JPS63285329A

JPS63285329A - 電磁制御式動圧軸受

Info

Publication number: JPS63285329A
Application number: JP11817587A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Ishii; 克典石井; Shigemitsu Oguchi; 小口　重光; Kyoichi Arai; 亨一新居
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-11-22

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】産業上の利用分野本発明は、回転および静止時における軸の軸方向および
／または径方向の正確な位置規制と、起動時あるいは停
止時等の低回転数あるいは動圧力の変動時における安定
で高信頼な回転駆動を実現する高剛性軸受に関するもの
である。

本発明は、例えば光ディスクや磁気ディスク等の記憶装
置のスピンドルモータのように起動・停止時や外部から
の衝撃力が加わった場合にも安定で高信頼な回転駆動を
要求される高剛性軸受に関するものである。

従来の技術従来の動圧軸受は、第４図に示すように軸１とハウジン
グ３との間に空気、油、グリース等の流体４が介在する
ような非接触形の軸受であり、原理的には高回転数領域
において高剛性・低振動・長寿命等の高い性能を実現で
きる。

発明が解決しようとする問題点この従来の動圧軸受の回転速度と負荷容量との関係を示
す第３図の実線から分かるように、静止時や低回転数時
あるいは潤滑が不足する場合の高回転数時においては圧
力を発生しないので、軸の位置が正確に保てないという
問題点がある。そのため、例えば光ディスクや磁気ディ
スク等の記憶装置のスピンドルモータに適用した場合に
は、適正回転数領域においてはヘッドと記録情報トラッ
クとの間の位置ずれが極めて小さくなって高トラツク密
度化（大容量化）が実現できるという利点がある。一方
、起動時や停止時あるいは外部からの衝撃力が加わった
場合には軸とハウジングとが接触して軸受損傷等が発生
し易いため、記憶装置信頼性を低下させるという欠点が
ある。

そこで、本発明の目的は、起動・停止時等の低回転数時
あるいは動圧力の変動時においても軸・ハウジング間を
完全非接触に保つことによって、全回転数において高剛
性・低振動・高信頼性を実現するような動圧軸受を提供
することにある。

問題点を解決するための手段上記の目的を達成するために、本発明は、軸とハウジン
グとの間で形成される動圧軸受と、上記軸の一部に設け
た磁性材と上記ハウジングの一部に設けた電磁石との間
で形成される磁気軸受とによって複合軸受を構成し、回
転の起動・停止時等のような動圧力が不足する回転数領
域では軸方向あるいは軸径方向に反発あるいは吸引力を
発生するように上記磁気軸受の電磁石を励磁し、動圧力
が高まる回転数領域では電磁石を低励磁あるいは無励磁
とするような電磁制御を行うようにした点を特徴として
いる。

本発明の上記の軸の一部に設けられる磁性材は軸の径方
向および／または軸方向に着磁された永久磁石で構成す
ることができる。この永久磁石は軸に形成した溝中に充
填した磁性材を着磁するか、分割したリング状またはロ
ッド状等の永久磁石を軸に形成した収容部内に埋め込む
か、軸の底部に取り付けることによって軸と一体化する
ことができる。

上記の軸の一部に設けられる磁性材は軸方向に配置され
た軟磁性材で構成することもできる。この軟磁性材は軸
をくりぬいて形成した収容部内に埋め込むことによって
軸に取り付けることができる。

本発明の好ましい一実施例では軸とハウジングとの間の
間隙量を計測する変位計が設けられている。一般に、磁
気の反発あるいは吸引を無制御で行う磁気軸受では、大
きな隙間変動に伴う不安定動作かあ・ることが知られて
いる。従って、そのような場合には上記変位計で得られ
た軸・ハウジング間の隙間を制御量として、予め基準値
として設定した隙間の目標値に対して励磁電流の自動制
御を行えばよい。上記変位計としては隙間すなわち間隙
量を静電容量や光や圧力等を計測原理とする。

ものが一般的であるが、軸・ハウジング間の隙間を計測
できるものであればどのような形態・構成でもよい。

作用以上説明したように、本発明による電磁制御式動圧軸受
においては、永久磁石あるいは軟磁性材と電磁石とから
構成された磁気軸受を具備し、磁気の反発あるいは吸引
力を利用して動圧軸受の圧力室を適正な隙間で確保でき
るようにした。従って、本発明によれば、全回転数領域
において高剛性・低振動・省力・長寿命化が可能な軸受
を提供することができる。

実施例以下、添付図面を用いてこの発明の具体的実施例につい
て本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による電磁制御式動圧軸受の一実施例の
概念図を示している。この本実施例では、軸１の一部に
径方向と軸方向（軸底部）に着磁された永久磁石５Ｉを
設け、またこれと対面してハウジング３側に電磁石６を
設けている。また、本実施例では、該電磁石６近傍に軸
・ハウジング間の隙間を計測する変位計９を設けである
。

