JP3069039B2 - 動圧気体軸受 - Google Patents
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- 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
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/1065—Grooves on a bearing surface for distributing or collecting the liquid
-
- 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
- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
- F16C17/026—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は動圧気体軸受、特に
固定磁気記録装置、光走査装置等の高精度・高速回転を
必要とする機器の動圧気体軸受に関する。
固定磁気記録装置、光走査装置等の高精度・高速回転を
必要とする機器の動圧気体軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固定磁気記録装置（ＨＤＤ）、光
走査装置等の高精度・高速回転を要求される機器の回転
軸受部には、図２８、図２９で示すようなヘリングボー
ン溝の刻設されたヘリングボーン型動圧気体軸受が一般
に使用されていた。また、ヘリングボーン溝を形成する
ことなく、ヘリングボーン型動圧気体軸受と同様の性能
を得ることのできるクサビ型動圧気体軸受（図２６、図
２７）や多円弧型動圧気体軸受（図２３）も同様に使用
されていた。
走査装置等の高精度・高速回転を要求される機器の回転
軸受部には、図２８、図２９で示すようなヘリングボー
ン溝の刻設されたヘリングボーン型動圧気体軸受が一般
に使用されていた。また、ヘリングボーン溝を形成する
ことなく、ヘリングボーン型動圧気体軸受と同様の性能
を得ることのできるクサビ型動圧気体軸受（図２６、図
２７）や多円弧型動圧気体軸受（図２３）も同様に使用
されていた。
【０００３】従来の動圧気体軸受を、図２３に示す多円
弧型動圧気体軸受５１を採用した光走査装置８１を例と
して、図２２ないし図２５を用いて詳細に説明する。５
１は多円弧型動圧気体軸受で、外周面が多円弧形状に形
成され、ケース８３に固着された固定軸５９ｈの回り
に、内周が真円形状に形成された回転軸であるスリーブ
５７ｆが配設され、後述のモータ部を駆動することによ
り、回転軸であるスリーブ５７ｆが固定軸５９ｈの外周
を回転して、ラジアル方向の動圧を発生させることがで
きる。この多円弧型動圧気体軸受５１は、図２８ないし
図２９のヘリングボーン型動圧気体軸受５５ａ，５５ｂ
に比べて、ヘリングボーン溝（７７ｃ等）を刻設するた
めの工程が不要であるため加工が容易で、時計方向・反
時計方向のいずれの方向にも回転可能で、軸方向への気
体の流れを生じないためゴミや埃等の巻き込みを生じな
い等の特長を有するものである。回転軸であるスリーブ
５７ｆの外周にはマグネット８５が固着されており、こ
のマグネット８５と対向する箇所のケース８３には、コ
イル８８の巻回されたヨーク８７が配設されており、こ
のヨーク８７とマグネット８５とによりモータ部が構成
されている。また、スリーブ５７ｆの上部には回転多面
鏡８６が、下部にはスラスト軸受８４が各々配設されて
いる。ケース８３の上部には、カバ８２が設けられてお
り、ケース８３とカバ８２とにより、その内部は密閉さ
れている。（密閉せずに使用される場合もある。）
弧型動圧気体軸受５１を採用した光走査装置８１を例と
して、図２２ないし図２５を用いて詳細に説明する。５
１は多円弧型動圧気体軸受で、外周面が多円弧形状に形
成され、ケース８３に固着された固定軸５９ｈの回り
に、内周が真円形状に形成された回転軸であるスリーブ
５７ｆが配設され、後述のモータ部を駆動することによ
り、回転軸であるスリーブ５７ｆが固定軸５９ｈの外周
を回転して、ラジアル方向の動圧を発生させることがで
きる。この多円弧型動圧気体軸受５１は、図２８ないし
図２９のヘリングボーン型動圧気体軸受５５ａ，５５ｂ
に比べて、ヘリングボーン溝（７７ｃ等）を刻設するた
めの工程が不要であるため加工が容易で、時計方向・反
時計方向のいずれの方向にも回転可能で、軸方向への気
体の流れを生じないためゴミや埃等の巻き込みを生じな
い等の特長を有するものである。回転軸であるスリーブ
５７ｆの外周にはマグネット８５が固着されており、こ
のマグネット８５と対向する箇所のケース８３には、コ
イル８８の巻回されたヨーク８７が配設されており、こ
のヨーク８７とマグネット８５とによりモータ部が構成
されている。また、スリーブ５７ｆの上部には回転多面
鏡８６が、下部にはスラスト軸受８４が各々配設されて
いる。ケース８３の上部には、カバ８２が設けられてお
り、ケース８３とカバ８２とにより、その内部は密閉さ
れている。（密閉せずに使用される場合もある。）
【０００４】ここで、多円弧型動圧気体軸受５１につい
て詳細に説明すると、図２３は固定軸５９ｈとスリーブ
５７ｆとを組み合わせた状態の横断面図で、正弦波状の
円弧を３個備えた三円弧型動圧気体軸受を示している。
また、こららを円周方向に展開したものが図２４で、固
定軸５９ｈとスリーブ５７ｆとの間の間隔を示してい
る。これらの間には所定のクリアランスＣｒが設けられ
ており、さらに正弦波状の円弧による隙間αが設けられ
ている。スリーブ５７ｆが固定軸５９ｈの回りを回転す
ると、この隙間αにより図２５に示すような動圧が発生
し動圧気体軸受として機能する。この多円弧型動圧気体
軸受５１は、ヘリングボーン型動圧気体軸受５５ａ，５
５ｂとは異なり、軸方向への気体の流れを生じないた
め、ゴミや埃等の巻き込みがなく、清浄度を要求される
固定磁気記録装置（ＨＤＤ）や光走査装置への使用に適
している。また、図２６と図２７に示したクサビ型動圧
気体軸受５３ａ，５３ｂも、多円弧型動圧気体軸受５１
と同様に軸方向への気体の流れを生じない。
