JP2000304033A - 動圧軸受 - Google Patents
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
- F16C23/02—Sliding-contact bearings
- F16C23/04—Sliding-contact bearings self-adjusting
- F16C23/041—Sliding-contact bearings self-adjusting with edge relief
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B19/2018—Incorporating means for passive damping of vibration, either in the turntable, motor or mounting
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/085—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転中の揺動による軸振れ、回転精度低下、
軸受接触を防ぎ、回転精度が高く、長寿命のスピンドル
モータの軸受を提供する。 【解決手段】 シャフトとスリーブとを外部付勢力によ
り相対的に傾斜させ、相対回転させたとき軸受部に発生
する動圧を利用する。スリーブには中央部に軸心と平行
な円筒面、それにつながる両端部には拡開する2つのテ
ーパ部が設けられ、上記両端部にあるテーパ面と前記シ
ャフトとの間で動圧を発生させる。前記テーパ部の傾斜
はシャフトの傾斜と同一とし、各テーパ部の長さはスリ
ーブ長の1/4以上設けることが望ましい。同様な効果
は、逆にスリーブを円筒状とし、シャフトの外周部の中
央に平坦部と、その両側にテーパ部を設けることによっ
ても実現できる。前記相対的な傾斜は、ロータとスリー
ブとの対向する面に各リング状の磁石を設け、一方を偏
心させて付勢力を生むことにより実現できる。
軸受接触を防ぎ、回転精度が高く、長寿命のスピンドル
モータの軸受を提供する。 【解決手段】 シャフトとスリーブとを外部付勢力によ
り相対的に傾斜させ、相対回転させたとき軸受部に発生
する動圧を利用する。スリーブには中央部に軸心と平行
な円筒面、それにつながる両端部には拡開する2つのテ
ーパ部が設けられ、上記両端部にあるテーパ面と前記シ
ャフトとの間で動圧を発生させる。前記テーパ部の傾斜
はシャフトの傾斜と同一とし、各テーパ部の長さはスリ
ーブ長の1/4以上設けることが望ましい。同様な効果
は、逆にスリーブを円筒状とし、シャフトの外周部の中
央に平坦部と、その両側にテーパ部を設けることによっ
ても実現できる。前記相対的な傾斜は、ロータとスリー
ブとの対向する面に各リング状の磁石を設け、一方を偏
心させて付勢力を生むことにより実現できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブのような小型記憶機器やバーコード走査用のポリ
ゴンミラー駆動などに供されるスピンドルモーターの軸
受に関するものである。
ライブのような小型記憶機器やバーコード走査用のポリ
ゴンミラー駆動などに供されるスピンドルモーターの軸
受に関するものである。
【0002】
【従来の技術】小型記憶機器やポリゴンミラー駆動用の
スピンドルモーターに用いられる軸受においては、耐摩
耗性、回転中のラジアルばらつき抑制、耐振動性、など
の特性が特に重要である。中でも軸受が振動を受け、シ
ャフトもしくはスリーブのいずれか一方が回転中に倒れ
て他方と接触しながら回転ことによって生ずる軸振れ、
スピンドルモータの振動は深刻な問題であり、これを回
避するための方策としてこれまで各種の技術が開示され
ている。
スピンドルモーターに用いられる軸受においては、耐摩
耗性、回転中のラジアルばらつき抑制、耐振動性、など
の特性が特に重要である。中でも軸受が振動を受け、シ
ャフトもしくはスリーブのいずれか一方が回転中に倒れ
て他方と接触しながら回転ことによって生ずる軸振れ、
スピンドルモータの振動は深刻な問題であり、これを回
避するための方策としてこれまで各種の技術が開示され
ている。
【0003】その具体的な対策例として、特開平11−
18357号公報や、特開平11−55918号公報で
開示された技術は、コイルとローター磁石とを偏心して
配置することにより、シャフトをスリーブに押しつけて
安定させながら回転させるものである。図7は後者に開
示された例を示すもので、図において1はステータ、2
がステータ1の外周に配置されるロータ、3は前記ステ
ータ1に対向して前記ロータ2の内部に配置されステー
タ1との間で回転駆動力を発生させるロータ磁石を示
す。図においてステータの内の1つ(1)が他のステー
タに対して短く形成され、これによって前記ロータ磁石
3との間の間隔h1がそれ以外のステータとの間隔h2
より広くなるため、この間での吸引力(もしくは反発
力)が弱まり、ロータ2が特定方向に押し付けられるも
のである。
18357号公報や、特開平11−55918号公報で
開示された技術は、コイルとローター磁石とを偏心して
配置することにより、シャフトをスリーブに押しつけて
安定させながら回転させるものである。図7は後者に開
示された例を示すもので、図において1はステータ、2
がステータ1の外周に配置されるロータ、3は前記ステ
ータ1に対向して前記ロータ2の内部に配置されステー
タ1との間で回転駆動力を発生させるロータ磁石を示
す。図においてステータの内の1つ(1)が他のステー
タに対して短く形成され、これによって前記ロータ磁石
3との間の間隔h1がそれ以外のステータとの間隔h2
より広くなるため、この間での吸引力(もしくは反発
力)が弱まり、ロータ2が特定方向に押し付けられるも
のである。
【0004】しかしこの方法でシャフトをスリーブに対
して平行に押しつけるにはコイルの位置が軸受中心にな
