される動圧軸受に対して浮上量の測定が行われる。浮上量を測定する際には、動圧軸受のフランジ部が上側に向けられた状態でスリーブの周囲にタービン羽根が取り付けられ、スリーブの上部近傍に変位センサが設けられる。タービン羽根にはエアが吹きつけられ、これにより、タービン羽根およびスリーブが回転してスリーブがシャフトに対して浮上し、変位センサによりスリーブの変位量を測定してフランジ部の軸方向の浮上量が求められる。
【特許文献１】特許第３９１２６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スリーブやロータ部には僅かな歪みが存在するため、モータの停止時のロータ部の高さは一定ではなく、実際には上下に僅かにばらつく。したがって、モータの停止時および定格回転時のロータ部の高さの差を浮上量として求める場合、一定の値として浮上量を取得することが困難となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、モータにおけるロータ部の浮上量を安定して取得することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、スラスト動圧軸受機構を備えるモータにおけるロータ部の回転時の浮上量を測定する浮上量測定方法であって、ａ）モータのロータ部上の測定面に測定機構の測定部を対向させる工程と、ｂ）前記ロータ部の定格回転時に形成されるスラスト間隙の一方側の部材に対して他方側の部材が接触しつつ回転する低速回転にて前記ロータ部を回転させる工程と、ｃ）前記ｂ）工程が行われる間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定する工程と、ｄ）前記ロータ部を前記低速回転の回転数より高い回転数で定格回転させる工程と、ｅ）前記ｄ）工程が行われる間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定する工程と、ｆ）前記ｃ）工程および前記ｅ）工程における測定結果に基づいて前記ロータ部の浮上量を求める工程とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浮上量測定方法であって、前記ｂ）工程から前記ｄ）工程へと前記ロータ部の回転数が連続的に上昇する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の浮上量測定方法であって、前記ｅ）工程の後に、前記ロータ部の回転を強制的に減速させて停止する工程をさらに備える。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、前記測定機構が、前記測定部を含む複数の測定部を備え、前記ａ）工程において、前記複数の測定部が前記モータの中心軸を中心とする環状の前記測定面に対向し、前記ｃ）工程および前記ｅ）工程において、前記複数の測定部からの出力に基づいて前記測定面と前記複数の測定部との間の距離を代表する値が前記測定結果として取得される。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、前記モータが記録ディスクの回転に用いられ、前記ロータ部の前記測定面がディスク載置面である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、前記低速回転の回転数が１００ｒｐｍ以下である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、スラスト動圧軸受機構を備えるモータにおけるロータ部の浮上量を測定する浮上量測定装置であって、モータの電機子に電流を供給してロータ部を回転させるモータ駆動部と、前記モータ駆動部による前記ロータ部の回転数を制御する制御部と、前記モータの前記ロータ部上の測定面に対向して配置される測定部とを備え、前記制御部が、前記ロータ部の定格回転時に形成されるスラスト間隙の一方側の部材に対して他方側の部材が接触しつつ回転する低速回転にて前記ロータ部を回転する間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定し、前記ロータ部が前記低速回転の回転数より高い回転数で定格回転する間に前記測定面と前記測定部との間の距離をさらに測定する。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の浮上量測定装置であって、前記モータ駆動部が、前記ロータ部を低速回転する低速回転駆動部と、前記ロータ部を定格回転する定格回転駆動部と、前記低速回転駆動部からの前記電機子への電流供給と前記定格回転駆動部からの電流供給とを切り替える切替部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低速回転時のロータ部の中心軸方向の位置を停止時の位置とみなすことにより、ロータ部の浮上量を安定して取得することができる。