JP2001165159A - 回転機械及び予圧変動抑制法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 温度変化に伴うラジアル玉軸受の予圧の変動
を抑制して軸受予圧及び固有振動数を適切な範囲に維持
することができ、予圧変動抑制を実現するために各部材
それぞれの構造や材料及び全体構造等を個別に検討する
必要ないか又は少なくとも低い。 【解決手段】 軸部材１４の線膨張率よりも大きい上下
調整部材１６・１８を、軸部材１４の貫通孔１２の上部
及び下部にそれぞれ圧入固定する。仮に上下調整部材１
６・１８と軸部材１４の材質が同一でそれらの線膨張率
が同一であるとした場合、上下ラジアル玉軸受２６・２
８に加わる予圧は常温において適切であり、温度が上昇
するに従い予圧が減少し、温度が下降するに従い予圧が
増大するものとする。温度下降により上下調整部材１６
・１８の外周面と軸部材１４の貫通孔１２の内周面の間
の圧縮力が減少して予圧の増大を抑制する。温度上昇に
より上下調整部材１６・１８の外周面と軸部材１４の貫
通孔１２の内周面の間の圧縮力が増大して予圧の減少を
抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度変化に伴うラ
ジアル玉軸受の予圧の変動が抑制される回転機械及び予
圧変動抑制法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電動機
等の回転機械のうち、軸方向位置の異なる一対のラジア
ル玉軸受を介して、固定軸体に対しロータ等の回転部を
回転自在に支持したもの又は軸受ハウジングに対し回転
軸体を回転自在に支持したもの等において軸受の剛性を
高める必要がある場合に、両ラジアル玉軸受に定位置予
圧等の予圧が加えられている。

【０００３】通常、回転機械は、線膨張率が異なる材料
からなる複数の部材によって構成されているので、環境
温度や回転機械自体の発熱によりその回転機械の温度が
上昇（下降）して各部材がそれぞれ熱膨張（収縮）する
と、ラジアル玉軸受の内外輪の間隔と転動球体の径との
関係が変化して予圧の大きさが変動する。しかしなが
ら、予圧が変動すると、軸受の剛性が変化し、スピンド
ルモータ等の回転機械としての固有振動数もまた変動す
るので、温度変化による予圧の変動を抑制する必要が生
じることがある。

【０００４】従来、温度変化に伴う軸受の予圧の変動
（固有振動数の変動）を抑制しようとすると、各部材そ
れぞれの構造や材料及び全体構造等（例えば、スピンド
ルモータにおけるハブ、バックアイアン、焼きばめ部分
の構造等）を機種毎に検討して対策を立てていた。その
ため、温度変化による予圧変動抑制の対策に大きなコス
トが費やされていた。

【０００５】本発明は、従来技術に存した上記のような
課題に鑑み行われたものであって、その目的とするとこ
ろは、温度変化に伴うラジアル玉軸受の予圧の変動を抑
制して軸受予圧及び固有振動数を適切な範囲に維持する
ことができ、予圧変動抑制を実現するために各部材それ
ぞれの構造や材料及び全体構造等を個別に検討する必要
がないか又はそれが少なくとも低い、回転機械及び予圧
変動抑制法を提供することにある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の回転機械は、
ラジアル玉軸受と、そのラジアル玉軸受の内輪が外嵌固
定された軸体と、前記ラジアル玉軸受の外輪が内嵌固定
された外周体を備えており、前記ラジアル玉軸受に予圧
が加えられた状態で前記軸体と外周体の一方に対し他方
がそのラジアル玉軸受を介して相対回転自在に支持され
てなり、前記軸体が一定の線膨張率であるとした場合に
前記予圧が温度変化に応じて変動する回転機械であっ
て、前記軸体が、軸線方向における少なくとも一部が筒
状部である前記線膨張率の軸部材における前記筒状部
に、その軸部材よりも線膨張率が小さい又は大きい調整
部材が、温度変化に伴う前記軸部材の外径の変化を調整
部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に径方向に
働く圧縮力又は引張力により制御し得る状態で内嵌固定
されてなるものであり、前記調整部材は、前記軸部材よ
りも線膨張率が小さいこと又は大きいことにより、前記
ラジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外
径の温度変化に伴う変動の率を前記軸部材の線膨張率よ
りもそれぞれ減少又は増大させて前記ラジアル玉軸受に
加えられた予圧の温度変化に伴う変動を抑制するもので
あることを特徴とする（請求項１）。

