CN1813138A - 动压轴承装置以及使用它的旋转装置 - Google Patents

动压轴承装置以及使用它的旋转装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1813138A
CN1813138A CNA2004800178865A CN200480017886A CN1813138A CN 1813138 A CN1813138 A CN 1813138A CN A2004800178865 A CNA2004800178865 A CN A2004800178865A CN 200480017886 A CN200480017886 A CN 200480017886A CN 1813138 A CN1813138 A CN 1813138A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
magnetic fluid
sleeve
ring
axle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004800178865A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100543324C (zh
Inventor
山村章
鹈泽平一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ferrotec Material Technologies Corp
Original Assignee
Ferrotec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferrotec Corp filed Critical Ferrotec Corp
Publication of CN1813138A publication Critical patent/CN1813138A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100543324C publication Critical patent/CN100543324C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • G11B19/2009Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • F16C17/107Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure with at least one surface for radial load and at least one surface for axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/1035Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/107Grooves for generating pressure
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/085Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12Hard disk drives or the like
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/09Structural association with bearings with magnetic bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

在静止时由磁场保持磁性流体,在旋转时由离心力保持磁性流体,不用高饱和磁化值的磁性流体,防止由动压轴承的抽吸的不稳定引起的磁性流体的泄漏以及飞散,应对动压轴承装置的耐用年数的长期化。因此,其特征在于,在将止推板2形成在轴方向附近的轴1上,相对地旋转自如地外嵌有具有凸筒部的套筒3,在止推板2的轴方向外方形成环状外壳4,将环状外壳4的径方向内方端作为开口部,将至少两个空隙部作为用于储存磁性流体的容器10,在比磁性流体12的端部13更靠近径方向外侧,设置用于使磁力线集中的磁动势部件15。

