JP2000009131A - 動圧気体軸受 - Google Patents
動圧気体軸受Info
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- JP2000009131A JP2000009131A JP10175852A JP17585298A JP2000009131A JP 2000009131 A JP2000009131 A JP 2000009131A JP 10175852 A JP10175852 A JP 10175852A JP 17585298 A JP17585298 A JP 17585298A JP 2000009131 A JP2000009131 A JP 2000009131A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 動圧気体軸受において、通気穴の圧力調整を
安定して行うことによって軸受の浮上特性の安定性を向
上させることを目的とする。 【解決手段】 通気板１ａの下面に通気穴２より通気板
１ａ外周に向けて１本以上の溝１１を設けて軸頂面が通
気板１ａ下面に接触したときにおいても通気穴２とスリ
ーブ内空間１２とが連通するようにし、ラジアルおよび
スラスト負荷用の動圧を発生させるための動圧発生溝８
をスリーブ１０内周面に設け、通気板１ａの材質をポリ
イミド系樹脂または無電解ニッケルメッキ処理を施した
軟質金属（例えばＢｓ、Ａｌ等）とすることにより、軸
受の回転浮上特性および起動停止時の浮上特性の安定性
と耐磨耗性を向上させることが可能となる。
安定して行うことによって軸受の浮上特性の安定性を向
上させることを目的とする。 【解決手段】 通気板１ａの下面に通気穴２より通気板
１ａ外周に向けて１本以上の溝１１を設けて軸頂面が通
気板１ａ下面に接触したときにおいても通気穴２とスリ
ーブ内空間１２とが連通するようにし、ラジアルおよび
スラスト負荷用の動圧を発生させるための動圧発生溝８
をスリーブ１０内周面に設け、通気板１ａの材質をポリ
イミド系樹脂または無電解ニッケルメッキ処理を施した
軟質金属（例えばＢｓ、Ａｌ等）とすることにより、軸
受の回転浮上特性および起動停止時の浮上特性の安定性
と耐磨耗性を向上させることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸受応用機器など
に用いられる動圧気体軸受に関するものである。
に用いられる動圧気体軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、軸受応用機器の高性能化に伴い、
動圧気体軸受を用いた機器が増加している。
動圧気体軸受を用いた機器が増加している。
【０００３】従来のこの種の動圧気体軸受の構造につい
て、図５に基づき以下に説明する。
て、図５に基づき以下に説明する。
【０００４】この動圧気体軸受は、外周面にラジアルお
よびスラスト負荷用の動圧を発生させるための動圧発生
溝８が設けられた軸９がベース７に固定され、スリーブ
１０の内周側に回転自在に嵌入されている。コイル６に
電流が流れることにより、スリーブ１０に取付けたマグ
ネット５とコイル６との間に電磁力が発生してスリーブ
１０が回転する。この回転により、軸９の外周面に形成
された動圧発生溝８のポンピング作用で軸９とスリーブ
１０との間のスリーブ内空間１２に発生した圧力によっ
て、スリーブ１０を軸９にてラジアル方向（遠心方向）
に支持する。そしてポンピング作用の差によってスラス
ト方向（軸方向）の圧力が軸９の上部に伝達され、スリ
ーブ１０を閉蓋するキャップ３によって、スリーブ１０
に固定された通気板１ｂに設けた通気穴２で圧力調整し
ながらスラスト方向に浮上量を得て、スリーブ１０は軸
９に非接触で高精度に回転する。その回転の起動時およ
び停止時には、通気穴２の圧力調整によって浮上量が調
整される。
よびスラスト負荷用の動圧を発生させるための動圧発生
溝８が設けられた軸９がベース７に固定され、スリーブ