【０００７】本発明の予圧変動抑制法は、ラジアル玉軸
受と、そのラジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された軸体
と、前記ラジアル玉軸受の外輪が内嵌固定された外周体
を備えており、前記ラジアル玉軸受に予圧が加えられた
状態で前記軸体と外周体の一方に対し他方がそのラジア
ル玉軸受を介して相対回転自在に支持されてなり、前記
軸体が一定の線膨張率であるとした場合に前記予圧が温
度変化に応じて変動する回転機械について、その予圧の
変動を抑制する方法であって、前記軸体を構成する前記
線膨張率の軸部材の軸線方向における少なくとも一部に
筒状部を設け、その筒状部に、前記軸部材よりも線膨張
率が小さい又は大きい調整部材を、温度変化に伴う前記
軸部材の外径の変化を調整部材の外周面と軸部材の筒状
部の内周面の間に径方向に働く圧縮力又は引張力により
制御し得る状態で内嵌固定し、前記調整部材が、前記軸
部材よりも線膨張率が小さいこと又は大きいことによ
り、前記ラジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された部分の
軸体の外径の温度変化に伴う変動の率を前記軸部材の線
膨張率よりもそれぞれ減少又は増大させて前記ラジアル
玉軸受に加えられた予圧の温度変化に伴う変動を抑制す
ることを特徴とする（請求項７）。

【０００８】前記回転機械は、調整部材の外周面と軸部
材の筒状部の内周面が接着固定されており、その接着固
定部において、少なくとも一定温度範囲で、調整部材の
外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に径方向の引張力
が作用するものとすることができる（請求項２）。

【０００９】また前記回転機械は、調整部材の外周面と
軸部材の筒状部の内周面の間に、少なくとも一定温度範
囲で、径方向の圧縮力が作用するものとすることができ
る（請求項３）。更に、前記回転機械は、少なくとも内
輪及び外輪と転動球体とが異なる材料で形成されたラジ
アル玉軸受を用いたものとすることができる（請求項
４）。また、前記回転機械は、外周体が軸体に対し回転
し、その外周体にディスク状の情報記録媒体が保持さ
れ、外周体の回転と共に情報記録媒体が回転するもの、
例えばスピンドルモータ、とすることができる（請求項
５）。本発明の記録媒体駆動装置は、この回転機械を内
蔵したものである。

【００１０】(1) 軸体が仮に一定の線膨張率であると
した場合に、例えば、所定温度において前記ラジアル玉
軸受に適切な大きさの定位置予圧が加わり、所定温度よ
りも温度が上昇するに従い予圧が増大し、所定温度より
も温度が下降するに従い予圧が減少する回転機械である
場合、調整部材として軸部材よりも線膨張率が小さいも
のを用いると、温度の上昇及び下降に伴い、軸部材は調
整部材よりも大きな比率でそれぞれ膨張及び収縮しよう
とする。この場合、例えば次のように、温度変化に伴う
軸部材の外径の変化を調整部材の外周面と軸部材の筒状
部の内周面の間に径方向に働く圧縮力又は引張力により
制御して予圧の変動（すなわち固有振動数の変動）を抑
制し、予圧を適切な範囲に（すなわち固有振動数を適切
な範囲に）維持することが可能である。

【００１１】調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
面を接着固定した場合、調整部材の線膨張率を軸部材よ
りも小さいものとすれば、温度上昇により調整部材の外
周面と軸部材の筒状部の内周面の間に径方向の引張力が
作用するとき、ラジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された
部分の軸体の外径の膨張率が軸部材自体の膨張率よりも
低減するよう制御され、そのラジアル玉軸受に作用する
予圧の増大（すなわち固有振動数の上昇）が抑制され得
る。

【００１２】また、調整部材の外周面と軸部材の筒状部
の内周面の間に径方向の圧縮力が作用している場合、調
整部材の線膨張率を軸部材よりも小さくすれば、温度が
上昇すると調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面
の間に作用している径方向の圧縮力が減少するので、ラ
ジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外径
の膨張率が軸部材自体の膨張率よりも低減するよう制御
され、そのラジアル玉軸受に作用する予圧の増大（すな
わち固有振動数の上昇）が抑制され得、温度が下降する
と調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に作
用している径方向の圧縮力が増大するので、ラジアル玉
軸受の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外径の収縮率
が軸部材自体の収縮率よりも低減するよう制御され、そ
のラジアル玉軸受に作用する予圧の減少（すなわち固有
振動数の低下）が抑制され得る。

