JP2006194449A

JP2006194449A - 動圧軸受け装置

Info

Publication number: JP2006194449A
Application number: JP2006084660A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Hayashi; 智彦林; Isamu Takehara; 勇竹原
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】小型化、かつ薄型化しても十分な動圧が得られ、安定性に富む動圧
軸受装置の提供。
【解決手段】フランジ円板部１５の表面および裏面を、回転体の軸方向を支
持するためのスラスト動圧軸受部１５ａ、１５ｃとし、フランジ円板部１５の外
周面を、回転体の半径方向を支持するためのラジアル動圧軸受部１５ｆとした。
そして、スラスト動圧軸受部１５ａ、１５ｃの円周方向に、複数のスラスト溝を
設け、かつ、ラジアル動圧軸受部１５ｆの周方向に、複数のラジアル溝１５ｅを
設けるようにした。このため、ラジアル動圧軸受部１５ｆの半径方向の長さＲ１
を従来よりも長くできるために、その高さＬ１を低くしても、回転体を支持する
のに十分な剛性が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スピンドルモータなどのモータの軸受として使用される動圧軸受装置に関する。

従来、この種の動圧軸受装置としては、図６に示すものが知られている。
この動圧軸受装置は、図６に示すように、円柱状のラジアル動圧軸受１と、こ
のラジアル動圧軸受１に続く鍔状のスラスト動圧軸受５とから構成され、ラジア
ル動圧軸受１で回転体３の半径方向を支持し、スラスト動圧軸受５で回転体３の
軸方向を支持するものが知られている。
ラジアル動圧軸受１の軸受面の周方向には、図示のように溝（グルーブ）６が
設けられ、スラスト動圧軸受５の軸受面にも同様に溝（図示せず）が設けられて
いる。また、ラジアル動圧軸受１と回転体３の間の空隙２には油が充填され、ス
ラスト動圧軸受５と回転体３の間の空隙４に油が充填されている。

このような構成の動圧軸受装置では、回転体３の停止時には、回転体３の内周
面が、回転体３の自重によりラジアル動圧軸受１の表面等に接触している。この
ため、ラジアル動圧軸受１における空隙２、およびスラスト動圧軸受５における
空隙４は均一ではなく、その空隙に狭い部分と広い部分とが存在する。
このため、回転体３が回転を始めると、油の粘性により、空隙の狭い部分に油
が引き込まれて圧縮され、油の圧力が高まるので、この圧力が回転体３の荷重と
釣り合って回転体３を支え、空隙２および空隙４に油の膜が形成される。
このように、回転体３の回転により発生する動圧により、回転体３はラジアル
動圧軸受１とスラスト動圧軸受５に非接触で支持される。

ところで、図６に示すような従来の動圧軸受装置において、回転体３が小型化、かつ薄型化するような場合には、それに応じてラジアル動圧軸受１を短くする
必要がある。
しかし、従来の構成のままラジアル動圧軸受１を短くしても、回転体３の半径
方向における十分な動圧が得られず、軸受として小型化、薄型化に対応できない
と考えられる。

そこで、本発明の目的は、回転体の小型化、薄型化に際して、十分な剛性が得
られるようにした動圧軸受装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、固定部に固定される、軸受用の円板（フランジ円板１５）を備え、この円板の表面および裏面を、回転体の軸方向を
支持するためのスラスト動圧軸受部１５ａ、１５ｃとし、円板の外周面を、回転
体の半径方向を支持するためのラジアル動圧軸受部１５ｆとするようにした。
また、上記円板の表裏面の円周方向に、複数のスラスト溝１５ｂ、１５ｄを設
け、かつ、円板の外周表面の周方向に、ラジアル溝１５ｅを設けている。
このため、本発明では、ラジアル動圧軸受部１５ｆは、その半径方向の長さが
、従来に比べて大きくできるために、その高さを低くしても、回転体を支持する
のに十分な剛性が得られる。従って、本発明では、回転体を薄型化、小型化する
に際して、十分な剛性を維持しつつ動圧軸受の全体の高さを低くして小型化でき
る。

また、上記のスラスト動圧軸受部１５ａ、１５ｃと上記のラジアル動圧軸受部
１５ｆとはモータの軸受とするのが好適であり、上記の回転体はそのモータの回
転部とするのが好適である。さらに、そのモータは、高速回転のモータとするの
が好適である。

本発明によれば、軸受用の円板を備え、この円板の表面および裏面を、回転体の軸方向を支持するためのスラスト動圧軸受部とし、円板の外周面を、回転体の半径方向を支持するためのラジアル動圧軸受部とした。
このため、本発明では、ラジアル動圧軸受部において、その半径方向の長さが
、従来に比べて大きくできるために、その高さを低くしても、回転体を支持する
のに十分な剛性が得られる。従って、本発明では、軸受する回転体を薄型化、小
型化するに際して、十分な剛性を維持しつつ動圧軸受の全体の高さを低くできる
。