１０の内周側に回転自在に嵌入されている。コイル６に
電流が流れることにより、スリーブ１０に取付けたマグ
ネット５とコイル６との間に電磁力が発生してスリーブ
１０が回転する。この回転により、軸９の外周面に形成
された動圧発生溝８のポンピング作用で軸９とスリーブ
１０との間のスリーブ内空間１２に発生した圧力によっ
て、スリーブ１０を軸９にてラジアル方向（遠心方向）
に支持する。そしてポンピング作用の差によってスラス
ト方向（軸方向）の圧力が軸９の上部に伝達され、スリ
ーブ１０を閉蓋するキャップ３によって、スリーブ１０
に固定された通気板１ｂに設けた通気穴２で圧力調整し
ながらスラスト方向に浮上量を得て、スリーブ１０は軸
９に非接触で高精度に回転する。その回転の起動時およ
び停止時には、通気穴２の圧力調整によって浮上量が調
整される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
５で示した動圧気体軸受の通気板１ｂは、図６の断面図
（ａ）および底面図（ｂ）で示すように、平坦な円板状
の通気板１ｂに通気穴２を有する構造上、回転起動時に
軸９が浮上したときには、その頂面に設けられたスラス
ト板４が通気穴２を急激に密閉し、回転停止時には通気
穴２を急激に開放してしまう。このように通気穴２の開
閉が急激に行なわれるので、通気穴２によって調整され
るスリーブ内空間１２の軸上部に発生する圧力も急激に
変化し、通気板１ｂと軸頂面（スラスト板４）との摩擦
が大きくなり、軸受の浮上特性が不安定になるという問
題が生じる。
５で示した動圧気体軸受の通気板１ｂは、図６の断面図
（ａ）および底面図（ｂ）で示すように、平坦な円板状
の通気板１ｂに通気穴２を有する構造上、回転起動時に
軸９が浮上したときには、その頂面に設けられたスラス
ト板４が通気穴２を急激に密閉し、回転停止時には通気
穴２を急激に開放してしまう。このように通気穴２の開
閉が急激に行なわれるので、通気穴２によって調整され
るスリーブ内空間１２の軸上部に発生する圧力も急激に
変化し、通気板１ｂと軸頂面（スラスト板４）との摩擦
が大きくなり、軸受の浮上特性が不安定になるという問
題が生じる。
【０００６】そこで本発明は、スリーブの閉蓋部に設け
られた通気板と軸頂面との摩擦を小さく抑えることによ
って、動圧気体軸受の浮上特性の安定性を図ることを目
的とする。
られた通気板と軸頂面との摩擦を小さく抑えることによ
って、動圧気体軸受の浮上特性の安定性を図ることを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、軸と、軸を固定するベースと、回転自在に
軸に套嵌されると共に上部が閉蓋されたスリーブと、ス
リーブに回転力を作用させるための回転駆動手段と、軸
の外周面またはスリーブの内周面の少なくとも一方に設
けたラジアルおよびスラスト負荷用の動圧を発生させる
ための動圧発生溝と、動圧発生溝により軸の上部に発生
する圧力を調整するためにスリーブの閉蓋部に設けた通
気穴を有する通気板とを備え、通気板の下面に通気穴よ
り通気板外周に向けて一本以上の溝を有し、軸頂面が通
気板下面に接触したときにおいても前記溝により通気穴
とスリーブ内空間とが連通するように構成したことを特
徴とする。
するために、軸と、軸を固定するベースと、回転自在に
軸に套嵌されると共に上部が閉蓋されたスリーブと、ス
リーブに回転力を作用させるための回転駆動手段と、軸
の外周面またはスリーブの内周面の少なくとも一方に設
けたラジアルおよびスラスト負荷用の動圧を発生させる
ための動圧発生溝と、動圧発生溝により軸の上部に発生
する圧力を調整するためにスリーブの閉蓋部に設けた通
気穴を有する通気板とを備え、通気板の下面に通気穴よ
り通気板外周に向けて一本以上の溝を有し、軸頂面が通
気板下面に接触したときにおいても前記溝により通気穴
とスリーブ内空間とが連通するように構成したことを特
徴とする。
【０００８】上記構成によれば、通気板の下面に通気穴
より外周に向けて設けた１本以上の溝により、軸頂面
