JPH0622493A - スピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロータ部を非接触で支持するスピンドルモータ
を小型化すること。 【構成】ロータ部６０に対向するステータコア５０に流
体を供給する流路孔５０ａを形成し、流路孔５０ａを介
してロータ部６０及びステータコア５０間に流体を供給
するようにしたことにより、内部にスピンドルを兼ねた
ロータ部６０を配置することができると共に、ロータ部
６０及びステータコア５０間の間隙５６を流体軸受とし
て利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスピンドルモータに係
り、特に回転体を高速回転できるスピンドルモータに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば加圧空気によって回転部を
回転自在に枢支し、この回転部を電気モータによって回
転するように構成されたスピンドルモータが知られてい
る。図４に示すように、スピンドルモータはハウジング
１を有し、このハウジング１内にスピンドル２が配置さ
れている。このスピンドル２は上下の多孔質体３及び４
によってラジアル静圧気体軸受が構成され、この軸受け
により回転自在に枢支されている。

【０００３】このスピンドル２の下端にシャフト１０が
設けられ、このシャフト１０には砥石５が取り付けられ
れていると共に、上端にはスラスト受け円板６が取り付
けられるようになっている。スラスト円板６は多孔質体
７及び３によって構成されるスラスト方向の静圧気体軸
受によって受けられるようになっている。そして、多孔
質体３、４及び７には空気供給孔８及び空気通路９を介
して加圧空気が供給される。

【０００４】さらにスピンドル２の上端側は別体の直流
モータ１２のロータ１３に直結されるようになってい
る。ロータ１３の外周側にはステータコア１４が配置さ
れると共に、このステータコア１４にコイル１５が巻装
されるようになっている。

【０００５】またコイル１５を巻装したステータコア１
４はインナケース１６の内周面に支持されている。この
インナケース１６の外周側にはアウタケース１７が取り
付けられており、さらにインナケース１６及びアウタケ
ース１７間の間隙が冷却通路１８を構成している。また
冷却通路１８に連通するように、アウタケース１７には
冷却注入口１９及び冷却排出口２０がそれぞれ形成され
るようになっている。

【０００６】これにより、スピンドル２は上下一対の多
孔質体３及び４を介して、空気供給孔８から供給される
静圧によってラジアル方向に支持されると共に、スラス
ト受け円板６が上下の多孔質体７及び３によってスラス
ト方向に静圧で支持されることになる。

【０００７】さらにステータコイル１５に所定の駆動電
流が通電されると、ロータ１３が回転駆動され、この回
転力がスピンドル２を介して先端側の砥石５に伝達さ
れ、砥石５が高速回転されるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのような構
成のスピンドルモータにおいては、スピンドル２を加圧
空気によって枢支するための気体軸受け部にとは別にモ
ータ部を外部に設ける必要があり構成が全体として大型
化してしまうという問題があつた。

【０００９】また従来のスピンドルモータにおいては、
気体軸受によってスピンドル２を支持するものであるた
め、ラジアル軸受けとして十分に広い軸受部分をもつ気
体軸受を必要としていた。すなわち、回転時においてス
ピンドル２にアンバランスが生じると、軸受に大きなモ
ーメント荷重が作用するため、このモーメント荷重を広
い軸受で支持してスピンドル２を円滑に回転させる必要
がある。この結果、この気体軸受部及びモータ部でなる
スピンドルモータが全体として軸線方向に大型化すると
いう問題があつた。

【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、小型化できるスピンドルモータを提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、ロータ部を非接触で支持するスピンドルモータ
において、上記ロータ部を兼ねるスピンドルを形成し、
このロータ部兼用スピンドルとステータ部との間に流体
を介在させ、ロータ部を非接触で支持するようにしたス
ピンドルモータにより、達成される。

【００１２】前記ロータ部兼用スピンドルに対向するス
テータ部のステータコアに上記流体を供給する流路孔を
形成し、この流路孔を介してロータ部兼用スピンドルと
上記ステータコアとの間に上記流体を供給し、この流体
によって上記ロータ部兼用スピンドルを非接触で支持す
るように構成できる。

【００１３】前記ロータ部兼用スピンドルとステータ部
との間に流体を所定の圧力をもって供給し、ロータ部兼
用スピンドルを非接触で支持するように構成した。

【００１４】前記ロータ部兼用スピンドルを回転するこ
とによってこのロータ部兼用スピンドルとステータ部と
の間に介在する流体に所定の圧力を生じさせ、上記ロー
タ部を非接触で支持するように構成できる。