【００１３】(1-1) 調整部材の外周面と軸部材の筒状
部の内周面が接着固定されており、その接着固定部にお
いて、所定温度（例えば常温又はその回転機械が使用さ
れる率が最も高い温度とすることができる。以下同
じ。）よりも高い温度で、調整部材の外周面と軸部材の
筒状部の内周面の間に径方向の引張力が作用するものと
した場合、所定温度よりも温度が上昇すると、軸部材が
調整部材よりも大きな比率で膨張しようとするが、調整
部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に径方向の
引張力が作用するので、ラジアル玉軸受の内輪が外嵌固
定された部分の軸体の外径（すなわち軸部材の外径）の
膨張率が低減し、そのラジアル玉軸受に作用する予圧の
増大（すなわち固有振動数の上昇）が抑制される。

【００１４】この場合に、所定温度よりも低い温度で調
整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に径方向
の圧縮力が作用するものとすると、所定温度よりも温度
が下降すると、軸部材が調整部材よりも大きな比率で収
縮しようとするが、調整部材の外周面と軸部材の筒状部
の内周面の間に径方向の圧縮力が作用するので、ラジア
ル玉軸受の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外径（す
なわち軸部材の外径）の収縮率が低減し、そのラジアル
玉軸受に作用する予圧の減少（すなわち固有振動数の低
下）が抑制される。

【００１５】(1-2) 回転機械が使用中に達し得る温度
範囲において調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
面の間に常時径方向の圧縮力が作用するように、軸部材
の筒状部に対し調整部材をしまりばめ状態で内嵌固定し
た場合、所定温度よりも温度が上昇すると、軸部材が調
整部材よりも大きな比率で膨張しようとするが、調整部
材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に作用してい
る径方向の圧縮力が減少するので、ラジアル玉軸受の内
輪が外嵌固定された部分の軸体の外径（すなわち軸部材
の外径）の膨張率が低減し、そのラジアル玉軸受に作用
する予圧の増大（すなわち固有振動数の上昇）が抑制さ
れる。一方、所定温度よりも温度が下降すると、軸部材
が調整部材よりも大きな比率で収縮しようとするが、調
整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に作用し
ている径方向の圧縮力が増大するので、ラジアル玉軸受
の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外径（すなわち軸
部材の外径）の収縮率が低減し、そのラジアル玉軸受に
作用する予圧の減少（すなわち固有振動数の低下）が抑
制される。

【００１６】(2) 軸体が仮に一定の線膨張率であると
した場合に、例えば、所定温度において前記ラジアル玉
軸受に適切な大きさの定位置予圧が加わり、所定温度よ
りも温度が上昇するに従い予圧が減少し、所定温度より
も温度が下降するに従い予圧が増大する回転機械である
場合、調整部材として軸部材よりも線膨張率が大きいも
のを用いると、温度の上昇及び下降に伴い、軸部材は調
整部材よりも小さな比率でそれぞれ膨張及び収縮しよう
とする。この場合、例えば次のように、温度変化に伴う
軸部材の外径の変化を調整部材の外周面と軸部材の筒状
部の内周面の間に径方向に働く圧縮力又は引張力により
制御して予圧の変動（すなわち固有振動数の変動）を抑
制し、予圧を適切な範囲に維持することが可能である。

【００１７】調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
面を接着固定した場合、調整部材の線膨張率を軸部材よ
りも大きいものとすれば、温度下降により調整部材の外
周面と軸部材の筒状部の内周面の間に径方向の引張力が
作用するとき、ラジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された
部分の軸体の外径の膨張率が軸部材自体の膨張率よりも
低減するよう制御され、そのラジアル玉軸受に作用する
予圧の増大（すなわち固有振動数の上昇）が抑制され得
る。

【００１８】また、調整部材の外周面と軸部材の筒状部
の内周面の間に径方向の圧縮力が作用している場合、調
整部材の線膨張率を軸部材よりも大きくすれば、温度が
下降すると調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面
の間に作用している径方向の圧縮力が減少するので、ラ
ジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外径
の収縮率が軸部材自体の収縮率よりも増大するよう制御
され、そのラジアル玉軸受に作用する予圧の増大（すな
わち固有振動数の上昇）が抑制され得、温度が上昇する
と調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に作
用している径方向の圧縮力が増大するので、ラジアル玉
軸受の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外径の膨張率
が軸部材自体の膨張率よりも増大するよう制御され、そ
のラジアル玉軸受に作用する予圧の減少（すなわち固有
振動数の低下）が抑制され得る。