請求項２および請求項３の発明では、浮上量の測定時間を短くすることができる。請求項４の発明では、複数の測定部により測定精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明に係る浮上量測定方法にてロータ部の回転時の浮上量が測定される電動式のモータの一例を示す図である。モータ１はハードディスク駆動装置において記録ディスク９の回転に用いられるものであり、図１では、記録ディスク９を二点鎖線にて示している。モータ１はアウタロータ型のモータであり、固定組立体であるステータ部２、および、回転組立体であるロータ部３を備え、ロータ部３は、作動流体である潤滑油による流体動圧を利用する軸受機構４によりモータ１の中心軸Ｊ１を中心にステータ部２に対して回転可能に支持される。以下の説明では、便宜上、中心軸Ｊ１に沿ってロータ部３側を上側、ステータ部２側を下側として説明するが、中心軸Ｊ１は必ずしも重力方向と一致する必要はない。
【００１６】
ステータ部２は、ベース部であるベースブラケット２１、有底円筒状のスリーブユニット２２、および、スリーブユニット２２の周囲にてベースブラケット２１に取り付けられた電機子２３を備え、スリーブユニット２２は、ベースブラケット２１の中央の穴部２１２に挿入されて接着剤にて固定される。ベースブラケット２１の電機子２３とは反対側（すなわち、ベースブラケット２１の底部側）には回路基板２４が取り付けられており、回路基板２４を介して電機子２３に電流が供給される。
【００１７】
スリーブユニット２２は、シャフト３２が挿入される円筒状のスリーブ２２１、スリーブ２２１の外周および下端部を覆う樹脂製かつ有底円筒状のスリーブハウジング２２２、および、スリーブハウジング２２２の内側においてスリーブ２２１の上方に配置される環状のシールキャップ２２３を備える。スリーブ２２１は焼結金属により形成された多孔質部材であり、スリーブハウジング２２２はスリーブ２２１に含浸された潤滑油を保持する役割を果たす。シールキャップ２２３の内側面はシャフト３２の外側面に対して傾斜しており、シールキャップ２２３とシャフト３２との間の間隙に形成されたテーパシールにより、潤滑油の流出が防止される。
【００１８】
ロータ部３は、記録ディスク９が固定されるロータハブ３１、ロータハブ３１の中央から下側（すなわち、ステータ部２側）に突出するシャフト３２、および、ロータハブ３１に取り付けられて中心軸Ｊ１の周囲に配置される界磁用磁石３３を備え、シャフト３２の下端部は略円板状のスラストプレート３２１となっている。界磁用磁石３３は、電機子２３との間で中心軸Ｊ１を中心とする回転力（トルク）を発生する。
【００１９】
ロータハブ３１は、シャフト３２の上端部から中心軸Ｊ１に対して外側に広がる略円板状のハブ本体３１１、および、ハブ本体３１１の外周から下側に突出する略円筒状であって内側面に界磁用磁石３３が取り付けられるヨーク３１２を備える。ハブ本体３１１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金等により形成されており、記録ディスク９の中央の円形開口が嵌合する凸部３１１１、および、凸部３１１１の周囲に位置する載置部３１１２を備える。載置部３１１２の上面は、記録ディスク９が載置される中心軸Ｊ１を中心とする環状のディスク載置面３１１２ａとなっている。
【００２０】
モータ１では、シールキャップ２２３の内側面とシャフト３２の外側面との間の間隙、スリーブ２２１の内側面とシャフト３２の外側面との間の間隙、スリーブ２２１の下側の端面とスラストプレート３２１の上面との間の間隙（以下、「第１スラスト間隙４１１」という。）、および、スラストプレート３２１の下面とスリーブハウジング２２２の内底面との間の間隙（以下、「第２スラスト間隙４１２」という。）に潤滑油が連続して充填される。
【００２１】
スリーブ２２１の内側面の上下には、潤滑油による流体動圧を発生するための溝（例えば、ヘリングボーン溝等）が形成されており、スリーブ２２１の内側面とシャフト３２の外側面との間の間隙にてラジアル動圧軸受機構４２が構成され、ロータ部３の回転時にシャフト３２が径方向に対して支持される。また、スリーブ２２１の下端面およびスラストプレート３２１の下面にも、潤滑油による流体動圧を発生するための溝（例えば、スパイラル状の溝）が形成されており、第１スラスト間隙４１１および第２スラスト間隙４１２にスラスト動圧軸受機構４１が構成され、ロータ部３の回転時には、第１および第２スラスト間隙４１１，４１２にて発生する流体動圧によりロータ部３がステータ部２に対して一定の距離だけ浮上して中心軸Ｊ１方向に支持される。
【００２２】
