JP2001263342A - 動圧気体軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動圧気体軸受装置において、回転の安定性と
信頼性を向上させる。 【解決手段】 外周面４ｂにラジアル方向動圧発生溝９
を設けた軸４を、突出軸部４ａを介してスラストフラン
ジ３の上面に固定している。ハブ５に一体的に設けられ
たスリーブ７を軸４に回転自在に嵌合し、また、ハブ５
に固定され、突出軸部４ａが貫通する孔を有し、上面と
下面にスラスト方向動圧発生溝１０ａ，１０ｂを設けた
略環状のスラスト軸受板８を軸４の下面とスラストフラ
ンジ３の上面との間に入り込むように配置してある。こ
こで、スリーブ７の内周面７ａにもラジアル方向動圧発
生溝１１を設けることにより、スリーブ７を軸４に対し
て相対的に回転させたとき、ラジアル方向の動圧が高く
なり、回転安定性と信頼性の向上を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動圧型の気体軸受
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスクを用いた記録装置等はそ
の性能が向上し、またデータの転送速度が高速化してい
るため、この種の記録装置に用いられる回転モータ部は
高速、高精度回転が必要となり、その回転主軸部には動
圧型の非接触軸受装置が用いられようとしている。

【０００３】以下、図６を参照しながら、上述した従来
の動圧気体軸受装置の一例について説明する。図６にお
いて、１はモータステータ２を取り付けたベースとして
のフレーム、３はフレーム１に立設されたスラストフラ
ンジ、４は軸で、小径の突出軸部４ａを介してスラスト
フランジ３の上面に同軸的に固定されている。５はモー
タロータ６が取り付けられたハブ、７はハブ５に一体的
に設けられたスリーブであり、軸４に回転自在に嵌合さ
れている。８はハブ５に固定された略環状のスラスト軸
受板で、突出軸部４ａが貫通する孔を有し、軸４の下面
のスラスト受面４ｃとスラストフランジ３の上面のスラ
スト受面３ａとの間に入り込んでいる。９は軸４の外周
面４ｂに形設されラジアル方向に圧力を発生する動圧発
生溝、１０ａ，１０ｂはスラスト軸受板８に形設されス
ラスト方向に圧力を発生する動圧発生溝である。

【０００４】以上のように構成された従来の動圧気体軸
受装置について、その動作を説明する。モータステータ
２に通電すると、モータロータ６を取り付けたハブ５
は、スリーブ７，スラスト軸受板８と共に矢印Ｂ方向に
回転を始める。この時、スラスト軸受板８の上面に設け
られた動圧発生溝１０ａは軸４の下面のスラスト受面４
ｃとの間で圧力を発生し、ハブ５を押し下げる方向に圧
力を発生すると共に、スラスト軸受板８の下面に設けら
れた動圧発生溝１０ｂはハブ５を逆に押し上げる方向に
圧力を発生し、双方向の力のバランスでハブ５は浮上し
て回転位置が定まり、同時に、軸４の外周面４ｂに設け
られた動圧発生溝９は気体をかき集めラジアル方向に圧
力を発生してスリーブ７を押し離し、スリーブ７および
スラスト軸受板８は軸４およびスラストフランジ３に対
して非接触で安定に回転する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、次のような問題がある。流体として、油
と比較して粘性の低い気体を用いているために、軸受の
ラジアル方向の剛性および負荷容量を大きくする必要が
ある。

【０００６】ここで、軸受のラジアル方向の剛性とは、
ハブ５等に接続された負荷（外部負荷）が軸受装置に及
ぼすラジアル方向の外力に対するハブ５等のラジアル方
向へのずれにくさをいう。また同じく負荷容量とは、ラ
ジアル方向でのハブ５のずれが設計上の許容限度となる
ような前記外力の大きさをいい、スリーブ７と軸４間の
空間の気体がハブ５に及ぼすラジアル方向の圧力の総和
に実質的に相当する。