上記のような実施例によれば、静止時や低回転数時ある
いは潤滑不足下での高回転数時には、上記電磁石６を磁
力線８が発生するように励磁させて、軸側の永久磁石５
１を反発あるいは吸引させることによって圧力室４の隙
間を一定に保てるので、負荷容量の不足を補うことがで
きる。また、動圧力が十分高まる回転数領域では、上記
磁気軸受部５．６の渦電流損が増加しないように電磁石
６を低励磁あるいは無励磁にすれば省力化に有効である
。

上記電磁石６の励磁と回転速度の関係を、例えば第３図
の破線のように設定すれば、軸受の負荷容量としては動
圧力と磁気力の加算によって全回転数において一定とな
る。

なお、以上の永久磁石５、電磁石６、変位計９の個数、
配置等は、上記の効果が得られるように設定すればよく
、本実施例に限定されるものではない。

第２図は、本発明の他の実施例による電磁制御式動圧軸
受の概念図である。この場合には、軟磁性材５□を軸内
部に軸方向に搭載している。電磁石６は磁力線８が軸方
向に分布するようなソレノイド状にハウジング３側に配
置しである。従って、上記電磁石を励磁すると軸１は磁
力線８に従って磁化され、それに伴って軸径方向に位置
規制される。また、軸１の位置はＶＣＭ　（Ｖｏｉｃｅ
　Ｃｏ１１　Ｍｏｔｏｒ）の原理と同様にして、電磁石
６の搭載位置や励磁の強さによって、軸方向に位置規制
される。これらによって、第１図に示した実施例と同様
の効果を発揮することができる。

本発明による構成は、上記の実施例に限定されるもので
はなく、電磁制御を適用した動圧軸受であればどのよう
な構成でも同様の効果が得られることは当該業者であれ
ば容易に理解できよう。

発明の詳細な説明したように、本発明による電磁制御式動圧軸受は
、軸・ハウジング間に形成された動圧軸受と、上記軸の
一部に設けられた磁性材と上記ハウジングの一部に設け
られた電磁石との間に形成された磁気軸受とから成る複
合軸受を有し、回転の起動・停止時のような低回転数領
域あるいは潤滑不足における動圧力低下の場合には軸方
向あるいは軸径方向に反発あるいは吸引力を発生するよ
うに磁気軸受の電磁石を励磁し、動圧力が高まる適正回
転数領域では低励磁あるいは無励磁とするような電磁制
御を行うようにしたものである。

従って、従来の動圧軸受で問題となっていた軸・ハウジ
ング間の接触による静摩擦に起因した回転不能（負荷容
量不足）、軸受損傷等を解決することができる。これは
、永久磁石あるいは軟磁性材と電磁石とから構成された
磁気軸受を具備し、磁気の反発あるいは吸引力を利用し
て動圧軸受の圧力室を適正な隙間で確保できるようにし
たからである。しかも、動圧軸受側の負荷容量が十分に
なる回転数領域で低励磁あるいは無励磁とするような電
磁制御を取り入れることによって、通常の磁気軸受で問
題となる高速回転時の渦電流損を解決することができる
、。従って、本発明によれば、全回転数領域において高
剛性・低振動・省力・長寿命化が可能な軸受を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第を図は、本発明による電磁制御式動圧軸受の一実施例
の概念図、訣第中図は、本発明による電磁制御式動圧軸受の他の実施
例の概念図、第合図は、動圧軸受における負荷容量（ラジアル荷重）
と回転速度の関係を示す図であり、実線は動圧軸受の場
合を、また破線は磁気軸受の場合を示しており、第千図は、従来の動圧軸受の基本構成を示す図である。（図中符号）１・・・軸、　　　　　　２・・・グループ、３・・・
ハウジング、　　４・・・圧力室、５１　・・・永久磁
石、　５２　・・・軟磁性材、６・・・電磁石、　　　
　７・・・コイル端子、８・・・磁力線、　　　　９・
・・変位計、特許出願人　日本電信電話株式会社第１図第４図第３図２・・・・タフレープグ　　　　　４・・・・圧力室

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸とハウジングとの間に形成された動圧軸受と、
上記軸の一部に設けられた磁性材と上記ハウジングの一
部に設けられた電磁石との間に形成された磁気軸受とを
有し、回転の起動・停止時等の動圧力が不足する回転数
領域では軸方向あるいは軸径方向に反発力あるいは吸引
力を発生するように上記磁気軸受の電磁石を励磁し、動
圧力が高まる回転数領域では該電磁石を低励磁あるいは
無励磁とするような電磁制御を行うことを特徴とする電
磁制御式動圧軸受。
（２）上記の軸の一部に設けられた磁性材が軸の径方向
に着磁された永久磁石であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の電磁制御式動圧軸受。
（３）上記の軸の一部に設けられた磁性材が軸方向に配
置された軟磁性材であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の電磁制御式動圧軸受。
（４）上記軸とハウジングとの間の間隙量を計測する変
位計が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の電磁制御式動圧軸受。