くてはならず、設計上の制約のためにこのような配置が
実現できない場合が多いという問題があった。
して平行に押しつけるにはコイルの位置が軸受中心にな
くてはならず、設計上の制約のためにこのような配置が
実現できない場合が多いという問題があった。
【0005】実開昭55−36456号公報に開示され
た内容では、ロータ磁石に対向してハウジング側に固定
永久磁石を設け、ロータを一定の方向に傾けて回転させ
ものである。図8はその内容を示すもので、4はスリー
ブ、5はそのスリーブ4に挿入されるシャフトで、この
両者で軸受部を形成している。6はロータで、そのロー
タ6内にはリング状の磁性体7が設けられ、この磁性体
7に対向するハウジング側の一点に磁石8が設けられて
いる。この磁石8が前記磁性体7を吸引(もしくは反
発)することから、ロータ6及びシャフト5が一定の方
向へ傾斜して回転するものである。
た内容では、ロータ磁石に対向してハウジング側に固定
永久磁石を設け、ロータを一定の方向に傾けて回転させ
ものである。図8はその内容を示すもので、4はスリー
ブ、5はそのスリーブ4に挿入されるシャフトで、この
両者で軸受部を形成している。6はロータで、そのロー
タ6内にはリング状の磁性体7が設けられ、この磁性体
7に対向するハウジング側の一点に磁石8が設けられて
いる。この磁石8が前記磁性体7を吸引(もしくは反
発)することから、ロータ6及びシャフト5が一定の方
向へ傾斜して回転するものである。
【0006】しかしこの方法では、シャフトのエッジ部
が片当たりし、このため軸受寿命が短くなるという問題
があった。
が片当たりし、このため軸受寿命が短くなるという問題
があった。
【0007】また、特開平11−37157号公報で
は、上下にテーパ状に広がった形状の軸受に関する技術
が開示されている。図9はその内容を示すもので、図の
9はシャフト、10はそのシャフト9の外周に嵌装され
たスリーブで、この両者で軸受を構成している。
は、上下にテーパ状に広がった形状の軸受に関する技術
が開示されている。図9はその内容を示すもので、図の
9はシャフト、10はそのシャフト9の外周に嵌装され
たスリーブで、この両者で軸受を構成している。
【0008】しかしこの考案は、含油軸受の潤滑油の漏
れを防止することが目的であってシャフト9をスリーブ
10に対して積極的に倒して使うものではなく、前記シ
ャフトの他端に設けられた別の軸受との間による両端支
持式となっており、基本的にシャフト9とスリーブ10
との両軸を平行にして回転させるものである。又、同明
細書においては、軸受隙間と傾斜との関連には言及され
ていない。
れを防止することが目的であってシャフト9をスリーブ
10に対して積極的に倒して使うものではなく、前記シ
ャフトの他端に設けられた別の軸受との間による両端支
持式となっており、基本的にシャフト9とスリーブ10
との両軸を平行にして回転させるものである。又、同明
細書においては、軸受隙間と傾斜との関連には言及され
ていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】すなわち従来技術にお
いて、上記の内容の中では回転中に揺動を受けて振動
し、回転精度が狂ったり接触したりするケースを防ぐ方
法としては、一方向に軸受を倒す力を付与し安定させる
ものが開示されてはいるが、上述のようにこれではエッ
ジ部が当たり軸受寿命が短くなるという問題がある。
又、たとえ面取りがあっても十分に摩耗の発生を防止す
ることができず、したがってこれらの課題を解決できる
手段が要望されていた。
いて、上記の内容の中では回転中に揺動を受けて振動
し、回転精度が狂ったり接触したりするケースを防ぐ方
法としては、一方向に軸受を倒す力を付与し安定させる
ものが開示されてはいるが、上述のようにこれではエッ
ジ部が当たり軸受寿命が短くなるという問題がある。
又、たとえ面取りがあっても十分に摩耗の発生を防止す
ることができず、したがってこれらの課題を解決できる
手段が要望されていた。
【0010】本発明の目的は、従来の方法が持つ上記の
欠点を取り除き、回転精度が高くて変動が少なく、しか
も軸受けの長寿命化が実現できる軸受を提供しようとす
るものである。
欠点を取り除き、回転精度が高くて変動が少なく、しか
も軸受けの長寿命化が実現できる軸受を提供しようとす
るものである。
【0011】
【課題を解決するため手段】上記課題を解決するため、
本発明では、シャフトもしくはスリーブの一方を他方に
対して相対的に傾斜させ、その傾斜させたまま回転させ
ることによって動圧を発生させ、この動圧を利用するこ
とにより安定した回転を実現しようとするものである。
本発明では、シャフトもしくはスリーブの一方を他方に
対して相対的に傾斜させ、その傾斜させたまま回転させ
ることによって動圧を発生させ、この動圧を利用するこ
とにより安定した回転を実現しようとするものである。
【0012】具体的には、請求項1に記載された本発明
は、シャフトと、そのシャフトの周囲に嵌装されるスリ
ーブとからなるスピンドルモータの軸受において、前記
スリーブの内周面は、一端から軸方向に長さL1に至る
A部と、他端から軸方向に長さL2に至るB部と、前記
A部とB部との中間に位置する長さL3のC部との3つ
の連続する軸受部からなり、そのA部とB部には、それ
ぞれ軸受け内部から外部に向けて拡開するテーパ面が、
C部には前記スリーブの中心軸と平行な円筒面がそれぞ
れ形成されており、前記シャフトが前記スリーブ内で相
対的に傾斜した状態におけるその外径と前記スリーブの
C部内径との間のスリーブ内径に垂直な方向の間隙をf
とした場合、A部及びB部の前記テーパ面の傾斜が、f
/L3であることを特徴としている。
は、シャフトと、そのシャフトの周囲に嵌装されるスリ
ーブとからなるスピンドルモータの軸受において、前記
スリーブの内周面は、一端から軸方向に長さL1に至る
A部と、他端から軸方向に長さL2に至るB部と、前記
