JP2000002233A

JP2000002233A - 動圧気体軸受およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000002233A
Application number: JP10165368A
Authority: JP
Inventors: Hisao Takeuchi; 久雄竹内; Kaoru Murabe; 馨村部
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-01-07
Also published as: EP0964175A3; US6200033B1; US6256885B1; EP0964175A2

Abstract

(57)【要約】【課題】ハーフホワール現象を効果的に防止すること
ができ、回転の起動時や停止時における摩耗現象を防止
することが可能な動圧気体軸受の構造を容易に実現する
ことである。【解決手段】動圧気体軸受は、外周面を有する軸体１
と、その軸体１に半径方向に間隔を保って対向する円筒
状の軸受体２とを備える。軸体１は、軸線方向に延在す
る中空部１１を有する。軸体１の軸線に垂直な横断面に
おいて、中空部１１は、横断面の中心Ｏを通る直線に関
して線対称の非真円の形状、たとえば略正三角形の形状
を有する。横断面の中心Ｏから中空部１１の内周面に相
当する外形線までの第１の距離、Ｏｂ₀ ，Ｏａ₀ ，Ｏｄ
₀ が、軸体１の周方向に沿って変化するのに応じて、横
断面の中心Ｏから軸体１の外周面に相当する外形線まで
の第２の距離、Ｏｂ，Ｏａ，Ｏｄが軸体１の周方向に沿
って変化している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一般的には動圧
気体軸受とその製造方法に関し、より特定的には、高速
度で回転する回転体を支持する動圧気体軸受とその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、磁気記録装置等の回転駆動部、たとえばハードディ
スクドライバには高い回転速度とともに高い回転精度が
要求されるようになってきている。上記の装置を構成す
るスピンドルモータを高い回転速度と高い回転精度で駆
動することが求められている。従来から、このモータの
軸受部にはボールベアリングが用いられてきた。しか
し、ボールベアリングは、一般的には１００００ｒｐｍ
を超える高速回転域では寿命が短く、高い回転精度を得
ることができないという問題点があった。そこで、この
問題点を解決するために、油を潤滑剤に用いる、いわゆ
るオイル動圧軸受が検討されている。しかしながら、こ
のオイル動圧軸受を採用しても、油が漏れやすい等の問
題があり、十分な性能を確保するには至っていない。

【０００３】一方、高速回転が可能な軸受としては、空
気等の気体で軸体と軸受体を非接触で支持する気体軸受
が知られている。気体軸受は、気体を圧縮する装置を別
に備え、それによって生じた圧力で浮上力を得て軸体と
軸受体を非接触に支持する静圧気体軸受と、軸体または
軸受体の自らの回転で発生する気流による圧力によって
浮上力を得て軸体と軸受体を非接触に支持する動圧気体
軸受とに分類される。

【０００４】静圧気体軸受は、低速から高速まで安定し
た回転を支持することが可能である。しかし、静圧気体
軸受は、本体とは別に圧縮する装置を必要とするため、
製造コストが高くなるという問題がある。

【０００５】これに対して、動圧気体軸受は、原理的に
安価に製造可能である。ところが、動圧気体軸受を採用
すると、高速回転時においてハーフホワールと呼ばれる
振動の不安定現象が生ずる（たとえば、十合晋一著、
「気体軸受」共立出版（１９８４）等参照）。この現象
は、いかなる回転速度においても、軸が遠心力で軸受面
に押し付けられるようにして軸受内部を振れ回るもので
ある。この現象が発生すると、高速回転時において回転
精度が低下したり、低速回転時において比較的高い回転
数の領域においても軸体と軸受体とが接触して回転する
結果、摩耗が生じ、寿命が短くなる等の問題があった。

【０００６】これらの問題のうち、高速回転時のハーフ
ホワール現象を抑制する方法としては、軸体または軸受
体のいずれかの表面にＶ字形の溝を形成した軸受、いわ
ゆるヘリングボーン軸受を採用する方法がある。しか
し、ヘリングボーン軸受を製造するためには複雑で精密
な加工が必要なため、製造コストが高くなるという問題
がある。

