JPS58134220A - 流体軸受装置 - Google Patents

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】 置を得ることを目的とする。

従来の流体軸受の構成を第１〜２図にもとづいて説明す
る。第１図は従来の流体軸受装置を応用しだＶＴＲシリ
ンダーである。下部シリンダー２の中央部には固定軸１
が圧入固定され、固定軸１にはディスク３が回転自在に
挿入されディスク３の上部にはスラスト受け４、上部シ
リンダー６、磁気ヘッド９、゛ヘッドＰ板１０が取り付
けられ、回転側ユニット１１を構成する。ディスク３の
下部には回転する磁気ヘッド９を介して図示しない磁気
テープから取り出した映像信号を固定側に伝達するだめ
の回転側ロータリートランス１２が取シ付けられ、それ
に対向して、下部シリンダー２にはその映像信号を受け
るだめの固定側ロータリートランス１３が取り付けられ
ている。

またディスク３には、さらに平面対向型モーターのアマ
チャ−マグネット１５と平面型マグネットケース１４が
取シ付けられ、それに対向して下部シリンｐ−−２ｒｔ
ｃｒｄ：、ステーターコイルユニット１６が取付けられ
、１　’４　、１５　、１６で平面対向型モーター１７
を構成していや。そしてアマチャ−マクネット１６は常
にスｆ−１−コイルユニット１６を３００〜４００グラ
ムの力で吸引する力を持っている。

なお、固定軸１の２ケ所にはエツチング加工により、ラ
ジアルグループｓＡ、ｅＢが加工され、また、固定軸１
の先端面８は平坦かつ直角に精度よく加工されており、
スラスト受け４に対向してスラスト受け４の中央下面に
は第２図に示すような単列のスパイラルグループ７がエ
ツチング加工されている。そして３ケ所のそれぞれのグ
ループ部には潤滑油が注油されているため前記平面対向
型モーター１７により前記回転部ユニット１１が回転さ
せられると、前記３ケ所のグループ部のポンピング作用
によって圧力が発生し、油膜の剛性が高くなって回転側
ユニット１１は固定軸１に対□ して完全に浮上して回転するものである。このとき回転
側ユニット１１はア１．マチャーマグネット１５の吸引
力と回転側ユニットの自重により、第１図下方向に力が
働らき、それに反発する力を単列のスパイラルグループ
７がポンピング作用により第１図上方向に発生して力が
平衡するものであった。

ところが、従来のこの種の流体軸受を、家庭用ＶＴＲシ
リンダーに使用しようとした場合、平面対′内型モータ
ー個有の問題点として振動音が大きいという点が上げら
れた。これはステーターコイルユニット１６と、図示し
ない電子回路とにより作られる回転磁界が、マグネット
ケース１４及びアマチャ−マグネット１５に高速で吸引
力を、振動的に与えるため、比較的剛性の少ないマグネ
ットケース１４が共振して振動音を出すという問題点で
あった。これは例えば大型の電源トランスが通電中にう
なり音を出すのによく似た現象であり、周対向型モータ
ーでは２０ｄＢ以下にあるのに比べて平面対向型モータ
ーでは２５〜ｓ　ｏ　ｄＢの、かなり大きな音がするた
め家庭用ＶＴＲシリンダーには不向きであった。

本発明は上記従来の欠点を周対向モーターに、永久磁石
を組み金層ることにより解決するもので、以下にその実
施例を一３〜９図にもとづいて説明する。

第３〜４図は本発明流体軸受装置をＶＴＲ用シリンダー
２２の中央部には固定軸２１が圧入固定され、固定側ユ
ニット２ｏを構成し固定軸２１にはディスク２３が回転
自在に挿入され、ディスク２３の上部にはスラスト受け
２４、上部シリンダー２５、磁気ヘッド２９、ヘッドＰ
板３ｏが取り付けられ、回転側ユニット３１を構成する
。またディスク２３の下部には回転側ロータリートラン
ス３２が取付けられ、それに対向して下部シリンダー２
２には固定側ロータリートランス３３が取付けられる。