て詳細に説明すると、図２３は固定軸５９ｈとスリーブ
５７ｆとを組み合わせた状態の横断面図で、正弦波状の
円弧を３個備えた三円弧型動圧気体軸受を示している。
また、こららを円周方向に展開したものが図２４で、固
定軸５９ｈとスリーブ５７ｆとの間の間隔を示してい
る。これらの間には所定のクリアランスＣｒが設けられ
ており、さらに正弦波状の円弧による隙間αが設けられ
ている。スリーブ５７ｆが固定軸５９ｈの回りを回転す
ると、この隙間αにより図２５に示すような動圧が発生
し動圧気体軸受として機能する。この多円弧型動圧気体
軸受５１は、ヘリングボーン型動圧気体軸受５５ａ，５
５ｂとは異なり、軸方向への気体の流れを生じないた
め、ゴミや埃等の巻き込みがなく、清浄度を要求される
固定磁気記録装置（ＨＤＤ）や光走査装置への使用に適
している。また、図２６と図２７に示したクサビ型動圧
気体軸受５３ａ，５３ｂも、多円弧型動圧気体軸受５１
と同様に軸方向への気体の流れを生じない。
【０００５】このように構成された多円弧型動圧気体軸
受５１を備える光走査装置８１では、モータ部のコイル
８８を励磁することにより、回転軸であるスリーブ５７
ｆを回転させ、固定軸５９ｈの外周面とスリーブ５７ｆ
の内周面との間に動圧を発生させ、スリーブ５７ｆに配
設している回転多面鏡８６を回転させることができる。
受５１を備える光走査装置８１では、モータ部のコイル
８８を励磁することにより、回転軸であるスリーブ５７
ｆを回転させ、固定軸５９ｈの外周面とスリーブ５７ｆ
の内周面との間に動圧を発生させ、スリーブ５７ｆに配
設している回転多面鏡８６を回転させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな多円弧型動圧気体軸受５１には、次のような問題点
があることが判明した。
うな多円弧型動圧気体軸受５１には、次のような問題点
があることが判明した。
【０００７】高湿度環境下で使用している場合に、固定
軸５９ｈと回転軸であるスリーブ５７ｆとの間に水が発
生し、多円弧型動圧気体軸受５１に水の膜が形成され
る。気体が空気であるとした場合に、水の粘性係数は空
気の約１００倍であるため、多円弧型動圧気体軸受５１
における、固定軸５９ｈとスリーブ５７ｆとの間に生ず
る摩擦、すなわちせん断力τも約１００倍となり、非常
に損失の大きい軸受となってしまう。さらに、このせん
断力τにより、軸受表面である固定軸５９ｈの外周面ま
たはスリーブ５７ｆの内周面を摩耗させ、あるいは損傷
させることにより、動圧気体軸受の寿命を縮めさせ、摩
耗や損傷が進行すると焼き付きを生じる場合もある。こ
れにより破損した軸受の表面状態を図２１に示す。
軸５９ｈと回転軸であるスリーブ５７ｆとの間に水が発
生し、多円弧型動圧気体軸受５１に水の膜が形成され
る。気体が空気であるとした場合に、水の粘性係数は空
気の約１００倍であるため、多円弧型動圧気体軸受５１
における、固定軸５９ｈとスリーブ５７ｆとの間に生ず
る摩擦、すなわちせん断力τも約１００倍となり、非常
に損失の大きい軸受となってしまう。さらに、このせん
断力τにより、軸受表面である固定軸５９ｈの外周面ま
たはスリーブ５７ｆの内周面を摩耗させ、あるいは損傷
させることにより、動圧気体軸受の寿命を縮めさせ、摩
耗や損傷が進行すると焼き付きを生じる場合もある。こ
れにより破損した軸受の表面状態を図２１に示す。
【０００８】ここで、多円弧型気体軸受５１において、
水が発生するメカニズムとしては、同一円周内におい
て、気体に圧力変化（温度変化を伴う）が生じる（図２
５参照）ことにより、気体に含まれる水分（水蒸気）が
結露する場合と、気体に圧力が加えられることにより、
気体に含まれる水分（水蒸気）が飽和して液化する場合
とが考えられる。多円弧型動圧気体軸受５１では、軸方
向に気体の流れを生じないため、このような現象が確認
されたが、他のヘリングボーン型動圧気体軸受（図２８
及び図２９参照）や、クサビ型動圧気体軸受（図２６及
び図２７参照）においても同様の現象が発生しているこ
とが、実験により確認されている。また、ヘリングボー
ン型動圧気体軸受の場合には、その構造から軸方向への
気体の流れを生じている場合がほとんどであり、その結
果、この軸方向への気体の流れにより、水の膜の発生が
抑制され、このような現象が発見されないまま、今日に
至っているに過ぎない。しかし、極端な高湿度環境下で
使用する場合には、ヘリングボーン溝のポンピング作用
により、軸受部の圧力が高くなる部分（図２８の圧力分
布図、図２９の圧力分布図参照）（以下、高圧力部と称
する）に水の膜が発生し、回転性能の劣化等を引き起こ
すことが、実験により確認されている（図１９参照）。
このように、動圧気体軸受においては、気体中に含まれ
る水分（水蒸気）が水となり、固定軸と回転軸との間に
水の膜が形成されることにより、せん断力が増加し、動
圧気体軸受の本来の性能を損なうとともに寿命を縮め、
ひどい場合には焼き付きを生じるという問題があった。
水が発生するメカニズムとしては、同一円周内におい
て、気体に圧力変化（温度変化を伴う）が生じる（図２
５参照）ことにより、気体に含まれる水分（水蒸気）が
結露する場合と、気体に圧力が加えられることにより、
気体に含まれる水分（水蒸気）が飽和して液化する場合
とが考えられる。多円弧型動圧気体軸受５１では、軸方
向に気体の流れを生じないため、このような現象が確認
されたが、他のヘリングボーン型動圧気体軸受（図２８
及び図２９参照）や、クサビ型動圧気体軸受（図２６及
び図２７参照）においても同様の現象が発生しているこ
とが、実験により確認されている。また、ヘリングボー
ン型動圧気体軸受の場合には、その構造から軸方向への
気体の流れを生じている場合がほとんどであり、その結
果、この軸方向への気体の流れにより、水の膜の発生が
抑制され、このような現象が発見されないまま、今日に
至っているに過ぎない。しかし、極端な高湿度環境下で
使用する場合には、ヘリングボーン溝のポンピング作用
により、軸受部の圧力が高くなる部分（図２８の圧力分
布図、図２９の圧力分布図参照）（以下、高圧力部と称
する）に水の膜が発生し、回転性能の劣化等を引き起こ
すことが、実験により確認されている（図１９参照）。
このように、動圧気体軸受においては、気体中に含まれ