以上のように、軸受機構４では、シャフト３２、スラストプレート３２１、および、スリーブユニット２２（並びに潤滑油）により軸受機構４のスラスト動圧軸受機構４１およびラジアル動圧軸受機構４２が構成される。モータ１では、軸受機構４によりロータ部３を潤滑油を介して非接触にて支持することにより、ロータ部３およびロータ部３に取り付けられている記録ディスク９が高精度かつ低騒音にて回転する。
【００２３】
次に、モータ１におけるロータ部３の浮上量を測定する装置および浮上量の測定の流れについて説明する。図２は、モータ１および浮上量測定装置５（以下、「測定装置５」という。）を示す図であり、測定装置５は、ロータ部３を回転させるモータ駆動部５１、ロータ部３の上方に位置する静電容量型変位計である測定機構５２、並びに、モータ駆動部５１および測定機構５２が接続されてモータ駆動部５１によるロータ部３の回転数を制御する制御部５３を備える。
【００２４】
モータ駆動部５１は、モータ１のステータ部２の回路基板２４に接続されており、回路基板２４を介して電機子２３に電流を供給する。測定機構５２は２つの変位計を備え、各変位計のプローブの先端が測定部５２１となっている。測定部５２１はモータ１のロータ部３上のディスク載置面３１１２ａに対向し、かつ、中心軸Ｊ１を挟んで反対側に位置するように配置される。そして、ディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の静電容量の変化に基づいて、測定機構５２および制御部５３によりディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離が取得される。
【００２５】
図３は、測定装置５の構成を示すブロック図であり、破線にて示すモータ駆動部５１の内部構成を示すとともにモータ１も図示している。モータ駆動部５１は、ロータ部３（図２参照）を３０ｒｐｍにて低速回転する低速回転駆動部５１１およびロータ部３を３０００ｒｐｍ〜１５０００ｒｐｍの範囲内の一定の回転数（例えば、４２００、５４００、７２００、１００００ｒｐｍ）にて定格回転する定格回転駆動部５１２を備える。定格回転駆動部５１２からモータ１への出力は低速回転駆動部５１１を介して行われ、低速回転駆動部５１１内には、低速回転駆動部５１１からモータ１の電機子２３（図２参照）への電流供給と定格回転駆動部５１２から電機子２３への電流供給とを切り替える切替部５１１１が設けられる。
【００２６】
なお、図３は、定格回転駆動部５１２からモータ１に至る経路の途中に低速回転駆動部５１１が追加された場合の構成を示しており、モータ１の回転の開始を指示する回転開始スイッチが定格回転駆動部５１２に設けられる。そして、定格回転駆動部５１２からの回転開始信号が制御部５３に入力されると制御部５３の指示により切替部５１１１が低速回転駆動部５１１と定格回転駆動部５１２とを適宜切り替えつつモータ１の回転が行われる。このように、測定装置５は、モータ駆動部５１の既存の定格回転駆動部５１２に低速回転駆動部５１１を追加した簡易な構造となっている。
【００２７】
もちろん、切替部５１１１は低速回転駆動部５１１とは別に設けられてもよく、この場合、例えば、制御部５３に回転開始を指示するスイッチが設けられ、制御部５３がモータ１の回転の開始および定格回転駆動部５１２と低速回転駆動部５１１との切替を制御する。
【００２８】
図４は、ロータ部３の浮上量の測定の流れを示す図である。まず、図２に示すように、ロータ部３が重力方向に対して上方に向けられた状態で、モータ１のベースブラケット２１が支持台８に支持され（ステップＳ１１）、測定部５２１がロータ部３のディスク載置面３１１２ａに対向するように配置される（ステップＳ１２）。
【００２９】
次に、図３に示す定格回転駆動部５１２の回転開始スイッチがＯＮとされ、この信号が制御部５３に入力される。制御部５３は切替部５１１１により低速回転駆動部５１１とモータ１とを接続して低速回転駆動部５１１を起動し、これにより、ロータ部３が低速回転する（ステップＳ１３）。低速回転では、第１および第２スラスト間隙４１１，４１２（図１参照）にてスラスト動圧がほとんど発生しないため、図１に示す軸受機構４において、スラストプレート３２１の下面とスリーブハウジング２２２の内底面とが互いに接触しつつ、すなわち、ロータ部３の定格回転時に形成される第２スラスト間隙４１２の両側の部材が互いに接触しつつロータ部３が回転する。その結果、ロータハブ３１やスリーブ２２１（図１参照）が有する歪みにより、スリーブハウジング２２２に対してスラストプレート３２１が回転に同期して周期的に僅かに上下動する。この上下動では、回転に対して周期的な成分が支配的であり、定格回転時に生じる回転に同期しない成分（例えば、非繰り返し振れ（ＮＲＲＯ）に起因する上下動）は僅かしか含まれない。
【００３０】
