JP2001124063A

JP2001124063A - 流体軸受と流体軸受を有するモータ

Info

Publication number: JP2001124063A
Application number: JP30071199A
Authority: JP
Inventors: Yukio Shinozuka; 幸男篠塚; Kazuhiko Kakegawa; 和彦掛川
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】動圧の脈動のリップル成分を小さくすること
ができ、振動や騒音の少ない流体軸受を提供する。【解決手段】対向する第１動圧発生面３２ａ（３２
ｂ）と第２動圧発生面３４ａ（３４ｂ）の両面に動圧発
生溝３６、３８が形成された流体軸受において、対向す
る各動圧発生面３２ａ（３２ｂ）、３４ａ（３４ｂ）に
形成された各動圧発生溝３６、３８の数、および、また
は形状が互いに異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク装置、レ
ーザプリンタ、ＶＴＲ等の情報・映像機器等においてデ
ィスク駆動やポリゴンミラー駆動のために用いられるモ
ータ等に使用される流体軸受とこの流体軸受を用いたモ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置や光ディスク装置や光
磁気ディスク装置等のディスク装置においてディスクを
回転させるためのディスク駆動用モータや、レーザプリ
ンタ、ＶＴＲ等の情報・映像機器等においてポリゴンミ
ラーや磁気ヘッドを回転駆動させるためのモータには、
低ＮＲＲＯ（非周期的振れ）、低騒音、低振動、高速回
転、高耐久性が求められているため、回転体（ロータ）
を非接触で保持できる流体軸受が使用されている。この
流体軸受には、ロータのスラスト方向への移動を規制し
て所定位置に保持するスラスト軸受と、ロータのラジア
ル方向への移動を規制して回転軸をぶれないようにする
ためのラジアル軸受とがある。

【０００３】流体軸受は、対向する動圧発生面の少なく
とも一方に動圧発生溝が形成されて、対向する動圧発生
面間に互いに離反する方向への動圧を発生させる構成で
あるが、大きな動圧を発生させる場合には対向する動圧
発生面の両面に動圧発生溝が形成される。そして、一例
としてスラスト軸受を用いて説明すると、図５の一対の
対向する動圧発生面５０、５２の見開き図に示されるよ
うに、各動圧発生面５０、５２には同じへリングボーン
形状（一例として略Ｖ字状）の動圧発生溝５４、５６が
同数、同じリング形状の領域内に形成されている。な
お、図示はしないが、ラジアル軸受の場合も同様に、一
対の対向する動圧発生面には、同形の動圧発生溝が同数
形成される構成である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の流体軸受には、次のような課題がある。一対の対向
する動圧発生面５０、５２には図５に示すように同形の
動圧発生溝５４、５６が同数形成されているため、図６
に模式的に示すように、発生する動圧の大きさが周期的
に脈動し、かつこの脈動のリップル成分が大きい。ここ
で、一方の動圧発生面５０の動圧発生溝５４の一つと他
方の動圧発生面５２の動圧発生溝５６の一つに着目した
場合、２つの動圧発生溝５４、５６間に発生する動圧
は、お互いが所定の配置に重なった際に最大となり、そ
こから外れると少しずつ動圧が減少し、他の配置になっ
た際に最小となると考えられる。そして、この関係は他
の全ての動圧発生溝５４、５６同士についても同様であ
るから、一方の動圧発生面５０が他方の動圧発生面５２
に対して相対的に一回転する時間Ｔ内に、動圧発生溝５
４の数だけ大きなピークが発生すると考えられる。よっ
て、これにより軸体が振動したり、騒音を発生したりす
るという課題が生じていた。

【０００５】従って、本発明は上記課題を解決すべくな
され、その目的とするところは、動圧の脈動のリップル
成分を小さくすることができ、振動や騒音の少ない流体
軸受とそれを用いたモータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１の流体軸受は、対向する動圧
発生面の両面に動圧発生溝が形成された流体軸受におい
て、前記対向する各動圧発生面に形成された前記動圧発
生溝の数が、互いに異なることを特徴とする。これによ
れば、一方の動圧発生面に形成された全ての動圧発生溝
と他方の動圧発生面に形成された全ての動圧発生溝が同
時に最も動圧が大きくなる配置に重なることが無くなる
ので、動圧の脈動のリップル成分が小さくなり、低振
動、低騒音の流体軸受が実現できる。

