JP2002122137A - 軸受装置 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/10—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
- F16C17/102—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
- F16C17/107—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2370/00—Apparatus relating to physics, e.g. instruments
- F16C2370/12—Hard disk drives or the like
-
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/085—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
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- Rotational Drive Of Disk (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 動圧スラスト軸受と能動型磁気軸受とを組み
合わせて、静剛性は能動型磁気軸受に、動剛性は動圧軸
受に受け持たせ、動圧スラスト軸受と能動型磁気軸受の
いずれか一方のみを用いた場合よりも、高精度で寿命が
長く、起動時の負荷トルクを著しく小さくすることがで
きる軸受装置を得る。 【解決手段】 回転体２０を回転自在に支持する非回転
体と、回転体２０と非回転体との間に介在する潤滑流体
とを有し、回転体と非回転体との間に形成されているス
ラスト軸受２５により回転体をスラスト方向に支持する
軸受装置において、回転体と非回転体の一方側に駆動コ
イル４６、４８が、他方側に磁石５６、５８が配置され
て能動型磁気軸受４０が構成され、回転体と非回転体の
軸方向間隔を検出するギャップセンサ５０が設けられ、
ギャップセンサの出力により、駆動コイルへ４６、４８
の通電を制御し回転体と非回転体の軸方向間隔を制御す
る。
合わせて、静剛性は能動型磁気軸受に、動剛性は動圧軸
受に受け持たせ、動圧スラスト軸受と能動型磁気軸受の
いずれか一方のみを用いた場合よりも、高精度で寿命が
長く、起動時の負荷トルクを著しく小さくすることがで
きる軸受装置を得る。 【解決手段】 回転体２０を回転自在に支持する非回転
体と、回転体２０と非回転体との間に介在する潤滑流体
とを有し、回転体と非回転体との間に形成されているス
ラスト軸受２５により回転体をスラスト方向に支持する
軸受装置において、回転体と非回転体の一方側に駆動コ
イル４６、４８が、他方側に磁石５６、５８が配置され
て能動型磁気軸受４０が構成され、回転体と非回転体の
軸方向間隔を検出するギャップセンサ５０が設けられ、
ギャップセンサの出力により、駆動コイルへ４６、４８
の通電を制御し回転体と非回転体の軸方向間隔を制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体と非回転体
との間に形成されているスラスト軸受面間に発生するス
ラスト動圧力により上記回転体をスラスト方向に支持す
る軸受装置に関するもので、例えば、ハードディスクド
ライブモータや各種光ディスクドライブモータなどの軸
受装置として適用可能なものである。
との間に形成されているスラスト軸受面間に発生するス
ラスト動圧力により上記回転体をスラスト方向に支持す
る軸受装置に関するもので、例えば、ハードディスクド
ライブモータや各種光ディスクドライブモータなどの軸
受装置として適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスクドライブ装置や各種光デ
ィスクドライブなどに用いられる小型スピンドルモータ
では、高回転精度化、長寿命化、低騒音化などの各種の
厳しい要求がある。この要求を満たすためには、軸受装
置を動圧軸受にすることが有効であり、ラジアル軸受、
スラスト軸受ともに動圧軸受にした軸受装置が開発さ
れ、量産化されようとしている。動圧軸受は、回転体と
非回転体との間の微小な隙間に潤滑流体を介在させ、こ
の潤滑流体の剪断力によって圧力を発生させ、回転体を
非接触で支持するものである。したがって、回転体と非
回転体との間の微小な隙間を維持するように、部品の高
精度加工、高精度組み立てが必須の要件となる。
ィスクドライブなどに用いられる小型スピンドルモータ
では、高回転精度化、長寿命化、低騒音化などの各種の
厳しい要求がある。この要求を満たすためには、軸受装
置を動圧軸受にすることが有効であり、ラジアル軸受、
スラスト軸受ともに動圧軸受にした軸受装置が開発さ
れ、量産化されようとしている。動圧軸受は、回転体と
非回転体との間の微小な隙間に潤滑流体を介在させ、こ
の潤滑流体の剪断力によって圧力を発生させ、回転体を
非接触で支持するものである。したがって、回転体と非
回転体との間の微小な隙間を維持するように、部品の高
精度加工、高精度組み立てが必須の要件となる。
【０００３】ラジアル動圧軸受については、高精度な工
作機械によって比較的容易に高精度加工ができ、組み立
て精度も比較的出しやすい。しかし、スラスト動圧軸受
に関しては、回転軸にフランジ状のスラスト板を組み付
ける必要があることもあって、厳しい精度が要求され、
組み立てによってμｍオーダーの精度を確保する必要が
ある。また、スラスト動圧軸受は重力方向の荷重を支持
するものであるため、起動停止時に回転体が非回転体に
接触することが多く、軸受装置の寿命、ひいてはモータ
の寿命を短くする要因にもなっている。
作機械によって比較的容易に高精度加工ができ、組み立
て精度も比較的出しやすい。しかし、スラスト動圧軸受
に関しては、回転軸にフランジ状のスラスト板を組み付
ける必要があることもあって、厳しい精度が要求され、
組み立てによってμｍオーダーの精度を確保する必要が
ある。また、スラスト動圧軸受は重力方向の荷重を支持
するものであるため、起動停止時に回転体が非回転体に
接触することが多く、軸受装置の寿命、ひいてはモータ
の寿命を短くする要因にもなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような問題を解
決するために、特開平１１−３５１２５７号公報に記載
されているように、ラジアル軸受を動圧軸受とし、スラ
スト軸受を磁気軸受としたものがある。
決するために、特開平１１−３５１２５７号公報に記載
されているように、ラジアル軸受を動圧軸受とし、スラ
スト軸受を磁気軸受としたものがある。
【０００５】しかしながら、上記公報に記載されている
ように、スラスト軸受を磁気軸受としたものにおいて
は、次のような問題がある。回転体の軸方向の位置を一
定に保つために磁気軸受を制御型にすると、常に電力を
供給する必要があるため、モータとしての損失が大きく
なる。磁気力は動圧力に比べて小さいため、衝撃力によ
り回転体と非回転体とが接触しやすい。磁気力は動圧力
に比べて小さいため、所定のスラスト方向支持力を得る
には軸受装置が大型化する。磁気軸受は動圧軸受に比べ
ると動剛性が劣るため、動圧軸受に比べて高周波振動に
弱い。
ように、スラスト軸受を磁気軸受としたものにおいて
は、次のような問題がある。回転体の軸方向の位置を一
定に保つために磁気軸受を制御型にすると、常に電力を