【０００７】また、高速回転時のハーフホワール現象を
抑制する方法として、軸体の横断面において外周面の形
状を略三角形のおむすび形状にすることが提案されてい
る（特開平９−２６４３１７号公報、国際公開公報ＷＯ
９７／４１３６２等参照）。この場合、軸体の横断面に
おいて外周面の誇張した形状は、図６に示される。図６
に示すように、軸体１０１の外周面の形状は、真円１０
０からずれた形状を有する。なお、図６において軸体１
０１を示す外形線と真円１００との偏差は、理解しやす
いように誇張して描かれている。しかし、このような非
真円の略三角形の横断面形状になるように軸体の外周面
を制御して加工するには、製造コストが高くなるという
問題がある。

【０００８】さらに、高速回転時のハーフホワール現象
を抑制するために、軸体の外周面に軸線に平行に延びる
溝（以下、「縦溝」と称する）を形成することが提案さ
れている（たとえば、特開昭５８−１６３８１８号公報
等参照）。この縦溝は、低い製造コストで形成すること
が可能であり、高速回転時のハーフホワール現象を抑制
するのに極めて有効である。たとえば、この縦溝は図７
に示されるように軸体の外周面に形成される。図７に示
すように、縦溝１０２は、軸体１０１の外周面に軸線方
向に延びるように形成されている。

【０００９】しかし、軸体の横断面形状が真円でない場
合には、その横断面形状と軸体の外周面に形成される溝
の位置との関係によっては、「浮上回転数」が異常に高
くなるという問題がある。ここで、「浮上回転数」と
は、軸体または軸受体を回転起動させて軸体と軸受体と
が接触した状態から非接触の状態に移行するときの回転
数、または高速度の定常回転の状態から回転速度を低下
させて回転を停止させようとしたときに軸体と軸受体と
が非接触の状態から接触の状態に移行するときの回転数
をいう。このため、低い回転数で軸体と軸受体とを接触
の状態と非接触の状態との間で移行させることができ
ず、回転の起動時や停止時において比較的高い回転数で
軸体と軸受体とが接触し続けることにより、摩耗が生
じ、寿命が短くなるという問題があった。

【００１０】図８は、上記のような現象が発生する動圧
気体軸受の誇張して描かれた横断面を示す図である。図
８に示すように、軸体１０１は、略三角形の非真円の横
断面形状を有する。軸体１０１の外周面は３箇所の凸部
ａ１，ａ２，ａ３を有する。また、縦溝１０２ａ，１０
２ｂ，１０２ｃが軸体１０１の外周面に形成されてい
る。このような横断面形状を有する軸体１０１の外周面
に対して半径方向に間隙を保って対向するように円筒状
の軸受体２００が配置されている。

【００１１】軸体１０１の横断面形状を示す外形線は真
円１００ａに外接し、かつ真円１００ｂに内接する。こ
の場合、軸体１０１の横断面形状を示す外形線の外接円
１００ａと内接円１００ｂとの偏差δ、すなわち真円度
が０．２μｍ程度であるとする。このように軸体１０１
の横断面形状の真円度が非常に小さい場合にも、矢印Ｒ
で示す方向に軸受体２００を回転させると、浮上回転数
が異常に高くなり、摩耗が生じ、寿命が短くなるという
問題があった。

【００１２】これは、図８に示すように、軸受体２００
の回転方向Ｒに対して軸体１０１の各凸部ａ１，ａ２，
ａ３の後方に縦溝１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが位置
するように形成されているからである。すなわち、従来
の動圧気体軸受構造においては、軸体の横断面形状が真
円でない場合には、その横断面における凸部の位置に対
して縦溝の位置が一定の関係を有するように縦溝を軸体
の外周面に形成することは困難であった。また、そのよ
うな一定の関係を有するように縦溝を軸体の外周面に形
成するためには非常に高い加工精度を確保する必要があ
り、製造コストが高くなるという問題もあった。