【０００７】具体的には、前記対向する各動圧発生面に
形成された前記動圧発生溝の数は、一方が他方の倍数で
ないようにすることで実現できる。

【０００８】また、本発明に係る請求項３の流体軸受
は、対向する動圧発生面の両面に動圧発生溝が形成され
た流体軸受において、前記対向する各動圧発生面に形成
された前記動圧発生溝の形状が、互いに異なることを特
徴とする。この構成でも、発生する動圧が最大になる時
間的な位置や、空間的な位置を異にすることができる。
よって、動圧の脈動のリップル成分が分散、縮小され、
低振動、低騒音の流体軸受が実現できる。

【０００９】また、本発明に係る請求項４の流体軸受
は、部材のスラスト方向の外側に向いた両面に動圧発生
溝が形成されて構成された一対の第１動圧発生面と、前
記部材と相対回転する他の部材の前記一対の第１動圧発
生面と対向する面に動圧発生溝が形成されて構成された
一対の第２動圧発生面とで構成された流体軸受におい
て、前記一対の第１動圧発生面には、前記動圧発生溝が
同数、周方向に同位相で形成され、前記一対の第２動圧
発生面には、前記動圧発生溝が同数、周方向に同位相で
形成されていることを特徴とする。各第１動圧発生面に
は、各第１動圧発生面に対向して配置された各第２動圧
発生面からスラスト方向に互いに逆方向の動圧が加わる
が、一対の第１動圧発生面に形成された動圧発生溝同士
が、同数かつ、周方向に同位相に配置され、また一対の
第２動圧発生面に形成された動圧発生溝同士が、同数か
つ、周方向に同位相に配置されているから、各第１動圧
発生面に各第２動圧発生面から加わる逆方向の動圧の脈
動のリップル成分のピークが同期し、つまりピークの位
相が一致して、双方の動圧のリップル成分によって部材
に作用する合力が非常に小さくなる。よって、部材に加
わるスラスト方向の振動が低減できる。

【００１０】また、本発明に係る請求項５のモータは、
請求項１、２、３または４記載の流体軸受を具備するこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流体軸受とモ
ータの好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説
明する。なお、流体軸受を用いた機器の一例としてディ
スク装置のディスク駆動用モータを用いて説明するが、
流体軸受は他の用途に使用されるモータや、さらにはモ
ータ以外の用途にも適用できることはもちろんである。

【００１２】（第１の実施の形態）まず、モータ１０の
概要構成について図１を用いて説明する。ハブ１２は上
面が閉塞された円筒体に形成され、内周面には磁性材料
で構成された円筒状のヨーク１４が密着して配置されて
いる。ハブ１２の外周面には、円盤状の磁気ディスク
（不図示）が装着される。また、ヨーク１４の内周面に
は、マグネット１６が周方向に沿って配置されている。
また、ハブ１２の内側上面には円形の凹部１２ａが形成
されており、この凹部１２ａの口縁に円筒体１８が、ハ
ブ１２の軸線と同軸に直角に立設された状態で固定され
ている。そして、円筒体１８の上端面１８ａと凹部１２
ａとの間には、後述するスラストリングが収容される円
板状の空間部Ａが形成されている。以上、ハブ１２とヨ
ーク１４とマグネット１６と円筒体１８とでロータが構
成される。

【００１３】フランジ２０には円柱状の軸体２２が直角
に立設されている。軸体２２はフランジ２０がディスク
装置（不図示）の筐体（不図示）に固定されることによ
って、筐体の底面に対して直角に起立する。また、フラ
ンジ２０には筒状のスリーブ２４が、軸体２２を覆い、
かつ軸体２２の外周面との間に円筒体１８が挿入される
隙間Ｂが形成されるように、下端がフランジ２０の表面
に固定されて軸体２２と同軸に取りつけられている。そ
して、スリーブ２４の外周面にステータコア２６が配置
され、ステータコア２６に巻線２８が巻回されている。
また、軸体２２の先端には円板状のスラストリング３０
が軸体２２と同軸に固定されている。以上、フランジ２
０と軸体２２とスリーブ２４とステータコア２６とスラ
ストリング３０とでステータが構成される。

【００１４】そして、ロータはステータと、円筒体１８
の下端側が隙間Ｂに挿入され、かつ軸体２２が円筒体１
８に挿入され、かつスラストリング３０が円板状の空間
部Ａ内に収容されることによって回動自在に連結されて
いる。そして、作動流体は、円筒体１８の内周面と軸体
２２の外周面との間の領域内と、空間部Ａ内に封入され
ている。