【００１９】(2-1) 調整部材の外周面と軸部材の筒状
部の内周面が接着固定されており、その接着固定部にお
いて、所定温度よりも低い温度で、調整部材の外周面と
軸部材の筒状部の内周面の間に径方向の引張力が作用す
るものとした場合、所定温度よりも温度が下降すると、
軸部材は調整部材よりも小さな比率で収縮しようとする
が、調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に
径方向の引張力が作用するので、ラジアル玉軸受の内輪
が外嵌固定された部分の軸体の外径（すなわち軸部材の
外径）の収縮率が増大し、そのラジアル玉軸受に作用す
る予圧の増大（すなわち固有振動数の上昇）が抑制され
る。

【００２０】この場合に、所定温度よりも高い温度で調
整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に径方向
の圧縮力が作用するものとすると、所定温度よりも温度
が上昇すると、軸部材は調整部材よりも小さい比率で膨
張しようとするが、調整部材の外周面と軸部材の筒状部
の内周面の間に径方向の圧縮力が作用するので、ラジア
ル玉軸受の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外径（す
なわち軸部材の外径）の膨張率が増大し、そのラジアル
玉軸受に作用する予圧の減少（すなわち固有振動数の低
下）が抑制される。

【００２１】(2-2) 回転機械が使用中に達し得る温度
範囲において調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
面の間に常時径方向の圧縮力が作用するように、軸部材
の筒状部に対し調整部材をしまりばめ状態で内嵌固定し
た場合、所定温度よりも温度が下降すると、軸部材は調
整部材よりも小さい比率で収縮しようとするが、調整部
材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に作用してい
る径方向の圧縮力が減少するので、ラジアル玉軸受の内
輪が外嵌固定された部分の軸体の外径（すなわち軸部材
の外径）の収縮率が増大し、そのラジアル玉軸受に作用
する予圧の増大（すなわち固有振動数の上昇）が抑制さ
れる。一方、所定温度よりも温度が上昇すると、軸部材
は調整部材よりも小さな比率で増大しようとするが、調
整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に作用し
ている径方向の圧縮力が増大するので、ラジアル玉軸受
の内輪が外嵌固定された部分の軸体の外径（すなわち軸
部材の外径）の膨張率が増大し、そのラジアル玉軸受に
作用する予圧の減少（すなわち固有振動数の低下）が抑
制される。

【００２２】(3) 回転機械の例としては、スピンドル
モータを始めとする電動機等の回転機を挙げることがで
きるが必ずしもこれに限らない。なお、前記スピンドル
モータとしては、高容量フロッピーディスク、光磁気デ
ィスク、ＣＤ−ＲＯＭ／Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／Ｒ
ＡＭ、ハードディスク等のディスク状の情報記録媒体の
回転駆動に用いるものを例示することができる。

【００２３】 軸体は、固定軸体又は回転軸体とするこ
とができる。固定軸体の場合、ラジアル玉軸受の内輪は
その固定軸体に外嵌固定され、ラジアル玉軸受の外輪
は、固定軸体に対し回転し得る外周体（例えば電動機に
おけるロータ等の回転部）に内嵌固定される。回転軸体
の場合、ラジアル玉軸受の外輪は、外周体（例えば軸受
ハウジング等の固定部）に内嵌固定され、ラジアル玉軸
受の内輪は、外周体に対し回転し得る回転軸体（例えば
電動機におけるロータ等の回転部の回転軸体）に外嵌固
定される。本発明の回転機械は、回転し得る外周体や回
転軸体を備えた回転部にディスク状の情報記録媒体を保
持してそれを回転駆動するスピンドルモータとすること
ができ、本発明の記録媒体駆動装置は、このようなスピ
ンドルモータを内蔵したものとすることができる。