Description

动压轴承装置以及使用它的旋转装置
技术领域
本发明涉及防止动压轴承装置的磁性流体的泄漏以及飞散,并消除由动压力的不平衡所导致的流体的抽吸(pumping)的不稳定现象带来的不良状况的动压轴承装置以及使用它的主轴电动机。
背景技术
一直以来,作为动压轴承装置,已知有如下的装置,即在轴的端部固定有止推板,由止推板的轴线方向的面、和所嵌入的套筒的凸筒部的相对面形成推力动压轴承部,由轴的外周面、和所嵌入的套筒的凸筒部的相对面形成径向动压轴承部,在该动压轴承部上保持润滑油,并通过转子的旋转产生动压力。在该动压轴承装置中,必须有效地防止填充在动压轴承部上的润滑油的泄漏和飞散。进而作为磁性流体的介质的润滑油,由于随着时间在大气中蒸发,因此限制了轴承的耐用年数,或者必需进行再填充这样的维护。进而在动压轴承装置中,由于在动压轴承部上产生的抽吸所导致的磁性流体的不稳定的流动,还存在套筒等的旋转不稳定的问题。该抽吸所导致的磁性流体的不稳定的流动,是因为动压轴承所产生的动压力在轴方向上下不均衡,磁性流体向某一方向流动而产生的。
作为这样防止润滑油的泄漏和飞散的装置,已知有如下的装置,即通过用磁性部件以及磁性流体构成磁路,将磁性流体的端部用密封盖部磁密封的装置(例如,参照专利文献1以及专利文献2)。但是,这些装置由于必须用较强的磁通保持流体的两端部,因此需要在套筒以及轴内形成组装有强力的永磁铁等的磁路。
另外,还知道有利用了表面张力和大气压的平衡的锥状封口(例如,参照专利文献3)。但是,在锥状封口中,由于锥状部的高度逐渐扩大,因此具有作为在保持毛细管现象的状态下储存润滑油的容器的功能,但是锥状封口为了利用毛细管现象,必须缩小保持润滑油的间隙。特别是在3.5英寸型计算机硬盘驱动器所使用的主轴电动机的动压轴承装置上,极端地限制了锥状封口的形状设计的自由度,并且由于要求由镜面加工等实现的较高的零件加工精度,因此零件制作成本提高。另外由于为了增大储存容量而极端地增大锥状的角度的做法是不可能的,因此不得不延长锥状部的长度,但由于极端地限制了锥状封口的形状设计的自由度,因此存在问题。
专利文献1:日本特开平6-33941号公报(第3页,图1以及图3)
专利文献2:美国专利第4694213号说明书(第3-5页,图1)
专利文献3:日本特开2001-112214号公报(第4-5页,图1)
发明内容
本发明,是为了解决上述以往技术的多个问题点而研制成的。
本发明的第一个问题,在于作为保持磁性流体的装置,在静止时由磁场保持磁性流体,在旋转时主要由离心力保持磁性流体。如果为了主要由磁场保持旋转时的磁性流体,就必须使用高饱和磁化值的磁性流体,或使用磁力较强的磁铁。但是,一般来说高饱和磁化值的磁性流体有粘度较高的倾向,如果磁性流体的粘度变高,动压轴承的转矩损失也递增。另一方面,钐钴或钕铁硼等磁力较强的磁铁非常昂贵。本发明,由于只要可以在旋转时主要由离心力保持磁性流体而只在静止时由磁场保持磁性流体即可,因此不必使用高饱和磁化值的磁性流体,另外可以利用铁素体等磁力较弱的便宜的磁铁。
本发明的第二个问题,在于通过设置用于储存磁性流体的容器,使动压轴承部所使用的磁性流体的储存流量具有余地。通过增大磁性流体的容器容量,可以获得受作为磁性流体的介质的润滑油的蒸发影响的动压轴承装置的耐用年数的延长,同时可以充分地应对由动压轴承的温度上升导致的磁性流体的体积膨胀。
进而,本发明的第三个问题,在于通过离心力以及设在套筒内的连通孔,可以防止旋转时的轴承性能的降低,并可以防止由动压轴承的抽吸的不稳定现象引起的有可能的磁性流体的泄漏以及飞散。
为了解决上述问题,本发明采用以下的构成。
(1)它是如下的动压轴承装置,即在嵌着有圆环状的止推板的轴上,相对地旋转自如的外嵌有具有嵌合在该止推板以及该轴上的凸筒部的套筒,由该止推板的轴方向内面和相对的凸筒部的轴方向外面形成产生推力动压力的间隙部,由该套筒的凸筒部内周面和相对的轴的外周面形成产生径向动压力的间隙部,且在这些间隙部内封入有磁性流体,其特征在于,在该止推板的轴方向外方,隔着间隙部而将由非磁性部件构成的环状外壳形成在套筒上,将该环状外壳的径方向内方端作为开口部,将该止推板和该环状外壳的空隙部以及该止推板的径方向外方和相对的套筒的径方向内方的空隙部的至少这两个空隙部作为用于储存磁性流体的容器,将磁性流体的端部保持在形成该容器的该止推板和该环状外壳的空隙部内,在比该磁性流体的端部更靠近径方向外侧设置用于使磁力线集中的磁动势部件。