【００１５】そして、図１に示すように、軸体２２の上
部側に位置する領域Ｃ内に位置する円筒体１８の内周面
と軸体２２の外周面とで作動流体による一方の動圧型ラ
ジアル軸受が形成され、軸体２２の下部側に位置する領
域Ｄ内に位置する円筒体１８の内周面と軸体２２の外周
面とで作動流体による他方の動圧型ラジアル軸受が形成
される。詳細には、各領域内Ｃ、Ｄに位置する円筒体１
８の内周面と軸体２２の外周面とに動圧発生溝がそれぞ
れ形成されており、各領域内Ｃ、Ｄに位置する円筒体１
８の内周面と軸体２２の外周面とがそれぞれ動圧発生面
となる。

【００１６】また、スラスト方向の両側にそれぞれ向い
て形成されたスラストリング３０の上下面に一対の第１
動圧発生面３２ａ、３２ｂが形成され、スラストリング
３０の上面３２ａと対向するハブ１２の凹部１２ａの内
底面およびスラストリング３０の下面３２ｂと対向する
円筒体１８の上端面１８ａに、各第１動圧発生面３２
ａ、３２ｂとそれぞれ対向する一対の第２動圧発生面３
４ａ、３４ｂが形成されて、作動流体を使用した動圧型
スラスト軸受が構成されている。第１動圧発生面３２
ａ、３２ｂと第２動圧発生面３４ａ、３４ｂには、軸体
２２の中心軸を中心としたリング形状の領域内に、第１
動圧発生溝３６、第２動圧発生溝３８がそれぞれ形成さ
れている。

【００１７】そして、本実施の形態の特徴点は、互いに
対向して配置された一対の動圧発生面（３２ａと３４
ａ、３２ｂと３４ｂ）に形成された各動圧発生溝３６、
３８の数が、図２に示すように互いに異なる点にある。
一例として、一方の動圧発生溝３６の数が７個、他方の
動圧発生溝３８の数が８個である。なお、スラスト軸受
を例に挙げて説明しているが、ラジアル軸受の場合にも
適用できることは言うまでもない。このような構成にす
ると、第１動圧発生面３２ａ、３２ｂに形成された動圧
発生溝３６と第２動圧発生面３４ａ、３４ｂに形成され
た動圧発生溝３８の重なり具合の位相がずれる。このた
め、ある一組の動圧発生溝３６、３８同士が最も動圧が
大きくなる位置に重なっていても、他の全ての動圧発生
溝３６、３８同士が動圧が最も大きくなる位置になるこ
とはない。従って、従来例のように、第１動圧発生面３
２ａ、３２ｂに形成された全ての動圧発生溝３６と第２
動圧発生面３４ａ、３４ｂに形成された全ての動圧発生
溝３８が同時に同じ配置に重なることを回避できるか
ら、図７に模式的に示すように、各動圧発生面相互間
（３２ａと３４ａとの間、３２ｂと３４ｂとの間）に生
ずる動圧の脈動のリップル成分が小さくなり、低振動、
低騒音の流体軸受が実現できる。

【００１８】また、具体的には、対向する第１動圧発生
面と第２動圧発生面とに形成された動圧発生溝３６、３
８の数は、一方が他方の倍数にならないようにすること
が考えられる。例えば一方の数がＮ（２以上の自然数）
とすると、他方はＮ＋１、にすることが考えられる。な
ぜなら、対向する第１動圧発生面と第２動圧発生面とに
形成された動圧発生溝３６、３８の数を異ならしめたと
しても、一方の動圧発生溝の数が他方の動圧発生溝の倍
数になっていると、動圧発生溝の数が少ない方の動圧発
生面では他方の動圧発生溝によるリップル成分がすべて
の溝で同期するため大きくなるからである。このように
一方の動圧発生溝の数が他方の動圧発生溝の数の倍数に
ならない構成とすると、数の少ない第１動圧発生面３２
ａ、３２ｂに形成された全ての動圧発生溝３６の全てが
同時に数の多い第２動圧発生面３４ａ、３４ｂに形成さ
れた動圧発生溝３８に重なることを確実に回避できるか
ら、動圧の脈動のリップル成分を確実に低減することが
可能となる。