（スラスト板等）が通気板下面に接触したときにおいて
も通気穴とスリーブ内空間とが連通するので、スリーブ
の回転起動時および停止時において通気穴が急激には開
閉しなくなり、スリーブ内空間の軸上部に発生する圧力
を徐々に調整することができるので、通気板と軸頂面と
の摩擦を小さく抑えることができ、軸受の浮上特性を向
上することができる。
より外周に向けて設けた１本以上の溝により、軸頂面
（スラスト板等）が通気板下面に接触したときにおいて
も通気穴とスリーブ内空間とが連通するので、スリーブ
の回転起動時および停止時において通気穴が急激には開
閉しなくなり、スリーブ内空間の軸上部に発生する圧力
を徐々に調整することができるので、通気板と軸頂面と
の摩擦を小さく抑えることができ、軸受の浮上特性を向
上することができる。
【０００９】また、スリーブの内周面に動圧発生溝を設
けると好適であり、スリーブ内半径は軸半径より大きい
ことから、軸の外周面に動圧発生溝を設ける場合に比べ
るとより多くの動圧気体を流動することができるので、
より大きいポンピング力が発生し、通気板と軸頂面との
摩擦をより小さく抑えることができると共に、ラジアル
方向およびスラスト方向の支持力を向上させることがで
きる。
けると好適であり、スリーブ内半径は軸半径より大きい
ことから、軸の外周面に動圧発生溝を設ける場合に比べ
るとより多くの動圧気体を流動することができるので、
より大きいポンピング力が発生し、通気板と軸頂面との
摩擦をより小さく抑えることができると共に、ラジアル
方向およびスラスト方向の支持力を向上させることがで
きる。
【００１０】更に、通気板の材質をポリイミド系樹脂ま
たは無電解ニッケルメッキ処理を施した軟質金属（例え
ばＢｓ、Ａｌ）とすると好適であり、スリーブの回転起
動時および停止時の通気板の耐磨耗生が向上する。
たは無電解ニッケルメッキ処理を施した軟質金属（例え
ばＢｓ、Ａｌ）とすると好適であり、スリーブの回転起
動時および停止時の通気板の耐磨耗生が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１〜図４を参照して説明する。
て、図１〜図４を参照して説明する。
【００１２】図１は本発明の第１実施形態における動圧
気体軸受の構造を示す縦断側面図であり、図２の
（ａ）、（ｂ）はその動圧気体軸受の通気板の断面図お
よび底面図をそれぞれ示している。
気体軸受の構造を示す縦断側面図であり、図２の
（ａ）、（ｂ）はその動圧気体軸受の通気板の断面図お
よび底面図をそれぞれ示している。
【００１３】この動圧気体軸受は、図１〜図３に示すよ
うに、外周面にラジアルおよびスラスト負荷用の動圧を
発生させるための動圧発生溝８が設けられた軸９がベー
ス７に固定され、スリーブ１０の下内周部に回転自在に
嵌入される。スリーブ１０は上部がキャップ３により閉
蓋され、下外周部は下向きに開放されたリング状の凹部
１０ａが形成され、この凹部１０ａにはマグネット５が
取付けられている。またベース７には前記マグネット５
に対向するようにリング状のコイル６が取付けられ、こ
のリング状のコイル６と前記マグネット５とが、スリー
ブ１０に回転力を作用させるための回転駆動手段とな
る。尚、キャップ３を取付ける代わりにスリーブ１０に
一体化した部品によってスリーブ１０の上部を閉蓋する
構造にしてもよい。
うに、外周面にラジアルおよびスラスト負荷用の動圧を
発生させるための動圧発生溝８が設けられた軸９がベー
ス７に固定され、スリーブ１０の下内周部に回転自在に
嵌入される。スリーブ１０は上部がキャップ３により閉
蓋され、下外周部は下向きに開放されたリング状の凹部
１０ａが形成され、この凹部１０ａにはマグネット５が
取付けられている。またベース７には前記マグネット５
に対向するようにリング状のコイル６が取付けられ、こ
のリング状のコイル６と前記マグネット５とが、スリー
ブ１０に回転力を作用させるための回転駆動手段とな
る。尚、キャップ３を取付ける代わりにスリーブ１０に