【００１３】そこで、この発明の目的は、上述のような
問題点を解消することであり、ハーフホワール現象を効
果的に防止することができるとともに、回転の起動時や
停止時における摩耗現象を防止することが可能な動圧気
体軸受の構造を容易に実現することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に従った動圧気
体軸受は、外周面を有する軸体と、その軸体に半径方向
に間隙を保って対向する円筒状の軸受体とを備える。軸
体は、軸線方向に延在する中空部を有する。軸体の軸線
に垂直な横断面において、中空部は、横断面の中心を通
る直線に関して線対称の非真円の形状を有している。ま
た、軸体の軸線に垂直な横断面において、横断面の中心
から中空部の内周面に相当する外形線までの第１の距離
が軸体の周方向に沿って変化するのに応じて、横断面の
中心から軸体の外周面に相当する外形線までの第２の距
離が軸体の周方向に沿って変化している。

【００１５】この発明に従った動圧気体軸受において
は、軸体は、上記のような非真円の横断面形状の中空部
を有している。そのため、軸体の外周面に面圧を与えな
がら外周面を加工することによって軸体の外周面の形状
を制御することができる。すなわち、上記の第１の距離
が軸体の周方向に沿って変化するのに応じて、上記の第
２の距離が変化するように、軸体の外周面の形状を制御
することができる。したがって、低い製造コストで容易
に軸体の外周面を制御することができる。その結果、高
速回転時のハーフホワール現象を抑制することが可能な
軸体の外周面を得ることができる。

【００１６】好ましくは、上記の第１の距離が軸体の周
方向に沿った変化において極大値を示すとき、上記の第
２の距離は極小値を示す。

【００１７】また、本発明の動圧気体軸受において、間
隙に流れる気流の方向に沿って上記の第１の距離が極小
値から極大値へと変化する区間に対応した軸体の外周面
の部分には、軸線方向に延びる凹部が形成されているの
が好ましい。

【００１８】この場合、ハーフホワール現象を抑制する
ことが可能な非真円の横断面形状を有する軸体の外周面
に、低い浮上回転数を実現することが可能な凹部を形成
することができる。したがって、ハーフホワール現象を
効果的に防止することができ、かつ回転の起動時や停止
時における摩耗現象を防止することができるように軸体
の外周面の形状を容易に制御することが可能になる。

【００１９】この発明の動圧気体軸受では、軸体の軸線
に垂直な横断面において中空部は、略正三角形または略
正方形の形状を有するのが好ましい。

【００２０】この発明に従った動圧気体軸受の製造方法
においては、中空部を有する軸体の外周面に圧力を加え
て、上記の第１の距離の変化に応じて上記の第２の距離
が変化するように軸体の外周面を加工する。このように
加工することによって、容易に軸体の外周面の形状を制
御することができ、ハーフホワール現象を防止すること
が可能な軸体を低い製造コストで得ることができる。こ
こで、軸体の外周面に加えられる有効な圧力、すなわち
加工面圧は、その面圧によって軸体の外周面が０．０１
μｍ以上変形するような面圧をいう。

【００２１】また、この発明に従った動圧気体軸受の製
造方法では、中空部を有する軸体の外周面に圧力を加え
て、上記の第１の距離の変化に応じて上記の第２の距離
が変化するように軸体の外周面を加工した後、上記の凹
部を軸体の外周面の部分に形成する。このようにハーフ
ホワール現象を防止することができるように軸体の外周
面形状を制御した後に、非真円の横断面形状を有する中
空部を基準にして凹部、すなわち縦溝の位置を制御する
ことができる。したがって、ハーフホワール現象を防止
することができるとともに、浮上回転数の上昇を抑制
し、回転の起動時や停止時における摩耗現象を防止する
ことが可能な軸体を容易に製造することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明
に従った動圧気体軸受において軸体の外周面の加工方法
の一実施形態を示す誇張した横断面図である。図１
（Ａ）に示すように、軸体１は、軸線方向に延在する中
空部として略正三角形の横断面形状を有する中空部１１
を有する。中空部１１は、横断面の中心を通る直線に関
して線対称の非真円の形状を有している。

【００２３】次に、旋盤等を用いて軸体１の外周面を加
工する場合には、軸体１の外周面にある一定の面圧が加
えられる。これにより、図１（Ｂ）に示すように軸体１
の外周面の横断面形状が真円１０に対して変形する。ま
た、略三角形の横断面形状を有する中空部１１も、図１
（Ｂ）に示すように変形する。