A部とB部との中間に位置する長さL3のC部との3つ
の連続する軸受部からなり、そのA部とB部には、それ
ぞれ軸受け内部から外部に向けて拡開するテーパ面が、
C部には前記スリーブの中心軸と平行な円筒面がそれぞ
れ形成されており、前記シャフトが前記スリーブ内で相
対的に傾斜した状態におけるその外径と前記スリーブの
C部内径との間のスリーブ内径に垂直な方向の間隙をf
とした場合、A部及びB部の前記テーパ面の傾斜が、f
/L3であることを特徴としている。
【0013】請求項2に記載された本発明は、シャフト
と、そのシャフトの周囲に嵌装されるスリーブとからな
るスピンドルモータの軸受において、前記スリーブの内
周面に対向して軸受部を形成する前記シャフトの外周面
は、前記スリーブの一端に対向する位置から軸方向に長
さL1に至るa部と、前記スリーブの他端に対向する位
置から軸方向に長さL2に至るb部と、前記a部とb部
との中間に位置する長さL3のc部との3つの連続する
軸受部からなり、前記中間に位置するc部には前記シャ
フトの中心軸と平行な円筒面が形成され、前記a部及び
b部には、それぞれ前記c部から遠ざかる方向に向けて
外径が順次縮小するテーパ面が形成されており、前記シ
ャフトが前記スリーブ内で相対的に傾斜した状態におけ
るそのc部の外径と前記スリーブの内径との間のシャフ
トc部外径に垂直な方向の間隙をfとした場合、a部及
びb部の前記テーパ面の傾斜が、f/L3であることを
特徴としている。
と、そのシャフトの周囲に嵌装されるスリーブとからな
るスピンドルモータの軸受において、前記スリーブの内
周面に対向して軸受部を形成する前記シャフトの外周面
は、前記スリーブの一端に対向する位置から軸方向に長
さL1に至るa部と、前記スリーブの他端に対向する位
置から軸方向に長さL2に至るb部と、前記a部とb部
との中間に位置する長さL3のc部との3つの連続する
軸受部からなり、前記中間に位置するc部には前記シャ
フトの中心軸と平行な円筒面が形成され、前記a部及び
b部には、それぞれ前記c部から遠ざかる方向に向けて
外径が順次縮小するテーパ面が形成されており、前記シ
ャフトが前記スリーブ内で相対的に傾斜した状態におけ
るそのc部の外径と前記スリーブの内径との間のシャフ
トc部外径に垂直な方向の間隙をfとした場合、a部及
びb部の前記テーパ面の傾斜が、f/L3であることを
特徴としている。
【0014】請求項3に記載された本発明にかかる軸受
は、前記シャフトと前記スリーブとのいずれか一方が他
方に対して、外部からの付勢力によりf/L3の傾斜度
で特定方向に相対的に傾斜した状態で回転することを特
徴としている。
は、前記シャフトと前記スリーブとのいずれか一方が他
方に対して、外部からの付勢力によりf/L3の傾斜度
で特定方向に相対的に傾斜した状態で回転することを特
徴としている。
【0015】請求項4に記載された本発明にかかる軸受
は、前記シャフトと前記スリーブとの間の相対的な傾斜
角度が、0.05度以下であることを特徴としている。
は、前記シャフトと前記スリーブとの間の相対的な傾斜
角度が、0.05度以下であることを特徴としている。
【0016】請求項5に記載された本発明にかかる軸受
は、前記軸受部の全長をL(L=L1+L2+L3)と
したとき、前記L1及びL2が、L1/L≧1/4、L
2/L≧1/4、L≧(L1+L2)≧1/2Lを満足
することを特徴としている。
は、前記軸受部の全長をL(L=L1+L2+L3)と
したとき、前記L1及びL2が、L1/L≧1/4、L
2/L≧1/4、L≧(L1+L2)≧1/2Lを満足
することを特徴としている。
【0017】請求項6に記載された本発明にかかる軸受
は、前記付勢力が、前記スリーブの上端面に偏心して取
り付けられたリング状の磁石と、その磁石に対向し前記
シャフトに嵌着されて前記磁石との間で反発力を生ずる
他のリング状の磁石との間で発生するよう構成されたこ
とを特徴としている。
は、前記付勢力が、前記スリーブの上端面に偏心して取
り付けられたリング状の磁石と、その磁石に対向し前記
シャフトに嵌着されて前記磁石との間で反発力を生ずる
他のリング状の磁石との間で発生するよう構成されたこ
とを特徴としている。
【0018】請求項7に記載された本発明は、ステータ
に巻かれたコイルに通電することにより、そのステータ
とそのステータに対向する位置に配置されたロータ磁石
との間で回転駆動力を発生させる形式のスピンドルモー
タに使用される軸受において、前記ステータの内の1つ
が下部に対して上部の方が長く、そのステータと前記軸
受に対して対称の位置にあるステータは逆に上部に対し
て下部が長く延びるように形成されることにより、前記
付勢力が発生するよう構成されたことを特徴としてい
る。
に巻かれたコイルに通電することにより、そのステータ
とそのステータに対向する位置に配置されたロータ磁石
との間で回転駆動力を発生させる形式のスピンドルモー
タに使用される軸受において、前記ステータの内の1つ
が下部に対して上部の方が長く、そのステータと前記軸
受に対して対称の位置にあるステータは逆に上部に対し
て下部が長く延びるように形成されることにより、前記
付勢力が発生するよう構成されたことを特徴としてい
る。
【0019】そして請求項8に記載された本発明にかか
る軸受は、前記シャフト及び前記スリーブのいずれか一
方もしくは両方の材質が、剛性と耐摩耗性に優れたセラ
ミックスであることを特徴としている。
る軸受は、前記シャフト及び前記スリーブのいずれか一
方もしくは両方の材質が、剛性と耐摩耗性に優れたセラ
ミックスであることを特徴としている。
【0020】
【発明の実施の形態】次に本発明にかかる第1の実施の
形態につき、図面を参照しながら説明する。図1は本発
明にかかる軸受を示したもので、図において11はシャ
フト、12は前記シャフト11の外周部に嵌装された状
態のスリーブである。このスリーブ12の内周軸受面の
内、図面上で上端部からL1の距離までの部分A部は、