以下、本発明の動圧軸受装置の好適な実施の形態について、図１ないし図５を
参照して詳細に説明する。
図１は、この実施の形態の動圧軸受装置を高速回転のスピンドルモータに適用
した場合の全体構成を示す断面図である。
この実施の形態は、図１に示すように固定台１１を有し、この固定台１１の中
心に中心孔１２が穿設され、この中心孔１２に円柱状の固定軸１３の下部側が圧
入されている。
固定軸１３の上部には、図１および図２に示すように、固定軸１３と同軸状に
軸受用のフランジ円板１５が設けられている。このフランジ円板１５は、固定軸
１３に一体に形成されているが、これに代えて固定軸１３とは別個に構成し、適
宜手段で接続するようにしても良い。
固定軸１３の内部中央の軸方向には、油を注入するための注入孔１６が設けら
れている。注入孔１６の開口は、油の注入後には密封栓１４により塞ぐことがで
きるようになっている。

フランジ円板１５の外周面は、カップ状ロータ１７とスラスト押さえ部１８か
らなる回転体の半径方向を支持するためのラジアル動圧軸受部１５ｆとして構成
されている。
このラジアル動圧軸受部１５ｆの周方向には、図２に示すように、流体を押し
込んで圧力を発生させるためのラジアル溝（グルーブ）１５ｅが、等間隔に複数
個設けられている。この各ラジアル溝１５ｅは、図２に示すように、例えばＶ字
を横に向けた形態でかつ後端が行き止まりとなるように形成されている。ラジア
ル溝１５ｅの幅と、ラジアル溝１５ｅとラジアル溝１５ｅとの間隔は、ほぼ同じ
に形成されている。

フランジ円板１５の表面および裏面は、カップ状ロータ１７とスラスト押さえ
部１８からなる回転体の軸方向を支持するためのスラスト動圧軸受部１５ａ、１５ｃとしている。
また、図３に示すように、スラスト動圧軸受部１５ａのうち、中心から所定距
離を置いた位置に、円周方向に向けて、流体を押し込んで圧力を発生させるため
のスラスト溝１５ｂが、等間隔に複数個設けられている。このスラスト溝１５ｂ
の幅と、スラスト溝１５ｂとスラスト溝１５ｂとの間隔は、図３に示すようにほ
ぼ同じに形成されている。
さらに、図４に示すように、スラスト動圧軸受部１５ｃのうち、中心から所定
距離を置いた位置に、円周方向に向けて、スラスト溝１５ｂと同様のスラスト溝
１５ｄが等間隔に複数個設けられている。
なお、このスラスト溝１５ｄは、概念的に書いたものであり、実際には、スラ
スト溝１５ｂと同様に、スラスト溝１５ｄの幅と、スラスト溝１５ｄとスラスト
溝１５ｄとの間隔は、ほぼ同じに形成されている。

カップ状ロータ１７の中央には、全体がほぼ漏斗状の凹部が形成され、この凹
部の底部に、固定軸１３の上部外周と嵌合する中央孔１９が設けられている。そ
の凹部の傾斜部には、中央孔１９と同軸状かつ環状に形成される３段からなる段
部２０、２１、２２が設けられている。
段部２０にはフランジ円板１５が嵌合され、段部２１にはスラスト押さえ部１
８のフランジ部が嵌合されている。さらに、スラスト押さえ部１８には、環状に
形成されるチャック用のマグネット２３が嵌合されるとともに、そのマグネット
２３の外周部が段部２２に嵌合されている。

このような構成により、カップ状ロータ１７等からなる回転体は、スラスト動
圧軸受部１５ａ、１５ｃにより軸方向が軸受され、ラジアル動圧軸受１５ｆによ
り半径方向が軸受可能となる。
そして、図５に示すように、スラスト動圧軸受部１５ａ、１５ｃとその回転体
との間には空隙２４が形成され、ラジアル動圧軸受部１５ｆとその回転体との間
には空隙３０が形成される。
空隙２４、および空隙３０内には、図５に示すように、注入孔１６から注入さ
れた油が充填され、その溢れた油は、固定台１１の中央部側の上面に、環状に形
成される断面が凹状の油溜り２７内に収容されるように構成されている。その油
の充填後には、注入孔１６の開口は、密封栓１４により塞がれる。
また、固定台１１の外周側であって、カップ状ロータ１７の内周面に取り付け
た磁石２８と対向する位置に、鉄心に巻線を巻いた固定子２６が取付けられ、磁
石２８と固定子２６によりモータが形成されている。