【０００７】軸受のラジアル方向の剛性および負荷容量
を大きくすると、ハブ５の回転に外部負荷の外力が与え
る影響を小さくできる。これにより、ハブ５の回転の安
定性が向上する。

【０００８】従来例の動圧気体軸受装置で、所定の回転
数におけるラジアル方向の剛性および負荷容量を大きく
するには、スリーブ７の内周面７ａに対する軸４の外周
面４ｂの面積を大きくすることが考えられる。しかし、
軸４の長さや径は、軸受装置の大きさや加工精度等によ
り制約され、大きさに限界がある。したがって、軸受装
置はある一定の大きさの中で前記剛性と負荷容量を大き
くする必要があった。それには、図７に示すスリーブ７
内に発生するラジアル方向の圧力の総和を大きくするた
めに軸受装置の単位長さあたりの圧力を高くすることが
必要であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の動圧気体軸受装置は、フレームに立設され
たスラストフランジの上面に、小径の突出軸部を介して
同軸的に固定された軸と、ハブに設けられ、前記軸に対
して相対的に回転自在に嵌合されたスリーブと、前記ハ
ブに固定され、前記突出軸部が貫通する孔を有し、前記
軸の下面と前記スラストフランジの上面との間に入り込
む略環状のスラスト軸受板と、前記スリーブを前記軸に
対して相対的に回転させる駆動手段とを備え、前記軸の
外周面とこれに対向する前記スリーブの内周面の両方に
ラジアル方向動圧発生溝を有し、前記軸の下面とこれに
対向する前記スラスト軸受板の上面のいずれか一方、お
よび、前記スラストフランジの上面とこれに対向する前
記スラスト軸受板の下面のいずれか一方にスラスト方向
動圧発生溝を有することを特徴とするものである。

【００１０】本発明は、上記構成によって、軸の外周面
およびスリーブの内周面に設けた動圧発生溝によりラジ
アル方向の気体の圧力をより高めることになり、軸受の
ラジアル方向の剛性および負荷容量を大きくすることが
できる。

【００１１】また、比較的低い回転数においても、気体
のラジアル方向の圧力の総和が十分大きくできるため、
ハブ等の回転が安定に保たれる。このため、ハブ等の回
転開始時および停止時におけるスリーブの内周面と軸の
外周面とが低回転でのみ接触することに対する安定性を
高めることができる。これより、スリーブ内周面での摩
耗粉の発生を抑えることができ、動圧気体軸受装置の信
頼性が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。図１は
本発明の一実施の形態における動圧気体軸受装置の縦断
面を示したもので、図６と同一部分には同一符号を付し
てある。すなわち、１はモータステータ２を取り付けた
ベースとしてのフレーム、３はフレーム１に立設された
スラストフランジ、４は軸で、小径の突出軸部４ａを介
してスラストフランジ３の上面に同軸的に固定されてい
る。５はモータロータ６が取り付けられたハブ、７はハ
ブ５に一体的に設けられたスリーブであり、軸４に回転
自在に嵌合されている。８はハブ５に固定された略環状
のスラスト軸受板で、突出軸部４ａが貫通する穴を有
し、軸４の下面のスラスト受面４ｃとスラストフランジ
３の上面との間に入り込んでいる。９は軸４の外周面４
ｂに設けられラジアル方向に圧力を発生する動圧発生
溝、１０ａ，１０ｂはスラスト軸受板８に設けられスラ
スト方向に圧力を発生する動圧発生溝である。ここで、
スリーブ７の内周面７ａにもラジアル方向に圧力を発生
する動圧発生溝１１を形設している。