【００２４】ラジアル玉軸受は、例えば、軸体の軸線方
向における異なる位置（離隔した位置であることが望ま
しい）に一対設けることができる。ラジアル玉軸受に加
える予圧は、一般には定位置予圧である。内輪及び外輪
と転動球体とが異なる材料で形成されたラジアル玉軸受
を用いた従来の回転機械においては、通常、温度変化に
より予圧の変動が生じる。ラジアル玉軸受の内外輪とし
て使用される材料はＳＵＪ−２、ＳＵＳ４４０Ｃ、転動
球体として使用される材料はＳＵＪ−２、ＳＵＳ４４０
Ｃ、Ｓｉ_３Ｎ_４（セラミックッス）が一般的によく知ら
れているが、これらの組み合せにおいて内外輪と転動球
体との線膨張係数が大きく違う場合、従来の回転機械に
おいては、温度が変化するとより大きな予圧の減少或い
は増加を招くことになる。このような場合、本発明の構
成を採用する意義がより高くなる。

【００２５】軸部材は、軸線方向における少なくとも一
部が筒状部であるが、全体が筒状部であることが望まし
い。このような筒状部は、特に回転軸体の場合、軸線に
対し回転対称状をなす筒状（通常は円筒状）とすること
が好ましい。軸部材は、通常、実質上一定材質とするこ
とができる。

【００２６】調整部材は、一般的には円柱状とすること
ができるが、それ以外の形状、例えば円筒状とすること
も可能である。調整部材は、通常、実質上一定材質、す
なわち一定の線膨張率とすることが好ましいが、これに
限らない。また、調整部材は、軸体における軸線方向の
１又は２以上の箇所（例えば複数のラジアル玉軸受が存
在する場合における、何れか一部のラジアル玉軸受の内
輪の位置に対応する箇所、各ラジアル玉軸受の内輪の位
置に対応する箇所、又は複数のラジアル玉軸受の内輪の
位置にわたって対応する箇所）に位置するものとするこ
とができる他、軸線方向の全長にわたり位置するものと
することもできる。

【００２７】一般には、ラジアル玉軸受の内輪は、軸体
における調整部材が位置する軸心方向位置に外嵌固定さ
れたものであることが好ましい。軸体が一定の線膨張率
であるとした場合の温度変化による軸体の外径の変動
は、ラジアル玉軸受を２以上有する場合、それら全ての
ラジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された部分について同
様に生じるとは限らない。そのため、調整部材の線膨張
率は、各ラジアル玉軸受に対応する箇所毎に変えること
が望ましい場合がある。また、一部のラジアル玉軸受に
ついては調整部材を必要としない場合も有り得る。

【００２８】温度変化に伴う軸体の外径の変動の率と言
うのは、温度上昇及び下降に応じ、軸体の外径がそれぞ
れ拡大及び縮小する率である。

【００２９】上記一定温度範囲は、その回転機械が用い
られるべき環境において用いられた場合の通常の温度範
囲とすることが望ましい。

【００３０】調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
面の接着固定は、適宜の接着剤により行うことができ
る。調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の接着
固定は、全周にわたることが望ましいが、例えば周方向
において接着固定部分と非接着部分が存在し、非接着部
分の比率が十分に小さいか、又は接着固定部分が周方向
にほぼ万遍なく配されたものとすることもできる。

【００３１】調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
面の間に作用する径方向の引張力により調整部材及び軸
部材の筒状部に生じる応力は、弾性限界以下であること
が望ましい。

【００３２】調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
面の間に作用する径方向の圧縮力により調整部材及び軸
部材の筒状部に生じる応力は、弾性限界以下であること
が望ましい。なお、２０℃から８０℃への温度変化によ
りラジアル玉軸受に加えられた予圧が２１．５７Ｎから
１５．６９Ｎに減少する電動機に本発明を適用したとこ
ろ、同じ温度変化により、ラジアル玉軸受に加えられた
予圧は、２１．５７Ｎから１９．２２Ｎに減少するもの
とすることができた。すなわち、予圧の変動を約４割に
抑えることができた。この電動機の軸体は、外径６ｍ
ｍ、内径４．５ｍｍ、ヤング率が２００ＧＰａ、線膨張
係数が１０．５×１０^−６／℃であり、使用した調整部
材は、ヤング率が２１．５７ＧＰａで線膨張係数が２
３．６×１０^−６／℃であって、前記ラジアル玉軸受が
位置する箇所の軸体の外径の前記温度変化による変形量
は、１．８９μｍから、本発明の適用により２．２３μ
ｍに増大した。