る水分（水蒸気）が水となり、固定軸と回転軸との間に
水の膜が形成されることにより、せん断力が増加し、動
圧気体軸受の本来の性能を損なうとともに寿命を縮め、
ひどい場合には焼き付きを生じるという問題があった。
【０００９】本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、
これらの欠点を除去するものであり、高湿度環境下の使
用においても、水の膜の発生を防止でき、軸受の性能を
損なわず、寿命が長く、信頼性の高い動圧気体軸受を提
供することを目的とするものである。
これらの欠点を除去するものであり、高湿度環境下の使
用においても、水の膜の発生を防止でき、軸受の性能を
損なわず、寿命が長く、信頼性の高い動圧気体軸受を提
供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、固定軸の外周あるいは内周に回転軸を備え、回転軸
の回転により固定軸との間に多数の円弧形状またはくさ
び形状をなす周面を有する多円弧型またはくさび型の動
圧気体軸受において、上記固定軸あるいは回転軸の一方
に、上記円弧形状またはくさび形状による圧力変化によ
って発生した水粒子を気化する程度に減圧する凹部から
なる水逃げ部を設けることにより動圧気体軸受を構成す
る。例えば、多数の円弧形状またはくさび形状の周面
と、これに対向する円形周面とを有する多円弧型または
くさび型の動圧気体軸受においては、上記水逃げ部は、
円弧形状またはくさび形状を形成した周面上で、対向す
る円形周面に最も接近する部位に設け、または、円形周
面上の周方向圧力変化部に設ける。その他、固定軸の外
周あるいは内周に回転軸を備え、回転軸の回転により固
定軸との間に動圧を発生させる動圧気体軸受において、
水逃げ部を設け、この水逃げ部が軸方向に連続する溝で
ある動圧気体軸受を構成する。上記水逃げ部は、例え
ば、その溝を螺旋状に設け、さらに、この螺旋状の溝を
軸方向の一部に対して設ける。また、固定軸の外周ある
いは内周に回転軸を備え、回転軸の回転により固定軸と
の間に動圧を発生させる動圧気体軸受において、水逃げ
部を設け、複数の凹部が同一周面上において軸方向に互
いに重なり合う部位を有することにより水逃げ部を形成
する。
に、固定軸の外周あるいは内周に回転軸を備え、回転軸
の回転により固定軸との間に多数の円弧形状またはくさ
び形状をなす周面を有する多円弧型またはくさび型の動
圧気体軸受において、上記固定軸あるいは回転軸の一方
に、上記円弧形状またはくさび形状による圧力変化によ
って発生した水粒子を気化する程度に減圧する凹部から
なる水逃げ部を設けることにより動圧気体軸受を構成す
る。例えば、多数の円弧形状またはくさび形状の周面
と、これに対向する円形周面とを有する多円弧型または
くさび型の動圧気体軸受においては、上記水逃げ部は、
円弧形状またはくさび形状を形成した周面上で、対向す
る円形周面に最も接近する部位に設け、または、円形周
面上の周方向圧力変化部に設ける。その他、固定軸の外
周あるいは内周に回転軸を備え、回転軸の回転により固
定軸との間に動圧を発生させる動圧気体軸受において、
水逃げ部を設け、この水逃げ部が軸方向に連続する溝で
ある動圧気体軸受を構成する。上記水逃げ部は、例え
ば、その溝を螺旋状に設け、さらに、この螺旋状の溝を
軸方向の一部に対して設ける。また、固定軸の外周ある
いは内周に回転軸を備え、回転軸の回転により固定軸と
の間に動圧を発生させる動圧気体軸受において、水逃げ
部を設け、複数の凹部が同一周面上において軸方向に互
いに重なり合う部位を有することにより水逃げ部を形成
する。
【００１１】このように、水逃げ部を設けた動圧気体軸
受では、高湿度環境下での使用においても、気体に含ま
れる水分（水蒸気）が、高圧力・圧力変化等によって水
となっても、水逃げ部により水の膜の発生が防止され、
固定軸と回転軸との間に働くせん断力の増加を防止する
ことができる。
受では、高湿度環境下での使用においても、気体に含ま
れる水分（水蒸気）が、高圧力・圧力変化等によって水
となっても、水逃げ部により水の膜の発生が防止され、
固定軸と回転軸との間に働くせん断力の増加を防止する
ことができる。
【００１２】
【実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。これらの実の重複する説明を
省略する。
の形態を詳細に説明する。これらの実の重複する説明を
省略する。
【００１３】図１ないし図２の本発明の第１の実施の形
態において、５９ａは外周が複数の円弧により多円弧形
状に形成された多円弧型の固定軸であり、図２では３個
の円弧により三円弧形状に形成された固定軸を示してい
る。その外周には、内周面が真円形状に形成された回転
軸７ａが、従来の多円弧型動圧気体軸受５１と同様に、
所定のクリアランスを有するように配設されており（図
２４参照）、さらに、軸方向には直線状の溝からなる水
逃げ部１１ａが形成され、動圧気体軸受１ａを構成して
いる。
態において、５９ａは外周が複数の円弧により多円弧形
状に形成された多円弧型の固定軸であり、図２では３個
の円弧により三円弧形状に形成された固定軸を示してい
る。その外周には、内周面が真円形状に形成された回転
軸７ａが、従来の多円弧型動圧気体軸受５１と同様に、
所定のクリアランスを有するように配設されており（図
２４参照）、さらに、軸方向には直線状の溝からなる水
逃げ部１１ａが形成され、動圧気体軸受１ａを構成して
いる。
【００１４】このように構成された動圧気体軸受１ａの
動作を、図７を用いて詳細に説明すると、図７の（Ａ
１）、（Ａ２）、（Ａ３）、（Ａ４）は、従来の三円弧
型の動圧気体軸受５１の、始動直後から所定の時間が経
過するまでの軸受内部の状態（経時変化）を示したもの
であり、本発明の動圧気体軸受１ａの軸受内部の状態
（経時変化）を（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｂ３）、（Ｂ
４）により、前記記号に対応させて示したものである。
始動直後の（Ａ１）、（Ｂ１）の状態では、どちらも軸
受においても気体中の水分（水蒸気）が水となっていな
い。その後、（Ａ２）、（Ｂ２）のように、軸受内部の