なお、低速回転時にスラストプレート３２１の下面とスリーブハウジング２２２とが接触しているか否かを判断する手法の１つとして、モータ１の電流値に基づく手法を挙げることができる。すなわち、回転数を制御しつつ徐々に低下させるとスラストプレート３２１とスリーブユニット２２とが互いに接触しない状態から互いに接触する状態へと移行する際に電流値が大幅に上昇するため、この時点の回転数以下の回転数を上記低速回転時の回転数として採用することができる。
【００３１】
ロータ部３が低速回転する間、制御部５３が測定部５２１からの出力に基づいてディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離を取得し、２つの測定部５２１から同時に取得された２つの値の平均値（すなわち、ディスク載置面３１１２ａと２つの測定部５２１との間の距離の平均値であり、以下、「第１平均値」という。）が求められる。測定部５２１からの出力に基づく第１平均値の算出は高速に繰り返し行われ、これにより、ロータ部３の周期的な上下動が取得される。さらに、各時刻においてその時刻に至るまでの一定の時間に取得された複数の第１平均値が平均されて第２平均値が求められ、ディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離を代表する第２平均値が最終な測定結果、すなわち、ロータ部３の高さに対応する値（以下、「測定値」とも呼ぶ。）として繰り返し求められる（ステップＳ１４）。
【００３２】
ロータ部３の低速回転が一定時間行われると、制御部５３からの信号に従って切替部５１１１により定格回転駆動部５１２からの電機子２３（図２参照）への電流供給に切り替えられる。これにより、ロータ部３の回転数が連続的に上昇し、ロータ部３の回転は低速回転から定格回転へと移行する（ステップＳ１５）。ロータ部３が一定の回転数の定格回転に達すると、ロータ部３が浮上して図１に示す第１および第２スラスト間隙４１１，４１２が形成され、スラストプレート３２１とスリーブユニット２２とが非接触となる。
【００３３】
ロータ部３が定格回転する間においても制御部５３が測定部５２１を介してディスク載置面３１１２ａと測定部５２１との間の距離を高速に繰り返し取得し、ディスク載置面３１１２ａと２つの測定部５２１との間の距離の第１平均値が求めらるとともに、複数の第１平均値を移動平均した第２平均値であるディスク載置面３１１２ａと２つの測定部５２１との間の距離を代表する値が、最終的な測定結果として繰り返し求められる（ステップＳ１６）。
【００３４】
図５は、第２平均値の変化を示す図である。また、ロータ部３の低速回転時および定格回転時における第１平均値の変化の一部も符合９１，９２を付して示している。既述のように、ロータ部３の低速回転時では第１平均値が回転に正確に同期して周期的に変動し、第２平均値は一定の値Ｒ１として取得される。一方、ロータ部３の定格回転時においても、第１平均値は（回転に同期しない成分を含むがおよそ周期的に）一定の範囲内で変動するため、回転速度が安定した後において第２平均値が一定の値Ｒ２として取得される。なお、第１平均値の変動幅（図５に示す波形の振幅）はロータ部３の低速回転時および定格回転時においてほぼ等しい。
【００３５】
そして、低速回転時の第２平均値を停止時の測定値（すなわち、ロータ部３の停止時の中心軸Ｊ１方向の位置）とみなし、ロータ部３の低速回転時および定格回転時での第２平均値Ｒ１，Ｒ２の差がロータ部３の浮上量として取得される（ステップＳ１７）。その後、定格回転駆動部５１２によりモータ１においてロータ部３の回転方向とは逆方向のトルクが発生し、ロータ部３の回転を強制的に減速させてモータ１が停止する（ステップＳ１８）。
【００３６】
以上に説明したように、測定装置５では、低速回転時の第２平均値を停止時の測定値とみなしてロータ部３の浮上量が求められるため、従来のように回転停止時の測定値のばらつきに影響されることなくロータ部３の浮上量を安定して取得することができる。その結果、浮上量の測定の繰り返し精度も向上される。また、ロータ部３の回転は、モータ駆動部５１により低速回転から定格回転へと連続的に移行され、浮上量測定後には強制的に停止されるため、ロータ部３の浮上量の測定時間が短縮される。さらに、測定装置５では、２つの変位計の測定部５２１により測定が行われるため、測定精度が向上される。
【００３７】
低速回転時のより好ましい測定方法として、ロータ部３の回転の開始から２回転目の１回転（すなわち、２回転目の開始から３回転目の開始に至るまでのロータ部３の１回転）において求められる複数の第１平均値を平均した値を停止時の測定値とみなしてロータ部３の浮上量を求める方法を挙げることができる。ロータ部３の回転の２回転目の１回転において測定を行うことにより、モータ１の回転開始時の不安定な動作が消滅して回転が安定した状態で測定値を取得することができる。なお、ロータ部３が２回転以上回転した後の１回転にて測定を行うことも可能であるが、測定時間（３０ｒｐｍの場合、１回転あたり２秒）を短縮する観点から２回転目の１回転にて測定を行うことがより好ましい。