【００１９】また、各動圧発生面（３２ａと３２ｂ、３
４ａと３４ｂ）に形成された動圧発生溝３６、３８の数
は、相互間に公約数が存在する数にして、一方の動圧発
生面３２ａと３２ｂに形成された一の動圧発生溝３６と
他方の動圧発生面３４ａと３４ｂに形成された一の動圧
発生溝３８が最も動圧が大きくなる配置に重なった際に
は、同時に他の位置にも最も動圧が大きくなる配置に重
なった動圧発生溝３６、３８の組み合わせが存在するよ
うにすることも考えられる。この場合には、同時に動圧
が最も大きくなる動圧発生溝３６、３８の組みは、公約
数分だけ常に等角度間隔に配置されることになり、動圧
の脈動のリップル成分は前述した実施の形態に比較する
と多少大きくなるが、バランスの点で優れると考えられ
る。具体的には、第１動圧発生面３２ａと３２ｂの第１
動圧発生溝３６の数を８個、第２動圧発生面３４ａと３
４ｂの第２動圧発生溝３８の数を６個とすると、同時に
動圧が最も大きくなる動圧発生溝３６、３８の組みが１
８０度ずれて２つ存在する。

【００２０】（第２の実施の形態）まず、モータの基本
構成は前述の実施の形態と同様である。そして、前述し
た実施の形態との相違点は、前述した実施の形態では、
対向する一対の動圧発生面に形成された動圧発生溝の数
を異ならしめ、それによって動圧の脈動のリップル成分
を低減するものであったが、動圧発生溝３６、３８の数
が同じであっても、図３に示すように、各動圧発生面
（３２ａと３２ｂ、３４ａと３４ｂ）に形成される動圧
発生溝３６、３８の相互の形状を変えることによって、
動圧の脈動のリップル成分を低減させた点である。この
ように対向する動圧発生面のそれぞれに形成された動圧
発生溝の形状を異ならしめると、一方の動圧発生面に形
成された動圧発生溝によって生じた動圧が他方の動圧発
生面に作用する位置と、他方の動圧発生面に形成された
動圧発生溝によって生じた動圧が一方の動圧発生面に作
用する位置とが異なる。つまり、各動圧発生面に生ずる
動圧が最大になる時間的な位置、空間的な位置が異なる
から、動圧の脈動のリップル成分が低減されると考えら
れる。具体的には、本実施の形態では、一方の動圧発生
溝３６は従来と同様にＶ字形状であるが、他方の動圧発
生溝３８は、渦巻き状、詳細には外縁から内縁に向けて
曲線を描いて縮まる形状に形成されている。なお、第１
の実施の形態の構成と第２の実施の形態の構成を共に含
む構成、すなわち、動圧発生溝３６、３８の形状を変え
ると共に、数も変える構成としても良い。

【００２１】（第３の実施の形態）まず、モータの基本
構成は前述の実施の形態と同様である。そして、前述し
た第１、第２の実施の形態との相違点は、前述した各実
施の形態では、対向する一対の動圧発生面間に生ずる動
圧自体の脈動のリップル成分を直接、動圧発生溝の数や
形状を変えることによって低減させる構成であったが、
本実施の形態では動圧発生溝の形状や数は従来例と同じ
であっても、特に動圧型のスラスト軸受においては、動
圧がスラスト方向に作用している点に着目し、動圧の脈
動のリップル成分の位相を合わせて打ち消し、これによ
りスラスト方向の振動を低減させる点にある。具体的に
は、スラスト軸受においては、スラスト方向に沿って平
行な動圧が、相反する２方向から部材に作用しており、
この２方向からの動圧の脈動のリップル成分の位相を合
わせて打ち消し、これによりスラスト方向の振動を低減
させる。

【００２２】具体的な構成について図４を用いて説明す
る。前述したようにロータには、軸体２２のスラスト方
向に沿って平行に、スラストリング３０の上面（第１動
圧発生面）３２ａとハブ１２の凹部１２ａの内底面（第
２動圧発生面３４ａ）との間に生ずるロータを上方向へ
移動させようとする第１の動圧と、スラストリング３０
の下面（第１動圧発生面）３２ｂと円筒体１８の上端面
１８ａ（第２動圧発生面３４ｂ）との間に生ずるロータ
を下方へ移動させようとする第２の動圧とが作用してい
る。

【００２３】そこで、この第１の動圧と第２の動圧の相
互の脈動のリップル成分の位相を一致させるため、図４
に示すように、スラストリング３０に形成された一対の
第１動圧発生面３２ａと３２ｂには、同形状の第１動圧
発生溝３６を同数、周方向に同位相で形成し、またハブ
１２の内側上面１２ａおよび円筒体１８の上端面１８ａ
に形成された一対の第２動圧発生面３４ａと３４ｂに
は、同形状の第２動圧発生溝３８を同数、周方向に同位
相で形成する。ここで同位相とは、第１動圧発生面３２
ａと３２ｂや第２動圧発生面３４ａと３４ｂをそれぞれ
平面的に見た場合に、各動圧発生面に等角度間隔で形成
された全動圧発生溝の周方向の位置が一致している関係
を言う。