圧力変化により発生した水粒子２５が、回転時の遠心力
等により少しずつ軸受内部に付着し始めている。もう少
し時間が経過すると、（Ａ３）、（Ｂ３）のように、さ
らに軸受内部に付着した水粒子２５の数が増えてくる。
この時、本発明の動圧気体軸受１ａに形成された水逃げ
部１１ａにも、水粒子２５の付着が見られる。さらに時
間が経過すると、従来の動圧気体軸受５１では、（Ａ
４）のように、固定軸５９ａと回転軸５７ａとの間が水
粒子２５により満たされ、クリアランスＣｒが確保でき
ない状態になる。すなわち、水の膜が形成されてしま
う。このような状態に陥ると、前述した通り、気体（空
気）に比べて水のせん断力は約１００倍であるため、回
転時の負荷が大きくなり、軸受性能が損なわれてしまう
ことになる。これに対して、本願発明の動圧気体軸受１
ａでは、（Ｂ４）のように、水逃げ部１１ａに入り込ん
だ水粒子２５は、水逃げ部１１ａにより減圧され、気化
することにより消滅し、（Ｂ３）の状態からほとんど変
化が見られなくなる。このため、固定軸５９ａと回転軸
７ａとの間が、水粒子２５により満たされることがなく
なる。すなわち、水の膜が形成されなくなるため、所望
の軸受性能を何等損なうことがなく、動圧気体軸受の寿
命を短くすることもない。
動作を、図７を用いて詳細に説明すると、図７の（Ａ
１）、（Ａ２）、（Ａ３）、（Ａ４）は、従来の三円弧
型の動圧気体軸受５１の、始動直後から所定の時間が経
過するまでの軸受内部の状態（経時変化）を示したもの
であり、本発明の動圧気体軸受１ａの軸受内部の状態
（経時変化）を（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｂ３）、（Ｂ
４）により、前記記号に対応させて示したものである。
始動直後の（Ａ１）、（Ｂ１）の状態では、どちらも軸
受においても気体中の水分（水蒸気）が水となっていな
い。その後、（Ａ２）、（Ｂ２）のように、軸受内部の
圧力変化により発生した水粒子２５が、回転時の遠心力
等により少しずつ軸受内部に付着し始めている。もう少
し時間が経過すると、（Ａ３）、（Ｂ３）のように、さ
らに軸受内部に付着した水粒子２５の数が増えてくる。
この時、本発明の動圧気体軸受１ａに形成された水逃げ
部１１ａにも、水粒子２５の付着が見られる。さらに時
間が経過すると、従来の動圧気体軸受５１では、（Ａ
４）のように、固定軸５９ａと回転軸５７ａとの間が水
粒子２５により満たされ、クリアランスＣｒが確保でき
ない状態になる。すなわち、水の膜が形成されてしま
う。このような状態に陥ると、前述した通り、気体（空
気）に比べて水のせん断力は約１００倍であるため、回
転時の負荷が大きくなり、軸受性能が損なわれてしまう
ことになる。これに対して、本願発明の動圧気体軸受１
ａでは、（Ｂ４）のように、水逃げ部１１ａに入り込ん
だ水粒子２５は、水逃げ部１１ａにより減圧され、気化
することにより消滅し、（Ｂ３）の状態からほとんど変
化が見られなくなる。このため、固定軸５９ａと回転軸
７ａとの間が、水粒子２５により満たされることがなく
なる。すなわち、水の膜が形成されなくなるため、所望
の軸受性能を何等損なうことがなく、動圧気体軸受の寿
命を短くすることもない。
【００１５】図３及び図４の本発明の第２の実施の形態
において、本発明の第１の実施の形態と主に異なる点
は、水逃げ部１３を螺旋状の溝により形成したことにあ
る。このように構成された動圧気体軸受１ｂにおいて
も、本発明の第１の実施の形態と同様の効果を得ること
ができる。さらに、水逃げ部１３を螺旋溝により形成す
ることによって、軸受内部に軸方向への気体の流れを生
じさせることができるため、図３に示すように軸方向の
全体に対して水逃げ部１３を形成せずに、その一部に形
成することによっても、同等の効果を得ることができ
る。なお、軸方向への気体の流れは、従来のヘリングボ
ーン型動圧気体軸受（図２８、図２９参照）に比べて僅
かであるため、軸受内部へのゴミや埃の巻き込みは、あ
まり問題とならない。
において、本発明の第１の実施の形態と主に異なる点
は、水逃げ部１３を螺旋状の溝により形成したことにあ
る。このように構成された動圧気体軸受１ｂにおいて
も、本発明の第１の実施の形態と同様の効果を得ること
ができる。さらに、水逃げ部１３を螺旋溝により形成す
ることによって、軸受内部に軸方向への気体の流れを生
じさせることができるため、図３に示すように軸方向の
全体に対して水逃げ部１３を形成せずに、その一部に形
成することによっても、同等の効果を得ることができ
る。なお、軸方向への気体の流れは、従来のヘリングボ
ーン型動圧気体軸受（図２８、図２９参照）に比べて僅
かであるため、軸受内部へのゴミや埃の巻き込みは、あ
まり問題とならない。
【００１６】図５の本発明の第３の実施の形態におい
て、本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、水逃
げ部１５ａを連続した溝ではなく、複数の凹部により構
成したことにある。複数の凹部から形成された水逃げ部
１５ａは、各々の凹部が図５に示すように、周方向に互
いに重複する部分（重複部）を有しており、これにより
軸方向の、どの部分に対しても、本発明の第１の実施の
形態と同様の効果を得ることができる。
て、本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、水逃
げ部１５ａを連続した溝ではなく、複数の凹部により構
成したことにある。複数の凹部から形成された水逃げ部
１５ａは、各々の凹部が図５に示すように、周方向に互
いに重複する部分（重複部）を有しており、これにより
軸方向の、どの部分に対しても、本発明の第１の実施の
形態と同様の効果を得ることができる。
【００１７】図６の本発明の第４の実施の形態におい
て、本発明の第３の実施の形態と主に異なる点は、水逃
げ部１５ｂを構成する複数の凹部が、長円ではなく真円
形状に形成されていることにある。このように構成して
も、重複部を有することにより、本発明の第３の実施の
形態と同様の効果を得ることができる。また、図示はし
ていないが、水逃げ部を構成するこれらの凹部は、長円
形状、真円形状に限定されるものではないことは勿論の