上に向けて拡開するテーパ面が形成され、又下端部から
L2の距離までの部分B部は、下に向けて拡開するテー
パ面が形成されている。両者の中間に位置する部分C部
は、軸に平行な円筒面となっており、このA部、B部、
C部の3つの部分により連続した軸受部が形成されてい
る。
形態につき、図面を参照しながら説明する。図1は本発
明にかかる軸受を示したもので、図において11はシャ
フト、12は前記シャフト11の外周部に嵌装された状
態のスリーブである。このスリーブ12の内周軸受面の
内、図面上で上端部からL1の距離までの部分A部は、
上に向けて拡開するテーパ面が形成され、又下端部から
L2の距離までの部分B部は、下に向けて拡開するテー
パ面が形成されている。両者の中間に位置する部分C部
は、軸に平行な円筒面となっており、このA部、B部、
C部の3つの部分により連続した軸受部が形成されてい
る。
【0021】図2は、図1のように構成された軸受の回
転状態を示したもので、後に述べる外部からの付勢力に
よりシャフト11がスリーブ12に対して相対的に傾斜
している。例えばシャフト11が回転する形式のスピン
ドルモータの例では、シャフト11の回転により、図面
上で左上に位置するスリーブ12のA部と右下に位置す
るB部とがシャフト11の相対傾斜により間隙が狭くな
るが、シャフト11の回転による動圧が発生し、シャフ
ト11はスリーブ12とは無接触の状態で回転を続け
る。逆にシャフト11を固定し、スリーブ12が回転す
るようにしても同様である。
転状態を示したもので、後に述べる外部からの付勢力に
よりシャフト11がスリーブ12に対して相対的に傾斜
している。例えばシャフト11が回転する形式のスピン
ドルモータの例では、シャフト11の回転により、図面
上で左上に位置するスリーブ12のA部と右下に位置す
るB部とがシャフト11の相対傾斜により間隙が狭くな
るが、シャフト11の回転による動圧が発生し、シャフ
ト11はスリーブ12とは無接触の状態で回転を続け
る。逆にシャフト11を固定し、スリーブ12が回転す
るようにしても同様である。
【0022】この動圧を更に安定させ、すなわちモータ
の軸振れを最小限に抑えておくためには、シャフト11
とスリーブ12との間隙をできるだけ小さく保っておく
ことで、それにはこの部分でのシャフト11の傾斜とス
リーブ12のテーパ面の傾斜とを平行とし、しかもこの
動圧を発生する箇所に所定の長さを確保することが望ま
しい。
の軸振れを最小限に抑えておくためには、シャフト11
とスリーブ12との間隙をできるだけ小さく保っておく
ことで、それにはこの部分でのシャフト11の傾斜とス
リーブ12のテーパ面の傾斜とを平行とし、しかもこの
動圧を発生する箇所に所定の長さを確保することが望ま
しい。
【0023】図2において、シャフト11が傾斜した状
態でのシャフト11とスリーブ12のC部との間のスリ
ーブ12内周面に垂直な方向の間隔をfとすれば、シャ
フト11の傾斜度はf/L3となり、スリーブ12のA
部、B部のテーパ面の傾斜も同じf/L3とすることに
より、両者をその近接部において平行の状態に保つこと
ができる。又、A部、B部の長さそれぞれL1,L2
も、そのテーパ部が単なる面取りとして機能するだけで
なく、積極的に動圧を発生させるものであることから、
スリーブ12の全長L(L=L1+L2+L3)に対し
て、それぞれ1/4以上を占めることが望ましい。
態でのシャフト11とスリーブ12のC部との間のスリ
ーブ12内周面に垂直な方向の間隔をfとすれば、シャ
フト11の傾斜度はf/L3となり、スリーブ12のA
部、B部のテーパ面の傾斜も同じf/L3とすることに
より、両者をその近接部において平行の状態に保つこと
ができる。又、A部、B部の長さそれぞれL1,L2
も、そのテーパ部が単なる面取りとして機能するだけで
なく、積極的に動圧を発生させるものであることから、
スリーブ12の全長L(L=L1+L2+L3)に対し
て、それぞれ1/4以上を占めることが望ましい。
【0024】図2のシャフト11がスリーブ12に近接
した部分に表示された平行線は、本願発明者らの実験に
よって得られた動圧の分布を示すものである。このとき
の条件は、L1=L2=L3=4mm、f=4μ(この
ときの傾斜は、片側で0.029°に相当)、シャフト
1の外径は8mm、回転数は12,000rpmであ
り、シャフト11が傾斜したままで安定した回転を実現
することができた。
した部分に表示された平行線は、本願発明者らの実験に
よって得られた動圧の分布を示すものである。このとき
の条件は、L1=L2=L3=4mm、f=4μ(この
ときの傾斜は、片側で0.029°に相当)、シャフト
1の外径は8mm、回転数は12,000rpmであ
り、シャフト11が傾斜したままで安定した回転を実現
することができた。
【0025】なお、上記の実施の形態においては、前記
スリーブ12は、A部、B部(いずれもテーパ部)及び
C部(円筒部)3つの軸受部分から構成されているが、
上記理論からも判断されるように、この内C部(円筒
部)がなく、すなわちL3=0の場合で、スリーブ2が
両端に拡開する2つのテーパ部のみで構成されていて
も、上記と同様な効果を奏することができる。
スリーブ12は、A部、B部(いずれもテーパ部)及び
C部(円筒部)3つの軸受部分から構成されているが、
上記理論からも判断されるように、この内C部(円筒
部)がなく、すなわちL3=0の場合で、スリーブ2が
両端に拡開する2つのテーパ部のみで構成されていて
も、上記と同様な効果を奏することができる。
【0026】次に本発明にかかる第2の実施の形態につ
き、図面を参照しながら説明する。図3は本発明にかか
る軸受を示したもので、図において21はシャフト、2
2は前記シャフト21の外周部に嵌装された状態のスリ
ーブである。このスリーブ22の内径に対向する位置に
あるシャフト21外周面の軸受部の内、図面上でスリー
ブ22の上端部に対向する位置から下方へL1の距離ま
での部分a部、及び下端部に対向する位置から上方へL