供給する必要があるため、モータとしての損失が大きく
なる。磁気力は動圧力に比べて小さいため、衝撃力によ
り回転体と非回転体とが接触しやすい。磁気力は動圧力
に比べて小さいため、所定のスラスト方向支持力を得る
には軸受装置が大型化する。磁気軸受は動圧軸受に比べ
ると動剛性が劣るため、動圧軸受に比べて高周波振動に
弱い。
【０００６】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、能動型磁気軸受と受動
型磁気軸受とを組み合わせることにより、重力などの静
的な外乱を受動型軸受で受け、電力の必要な能動型磁気
軸受で振動成分の制振のみを受け持つようにすることに
より、消費電力を低減し、かつ、回転体と非回転体との
接触を確実に防止して寿命を飛躍的に向上させることが
できる軸受装置を提供することを目的とする。
解消するためになされたもので、能動型磁気軸受と受動
型磁気軸受とを組み合わせることにより、重力などの静
的な外乱を受動型軸受で受け、電力の必要な能動型磁気
軸受で振動成分の制振のみを受け持つようにすることに
より、消費電力を低減し、かつ、回転体と非回転体との
接触を確実に防止して寿命を飛躍的に向上させることが
できる軸受装置を提供することを目的とする。
【０００７】本発明はまた、動圧スラスト軸受と能動型
磁気軸受とを組み合わせることにより、静剛性は能動型
磁気軸受に、動剛性は動圧軸受に受け持たせる、という
ように、それぞれの軸受の特性を活かした使い方をし、
動圧スラスト軸受と能動型磁気軸受のいずれか一方のみ
を用いた場合よりも、高精度で寿命が長く、起動時の負
荷トルクを著しく小さくすることができる軸受装置を提
供することを目的とする。
磁気軸受とを組み合わせることにより、静剛性は能動型
磁気軸受に、動剛性は動圧軸受に受け持たせる、という
ように、それぞれの軸受の特性を活かした使い方をし、
動圧スラスト軸受と能動型磁気軸受のいずれか一方のみ
を用いた場合よりも、高精度で寿命が長く、起動時の負
荷トルクを著しく小さくすることができる軸受装置を提
供することを目的とする。
【０００８】本発明はまた、動圧スラスト軸受と能動型
磁気軸受とを組み合わせることにより、動圧軸受のみの
場合よりも動圧軸受にかかる負担を軽くして、動圧軸受
を形成する微小隙間の間隔を比較的大きくすることがで
き、動圧軸受を構成する部品の加工精度や組み立て精度
を厳密に管理する必要性をなくして、製造コストの低減
を図ることができる軸受装置を提供することを目的とす
る。
磁気軸受とを組み合わせることにより、動圧軸受のみの
場合よりも動圧軸受にかかる負担を軽くして、動圧軸受
を形成する微小隙間の間隔を比較的大きくすることがで
き、動圧軸受を構成する部品の加工精度や組み立て精度
を厳密に管理する必要性をなくして、製造コストの低減
を図ることができる軸受装置を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
回転体と、この回転体を回転自在に支持する非回転体
と、回転体と非回転体との間に介在する潤滑流体とを有
し、回転体と非回転体との間に形成されているスラスト
軸受により回転体をスラスト方向に支持する軸受装置に
おいて、回転体と非回転体の一方側に駆動コイルが、他
方側に磁石が配置されて能動型磁気軸受が構成され、回
転体と非回転体の軸方向間隔を検出するギャップセンサ
が設けられ、ギャップセンサの出力により、駆動コイル
への通電を制御し回転体と非回転体の軸方向間隔を制御
することを特徴とする。
回転体と、この回転体を回転自在に支持する非回転体
と、回転体と非回転体との間に介在する潤滑流体とを有
し、回転体と非回転体との間に形成されているスラスト
軸受により回転体をスラスト方向に支持する軸受装置に
おいて、回転体と非回転体の一方側に駆動コイルが、他
方側に磁石が配置されて能動型磁気軸受が構成され、回
転体と非回転体の軸方向間隔を検出するギャップセンサ
が設けられ、ギャップセンサの出力により、駆動コイル
への通電を制御し回転体と非回転体の軸方向間隔を制御
することを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、能動型磁気軸受が、半径方向に対向する駆
動コイルを保持するコイル側ヨークと、磁石を保持する
磁石側ヨークとを備えていることを特徴とする。請求項
３記載の発明は、請求項２記載の発明において、コイル
側ヨークと磁石側ヨークが、半径方向の対向間隔が狭め
られた対向面部を互いに有し、この対向面部により受動
型磁気軸受が構成されていることを特徴とする。請求項
４記載の発明は、請求項１記載の発明において、能動型
磁気軸受は、回転体が所定の回転数以下のとき動作する
ことを特徴とする。
明において、能動型磁気軸受が、半径方向に対向する駆
動コイルを保持するコイル側ヨークと、磁石を保持する
磁石側ヨークとを備えていることを特徴とする。請求項
３記載の発明は、請求項２記載の発明において、コイル
側ヨークと磁石側ヨークが、半径方向の対向間隔が狭め
られた対向面部を互いに有し、この対向面部により受動
型磁気軸受が構成されていることを特徴とする。請求項
４記載の発明は、請求項１記載の発明において、能動型
磁気軸受は、回転体が所定の回転数以下のとき動作する
ことを特徴とする。
【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、能動型磁気軸受は、回転体と非回転体の一
方側に配置された駆動コイルと、他方側に配置された磁
石に代わる磁性体とを有していることを特徴とする。請
求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載
の発明において、回転体と非回転体との間にラジアル動
圧力を発生するラジアル軸受が設けられていることを特
徴とする。
明において、能動型磁気軸受は、回転体と非回転体の一
方側に配置された駆動コイルと、他方側に配置された磁
石に代わる磁性体とを有していることを特徴とする。請
求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載
の発明において、回転体と非回転体との間にラジアル動
圧力を発生するラジアル軸受が設けられていることを特
徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる軸受装置の実施の形態について説明する。図１
において、モータのフレーム１０は、中央部に一体に形
成された筒状のホルダ部１２を有し、ホルダ部１２の外
周側にはステータコア１４の内周が嵌合され固定されて
いる。ステータコア１４は積層コアで、複数の突極を放
射状に有し、各突極には駆動コイル１６が巻き回されて
いる。
にかかる軸受装置の実施の形態について説明する。図１
において、モータのフレーム１０は、中央部に一体に形
成された筒状のホルダ部１２を有し、ホルダ部１２の外
周側にはステータコア１４の内周が嵌合され固定されて
いる。ステータコア１４は積層コアで、複数の突極を放
射状に有し、各突極には駆動コイル１６が巻き回されて
いる。
【００１３】上記ホルダ部１２の内周側には円筒状の軸
受部材１８が嵌合され固定されている。軸受部材１８の
中心孔には回転体としての回転軸２０が挿入され、回転
軸２０は軸受部材１８によって相対回転可能に支持され
ている。回転軸２０の下端部外周にはスラスト板２２が
嵌合され固定されている。回転軸２０の下端面とスラス
ト板２２の下面は同一面にある。軸受部材１８の下端に