一体化した部品によってスリーブ１０の上部を閉蓋する
構造にしてもよい。
【００１４】コイル６に電流が流れることにより、マグ
ネット５とコイル６の間に電磁力が発生しスリーブ１０
が回転する。この回転により、軸９の外周面に形成され
た動圧発生溝８のポンピング作用で軸９外周面とスリー
ブ１０内周面の間のスリーブ内空間１２に圧力が発生
し、スリーブ１０を軸９にてラジアル方向に支持する。
ネット５とコイル６の間に電磁力が発生しスリーブ１０
が回転する。この回転により、軸９の外周面に形成され
た動圧発生溝８のポンピング作用で軸９外周面とスリー
ブ１０内周面の間のスリーブ内空間１２に圧力が発生
し、スリーブ１０を軸９にてラジアル方向に支持する。
【００１５】そしてそのポンピング作用の差によりスラ
スト方向の圧力が軸９の上部に伝達され、キャップ３に
よりスリーブ１０の上部に軸９と同心位置に固定された
円板状の通気板１ａの中心に設けた通気穴２で圧力調整
されながらスラスト方向に浮上量を得て、スリーブ１０
は軸９に非接触で高精度に回転する。その回転起動時お
よび停止時には、通気穴２の圧力調整によってその浮上
量が調整される。
スト方向の圧力が軸９の上部に伝達され、キャップ３に
よりスリーブ１０の上部に軸９と同心位置に固定された
円板状の通気板１ａの中心に設けた通気穴２で圧力調整
されながらスラスト方向に浮上量を得て、スリーブ１０
は軸９に非接触で高精度に回転する。その回転起動時お
よび停止時には、通気穴２の圧力調整によってその浮上
量が調整される。
【００１６】図２に示すように通気板１ａはその下面が
球面形状に形成されると共に、通気穴２より通気板１ａ
外周に向けて１本の溝１１が設けられている。本実施形
態では、通気板１ａが突出しかつ溝１１が形成されてい
るので、回転により軸９が浮上しても通気板１ａは突出
した最下面しか、軸９の頂面に設けられたスラスト板４
に接触しないため、通気穴２は溝９を通じてスリーブ内
空間１２と連通する。
球面形状に形成されると共に、通気穴２より通気板１ａ
外周に向けて１本の溝１１が設けられている。本実施形
態では、通気板１ａが突出しかつ溝１１が形成されてい
るので、回転により軸９が浮上しても通気板１ａは突出
した最下面しか、軸９の頂面に設けられたスラスト板４
に接触しないため、通気穴２は溝９を通じてスリーブ内
空間１２と連通する。
【００１７】しかし、通気板１ａの径がスラスト板４の
径より大きければ、通気板１ａとスラスト板４とが接触
しても接触しない溝９の部分はスリーブ内空間１２に連
通するので、その部分を通じて通気穴２はスリーブ内空
間１２に連通することができる。よってこのような場合
においては、通気板１ａの下面が突出するのは必須では
ない。尚、この溝１１は１本に限定されずに適宜設定で
きる。通気板１ａの材質は、ポリイミド系樹脂または無
電解ニッケルメッキ処理を施した軟質金属（例えばＢ
ｓ、Ａｌ）にすると好適であり、このように構成するこ
とにより、スリーブ１０の回転起動時および停止時の通
気板１ａの耐磨耗性を向上させることができる。
径より大きければ、通気板１ａとスラスト板４とが接触
しても接触しない溝９の部分はスリーブ内空間１２に連
通するので、その部分を通じて通気穴２はスリーブ内空
間１２に連通することができる。よってこのような場合
においては、通気板１ａの下面が突出するのは必須では
ない。尚、この溝１１は１本に限定されずに適宜設定で
きる。通気板１ａの材質は、ポリイミド系樹脂または無
電解ニッケルメッキ処理を施した軟質金属（例えばＢ
ｓ、Ａｌ）にすると好適であり、このように構成するこ
とにより、スリーブ１０の回転起動時および停止時の通
気板１ａの耐磨耗性を向上させることができる。
【００１８】以上のように、スラスト板４が通気板１ａ
下面に接触したときにおいても通気穴２とスリーブ内空
間１２とが連通するような溝１１を通気板１ａに設けた
ことにより、スリーブ１０の回転起動時および停止時に
おいて、スリーブ内空間１２内に発生した圧力を調整す
