JPH07145812A - 動圧気体軸受およびその動圧気体軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、動圧気体軸受に関し、動圧気体膜
特有の圧縮性効果を利用して半径方向の軸受剛性を高め
ることができ、高速安定でしかも不釣り合い振動の小さ
い高速・高精度な動圧気体軸受を提供することを目的と
してる。 【構成】 固定軸３の輪郭線に、周方向に複数周期の規
則的な凹部Ａ₁〜Ａ₃および凸部Ｂ₁〜Ｂ₃を形成し、凹部
Ａ₁〜Ａ₃および凸部Ｂ₁〜Ｂ₃の始点から終点までの一周
期を調和波形から構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒部材が高速回転す
ることにより軸部材と円筒部材との間に動圧空気圧力を
発生させ、該動圧空気圧力により前記円筒部材を前記軸
部材から浮上支持させる動圧気体軸受およびその動圧気
体軸受の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型ロータは一般に転がり軸受で支えら
れているが、10000rpm以上の回転速度になると振動、騒
音および軸受部の潤滑油の寿命が問題になる。このため
10000rpm以上の高速、高精度軸受としては気体軸受が使
用されることが多い。従来のロータの回転によって自ら
の自重を支持する圧力を発生する動圧気体軸受として
は、真円軸受、ティルティングパッド軸受が使用されて
いる。

【０００３】このうち真円軸受は加工が容易であり、垂
直ロータを支持する場合には自重により偏心力が作用し
ているため軸受隙間が狭ければ15000rpm程度まで安定に
支持できるので、過去に放送用ＶＴＲのロータ支持に用
いられたことがあるが、垂直ロータを支持する場合、低
速から不安定ワールが発生するため使用できなかった。

【０００４】また、ティルティングパッド軸受は軸受面
を３または４個の部分円弧のパッドに分割し、そのパッ
ドを柔らかく支えることによってロータの高速安定性を
増したもので、液体ヘリウム用ターボ膨張機の軸受など
に用いられている。しかしティルティングパッド軸受は
軸受精度が低く加工も複雑になるという欠点があるた
め、垂直ロータとして使用される場合の気体軸受には向
いていない。

【０００５】ところで、上述したような軸受の不具合を
解消する軸受としては、溝付き軸受がある。この軸受
は、軸受面に回転によって外部から気体をかき込むため
の螺旋状溝が形成されたものであり、この螺旋状溝によ
って軸受に偏心が無くても半径方向の軸受反力を生じさ
せ、同心位置で半径方向の軸受強さをもたせたもので、
これにより垂直ロータであっても数万回転(rpm)の高速
まで安定に支持することができるのできる。なお、この
溝形成にあたっては、エッチングや転造、レーザ加工等
の方法が用いられている。

【０００６】また、気体軸受として用いられたことはな
いが、比較的高速まで安定な液体潤滑用軸受としてター
ボ機械では多円弧軸受も利用されている。多円弧軸受は
真円軸受を２または３個に分割し、各円弧を最初の真円
状態より接近させて固定したものである。これにより軸
と軸受は各円弧部分で等価的に大きな偏心を与えられた
状態になるのでワール安定性を高めることができる。し
かし軸受を分割するので、μm以下の高精度加工は容易
ではなく、また気体圧力発生領域も少なくなるので数μ
mの微小軸受隙間が必要な気体軸受には利用されたこと
がなかった。

【０００７】このような理由から、垂直ロータとして使
用されることが多いレーザースキャナロータ用気体軸受
には、動圧気体軸受として溝付き軸受が多用されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の溝付き軸受にあっては、エッチングや転造、
レーザ加工等によって溝が形成されるので、軸受の加工
に必要な工数が増大してしまい、製造コストが増大して
しまうという問題があった。また、溝付き軸受は回転時
の安定性が良好な反面、真円軸受に比べてロータの不釣
り合い振動に対して動剛性が低くなってしまうという問
題があった。

【０００９】そこで請求項１、２記載の発明は、動圧気
体膜特有の圧縮効果性を利用して半径方向の軸受剛性を
高めることができ、高速安定でしかも不釣り合い振動の
小さい高速・高精度な動圧気体軸受を提供することを目
的としてる。請求項３記載の発明は、ロータの安定性を
最も良好に保持することができるとともに、不釣り合い
振動に対する剛性を最も向上させることができる動圧気
体軸受を提供することを目的としてる。