はスラスト受け２５が埋め込まれ、軸受部材１８とスラ
スト受け２５との接合面が密閉されている。このように
して、軸受部材１８は軸方向の一方側すなわち下部が密
閉され、他方側すなわち上部が開放された片袋構造にな
っている。
受部材１８が嵌合され固定されている。軸受部材１８の
中心孔には回転体としての回転軸２０が挿入され、回転
軸２０は軸受部材１８によって相対回転可能に支持され
ている。回転軸２０の下端部外周にはスラスト板２２が
嵌合され固定されている。回転軸２０の下端面とスラス
ト板２２の下面は同一面にある。軸受部材１８の下端に
はスラスト受け２５が埋め込まれ、軸受部材１８とスラ
スト受け２５との接合面が密閉されている。このように
して、軸受部材１８は軸方向の一方側すなわち下部が密
閉され、他方側すなわち上部が開放された片袋構造にな
っている。
【００１４】スラスト板２２の上面とこれに対する軸受
部材１８の対向面との間、及びスラスト板２２の下面と
これに対するスラスト受け２４の上面との間には微小な
隙間がある。この隙間には潤滑油が介在している。そし
て、上記スラスト板２２の上面とこれに対する軸受部材
１８の対向面の少なくとも片方の面、およびスラスト板
２２の下面とこれに対するスラスト受け２４の上面の少
なくとも片方の面には動圧溝が形成されて、スラスト動
圧軸受部２５が形成されている。回転軸２０とともにス
ラスト板２２が回転すると、上記動圧溝によって潤滑油
の圧力が高められ、動圧力が発生する。この動圧力はス
ラスト方向の動圧力であり、回転軸２０がスラスト方向
に無接触で支持される。
部材１８の対向面との間、及びスラスト板２２の下面と
これに対するスラスト受け２４の上面との間には微小な
隙間がある。この隙間には潤滑油が介在している。そし
て、上記スラスト板２２の上面とこれに対する軸受部材
１８の対向面の少なくとも片方の面、およびスラスト板
２２の下面とこれに対するスラスト受け２４の上面の少
なくとも片方の面には動圧溝が形成されて、スラスト動
圧軸受部２５が形成されている。回転軸２０とともにス
ラスト板２２が回転すると、上記動圧溝によって潤滑油
の圧力が高められ、動圧力が発生する。この動圧力はス
ラスト方向の動圧力であり、回転軸２０がスラスト方向
に無接触で支持される。
【００１５】回転軸２０の外周面と軸受部材１８の内周
面との間にも微小な隙間があり、この隙間にも潤滑油が
介在している。軸受部材１８の内周側下端寄りの領域
と、これに対向する回転軸２０の外周面の少なくとも片
方の面、及び軸受部材１８の内周側上端寄りの領域と、
これに対向する回転軸２０の外周面の少なくとも片方の
面には、それぞれ動圧溝が形成され、ラジアル動圧軸受
部２６とラジアル動圧軸受部２８が上下に形成されてい
る。回転軸２０が回転すると、ラジアル動圧軸受部２６
とラジアル動圧軸受部２８に動圧力が発生し、回転軸２
０が周方向に無接触で支持される。
面との間にも微小な隙間があり、この隙間にも潤滑油が
介在している。軸受部材１８の内周側下端寄りの領域
と、これに対向する回転軸２０の外周面の少なくとも片
方の面、及び軸受部材１８の内周側上端寄りの領域と、
これに対向する回転軸２０の外周面の少なくとも片方の
面には、それぞれ動圧溝が形成され、ラジアル動圧軸受
部２６とラジアル動圧軸受部２８が上下に形成されてい
る。回転軸２０が回転すると、ラジアル動圧軸受部２６
とラジアル動圧軸受部２８に動圧力が発生し、回転軸２
０が周方向に無接触で支持される。
【００１６】軸受部材１８の上端から上に突出した回転
軸２０の上端部外周には偏平なカップ状のロータハウジ
ング３６の中心孔が嵌合され、ロータハウジング３６が
回転軸２０と一体に回転可能に保持されている。ロータ
ハウジング３６の外周壁内面には円筒形のロータマグネ
ット３８が固着されている。ロータマグネット３８の内
周面とステータコア１４の外周面は所定の間隔をおいて
対向している。ロータマグネットの回転位置に応じて各
駆動コイル１６への通電を制御することにより、ロータ
を回転駆動することができる。図示のモータはハードデ
ィスクドライブ用モータの形状になっているが、本発明
にかかる軸受装置の用途は任意である。
軸２０の上端部外周には偏平なカップ状のロータハウジ
ング３６の中心孔が嵌合され、ロータハウジング３６が
回転軸２０と一体に回転可能に保持されている。ロータ
ハウジング３６の外周壁内面には円筒形のロータマグネ
ット３８が固着されている。ロータマグネット３８の内
周面とステータコア１４の外周面は所定の間隔をおいて
対向している。ロータマグネットの回転位置に応じて各
駆動コイル１６への通電を制御することにより、ロータ
を回転駆動することができる。図示のモータはハードデ
ィスクドライブ用モータの形状になっているが、本発明
にかかる軸受装置の用途は任意である。
【００１７】前記スラスト軸受部２５と、ラジアル動圧
軸受部２６と、ラジアル動圧軸受部２８にそれぞれ形成
されている微小隙間は互いにつながっていて、このつな
がった微小隙間に潤滑油が介在している。
軸受部２６と、ラジアル動圧軸受部２８にそれぞれ形成
されている微小隙間は互いにつながっていて、このつな
がった微小隙間に潤滑油が介在している。
【００１８】回転軸２０と実質一体のロータハウジング
３６と非回転体である軸受部材１８との間には能動型磁
気軸受４０が構成されている。能動型磁気軸受４０は、
図２にも示すように、回転軸２０の上端外周部の小径部
に嵌められたリング状のヨーク４２、駆動コイル４６、
４８、ロータハウジング３６側に設けられたヨーク５
２、磁石５６、５８、ヨーク６０、６２を有してなる。
上記コイル側ヨーク４２は軸方向中心にフランジ４４を
有している。フランジ４４の上下において、駆動コイル
４６、４８がヨーク４２の周りに巻き回されている。上
記磁石５６、５８側のヨーク５２も軸方向中心にフラン
ジ５４を有し、フランジ５４の上下に、磁石５６、５８
が固定されている。磁石５６の下面にはブロック状のヨ
ーク６０が、磁石５８の下面にはブロック状のヨーク６
２が固定されている。
３６と非回転体である軸受部材１８との間には能動型磁
気軸受４０が構成されている。能動型磁気軸受４０は、
図２にも示すように、回転軸２０の上端外周部の小径部
に嵌められたリング状のヨーク４２、駆動コイル４６、
４８、ロータハウジング３６側に設けられたヨーク５
２、磁石５６、５８、ヨーク６０、６２を有してなる。
上記コイル側ヨーク４２は軸方向中心にフランジ４４を
有している。フランジ４４の上下において、駆動コイル
４６、４８がヨーク４２の周りに巻き回されている。上
記磁石５６、５８側のヨーク５２も軸方向中心にフラン
ジ５４を有し、フランジ５４の上下に、磁石５６、５８
が固定されている。磁石５６の下面にはブロック状のヨ
ーク６０が、磁石５８の下面にはブロック状のヨーク６
２が固定されている。
【００１９】コイル側ヨーク４２のフランジ４４の外周
面と、磁石側ヨーク５２のフランジ５４の内周面は、半
径方向の対向間隔が互いに狭められた対向面部となって
いる。上記二つの磁石５６、５８から出た磁束は、ヨー
ク５２のフランジ５４から空隙を横切ってヨーク４２の
フランジ４４を通り、ヨーク４２本体を上下に分かれ、
駆動コイル４６、４８と空隙を横切り、ヨーク６０、６
２を通って磁石５６、５８に戻るように磁気回路が構成
されている。
面と、磁石側ヨーク５２のフランジ５４の内周面は、半
径方向の対向間隔が互いに狭められた対向面部となって
いる。上記二つの磁石５６、５８から出た磁束は、ヨー
ク５２のフランジ５４から空隙を横切ってヨーク４２の
