JP2000346057A - 空気動圧軸受装置 - Google Patents
空気動圧軸受装置Info
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Abstract
の発生を簡易な構成で抑制することを可能とする。 【解決手段】 軸部材11及び軸受部材21の少なくと
も一方を、動圧軸受面から発生した磨耗粉を吸着する磁
石材料で構成してある。動圧軸受面から発生した磨耗粉
の大半は、その摺動面から浮遊することなく、磁石材料
の磁気力によって当該磁石材料に保持される。それらの
磨耗粉は着磁面による磁場によって吸引されるので、動
圧軸受部から外気に通じる隙間を通じて軸受装置から漏
洩するようなこともない。また、動圧軸受面から発生し
た磨耗粉は、潤滑材としても作用する。
Description
受部を形成する軸部材と軸受部材の少なくとも一方に磁
石材料を用いることにより、当該軸受部から発生する磨
耗粉を上記磁石材料に吸着させるようにした空気動圧軸
受装置に関する。
光ディスクなどの各種回転体を回転駆動させるモータ等
に関して動圧軸受装置の提案が種々行われている。この
動圧軸受装置においては、軸部材側の動圧軸受面と、軸
受部材側の動圧軸受面とが所定の微小隙間を介して対向
するように設けられおり、その対向隙間に動圧軸受部が
形成されている。
面のうちのいずれか一方側には、動圧発生用溝が形成さ
れており、この動圧発生用溝が形成された動圧軸受部内
には、空気やオイルなどの潤滑流体が注入されている。
そして、上記軸部材と軸受部材との相対回転時に、上記
動圧発生用溝のポンピング作用によって潤滑流体が加圧
されて潤滑流体に動圧が発生し、その動圧力によって上
述した軸部材と軸受部材との両部材間が相対的に浮上す
ることとなって、上記両部材どうしが相対回転可能に支
持されるようになっている。
動圧軸受装置では、回転起動時や停止時等において動圧
力が十分発生していない時間帯が存在し、その時、軸部
材及び軸受部材の両動圧軸受面どうしが接触してしま
う。そのため、使用時間に伴って動圧軸受面は、徐々に
摩耗していくこととなり、動圧軸受面からは磨耗粉が発
生する。この摩耗粉は、特に潤滑流体として空気を用い
た空気動圧軸受装置では、空気流に乗って動圧軸受部か
ら外部に漏洩して動圧軸受部の周辺に浮遊することとな
る。
うな磨耗粉をシールする適切な方法はなく、従って、特
にハードディスク駆動装置等に空気動圧軸受を用いた場
合には、動圧軸受部から漏洩浮遊した磨耗粉がディスク
面に付着してディスクエラーの原因となることが多い。
従って、空気動圧軸受を有する駆動装置は、ハードディ
スクなどの清浄性を要求される回転装置には通常使用さ
れていない。
耗粉の発生を簡易な構成で抑制し、空気動圧軸受の欠点
である磨耗粉による周囲への悪影響を解消し、これによ
り、磨耗粉などの影響を嫌う精密な回転装置にも使用す
ることができる空気動圧軸受を提供することを目的とす
る。
に、請求項1に記載の発明では、軸部材の摺動面と、そ
の軸部材に対して相対回転可能に装着された軸受部材の
摺動面とによって対向する一対の動圧軸受面が形成さ
れ、その一対の動圧軸受面間に介在する空気の動圧作用
によって前記両部材の回転支持を行う空気動圧軸受装置
において、上記軸部材及び軸受部材の少なくとも一方
が、前記動圧軸受面から発生した磨耗粉を吸着する磁石
材料で構成されている。
載の磁石材料が、焼結フェライト磁石で構成されてい
る。
載の軸部材及び軸受部材のうち一方側部材が磁石材料で
構成されているとともに、他方側部材が強磁性材料によ
って構成されている。
載の軸部材及び軸受部材の双方が、共に磁石材料で構成
されている。
3に記載の磁石材料又は強磁性材料は、少なくとも動圧
軸受面を形成するように用いられている。
載の他方側部材の動圧軸受面が、磁石材料よりも高硬度
の非磁性材料によって構成されている。
載の軸部材および軸受部材で構成される一対の動圧軸受
面によって、ラジアル軸受部またはスラスト軸受部が構
成されている。
載の磁石材料に、周方向に多極着磁が施されている。
3に記載の磁石材料又は強磁性材料が、セラミック体か