【００２４】この構成により、スラストリング３０の上
面（第１動圧発生面３２ａ）に形成された第１動圧発生
溝３６と凹部１２ａの内底面（第２動圧発生面３４ａ）
に形成された第２動圧発生溝３８との位置関係（溝同士
の重なり具合）は、スラストリング３０の下面（第１動
圧発生面３２ｂ）に形成された第１動圧発生溝３６と円
筒体１８の上端面１８ａ（第２動圧発生面３４ｂ）に形
成された第２動圧発生溝３８との位置関係と常に同じに
なる。よって、対向する第１動圧発生面と第２動圧発生
面との間（３２ａと３４ａ、３２ｂと３４ｂ）に発生す
る第１の動圧と第２の動圧のそれぞれの脈動のリップル
成分は、同期して（位相が同じになり）、かつ大きさも
同じになるから、双方のリップル成分が打ち消されてロ
ータに、スラスト方向に沿って生ずる振動が低減され
る。

【００２５】以上、本発明の好適な実施の形態について
種々述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定
されるものではなく、インナーロータ型のモータへの適
用も可能である等、発明の精神を逸脱しない範囲で多く
の改変を施し得るのはもちろんである。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係る流体軸受やモータによれ
ば、動圧の脈動のリップル成分が小さくなり、低振動、
低騒音化が実現できる。従って、小型化しても十分な剛
性を確保できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】流体軸受を使用したモータの一般的な構成を示
す正面断面図である。

【図２】本発明に係る流体軸受の第１の実施の形態の構
成を説明するための、対向する動圧発生面に形成された
動圧発生溝の構成を示す見開き図である。

【図３】本発明に係る流体軸受の第２の実施の形態の構
成を説明するための、対向する動圧発生面に形成された
動圧発生溝の構成を示す見開き図である。

【図４】本発明に係る流体軸受の第３の実施の形態の構
成を説明するための、各動圧発生面に形成された動圧発
生溝の構成を示す斜視図である。

【図５】従来の流体軸受の一例の構成を説明するため
の、対向する動圧発生面に形成された動圧発生溝の構成
を示す見開き図である。

【図６】従来の流体軸受に発生する動圧の脈動の様子を
説明するための説明図である。

【図７】本発明に係る流体軸受に発生する動圧の脈動の
様子を説明するための説明図である。

【符号の説明】

３２ａ、３２ｂ第１動圧発生面３４ａ、３４ｂ第２動圧発生面３６第１動圧発生溝３８第２動圧発生溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J011 AA20 BA08 CA03 5H605 AA04 BB05 BB10 BB14 BB19 CC04 DD05 EB03 EB06 EB09 5H607 AA04 BB01 BB07 BB14 BB17 BB25 CC01 DD03 DD08 DD14 GG03 GG09 GG12 GG15 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する動圧発生面の両面に動圧発生溝
が形成された流体軸受において、前記対向する各動圧発生面に形成された前記動圧発生溝
の数が、互いに異なることを特徴とする流体軸受。
【請求項２】前記対向する各動圧発生面に形成された
前記動圧発生溝の数は、一方が他方の倍数でないことを
特徴とする請求項１記載の流体軸受。
【請求項３】対向する動圧発生面の両面に動圧発生溝
が形成された流体軸受において、前記対向する各動圧発生面に形成された前記動圧発生溝
の形状が、互いに異なることを特徴とする流体軸受。
【請求項４】部材のスラスト方向の外側に向いた両面
に動圧発生溝が形成されて構成された一対の第１動圧発
生面と、前記部材と相対回転する他の部材の前記一対の
第１動圧発生面と対向する面に動圧発生溝が形成されて
構成された一対の第２動圧発生面とで構成された流体軸
受において、前記一対の第１動圧発生面には、前記動圧発生溝が同
数、周方向に同位相で形成され、前記一対の第２動圧発生面には、前記動圧発生溝が同
数、周方向に同位相で形成されていることを特徴とする
流体軸受。
【請求項５】請求項１、２、３または４記載の流体軸
受を具備することを特徴とするモータ。