JP2000304033A - 動圧軸受 - Google Patents
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- 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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- 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
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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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- F16C33/10—Construction relative to lubrication
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- G11B19/2018—Incorporating means for passive damping of vibration, either in the turntable, motor or mounting
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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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- 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
Family Applications (1)
| 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 |
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