ら形成されている。
発明によれば、動圧軸受面から発生した磨耗粉が、当該
動圧軸受面を構成する磁石材料によって吸着されるとと
もに、その動圧軸受面に吸着された摩耗分が潤滑材とし
て作用するようになっている。
よれば、他方側材料が金属体であっても、回転接触によ
る発熱に起因する焼き付きが発生しないようになってい
る。
れば、軸部材及び軸受部材のいずれの動圧軸受面から発
生した磨耗粉も、磁石材料に確実に吸着されるようにな
っている。
なくとも動圧軸受面が磁石材料又は強磁性材料で形成さ
れることによって、磨耗粉が動圧軸受部からほとんど漏
洩しなくなる。
も、動圧軸受面から漏出する磨耗粉の量が抑制される。
求項1に記載の軸部材および軸受部材で構成される動圧
軸受面によって、磨耗粉の漏洩の少ないラジアル軸受部
またはスラスト軸受部が実現される。
ば、動圧軸受面から発生した磨耗粉が、周方向におい
て、より確実に当該動圧軸受面に吸着されるようになっ
ている。
の実施形態を、軸固定型のハードディスク駆動用モータ
に適用した場合の実施形態を、図面に基づいて詳細に説
明する。
側に組み付けられた固定部材としてのステータ組1と、
このステータ組1に対して、図示上方から嵌め込むよう
にして組み付けられた回転部材としてのロータ組2とか
ら構成されている。上記フレーム10には、略中央部分
に固定軸11が立設されるように嵌合されているととも
に、当該固定軸11の外周部を半径方向外側から所定間
隔離れて取り囲む円筒状のコアホルダー12が、上記フ
レーム10と一体的に設けられている。このコアホルダ
ー12と上記固定軸11との間に形成される環状隙間内
には、上記固定軸11に対して回転可能に装着されたロ
ータ組2を構成する軸受部材としての軸受スリーブ21
が配置されている。
上記ステータ組1を構成している上記円筒状のコアホル
ダー12の外周円筒面には、鉄心コア13が固着されて
いて、当該鉄心コア13において、周方向に所定間隔を
持って配置された各突極には、駆動巻線14が巻回され
ている。
は、ラジアル動圧面に形成されており、その軸方向のほ
ぼ中央部には、円筒面を一周するようにして空気溜り1
1bが溝状に凹設されている。この空気溜り11bの上
下の周縁部からは、前記固定軸11の軸方向両端側(図
示上下方向)に向かってスラント形状を有するラジアル
動圧発生用溝11cが、環状に並列するように上下2ブ
ロックに分けて凹設されている。この動圧発生溝11c
は、上記空気溜り11bから軸方向に対して一定の角度
をなして傾斜するように延びており、その斜めに延びた
その先端部は閉塞されている。そして、この先端の閉塞
部は、後述する動圧流体としての供給空気に対するラジ
アル方向のポンピング作用による最大加圧部となる。
スラスト軸受部を形成するための円盤状のスラストプレ
ート15が取り付けられている。このスラストプレート
15の図示上面側に形成されたスラスト動圧面には、図
2(B)に示すように、円形状の外周縁部から中心側に
向かってスパイラル形状にて延在する複数のスラスト動
圧発生溝15aが凹設されている。このスラスト動圧発
生溝15aの中心側先端部は閉塞されており、その先端
閉塞部が、後述する動圧流体としての供給空気に対する
スラスト方向のポンピング作用による最大加圧部とな
る。
分には、空気導通路16が軸方向に延在するように設け
られており、この空気導通路16の図示上端側部分から
延出している空気道通穴16aが、前記固定軸11の図
示上端部に開口するように設けられている。また、上記
空気導通路16の図示下端側部分は、前記空気溜り11
bに開口するように設けられた空気道通穴16aに繋げ
られている。
ハードディスクを保持するための回転ハブ22を備えて
おり、その回転ハブ22の主円筒部22aの内周面に
は、軸受スリーブ21及びカウンタープレート23が固
着されているとともに、上記回転ハブ22の図示下側部
分に設けられた取付拡大部22bの内周壁面には、ヨー
ク板24を介して環状駆動磁石25が固着されている。
は、当該軸受スリーブ21の内周壁面21a(図2
(A)参照)に形成されたラジアル動圧面が、前述のよ
うに形成された固定軸11のラジアル動圧面に対して半