【００１０】請求項４〜６記載の発明は、簡単な構成で
軸部材および円筒部材のうちの何れか一方に規則的な凹
凸を形成するようにして、短時間で大量に、かつ低コス
トで生産することができる動圧気体軸受の製造方法を提
供することを目的としてる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、ハウジングと、該ハウジン
グに支持された軸部材と、該軸部材と同軸にあって該軸
部材の周囲に配置された円筒部材と、を備え、該円筒部
材が高速回転することにより前記軸部材と前記円筒部材
との間に動圧空気圧力が発生し、該動圧空気圧力により
前記円筒部材が前記軸部材から浮上支持される動圧気体
軸受において、前記軸部材の放射方向断面における輪郭
線および前記円筒部材の放射方向断面における内側の輪
郭線のうちの何れか一方の輪郭線に、周方向に複数周期
の規則的な凹凸が形成され、前記凹凸の始点から終点ま
での一周期が調和波形からなることを特徴としている。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、ハウジングと、該ハウジングに支持された軸
部材と、該軸部材と同軸にあって該軸部材の周囲に配置
された円筒部材と、を備え、該円筒部材が高速回転する
ことにより前記軸部材と前記円筒部材との間に動圧空気
圧力が発生し、該動圧空気圧力により前記円筒部材が前
記軸部材から浮上支持される動圧気体軸受において、前
記軸部材の放射方向断面における輪郭線および前記円筒
部材の放射方向断面における内側の輪郭線のうちの何れ
か一方の輪郭線に、周方向に複数周期の規則的な凹凸が
形成され、前記凹凸の始点から終点までの一周期が調和
波形および振幅の小さい高周波成分を含んだ波形からな
ることを特徴としている。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１または２記載の発明において、前記
凹凸の周期の数が３であることを特徴としている。請求
項４記載の発明は、上記課題を解決するために、請求項
１〜３何れかに記載の動圧気体軸受の製造方法であっ
て、前記軸部材および前記円筒部材のうちの何れか一方
に規則的な凹凸を形成するに際し、凸曲面を有する複数
の押圧部材を、軸部材および円筒部材の何れか一方の表
面上に等間隔に配設し、軸部材および円筒部材の何れか
一方の表面を押圧部材によって複数方向から押圧するこ
とにより凹凸を形成することを特徴としている。

【００１４】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１〜３何れかに記載の動圧気体軸受の
製造方法であって、前記軸部材および前記円筒部材のう
ちの何れか一方に規則的な凹凸を形成するに際し、前記
規則的な凹凸の形状に形成された型に、軸部材および円
筒部材の何れか一方を挿入して軸部材あるいは円筒部材
を一方側から押圧する押出し成形により凹凸を成形する
ことを特徴としている。

【００１５】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１〜３何れかに記載の動圧気体軸受の
製造方法であって、前記軸部材および前記円筒部材のう
ちの何れか一方に規則的な凹凸を形成する際し、前記規
則的な凹凸を有する金型に樹脂を射出し、該樹脂に金型
の内周面を転写することにより射出成形によって軸部材
および円筒部材のうちの何れか一方を形成するとともに
該一方に凹凸を形成することを特徴としている。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明では、軸部材の放射方向断
面における輪郭線および円筒部材の放射方向断面におけ
る内側の輪郭線のうちの何れか一方の輪郭線に、周方向
に複数周期の規則的な凹凸が形成され、前記凹凸の始点
から終点までの一周期が調和波形からなっている。

【００１７】したがって、動圧気体膜特有の圧縮性効果
が利用されて半径方向の軸受剛性が高められる。この結
果、高速安定でしかも不釣り合い振動の小さい高速・高
精度な動圧気体軸受が得られる。請求項２記載の発明で
は、軸部材の放射方向断面における輪郭線および円筒部
材の放射方向断面における内側の輪郭線のうちの何れか
一方の輪郭線に、周方向に複数周期の規則的な凹凸が形
成され、前記凹凸の始点から終点までの一周期が調和波
形および振幅の小さい高周波成分を含んだ波形からなっ
ている。