フランジ４４を通り、ヨーク４２本体を上下に分かれ、
駆動コイル４６、４８と空隙を横切り、ヨーク６０、６
２を通って磁石５６、５８に戻るように磁気回路が構成
されている。
【００２０】コイル側ヨーク４２のフランジ４４と磁石
側ヨーク５２のフランジ５４との空隙を、磁束が集中し
て通ることにより、両方のフランジ４４、５４を吸引す
る力が働く。この磁気吸引力が、軸受部材１８等の非回
転体に対して、ロータハウジング３６等の回転体の、軸
方向の位置を所定の位置に保つ力となる。したがって、
コイル側ヨーク４２、磁石側ヨーク５２、磁石５６、５
８によって受動型磁気軸受を構成している。
側ヨーク５２のフランジ５４との空隙を、磁束が集中し
て通ることにより、両方のフランジ４４、５４を吸引す
る力が働く。この磁気吸引力が、軸受部材１８等の非回
転体に対して、ロータハウジング３６等の回転体の、軸
方向の位置を所定の位置に保つ力となる。したがって、
コイル側ヨーク４２、磁石側ヨーク５２、磁石５６、５
８によって受動型磁気軸受を構成している。
【００２１】また、駆動コイル４６、４８への通電を制
御することにより、駆動コイル４６、４８を横切る磁束
とあいまって駆動コイル４６、４８にローレンツ力が発
生し、その反力の大きさによって、回転体の軸方向の位
置を制御することができる。そこで、図１に示すよう
に、軸受部材１８の上端に、ギャップセンサ５０をロー
タハウジング３６の天井面に対向させて埋め込み、ギャ
ップセンサ５０によって、非回転体である軸受部材１８
と回転体であるロータハウジング３６との軸方向間隔を
検出するようにする。そして、ギャップセンサ５０から
の検出出力をフィードバックして、駆動コイル４６、４
８への通電を制御し、非回転体に対する回転体の軸方向
間隔が常に所定の間隔となるように制御する。このよう
に、駆動コイル４６、４８と、磁石５６、５８と、コイ
ル側ヨーク４２と、磁石側ヨーク５２とによって能動型
磁気軸受４０を構成している。
御することにより、駆動コイル４６、４８を横切る磁束
とあいまって駆動コイル４６、４８にローレンツ力が発
生し、その反力の大きさによって、回転体の軸方向の位
置を制御することができる。そこで、図１に示すよう
に、軸受部材１８の上端に、ギャップセンサ５０をロー
タハウジング３６の天井面に対向させて埋め込み、ギャ
ップセンサ５０によって、非回転体である軸受部材１８
と回転体であるロータハウジング３６との軸方向間隔を
検出するようにする。そして、ギャップセンサ５０から
の検出出力をフィードバックして、駆動コイル４６、４
８への通電を制御し、非回転体に対する回転体の軸方向
間隔が常に所定の間隔となるように制御する。このよう
に、駆動コイル４６、４８と、磁石５６、５８と、コイ
ル側ヨーク４２と、磁石側ヨーク５２とによって能動型
磁気軸受４０を構成している。
【００２２】以上説明した図１、図２記載の実施形態に
よれば、能動型磁気軸受４０と、ヨーク４２、５２、磁
石５６、５８によって構成される受動型磁気軸受とを組
み合わせ、重力などの静的な外乱を受動型軸受で受け、
電力の必要な能動型磁気軸受４０で振動成分の制振のみ
を受け持つことができるようにしたため、消費電力を低
減し、かつ、回転体と非回転体との接触を確実に防止し
て寿命を飛躍的に向上させることができる。
よれば、能動型磁気軸受４０と、ヨーク４２、５２、磁
石５６、５８によって構成される受動型磁気軸受とを組
み合わせ、重力などの静的な外乱を受動型軸受で受け、
電力の必要な能動型磁気軸受４０で振動成分の制振のみ
を受け持つことができるようにしたため、消費電力を低
減し、かつ、回転体と非回転体との接触を確実に防止し
て寿命を飛躍的に向上させることができる。
【００２３】また、動圧スラスト軸受２５と能動型磁気
軸受４０とを組み合わせることにより、静剛性は能動型
磁気軸受４０に、動剛性は動圧軸受２５に受け持たせ
る、というように、それぞれの軸受の特性を活かした使
い方をしているため、動圧スラスト軸受２５と能動型磁
気軸受４０のいずれか一方のみを用いた場合よりも、高
精度で寿命が長く、起動時の負荷トルクを著しく小さく
することができる。さらに、動圧スラスト軸受２５と能
動型磁気軸受４０とを組み合わせているため、動圧軸受
２５のみの場合よりも動圧軸受にかかる負担を軽くし
て、動圧軸受２５を形成する微小隙間の間隔を比較的大
きくすることができ、動圧軸受２５を構成する部品の加
工精度や組み立て精度の管理が容易になるため、製造コ
ストの低減を図ることができる。
軸受４０とを組み合わせることにより、静剛性は能動型
磁気軸受４０に、動剛性は動圧軸受２５に受け持たせ
る、というように、それぞれの軸受の特性を活かした使
い方をしているため、動圧スラスト軸受２５と能動型磁
気軸受４０のいずれか一方のみを用いた場合よりも、高
精度で寿命が長く、起動時の負荷トルクを著しく小さく
することができる。さらに、動圧スラスト軸受２５と能
動型磁気軸受４０とを組み合わせているため、動圧軸受
２５のみの場合よりも動圧軸受にかかる負担を軽くし
て、動圧軸受２５を形成する微小隙間の間隔を比較的大
きくすることができ、動圧軸受２５を構成する部品の加
工精度や組み立て精度の管理が容易になるため、製造コ
ストの低減を図ることができる。
【００２４】次に、本発明にかかる軸受装置の各種変形
実施形態について説明する。ただし、何れもスピンドル
モータの例であり、モータの部分、スラスト動圧軸受の
部分、ラジアル動圧軸受の部分などは、上記実施形態と
同じ構成になっているので、同じ構成部分には同じ符号
を付して説明は簡略化することにする。
実施形態について説明する。ただし、何れもスピンドル
モータの例であり、モータの部分、スラスト動圧軸受の
部分、ラジアル動圧軸受の部分などは、上記実施形態と
同じ構成になっているので、同じ構成部分には同じ符号
を付して説明は簡略化することにする。
【００２５】図３に示す実施形態は、能動型磁気軸受６
１及び受動型磁気軸受を、回転体であるロータハウジン
グ３６の外周部と、非回転体であるフレーム１０との間
に設けたものである。ロータハウジング３６の外周部に
は、下端部にフランジ６６を有して断面Ｌ字状に形成さ
れたリング状の磁石側ヨーク６４が取り付けられ、この
ヨーク６４本体の外周面にリング状の磁石７２が取り付
けられている。フレーム１０には、上記ヨーク６４、磁
石７２と対向する位置に、下端部に内向きのフランジ７
０を有して断面逆Ｌ字状に形成されたリング状のコイル
側ヨーク６８が固定され、このヨーク６８本体の内周面
に、この内周面に沿って巻き回された駆動コイル７４が
固定されている。
１及び受動型磁気軸受を、回転体であるロータハウジン
グ３６の外周部と、非回転体であるフレーム１０との間
に設けたものである。ロータハウジング３６の外周部に
は、下端部にフランジ６６を有して断面Ｌ字状に形成さ
れたリング状の磁石側ヨーク６４が取り付けられ、この
ヨーク６４本体の外周面にリング状の磁石７２が取り付
けられている。フレーム１０には、上記ヨーク６４、磁
石７２と対向する位置に、下端部に内向きのフランジ７
０を有して断面逆Ｌ字状に形成されたリング状のコイル
側ヨーク６８が固定され、このヨーク６８本体の内周面
に、この内周面に沿って巻き回された駆動コイル７４が
固定されている。
【００２６】上記ヨーク６４のフランジ６６の外周面
と、ヨーク６８のフランジ７０の内周面７０は、互いに
半径方向の対向間隔が狭められた対向面部となってい
る。磁石７２から出た磁束は、ヨーク６４を通り、上記
対向面部を横切ってヨーク６８に至り、駆動コイル７