【００１５】

【作用】ロータ部をスピンドルとを兼用させることによ
り、従来別体であったモータ本体とスピンドルの軸受け
を一体化できる。そして、ロータ部兼用スピンドルとス
テータコアとの間に形成されるラジアル方向の間隙に流
体を介在させることにより、この間隙がラジアル方向の
軸受として作用する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、本
発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々
の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明
において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、こ
れらの態様に限られるものではない。

【００１７】図１及び図２において３０は全体としてス
ピンドルモータを示し、ステータブロック３１、３２及
び３３によってハウジングが形成されている。ステータ
ブロック３１及び３２間には流路ブロック３４が固定さ
れており、この流路ブロック３４には加圧空気の流路３
４ａ及び３４ｂが形成されている。またステータブロッ
ク３２及び３３間には流路ブロック３５が固定されてお
り、この流路ブロック３５には加圧空気の流路３５ａ及
び３５ｂが形成されている。

【００１８】ここでロータ部６０は図示するようにスピ
ンドルを兼ねるように十分な軸長さを備えている。この
ロータ部兼用スピンドル６０の回転軸５８の周側面に保
持部材５４を介してマグネツト５５が固定されている。
またマグネツト５５が高速回転した際に、このマグネツ
ト５５の飛散防止用として樹脂部材でなる円筒形状でな
る固定部材５３がマグネツト５５の外周部を覆うように
固定されている。また回転軸５８の先端部にはポリゴン
ミラー６１及び回転体６２が固定され、この回転軸５８
と共に回転できるようになっている。

【００１９】ポリゴンミラー６１は、内接円の直径が４
０[mm]、面数が25面でなり、常用回転数は８１０００[r
pm] とする。

【００２０】ここでクイツク継手４２及び４５を介して
供給された加圧気体（この実施例の場合３〜４[Kgf/c
m²] ）は流路３４ｂ及び３５ｂを介してロータ部６０及
びステータ部の間隙５７及び５９に供給され、これによ
りロータ部６０をスラスト方向に非接触で支持できるよ
うになっている。

【００２１】この実施例では、ロータ部６０及びステー
タ部の間隙５７及び５９間には0.12[mm]の直径でなる絞
り孔５７ａ及び５９ａがそれぞれ所定の円周上に３６個
形成されており、間隙５７及び５９に供給される加圧気
体の圧力を安定させるようになっている。

【００２２】またステータブロック３２は円筒形状でな
り、内周部に磁性材料でされたステータコア５０が固定
されている。このステータコア５０にはこのステータコ
ア５０の外周面から内周面に向かつて貫通した流路孔５
０ａが形成されている。この流路孔５０ａはこの実施例
では、６本の貫通孔が所定の角間隔で放射状に上下２列
形成されている。

【００２３】ステータコア５０の内周面にはセラミツク
板でなる円筒部材５２が固定されている。この円筒部材
５２には、ステータコア５０に形成された流路孔５０ａ
に対応した位置に、流路孔５０ａの径よりも小さな径
（直径０．５[mm]）でなる絞り孔５２ａが形成されてい
る。

【００２４】本実施例は以上のように構成されており、
次にその動作を述べる。クイツク継手４３を介して供給
された加圧気体はステータブロック３２の流路３２ａ及
びステータコア５０の流路５０ａを介して絞り孔５２ａ
に達し、この絞り孔５２ａにおいてその圧力が安定化さ
れてロータ部との間隙５６に供給される。したがってこ
の間隙５６に供給された加圧気体の圧力によって回転軸
５８、マグネツト５５及び回転体６２等でなるロータ部
６０を非接触でラジアル方向に支持することができる。

【００２５】またクイツク継手４２、４３及び４５を介
して供給された加圧気体は流路３４ａ及び３５ａを介し
てクイツク継手４１及び４４から排出される。さらに図
２に示すクイツク継手４６も同様に排気孔として用いら
れる。

【００２６】かくして加圧気体によってステータ部から
非接触で支持されたロータ部６０は、ステータコア５０
に巻装されたコイル５１に駆動電流を通電することによ
り、回転駆動することができる。