【００３３】本発明を適用した場合の温度変化による予
圧変動は、軸体が一定の線膨張率であるとした場合にお
ける温度変化による予圧変動に比し、例えば、７割又は
６割以下に抑えられるものとすることができ、５割又は
４割以下に抑えられるものとすることが望ましい。より
望ましくは３割以下である。また、本発明の回転機械、
記録媒体駆動装置及び予圧変動抑制法の使用温度範囲
は、例えば−４０乃至１００℃とすることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照しつつ説明する。図１は、ハードディスク駆動用のス
ピンドルモータの断面図であって、本発明に係る回転機
械の実施の形態の一例を示すものである。

【００３５】固定軸体１０は、軸線方向の円形断面の貫
通孔１２を有する筒状の軸部材１４と一端部に外周がや
や膨出した膨出外径部１６ａ・１８ａを有する略円柱状
の上下調整部材１６・１８からなる。軸部材１４は、ブ
ラケット２０の嵌合孔２０ａに下端部が嵌合固定されて
ブラケット２０に立設されている。上下調整部材１６・
１８は、常温において軸部材１４の貫通孔１２の上部及
び下部にそれぞれ圧入固定されている。貫通孔１２の上
端部及び下端部近傍は、それぞれやや拡径されており、
その部分に上調整部材１６の上端部及び下調整部材１８
の下端部の各膨出外径部１６ａ・１８ａが嵌合してい
る。上下調整部材１６・１８の線膨張率は同一（異なる
ものとすることも可能である）であり、軸部材１４の線
膨張率よりも大きい。

【００３６】軸部材１４の上下方向の中間部１４ａは外
径が拡径され、その中間部１４ａの下部は更に拡径され
て環状突部１４ｂに形成されている。前記中間部１４ａ
には、ステータコイル２２が巻回されたステータコア２
４が外嵌固定され、そのステータコア２４の下端部は環
状突部１４ｂの上側に接している。

【００３７】軸部材１４の上下部における上下調整部材
１６・１８の径方向外方には、それぞれ上下ラジアル玉
軸受２６・２８の内輪２６ａ・２８ａが外嵌されて接着
固定されている。上ラジアル玉軸受２６の外輪２６ｂ
は、円筒状のロータヨーク３０の上部に形成された縮径
部に内嵌されて接着固定されている。下ラジアル玉軸受
２８の外輪２８ｂは、ロータヨーク３０の下部に内嵌固
定された環状挿入部材３２に内嵌されて接着固定されて
いる。上下ラジアル玉軸受２６・２８には、矢印のよう
に定位置予圧が加えられている。下ラジアル玉軸受２８
の下側は、環状挿入部材３２の下側の内方張出部３２ａ
に近接した状態で覆われている。

【００３８】ロータヨーク３０の大径部の内周側には円
筒状のロータマグネット３４が嵌合固定され、ステータ
コア２４と径方向間隙を隔てて相対している。またロー
タヨーク３０の大径部の外周側に、ハードディスク（図
示せず）を外嵌保持するためのロータハブ３６が嵌合固
定されている。ロータハブ３６の上下部はロータヨーク
３０との間に径方向間隙を有している。

【００３９】前記スピンドルモータが使用中に達し得る
温度範囲において上下調整部材１６・１８の外周面と軸
部材１４の貫通孔１２の内周面の間に常時径方向の圧縮
力が作用し、上下調整部材１６・１８及び軸部材１４に
生じる応力は、弾性限界以下であるものとする。また、
仮に上下調整部材１６・１８と軸部材１４の材質が同一
でそれらの線膨張率が同一であるとした場合、上下ラジ
アル玉軸受２６・２８に加わる予圧は前記常温（例えば
２５℃）において適切であり、その温度よりも温度が上
昇するに従い予圧が減少し、温度が下降するに従い予圧
が増大するものとする。

【００４０】前記常温よりも温度が下降すると、軸部材
１４は上下調整部材１６・１８よりも小さい比率で収縮
しようとするが、上下調整部材１６・１８の外周面と軸
部材１４の貫通孔１２の内周面の間に作用している径方
向の圧縮力が減少するので、上下ラジアル玉軸受２６・
２８の内輪２６ａ・２８ａが外嵌固定された部分の軸部
材１４の外径の収縮率が増大し、その上下ラジアル玉軸
受２６・２８に作用する予圧の増大（すなわち固有振動
数の上昇）が抑制される。一方、前記常温よりも温度が
上昇すると、軸部材１４は調整部材よりも小さな比率で
増大しようとするが、上下調整部材１６・１８の外周面
と軸部材１４の貫通孔１２の内周面の間に作用している
径方向の圧縮力が増大するので、上下ラジアル玉軸受２
６・２８の内輪２６ａ・２８ａが外嵌固定された部分の
軸部材１４の外径の膨張率が増大し、その、上下ラジア
ル玉軸受２６・２８に作用する予圧の減少（すなわち固
有振動数の低下）が抑制される。