次に、このような構成からなる実施の形態の動作について説明する。
カップ状ロータ１７とスラスト押さえ部１８かるなる回転体の停止時には、そ
の回転体の内周面（軸受けされる面）が、回転体の自重によりスラスト動圧軸受
１５ａ、１５ｃやラジアル動圧軸受１５ｆの表面に接触している。このため、空
隙２４、３０は均一ではなく、狭い部分と広い部分とが存在する状態となる。
このため、カップ状ロータ１７とスラスト押さえ部１８かるなる回転体が回転
を始めると、空隙２４、空隙３０に充填されている油の粘性により、空隙２４、
空隙３０の狭い部分に油が引き込まれて圧縮され、油の圧力が高まるので、この
圧力が回転体の荷重と釣り合って回転体を支え、空隙２４、空隙３０に油の膜が
形成される。
このように、カップ状ロータ１７とスラスト押さえ部１８かるなる回転体の回
転により発生する動圧により、回転体はスラスト動圧軸受１５ａ、１５ｃ、およ
びラジアル動圧軸受１５ｆに非接触に支持される。

以上説明したように、この実施の形態では、フランジ円板１５の表面および裏
面に複数のスラスト溝１５ｂ、１５ｄを設けてスラスト動圧軸受部１５ａ、１５
ｃとし、フランジ円板１５の外周面に複数のラジアル溝１５ｅを設けてラジアル
動圧軸受部１５ｆとした。
このため、図２に示すように、ラジアル動圧軸受部１５ｆは、その半径方向の
長さＲ１が、図６に示す従来のラジアル動圧軸受１の半径方向の長さＲ２に比べ
て大きくできるために、その高さＬ１を低くしても、カップ状ロータ１７の回転
を支持するのに十分な剛性が得られる。従って、この実施の形態では、カップ状
ロータ１７からなる回転体を薄型化、小型化するに際して、動圧軸受の全体の高
さを低くできる。
なお、ラジアル動圧軸受部１５ｆは、その高さＬ１分だけでは十分な剛性が得
られないような場合には、この不足する剛性を補完するために、図２に示すよう
に、固定軸１３の上部の上下方向の高さＬ２分についてラジアル動圧軸受１３ａ
とするようにしても良い。この場合には、高さＬ２は、図６に示す従来のラジア
ル動圧軸受１の高さＬ３よりも相当に短くでき、（Ｌ１＋Ｌ２）＜Ｌ３となるの
で、従来よりも動圧軸受の全体の高さを低くできる。

この実施の形態では、スラスト動圧軸受部１５ａ、15ｃと、ラジアル動圧軸受
部１５ｆとをフランジ円板１５に一体に設けるようにしたので、両者の直角度の
精度が良くなる。
さらに、この実施の形態では、スラスト動圧軸受部１５ａ、15ｃと、ラジアル
動圧軸受部１５ｆとをフランジ円板１５に一体に設け、動圧軸受の全体の高さを
低くしたので、相対的に固定軸１３の下部側の中心孔１２に圧入される部分が長
く取れ、その結果、固定軸１３の取付け強度が大きくとれる。

なお、この実施の形態では、スラスト動圧軸受部１５ａ、１５ｃにスラスト溝
１５ｂ、１５ｄを設け、ラジアル動圧軸受１５ｆにラジアル溝１５ｅを設けるよ
うにしたが、これに代えて軸受されるカップ状ロータ１７の軸受される面に溝を
設けるようにしても良く、または軸受部と軸受けされる軸受面の両方に溝を設け
るようにしても良い。
また、この実施の形態では、空隙２４、空隙３０に油を充填させた動圧軸受と
して説明したが、本発明は、空隙２４、空隙３０に油を充填させない動圧空気軸
受でも良い。

本発明の実施の形態の動圧軸受装置を、スピンドルモータに適用した場合の全体構成を示す断面図である。この実施の形態の軸受部の正面図である。同軸受部の平面図である。同軸受部の下面図である。図１の要部の断面図である。従来装置の断面図である。

符号の説明

１１固定台
１３固定軸
１５フランジ円板
１５ａ、１５ｃスラスト動圧軸受部
１５ｂスラスト溝
１５ｅラジアル溝
１５ｆラジアル動圧軸受部
１７カップ状ロータ
１８スラスト押さえ部
２４、３０空隙

Claims

固定部に固定される、軸受用の円板を備え、
この円板の表面および裏面を、回転体の軸方向を支持するためのスラスト動圧軸受部とし、
前記円板の外周面を、前記回転体の半径方向を支持するためのラジアル動圧軸受部とすることを特徴とする動圧軸受装置。
前記円板の表裏面の円周方向に、複数のスラスト溝を設け、
かつ、前記円板の外周表面の周方向に、ラジアル溝を設けたことを特徴とする請
求項１記載の動圧軸受装置。
前記スラスト動圧軸受部と前記ラジアル動圧軸受部とはモータの軸受とし、前記回転体は前記モータの回転部としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の動圧軸受装置。
前記モータは、高速回転のモータであることを特徴とする請
求項３記載の動圧軸受装置。