る通気穴２が急激には開閉しなくなり、軸９のスラスト
方向の浮上量も安定して調整できるので、通気板１ａと
軸９の頂面（本実施形態では軸９の頂面に固定ないし一
体化したスラスト板４）の摩擦を小さく抑えて、動圧気
体軸受の浮上特性と信頼性を向上することができる。
下面に接触したときにおいても通気穴２とスリーブ内空
間１２とが連通するような溝１１を通気板１ａに設けた
ことにより、スリーブ１０の回転起動時および停止時に
おいて、スリーブ内空間１２内に発生した圧力を調整す
る通気穴２が急激には開閉しなくなり、軸９のスラスト
方向の浮上量も安定して調整できるので、通気板１ａと
軸９の頂面（本実施形態では軸９の頂面に固定ないし一
体化したスラスト板４）の摩擦を小さく抑えて、動圧気
体軸受の浮上特性と信頼性を向上することができる。
【００１９】第１実施形態では、図３において軸９とス
リーブ１０とを詳細に示すように、軸９の外周面に動圧
発生溝８を設けている。つまり、動圧発生溝８のポンピ
ング作用で発生する動圧気体は、軸半径Ｒ1 よりも動圧
発生溝８の深さＨｇだけ内側の溝部分に入り込む。よっ
て溝の形状や本数が同じ場合には、この気体量が多いほ
どスリーブ内空間１２において大きいポンピング力が発
生する。
リーブ１０とを詳細に示すように、軸９の外周面に動圧
発生溝８を設けている。つまり、動圧発生溝８のポンピ
ング作用で発生する動圧気体は、軸半径Ｒ1 よりも動圧
発生溝８の深さＨｇだけ内側の溝部分に入り込む。よっ
て溝の形状や本数が同じ場合には、この気体量が多いほ
どスリーブ内空間１２において大きいポンピング力が発
生する。
【００２０】一方、図４における軸９とスリーブ１０と
を詳細に示す本発明の第２実施形態では、軸９の外周面
ではなくスリーブ１０の内周面に動圧発生溝８を設けて
いる。この場合、スリーブ内半径Ｒ2 よりも動圧発生溝
８の深さＨｇだけ外側の溝部分に気体が入り込む。した
がって動圧発生溝８の本数が同じであれば、スリーブ内
半径Ｒ2 は軸半径Ｒ1 よりも大きいので、第２実施形態
のようにスリーブ１０内周面に動圧発生溝８を設ける場
合の方が、第１実施形態のように軸９外周面に動圧発生
溝８を設ける場合より多くの動圧気体が動圧発生溝８に
入り込みスリーブ内空間１２を流動する。よってより大
きいポンピング力が発生し、ラジアル方向およびスラス
ト方向の支持力を向上させることができるため、スリー
ブ１０の回転起動時および停止時においても軸９の外周
面とスリーブ１０の内周面の摩擦および通気板１ａとス
ラスト板４の摩擦を小さく抑えることができる。
を詳細に示す本発明の第２実施形態では、軸９の外周面
ではなくスリーブ１０の内周面に動圧発生溝８を設けて
いる。この場合、スリーブ内半径Ｒ2 よりも動圧発生溝
８の深さＨｇだけ外側の溝部分に気体が入り込む。した
がって動圧発生溝８の本数が同じであれば、スリーブ内
半径Ｒ2 は軸半径Ｒ1 よりも大きいので、第２実施形態
のようにスリーブ１０内周面に動圧発生溝８を設ける場
合の方が、第１実施形態のように軸９外周面に動圧発生
溝８を設ける場合より多くの動圧気体が動圧発生溝８に
入り込みスリーブ内空間１２を流動する。よってより大
きいポンピング力が発生し、ラジアル方向およびスラス
ト方向の支持力を向上させることができるため、スリー
ブ１０の回転起動時および停止時においても軸９の外周
面とスリーブ１０の内周面の摩擦および通気板１ａとス
ラスト板４の摩擦を小さく抑えることができる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、軸頂面が
通気板に接触したときにおいても通気穴とスリーブ内空
間とが連通するような溝を通気板の下面に設けることに
より、通気穴が急激には開閉しなくなって圧力調整を安
定して行うことができ、通気板と軸頂面との摩擦を小さ
く抑えて浮上特性の向上を図ることのできる動圧気体軸
受を提供することができる。
通気板に接触したときにおいても通気穴とスリーブ内空
間とが連通するような溝を通気板の下面に設けることに