【００１８】したがって、動圧気体膜特有の圧縮性効果
が利用されて半径方向の軸受剛性が高められる。この結
果、高速安定でしかも不釣り合い振動の小さい高速・高
精度な動圧気体軸受が得られる。請求項３記載の発明で
は、凹凸の周期の数が３であるので、ロータの安定性が
最も良好に保持されるとともに、不釣り合い振動に対す
る剛性が最も向上される。

【００１９】請求項４記載の発明では、軸部材および円
筒部材のうちの何れか一方に規則的な凹凸を形成するに
際し、凸曲面を有する複数の押圧部材を、軸部材および
円筒部材の何れか一方の表面上に等間隔に配設し、軸部
材および円筒部材の何れか一方の表面を押圧部材によっ
て複数方向から押圧することにより凹凸を形成するよう
にしている。

【００２０】したがって、簡単な構成で軸部材および円
筒部材のうちの何れか一方に規則的な凹凸が形成され、
軸部材および円筒部材のうちの何れか一方が短時間で大
量に生産され、動圧気体軸受の製造コストが低減され
る。請求項５記載の発明では、軸部材および円筒部材の
うちの何れか一方に規則的な凹凸を形成するに際し、規
則的な凹凸の形状に形成された型に、軸部材および円筒
部材の何れか一方を挿入して軸部材あるいは円筒部材を
一方側から押圧する押出し成形により凹凸が成形され
る。

【００２１】したがって、簡単な構成で軸部材および円
筒部材のうちの何れか一方に規則的な凹凸が形成され、
軸部材および円筒部材のうちの何れか一方が短時間で大
量に生産され、動圧気体軸受の製造コストが低減され
る。請求項６記載の発明では、軸部材および円筒部材の
うちの何れか一方に規則的な凹凸を形成する際し、規則
的な凹凸を有する金型に樹脂を射出し、該樹脂に金型の
内周面を転写することにより射出成形によって軸部材お
よび円筒部材のうちの何れか一方が成形されるとともに
該一方に凹凸が形成される。

【００２２】したがって、簡単な構成で軸部材および円
筒部材のうちの何れか一方に規則的な凹凸が形成され、
軸部材および円筒部材のうちの何れか一方が短時間で大
量に生産され、動圧気体軸受の製造コストが低減され
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１〜７は請求項１、３、４、５、６何れかに記載の発
明に係る動圧気体軸受およびその動圧気体軸受の製造方
法の一実施例を示す図である。まず、構成を説明する。
図１において、１はモータハウジング(ハウジング)であ
り、このハウジング１の底部を構成する固定軸台座２の
中央部には固定軸３(軸部材)が垂直に嵌入・固定されて
いる。

【００２４】この固定軸３の外周には後述するラジアル
軸受面３ａ、３ｂ(動圧空気軸受)が設けられており、ラ
ジアル軸受面３ａ、３ｂは固定軸３の中心部を挟んで上
下に形成されている。また、ラジアル軸受面３ａ、３ｂ
は円筒状の回転軸４(円筒部材)の内周面に対向してお
り、ラジアル軸受面３ａ、３ｂの内周面とが所定間隔を
隔てることにより、固定軸３に対して回転軸４が回転可
能になっている。

【００２５】回転軸４の上部には、ミラー受けフランジ
５が形成されるとともに、ミラー押え６およびポリゴン
ミラー７が取付けられている。ポリゴンミラー７は回転
軸４のミラー受けフランジ５に当接しており、ボルト８
によってがミラー押え６を介してこのポリゴンミラー７
がフランジ５に押し付けられている。また、ミラー押え
５はその中心部にアキシャル磁気軸受９を構成するマグ
ネット10を保持している。

【００２６】アキシャル軸受９は、固定軸３の軸線上で
互いに反発し合う３つマグネット10、11、12からなり、
マグネット12がマグネット10の上方で上ケース13に装着
され、マグネット11が固定軸３の上端に固定されること
によって、回転軸４、ミラー押え６、ポリゴンミラー７
およびマグネット10からなる回転体14(ロータ)が固定軸
３から上方に浮上するように付勢され、非接触で支持さ
れている。なお、上ケース13の周囲壁部には偏向用窓15
が設けられており、この偏向用窓15はレーザ光をポリゴ
ンミラー７に対して出入射させるものである。