径方向に対向するように配置されており、その対向隙間
内にラジアル動圧軸受部が形成されている。また、上記
カウンタープレート23は、前述のように形成されたス
ラストプレート15のスラスト動圧面に対して軸方向に
対向するように配置されており、その対向隙間内にスラ
スト動圧軸受部がそれぞれ形成されている。そして、上
記ロータ組2の回転時に、上記ラジアル動圧軸受部及び
スラスト動圧軸受部においてそれぞれ発生される各方向
の動圧力によって、ロータ組2の全体が、各方向に浮上
状態にて保持されるようになっている。
6を介して外部から供給された動圧流体としての空気
は、上述したラジアル動圧発生用溝11c及びスラスト
動圧発生溝15aにそれぞれ供給され、それらの各動圧
発生用溝11c,15aにおけるポンピング作用によっ
て加圧状態となる。その後の空気は、固定軸11と軸受
スリーブ21との隙間を軸方向両端側に移動していき、
図示下方側に移動した空気は、以下のような空気通路を
通って外部に排出される。
組1に対して、ロータ組2が嵌挿されるようにして装着
されると、フレーム10に同心に配置された固定軸11
とコアホルダー12との間部分に、軸受スリーブ21が
挿入されるようにして配置されるとともに、駆動用磁石
25が、鉄心コア13の外周面に近接するように配置さ
れる。その結果、モータの中心側から半径方向外方側に
向かって、固定軸11、軸受スリーブ21、コアホルダ
ー12、駆動巻線14、鉄心コア13、駆動用磁石25
が、所定の間隔(隙間)をもって順に配置されることと
なり、それらの各部材どうしの間の隙間からなる空気通
路Aが、上述したラジアル軸受部の下端側とモータ外部
側とを連通させるように連続的に形成されている。
1と軸受スリーブ21との隙間から排出された空気は、
軸受スリーブ21とコアホルダー12との隙間、及び鉄
心コア13と駆動用磁石25との隙間を通って機外に排
出される。また、スラスト軸受部に供給された外部空気
は、前述のように形成されたスラストプレート15とカ
ウンタープレート23との隙間内に供給され、スラスト
プレート15のスラスト動圧発生用溝15aのポンピン
グ作用により加圧された後、上述のラジアル軸受部から
の空気通路Aと同様の経路を経てモータ外部側に排出さ
れるようになっている。
においては、上述のようにラジアル軸受部およびスラス
ト軸受部に介在する空気の動圧作用によって、ステータ
組1に対してロータ組2が浮上状態となって所定の隙間
を持って回転支持される。しかしながら、ロータ組2の
回転停止時及び停止時においては、動圧が発生していな
いか、或いは十分に発生していないので、ステータ組1
及びロータ組2の各動圧面どうしが接触することとな
り、その接触によって僅かながらも磨耗粉が発生する。
そのため、本実施形態では、以下のような構成によって
磨耗粉の外部漏出を防止している。
スリーブ21、及び軸部材としての固定軸11は、例え
ば次のような材料で構成されている。 (1)軸受スリーブ21の構成;BaFe12O19又
はSrBaFe12O19の組成からなるセラミック質
の焼結フェライト磁石であって、図2(A)に示されて
いるように、上記軸受スリーブ21を構成する焼結フェ
ライト磁石のラジアル動圧面(内周壁面)21aには、
環状に多極着磁が行われている。
i−Co,Ni−Feなどの強磁性材料のメッキを施し
たもの、又は、 焼入ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼など
の金属磁性材料、或いは快削鋼、焼入工具鋼の表面に、
上記と同様のメッキを防食を兼ねて施したもの、又
は、 BaFe12O19又はSrBaFe12O19の
組成からなるセラミック質焼結フェライト磁石、又は、 Fe2O3を主成分として含む軟質酸化物磁性材料
(ソフトフェライト)のいずれかを用いる。
が強磁性体となっているが、、、の場合には、軸
部材の全体が強磁性体となっている。また、各強磁性体
中には、樹脂バインダーなどの非磁性材料を含まないよ
うに成形している。
材)及び固定軸(軸部材)11の少なくとも表面層を強
磁性体から構成しておくとともに、軸受スリーブ21を
