JP2000009133A

JP2000009133A - 動圧気体軸受

Info

Publication number: JP2000009133A
Application number: JP10175854A
Authority: JP
Inventors: Keigo Kusaka; 圭吾日下; Takafumi Asada; 隆文浅田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1998-06-23
Publication date: 2000-01-11

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】軸９の頂面の通気穴２に対向する位置に
軸心がずれるようにして凸部４を設け、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

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【０００３】従来のこの種の動圧気体軸受の構造につい
て、図６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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
６で示した動圧気体軸受の通気板１ｂは、図７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。

【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、軸頂面の通
気穴に対向する位置に軸心がずれるようにして凸部を設
け、軸頂面が通気板下面に接触したときにおいても前記
凸部が両面間のスペーサとなって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、軸頂面が通気板に接触
したときにおいても、通気穴に対向する位置に軸心がず
れるようにして設けられた軸頂面の凸部が両面間のスペ
ーサーとなって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
が完全に密閉されず、スリーブ内空間の軸上部に発生す
る圧力を安定して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。

【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。

【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５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及び図３
はその通気板と軸頂面の周辺部の拡大図である。

【００１３】この動圧気体軸受は、図１〜図４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。

【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。

【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。

【００１６】図２に拡大して示すように通気板１ａはそ
の下面が球面形状に形成され、軸９の頂面には前記球面
の中心に設けられた通気穴２に対向する位置に軸心がず
れるようにして凸部４が設けられている。この凸部４は
通気穴２に相対してずれた位置にあればよいので、凸部
４を軸９の軸心と同心位置に設ける場合には、通気穴２
を偏心位置に設けるようになる。この凸部４が軸９の頂
面と通気板１ａの下面とのスペーサーとなることによっ
て、回転により軸９が浮上しても通気穴２を軸９の頂面
で塞ぐことがなく、通気穴２はスリーブ内空間１２と連
通する。尚、通気板１ａの下面は球面形状に限定され
ず、凸部４が通気穴２を塞ぐことなく、前記スペーサー
となって通気穴２とスリーブ内空間１２とが連通してい
る限り、図３に示す第１実施形態の変形例である第２実
施形態のように下面を平坦に形成してもよい。また通気
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Ｂｓ、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。

【００１７】以上のように、軸９の頂面が通気板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凸部４を設けたことにより、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が完
全に密閉されないので、軸９のスラスト方向の浮上量も
安定して調整でき、通気板１ａと軸９の頂面との摩擦を
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。

【００１８】第１、第２実施形態では、図４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。

【００１９】一方、図５における軸９とスリーブ１０と
を詳細に示す本発明の第３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３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、第２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の内周面との摩擦および通気板
１ａと軸９の頂面との摩擦を小さく抑えることができ
る。

【００２０】

【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ようなスペーサーとして凸部を軸頂
面に設けることにより、通気穴が完全に密閉しなくなっ
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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】同実施形態における通気板と軸頂面の周辺部を
拡大した縦断側面図。

【図３】本発明の第２実施形態における通気板と軸頂面
の周辺部を拡大した縦断側面図。

【図４】本発明の第１、第２実施形態における軸とスリ
ーブとを示す詳細図。

【図５】本発明の第３実施形態における軸とスリーブと
を示す詳細図。

【図６】従来の動圧気体軸受の構造を示す縦断側面図。

【図７】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。

【符号の説明】

１ａ通気板２通気穴３キャップ４凸部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１２スリーブ内空間

Claims

【特許請求の範囲】

【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、軸頂面の通気穴に対向
する位置に軸心がずれるようにして凸部を設け、軸頂面
が通気板下面に接触したときにおいても前記凸部が両面
間のスペーサーとなって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。