JPH01210615A - 流体動圧軸受 - Google Patents

流体動圧軸受

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JPH01210615A
JPH01210615A JP3251488A JP3251488A JPH01210615A JP H01210615 A JPH01210615 A JP H01210615A JP 3251488 A JP3251488 A JP 3251488A JP 3251488 A JP3251488 A JP 3251488A JP H01210615 A JPH01210615 A JP H01210615A
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正二 江口
Takeshi Takahashi
毅 高橋
Ryoichi Takahata
良一 高畑
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0436Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
    • F16C32/0438Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/026Sliding-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

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、軸の回転に伴って動圧溝で動圧を発生させ、
ラジアル荷重を支える流体動圧軸受に関する。
〈従来の技術〉 従来、この種の流体動圧軸受として、レーザビームプリ
ンタのレーザ光を走査するモータスピンドルに用いられ
る第3図に示すようなものが知られている(特開昭62
−.131736号公報)。このモータスピンドルは、
外周にヘリングボーン状の動圧M12を有する固定軸1
1を固定台13の中央に突設し、この固定軸11に、外
周上部に駆動用マグネット15と外周下部に多面鏡16
を有するロータ14を回転自在に外嵌する一方、ロータ
14を覆うハウジング17の内面に、上記駆動用マグネ
ット!5に対して軸方向上方にΔhだけずらしてステー
タ18を固定してなる。そして、ステータ18の作る回
転磁界で駆動用マグネット15を上方へ持ち上げつつ回
転させ、回転するロータ14の多面鏡16でハウジング
17の開口窓17aから入射するレーザ光を反射して走
査するとともに、回転速度の増大に伴って上方へ浮き上
がろうとするロータ14を、このロータ14の上端面に
設けた永久磁石19と、これに対向して固定軸11上端
のつば部11aの下面に設けた同一極性の永久磁石20
の反撥力で下方へ付勢するようになっている。即ち、上
記モータスピンドルにおいて流体動圧軸受は、動圧溝1
2を有する固定軸11とこれに外嵌するロータ14から
構成され、ロータ1.4に作用するラジアル荷重を上記
動圧溝12に回転によって発生する動圧で支える一方、
スラスト荷重をステータ18と駆動用マグネット15の
吸引力および永久磁石19.20の反撥力で支えて、ロ
ータ14の軸方向の剛性を増大させ、安定的に回転させ
るものである。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記従来の流体動圧軸受は、回転速度の増大
に伴ってロータ14に上方へ作用するスラスト荷重を、
ロータの上端面と固定軸のつば部下面に夫々設けた永久
磁石19.20どうしの反撥力で受けるようにしている
ため、2つの磁石の同極性の端面を互いに近づけたとき
しばしば経験されるように、端面が互いに僅かでもずれ
ると、磁場の相互作用で2つの磁石に横方向に大きな反
撥力が働く。即ち、固定軸11にすきまばめされたロー
タ14の永久磁石19が固定軸側の永久磁石20に対し
て負荷変動等の原因で径方向に僅かでもずれると、両磁
石19.20間に矢印A、A’で示すような大きな横方
向力が加わり、回転していたロータ14がラジアル方向
に固定軸11に強く押し付けられてしまい、動圧溝12
による動圧が働かなくなって流体動圧軸受の役目を果た
さなくなり、性能が悪化するうえ、大きな力によってロ
ータ!4や固定軸11が変形、損傷し、軸受ひいてはモ