在本发明的动压轴承装置的静止时,由永磁铁等磁动势部件的磁场保持磁性流体的端部。在旋转时,伴随套筒或轴的旋转的离心力增加,并稳定地保持磁性流体的端部,因此能够可靠地防止磁性流体的泄漏以及飞散,并能够一直将磁性流体保持在轴承部内。另外,作为使其产生磁场的磁铁,只要主要保持静止时的磁性流体便足够了,所以不必使用钐钴或钕铁硼等比较昂贵的磁力较强的磁铁,而可以利用铁素体磁铁等磁力较弱的便宜的磁铁。
该磁动势部件,以位于比磁性流体的端部更靠近径方向外侧的方式一体成形或固定在例如套筒、环状壳体、止推板等上。另外,在此所谓的套筒,包括与旋转自如地外嵌在止推板以及轴上的凸筒部一体地固定的所有部分。因而,转子毂和具有凸筒部的部件即便在物理方面是不同的,但只要是作为一体旋转的,在本发明中全部当作套筒。
进而,由磁动势部件产生的磁力线,只要可以在容器内使其集中在比磁性流体的端部更靠近径方向外侧即可。因而,磁动势部件的磁化方向不限于轴方向,也可以是径方向。
另外,由于环状外壳是非磁性部件,因此与磁密封装置无关。因而,环状外壳的形状,既可以与相对的止推板平行,也可以是向开口部打开的形状。
另外,止推板也可以和轴一体地成形。另外,由于如上述那样所谓的套筒,包括与旋转自如地外嵌在止推板以及轴上的凸筒部一体地固定的所有部分,因此只要是和凸筒部作为一体旋转的部分,设有环状外壳的部分便看作套筒。进而,将环状外壳和套筒一体成形的情况也包括在本发明的范围内。另外,也可以经由永磁铁等磁动势部件等将环状外壳固定在套筒上。
另外,容器,为了储存磁性流体,必须有足够的容积。该容积因动压轴承装置的大小、动压轴承装置的零件所使用的材料、以及磁性流体的填充量而不同,但本发明的容器,由于通过磁力以及离心力来保持储存的磁性流体,因此在容器的间隙尺寸和长度上有余地,并且可以将容器空间设计成任意的形状,故设计自由度极高,可以很容易地确保足够的容积,并且由于不需要较高的零件加工精度,因此可以使零件制作成本低廉。
本发明的动压轴承装置,可以应用于具有外嵌在轴上而旋转的转子的所有的旋转装置。例如,作为计算机硬盘驱动器、风扇、CD·DVD·MO·光盘等多媒体制品、风扇等各种小型精密电动机的轴承,作为家电·住宅设施·OA机器·车载用·产业用等中型电动机的轴承,还可以列举工作机械的轴承、医疗机械的轴承、叶轮机等产业设备用轴承、卷线机、机动车、电车、船舶、航空机器等车辆用轴承、半导体·电子机器·电气制品·其他的机械等制造装置用轴承等。
(2)它是如下的动压轴承装置,即在嵌着有圆环状的密封板的轴上,相对地旋转自如地外嵌有具有嵌合在该密封板以及该轴上的凸筒部的套筒,由该套筒的凸筒部内周面和相对的轴的外周面形成产生径向动压力的间隙部,在该间隙部内封入了磁性流体,其特征在于,在该密封板的轴方向外方,隔着空隙部将由非磁性部件构成的环状外壳形成在套筒上,将该环状外壳的径方向内方端作为开口部,将该密封板和该环状外壳的空隙部以及该密封板的径方向外方和相对的套筒的径方向内方的空隙部的至少这两个空隙部作为用于储存磁性流体的容器,将磁性流体的端部保持在形成该容器的该密封板和该环状外壳的空隙部内,在比该磁性流体的端部更靠近径方向外侧,设置用于使磁力线集中的磁动势部件。
(3)如(1)或(2)所述的动压轴承装置,其特征在于,在环状外壳的轴方向外侧面上配置磁动势部件。
(4)如(1)~(3)所述的动压轴承装置,其特征在于,作为磁动势部件,在环状的永磁铁的磁极面上配置磁极片。
在此,磁极片,具有使来自于永磁铁的磁极面的磁力线在容器内集中在比磁性流体端部更靠近径方向外方位置上的作用。
本发明的动压轴承装置,可以在与上述(1)等同样的外嵌在轴上并具有旋转的转子的所谓的旋转装置上使用。
(5)如(1)或(2)所述的动压轴承装置,其特征在于,将磁动势部件配置在止推板或密封板上。
通过采用该结构,可以经由用磁性材料构成的套筒形成磁路。
本发明的动压轴承装置,可以在与上述(1)等同样的外嵌在轴上并具有旋转的转子的所谓的旋转装置上使用。
(6)如(1)~(5)的任意一项所述的动压轴承装置,其特征在于,在套筒上形成上下连通孔。
通过采用该构成,由于通过抽吸等流动的磁性流体通过上下连通孔回流,因此轴方向上下的推力轴承部以及径向轴承部和容器的磁性流体保持量被恒定地保持,进而通过防止局部的负压的产生,不会有发生轴承性能的降低以及磁性流体的泄漏和飞散的情况。
本发明的动压轴承装置,可以在与上述(1)等同样的外嵌在轴上并具有旋转的转子的所谓的旋转装置上使用。
(7)如(6)所述的动压轴承装置,其特征在于,在套筒上形成横连通孔。