2の距離までの部分b部は、それぞれスリーブ22の中
央部に向かって順次外径が拡大するテーパ面が形成さ
れ、図面上でスリーブ22の中間部に対向する部分c部
はシャフト21の中心軸に平行な円筒面が形成され、こ
のa部、b部、c部の3つの部分により連続した軸受部
が形成されている。
き、図面を参照しながら説明する。図3は本発明にかか
る軸受を示したもので、図において21はシャフト、2
2は前記シャフト21の外周部に嵌装された状態のスリ
ーブである。このスリーブ22の内径に対向する位置に
あるシャフト21外周面の軸受部の内、図面上でスリー
ブ22の上端部に対向する位置から下方へL1の距離ま
での部分a部、及び下端部に対向する位置から上方へL
2の距離までの部分b部は、それぞれスリーブ22の中
央部に向かって順次外径が拡大するテーパ面が形成さ
れ、図面上でスリーブ22の中間部に対向する部分c部
はシャフト21の中心軸に平行な円筒面が形成され、こ
のa部、b部、c部の3つの部分により連続した軸受部
が形成されている。
【0027】図4は、図3のように構成された軸受の回
転状態を示したもので、同じく後に述べる外部からの付
勢力によりシャフト21がスリーブ22に対して相対的
に傾斜している。例えばシャフト21が回転する形式の
スピンドルモータの例では、シャフト21の回転によ
り、図面上で左上に位置するシャフト21のa部と右下
に位置するb部とがスリーブ22との相対傾斜により間
隙が狭くなるが、シャフト21の回転による動圧が発生
し、シャフト21はスリーブ22とは無接触の状態で回
転を続ける。逆にシャフト21を固定し、スリーブ22
が回転するようにしても同様である。
転状態を示したもので、同じく後に述べる外部からの付
勢力によりシャフト21がスリーブ22に対して相対的
に傾斜している。例えばシャフト21が回転する形式の
スピンドルモータの例では、シャフト21の回転によ
り、図面上で左上に位置するシャフト21のa部と右下
に位置するb部とがスリーブ22との相対傾斜により間
隙が狭くなるが、シャフト21の回転による動圧が発生
し、シャフト21はスリーブ22とは無接触の状態で回
転を続ける。逆にシャフト21を固定し、スリーブ22
が回転するようにしても同様である。
【0028】この動圧を更に安定させ、すなわちモータ
の軸振れを最小限に抑えておくためには、シャフト21
とスリーブ22との間隙をできるだけ小さく保っておく
ことで、それには前記両者の近接部分でのシャフト21
のテーパ面とスリーブ22の内周面とを平行とし、しか
もこの動圧が発生する両者の近接部分が所定の長さを確
保していることが望ましい。
の軸振れを最小限に抑えておくためには、シャフト21
とスリーブ22との間隙をできるだけ小さく保っておく
ことで、それには前記両者の近接部分でのシャフト21
のテーパ面とスリーブ22の内周面とを平行とし、しか
もこの動圧が発生する両者の近接部分が所定の長さを確
保していることが望ましい。
【0029】図4において、シャフト21が傾斜した状
態でのスリーブ22の内周面とシャフト21のc部外周
面とのシャフト21のc部外周に垂直な方向の間隔をf
とすれば、シャフト21の傾斜はf/L3となる。シャ
フト21のa部、b部のテーパ面の傾斜も同じくf/L
3とすることにより、両者相対回転時のシャフト21の
テーパ面とスリーブ22の内周面との両近接部を平行の
状態に保つことができる。又、a部、b部の長さそれぞ
れL1,L2も、そのテーパ部が単なる面取りとして機
能するだけでなく、積極的に動圧を発生させるものであ
ることから、スリーブ2の全長L(L=L1+L2+L
3)に対して、それぞれ1/4以上を占めることが望ま
しい。
態でのスリーブ22の内周面とシャフト21のc部外周
面とのシャフト21のc部外周に垂直な方向の間隔をf
とすれば、シャフト21の傾斜はf/L3となる。シャ
フト21のa部、b部のテーパ面の傾斜も同じくf/L
3とすることにより、両者相対回転時のシャフト21の
テーパ面とスリーブ22の内周面との両近接部を平行の
状態に保つことができる。又、a部、b部の長さそれぞ
れL1,L2も、そのテーパ部が単なる面取りとして機
能するだけでなく、積極的に動圧を発生させるものであ
ることから、スリーブ2の全長L(L=L1+L2+L
3)に対して、それぞれ1/4以上を占めることが望ま
しい。
【0030】このような構成とすることで、第1の実施
の形態と同様な効果を得ることができる。なお、図3,
4において、スリーブ22の内周面上下端部に面取り部
23が設けられているが、これはシャフト21が傾斜し
たときにシャフト21とスリーブ22との干渉を避ける
ためのものである。この面取り部23を設けず、逆にシ
ャフト21のテーパ部分a部、b部を軸受部外部に向け
て若干延長するようにしてもよい。
の形態と同様な効果を得ることができる。なお、図3,
4において、スリーブ22の内周面上下端部に面取り部
23が設けられているが、これはシャフト21が傾斜し
たときにシャフト21とスリーブ22との干渉を避ける
ためのものである。この面取り部23を設けず、逆にシ
ャフト21のテーパ部分a部、b部を軸受部外部に向け
て若干延長するようにしてもよい。
【0031】なお、第1の実施の形態と同様本実施の形
態においても、前記シャフト21には、a部、b部(い
ずれもテーパ部)及びc部(円筒部)3つの軸受部分が
形成されているが、この内c部(円筒部)がなく、すな
わちL3=0の場合で、シャフト21の軸受部分が中央
から両側に向けて外径が順次縮小する2つのテーパ部の
みで構成されていても、上記と同様な効果を奏すること
ができる。
態においても、前記シャフト21には、a部、b部(い
ずれもテーパ部)及びc部(円筒部)3つの軸受部分が
形成されているが、この内c部(円筒部)がなく、すな
わちL3=0の場合で、シャフト21の軸受部分が中央
から両側に向けて外径が順次縮小する2つのテーパ部の
みで構成されていても、上記と同様な効果を奏すること