【００１３】以上のように構成された本発明の一実施の
形態における動圧気体軸受装置について、図１〜図５を
用いてその動作を説明する。図１において、モータステ
ータ２に通電すると、モータロータ６を取り付けたハブ
５は、スリーブ７，スラスト軸受板８と共に矢印Ａ方向
に回転を始める。この時、図２に示すスラスト軸受板８
の上面に設けられた動圧発生溝１０ａにより軸４のスラ
スト受面４ｃとの間で圧力を発生し、ハブ５を押し下げ
る方向に圧力を発生する。また、図３に示すスラスト軸
受板８の下面に設けられた動圧発生溝１０ｂはハブ５を
逆に押し上げる方向に圧力を発生し、双方向の力のバラ
ンスでハブ５は浮上して回転位置は定まる。一方、軸４
の外周面４ｂに設けられた動圧発生溝９および図４に示
したスリーブ７の内周面７ａに設けられた動圧発生溝１
１によりラジアル方向に圧力を発生し、スリーブ７およ
びスラスト軸受板８は軸４およびスラストフランジ３に
対して非接触で安定に回転する。

【００１４】この結果、図５に示したように、従来例の
ラジアル方向の圧力分布（図７）の圧力の総和（面積）
より、軸４の外周面４ｂとスリーブ７の内周面７ａの両
方に動圧発生構９，１１を設けた分、スリーブ７をラジ
アル方向に押し離す圧力の総和が大きくなる。よって、
軸受のラジアル方向の剛性および負荷容量を大きくする
ことができる。

【００１５】なお、本実施の形態では、スラスト方向の
動圧発生溝がスラスト軸受板側にあって軸側やスラスト
フランジ側にない場合について説明したが、逆に、軸側
やスラストフランジ側にあってスラスト軸受板側にない
場合でも同様である。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軸の外周面およびスリーブの内周面の両方にラジアル方
向動圧発生溝を設けることによりラジアル方向の圧力を
高め、これにより、軸受のラジアル方向の剛性および負
荷容量が高まり、ハブの回転の安定性を向上させること
ができる。

【００１７】また、ハブの回転が低回転数においても安
定なため、軸の外周面とスリーブの内周面とが低回転の
時のみ接触することになり、このため、スリーブ内周面
の摩耗粉の発生を抑制でき、回転の安定性および信頼性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における動圧気体軸受装
置の縦断面図

【図２】本発明の一実施の形態におけるスラスト軸受板
の上面詳細図

【図３】本発明の一実施の形態におけるスラスト軸受板
の下面詳細図

【図４】本発明の一実施の形態におけるスリーブの縦断
面図

【図５】本発明の一実施の形態における軸・スリーブ間
に発生するラジアル方向の圧力分布図

【図６】従来例の動圧気体軸受装置の縦断面図

【図７】従来例の軸・スリーブ間に発生するラジアル方
向の圧力分布図

【符号の説明】

１ フレーム ２ モータステータ ３ スラストフランジ ４ 軸 ４ａ 突出軸部 ４ｂ 外周面 ４ｃ スラスト受面 ５ ハブ ６ モータロータ ７ スリーブ ７ａ 内周面 ８ スラスト軸受板 ９，１１ ラジアル方向の動圧発生溝 １０ａ，１０ｂ スラスト方向の動圧発生溝

フロントページの続き (72)発明者 ▲浅▼田 隆文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J011 BA04 CA02 JA02 KA04 KA05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームに立設されたスラストフランジ
   の上面に、小径の突出軸部を介して同軸的に固定された
   軸と、ハブに設けられ、前記軸に対して相対的に回転自
   在に嵌合されたスリーブと、前記ハブに固定され、前記
   突出軸部が貫通する孔を有し、前記軸の下面と前記スラ
   ストフランジの上面との間に入り込む略環状のスラスト
   軸受板と、前記スリーブを前記軸に対して相対的に回転
   させる駆動手段とを備え、 前記軸の外周面とこれに対向する前記スリーブの内周面
   の両方にラジアル方向動圧発生溝を有し、前記軸の下面
   とこれに対向する前記スラスト軸受板の上面のいずれか
   一方、および、前記スラストフランジの上面とこれに対
   向する前記スラスト軸受板の下面のいずれか一方にスラ
   スト方向動圧発生溝を有することを特徴とする動圧気体
   軸受装置。