JPH10169646A

JPH10169646A - 動圧軸受装置

Info

Publication number: JPH10169646A
Application number: JP34673896A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takehara; 勇竹原; Tomohiko Hayashi; 智彦林
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 1998-06-23
Also published as: SG65721A1

Abstract

(57)【要約】【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１５
ａ、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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００５】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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】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。

【０００７】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。

【０００８】

【発明の実施の形態】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１
３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。

【０００９】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。

【００１０】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１５
ａ、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。

【００１１】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１８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。

【００１２】このような構成により、カップ状ロータ１
７等からなる回転体は、スラスト動圧軸受部１５ａ、１
５ｃ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。

【００１３】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１
５ｆ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。

【００１４】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１５
ａ、１５ｃ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。

【００１５】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。

【００１６】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２
４、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。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】この実施の形態の軸受部の正面図である。

【図３】同軸受部の平面図である。

【図４】同軸受部の下面図である。

【図５】図１の要部の断面図である。

【図６】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

【特許請求の範囲】

【請求項１】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。
【請求項２】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。
【請求項３】前記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。
【請求項４】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。