【００３８】
以上、本発明の一の実施の形態に係る浮上量測定方法および浮上量測定装置について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変更が可能である。
【００３９】
例えば、ロータ部３の浮上量を測定する際に、モータ１がステータ部２を上側に向けて配置され、変位計の測定部５２１と測定面であるディスク載置面３１１２ａとの配置が図２に示す配置から上下が反転されてもよい。この場合、低速回転時に第１スラスト間隙４１１においてスラストプレート３２１がスリーブ２２１に接触しつつ回転に同期して上下動する。上記低速回転を一般的に表現すれば、定格回転時にスラスト間隙を形成する両側の部材が接触しつつ相対回転し、一方側の部材に対して他方側の部材が回転に同期して周期的に上下動する状態と表現することができる。
【００４０】
上記実施の形態では、ロータ部３の低速回転における回転数は３０ｒｐｍとされるが、一般的なモータの場合、回転数が１００ｒｐｍ程度であってもロータ部とステータ部とが接触しつつ回転するため、低速回転時の回転数は１００ｒｐｍ以下、より好ましくは、回転数は５０ｒｐｍ以下の他の回転数とされてよい。
【００４１】
測定機構５２の変位計の測定部５２１の数は、２に限定されず３以上であってもよく、好ましくは、これらの測定部５２１はディスク載置面３１１２ａに対して周方向に等間隔に配置される。また、１つの測定部５２１のみで浮上量が求められてもよく、この場合、測定部５２１はモータ１の中心軸Ｊ１上に配置されてロータハブ３１の中心位置と測定部５２１との間の距離が測定されることが好ましい。
【００４２】
複数の測定部５２１と測定面（ディスク載置面３１１２ａ）との間の距離の測定は、上記第１平均値および第２平均値を求める手法に限定されず、少なくとも１つの測定部からの出力に基づいてこれらの測定部と測定面との間の距離を代表する値が測定結果として取得されるのであれば様々な手法にて測定が行われてよい。例えば、各測定部５２１において、繰り返し得られる値から移動平均値が求められ、複数の測定部５２１にて得られた移動平均値を平均した値が測定部と測定面との間の距離とされてもよい。応答速度が遅い変位計が利用される場合は、得られる値自体が時間にて平均化した値とみなすことができ、この場合、複数の測定部にて得られた値の平均値が測定部と測定面との間の距離を代表する値（すなわち、測定値）として扱うことができる。なお、代表値は平均値に限定されず、重み付け平均や中間値等であってもよい。そして、少なくとも１つの測定部と測定面との間の代表値が取得されることにより、低速回転時および定格回転時において測定結果に基づいてロータ部３の浮上量を求めることが実現される。
【００４３】
上記実施の形態では、低速回転時の測定の後に定格回転時の測定が行われるが、これらの測定の順序は逆とされてもよく、この場合、ロータ部３が定格回転された後に、回転数を漸次減少させて低速回転へと至る。なお、制御上の理由により高速回転から低速回転への移行よりも低速回転から高速回転への移行の方が速やかに行うことができ、かつ、先に低速回転を行うと最後の停止を急峻に行うことができるため、先に低速回転が行われることが好ましい。また、ロータ部３の浮上量の算出は、ロータ部３の回転を停止する前に行われても停止した後に行われてもよい。なお、ロータ部３の回転の停止は、外部からブレーキ部材を接触させて強制的に行われてもよい。
【００４４】
モータ１に記録ディスク９が載置された状態にてロータ部３の浮上量が測定される場合、記録ディスク９の表面が測定面とされてもよく、また、測定機構としてレーザ変位計等の他の変位計が採用されてよい。
【００４５】
なお、測定装置５ではロータ部３の回転数が制御部で制御されるため、記録ディスク９に印を設けて光電センサ等により回転数を別途測定する必要がない。したがって、記録ディスク９がロータ部３に載置されず、回転計測用の印を設けることができない場合であっても、測定装置５ではディスク載置面３１１２ａに対して測定を行うのみで浮上量を適切に取得することができる。また、仮に、制御部５３から低速回転駆動部５１１を省き、記録ディスク９に印を設けてロータ部３の停止直前を検出して停止直前の測定機構５２からの出力に基づいて停止時のロータ部３の高さを求めようとした場合、定格回転から停止直前に至るまで長い時間が必要となり、さらに、得られる値もある程度ばらつくため、迅速に安定した測定値を取得することができない。
【００４６】
モータ１のスラスト動圧軸受機構として第１および第２スラスト間隙のいずれか一方のみが形成されるスラスト動圧軸受機構が採用されてもよく、さらに、ロータハブとスリーブの上面との間にスラスト間隙が形成されるスラスト動圧軸受機構が採用されてもよい。また、軸受機構として空気を作動流体として利用する、いわゆるエア動圧軸軸受が利用されてもよい。このように、上記実施の形態の浮上量を測定する手法は、様々な軸受機構を有するモータの測定に利用することができる。