またディスク２３には、さらに周対向型ダイレクト駆動
モーターのアマチャ−マグネット３５と、カップ型マグ
ネットケース３４が取付けられ、その内側には固定側モ
ーターコア３６が取付けられ、上記３４．３５．３６で
、周対向型ダイレクト駆動モーター３７を構成している
。

固定軸２１の２ケ所にはエツチング加工により、深さ５
〜２０ミクロンメータ（以下ミクロンと略す。）のラジ
アルグループ２６Ａ　、２６Ｂが加工され、ディスク２
３の内径との半径すき壕を５〜１０ミクロンに管理して
ここに約２０センチポアズの潤滑油を適量注油すること
に゛より、ラジアル流体軸受を構成する。また固定軸２
１の先端面は平坦かつ直角に精度よく加工されており、
対向するスラスト受け２４には、第２図と同じ単列のス
パイラルグループ２７が、エツチングにより加工され、
適量注油するととににより、スラスト方向流体軸受４０
を構成し前記回転部ユニット３１を浮上させる。尚、こ
のスパイラルグループの形状は第８図に示すように複列
のものでもよく、またこのスパイラルグループは固定軸
２１の先端面２８に加工されても同じことである。

先端面２８の側面部には雄ネジが切られ、内径に雌ネジ
が切られたリング３９がネジ止めされており、本発明Ｖ
ＴＲシリンダーを逆さ姿勢にしだ時や、衝撃を加えたと
きにも、回転側ロータリートランス３２が固定側のロー
タリートランス３３に当るのを防止し、固定側ロータリ
ートランス３３を破損させることのないよう構成されて
いる。

また固定側のモーターコア３６の回転側ユニット３１に
対向する面には、片側の平面をＮ極に、その裏側をＳ極
に着磁された永久磁石３８がマグネットカバー７０と共
に固定されている。もちろんマグット３８は直接にモー
ターコア３６に痰着されてもよい。この永久磁石３８は
、ケイ素鋼板製のモーターコア３６をバックコアとして
利用できるため、回転側ユニット３１の端面または、マ
グネットケース３４を軸方向に強く吸引する。

我々の実験では、０．３ミｌＪメートルのエアギャップ
で４００グラムの吸引力を実現している。このように本
流体軸受装置におけるスラスト軸受は、スラスト受け２
４の単列のスパイラルグループ２７と、この永久磁石３
８の吸引力と回転ユニット３１の自重の３つの力の平衝
関係から決まる。

第４図に示すのは本実施例のすきま一支持力線図である
。線図Ａは、単列のスパイラルグループ２７の支持力を
示す。線図Ｂは永久磁石３８の吸引力を示す。例えば、
回転ユニット３１の自重が２００グラムのとき、第３１
ｆｆｌ’ｉＣ示す本実施例を第３図のとおり垂直姿勢で
通電させると、単列のスパイラルグループ２７には永久
磁石３８の吸引力４００グラム＋自重２００グラム＝６
００グラムの荷重がかかり、この場合は単列スパイラル
グループ２７のすきまは３ミクロンとなる。このように
姿勢の変化にかかわらず、回転側ユニットの相対高さは
、０．５ミクロン程度しか変化しない。これはＶＴＲシ
リンダーにとって非常に有利な性質である。このように
、すきまの変化に対して支持力の変化率の大きいスパイ
ラルグループと、一方、すきまの変化に対して吸引力の
変化が少ない永久磁石を組合わせることにより、高精度
な軸受を実現できる。しかも、周対向モーターが使用で
きるので、回転音が非常に静かである。　　　　　　−
次にアマチャ−マグネット３５とは別体として永久磁石
３８を設けた理由について述べる。第６図に示すように
永久磁石３８は高温において表面磁束密度（単位はキロ
ガウス）が直線的に低下する性質がある。こめ変化率を
温度係数とよび、こ１： の値は材質によって異なるが、およそ−〇、０１〜０．
３（４／℃）の範囲にある。第５図に示す実線は、比較
的温度係数の大きい材料の場合について示しており、０
℃では永久磁石３８の吸引力が４００グラムあるものが
８０℃においては３００グラムにまで低下する。一方点
線は温度係数が小さい材料の場合を示しており、吸引力
はほとんど変らない。一方、第６図は潤滑油の温度−粘
度特性を示す曲線である。このように潤滑油の粘度は対
数的に変化し、低温ではとくに粘度が高くなる。

