JPH07310747A - 動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁性流体の飛散を防止して汚れ等の問題をな
くすこと。 【構成】 シャフト１を固定側とし、ポールピース１１
ａ、１１ｂ側が回転側であり、シャフト１の軸２の端部
に大気開放部３２側に拡開するテーパ部２２を面取りに
より周設する。連続回転によって磁性流体１５の温度が
上昇し、磁性流体１５が膨張することによって大気開放
部３２側の液面が外側に膨れても、固定側のシャフト１
のテーパ部２２の空間により膨張した磁性流体１５を吸
収できる。しかも遠心力により磁性流体１５が外側のポ
ールピース１１ａ側には飛散しない。したがって磁性流
体１５の飛散による汚れ等の問題は発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はハードディスクドライ
ブ（ＨＨＤ）やポリゴンミラー等に用いられる動圧軸受
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】動圧軸受装置の基本的な構成は従来例及
び実施例も同様なので、実施例における図３を用いて動
圧軸受装置の構成を概略的に説明する（なお動圧軸受装
置の詳細は実施例において説明する）。実施例を示す図
３において、回転側となるモータハブ９の穴１０の軸芯
となる部分には、固定側となるシャフト１が設けられて
いる。このシャフト１は、マグネット４と、このマグネ
ット４の軸方向の両側に設けた２つの軸２、３とで構成
されており、このシャフト１の外周に非磁性体製のスリ
ーブ５を圧入嵌合している。またこのスリーブ５の上面
及び下面に対応して一対のポールピース１１ａ、１１ｂ
がモータハブ９側に設けてある。

【０００３】モータハブ９の内周面側とスリーブ５の外
周面側との間に形成される間隙１２、１３ａ、１３ｂ、
１４ａ、１４ｂ内に作動油１５が封入してある。そして
スリーブ５の外周面、上側のポールピース１１ａの下
面、下側のポールピース１１ｂの上面、及びスリーブ５
の上下の両面には、モータハブ９の回転によって上記作
動油１５に動圧を発生させるような表面加工が施されて
いる。つまり上記スリーブ５の外周部と上記モータハブ
９の穴１０の内周壁とでジャーナル軸受を構成し、上記
スリーブ５の上下外端面と各ポールピース１１ａ、１１
ｂの内側面とでスラスト軸受を構成しているのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４は図３に示すＡ部
の拡大図であり、従来例を示している。ここでシャフト
１は固定側であり、モータハブ９及びポールピース１１
ａは回転側である。そしてポールピース１１ａの内周面
とシャフト１の外周面との間の間隙１４ａ内には磁性流
体１５を封入しており、磁気回路１６による磁束にて磁
性流体１５を保持して磁性流体１５をシールするシール
部２１を構成している。

【０００５】かかる図３及び図４に示すような動圧軸受
装置において、モータハブ９側の連続回転によって磁性
流体１５の温度が上昇し、膨張することによって大気開
放部３２側の液面が外方へと膨出するが、磁性流体１５
が開放部３２側にはみ出してしまうと、汚れ等の問題の
原因になる。そこで従来では、図４に示すように回転側
のポールピース１１ａ（１１ｂ）の内側の端部にテーパ
部３１を周設し、開放部３２側を拡開したテーパ部３１
により磁性流体１５の膨張を吸収する空間を確保して、
液面がポールピース１１ａの表面に出ないようにしてい
る。ところが実際は、図４に示すように磁性流体１５の
外側に配置された回転側のポールピース１１ａに面取り
をしてテーパ部３１を形成しているため、遠心力によっ
て磁性流体１５が面取りのテーパ部３１に沿って表面に
はみ出し、飛散現象を起こしている。

【０００６】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、磁性流体の飛散
を防止して汚れ等の問題を解消することが可能な動圧軸
受装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明の動圧軸
受装置は、軸方向に着磁したシャフト１と、軸芯に設け
た挿通孔６に上記シャフト１を挿入嵌合したスリーブ５
と、上記スリーブ５の外周部に相対回転可能に遊嵌され
たハブ９と、上記スリーブ５の端面を覆うように上記ハ
ブ９側から上記シャフト１の近傍まで延びるポールピー
ス１１ａとを有し、上記スリーブ５の外周部とハブ９の
内周部との間にジャーナル軸受を構成し、上記ポールピ
ース１１ａの内周面と該内周面と対面するシャフト１の
外周面とで形成されるシール部２１において、上記シャ
フト１からポールピース１１ａを経由する磁気経路に磁
性流体１５を保持し、これにより軸受作動流体１５を封
止するようにした動圧軸受装置であって、シャフト１の
軸方向の上記シール部２１より外側部に大気開放部３２
側に拡開するテーパ部２２を周設したことを特徴として
いる。

