JPH068647B2 - スラスト動圧軸受の起動・停止装置 - Google Patents

スラスト動圧軸受の起動・停止装置

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JPH068647B2
JPH068647B2 JP2170664A JP17066490A JPH068647B2 JP H068647 B2 JPH068647 B2 JP H068647B2 JP 2170664 A JP2170664 A JP 2170664A JP 17066490 A JP17066490 A JP 17066490A JP H068647 B2 JPH068647 B2 JP H068647B2
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陽一 金光
芳幸 丸田
達雄 日向
衛 鈴木
学 利光
俊一 相吉澤
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスラスト動圧軸受の起動・停止装置に関するも
のである。
〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕
従来、回転機器の軸受にはボールベアリング等グリース
潤滑を必要とする軸受が多く用いられていた。しかしな
がら、回転機器の高速化や高精度化に伴い、回転精度の
向上や長寿命化を計るためにボールベアリングに換えれ
動圧空気軸受の適用が有望視されている。ところが、動
圧空気軸受、とりわけ動圧スラスト軸受では起動時の接
触抵抗が大きいため大きな起動トルクを必要とし過大な
モーター性能が要求されたり、起動時の摩耗により軸受
の寿命が制限される等の問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、動圧軸受の
起動及び停止時の摩擦抵抗を小さくし、円滑に起動・停
止ができるスラスト動圧軸受の起動・停止装置を提供す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため本発明は、回転側軸受部材と固
定側軸受部材とを具備し、該回転側軸受部材と固定側軸
受部材との間に流体動圧を発生し、回転体の回転軸方向
を荷重を支承するスラスト動圧軸受において、固定側軸
受部材に高周波振動を加える加振手段を設け、回転体の
起動・停止時の少なくともいずれかに加振手段で固定側
軸受部材に該固定側軸受部材の共振周波数又は高次の共
振周波数で振動を加えることを特徴とする。
また、加振手段は固定側軸受部材に圧電素子を積層し、
該圧電素子に固定側軸受部材の共振周波数又は高次の共
振周波数の電圧を加えて該固定側軸受部材に振動を加え
ることを特徴とする。
また、スラスト動圧軸受はモータのローターを支承する
スラスト軸受であり、該モータが停止する時の慣性回転
により発電される電力を加振手段の電源とすることを特
徴とする。
〔作用〕
本発明によればスラスト軸受の起動・停止装置を上記の
如く構成することにより、加振手段は固定側軸受部材に
該固定側軸受部材の共振周波数又は高次の共振周波数の
振動を加えるので、固定側軸受部材には２つの腹と節又
は高次の腹と節の共振領域が発生し、固定側軸受部材と
回転側軸受部材はこの腹の部分の瞬間的な接触となり、
またスクィーズ効果により流動体膜の形成が期待できる
から、両軸受部材は略非接触の状態となり摩擦抵抗が極
めて小さくなる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の動圧軸受の起動・停止装置を用いたス
ピンドルモータを示す。スピンドルモータは図示するよ
うに、ローター１とステーター２を具備し、ローター１
はラジアル軸受３及びスラスト軸受４によりステーター
２に回転自在支承されている。ラジアル軸受３は動圧ヘ
リングボーン軸受であり、スラスト軸受４は動圧スパイ
ラルグルーブ軸受である。本スピンドルモーターは、モ
ータ５を起動するとローター１がラジアル軸受３及びス
ラスト軸受４に支承されて回転する所謂アウタローター
型のスピンドルモータである。
ステーター２の下部には高周波加振装置のアクチュエー
タである圧電素子６が取付けられている。この圧電圧素
子６に高周波発振回路（図示せず）で発生させた交流電
圧を印加することによってスピンドルモーターのステー
ターに高周波の振動を加える。この高周波加振は、モー
ター５のドライブ回路（図示せず）と連動させて行なう
ようにし、モーター５の起動と停止時のみ加振するよう
に構成する。
ステーター２を加振することにより、スラスト軸受（動
圧スパイラルグループ軸受）４のステーター側軸受板４
ａが加振される。この加振はステーター側軸受板４ａの
共振周波数で行なう。
第２図（ａ），（ｂ）はステータ側軸受板４ａの振動挙
動を示す図である。ステータ側軸受板４ａを加振するこ
とによって、図示するように、複数の節と腹を持つ振動
となる。このときスラスト軸受４のステータ側軸受板４
ａとローター側軸受板４ｂとは振動の腹の部分で接触す
るが、ローター１は慣性によって振動振幅の最大位置で
ほぼ静止する。振動周波数は通常数ｋＨｚから数十ｋＨ
ｚの高周波であるため、ステータ側軸受板４ａとロータ
ー側軸受板４ｂの接触は瞬間的であり、更にスクィーズ
効果による空気膜の形成が期待できる。従って、ステー
タ側軸受板４ａとローター側軸受板４ｂはほぼ非接触の