【００２７】また、回転軸４の外周部にはロータマグネ
ット16が取付けられており、モータハウジング１の内周
部にはマグネット16に対向して駆動コイル17が固定され
ている。このため、駆動コイル17に３相の交流電圧が印
加されると、回転軸４の回りに回転磁界が形成され、こ
れにマグネット16が反発、吸収されて回転体14がマグネ
ット16とともに回転し、ポリゴンミラー７が回転駆動さ
れる。

【００２８】一方、図２に示すように、回転軸３の放射
方向断面における輪郭線(ラジアル軸受面３ａ、３ｂ)に
は、周方向に３周期の規則的な凹部Ａ₁〜Ａ₃および凸部
Ｂ₁〜Ｂ₃が形成され、該凹部Ａ₁〜Ａ₃および凸部Ｂ₁〜
Ｂ₃の始点から終点までの一周期が調和波形からなって
いる。次に、作用を説明する。

【００２９】駆動コイル17に３相の交流電圧が印加され
ると、回転軸４の回りに回転磁界が形成され、これにマ
グネット16が反発あるいは吸引されて回転体14がマグネ
ット16と共に回転し、ポリゴンミラー７が回転駆動され
る。本実施例では、回転体14の回転時に固定軸３および
回転軸４の間のラジアル軸受面３ａ、３ｂの圧縮効果性
が利用されて半径方向の軸受剛性が得られる。

【００３０】この点について説明する。図２に示すよう
に軸受隙間(固定軸３のラジアル軸受面３ａ、３ｂと回
転軸４の間の隙間)ｈは偏心がない状態で次式のように
近時的に表される。 ｈ＝ｃ＋ｅ・COS(ｎθ)…… 但し、ｃは軸受半径隙間(５μm前後の値)、ｅは凹凸の
周期の振幅、θは軸受の角度位置、ｎは凹凸の周期の個
数でｎ≧２以上に設定されている(本実施例では、ｎは
３である)。

【００３１】本実施例では実験の結果ｎを３にした場合
が回転体14の安定性が最も良好で、不釣り合い振動に対
する剛性の観点からも優れていることが判明したので、
ｎを３に設定した。但し、本実施例では、ｎを３にして
いるが、近時的に式に(ｎ≧２)で示す調和的な隙間形
状変化を与えることにより、動圧気体軸受の安定性を高
めることができる。

【００３２】以下、上述した効果を裏付ける実験結果を
図３〜５に基づいて説明する。図３は、垂直の回転体14
で、(軸受幅／軸受径)を0.7、ｎを３、軸受隙間ｃを５
μmに設定した場合に、ｅ＝0.5および１μmにのときの
回転体14の安定限界となる無次元質量および無次元慣性
モーメントを軸受数Λの関数として示したものであり、
無次元質量および無次元慣性モーメントの実際の設計例
の値を横線で示している。

【００３３】この図３から明らかなように、ｅを１μm
とすれば、軸受数Λが10程度まで安定となり、40000rpm
程度まで安定に回転させることができることが分る。こ
の結果、回転体14をさらに小型軽量化すれば、さらに回
転体14を高速で回転させることが可能となる。図４は凹
凸(すなわち、うねり)の周期ｎを変化させて、Λ＝５
(約21500rpm)、ｅ＝1.0μmのときの安定限界となる回転
体14の質量および慣性モーメントを示したものである。

【００３４】図４から明らかなように、ｎ＝３のときが
最も安定性が良好で、続いてｎ＝３、４、５の順に安定
性が悪くなり、その次はｎ＝２または６となることが分
る。図５は回転速度30000rpmにおける57.5mm・mgの不釣
り合いに対する振動振幅の凹凸の個数ｎを横軸に、凹凸
の振幅ｅをパラメータにとって示したものである。図５
からも明らかなように、ｎ＝３のときが最も振動振幅が
小さく、動剛性が大きいことが分る。

【００３５】以上の解析結果から安定性と不釣り合い振
動の観点からｎ＝３が最も優れることが分る。また、ｎ
が大きくなるに従って特性が悪化するが、ｎ＝２、また
は６でも真円動圧気体軸受に比べて安定性は著しく向上
するので問題はない。次に、軸受隙間が正弦的に変化す
ると、動圧気体軸受としての安定が高まり、しかも不釣
り合い振動に対する動剛性が向上するのかを図６に基づ
いて説明する。