通过形成横连通孔,由于在旋转时磁性流体一直回流,因此不会在磁性流体上产生部分的劣化。另外,可以有效地将混入的气泡排出到外部。其结果,不会损坏轴承功能。
本发明的动压轴承装置,可以在与上述(1)等同样的外嵌在轴上并具有旋转的转子的所谓的旋转装置上使用。
(8)如(1)~(7)的任意一项所述的动压轴承装置,其特征在于,在环状外壳的开口端以及/或止推板或密封板的轴方向外侧,且径方向内方,形成抑制毛细管现象的环状的阶梯。
在此,环状的阶梯,例如通过在与止推板或密封板相对的环状外壳的中间部分上设置具有环状的R形状的阶梯的方式形成。磁性流体被磁力保持在止推板或密封板和与之相对的环状外壳的空隙部。在被保持在该间隙内的磁性流体上,在空隙较窄的部分上,由止推板或密封板以及环状外壳与磁性流体的分子间力、以及磁性流体的分子间力产生的毛细管现象起作用。通过设置环状的R形状,止推板或密封板以及环状外壳和磁性流体的分子间力的作用的方向在R形状部分上变化,并且通过将空隙的间隔向环状外壳的开口部扩大,可以抑制毛细管现象,因此便可以将磁性流体的端部保持在阶梯的竖立部分上。再者,环状外壳的阶梯的形状不限于R形状,例如也可以是棱线。另外,该阶梯的形状,也可以通过在止推板或密封板的轴方向外侧,且径方向内侧上设置凹状环部的方式形成,还可以通过将止推板或密封板的凹状环部和环状外壳的R形状组合在一起的方式形成。
本发明的动压轴承装置,可以在与上述(1)等同样的外嵌在轴上并具有旋转的转子的所谓的旋转装置上使用。
(9)一种旋转装置,其特征在于,具备(1)~(8)的任意一项所述的动压轴承装置。
这里所说的旋转装置,是具有外嵌在轴上而旋转的转子的所有旋转体。例如,不仅是计算机硬盘驱动器、风扇、CD·DVD·MO·光盘等多媒体制品、风扇等各种小型精密电动机,家电·住宅设施·OA机器·车载用·产业用等中型电动机,还可以列举工作机械、医疗机械、叶轮机、卷线机、机动车、电车、船舶、航空机器等车辆、半导体·电子机器·电气制品·其他的机械等制造装置等。
另外,在将动压轴承装置组装到旋转装置上时可以考虑各种设计上的样态。例如,在用于计算机硬盘驱动器的主轴电动机的情况下,简单地将套筒和转子毂一体成形、并固定了环状外壳和磁动势部件的装置,将转子毂固定在套筒上、进而将环状外壳等固定在转子毂上的装置,固定了凸筒部和转子毂的装置,环状壳体等和套筒被一体成形的装置,将转子毂以及环状外壳等只固定在套筒的轴方向一侧上的装置,由多个部件形成套筒、进而固定转子毂的装置等都是本发明的范围。
本发明,由于在静止时由磁场保持磁性流体,在旋转时主要由离心力保持磁性流体,因此具有不需要由较强的磁场保持旋转时的磁性流体的效果。
另外,本发明,通过设置用于储存磁性流体的容器,可以使动压轴承部所使用的磁性流体的储存容量具有余地,获得由作为磁性流体的介质的润滑油的蒸发带来的动压轴承装置的耐用年数的延长,同时可以充分地应对由动压轴承的温度上升导致的磁性流体的体积膨胀。
进而,本发明由于离心力以及设在套筒内的连通孔,具有防止旋转时的轴承性能的降低,并可以防止由动压轴承的抽吸的不稳定现象引起的有可能的磁性流体的泄漏以及飞散的效果。
附图说明
图1是展示本发明的实施形态的一例的纵剖面图。
图2是展示本发明的止推板的动压式槽的图1的IV-IV向视平面图以及展示与套筒的位置关系的部分剖面图。
图3是图1的动压轴承装置的磁力线解析图。
图4是本发明的其他的动压轴承装置的磁力线解析图。
图5是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图6是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图7是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图8是图6的动压轴承装置的磁力线解析图。
图9是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图10是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图11是图9的动压轴承装置的磁力线解析图。
图12是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图13是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图14(a)是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。(b)是(a)的X-X向视剖面图。