状態になり摩擦抵抗も極めて小さくなる。
上記のように、高周波加振動手段を設けることにより、
スピンドルモータは極めて小さいトルクで起動すること
ができ、起動時のステータ側軸受板４ａとローター側軸
受板４ｂの摩設も小さくなる。また、停止時にも高周波
加振を行なうことで、停止時の摩耗も小さくなる。停止
時にはローター１の慣性回転によりモータ５が発電する
電力を利用して圧電素子６に高周波電圧を印加する高周
波発振回路の電源とすれば、制動装置をも兼ねた簡潔な
制御回路を構成できる。
なお、第１図に示す例では圧電素子６をステーター２の
底部、即ちスピンドルモータの外側に取り付けた例を示
したが、これに限定されるものではなく、例えば第３図
に示すように、軸受板１０と圧電素子１１を積層する構
造とすれば、軸受板１０の加振がより確実にとなり、加
振による上記効果の向上が更に期待できる。
また、上記実施例ではスパイラルグループ動圧スラスト
軸受への適用例を示したが、本発明は形式の異なる動圧
軸受にも適用できることは言うまでもない。
また、本発明は加振手段によって動圧軸受に高周波の振
動を加え、動圧軸受の起動トルクを低減するようにした
ので、動圧軸受に大きな予荷重を与えることにより、軸
受剛性を高くすることができる。
また、この高周波の加振を起動・停止の何れにも用いる
ことによって動圧軸受の摩耗を低減させることもでき
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば下記のような優れた
効果が得られる。
(1)スラスト動圧軸受の固定側軸受部材に、加振手段に
より固定側軸受部材に該固定側軸受部材の共振周波数は
高次の共振周波数の振動を加えるので、固定側軸受部材
には２つの腹と節又は高次の腹と節の共振領域が発生
し、固定側軸受部材と回転側軸受部材はこの腹の部分の
瞬間的な接触、即ち略非接触の状態となり、起動・停止
時の摩擦抵抗も極めて小さくなる。
(2)モーターが停止する時の慣性回転により発電される
電力を加振手段の電源とすることにより、制動装置をも
兼ねた簡潔な制御回路で本動圧軸受の起動・停止装置を
構成できる。
(3)加振手段によって動圧軸受に高周波の振動を加え、
動圧軸受の起動トルクを低減するようにしたので、動圧
軸受に大きな予荷重を与えることにより、軸受剛性を高
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の動圧軸受の起動・停止装置をスピンド
ルモータに適用した例を示す図、第２図（ａ），（ｂ）
はステータ側軸受板４ａの振動挙動を示す図、第３図は
本発明の動圧軸受の起動・停止装置に用いる圧電素子積
層型軸受板を示す図である。 図中、１‥‥ローター、２‥‥ステーター、３‥‥ラジ
アル軸受、４‥‥スラスト軸受、５‥‥モータ、６‥‥
圧電素子、１０‥‥軸受板、１１‥‥圧電素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸田 芳幸 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 日向 達雄 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 鈴木 衛 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 利光 学 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 相吉澤 俊一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−103645（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−40624（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転側軸受部材と固定側軸受部材とを具備
    し、該回転側軸受部材と固定側軸受部材との間に流体動
    圧を発生し、回転体の回転軸方向の荷重を支承するスラ
    スト動圧軸受において、 前記固定側軸受部材に高周波振動を加える加振手段を設
    け、 前記回転体の起動・停止時の少なくともいずれかに前記
    加振手段で前記固定側軸受部材に該固定側軸受部材の共
    振周波数又は高次の共振周波数で振動を加えることを特
    徴とするスラスト動圧軸受の起動・停止装置。
  2. 【請求項２】前記加振手段は前記固定側軸受部材に圧電
    素子を積層し、該圧電素子に前記固定側軸受部材の共振
    周波数又は高次の共振周波数の電圧を加えて該固定側軸
    受部材に振動を加えることを特徴とする請求項（１）記
    載のスラスト動圧軸受の起動・停止装置。
  3. 【請求項３】前記スラスト動圧軸受はモータのローター
    を支承するスラスト軸受であり、該モータが停止する時
    の慣性回転により発電される電力を前記加振手段の電源
    とすることを特徴とする請求項（１）又は（２）記載の
    スラスト動圧軸受の起動・停止装置。
JP2170664A 1990-06-27 1990-06-27 スラスト動圧軸受の起動・停止装置 Expired - Lifetime JPH068647B2 (ja)

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