【００４７】
測定対象となるモータは、界磁用磁石が電機子の内側に配置されたインナーロータ型のモータや複数の記録ディスクが搭載されるモータであってもよく、さらに、ハードディスク駆動装置以外の他の装置（例えば、リムーバルディスク駆動装置等）の駆動源として利用されるモータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】モータの構成を示す図である。
【図２】浮上量測定装置およびモータを示す図である。
【図３】浮上量測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】浮上量測定の流れを示す図である。
【図５】ロータ部の高さに対応する第２平均値の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ モータ
３ ロータ部
９ 記録ディスク
２３ 電機子
４１ スラスト動圧軸受機構
５１ モータ駆動部
５２ 測定機構
５３ 制御部
２２１ スリーブ
２２２ スリーブハウジング
３２１ スラストプレート
４１１ 第１スラスト間隙
４１２ 第２スラスト間隙
５１１ 低速回転駆動部
５１２ 定格回転駆動部
５２１ 測定部
３１１２ａ ディスク載置面
５１１１ 切替部
Ｊ１ 中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラスト動圧軸受機構を備えるモータにおけるロータ部の回転時の浮上量を測定する浮上量測定方法であって、
ａ）モータのロータ部上の測定面に測定機構の測定部を対向させる工程と、
ｂ）前記ロータ部の定格回転時に形成されるスラスト間隙の一方側の部材に対して他方側の部材が接触しつつ回転する低速回転にて前記ロータ部を回転させる工程と、
ｃ）前記ｂ）工程が行われる間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定する工程と、
ｄ）前記ロータ部を前記低速回転の回転数より高い回転数で定格回転させる工程と、
ｅ）前記ｄ）工程が行われる間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定する工程と、
ｆ）前記ｃ）工程および前記ｅ）工程における測定結果に基づいて前記ロータ部の浮上量を求める工程と、
を備えることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の浮上量測定方法であって、
前記ｂ）工程から前記ｄ）工程へと前記ロータ部の回転数が連続的に上昇することを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の浮上量測定方法であって、
前記ｅ）工程の後に、前記ロータ部の回転を強制的に減速させて停止する工程をさらに備えることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、
前記測定機構が、前記測定部を含む複数の測定部を備え、
前記ａ）工程において、前記複数の測定部が前記モータの中心軸を中心とする環状の前記測定面に対向し、
前記ｃ）工程および前記ｅ）工程において、前記複数の測定部からの出力に基づいて前記測定面と前記複数の測定部との間の距離を代表する値が前記測定結果として取得されることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、
前記モータが記録ディスクの回転に用いられ、
前記ロータ部の前記測定面がディスク載置面であることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、
前記低速回転の回転数が１００ｒｐｍ以下であることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項７】
スラスト動圧軸受機構を備えるモータにおけるロータ部の浮上量を測定する浮上量測定装置であって、
モータの電機子に電流を供給してロータ部を回転させるモータ駆動部と、
前記モータ駆動部による前記ロータ部の回転数を制御する制御部と、
前記モータの前記ロータ部上の測定面に対向して配置される測定部と、
を備え、
前記制御部が、前記ロータ部の定格回転時に形成されるスラスト間隙の一方側の部材に対して他方側の部材が接触しつつ回転する低速回転にて前記ロータ部を回転する間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定し、前記ロータ部が前記低速回転の回転数より高い回転数で定格回転する間に前記測定面と前記測定部との間の距離をさらに測定することを特徴とする浮上量測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の浮上量測定装置であって、