第７図に示すのはスラスト受け２４と先端面２８によっ
て構成されるスラスト軸受部のすきま、即ち又回転中に
グループ７のポンピング作用によって回転部が浮上する
ときの浮上すきまである。実線に示すのは温度係数が大
きい永久磁石を使った場合の線図であり、点線は温度係
数の小さい永久磁石を使った場合の線図である。このよ
うに、温度係数の大きい永久磁石を使った方が、小さい
場合に比べて温度によるスラスト軸受のすきまの変化が
少なく、回転側ユニットの相対高さは、１．２ミクロン
程度しか変化しない。これは高温において潤滑油の粘度
が低下して油膜の剛性が下がり、スラスト軸受部のすき
まが小さくなる現象に対して高温で永久磁石３８の吸引
力が下がり、スラスト軸受部のすきまが大きくなる現象
が相殺してすきまの変化量が少なくなるとい、う新たな
効果をもたらすものである。このようにスラスト軸受用
の永久磁石３８をモーターのアマチャ−マグネット３６
とは別体で設けることにより、永久磁石３８には、温度
係数の大きい材料を、一方、アマチャ−マグネット３５
には温度に関係なくモーターの性能を発揮させるために
温度係数の小さい材料を別々に選定することができる。

第３図において、永久磁石３８を、モーターコア３６の
上面に取付けることにより、モーターコア３６をバック
コアーとして有効に利用し、吸引力を大きくする効果が
得られる。また比較的寸法バラツキの多い永久磁石であ
っても、回転側に取付けず、固定側に取り付けるので、
動バランスが狂わない。またこの永久磁石によりモータ
ーのマグネットケース３４を吸引すれば、特別な吸引用
鉄片を取付ける必要がないので経済的である。

第９図に示すのは第２の実施例である。これは、下部シ
リンダー４２に、メタル５０Ａ５０Ｂが圧入され、その
中心に設けられた穴を、回転軸４１が回転する軸回転型
である。この場合、モーターコア６６は下部シリンダー
４２の下面に取付けられ、永久磁石６８は、このモータ
ーコア５６の下面に取付けられ、マグネットケース６４
を軸方向に強く吸引する。またスラスト受け４４の上端
面には、第８図に示すようなスパイラルグループが−設
けられている。この実施例の機能、性能については前述
した第１の実施例と同じである。

このように本発明によれば、周対向モーターを使うこと
ができるので回転音が静かで、永久磁石に温度係数の大
きい材料を選ぶことにより温度が変化しても回転側ユニ
ットの相対高さが変化せず安定しており、しかも経済的
な流体軸受装置を得ることができる。　　　　” く。

【図面の簡単な説明】

１ 第１図は従来例の断面図、第２図はスパイラルグループ
の形状を示す図、第３図は本発明の一実施例における軸
受装置の断面図、第４図は同実施例の支持力線図、第６
図は同永久磁石吸引力の線図、第６図は同潤滑油の粘度
′線図、第７図は同スラストすきま線図、第８図は同複
列のスパイラルグループ形状図、第９図は第２の実施例
の断面図である。 ２０・・・・・・固定側ユニット、３１・・・・・・・
回転側ユニット、３６・拳・・・争モーターコア、３７
・・・・・・〜ダイレクト駆動モーター、３８・・・・
・・永久磁石、４ｏ・・・・・・スラスト方向流体軸受
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第４
図 式昼度（°Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ダイレクト駆動モーターにより回転駆動される固定側ユ
   ニットと回転側ユニットからなる軸受装置において、こ
   の回転側ユニットから軸方向に一定隙間をおいて固定側
   モーターコアに永久磁石を取り付け、一定の吸引力を発
   生させるとともに、この吸引力とは反対方向に支持力を
   発生するスラスト方向流体軸受を設け、前記永久磁石の
   吸引力と前記回転側ユニットの自重と前記流体軸受の支
   持力を平衡させて回転側ユニットのスラスト方向の位置
   規制を行なう流体軸受装置。