【００２４】そして、旋盤等を用いて軸体の外周面に面
圧を加えながら加工が進行すると、図１（Ｂ）に示すよ
うに軸体の横断面が変形した状態で軸体の外周面の横断
面形状が真円になるように加工が進行する。その結果、
中空部１１の横断面形状を規定する略正三角形の頂点に
対応する軸体の外周面の部分が多く加工され、加工後、
面圧が除去されたときには、図１（Ｃ）に示すように中
空部１１の略正三角形の凸部に対応する軸体１の外周面
の部分が窪んだ形状になる。このように、軸体が軸線方
向に延在する中空部を有し、かつその中空部が略正三角
形のように横断面の中心を通る直線に関して線対称の非
真円の形状を有することにより、旋盤等の簡単な加工方
法を用いて、ハーフホワールを防止することが可能な軸
体の外周面の横断面形状を得ることができる。

【００２５】なお、軸体１の外周面の横断面形状とし
て、真円からの偏差である真円度は、中空部の大きさや
面圧等の加工条件によって適宜制御することが可能であ
る。また、上記の加工方法は、線対称の非真円の形状を
有する中空部を備えた軸体を用いる以外は、従来と全く
同じ加工方法である。そのため、本発明の加工方法を採
用してハーフホワール現象を防止することが可能な軸体
を加工する上で製造コストの上昇を招くことはない。

【００２６】図２は、この発明に従った動圧気体軸受に
おいて軸体が略正三角形の横断面の中空部を有し、さら
に軸体の外周面の所定の位置に縦溝を形成した１つの実
施の形態を示す横断面図である。なお、図２において
も、図１と同様に軸体１の外周面を示す外形線は、理解
しやすくするために誇張して真円からかなりずれて描か
れている。図２に示すように、軸体１は、中空部１１を
有する。中空部１１は、略正三角形の横断面形状を有す
る。軸体１の横断面の中心Ｏから中空部１１の内周面に
相当する外形線の点ｂ₀ ，ａ₀ ，ｄ₀ までの第１の距離
は、軸体１の周方向に沿って変化する。すなわち、第１
の距離は、Ｏｂ₀ の長さから減少してＯａ ₀ の長さに変
化し、またＯｄ₀ の長さに増加する。このとき、第１の
距離はＯｂ ₀ の長さ、またはＯｄ₀ の長さで極大値を示
し、Ｏａ₀ の長さで極小値を示す。この第１の距離の変
化に応じて、軸体１の横断面の中心Ｏから軸体１の外周
面に相当する外形線の点ｂ，ａ，ｄまでの第２の距離
は、軸体１の周方向に沿って変化している。すなわち、
第２の距離は、Ｏｂの長さから増加してＯａの長さに変
化し、またＯｄの長さに減少する。この場合、第２の距
離は、軸体１の周方向に沿った変化においてＯｂまたは
Ｏｄの長さという極小値を示し、Ｏａという長さの極大
値を示す。

【００２７】図２で示す動圧気体軸受においては、軸体
１の外周面に対して半径方向に間隙を保って対向するよ
うに円筒状の軸受体２が配置されている。軸受体２は、
図２で示すように矢印Ｒの方向に回転する場合について
考える。すなわち、軸体１と軸受体２の間の間隙には、
矢印Ｒで示す方向と同一の方向に、その回転によって気
流が流れる。軸体１の外周面には縦溝１２が形成されて
いる。縦溝１２は軸体１の外周面のｃで示す位置に形成
されている。すなわち、第１の距離が極小値としてＯａ
₀ の長さから極大値として長さＯｄ₀ に変化する区間に
対応した軸体１の外周面の部分ｃに、軸線方向に延びる
凹部として縦溝１２が形成されている。このように中空
部１１の形状を基準に縦溝１２が形成される軸体１の外
周面の位置を決定することにより、高速回転時のハーフ
ホワール現象を抑制することができるだけでなく、浮上
回転数を低く抑えることができるように軸体の外周面の
形状に対して縦溝の形成する位置を制御することができ
る。

【００２８】なお、図２で示す動圧気体軸受において、
矢印Ｒで示す方向に軸受体２を回転する場合に、高速回
転時のハーフホワール現象を抑制することができ、また
浮上回転数を低く抑制することができる。ただし、Ｒで
示す方向と逆の方向に軸受体２を回転させた場合には、
浮上回転数は高くなる。すなわち、図２で示す縦溝１２
の形成位置は、従来の図８で示す縦溝１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃの形成位置と互いに逆の関係になってい
る。