ータスピンドルが故障するという欠点がある。
そこで、本発明の目的は、2つの永久磁石の反撥力によ
らず新規な手段によって、軸とスリーブ間に大きなラジ
アル方向力を生じさせることなくスラスト荷重さらにこ
れに加えてラジアル荷重を支えることができ、故障する
ことなく長期に亘って安定的に使用できる流体動圧軸受
を提供することである。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の流体動圧軸受は、互
いに嵌合する軸とスリーブの一方を固定し、他方を回転
させ、双方の嵌合面の少なくとも一側に設けた動圧溝に
よって動圧を発生させて、ラジアル荷重を支えるものに
おいて、上記軸の端面に永久磁石または完全反磁性をも
つ超電導体のいずれか一方を固定するとともに、上記端
面に対向する部材の端面に上記永久磁石または超電導体
のいずれか他方を固定したことを特徴とする。
〈作用〉 流体動圧軸受は、第1図に例示するように、例えば、外
周に動圧溝2を有して回転する軸lの端面に永久磁石3
を固定し、この軸lに外嵌する固定側のスリーブ4の上
記端面に対向する端部に完全反磁性をもつ超電導体5を
固定してなる。スリーブ端の超電導体5は、所定の温度
および磁界で超電導状態となり、その表面に軸端の永久
磁石3による外部磁界を打ち消すようなマイスナー電流
が流れ、内部の磁束密度がOとなる完全反磁性状態を呈
するので、上記マイスナー電流による磁界と永久磁石3
の磁界が反撥し合い、この反撥力で軸1はスリーブ4の
超電導体5から離れる方向へ付勢され、これによって軸
lに作用するスラスト荷重が支えられる。このとき、ス
リーブ4にすきまばめされている軸lが負荷変動等でラ
ジアル方向にどのようにずれても、スリーブ側の超電導
体5にはその完全反磁性に基づき、ずれた永久磁石3の
磁界に対応してこれを打ち消す反対の磁界が生じるので
、従来の2つの永久磁石の反撥力によろ支承の場合のよ
うに径方向に大きな反撥力が働かず、動圧WIt2によ
る動圧が常時有効に働いて、軸lは前述の軸方向付勢力
を受けて、スラスト荷重を担いつつ円滑に回転する。ま
た、永久磁石3の磁力が経時変化しても、同じ理由から
従来例のように軸方向付勢力が大きく変動せず、軸回転
が長期に亘って安定化する。
〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第1図は本発明の流体動圧軸受の第1実施例を示す軸方
向断面図であり、1は外周にヘリングボーン状の動圧溝
2を有して回転する袖、3はこの軸lの端面に固定した
永久磁石、4は上記軸1にすきまばめで外嵌した固定側
のスリーブ、5はこのスリーブ4の端部に上記永久磁石
3に間隙をあけて対向するように固定した完全反磁性を
もつ超電導材料であり、軸lとスリーブ4のすきまには
潤滑油を満たしている。
上記構成の流体動圧軸受の動作は、次のとおりである。
スリーブ4の端部に固定した超電導材料5は、所定の温
度および磁界で超電導状態となり、その表面5aに軸l
の端面に固定した永久磁石3による外部磁界を打ち消す
ようなマイスナー電流が流れ、内部5bの磁束密度が0
となる完全反磁性状態を呈する。そのため、上記マイス
ナー電流による磁界と永久磁石3の磁界が反撥し合い、
この反撥力で軸lはスリーブ4の超電導材料5から離れ
る方向即ち軸方向下方へ付勢され、これによって軸lに
作用するスラスト荷重が支えられる。このとき、スリー
ブ4にすきまばめされている軸lが負荷変動等でラジア
ル方向にどのようにずれても、スリーブ4側の超電導材
料5にはその完全反磁性に基づき、ずれた永久磁石3の
磁界に対応してこれを打ち消す反対の磁界が生じるので
、従来の2つの永久磁石の反撥力によるスラスト荷重の
支承の場合(第3図19.20参照)のよう(こ径方向
に大きな反撥力が働かず、従って回転する動圧溝2によ
る潤滑油の動圧が常時有効に働いて、軸1は前述の軸方
向付勢力を受けてスラスト荷重を担いつつ円滑に回転す
る。換言すれば、大きな径方向力で軸lやスリーブ4が
変形、損傷することがないから、故障せず長期に亘って
安定的に使用することができる。また、永久磁石5の磁
力が経時変化しても、同じ理由から上記従来例のように
軸方向付勢力が大きく変動せず、軸lの回転が長期に亘
って安定化する。
第2図は、本発明の第2実施例を示す軸方向断面図であ