こと、それらの組合せでもよく、また、規則正しく配列
されている必要もない。なお、どの程度の高湿度環境下
で使用するか等の要求する性能によって、重複部を不要
とすることもできる。また重複部が存在しない場合、そ
の部分において水の膜の発生が考えられるが、使用環境
によっては影響を及ぼさないことが考えられる。
て、本発明の第３の実施の形態と主に異なる点は、水逃
げ部１５ｂを構成する複数の凹部が、長円ではなく真円
形状に形成されていることにある。このように構成して
も、重複部を有することにより、本発明の第３の実施の
形態と同様の効果を得ることができる。また、図示はし
ていないが、水逃げ部を構成するこれらの凹部は、長円
形状、真円形状に限定されるものではないことは勿論の
こと、それらの組合せでもよく、また、規則正しく配列
されている必要もない。なお、どの程度の高湿度環境下
で使用するか等の要求する性能によって、重複部を不要
とすることもできる。また重複部が存在しない場合、そ
の部分において水の膜の発生が考えられるが、使用環境
によっては影響を及ぼさないことが考えられる。
【００１８】ここで、図８に示す多円弧型動圧気体軸受
５１の、各部（Ａ、Ｂ、Ｃ）の圧力分布を図９と対応さ
せて説明すると、回転軸５７ａの内周面であるＡ部は、
回転軸５７ａが回転することに伴って、図９のＡのよう
に正弦波状にその圧力が変化する。このように圧力が変
化する部分を周方向圧力変化部と称することとする。ま
た、固定軸５９ａの外周面のうち、回転軸５７ａとの間
の隙間が最大となる部分をＢ部、回転軸５７ａとの間の
隙間が最小となる部分をＣ部とし、このＣ部に相当する
部位を、固定軸と回転軸とが接近する部位と称すること
とする。この場合、図９のＢ、Ｃのように、回転軸５７
ａが回転しても、その圧力は一定である。多円弧型動圧
軸受５１においては、各部の圧力分布にこのような特徴
が見られる。
５１の、各部（Ａ、Ｂ、Ｃ）の圧力分布を図９と対応さ
せて説明すると、回転軸５７ａの内周面であるＡ部は、
回転軸５７ａが回転することに伴って、図９のＡのよう
に正弦波状にその圧力が変化する。このように圧力が変
化する部分を周方向圧力変化部と称することとする。ま
た、固定軸５９ａの外周面のうち、回転軸５７ａとの間
の隙間が最大となる部分をＢ部、回転軸５７ａとの間の
隙間が最小となる部分をＣ部とし、このＣ部に相当する
部位を、固定軸と回転軸とが接近する部位と称すること
とする。この場合、図９のＢ、Ｃのように、回転軸５７
ａが回転しても、その圧力は一定である。多円弧型動圧
軸受５１においては、各部の圧力分布にこのような特徴
が見られる。
【００１９】図１０ないし図１２に示すものは、前述の
水逃げ部１１ａ，１３，１５ａ，１５ｂ等をどの部位に
設けたかを示すもので、図１０では回転軸７ａの周方向
圧力変化部に、図１１では固定軸９ａの周方向圧力変化
部に、図１２では回転軸７ｅの固定軸と回転軸の表面が
接近する部位に各々設けたものである。この場合、固定
軸と回転軸の表面が最も接近する部位に設けることが好
ましい。なお、ここでは説明上、外周側に設けられたも
のを固定軸、内周側に設けられたものを回転軸としてい
るが、固定軸と回転軸とを逆に形成しても同様である。
水逃げ部１１ａ，１３，１５ａ，１５ｂ等をどの部位に
設けたかを示すもので、図１０では回転軸７ａの周方向
圧力変化部に、図１１では固定軸９ａの周方向圧力変化
部に、図１２では回転軸７ｅの固定軸と回転軸の表面が
接近する部位に各々設けたものである。この場合、固定
軸と回転軸の表面が最も接近する部位に設けることが好
ましい。なお、ここでは説明上、外周側に設けられたも
のを固定軸、内周側に設けられたものを回転軸としてい
るが、固定軸と回転軸とを逆に形成しても同様である。
【００２０】図１３及び図１４の本発明の第５、第６の
実施の形態において、本発明の第１の実施の形態と主に
異なる点は、多円弧型動圧気体軸受ではなく、クサビ型
動圧気体軸受３ａ，３ｂにおいて、水逃げ部１１ｂ，１
１ａを形成したことにある。このように構成しても、本
発明の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
実施の形態において、本発明の第１の実施の形態と主に
異なる点は、多円弧型動圧気体軸受ではなく、クサビ型
動圧気体軸受３ａ，３ｂにおいて、水逃げ部１１ｂ，１
１ａを形成したことにある。このように構成しても、本
発明の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。
【００２１】図１５ないし図１６の本発明の第７、第８
の実施の形態において、本発明の第１の実施の形態と主
に異なる点は、多円弧型動圧気体軸受ではなく、ヘリン
グボーン型動圧気体軸受５ａ，５ｂにおいて、高圧力部
に水逃げ部１１ｄ，１１ｅを形成したことにある。この
ように構成することにより、軸方向の気体の流れが微少
であっても、水の膜の発生を抑制することができ、本発
明の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。（各図の圧力分布図参照）
の実施の形態において、本発明の第１の実施の形態と主
に異なる点は、多円弧型動圧気体軸受ではなく、ヘリン
グボーン型動圧気体軸受５ａ，５ｂにおいて、高圧力部
に水逃げ部１１ｄ，１１ｅを形成したことにある。この
ように構成することにより、軸方向の気体の流れが微少
であっても、水の膜の発生を抑制することができ、本発
明の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。（各図の圧力分布図参照）
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明で
は、次に列挙する効果が得られる。
は、次に列挙する効果が得られる。
【００２３】（１）固定軸の外周あるいは内周に回転軸
を備え、回転軸の回転により固定軸との間に動圧を発生
させる動圧気体軸受において、水逃げ部を設けることに
より動圧気体軸受が構成されているので、高湿度環境下
の使用においても、回転軸の回転により気体中に含まれ
る水分（水蒸気）が水となっても、固定軸と回転軸との
間に水の膜が発生することなく、せん断力の増加による