【００２９】本発明によれば、図２で示すように、ハー
フホワール現象の抑制と浮上回転数の低下との両者を達
成することができるように軸体の外周面の形状と溝の位
置とを制御することができる。また、本発明に従って軸
体の外周面の形状を制御すれば、高速回転時のハーフホ
ワール現象の抑制効果が高いので、浮上回転数の低下に
寄与する溝の深さや幅を小さくすることができるため、
溝の形成による軸体の剛性の低下を最小限に抑制するこ
とが可能になる。

【００３０】上記の実施の形態では、中空部の横断面形
状として略三角形を採用した例について説明している
が、略三角形だけでなく、略四角形や略五角形等の種々
の多角形を採用しても上記と同様の作用効果を達成する
ことができる。さらに、上記の実施の形態では、中空部
の横断面形状として１つの多角形で構成した例について
説明したが、楕円等の曲線からなる形状を採用してもよ
い。また、上記の実施の形態では、１個の中空部を軸体
に形成する例について説明しているが、軸体の横断面の
中心を通る直線に関して線対称になるように複数個の中
空部を形成し、中空部全体として非真円の横断面形状を
備えていれば、上記と同様の作用効果を達成することが
できる。たとえば、軸体の横断面の中心に関して等間隔
に配置された複数個の略真円の横断面を有する中空部等
を形成してもよい。

【００３１】また、上記の実施の形態では、中空部を有
する軸体の外周面の加工方法の一例として旋盤を用いる
加工方法について説明したが、センタレス加工機等を用
いて軸体の外周面の加工を行なってもよい。

【００３２】

【実施例】（実施例１）図３に示すように、外径が１
６．０ｍｍで、中空部が一辺９ｍｍの正方形（頂点部は
約０．２ｍｍの半径の円弧で面取りが施されている）の
横断面形状を有し、長さが５０ｍｍのステンレス鋼製の
軸体の素材を準備した。旋盤を用いて、この軸体の素材
の長さ４０ｍｍの部分の外周面を外径が１５．０ｍｍに
なるまで加工した。このようにして得られた試料１−Ａ
の軸体の外周面に対して半径方向に保たれる間隙の厚み
が５μｍとなるように長さ３５ｍｍのステンレス鋼製の
軸受体（質量：２５０ｇ）を組合せた。得られた動圧気
体軸受の横断面形状は図３に示される。図３に示すよう
に、軸体１ａは中空部１１ａを有する。軸体１ａに間隙
を保って対向するように軸受体２が配置される。なお、
図３において軸体１ａの真円度等の正確な外周面形状に
ついては図示されていない。

【００３３】一方、中空部が直径９ｍｍの円形の横断面
を有する軸体の素材についても試料１−Ａと同様に加工
して試料１−Ｂの軸体を準備した。この軸体についても
試料１−Ａと同様に軸受体を組合せて動圧気体軸受を構
成した。この動圧気体軸受の横断面形状は図４に示され
る。図４に示すように、軸体１ｂは中空部１１ｂを有す
る。軸体１ｂの外周面に対して所定の間隙を保つように
軸受体２が配置される。なお、図４においても、軸体１
ｂの真円度や外周面の正確な形状については図示されて
いない。

【００３４】上記のように構成された動圧気体軸受を用
いて回転試験を行なった。軸受体２をそれぞれ軸体１
ａ，１ｂに対して回転させることによって回転試験を行
なったが、軸線方向は、永久磁石によって軸受体２を軸
体１ａまたは１ｂに対して浮上させた。回転試験におい
ては、浮上回転数と、回転数５０００ｒｐｍ、１５００
０ｒｐｍにおいてハーフホワール現象が生じる比率（試
料数１０個）を調べた。また、試料１−Ａ，１−Ｂのそ
れぞれについて軸体１ａ，１ｂの外径と真円度を測定し
た。これらの測定結果は表１に示される。