磁石材料で構成しておけば、動圧軸受面等のの接触によ
って発生した磨耗粉の大半は磁石材料の磁気力によって
当該磁石材料に吸着され、摩擦面から遊離することなく
保持される。また、摩擦面から遊離した磨耗粉は、上述
した空気通路A内に浮遊することとなるが、磁石材料の
着磁面の磁場によって吸引されるので、ラジアル軸受部
から外気に通じる空気通路Aを通じて軸受装置から漏洩
するようなことはない。
して、セラミック質の焼結フェライト磁石を使用すれ
ば、相手側の部材が金属体であっても、回転接触による
発熱に起因する焼き付きが発生しない。
(1)のように磁石材料を使用するとともに、固定軸1
1として、上記(2)ののように軟質酸化物磁性材料
(セラミック質強磁性材料)を使用すれば、軸受スリー
ブ21が着磁可能であるとともに、固定軸11を含めて
動圧軸受部全体が強磁性体となるので、動圧軸受部から
発生する磨耗粉のほとんどを磁石面に吸着させることが
できる。
(1)のように磁石材料を使用するとともに、固定軸1
1としても、上記(2)ののような磁石材料を使用し
ても、動圧軸受部から発生する磨耗粉のほとんどを磁石
面に吸着させることができる。
ーブ21に対して、固定軸11として上記(2)の,
のような材料を組み合わせることにより、少なくとも
軸受スリーブ21又は固定軸11の動圧軸受面を磁石材
料または強磁性材料で構成しても、動圧軸受部から発生
する磨耗粉のほとんどを動圧軸受面に吸着させることが
できる。
21より硬度の高い非磁性材料、例えば、Al2O3,
Si3N4などの硬質セラミック材料、あるいは、DL
C(ダイヤモンドライクカーボン)被膜を有する非磁性
材料を用いると、固定軸11が軸受スリーブ21よりは
遙かに高硬度となるため、磨耗を生じることがほとんど
なくなる。また、磁性材料である軸受スリーブ21から
生じる磨耗粉は、当該軸受スリーブ21の着磁面に吸着
させることができる。
とスラスト軸受部が、上述のような材料構成となってい
るので、動圧軸受部から発生する磨耗粉のほとんどを磁
石面に吸着させることができ、正常性の高い良好な空気
動圧軸受が得られる。また、吸着した磨耗粉は潤滑材と
して機能するため、摩耗発生が一層低減されることとな
る。
21のラジアル動圧面は、環状に多極着磁されているの
で(図2(A)参照)、動圧軸受部から発生する磨耗粉
のほとんどを、より確実にその摺動面に吸着させること
ができるとともに、その磨耗粉を潤滑材として利用する
ことができる。ここで、摩耗面であるラジアル動圧面を
多極着磁する理由は、その摩耗面において磨耗粉の付着
をなるべく分散させ、磨耗粉による潤滑効果を高めるた
めである。したがって、多極着磁のピッチは小さいほど
良い。
の条件、すなわち軸部材及び軸受部材の摩耗面の表面性
や、摩耗面から発生する磨耗粉の性状又は量などの諸条
件を適当に設定することによって得られるものである
が、本発明では、このような磨耗粉による潤滑効果に着
目し、動圧面からの磨耗粉の発生を抑制するのではな
く、動圧面から発生する磨耗粉を軸受部から漏洩させず
に軸受部における潤滑材として有効に利用している。
強磁性材料を使用すると、次のような利点がある。 (1)相手側の部材が金属体であっても、回転接触によ
る発熱に起因する焼き付きが発生しない。 (2)適当な硬さがあり、耐磨耗性であるので、磨耗粉
の発生が抑制される。 (3)セラミックの中では比較的低硬度であるので、加
工がしやすい。
ードディスクを搭載するための駆動装置に使用される場
合のものであるが、ポリゴンミラーを搭載するための駆
動装置に使用される場合には、用途によっては、軸受磨
耗粉の沈着によるミラー反射率の低下を極めて小さくす
る抑える必要があるが、このような場合、磨耗粉の漏洩
を完全に阻止できなくても、磨耗粉の大部分の漏洩を防
止することができるだけでもよい。
料粉末を樹脂バインダーで成形した、いわゆるポリマグ
を使用することも可能である。この場合、磨耗粉のうち
磁石材料粉末との結合から遊離した樹脂が漏洩する可能
性はあるが、樹脂材料によって被覆された磁性粉も含め
た大半が磁性粉であるので、上記実施例と同様に、磨耗
粉の大部分の漏洩を防止することができる。
したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
り、例えば、上述の軸受部材(軸受スリーブ)と軸部材
(固定軸)との材料構成を逆の関係に設定しても構わな
いことはいうまでもない。その場合には、図2(A)の
ように軸受スリーブ21の内周壁面に対して行われてい
た多極着磁は、図3に示すように、固定軸11の外周円
筒面11aに施される。
うなラジアル動圧軸受部に限定されることなく、スラス
ト動圧軸受部に対しても同様に適用することができる。
この場合には、図2(B)に示されているように、スラ
ストプレート15又は図示を省略したカウンタープレー
ト23に対して、環状に多極着磁を施すこととなる。
軸固定型の動圧軸受装置に対して本発明を適用したもの
であるが、本発明は、軸回転型の動圧軸受装置に対して
も同様に適用することができる。
明は、軸部材及び軸受部材の少なくとも一方が、前記動
圧軸受面から発生した磨耗粉を吸着する磁石材料で構成
したものであるから、動圧軸受面から発生した磨耗粉
を、当該動圧軸受面を構成する磁石材料で吸着するとと
もに、吸着した磨耗粉を動圧軸受面の潤滑材として作用
させることができ、簡易な構成で、空気動圧軸受装置の
清浄性及び耐久性を向上させることができる。
記載の磁石材料を、焼結フェライト磁石としたものであ
るから、他方側材料が金属体であっても回転接触による
発熱に起因する焼き付きを発生しないようにさせること
ができ、請求項1記載の発明の効果に加えて、信頼性を
高めることができる。
1に記載の軸受部材及び軸受部材のうちの一方側部材を
磁石材料で構成するとともに、他方側部材を強磁性材料
によって構成したものであるから、動圧軸受面から発生
した磨耗粉を、より確実に動圧軸受面に吸着させること
ができ、上述した効果をさらに高めることができる。
求項1に記載の軸受部材及び軸部材の双方を、共に磁石
材料で構成したものであるから、動圧軸受面から発生し
た磨耗粉を、より確実に当該動圧軸受面に吸着させるこ
とができ、上述した効果をさらに高めることができる。
求項1又は3に記載の磁石材料又は強磁性材料を、少な
くとも動圧軸受面を形成するように用いることによっ
て、上述した効果を確実に得ることができる。
求項1に記載の軸部材及び軸受部材のうちの一方側部材
を磁石材料で構成するとともに、他方側部材を非磁性材
料によって構成しても、同様な効果を得ることができ
る。
1に記載の軸部材および軸受部材で構成される一対の動
圧軸受面によってラジアル軸受部またはスラスト軸受部
が構成されるようにしたものであるから、動圧軸受部か
ら発生する磨耗粉のほとんどをその動圧軸受面に吸着さ
せることができ、良好な空気動圧軸受が実現できる。
求項1に記載の磁石材料の周方向に多極着磁を施したも
のであるから、動圧軸受部から発生する磨耗粉のほとん
どを、より確実にその動圧軸受面に吸着させることがで
きるとともに、その磨耗粉を潤滑材として利用すること
ができ、上述した効果をさらに向上させることができ
る。
求項1又は3に記載の磁石材料又は強磁性材料をセラミ
ック体から形成したものであるから、回転接触による発
熱に起因する焼き付きが発生しないようにすることがで
き、また、適当な硬さがあって耐磨耗性であるので、磨
耗粉の発生が抑制させることができ、さらにまた、比較
的低硬度であるので、容易に加工することができる。
示した断面説明図である。
極着磁を表した説明図であり、(A)はラジアル軸受部
材、(B)はスラスト軸受部材を表した説明図である。
極着磁の他の実施例を表した説明図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 軸部材の摺動面と、その軸部材に対して
相対回転可能に装着された軸受部材の摺動面とによって
対向する一対の動圧軸受面が形成され、その一対の動圧
軸受面間に介在する空気の動圧作用によって前記両部材
の回転支持を行う空気動圧軸受装置において、 上記軸部材及び軸受部材の少なくとも一方が、前記動圧
軸受面から発生した磨耗粉を吸着する磁石材料で構成さ
れていることを特徴とする空気動圧軸受装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の磁石材料は、焼結フェ