動圧気体軸受の性能の劣化や、軸受の破損を防止するこ
とができ、寿命の長い動圧気体軸受を得ることができ
る。 （２）軸方向に連続する溝により水逃げ部を構成したも
のは、上記（１）と同様の効果を得ることができるとと
もに、加工が容易である。 （３）複数の凹部が同一周面上において、軸方向に互い
に重なり合う部位（重複部）を有することにより水逃げ
部が構成されているものも、上記（１）と同様の効果を
得ることができる。 （４）固定軸あるいは回転軸の溝の形成されていない高
圧力部に水逃げ部が形成されているものは、従来のヘリ
ングボーン型動圧気体軸受においても、高湿度環境下で
の使用が可能となり、上記（１）と同様の効果を得るこ
とができる。
を備え、回転軸の回転により固定軸との間に動圧を発生
させる動圧気体軸受において、水逃げ部を設けることに
より動圧気体軸受が構成されているので、高湿度環境下
の使用においても、回転軸の回転により気体中に含まれ
る水分（水蒸気）が水となっても、固定軸と回転軸との
間に水の膜が発生することなく、せん断力の増加による
動圧気体軸受の性能の劣化や、軸受の破損を防止するこ
とができ、寿命の長い動圧気体軸受を得ることができ
る。 （２）軸方向に連続する溝により水逃げ部を構成したも
のは、上記（１）と同様の効果を得ることができるとと
もに、加工が容易である。 （３）複数の凹部が同一周面上において、軸方向に互い
に重なり合う部位（重複部）を有することにより水逃げ
部が構成されているものも、上記（１）と同様の効果を
得ることができる。 （４）固定軸あるいは回転軸の溝の形成されていない高
圧力部に水逃げ部が形成されているものは、従来のヘリ
ングボーン型動圧気体軸受においても、高湿度環境下で
の使用が可能となり、上記（１）と同様の効果を得るこ
とができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の動圧気体軸受の軸
方向断面図。
方向断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動圧気体軸受の径
方向断面図。
方向断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の回転軸の軸方向断
面図。
面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の動圧気体軸受の軸
方向断面図。
方向断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の回転軸の周方向展
開図。
開図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の回転軸の周方向展
開図。
開図。
【図７】多円弧型動圧気体軸受の水の膜の発生状況説明
図。
図。
【図８】多円弧型動圧気体軸受の各部の圧力分布を示す
径方向断面図。
径方向断面図。
【図９】図８の多円弧型動圧気体軸受の各部の圧力分布
図。
図。
【図１０】本発明の水逃げ部を設ける箇所を示す第１の
径方向断面図。
径方向断面図。
【図１１】本発明の水逃げ部を設ける箇所を示す第２の
径方向断面図。
径方向断面図。
【図１２】本発明の水逃げ部を設ける箇所を示す第３の
径方向断面図。
径方向断面図。
【図１３】本発明の第５の実施の形態の動圧気体軸受の
径方向断面図。
径方向断面図。
【図１４】本発明の第６の実施の形態の動圧気体軸受の
径方向断面図。
径方向断面図。
【図１５】本発明の第７の実施の形態の動圧気体軸受の
径方向断面図及び圧力分布図。
径方向断面図及び圧力分布図。
【図１６】本発明の第８の実施の形態の動圧気体軸受の
径方向断面図及び圧力分布図。
径方向断面図及び圧力分布図。
【図１７】本発明の動圧気体軸受を採用した光走査装置
の縦断面図。
の縦断面図。
【図１８】本発明の動圧気体軸受を採用した固定磁気記
録装置（ＨＤＤ）の縦断面図。
録装置（ＨＤＤ）の縦断面図。
【図１９】動圧気体軸受の負荷トルクの変動率を示す
図。
図。
【図２０】多円弧型動圧気体軸受の損傷前の状態を示す
図。
図。
【図２１】多円弧型動圧気体軸受の損傷後の状態を示す
図。
図。
【図２２】従来の多円弧型動圧気体軸受を採用した光走
査装置の縦断面図。
査装置の縦断面図。
【図２３】従来の多円弧型動圧気体軸受の径方向断面
図。
図。
【図２４】従来の多円弧型動圧気体軸受の周方向展開
図。
図。
【図２５】従来の多円弧型動圧気体軸受の周方向圧力分
布図。
布図。
【図２６】従来の第１のクサビ型動圧気体軸受の径方向
断面図。
断面図。
【図２７】従来の第２のクサビ型動圧気体軸受の径方向
断面図。
断面図。
【図２８】従来の第１のヘリングボーン型動圧気体軸受
の径方向断面図及び圧力分布図。
の径方向断面図及び圧力分布図。
【図２９】従来の第２のヘリングボーン型動圧気体軸受
の径方向断面図及び圧力分布図。
の径方向断面図及び圧力分布図。
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，５１：多円弧型動圧気体軸
受、 ３ａ，３ｂ，５３ａ，５３ｂ：クサビ型動圧気体軸受、 ５ａ，５ｂ，５５ａ，５５ｂ：ヘリングボーン型動圧気
体軸受、 ７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄ，７７ｅ：ヘリングボ
ーン溝、 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７
ｉ：回転軸、 ５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，５７ｅ，５７ｆ：回
転軸、 ９ａ，９ｂ，９ｃ：固定軸、 ５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆ，５
９ｇ，５９ｈ：固定軸、 ６１ａ，６１ｂ：空気流入部、 ６３ａ，６３ｂ：空気流入孔、 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１