前記モータ駆動部が、
前記ロータ部を低速回転する低速回転駆動部と、
前記ロータ部を定格回転する定格回転駆動部と、
前記低速回転駆動部からの前記電機子への電流供給と前記定格回転駆動部からの電流供給とを切り替える切替部と、
を備えることを特徴とする浮上量測定装置。
【請求項１】
スラスト動圧軸受機構を備えるモータにおけるロータ部の回転時の浮上量を測定する浮上量測定方法であって、
ａ）モータのロータ部上の測定面に測定機構の測定部を対向させる工程と、
ｂ）前記ロータ部の定格回転時に形成されるスラスト間隙の一方側の部材に対して他方側の部材が接触しつつ回転する低速回転にて前記ロータ部を回転させる工程と、
ｃ）前記ｂ）工程が行われる間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定する工程と、
ｄ）前記ロータ部を前記低速回転の回転数より高い回転数で定格回転させる工程と、
ｅ）前記ｄ）工程が行われる間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定する工程と、
ｆ）前記ｃ）工程および前記ｅ）工程における測定結果に基づいて前記ロータ部の浮上量を求める工程と、
を備えることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の浮上量測定方法であって、
前記ｂ）工程から前記ｄ）工程へと前記ロータ部の回転数が連続的に上昇することを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の浮上量測定方法であって、
前記ｅ）工程の後に、前記ロータ部の回転を強制的に減速させて停止する工程をさらに備えることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、
前記測定機構が、前記測定部を含む複数の測定部を備え、
前記ａ）工程において、前記複数の測定部が前記モータの中心軸を中心とする環状の前記測定面に対向し、
前記ｃ）工程および前記ｅ）工程において、前記複数の測定部からの出力に基づいて前記測定面と前記複数の測定部との間の距離を代表する値が前記測定結果として取得されることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、
前記モータが記録ディスクの回転に用いられ、
前記ロータ部の前記測定面がディスク載置面であることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の浮上量測定方法であって、
前記低速回転の回転数が１００ｒｐｍ以下であることを特徴とする浮上量測定方法。
【請求項７】
スラスト動圧軸受機構を備えるモータにおけるロータ部の浮上量を測定する浮上量測定装置であって、
モータの電機子に電流を供給してロータ部を回転させるモータ駆動部と、
前記モータ駆動部による前記ロータ部の回転数を制御する制御部と、
前記モータの前記ロータ部上の測定面に対向して配置される測定部と、
を備え、
前記制御部が、前記ロータ部の定格回転時に形成されるスラスト間隙の一方側の部材に対して他方側の部材が接触しつつ回転する低速回転にて前記ロータ部を回転する間に、前記測定面と前記測定部との間の距離を測定し、前記ロータ部が前記低速回転の回転数より高い回転数で定格回転する間に前記測定面と前記測定部との間の距離をさらに測定することを特徴とする浮上量測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の浮上量測定装置であって、
前記モータ駆動部が、
前記ロータ部を低速回転する低速回転駆動部と、
前記ロータ部を定格回転する定格回転駆動部と、
前記低速回転駆動部からの前記電機子への電流供給と前記定格回転駆動部からの電流供給とを切り替える切替部と、
を備えることを特徴とする浮上量測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−９２４３５（Ｐ２００９−９２４３５Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６１３２８（Ｐ２００７−２６１３２８）
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（０００２３２３０２）日本電産株式会社 (697)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（０００２３２３０２）日本電産株式会社 (697)
【Ｆターム（参考）】
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