４、および間隙を通って磁石７２に戻るように、磁気回
路が構成されている。上記ヨーク６４、６８のフランジ
６６、７０が磁気的に吸引しあい、回転体を非回転体に
対し軸方向の所定位置に保持しようとするため、ヨーク
６４、６８、磁石７２は、受動型磁気軸受を構成してい
る。
と、ヨーク６８のフランジ７０の内周面７０は、互いに
半径方向の対向間隔が狭められた対向面部となってい
る。磁石７２から出た磁束は、ヨーク６４を通り、上記
対向面部を横切ってヨーク６８に至り、駆動コイル７
４、および間隙を通って磁石７２に戻るように、磁気回
路が構成されている。上記ヨーク６４、６８のフランジ
６６、７０が磁気的に吸引しあい、回転体を非回転体に
対し軸方向の所定位置に保持しようとするため、ヨーク
６４、６８、磁石７２は、受動型磁気軸受を構成してい
る。
【００２７】また、ギャップセンサ５０の出力に応じて
駆動コイル７４への通電を制御することにより、非回転
体に対する回転体の軸方向の位置を微調整することがで
きる。したがって、ヨーク６４、６８、磁石７２、駆動
コイル７４は、能動型磁気軸受を構成している。このよ
うに、図３に示す実施形態も、スラスト動圧軸受２５を
有するとともに、受動型磁気軸受及び能動型磁気軸受６
１を有しているため、図１、図２に示す実施形態と同様
の効果を得ることができる。
駆動コイル７４への通電を制御することにより、非回転
体に対する回転体の軸方向の位置を微調整することがで
きる。したがって、ヨーク６４、６８、磁石７２、駆動
コイル７４は、能動型磁気軸受を構成している。このよ
うに、図３に示す実施形態も、スラスト動圧軸受２５を
有するとともに、受動型磁気軸受及び能動型磁気軸受６
１を有しているため、図１、図２に示す実施形態と同様
の効果を得ることができる。
【００２８】図４、図５に示す実施形態は、図３に示す
実施形態に似ており、磁石側ヨーク８０とコイル側ヨー
ク８６の形状が断面溝形になっている点が異なってい
る。図４、図５において、磁石側ヨーク８０は上下両端
部に外向きのフランジ８２、８４を有し、コイル側ヨー
ク８６は上下両端部に内向きのフランジ８８、９０を有
し、フランジ８２の外周面とフランジ８８の内周面は、
互いに半径方向の対向間隔が狭められた対向面部となっ
ており、フランジ８４外周面とフランジ９０の内周面
も、互いに半径方向の対向間隔が狭められた対向面部と
なっている。
実施形態に似ており、磁石側ヨーク８０とコイル側ヨー
ク８６の形状が断面溝形になっている点が異なってい
る。図４、図５において、磁石側ヨーク８０は上下両端
部に外向きのフランジ８２、８４を有し、コイル側ヨー
ク８６は上下両端部に内向きのフランジ８８、９０を有
し、フランジ８２の外周面とフランジ８８の内周面は、
互いに半径方向の対向間隔が狭められた対向面部となっ
ており、フランジ８４外周面とフランジ９０の内周面
も、互いに半径方向の対向間隔が狭められた対向面部と
なっている。
【００２９】磁石側ヨーク８０の外周面には、フランジ
８２、８４間において磁石７６が固着され、コイル側ヨ
ーク８６の内周面には、フランジ８８、９０間において
コイル７８が固定されている。コイル７８はヨーク８６
の内周面に沿って巻き回されている。磁石７６から出た
磁束は、空隙とコイル７８を横切ったあとヨーク８６で
上下に分かれ、フランジ８８、フランジ８２、ヨーク８
０の本体を通って磁石７６に戻る磁気回路と、フランジ
９０、フランジ８４、ヨーク８０の本体を通って磁石７
６に戻る磁気回路とがある。上記フランジ８８、８２が
磁気的に吸引しあい、かつ、フランジ９０、８４が磁気
的に吸引しあい、回転体を非回転体に対し軸方向の所定
位置に保持しようとするため、ヨーク８０、８６、磁石
７６は、受動型磁気軸受を構成している。
８２、８４間において磁石７６が固着され、コイル側ヨ
ーク８６の内周面には、フランジ８８、９０間において
コイル７８が固定されている。コイル７８はヨーク８６
の内周面に沿って巻き回されている。磁石７６から出た
磁束は、空隙とコイル７８を横切ったあとヨーク８６で
上下に分かれ、フランジ８８、フランジ８２、ヨーク８
０の本体を通って磁石７６に戻る磁気回路と、フランジ
９０、フランジ８４、ヨーク８０の本体を通って磁石７
６に戻る磁気回路とがある。上記フランジ８８、８２が
磁気的に吸引しあい、かつ、フランジ９０、８４が磁気
的に吸引しあい、回転体を非回転体に対し軸方向の所定
位置に保持しようとするため、ヨーク８０、８６、磁石
７６は、受動型磁気軸受を構成している。
【００３０】ギャップセンサ５０の出力に応じて駆動コ
イル７８への通電を制御することにより、非回転体に対
する回転体の軸方向の位置を微調整することができる。
したがって、ヨーク８０、８６、磁石７６、駆動コイル
７８は、能動型磁気軸受７５を構成している。このよう
に、図４に示す実施形態も、スラスト動圧軸受２５を有
するとともに、受動型磁気軸受及び能動型磁気軸受７５
を有しているため、図１、図２に示す実施形態と同様の
効果を得ることができる。
イル７８への通電を制御することにより、非回転体に対
する回転体の軸方向の位置を微調整することができる。
したがって、ヨーク８０、８６、磁石７６、駆動コイル
７８は、能動型磁気軸受７５を構成している。このよう
に、図４に示す実施形態も、スラスト動圧軸受２５を有
するとともに、受動型磁気軸受及び能動型磁気軸受７５
を有しているため、図１、図２に示す実施形態と同様の
効果を得ることができる。
【００３１】図６に示す実施形態は、図３に示す実施形
態における能動型磁気軸受及び受動型磁気軸受を軸受部
材１８とこれに対向するロータハウジング３６の内周側
に設けた形態になっている。また、非回転体である軸受
部材１８に駆動コイル６９を、回転体であるロータハウ
ジング３６に磁石７１を配置した形態になっている。図
６において、符号６５はコイル側ヨークを、６７はその
フランジを、７３は磁石側ヨークを、７５はそのフラン
ジをそれぞれ示す。二つのヨーク６５、７３のフランジ
６７、７５は、半径方向の対向間隔が狭められた対向面
部を互いに構成していて、この対向面部によって受動型
磁気軸受が構成されている。
態における能動型磁気軸受及び受動型磁気軸受を軸受部
材１８とこれに対向するロータハウジング３６の内周側
に設けた形態になっている。また、非回転体である軸受
部材１８に駆動コイル６９を、回転体であるロータハウ
ジング３６に磁石７１を配置した形態になっている。図
６において、符号６５はコイル側ヨークを、６７はその
フランジを、７３は磁石側ヨークを、７５はそのフラン
ジをそれぞれ示す。二つのヨーク６５、７３のフランジ
６７、７５は、半径方向の対向間隔が狭められた対向面
部を互いに構成していて、この対向面部によって受動型
磁気軸受が構成されている。
【００３２】また、ヨーク６５、７３、磁石７１、コイ
ル６９によって、図３に示す実施形態と同様に、能動型
磁気軸受６３を構成している。このように、図６に示す
実施形態も、スラスト動圧軸受２５を有するとともに、
受動型磁気軸受及び能動型磁気軸受６３を有しているた
め、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
ル６９によって、図３に示す実施形態と同様に、能動型
磁気軸受６３を構成している。このように、図６に示す
実施形態も、スラスト動圧軸受２５を有するとともに、
受動型磁気軸受及び能動型磁気軸受６３を有しているた
め、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】図７に示す実施形態は、図４に示す実施形