ができる。
【0032】次に、本発明にかかる第3の実施の形態に
つき、図面を参照しながら説明する。図5は本実施の形
態にかかる軸受を示したもので、シャフトとスリーブと
を相対的に傾斜させ、一方を他方に対して特定方向に付
勢する手段を示している。図において31はシャフト、
32は前記シャフト31の外周面に嵌装されるスリーブ
で、この両者により軸受部が構成されている。33はシ
ャフト31に固定されたロータ、34はそのロータの内
周面に装着されたロータ磁石で、35のステータに対向
している。ステータ35には図示しないコイルが巻かれ
ている。
つき、図面を参照しながら説明する。図5は本実施の形
態にかかる軸受を示したもので、シャフトとスリーブと
を相対的に傾斜させ、一方を他方に対して特定方向に付
勢する手段を示している。図において31はシャフト、
32は前記シャフト31の外周面に嵌装されるスリーブ
で、この両者により軸受部が構成されている。33はシ
ャフト31に固定されたロータ、34はそのロータの内
周面に装着されたロータ磁石で、35のステータに対向
している。ステータ35には図示しないコイルが巻かれ
ている。
【0033】前記スリーブ32の上端面にはリング状の
磁石36が、その軸をスリーブ32の軸から偏心させて
取り付けられ、同じくシャフト31に取り付けられたリ
ング状の磁石37と対向している。両磁石36,37は
お互いに反発する力を作用するように配置されている。
磁石36が、その軸をスリーブ32の軸から偏心させて
取り付けられ、同じくシャフト31に取り付けられたリ
ング状の磁石37と対向している。両磁石36,37は
お互いに反発する力を作用するように配置されている。
【0034】その動作は、ステータ35に巻かれた図示
しないコイルに電流が通されることにより、ステータ3
5とロータ磁石34との間に吸引力(もしくは反発力)
が発生し、ロータ33がシャフト31とともにスリーブ
32に対して回転する。ロータ33とスリーブ32とは
その間に装着された2つの磁石36及び37の反発力に
よって非接触の状態に保たれるが、磁石36の軸が偏心
しているため、両磁石36,37がより接近した位置に
ある側の方の反発力が強く、このためにロータ33、及
びシャフト31はこの反発力の強い側とは反対側の方向
に傾斜し、この傾斜を保ったままで回転する。図におい
て、38はスリーブ32の中心軸、39はシャフト31
が傾斜した状態における同シャフト31の中心軸を示
す。
しないコイルに電流が通されることにより、ステータ3
5とロータ磁石34との間に吸引力(もしくは反発力)
が発生し、ロータ33がシャフト31とともにスリーブ
32に対して回転する。ロータ33とスリーブ32とは
その間に装着された2つの磁石36及び37の反発力に
よって非接触の状態に保たれるが、磁石36の軸が偏心
しているため、両磁石36,37がより接近した位置に
ある側の方の反発力が強く、このためにロータ33、及
びシャフト31はこの反発力の強い側とは反対側の方向
に傾斜し、この傾斜を保ったままで回転する。図におい
て、38はスリーブ32の中心軸、39はシャフト31
が傾斜した状態における同シャフト31の中心軸を示
す。
【0035】一方、前述のようにシャフト31とスリー
ブ32との間には、シャフト31が傾斜したまま回転し
てスリーブ32に接近した位置に動圧が働くため、この
発生する動圧と前記磁石による反発力とがバランスして
安定した回転が実現されるものである。
ブ32との間には、シャフト31が傾斜したまま回転し
てスリーブ32に接近した位置に動圧が働くため、この
発生する動圧と前記磁石による反発力とがバランスして
安定した回転が実現されるものである。
【0036】なお、図5では前記偏心した磁石の組合せ
36、37を、図面上で軸受部の上部にのみ設けている
が、同様な組合せを下部のみに設けたり、もしくは上部
と下部の両方に設けたりすることも可能である。両方に
設ける場合には、両者間の偏心の方向を180°位相を
ずらす必要があり、この様に配置することでより安定し
た傾斜の付勢力を与えることができる。
36、37を、図面上で軸受部の上部にのみ設けている
が、同様な組合せを下部のみに設けたり、もしくは上部
と下部の両方に設けたりすることも可能である。両方に
設ける場合には、両者間の偏心の方向を180°位相を
ずらす必要があり、この様に配置することでより安定し
た傾斜の付勢力を与えることができる。
【0037】次に、本発明にかかる第4の実施の形態に
つき、図面を参照しながら説明する。図6は、本実施の
形態にかかる軸受を示したもので、同じくシャフトとス
リーブの内、一方を他方に対して特定方向に付勢する手
段を示す。図6において、図5に表示されたものと同じ
符号のものは、同一部品を示しており、またその動作は
先の第3の実施の形態と同様であるため、説明を省略す
る。
つき、図面を参照しながら説明する。図6は、本実施の
形態にかかる軸受を示したもので、同じくシャフトとス
リーブの内、一方を他方に対して特定方向に付勢する手
段を示す。図6において、図5に表示されたものと同じ
符号のものは、同一部品を示しており、またその動作は
先の第3の実施の形態と同様であるため、説明を省略す
る。
【0038】本実施の形態では、第3の実施の形態とは
異なり、2つの磁石によるスラスト方向の反発力がない
ため、図の41に示すシャフトの下端は43のスラスト
軸受によって支持されるようになっている。なお、この
軸受43の代りに動圧軸受を設けるようにしてもよい。
異なり、2つの磁石によるスラスト方向の反発力がない
ため、図の41に示すシャフトの下端は43のスラスト
軸受によって支持されるようになっている。なお、この
軸受43の代りに動圧軸受を設けるようにしてもよい。
【0039】図6において、45に示すステータは、上
部が長く下部が短くなるように形成され、そのステータ
45とは軸受に対して対称の位置にあるステータ46は
逆に上部が短く下部が長くなるように形成されている。