【００４１】仮に上下調整部材１６・１８と軸部材１４
の材質が同一でそれらの線膨張率が同一であるとした場
合、上下ラジアル玉軸受２６・２８に加わる予圧は前記
常温（例えば２５℃）において適切であり、その温度よ
りも温度が上昇するに従い予圧がより一層減少し、温度
が下降するに従い予圧がより一層増大するものとする
と、前記の上下調整部材１６・１８として線膨張率がよ
り一層大きいものを採用することが必要となる。また、
前記温度よりも温度が上昇するに従い予圧が増大し、温
度が下降するに従い予圧が減少するものとすると、前記
の上下調整部材１６・１８として線膨張率が軸部材１４
よりも小さいものを採用することが必要となる。何れに
せよ、上下調整部材１６・１８の線膨張率の選択により
予圧（固有振動数）の変動を効果的に抑制することが可
能である。

【００４２】更に、仮に上下調整部材１６・１８と軸部
材１４の材質が同一でそれらの線膨張率が同一であると
した場合、上下ラジアル玉軸受２６・２８に加わる予圧
が前記常温よりも温度が上昇するに従い減少（増大）
し、温度が下降するに従い予圧が増大（減少）するもの
については、上下調整部材１６・１８として、軸部材１
４よりも線膨張率が大きく（小さく）、前記常温におい
て軸部材１４の貫通孔１２の内周面との間に径方向の圧
縮及び引張応力が作用しない状態で貫通孔１２内に嵌合
し得るものを用いることができる。その上下調整部材１
６・１８の外周面と貫通孔１２の内周面を接着固定する
ことにより、前記常温よりも低い（高い）温度で調整部
材の外周面と軸部材１４の貫通孔１２の内周面の間に径
方向の引張力が作用して上下ラジアル玉軸受２６・２８
の内輪２６ａ・２８ａが外嵌固定された部分の軸部材１
４の外径の収縮率が増大（膨張率が減少）し、前記常温
よりも高い（低い）温度で調整部材の外周面と軸部材１
４の貫通孔１２の内周面の間に径方向の圧縮力が作用し
て上下ラジアル玉軸受２６・２８の内輪が外嵌固定され
た部分の軸部材１４の外径の膨張率が増大（収縮率が減
少）し、上下ラジアル玉軸受２６・２８に作用する予圧
の変動が抑制される。

【００４３】なお、例えば、図１における貫通孔１２の
上部が、二点鎖線で示すように下部が閉塞した雌螺子穴
３８となっている場合、この箇所について上記のような
上調整部材による予圧変動抑制の必要がなければ、通常
と同様にこの雌螺子穴３８に雄螺子（図示せず）を螺合
させるものとすることができる。

【００４４】以上の実施の形態についての記述における
上下位置関係は、単に図に基づいた説明の便宜のための
ものであって、実際の使用状態等を限定するものではな
い。

【００４５】なお、上記の実施の形態は軸固定型のスピ
ンドルモータ（回転機械）に関するものであるが、軸回
転型のものについても勿論適用可能である。また、上記
の実施の形態についての記述はハードディスク駆動用の
スピンドルモータに関するものであるが、本発明が他の
各種モータやその他の回転機械についても適用可能であ
ることは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、調整部材として軸部材
よりも線膨張率が小さいもの又は大きいものを用い、温
度変化に伴う軸部材の外径の変化を調整部材の外周面と
軸部材の筒状部の内周面の間に径方向に働く圧縮力又は
引張力により制御することにより、予圧の変動（すなわ
ち固有振動数の変動）を抑制し、予圧を適切な範囲に維
持することが可能であり、予圧変動抑制を実現するため
に各部材それぞれの構造や材料及び全体構造等を個別に
検討する必要ないか又は少なくとも低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハードディスク駆動用のスピンドルモータの断
面図である。