態における能動型磁気軸受及び受動型磁気軸受を軸受部
材１８とこれに対向するロータハウジング３６の内周側
に設けた形態になっている。また、非回転体である軸受
部材１８に駆動コイル８８を、回転体であるロータハウ
ジング３６に磁石９０を配置した形態になっている。図
７において、符号９２はコイル側ヨークを、９４、９６
はそのフランジを、９８は磁石側ヨークを、１００，１
０２はそのフランジをそれぞれ示す。二つのヨーク９
２、９８のフランジ９４，１００、及びフランジ９６，
１０２は、それぞれ半径方向の対向間隔が狭められた対
向面部を互いに構成していて、この対向面部によって受
動型磁気軸受が構成されている。
態における能動型磁気軸受及び受動型磁気軸受を軸受部
材１８とこれに対向するロータハウジング３６の内周側
に設けた形態になっている。また、非回転体である軸受
部材１８に駆動コイル８８を、回転体であるロータハウ
ジング３６に磁石９０を配置した形態になっている。図
７において、符号９２はコイル側ヨークを、９４、９６
はそのフランジを、９８は磁石側ヨークを、１００，１
０２はそのフランジをそれぞれ示す。二つのヨーク９
２、９８のフランジ９４，１００、及びフランジ９６，
１０２は、それぞれ半径方向の対向間隔が狭められた対
向面部を互いに構成していて、この対向面部によって受
動型磁気軸受が構成されている。
【００３４】また、ヨーク９２、９４、磁石９０、コイ
ル８８によって、図４に示す実施形態と同様に、能動型
磁気軸受８７を構成している。このように、図７に示す
実施形態も、スラスト動圧軸受２５を有するとともに、
受動型磁気軸受及び能動型磁気軸受８７を有しているた
め、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
ル８８によって、図４に示す実施形態と同様に、能動型
磁気軸受８７を構成している。このように、図７に示す
実施形態も、スラスト動圧軸受２５を有するとともに、
受動型磁気軸受及び能動型磁気軸受８７を有しているた
め、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】これまで説明してきた実施形態は、能動型
磁気軸受を、磁石とコイルによって構成していたが、図
８に示す実施形態のように、駆動コイル１０４と、磁石
に代わる磁性体１０６で構成することもできる。図８に
おいて、軸受部材１８の上端部には、軸受部材１８の周
方向に沿って巻き回された駆動コイル１０４が埋め込ま
れている。ロータハウジング３６の、軸受部材１８の上
端面と対向する面には磁性板をリング状に形成した磁性
体１０６が固定され、上記駆動コイル１０４の上面と磁
性体１０６とが対向している。
磁気軸受を、磁石とコイルによって構成していたが、図
８に示す実施形態のように、駆動コイル１０４と、磁石
に代わる磁性体１０６で構成することもできる。図８に
おいて、軸受部材１８の上端部には、軸受部材１８の周
方向に沿って巻き回された駆動コイル１０４が埋め込ま
れている。ロータハウジング３６の、軸受部材１８の上
端面と対向する面には磁性板をリング状に形成した磁性
体１０６が固定され、上記駆動コイル１０４の上面と磁
性体１０６とが対向している。
【００３６】回転軸２０、ロータハウジング３６を含む
回転体が回転すると、スラスト動圧軸受２５によって回
転体はスラスト方向に無接触状態になる。ギャップセン
サ５０の出力に応じて駆動コイル１０４への通電を制御
することにより、非回転体である軸受部材１８に対する
磁性体１０６の磁気吸引力が制御され、非回転体に対す
る回転体の軸方向位置を制御することができる。このよ
うに、磁性体１０６と駆動コイル１０４とで能動型磁気
軸受１０３を構成している。しかし、この実施形態では
磁石を有していないため、受動型磁気軸受を構成するも
のではない。なお、この実施形態では、非回転体である
軸受部材１８と一体のスラスト受け２４にギャップセン
サ５０を埋め込み、このギャップセンサ５０を回転体で
ある回転軸２０の底面に対向させている。
回転体が回転すると、スラスト動圧軸受２５によって回
転体はスラスト方向に無接触状態になる。ギャップセン
サ５０の出力に応じて駆動コイル１０４への通電を制御
することにより、非回転体である軸受部材１８に対する
磁性体１０６の磁気吸引力が制御され、非回転体に対す
る回転体の軸方向位置を制御することができる。このよ
うに、磁性体１０６と駆動コイル１０４とで能動型磁気
軸受１０３を構成している。しかし、この実施形態では
磁石を有していないため、受動型磁気軸受を構成するも
のではない。なお、この実施形態では、非回転体である
軸受部材１８と一体のスラスト受け２４にギャップセン
サ５０を埋め込み、このギャップセンサ５０を回転体で
ある回転軸２０の底面に対向させている。
【００３７】図８に示す実施形態によれば、受動型磁気
軸受は有していないものの、スラスト動圧軸受２５と能
動型磁気軸受１０３を有していて、静剛性は能動型磁気
軸受１０３に、動剛性は動圧軸受２５に受け持たせる、
というように、それぞれの軸受の特性を活かした使い方
をしているため、動圧スラスト軸受２５と能動型磁気軸
受１０３のいずれか一方のみを用いた場合よりも、高精
度で寿命が長く、起動時の負荷トルクを著しく小さくす
ることができる。さらに、動圧軸受２５のみの場合より
も動圧軸受にかかる負担を軽くして、動圧軸受２５を形
成する微小隙間の間隔を比較的大きくすることができ、
動圧軸受２５を構成する部品の加工精度や組み立て精度
を厳密に管理する必要性をなくして、製造コストの低減
を図ることができる。
軸受は有していないものの、スラスト動圧軸受２５と能
動型磁気軸受１０３を有していて、静剛性は能動型磁気
軸受１０３に、動剛性は動圧軸受２５に受け持たせる、
というように、それぞれの軸受の特性を活かした使い方
をしているため、動圧スラスト軸受２５と能動型磁気軸
受１０３のいずれか一方のみを用いた場合よりも、高精
度で寿命が長く、起動時の負荷トルクを著しく小さくす
ることができる。さらに、動圧軸受２５のみの場合より
も動圧軸受にかかる負担を軽くして、動圧軸受２５を形
成する微小隙間の間隔を比較的大きくすることができ、
動圧軸受２５を構成する部品の加工精度や組み立て精度
を厳密に管理する必要性をなくして、製造コストの低減
を図ることができる。
【００３８】次に、本発明にかかる軸受装置を有するモ
ータの制御系統の例について、図９を参照しながら説明
する。図９において、モータ、能動型磁気軸受制御部１
１０は、ＣＰＵその他適宜の制御回路で構成されてい
る。モータ、能動型磁気軸受制御部１１０にはギャップ
センサ５０の出力信号と、モータ始動・停止部１１２か
らモータ始動指令及び停止指令信号が入力される。モー
タ、能動型磁気軸受制御部１１０は、モータ始動・停止
部１１２からの指令信号によってモータ１０８の始動・
停止を制御するとともに、モータの回転速度を検出する
センサ１１４からの信号に応じてモータの回転速度を制
御するようになっている。上記制御系統によって、ギャ
ップセンサによって検出される隙間が一定となるよう
に、能動型磁気軸受制御部が制御される。
ータの制御系統の例について、図９を参照しながら説明
する。図９において、モータ、能動型磁気軸受制御部１
１０は、ＣＰＵその他適宜の制御回路で構成されてい
る。モータ、能動型磁気軸受制御部１１０にはギャップ
センサ５０の出力信号と、モータ始動・停止部１１２か
らモータ始動指令及び停止指令信号が入力される。モー
タ、能動型磁気軸受制御部１１０は、モータ始動・停止