【００３６】図６は、固定軸３のラジアル軸受面３ａ、
３ｂと回転軸４の内周面４ａが同心状態で矢印Ｒ方向に
回転した場合に、軸受数が大きい場合の圧力分布Ｐを模
擬的に示したものである。固定軸３の外周面と回転軸４
の内周面４ａが同心であっても、凹凸の周期の長さでｅ
の偏心量を有する局部的な動圧気体軸受がｎ個形成され
るようになる。気体軸受の場合、圧縮性の非線形効果に
よって軸受数Λが高くなるに従い、狭まり隙間領域でな
く最小軸受隙間位置の圧力が高まり、最大隙間領域の負
圧は小さくなる。このため、軸受の偏心がなくても中心
に向かう軸受反力が発生し、偏心が生じると偏心方向と
逆の方向にさらに大きな気体膜圧力が生じる。

【００３７】また、真円軸受の不安定性の原因である接
線方向の気体膜圧力もあまり生じないため、動圧軸受の
安定性を高め、不釣り合い振動に対する応答振幅を低減
することができる。これに対して、油等の液体軸受では
圧縮性がないので、凹凸の狭まり隙間部で正圧が、ま
た、広がり隙間部で負圧が生じ両者が平均的にキャンセ
ルされるようになるので、半径方向の軸受剛性効果は少
ない。このため、液体軸受で軸受面を滑らかでない面に
分割し、実効的に大きな偏心を生じさせるような多円弧
軸受を用いている。

【００３８】一方、多円弧軸受は円弧部での実効的な偏
心率を比較的大きくするので、最小隙間と最大隙間の差
が大きく、軸受隙間を小さくしなければならない気体軸
受では、有効に気体膜圧力を発生させることができな
い。また、軸受を分割して組合せるので、高精度加工が
容易でなく、小型で高精度が必要な動圧気体軸受には適
さない。

【００３９】次に、上述した固定軸３の凹部Ａ₁〜Ａ₃お
よび凸部Ｂ₁〜Ｂ₃の製造方法を図７に基づいて説明す
る。図７において、21は凹凸が形成される前の固定軸３
の状態を示す母材であり、22は凸曲面を有する複数の押
圧部材である。この押圧部材22を母材21の外方の円周方
向に等間隔で配設し(同図(ａ)参照)、この押圧部材22に
よって母材21を外方から押圧することにより(同図(ｂ参
照)、母材21を塑性変形させて該母材21の外周面に凹部
Ａ₁〜Ａ₃および凸部Ｂ₁〜Ｂ₃を形成する。

【００４０】押圧時には、押圧する量に比例して凹凸
(うねり)の振幅ｅは増加する。実際、押圧部材22の押圧
量や材質、先端の曲面性は、設計上の事項であり、適宜
行なわれる。このように本実施例では、固定軸３の輪郭
線に、周方向に複数周期の規則的な凹部Ａ₁〜Ａ₃および
凸部Ｂ₁〜Ｂ₃を形成し、凹部Ａ₁〜Ａ₃および凸部Ｂ₁〜
Ｂ₃の始点から終点までの一周期を調和波形から構成し
ているので、動圧気体膜特有の圧縮性効果を利用して半
径方向の軸受剛性を高めることができる。この結果、高
速安定でしかも不釣り合い振動の小さい高速・高精度な
動圧気体軸受を得ることができる。

【００４１】また、凹凸の周期の数を３にしているの
で、ロータの安定性を最も良好に保持することができる
とともに、不釣り合い振動に対する剛性を最も向上させ
ることができる。また、固定軸３に規則的な凹凸を形成
するに際し、凸曲面を有する複数の押圧部材22を、母材
21の表面上に等間隔に配設し、母材21の表面を押圧部材
22によって複数方向から押圧することにより凹凸を形成
するようにしているため、簡単な構成で固定軸３に規則
的な凹凸を形成することができ、固定軸３を短時間で大
量に生産することができる。この結果、動圧気体軸受の
製造コストを低減することができる。