このような配置となったステータに巻かれたコイルに通
電すると、前記ステータ45に対向する位置にあるロー
タ磁石34は上部方向でより強い吸引力を受け、その対
称側のステータ46に対向する位置では前記ロータ磁石
34は逆に下部において強い吸引力を受けることとな
り、このためロータ33及びシャフト41がスリーブ3
2に対して傾斜して回転することとなる。図5と同様
に、図6においても38はスリーブ32の中心軸、39
はシャフト41の中心軸を示している。この付勢する力
と、前記シャフト41及びスリーブ32によって生ずる
動圧とを利用することにより、スピンドルモータの安定
した回転を実現するものである。
部が長く下部が短くなるように形成され、そのステータ
45とは軸受に対して対称の位置にあるステータ46は
逆に上部が短く下部が長くなるように形成されている。
このような配置となったステータに巻かれたコイルに通
電すると、前記ステータ45に対向する位置にあるロー
タ磁石34は上部方向でより強い吸引力を受け、その対
称側のステータ46に対向する位置では前記ロータ磁石
34は逆に下部において強い吸引力を受けることとな
り、このためロータ33及びシャフト41がスリーブ3
2に対して傾斜して回転することとなる。図5と同様
に、図6においても38はスリーブ32の中心軸、39
はシャフト41の中心軸を示している。この付勢する力
と、前記シャフト41及びスリーブ32によって生ずる
動圧とを利用することにより、スピンドルモータの安定
した回転を実現するものである。
【0040】なお、これまで述べてきた各実施の形態に
おいては、特に材質についての言及はしていないが、シ
ャフト及びスリーブのいずれか一方もしくは両方の材質
を、剛性が高く、耐久性に優れたセラミックスとするこ
とにより、より精度の高い、耐久性に優れ、かつ小型軽
量の軸受及びその軸受を採用したスピンドルモータを提
供することができようになる。
おいては、特に材質についての言及はしていないが、シ
ャフト及びスリーブのいずれか一方もしくは両方の材質
を、剛性が高く、耐久性に優れたセラミックスとするこ
とにより、より精度の高い、耐久性に優れ、かつ小型軽
量の軸受及びその軸受を採用したスピンドルモータを提
供することができようになる。
【0041】
【効果】本発明の内容に基づく軸受を構成することによ
り、シャフトとスリーブとは、両者によって構成される
軸受部の上下に位置するテーパ部で近接し、その部分に
おいて高い動圧を発生し、シャフトとスリーブとを相対
的に傾斜させる手段との協働により、軸振れのない安定
した回転を実現するスピンドルモータを提供することが
できる。
り、シャフトとスリーブとは、両者によって構成される
軸受部の上下に位置するテーパ部で近接し、その部分に
おいて高い動圧を発生し、シャフトとスリーブとを相対
的に傾斜させる手段との協働により、軸振れのない安定
した回転を実現するスピンドルモータを提供することが
できる。
【0042】本発明においては、前記動圧を発生させる
部分のスリーブ及びシャフトの長さを十分に確保するも
のとしているため、本発明にかかる軸受は、揺動に強
く、寿命が長く、信頼性の高いスピンドルモータを実現
させることができる。
部分のスリーブ及びシャフトの長さを十分に確保するも
のとしているため、本発明にかかる軸受は、揺動に強
く、寿命が長く、信頼性の高いスピンドルモータを実現
させることができる。
【0043】又、本発明にかかるシャフトとスリーブと
を相対的に傾斜させるための付勢手段によれば、簡単な
構造で安定した付勢力を得ることができる。
を相対的に傾斜させるための付勢手段によれば、簡単な
構造で安定した付勢力を得ることができる。
【0044】又、本軸受のシャフト及び/又はスリーブ
の材質をセラミックスとすることにより、精度の高い、
耐久性に優れた、小型軽量の軸受及びこれを採用したス
ピンドルモータを提供できるものとなる。
の材質をセラミックスとすることにより、精度の高い、
耐久性に優れた、小型軽量の軸受及びこれを採用したス
ピンドルモータを提供できるものとなる。
【図1】本発明にかかる軸受の実施の形態を示す断面図
である。
である。
【図2】図1に示す軸受の回転状況を示す断面図であ
る。
る。
【図3】本発明にかかる軸受の他の実施の形態を示す断
面図である。
面図である。
【図4】図3に示す軸受の回転状況を示す断面図であ
る。
る。
【図5】本発明にかかる、シャフトとスリーブとの相対
的傾斜を付勢する手段を示す断面図である。
的傾斜を付勢する手段を示す断面図である。
【図6】本発明にかかる、シャフトとスリーブとの相対
的傾斜を付勢する他の手段を示す断面図である。
的傾斜を付勢する他の手段を示す断面図である。
【図7】従来技術による軸受を示す横断面図である。
【図8】従来技術による他の軸受を示す縦断面図であ
る。
る。
【図9】従来技術による他の軸受を示す縦断面図であ
る。
る。
11 シャフト 12 スリーブ 21 シャフト 22 スリーブ 31 シャフト 32 スリーブ 33 ロータ 34 ロータ磁石 36 磁石 37 磁石 41 シャフト 45 ステータ 46 ステータ
フロントページの続き (72)発明者 村部 馨 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Fターム(参考) 3J011 AA04 BA02 CA02 CA04 SD01
Claims (8)
- 【請求項1】 シャフトと、そのシャフトの周囲に嵌装
されるスリーブとからなるスピンドルモータの軸受にお
いて、 前記スリーブの内周面は、一端から軸方向に長さL1に
至るA部と、他端から軸方向に長さL2に至るB部と、
前記A部とB部との中間に位置する長さL3のC部との
3つの連続する軸受部からなり、 前記A部及びB部には、それぞれ軸受け内部から外部に
向けて拡開するテーパ面が、前記C部には前記スリーブ
の中心軸と平行な円筒面がそれぞれ形成され、 前記シャフトが前記スリーブに対して相対的に傾斜した