１ｇ：水逃げ部、 １３，１５ａ，１５ｂ：水逃げ部、 ２５：水粒子、 ３１，８１：光走査装置、 ３３：固定磁気記録装置（ＨＤＤ）、 ８２，９１：カバ、 ８３：ケース、 ８４，９２：スラスト軸受、 ８５，９３：マグネット、 ８６：回転多面鏡、 ８７，９５：ヨーク、 ８８，９６：コイル、 ９４：磁気ディスク。
受、 ３ａ，３ｂ，５３ａ，５３ｂ：クサビ型動圧気体軸受、 ５ａ，５ｂ，５５ａ，５５ｂ：ヘリングボーン型動圧気
体軸受、 ７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄ，７７ｅ：ヘリングボ
ーン溝、 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈ，７
ｉ：回転軸、 ５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，５７ｅ，５７ｆ：回
転軸、 ９ａ，９ｂ，９ｃ：固定軸、 ５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｆ，５
９ｇ，５９ｈ：固定軸、 ６１ａ，６１ｂ：空気流入部、 ６３ａ，６３ｂ：空気流入孔、 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１
１ｇ：水逃げ部、 １３，１５ａ，１５ｂ：水逃げ部、 ２５：水粒子、 ３１，８１：光走査装置、 ３３：固定磁気記録装置（ＨＤＤ）、 ８２，９１：カバ、 ８３：ケース、 ８４，９２：スラスト軸受、 ８５，９３：マグネット、 ８６：回転多面鏡、 ８７，９５：ヨーク、 ８８，９６：コイル、 ９４：磁気ディスク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 裕樹 埼玉県入間市新久下新田110−１ コパ ル電子株式会社内 (72)発明者 石束 嘉忠 埼玉県入間市新久下新田110−１ コパ ル電子株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−164251（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−286907（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 17/02 F16C 33/10
Claims (7)
- 【請求項１】 固定軸の外周あるいは内周に回転軸を備
え、回転軸の回転により固定軸との間に動圧を発生させ
る多数の円弧形状またはくさび形状をなす周面を有する
多円弧型またはくさび型の動圧気体軸受において、上記固定軸あるいは回転軸の一方に、上記円弧形状また
はくさび形状による圧力変化によって発生した水粒子を
気化する程度に減圧する凹部からなる 水逃げ部を設けた
ことを特徴とする動圧気体軸受。 - 【請求項２】 固定軸の外周あるいは内周に回転軸を備
え、回転軸の回転により固定軸との間に動圧を発生させ
る多数の円弧形状またはくさび形状の周面と、これに対
向する円形周面とを有する多円弧型またはくさび型の動
圧気体軸受において、 上記固定軸あるいは回転軸の円弧形状またはくさび形状
を形成した周面上で、対向する周面に最も接近する部位
に、上記円弧形状またはくさび形状による圧力変化によ
って発生した水粒子を気化する程度に減圧する凹部から
なる水逃げ部を設けたことを特徴とする動圧気体軸受。 - 【請求項３】 固定軸の外周あるいは内周に回転軸を備
え、回転軸の回転により固定軸との間に動圧を発生させ
る多数の円弧形状またはくさび形状の周面と、これに対
向する円形周面とを有する多円弧型またはくさび型の動
圧気体軸受において、 上記固定軸あるいは回転軸の円形周面上で、相互の回転
に応じて圧力が変化する周方向圧力変化部に、上記円弧
形状またはくさび形状による圧力変化によって発生した
水粒子を気化する程度に減圧する凹部からなる水逃げ部
を設けたことを特徴とする動圧気体軸受。 - 【請求項４】 固定軸の外周あるいは内周に回転軸を備
え、回転軸の回転により固定軸との間に動圧を発生させ
る動圧気体軸受において、水逃げ部を設け、この水逃げ
部が軸方向に連続する溝であることを特徴とする動圧気
体軸受。 - 【請求項５】 水逃げ部の溝を螺旋状に設けたことを特
徴とする請求項４記載の動圧気体軸受。 - 【請求項６】 螺旋状の溝を軸方向の一部に対して設け
たことを特徴とする請 求項５記載の動圧気体軸受。 - 【請求項７】 固定軸の外周あるいは内周に回転軸を備
え、回転軸の回転により固定軸との間に動圧を発生させ
る動圧気体軸受において、水逃げ部を設け、複数の凹部
が同一周面上において軸方向に互いに重なり合う部位を
有することにより水逃げ部を形成したことを特徴とする
動圧気体軸受。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052203A JP3069039B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 動圧気体軸受 |
| US08/791,945 US5746515A (en) | 1996-02-02 | 1997-01-31 | Dynamic-pressure gas bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052203A JP3069039B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 動圧気体軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210052A JPH09210052A (ja) | 1997-08-12 |
| JP3069039B2 true JP3069039B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=12908229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8052203A Expired - Lifetime JP3069039B2 (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 動圧気体軸受 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5746515A (ja) |