る。この第2実施例は、軸lの上端に高さの高い永久磁
石8を固定し、この永久磁石8の上部のみならず側部を
も覆う筒状の超電導材料9を、その嵌合突部9cを嵌合
溝4aに嵌め込んでスリーブ4の上端に固定した点を除
いて、第1図で述べた第1実施例と同じである。従って
、この第2実施例は、前述の第1実施例と同様に動作し
、同じ効果を奏するうえ、永久磁石8の外周と超電導材
料9の内周の間でも径方向に反撥力が働き、軸lが外周
から均一な力でいわば静水圧的に中心に向かって押圧さ
れるので、それだけ大きなラジアル荷重を支えることが
でき、ラジアル負荷容量が増大するという利点がある。
上記実施例では、軸lを回転側、スリーブ4を固定側と
し、軸1の端面に永久磁石3を、スリーブ4の端面に超
電導材料5を夫々固定したが、回転側と固定側を逆に、
また永久磁石と超電導材料を逆に固定してもよい。超電
導材5の周囲には適宜冷却装置を備えてもよい。また、
動圧溝は、実施例の軸l側でなくスリーブの内周面に設
けてもよく、潤滑油でなく空気で動圧を発生させてもよ
い。なお、本発明が上記実施例に限られないのはいうま
でもない。
〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、本発明の流体動圧軸受は
、互いに嵌合する軸とスリーブの一方を固定、他方を回
転させ、嵌合面に設けた動圧溝で動圧を発生させてラジ
アル荷重を支えるものにおいて、上記軸の端面およびこ
の端面に対向する部材の端面に、永久磁石または超電導
体のいずれか一方および他方を夫々固定しているので、
超電導体の完全反磁性によって軸とスリーブが径方向に
互いにずれても、従来の2つの永久磁石による場合と異
なり、径方向に大きな反撥力を生じることなく軸方向の
みにスラスト荷重を支える反撥力を作用させることがで
き、動圧溝による動圧を常に有効に働かせて円滑かつ安
定した回転をなさしめ、軸やスリーブの変形、損傷など
の虞れなく、経時変化を殆ど伴わずに長期に亘って使用
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の流体動圧軸受の夫々第1.第
2実施例を示す軸方向断面図、第3図は従来の流体動圧
軸受をもつモータスピンドルの断面図である。 ■・・・軸、2・・・動圧溝、3.訃・・永久磁石、4
・・・スリーブ、5.9・・・超電導材料。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)互いに嵌合する軸とスリーブの一方を固定し、他
    方を回転させ、双方の嵌合面の少なくとも一側に設けた
    動圧溝によって動圧を発生させて、ラジアル荷重を支え
    る流体動圧軸受において、上記軸の端面に永久磁石また
    は完全反磁性をもつ超電導体のいずれか一方を固定する
    とともに、上記端面に対向する部材の端面に上記永久磁
    石または超電導体のいずれか他方を固定したことを特徴
    とする流体動圧軸受。
JP3251488A 1988-02-15 1988-02-15 流体動圧軸受 Expired - Lifetime JP2614630B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8757883B2 (en) 2009-08-07 2014-06-24 Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co., Ltd. Disk drive device
CN114607638A (zh) * 2022-03-25 2022-06-10 西安热工研究院有限公司 一种含有超导磁力的机械密封装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8757883B2 (en) 2009-08-07 2014-06-24 Samsung Electro-Mechanics Japan Advanced Technology Co., Ltd. Disk drive device
CN114607638A (zh) * 2022-03-25 2022-06-10 西安热工研究院有限公司 一种含有超导磁力的机械密封装置

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