【００４２】なお、本実施例では、固定軸３の外周面に
凹凸を径径しているが、これに限らず、回転軸４の放射
方向断面における内側の輪郭線に凹凸を成形しても良
い。この場合には、押圧部材を回転軸４の内周面に挿通
し、押圧部材を回転軸４の内周面から外方を向かって移
動させることにより、回転軸４の内周面を押圧すれば良
い。

【００４３】このように回転軸３あるいは固定軸４の何
れか一方に凹凸を形成する場合には、その決定方法とし
ては、加工のし易さを基準に決定すれば良い。また、凹
凸の振幅ｅは、大きい方が良いが軸受隙間ｃの1/2以上
になると、最小軸受隙間が小さくなり、塵垢等に対する
摩耗の信頼性が低下するので充分な安定性を確保できる
範囲内で最小限度の凹凸の振幅が望ましい。

【００４４】また、本実施例では、押圧部材21によって
凹凸を形成しているが、これに限らず、規則的な凹凸の
形状に形成された型に、固定軸３あるいは回転軸４の何
れか一方を挿入して固定軸３あるいは回転軸４を一方側
から押圧する押出し成形により凹凸を成形しても良い。
また、その他に、規則的な凹凸を有する金型に樹脂を射
出し、該樹脂に金型の内周面を転写することにより射出
成形によって固定軸３および回転軸４のうちの何れか一
方を成形するとともに該一方に凹凸を形成しても良い。
何れの場合であっても、固定軸３あるいは回転軸４の何
れか一方を短時間で大量に生産することができ、動圧気
体軸受の製造コストを低減することができる。

【００４５】図８は請求項２記載の動圧気体軸受の一実
施例を示す図であり、本実施例では、固定軸の放射方向
断面における輪郭線に、周方向に複数周期の規則的な凹
凸が形成され、前記凹凸の始点から終点までの一周期が
調和波形および振幅の小さい高周波成分を含んだ波形か
らなることを特徴とするものであり、固定軸の構造が上
記実施例と異なるのみでその他の構成は同様であるた
め、異なる部分のみ説明をする。

【００４６】図２および図６においては、式でｎ＝３
の場合を示し、また、図３〜５においては、式でｎが
２以上の値をとる場合の安定性および不釣り合い振動特
性を示したが、実際に固定軸の外面あるいは回転軸の内
面に凹凸を加工する場合には、必ずしも理想的な式で
示される形状にはならない。本実施例では、図８に示す
ように固定軸31の外周面のラジアル軸受面をおむすび型
に形成したものである。すなわち、固定軸31の放射方向
断面における輪郭線に、周方向に複数周期の規則的な凹
凸を形成し、前記凹凸の始点から終点までの一周期を調
和波形および振幅の小さい高周波成分を含んだ波形から
構成している。

【００４７】このようにする理由は、軸受隙間ｈが次式
で表されるからである。 ｈ＝ｃ＋ｅ₁・COS(ｎ₁θ)＋ｅ₂・COS(ｎ₂θ)＋ｅ₃・COS(ｎ₃θ)＋…… すなわち、凹凸波形の成分は１つの調和波形では表せな
いので、複数の高周波成分を有する。しかし、一般に
は、基本波ｎ₁以外の高周波成分ｎ₂、ｎ₃……の振幅
ｅ₂、ｅ₃……はｅ₁に比べて小さい。したがって、本実
施例にあっても、安定性不釣り合い振動に対する特性は
既に述べた式で表される軸受の特性とほとんど変わら
ず、上記実施例と同様の効果を得ることができる。

【００４８】なお、本実施例にあっても、このような波
形を固定軸31でなく、回転軸に形成しても良い。また、
固定軸31は上述したような製造方法で形成されているた
めその説明を省略する。

【００４９】

【発明の効果】請求項１、２記載の発明によれば、動圧
気体膜特有の圧縮性効果を利用して半径方向の軸受剛性
を高めることができ、高速安定でしかも不釣り合い振動
の小さい高速・高精度な動圧気体軸受を得ることができ
る。請求項３記載の発明によれば、ロータの安定性を最
も良好に保持することができるとともに、不釣り合い振
動に対する剛性を最も向上させることができる。

【００５０】請求項４〜６記載の発明によれば、簡単な
構成で軸部材および円筒部材のうちの何れか一方に規則
的な凹凸を形成するようにして、短時間で大量に、かつ
低コストで動圧気体軸受を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、３、４、５、６何れかに記載の発明
に係る動圧気体軸受の製造方法によってを製造された固
定軸を有する動圧気体軸受の断面図である。