より、通気穴が急激には開閉しなくなって圧力調整を安
定して行うことができ、通気板と軸頂面との摩擦を小さ
く抑えて浮上特性の向上を図ることのできる動圧気体軸
受を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施形態における動圧気体軸受の
構造を示す縦断側面図。
構造を示す縦断側面図。
【図２】同実施形態における動圧気体軸受の通気板を示
し、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその底面図。
し、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその底面図。
【図３】同実施形態における軸とスリーブとを示す詳細
図。
図。
【図４】本発明の第２実施形態における軸とスリーブと
を示す詳細図。
を示す詳細図。
【図５】従来の動圧気体軸受の構造を示す縦断側面図。
【図６】従来の動圧気体軸受の通気板を示し、（ａ）は
その断面図、（ｂ）はその底面図。
その断面図、（ｂ）はその底面図。
１ａ 通気板 ２ 通気穴 ３ キャップ ４ スラスト板 ５ マグネット ６ コイル ７ ベース ８ 動圧発生溝 ９ 軸 １０ スリーブ １１ 溝 １２ スリーブ内空間
Claims (3)
- 【請求項１】 軸と、軸を固定するベースと、回転自在
に軸に套嵌されると共に上部が閉蓋されたスリーブと、
スリーブに回転力を作用させるための回転駆動手段と、
軸の外周面またはスリーブの内周面の少なくとも一方に
設けたラジアルおよびスラスト負荷用の動圧を発生させ
るための動圧発生溝と、動圧発生溝により軸の上部に発
生する圧力を調整するためにスリーブの閉蓋部に設けた
通気穴を有する通気板とを備え、通気板の下面に通気穴
より通気板外周に向けて一本以上の溝を有し、軸頂面が
通気板下面に接触したときにおいても前記溝により通気
穴とスリーブ内空間とが連通するように構成したことを
特徴とする動圧気体軸受。 - 【請求項２】 スリーブの内周面に動圧発生溝を有する
ことを特徴とする請求項１記載の動圧気体軸受。 - 【請求項３】 通気板の材質をポリイミド系樹脂または
無電解ニッケルメッキ処理を施した軟質金属とすること
を特徴とする請求項１または２記載の動圧気体軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10175852A JP2000009131A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 動圧気体軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10175852A JP2000009131A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 動圧気体軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009131A true JP2000009131A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=16003337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10175852A Withdrawn JP2000009131A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 動圧気体軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000009131A (ja) |
-
1998
- 1998-06-23 JP JP10175852A patent/JP2000009131A/ja not_active Withdrawn
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