状態におけるその外径と前記スリーブのC部内径との間
のスリーブ内径に垂直な方向の間隙をfとした場合、A
部及びB部の前記テーパ面の傾斜が、f/L3であるこ
とを特徴とする軸受。 - 【請求項2】 シャフトと、そのシャフトの周囲に嵌装
されるスリーブとからなるスピンドルモータの軸受にお
いて、 前記スリーブの内周面に対向して軸受部を形成する前記
シャフトの外周面は、前記スリーブの一端に対向する位
置から軸方向に長さL1に至るa部と、前記スリーブの
他端に対向する位置から軸方向に長さL2に至るb部
と、前記a部とb部との中間に位置する長さL3のc部
との3つの連続する軸受部からなり、 前記中間に位置するc部には前記シャフトの中心軸と平
行な円筒面が形成され、前記a部及びb部には、それぞ
れ前記c部から遠ざかる方向に向けて外径が順次縮小す
るテーパ面が形成され、 前記シャフトが前記スリーブに対して相対的に傾斜した
状態におけるそのシャフトc部の外径と前記スリーブの
内径との間のシャフトc部外径に垂直な方向の間隙をf
とした場合、a部及びb部の前記テーパ面の傾斜が、f
/L3であることを特徴とする軸受。 - 【請求項3】 前記シャフトと前記スリーブとのいずれ
か一方が、外部からの付勢力により他方に対してf/L
3の傾斜度で特定方向に相対的に傾斜した状態で回転す
ることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の
軸受。 - 【請求項4】 前記シャフトと前記スリーブとの間の相
対的な傾斜角度が、0.05度以下であることを特徴と
する、請求項3に記載の軸受。 - 【請求項5】 前記軸受部の全長をL(L=L1+L2+
L3)としたとき、前記L1及びL2が、L1/L≧1/
4、L2/L≧1/4、L≧L1+L2≧1/2・Lを満
足することを特徴とする、請求項1から4のいずれかに
記載の軸受。 - 【請求項6】 前記付勢力が、前記スリーブの上端面に
偏心して取り付けられたリング状の磁石と、その磁石に
対向し前記シャフトに嵌着されて前記磁石との間で反発
力を生ずる他のリング状の磁石との間で発生するよう構
成されたことを特徴とする、請求項3から請求項5のい
ずれかに記載の軸受。 - 【請求項7】 ステータに巻かれたコイルに通電するこ
とにより、そのステータとそのステータに対向する位置
に配置されたロータ磁石との間で回転駆動力を発生させ
る形式のスピンドルモータに使用される軸受において、 前記ステータの内の1つが下部に対して上部の方が長
く、そのステータとは前記軸受に対して対称の位置にあ
るステータは上部に対して下部が長く延びるように形成
されることにより、前記付勢力が発生するよう構成され
たことを特徴とする、請求項3から請求項5のいずれか
に記載の軸受。 - 【請求項8】 前記シャフト及び前記スリーブのいずれ
か一方もしくは両方の材質が、セラミックスであること
を特徴とする、請求項1から請求項7のいずれかにかか
る軸受。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11114784A JP2000304033A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 動圧軸受 |
PCT/JP2000/002627 WO2000065246A1 (fr) | 1999-04-22 | 2000-04-21 | Moteur a axe et roulement a pression dynamique |
EP00917416A EP1098096A4 (en) | 1999-04-22 | 2000-04-21 | AXIS MOTOR AND DYNAMIC PRESSURE BEARING |
US09/720,202 US6552455B1 (en) | 1999-04-22 | 2000-04-21 | Hydrodynamic bearing and spindle motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11114784A JP2000304033A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 動圧軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000304033A true JP2000304033A (ja) | 2000-10-31 |
Family
ID=14646607
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11114784A Pending JP2000304033A (ja) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | 動圧軸受 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6552455B1 (ja) |
EP (1) | EP1098096A4 (ja) |
JP (1) | JP2000304033A (ja) |
WO (1) | WO2000065246A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101020793B1 (ko) | 2008-10-06 | 2011-03-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 스핀들 모터 |
JP2011133065A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Denso Corp | 回転軸保持構造およびそれを用いたポンプ |
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