【００３５】

【表１】

【００３６】真円度の測定の結果、試料１−Ｂでは明確
な傾向のないパターンを示したが、試料１−Ａでは、中
空部を形成する横断面の正方形の頂点部に対応する軸体
の外周面において真円よりも窪んだ形状となる傾向が明
らかであった。表１から明らかなように、中空部の横断
面形状が非真円の正方形形状の軸体の試料１−Ａを用い
た場合には、試料１−Ｂを用いた場合に比べて高速回転
時のハーフホワール現象を抑制することができることが
わかった。

【００３７】（実施例２）外径が８．４ｍｍ、中空部の
横断面形状が一辺４．５ｍｍの正三角形（頂点部には約
０．２ｍｍの半径の円弧で面取りが施されている）であ
り、長さが３０ｍｍの窒化ケイ素セラミックス製の軸体
の素材を準備した。センタレス加工機を用いて、この軸
体の素材の外周面を外径が８．０ｍｍになるまで加工し
て試料２−Ａの軸体を作製した。

【００３８】得られた試料２−Ａの外径と真円度を測定
した。軸体の外周面に対して半径方向に保たれる間隙の
厚みが２．５μｍとなるように長さ２０ｍｍの窒化ケイ
素セラミックス製の軸受体（質量＝５０ｇ）を組合せて
動圧気体軸受を構成した。このように構成される動圧気
体軸受の横断面は図５に示される。図５に示すように、
軸体１ｃは中空部１１ｃを有する。軸体１ｃの外周面に
対向するように軸受体２を配置する。なお、図５におい
て、軸体１ｃの真円度や外周面の正確な形状は図示され
ていない。

【００３９】また、同様にして中空部のない中実の軸体
の素材についても同様の加工を施して試料２−Ｂの軸体
を作製し、上記と同様の軸受体と組合せて動圧気体軸受
を構成した。

【００４０】このようにして準備された２つの試料２−
Ａと２−Ｂの軸体と軸受体とを用いて回転試験を行なっ
た。動圧気体軸受において軸線方向は、実施例１と同様
に永久磁石によって軸受体を軸体に対して浮上させた。
回転試験は、軸体に対して軸受体を回転させることによ
って行なわれた。

【００４１】回転試験においては、左右両方の回転方向
における浮上回転数と、回転数１００００ｒｐｍ、２５
０００ｒｐｍでハーフホワール現象が生じる比率（試料
数２０個）を調べた。

【００４２】真円度の測定の結果、試料２−Ｂの軸体で
は明確な傾向のないパターンを示した。試料２−Ａの軸
体では、中空部を形成する横断面の正三角形の頂点部が
対応する軸体の外周面において窪んだ形状となる傾向が
あったが、その凹凸の差は小さく明瞭ではなかった。し
かし、表面形状測定結果を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）
で解析した結果、中空部を形成する横断面の正三角形の
頂点部に対応して周方向に３つのピークが明瞭に存在
し、軸体の外周面の横断面形状は略三角形状、いわゆる
おむすび形状となっていることが判明した。

【００４３】次に、試料２−Ａの軸体について、図２で
示すように軸体１の外周面の点ａとｄのちょうど中間の
位置に縦溝１２を形成した試料２−ＡＭを作製した。縦
溝は、研削砥石を用いて、切込み深さ５μｍで軸線と平
行に試料の軸体の外周面に加工した。さらに、軸体を中
心角で４°回転させて同様の切込み深さ５μｍで軸体の
外周面に加工を施した。このようにして、図２に示すよ
うな横断面を有する軸体を得た。

【００４４】試料２−Ｂについても同様の縦溝の加工を
軸体の外周面に施し、試料２−ＢＭを得た。しかし、試
料２−ＢＭの軸体においては、試料２−ＡＭのように中
空部が存在しないため、溝を形成するための基準となる
ものが存在しないので、溝の形成位置は任意の位置とな
った。これらの試料２−ＡＭと２−ＢＭの軸体を用いて
上記と同様にして動圧気体軸受を構成し、同様の回転試
験を行なった。

【００４５】測定結果を表２に示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】上記の実施例の軸体と軸受体の材料の組合
せでは、浮上回転数が１０００ｒｐｍ以下では起動停止
を１０万回繰返しても摩耗は軽微であることがわかって
いる。したがって、浮上回転数を１０００ｒｐｍ以下に
抑制することができれば、回転の起動停止時における摩
耗現象を効果的に抑制することができる。