【図２】図１の回転軸を一点鎖線で切断したときのＡ方
向矢視断面図である。

【図３】軸受数Λと安定限界質量、安定限界慣性モーメ
ントとの関係を示す図である。

【図４】うねり(凹凸)の周期数ｎと安定限界質量、安定
限界慣性モーメントとの関係を示す図である。

【図５】うねりの周期の数ｎとロータの振動振幅の関係
を示す図である。

【図６】一実施例の回転軸が矢印Ｒ方向に回転するとき
の圧力分布を表す図である。

【図７】一実施例の発明に係る動圧気体軸受の製造方法
を示す図である。

【図８】請求項２記載の発明に係る動圧気体軸受の一実
施例を示す図であり、その要部断面図である。

【符号の説明】

１ モータハウジング(ハウジング) ３、31 固定軸(軸部材) ４ 回転軸(円筒部材) 22 押圧部材 Ａ₁〜Ａ₃ 凹部 Ｂ₁〜Ｂ₃ 凸部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、 該ハウジングに支持された軸部材と、 該軸部材と同軸にあって該軸部材の周囲に配置された円
   筒部材と、を備え、 該円筒部材が高速回転することにより前記軸部材と前記
   円筒部材との間に動圧空気圧力が発生し、該動圧空気圧
   力により前記円筒部材が前記軸部材から浮上支持される
   動圧気体軸受において、 前記軸部材の放射方向断面における輪郭線および前記円
   筒部材の放射方向断面における内側の輪郭線のうちの何
   れか一方の輪郭線に、周方向に複数周期の規則的な凹凸
   が形成され、前記凹凸の始点から終点までの一周期が調
   和波形からなることを特徴とする動圧気体軸受。
2. 【請求項２】ハウジングと、 該ハウジングに支持された軸部材と、 該軸部材と同軸にあって該軸部材の周囲に配置された円
   筒部材と、を備え、 該円筒部材が高速回転することにより前記軸部材と前記
   円筒部材との間に動圧空気圧力が発生し、該動圧空気圧
   力により前記円筒部材が前記軸部材から浮上支持される
   動圧気体軸受において、 前記軸部材の放射方向断面における輪郭線および前記円
   筒部材の放射方向断面における内側の輪郭線のうちの何
   れか一方の輪郭線に、周方向に複数周期の規則的な凹凸
   が形成され、前記凹凸の始点から終点までの一周期が調
   和波形および振幅の小さい高周波成分を含んだ波形から
   なることを特徴とする動圧気体軸受。
3. 【請求項３】前記凹凸の周期の数が３であることを特徴
   とする請求項１または２記載の動圧気体軸受。
4. 【請求項４】請求項１〜３何れかに記載の動圧気体軸受
   の製造方法であって、前記軸部材および前記円筒部材の
   うちの何れか一方に規則的な凹凸を形成するに際し、凸
   曲面を有する複数の押圧部材を、軸部材および円筒部材
   の何れか一方の表面上に等間隔に配設し、軸部材および
   円筒部材の何れか一方の表面を押圧部材によって複数方
   向から押圧することにより凹凸を形成することを特徴と
   する動圧気体軸受の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１〜３何れかに記載の動圧気体軸受
   の製造方法であって、前記軸部材および前記円筒部材の
   うちの何れか一方に規則的な凹凸を形成するに際し、前
   記規則的な凹凸の形状に形成された型に、軸部材および
   円筒部材の何れか一方を挿入して軸部材あるいは円筒部
   材を一方側から押圧する押出し成形により凹凸を成形す
   ることを特徴とする動圧気体軸受の製造方法。
6. 【請求項６】請求項１〜３何れかに記載の動圧気体軸受
   の製造方法であって、前記軸部材および前記円筒部材の
   うちの何れか一方に規則的な凹凸を形成する際し、前記
   規則的な凹凸を有する金型に樹脂を射出し、該樹脂に金
   型の内周面を転写することにより射出成形によって軸部
   材および円筒部材のうちの何れか一方を形成するととも
   に該一方に凹凸を形成することを特徴とする動圧気体軸
   受の製造方法。