部１１２からの指令信号によってモータ１０８の始動・
停止を制御するとともに、モータの回転速度を検出する
センサ１１４からの信号に応じてモータの回転速度を制
御するようになっている。上記制御系統によって、ギャ
ップセンサによって検出される隙間が一定となるよう
に、能動型磁気軸受制御部が制御される。
【００３９】消費電力をより低くするように、上記制御
系統によって、図１０に示すような制御が行われる。モ
ータ始動の指令が出されるとモータが始動するとともに
能動型磁気軸受が動作を開始し、回転体と非回転体を非
接触状態にする。モータの回転数が所定の回転数になる
と、スラスト動圧軸受が機能して回転体を非回転体に対
し非接触状態で支持するため、能動型磁気軸受を停止さ
せる。図示されてはいないが、モータ停止時も、モータ
の回転数が所定の回転数以下になると能動型磁気軸受の
動作を開始させ、回転体が非回転体に接触しないように
し、モータが停止したら能動型磁気軸受の動作を停止さ
せるようにするとよい。
系統によって、図１０に示すような制御が行われる。モ
ータ始動の指令が出されるとモータが始動するとともに
能動型磁気軸受が動作を開始し、回転体と非回転体を非
接触状態にする。モータの回転数が所定の回転数になる
と、スラスト動圧軸受が機能して回転体を非回転体に対
し非接触状態で支持するため、能動型磁気軸受を停止さ
せる。図示されてはいないが、モータ停止時も、モータ
の回転数が所定の回転数以下になると能動型磁気軸受の
動作を開始させ、回転体が非回転体に接触しないように
し、モータが停止したら能動型磁気軸受の動作を停止さ
せるようにするとよい。
【００４０】また、能動型磁気軸受を制御するフィード
バックループの周波数帯域を適切に設定し、動圧軸受が
機能しない回転数に相当する周波数帯域の制御ゲインを
大きくし、動圧軸受が機能している回転数に対する周波
数帯域の制御ゲインを小さくすることにより、上記と同
様の効果を得ることができる。上記モータ、能動磁気軸
受制御部１１０は、モータ１０８が回転している間、ギ
ャップセンサ５０の出力に基づき、能動型磁気軸受の駆
動コイルへの通電を制御し、振動成分の制振を行う。
バックループの周波数帯域を適切に設定し、動圧軸受が
機能しない回転数に相当する周波数帯域の制御ゲインを
大きくし、動圧軸受が機能している回転数に対する周波
数帯域の制御ゲインを小さくすることにより、上記と同
様の効果を得ることができる。上記モータ、能動磁気軸
受制御部１１０は、モータ１０８が回転している間、ギ
ャップセンサ５０の出力に基づき、能動型磁気軸受の駆
動コイルへの通電を制御し、振動成分の制振を行う。
【００４１】本発明によれば、スラスト動圧軸受部は、
従来のスラスト動圧軸受部のように１０数μｍから数μ
ｍの微小隙間にする必要はなく、数１０μｍ以上にする
ことができる。また、受動型磁気軸受が十分な静剛性を
備えている場合は、粘性ダンパーとしてのみ機能するよ
うに設計することも可能である。なお、スラスト板とス
ラスト受けからなるスラスト動圧軸受部は、これを回転
体の抜け止めとして機能させることも可能である。
従来のスラスト動圧軸受部のように１０数μｍから数μ
ｍの微小隙間にする必要はなく、数１０μｍ以上にする
ことができる。また、受動型磁気軸受が十分な静剛性を
備えている場合は、粘性ダンパーとしてのみ機能するよ
うに設計することも可能である。なお、スラスト板とス
ラスト受けからなるスラスト動圧軸受部は、これを回転
体の抜け止めとして機能させることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】請求項１及び２記載の発明によれば、動
圧スラスト軸受と能動型磁気軸受とを組み合わせること
により、静剛性は能動型磁気軸受に、動剛性は動圧軸受
に受け持たせる、というように、それぞれの軸受の特性
を活かした使い方をしているため、動圧スラスト軸受と
能動型磁気軸受のいずれか一方のみを用いた場合より
も、高精度で寿命が長く、起動時の負荷トルクを著しく
小さくすることができる。さらに、動圧軸受のみの場合
よりも動圧軸受にかかる負担を軽くして、動圧軸受を形
成する微小隙間の間隔を比較的大きくすることができ、
動圧軸受を構成する部品の加工精度や組み立て精度を厳
密に管理する必要性をなくして、製造コストの低減を図
ることができる。
圧スラスト軸受と能動型磁気軸受とを組み合わせること
により、静剛性は能動型磁気軸受に、動剛性は動圧軸受
に受け持たせる、というように、それぞれの軸受の特性
を活かした使い方をしているため、動圧スラスト軸受と
能動型磁気軸受のいずれか一方のみを用いた場合より
も、高精度で寿命が長く、起動時の負荷トルクを著しく
小さくすることができる。さらに、動圧軸受のみの場合
よりも動圧軸受にかかる負担を軽くして、動圧軸受を形
成する微小隙間の間隔を比較的大きくすることができ、
動圧軸受を構成する部品の加工精度や組み立て精度を厳
密に管理する必要性をなくして、製造コストの低減を図
ることができる。
【００４３】請求項３記載の発明によれば、能動型磁気
軸受と、受動型磁気軸受とを組み合わせ、重力などの静
的な外乱を受動型軸受で受け、電力の必要な能動型磁気
軸受で振動成分の制振のみを受け持つことができるよう
にしたため、消費電力を低減し、かつ、回転体と非回転
体との接触を確実に防止して寿命を飛躍的に向上させる
ことができる。
軸受と、受動型磁気軸受とを組み合わせ、重力などの静
的な外乱を受動型軸受で受け、電力の必要な能動型磁気
軸受で振動成分の制振のみを受け持つことができるよう
にしたため、消費電力を低減し、かつ、回転体と非回転
体との接触を確実に防止して寿命を飛躍的に向上させる
ことができる。
【００４４】請求項４記載の発明によれば、能動型磁気
軸受は、回転体が所定の回転数以下のとき動作するよう
にしたから、動圧軸受が機能しない低回転領域で能動型
磁気軸受を機能させ、回転体と非回転体との接触を回避
することができる。
軸受は、回転体が所定の回転数以下のとき動作するよう
にしたから、動圧軸受が機能しない低回転領域で能動型
磁気軸受を機能させ、回転体と非回転体との接触を回避
することができる。
【図１】本発明にかかる軸受装置の一実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図２】同上軸受装置の能動型磁気軸受部分を拡大して
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】本発明にかかる軸受装置の別の実施形態を示す
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明にかかる軸受装置のさらに別の実施形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】同上軸受装置の能動型磁気軸受部分を拡大して
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】本発明にかかる軸受装置のさらに別の実施形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる軸受装置のさらに別の実施形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図８】本発明にかかる軸受装置のさらに別の実施形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図９】本発明に適用可能な制御系統の例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１０】同上制御系統の動作を示すフローチャートで