【００２７】かくして、本実施例によれば、軸受及びモ
ータ部を別体に設ける場合に比して、このスピンドルモ
ータ３０を軸方向に小型化することができる。

【００２８】さらに、内部にロータ部６０を配置する構
成としたことにより、ロータ部６０の直径を小型化する
ことができ、このロータ部６０が回転した際の周側面の
回転速度を低く抑えることができる。この結果ロータ部
６０及びステータ部間における流体の粘性抵抗を低減す
ることができ、回転駆動力の損失を低減することができ
る。

【００２９】なお上述の実施例においては、スラスト方
向に設けられた絞り孔５７ａ及び５９ａとラジアル方向
に設けられた絞り孔５２ａの直径をそれぞれ０．１２[m
m]及び０．５[mm]とした場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、種々の大きさを適用することができ
る。

【００３０】また上述の実施例においては、加圧気体を
供給する場合について述べたが、本発明は気体に限ら
ず、液体を用いるようにしても良い。これにより、モー
タの冷却効率を高めることができる。

【００３１】さらに上述の実施例においては、加圧気体
を供給することによって非接触の軸受を形成する場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、ロータ部の回
転に応じて所定の圧力を生じるようにしてもよい。例え
ば、図３に示すようにロータ部１６０の周面に傾斜溝も
しくは突起１６１を形成し、かつスラスト側には図示す
るような渦状の溝１５７を設ける。これにより、ロータ
部１６０が矢印方向に回転することにより、流体が溝状
の流路１６１に導かれ、図示しないステータ部との間に
所定の圧力で供給され、ラジアル側の軸受けを形成す
る。また、ロータ部１６０の回転により溝１５７に所定
の圧力で導かれた流体はスラスト側の軸受けを形成す
る。

【００３２】このようにして、本発明のスピンドルモー
タをいわゆる動圧型の軸受けをを備えるように構成でき
る。これにより、スピンドルモータを密閉して動作させ
ることができるので、上述の実施例における静圧型のモ
ータのように、流体を外部に排気もしくは排出すること
がなく、周囲の環境に悪影響を与えないスピンドルモー
タを得ることができる。

【００３３】なお、上述の実施例ではスピンドルにてポ
リゴンミラーを回転させているが、これに限らず、本発
明のスピンドルモータは工作機械の主軸等の高速，高精
度の回転を要するモータに広く適用できる。

【００３４】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、ロータ部
に対向するステータコアに流体を供給する流路孔を形成
し、流路孔を介してロータ部及びステータコア間に流体
を供給するようにしたことにより、内部にロータ部兼用
スピンドルを配置することができると共に、ロータ部及
びステータコア間の間隙を流体軸受として利用すること
ができる。これにより、スピンドルモータを一段と小型
化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスピンドルモータの一実施例を示
す断面図である。

【図２】本発明によるスピンドルモータの一実施例を示
す平面図である。

【図３】本発明の好適な実施例に係るロータ兼用スピン
ドルに形成した溝を示す断面図である。

【図４】従来のスピンドルモータを示す断面図である。

【符号の説明】

３０ スピンドルモータ ３１、３２、３３ ステータブロック ３４、３５ 流路ブロック ５０ ステータコア ５０ａ 流路孔 ５２ 円筒部材 ５２ａ 絞り孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータ部を非接触で支持するスピンドル
   モータにおいて、 上記ロータ部を兼ねるスピンドルを形成し、このロータ
   部兼用スピンドルとステータ部との間に流体を介在さ
   せ、ロータ部を非接触で支持するようにしたことを特徴
   とする、スピンドルモータ。
2. 【請求項２】 前記ロータ部兼用スピンドルに対向する
   ステータ部のステータコアに上記流体を供給する流路孔
   を形成し、 この流路孔を介してロータ部兼用スピンドルと上記ステ
   ータコアとの間に上記流体を供給し、 この流体によって上記ロータ部兼用スピンドルを非接触
   で支持するようにしたことを特徴とする、請求項１に記
   載のスピンドルモータ。
3. 【請求項３】 前記ロータ部兼用スピンドルとステータ
   部との間に流体を所定の圧力をもって供給し、ロータ部
   兼用スピンドルを非接触で支持するようにしたことを特
   徴とする、請求項１に記載のスピンドルモータ。
4. 【請求項４】 前記ロータ部兼用スピンドルを回転する
   ことによってこのロータ部兼用スピンドルとステータ部
   との間に介在する流体に所定の圧力を生じさせ、上記ロ
   ータ部を非接触で支持するようにしたことを特徴とす
   る、スピンドルモータ。