【符号の説明】

１０ 固定軸体 １２ 貫通孔 １４ 軸部材 １４ａ 中間部 １４ｂ 環状突部 １６ 上調整部材 １６ａ 膨出外径部 １８ 下調整部材 １８ａ 膨出外径部 ２０ ブラケット ２０ａ 嵌合孔 ２２ ステータコイル ２４ ステータコア ２６ 上ラジアル玉軸受 ２６ａ 内輪 ２６ｂ 外輪 ２８ 下ラジアル玉軸受 ２８ａ 内輪 ２８ｂ 外輪 ３０ ロータヨーク ３２ 環状挿入部材 ３２ａ 内方張出部 ３４ ロータマグネット ３６ ロータハブ ３８ 雌螺子穴

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラジアル玉軸受と、そのラジアル玉軸受の
   内輪が外嵌固定された軸体と、前記ラジアル玉軸受の外
   輪が内嵌固定された外周体を備えており、前記ラジアル
   玉軸受に予圧が加えられた状態で前記軸体と外周体の一
   方に対し他方がそのラジアル玉軸受を介して相対回転自
   在に支持されてなり、前記軸体が一定の線膨張率である
   とした場合に前記予圧が温度変化に応じて変動する回転
   機械であって、前記軸体は、軸線方向における少なくと
   も一部が筒状部である前記線膨張率の軸部材における前
   記筒状部に、その軸部材よりも線膨張率が小さい又は大
   きい調整部材が、温度変化に伴う前記軸部材の外径の変
   化を調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に
   径方向に働く圧縮力又は引張力により制御し得る状態で
   内嵌固定されてなるものであり、前記調整部材は、前記
   軸部材よりも線膨張率が小さいこと又は大きいことによ
   り、前記ラジアル玉軸受の内輪が外嵌固定された部分の
   軸体の外径の温度変化に伴う変動の率を前記軸部材の線
   膨張率よりもそれぞれ減少又は増大させて前記ラジアル
   玉軸受に加えられた予圧の温度変化に伴う変動を抑制す
   るものであることを特徴とする回転機械。
2. 【請求項２】調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
   面が接着固定されており、その接着固定部において、少
   なくとも一定温度範囲で、調整部材の外周面と軸部材の
   筒状部の内周面の間に径方向の引張力が作用する請求項
   １記載の回転機械。
3. 【請求項３】調整部材の外周面と軸部材の筒状部の内周
   面の間に、少なくとも一定温度範囲で、径方向の圧縮力
   が作用する請求項１又は２記載の回転機械。
4. 【請求項４】少なくとも内輪及び外輪と転動球体とが異
   なる材料で形成されたラジアル玉軸受を用いた請求項
   １、２又は３記載の回転機械。
5. 【請求項５】外周体が軸体に対し回転し、その外周体に
   ディスク状の情報記録媒体が保持され、外周体の回転と
   共に情報記録媒体が回転する請求項１、２、３又は４記
   載の回転機械。
6. 【請求項６】請求項５記載の回転機械を内蔵した記録媒
   体駆動装置。
7. 【請求項７】 ラジアル玉軸受と、そのラジアル玉軸受
   の内輪が外嵌固定された軸体と、前記ラジアル玉軸受の
   外輪が内嵌固定された外周体を備えており、前記ラジア
   ル玉軸受に予圧が加えられた状態で前記軸体と外周体の
   一方に対し他方がそのラジアル玉軸受を介して相対回転
   自在に支持されてなり、前記軸体が一定の線膨張率であ
   るとした場合に前記予圧が温度変化に応じて変動する回
   転機械について、その予圧の変動を抑制する方法であっ
   て、前記軸体を構成する前記線膨張率の軸部材の軸線方
   向における少なくとも一部に筒状部を設け、その筒状部
   に、前記軸部材よりも線膨張率が小さい又は大きい調整
   部材を、温度変化に伴う前記軸部材の外径の変化を調整
   部材の外周面と軸部材の筒状部の内周面の間に径方向に
   働く圧縮力又は引張力により制御し得る状態で内嵌固定
   し、前記調整部材が、前記軸部材よりも線膨張率が小さ
   いこと又は大きいことにより、前記ラジアル玉軸受の内
   輪が外嵌固定された部分の軸体の外径の温度変化に伴う
   変動の率を前記軸部材の線膨張率よりもそれぞれ減少又
   は増大させて前記ラジアル玉軸受に加えられた予圧の温
   度変化に伴う変動を抑制することを特徴とする予圧変動
   抑制法。