ある。
ある。
１８ 軸受部材 ２０ 回転軸 ２５ スラスト軸受 ２６ ラジアル軸受 ２８ ラジアル軸受 ４０ 能動型磁気軸受 ４２ コイル側ヨーク ４６ 駆動コイル ４８ 駆動コイル ５０ ギャップセンサ ５６ 磁石 ５８ 磁石 ６０ 磁石側ヨーク ６１ 能動型磁気軸受 ６２ 磁石側ヨーク ６３ 能動型磁気軸受 ７２ 磁石 ７４ 駆動コイル １０６ 磁性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J102 AA01 AA08 BA17 BA18 BA19 CA03 CA04 CA09 CA11 CA17 CA27 DA02 DA09 DA10 DA11 DB05 DB11 GA02 GA03 GA13 5D109 BB03 BB12 BB18 BB19 BB21 BB22 5H607 AA04 BB01 BB07 BB09 BB14 BB17 CC01 GG19 GG21
Claims (6)
- 【請求項１】 回転体と、この回転体を回転自在に支持
する非回転体と、上記回転体と非回転体との間に介在す
る潤滑流体とを有し、上記回転体と非回転体との間に形
成されているスラスト軸受により上記回転体をスラスト
方向に支持する軸受装置において、 上記回転体と非回転体の一方側に駆動コイルが、他方側
に磁石が配置されて能動型磁気軸受が構成され、 上記回転体と非回転体の軸方向間隔を検出するギャップ
センサが設けられ、 上記ギャップセンサの出力により、上記駆動コイルへの
通電を制御し上記軸方向間隔を制御することを特徴とす
る軸受装置。 - 【請求項２】 能動型磁気軸受は、半径方向に対向する
駆動コイルを保持するコイル側ヨークと、磁石を保持す
る磁石側ヨークとを備えた請求項１記載の軸受装置。 - 【請求項３】 コイル側ヨークと磁石側ヨークは、半径
方向の対向間隔が狭められた対向面部を互いに有し、こ
の対向面部により受動型磁気軸受が構成されている請求
項２記載の軸受装置。 - 【請求項４】 能動型磁気軸受は、回転体が所定の回転
数以下のとき動作させるようにした請求項１記載の軸受
装置。 - 【請求項５】 能動型磁気軸受は、回転体と非回転体の
一方側に配置された駆動コイルと、他方側に配置された
磁石に代わる磁性体とを有してなる請求項１記載の軸受
装置。 - 【請求項６】 回転体と非回転体との間にラジアル動圧
力を発生するラジアル軸受が設けられている請求項１か
ら５までのいずれかに記載の軸受装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000309065A JP2002122137A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 軸受装置 |
| US09/969,187 US6498411B2 (en) | 2000-10-10 | 2001-10-01 | Bearing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000309065A JP2002122137A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002122137A true JP2002122137A (ja) | 2002-04-26 |
Family
ID=18789287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000309065A Pending JP2002122137A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 軸受装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6498411B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002122137A (ja) |
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| JP2016524448A (ja) * | 2013-07-02 | 2016-08-12 | ロジャー， デイビッドＲＯＤＧＥＲ， Ｄａｖｉｄ | 電気機械における軸受力の低減 |
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| WO2021077859A1 (zh) * | 2019-10-25 | 2021-04-29 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种磁悬浮轴承控制方法、装置、存储介质及磁悬浮系统 |
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| CN1327142C (zh) * | 2003-06-17 | 2007-07-18 | 财团法人工业技术研究院 | 磁浮轴承结构 |
| ATE483114T1 (de) * | 2005-08-24 | 2010-10-15 | Mecos Traxler Ag | Magnetlagereinrichtung mit verbesserter gehäusedurchführung bei vakuum |
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| US9752615B2 (en) | 2007-06-27 | 2017-09-05 | Brooks Automation, Inc. | Reduced-complexity self-bearing brushless DC motor |
| WO2009003186A1 (en) | 2007-06-27 | 2008-12-31 | Brooks Automation, Inc. | Multiple dimension position sensor |
| WO2009003193A1 (en) | 2007-06-27 | 2008-12-31 | Brooks Automation, Inc. | Position feedback for self bearing motor |
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| KR102617936B1 (ko) | 2007-07-17 | 2023-12-27 | 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드 | 기판 운송 장치 |
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2000
- 2000-10-10 JP JP2000309065A patent/JP2002122137A/ja active Pending
-
2001
- 2001-10-01 US US09/969,187 patent/US6498411B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| US20020070617A1 (en) | 2002-06-13 |
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