【０００８】

【作用】上記動圧軸受装置では、シャフト１のテーパ部
２２により磁性流体１５の膨張を吸収する空間を確保で
き、しかも従来のように外周部側にテーパ部３２を形成
した構成ではなく、内周部側のシャフト１にテーパ部２
２を形成しているので、連続回転によって磁性流体１５
に遠心力が作用しても、磁性流体１５が表面に飛散する
のを防止し得る。そのため磁性流体１５の表面への飛散
による汚れ等の問題の発生を防止することができる。

【０００９】

【実施例】次にこの発明の動圧軸受装置の具体的な実施
例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図３は
この発明の実施例の動圧軸受装置の断面図を示してい
る。まず動圧軸受装置の全体の構成について説明する。
図３において、１はシャフトであり、第１の軸２と、第
２の軸３と、マグネット４とで構成されている。円柱状
のマグネット４は、図示するように軸方向に着磁されて
おり、また円柱状の第１の軸２及び第２の軸３は磁性体
である。両軸２、３の間にマグネット４を挟持してい
る。ここでマグネット４の外径は、両軸２、３の外径よ
り径小としている。またマグネット４の外径寸法は磁気
的に充分の面積を得るものでよく、高精度加工は不要で
ある。マグネット４の材質としては、サマリュウム・コ
バルト磁石やネオジウム磁石、アルニコ磁石等の強力磁
石を用いており、これらの強力磁石を用いれば磁気的に
充分で面積（軸方向の端面の面積）を小さくできる。し
たがってマグネット４の外径を軸２、３の外径より細く
形成することができる。

【００１０】５はスリーブであり、非磁性体で構成して
いる。このスリーブ５は略円筒状に形成されており、そ
の軸芯となる挿通孔６内に上記シャフト１を圧入嵌合し
ている。そして軸２、３及びマグネット４から成るシャ
フト１とスリーブ５とが一体となって中心軸としての機
械的強度を保有している。またスリーブ５を一体化した
シャフト１の下部は、ベース７に固定されている。なお
８は、モータコイルである。

【００１１】回転側となるモータハブ９は略円筒状に形
成され、磁性体製で構成されている。このモータハブ９
の軸芯にはスリーブ５の外径より大きい穴１０が形成さ
れており、この穴１０の上端部と下端部には円板状で磁
性体製の一対のポールピース１１ａ、１１ｂが固定され
ている。

【００１２】ここでスリーブ５の外周面とモータハブ９
の穴１０の内周面との間に間隙１２が形成され、またポ
ールピース１１ａ、１１ｂの下面及び上面とスリーブ５
の上面及び下面の間にも間隙１３ａ、１３ｂが形成され
ている。さらにポールピース１１ａ、１１ｂの内周面と
シャフト１の上下部の間にも間隙１４ａ、１４ｂが形成
され、これらの間隙１２、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１
４ｂに作動油としての磁性流体１５を封入している。

【００１３】上記間隙１２及び１３ａ、１３ｂを形成す
る各面、つまり穴１０の内周面又はスリーブ５の外周
面、上側のポールピース１１ａの下面、下側のポールピ
ース１１ｂの上面又はスリーブ５の上下の両面には、モ
ータハブ９の回転によって上記磁性流体１５に動圧を発
生させるような表面加工が施されている。つまり上記ス
リーブ５の外周部と上記モータハブ９の穴１０の内周壁
とでジャーナル軸受を構成し、上記スリーブ５の上下外
端面と各ポールピース１１ａ、１１ｂの内側面とでスラ
スト軸受を構成しているのである。

【００１４】また上記ポールピース１１ａ、１１ｂはシ
ール部２１も構成している。つまりマグネット４によっ
て順に第１の軸２、上側のポールピース１１ａ、モータ
ハブ９、下側のポールピース１１ｂ、第２の軸３を経て
マグネット４に返る磁気回路１６が構成されるので、間
隙１４ａ、１４ｂには磁界が形成され、この間隙１４
ａ、１４ｂにおいて磁性流体１５を封止し、このシール
作用によって、上記各間隙１２、１３ａ、１３ｂ内の流
体の漏洩を防止している。

【００１５】上記の構成において、モータハブ９及びポ
ールピース１１ａ、１１ｂが回転すると、各間隙１２、
１３ａ、１３ｂに封入されている磁性流体１５には動圧
が発生し、この動圧はモータハブ９の穴１０の内周面、
スリーブ５、ポールピース１１ａ、１１ｂにそれぞれ作
用する。このときの半径方向のラジアル荷重はシャフト
１が支持し、軸方向のスラスト荷重は各ポールピース１
１ａ、１１ｂを介してシャフト１が支持することにな
る。