【００４８】表２の測定結果から明らかなように、試料
２−Ａの中空部を備えた軸体を採用することにより、ハ
ーフホワール現象を効果的に抑制することができること
がわかる。また、試料２−ＡＭの縦溝を形成した軸体を
採用することにより、高速回転時におけるハーフホワー
ル現象を抑制することができるとともに、浮上回転数
を、特に軸受体を左方向に回転させる場合において低下
させることができ、回転の起動や停止時における摩耗現
象を効果的に抑制することができることがわかる。

【００４９】以上に開示された実施の形態や実施例は全
ての点で例示的に示すものであって制限的なものではな
いと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実
施の形態や実施例ではなく、特許請求の範囲によって示
され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのす
べての修正や変形を含むものと解釈されるべきである。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、所定
の非真円の横断面形状の中空部を有する軸体を用いるこ
とにより、高速回転時におけるハーフホワール現象を効
果的に抑制することができ、回転精度を高めることがで
きる。また、高速回転時におけるハーフホワール現象を
効果的に抑制することが可能な軸体を備えた動圧気体軸
受を低い製造コストで提供することができる。さらに、
本発明によって規定された非真円の横断面形状の中空部
を基準にして軸体の外周面に凹部、すなわち縦溝を形成
することにより、浮上回転数を低下させることができ、
回転の起動時や停止時における摩耗現象を防止すること
ができ、結果として寿命の長い動圧気体軸受を低い製造
コストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動圧気体軸受において軸体の製造工程
を順に示す横断面図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）である。

【図２】本発明に従った動圧気体軸受の１つの実施の形
態を示す横断面図である。

【図３】実施例１において用いられた本発明の動圧気体
軸受を示す横断面図である。

【図４】実施例１において比較例の動圧気体軸受を示す
横断面図である。

【図５】実施例２において本発明の動圧気体軸受を示す
横断面図である。

【図６】従来の動圧気体軸受において採用される軸体の
外周面の形状を示す横断面図である。

【図７】従来の動圧気体軸受において採用される、外周
面に溝が形成された軸体の例を示す斜視図である。

【図８】従来の動圧気体軸受構造を示す概略的な横断面
図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ軸体１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ中空部１２縦溝２軸受体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周面を有する軸体と、その軸体に半径
方向に間隙を保って対向する円筒状の軸受体とを備え、前記軸体は、軸線方向に延在する中空部を有し、前記軸体の軸線に垂直な横断面において、前記中空部は、前記横断面の中心を通る直線に関して線
対称の非真円の形状を有しており、前記横断面の中心から前記中空部の内周面に相当する外
形線までの第１の距離が前記軸体の周方向に沿って変化
するのに応じて、前記横断面の中心から前記軸体の外周
面に相当する外形線までの第２の距離が前記軸体の周方
向に沿って変化している、動圧気体軸受。
【請求項２】前記第１の距離が前記軸体の周方向に沿
った変化において極大値を示すとき、前記第２の距離は
極小値を示す、請求項１に記載の動圧気体軸受。
【請求項３】前記間隙に流れる気流の方向に沿って前
記第１の距離が極小値から極大値へと変化する区間に対
応した前記軸体の外周面の一部または全ての部分には、
前記軸線方向に延びる凹部が形成されている、請求項２
に記載の動圧気体軸受。
【請求項４】前記軸体の軸線に垂直な横断面において
前記中空部は、略正三角形の形状を有する、請求項１か
ら３までのいずれかに記載の動圧気体軸受。
【請求項５】前記軸体の軸線に垂直な横断面において
前記中空部は、略正方形の形状を有する、請求項１から
３までのいずれかに記載の動圧気体軸受。
【請求項６】前記中空部を有する前記軸体の外周面に
圧力を加えて、前記第１の距離の変化に応じて前記第２
の距離が変化するように前記軸体の外周面を加工する、
請求項１に記載の動圧気体軸受の製造方法。
【請求項７】前記中空部を有する前記軸体の外周面に
圧力を加えて、前記第１の距離の変化に応じて前記第２
の距離が変化するように前記軸体の外周面を加工した
後、前記凹部を前記軸体の外周面の部分に形成する、請
求項３に記載の動圧気体軸受の製造方法。