| JP (1) | JP3069039B2 (ja) |
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| WO1996007832A1 (fr) * | 1994-09-08 | 1996-03-14 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif a palier reversible pour helice double reversible |
| WO1997041362A1 (fr) * | 1996-04-30 | 1997-11-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Structure de palier a gaz sous pression dynamique, procede pour sa production et procede pour son utilisation |
| DE69838522T2 (de) * | 1997-02-28 | 2008-07-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hydrodynamisches Gaslager und Verfahren zu dessen Herstellung |
| GB9709347D0 (en) * | 1997-05-08 | 1997-06-25 | Westwind Air Bearings Ltd | An improved air bearing |
| JPH11190329A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Copal Electron Co Ltd | 周回流型の動圧軸受 |
| US20070230843A1 (en) * | 2006-01-06 | 2007-10-04 | Tetsuya Kurimura | Fluid lubricated bearing device |
| SG112865A1 (en) * | 2002-12-10 | 2005-07-28 | Sony Corp | Mems based motor |
| KR100730424B1 (ko) * | 2003-02-04 | 2007-06-19 | 닛폰 하츠죠 가부시키가이샤 | 동압 베어링용 축, 동압 베어링 및 이 축의 제조 방법 |
| US7431508B2 (en) * | 2005-08-25 | 2008-10-07 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Bearing assembly with pin having composite circular outer profile |
| JP5285871B2 (ja) | 2007-05-25 | 2013-09-11 | 日本電産コパル電子株式会社 | 気体動圧軸受機構、及びそれを備えたモータ |
| DE102010022574A1 (de) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | Rotorwelle mit Gleitlager |
| US20130149155A1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Rotor shaft and cooling fan using same |
| JP6391496B2 (ja) * | 2015-02-24 | 2018-09-19 | 日本電産コパル電子株式会社 | モータ、モータ制御システム |
| US20190277159A1 (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | GM Global Technology Operations LLC | Turbocharger assembly |
| JP2020165471A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 日本電産株式会社 | 気体動圧軸受、モータおよび送風装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4808070A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-28 | Fonda Bonardi G | Fluid bearing |
| JP2573338Y2 (ja) * | 1991-07-19 | 1998-05-28 | 光洋精工株式会社 | 動圧軸受 |
| JPH05215128A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-24 | Sony Corp | 軸受装置 |
| JP2902262B2 (ja) * | 1993-03-29 | 1999-06-07 | 光洋精工株式会社 | 動圧軸受 |
| GB9311231D0 (en) * | 1993-06-01 | 1993-07-21 | Westwind Air Bearings Ltd | An improved air bearing |
-
1996
- 1996-02-02 JP JP8052203A patent/JP3069039B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-01-31 US US08/791,945 patent/US5746515A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5746515A (en) | 1998-05-05 |
| JPH09210052A (ja) | 1997-08-12 |
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