ライト磁石からなることを特徴とする空気動圧軸受装
置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の軸部材及び軸受部材の
うち、一方側部材が磁石材料で構成されているととも
に、他方側部材が強磁性材料によって構成されているこ
とを特徴とする空気動圧軸受装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の軸部材及び軸受部材の
双方が、共に磁石材料で構成されていることを特徴とす
る空気動圧軸受装置。 - 【請求項5】 請求項1又は3に記載の磁石材料又は強
磁性材料は、少なくとも動圧軸受面を形成するように用
いられていることを特徴とする空気動圧軸受装置。 - 【請求項6】 請求項1に記載の軸部材及び軸受部材の
うち、一方側部材が磁石材料で構成されているととも
に、他方側部材が非磁性材料によって構成されているこ
とを特徴とする空気動圧軸受装置。 - 【請求項7】 請求項1に記載の軸部材および軸受部材
で構成される一対の動圧軸受面によって、ラジアル軸受
部またはスラスト軸受部が構成されていることを特徴と
する空気動圧軸受装置。 - 【請求項8】 請求項1に記載の磁石材料には、周方向
に多極着磁が施されていることを特徴とする空気動圧軸
受装置。 - 【請求項9】 請求項1又は3に記載の磁石材料又は強
磁性材料が、セラミック体から形成されていることを特
徴とする空気動圧軸受装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15350899A JP3984756B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 空気動圧軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15350899A JP3984756B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 空気動圧軸受装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000346057A true JP2000346057A (ja) | 2000-12-12 |
JP3984756B2 JP3984756B2 (ja) | 2007-10-03 |
Family
ID=15564089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15350899A Expired - Lifetime JP3984756B2 (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | 空気動圧軸受装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3984756B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006258160A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Toshiba Corp | ラジアルすべり軸受機構および回転軸 |
-
1999
- 1999-06-01 JP JP15350899A patent/JP3984756B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006258160A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Toshiba Corp | ラジアルすべり軸受機構および回転軸 |
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JP3984756B2 (ja) | 2007-10-03 |
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