【００１６】次に本発明の要旨の部分について詳述す
る。図１は図３のＡ部の拡大断面図であり、図２は図３
のＢ部の拡大断面図である。ここで図１〜図３では、シ
ャフト１を固定側とし、ポールピース１１ａ、１１ｂ側
が回転側である。そして本実施例では、シャフト１の軸
２の端部に大気開放部３２側に拡開するテーパ部２２を
面取りにより周設している。図１に示すように、シャフ
ト１に対してθの角度でもって面取りを施してテーパ部
２２を形成しているものである。また図２に示すよう
に、ポールピース１１ｂ側に対応したシャフト１の軸３
の端部にも上記と同様のテーパ部２２を周設している。

【００１７】このように固定側のシャフト１のテーパ部
２２を形成してあるので、連続回転によって磁性流体１
５の温度が上昇し、磁性流体１５が膨張することによっ
て大気開放部３２側の液面が外側に膨れても、固定側の
シャフト１のテーパ部２２の空間により膨張した磁性流
体１５を吸収できる。しかもモータハブ９等が回転し、
磁性流体１５にその粘性に起因する回転が生じて遠心力
が作用しても、外側のポールピース１１ａ、１１ｂには
テーパ部を設けていないので、磁性流体１５のポールピ
ース１１ａ、１１ｂの表面に沿う流出は生じ難くなる。
したがって磁性流体１５の飛散による汚れ等を防止する
ことが可能になる。

【００１８】先の実施例ではシャフト１を固定側とした
場合に、シャフト１にテーパ部２２を形成して磁性流体
１５の飛散を防止するようにしたが、これとは逆にシャ
フト１を回転側とし、ポールピース１１ａ、１１ｂ側を
固定側とした場合にも、上記同様に回心部に近いシャフ
ト１にテーパ部２２を形成すればよい。また先の実施例
では、マグネット４と、第１の軸２と、第２の軸３とで
シャフト１を構成し、上記軸２、３にテーパ部２２を形
成する場合について説明したが、マグネット４のみでシ
ャフト１を構成した場合には、マグネット４の端部に上
記テーパ部２２を形成するようにしてもよい。

【００１９】ここで上記実施例では、モータハブ９の内
面とスリーブ５の外面との間に封入される作動油として
磁性流体１５を用いて説明したが、流体を封止する箇所
（ポールピースとシャフトの間）にだけ磁性流体を使用
し、他の部分、つまり軸受の動圧を発生する部分には油
を用いるようにしてもよい。ただ実際には、磁性流体１
５だけを用いた方が信頼性は向上する。また上記実施例
では、シャフトの両端を封止する場合について説明した
が、一端側だけを封止する構成の動圧軸受装置の場合も
本発明を適用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のようにこの発明の動圧軸受装置で
は、シャフトのテーパ部により磁性流体の膨張を吸収す
る空間を確保でき、しかも従来のように外周部側にテー
パ部を形成した構成ではなく、内周部側のシャフトにテ
ーパ部を形成しているので、連続回転によって磁性流体
に遠心力が作用しても、磁性流体が表面に飛散するのを
防止し得る。そのため磁性流体の表面への飛散による汚
れ等の問題の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の図３のＡ部の拡大断面図で
ある。

【図２】この発明の実施例の図３のＢ部の拡大断面図で
ある。

【図３】この発明の実施例の動圧軸受装置の断面図であ
る。

【図４】従来例の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ シャフト ２ 第１の軸 ３ 第２の軸 ４ マグネット ５ スリーブ ６ 挿通孔 ９ モータハブ １１ａ ポールピース １１ｂ ポールピース １５ 磁性流体（作動油） ２１ シール部 ２２ テーパ部 ３２ 大気開放部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に着磁したシャフト（１）と、軸
   芯に設けた挿通孔（６）に上記シャフト（１）を挿入嵌
   合したスリーブ（５）と、上記スリーブ（５）の外周部
   に相対回転可能に遊嵌されたハブ（９）と、上記スリー
   ブ（５）の端面を覆うように上記ハブ（９）側から上記
   シャフト（１）の近傍まで延びるポールピース（１１
   ａ）とを有し、上記スリーブ（５）の外周部とハブ
   （９）の内周部との間にジャーナル軸受を構成し、上記
   ポールピース（１１ａ）の内周面と該内周面と対面する
   シャフト（１）の外周面とで形成されるシール部（２
   １）において、上記シャフト（１）からポールピース
   （１１ａ）を経由する磁気経路に磁性流体（１５）を保
   持し、これにより軸受作動流体（１５）を封止するよう
   にした動圧軸受装置であって、シャフト（１）の軸方向
   の上記シール部（２１）より外側部に大気開放部（３
   ２）側に拡開するテーパ部（２２）を周設したことを特
   徴とする動圧軸受装置。