图15是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图16是展示本发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
图17是展示本发明的制造方法的一例的纵剖面图。
图18是展示本发明的直流型电动机的一例的纵剖面图。
图19是展示本发明的其他的直流型电动机的一例的纵剖面图。
图20是展示本发明的其他的直流型电动机的一例的纵剖面图。
标号说明
1、31、41                            轴
2、19、42、62                        止推板
3、21、23、26、33、43、63            套筒
4、30、44、64、104                   环状外壳
5、45、65                            推力轴承部
7、47、67                            径向轴承部
10                                   容器
12、72                               磁性流体
15、16、20、25、55、106              永磁铁
18                                   磁性体部件
24、27                               上下连通孔
28                                   横连通孔
具体实施方式
以下,根据附图所示的实施例说明本发明。本实施形态,以计算机硬盘驱动器所使用的主轴电动机的动压轴承装置为例进行说明,但本发明不限于以下所示的各实施例。
实施形态1
图1,是展示第1项发明的一个实施形态的概略的纵剖面图。
在图1中,动压轴承装置是如下的装置,即在固定有由磁性部件构成的圆环状的止推板2的固定轴1上,旋转自如地外嵌着具有凸筒部17的、由非磁性部件构成的套筒3,并形成由止推板2的轴方向内面和凸筒部17的轴方向外面产生推力动压力的推力轴承部5,和由凸筒部17的内周面和对向的轴1的外周面产生径向动压力的径向轴承部7,在这些轴承部5、7内封入磁性流体12。
另外,为了提高动压轴承的刚性和阻尼等轴承性能,一般在推力轴承部5上形成推力动压槽6,另外在径向轴承部7上形成径向动压槽8。再者,这样的动压槽6、8,被设在止推板2的轴方向内面或相对的套筒3的凸筒部17的轴方向外面,以及轴1的径方向外面或相对的套筒3的凸筒部17的径方向内面。作为动压槽,采用螺旋形状或人字形状等的动压槽。进而,在和容器10的关系上,根据图2说明更有效的推力动压槽6的形态。图2(a),是展示图1的螺旋形状的动压槽6的止推板2的IV-IV向视平面图以及展示和套筒3的相对位置的部分剖面图(b)。当动压轴承装置旋转时,通过止推板2的推力动压槽6的作用,磁性流体12被向径方向内侧推入。进而,通过被推入的磁性流体12,在轴承部5、7上产生动压力。本实施例的螺旋动压槽6的外周部,成为外伸到形成在推力轴承部的径方向外方上的凹部14的止推板侧的相对面上的剩余部S,其中推力轴承部是形成在套筒3的凸筒部的轴方向外面上的。凹部14是形成容器10的一部分的槽,储存有磁性流体12。由于在凹部14内储存有大量的磁性流体12,因此与没有形成凹部14的情况相比,利用凹部14的止推板侧的相对面的剩余部S,更多的磁性流体12向推力轴承部5流动。利用该流动,更有效地产生推力轴承的动压力。再者,在将推力动压槽6形成在套筒3的凸筒部的轴方向外面上的情况下,将套筒3的凸筒部的轴方向外面形成为平面,并以设置容器以及剩余部S的方式在相对的止推板2的轴方向内面上形成凹部14。
进而,如图1所示,在止推板2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的0.3mm的空隙部,将由非磁性部件构成的环状外壳4固定在套筒3上。由通过该止推板2和环状外壳4形成的空隙部,通过该止推板2的径方向外面和相对的套筒3的径方向内面形成的具有0.2mm的间隔的空隙部,以及在推力轴承部的径方向外侧、也是套筒3的凸筒部径方向外侧、形成在轴方向外方上的具有0.1mm的间隔的空隙部,形成用于储存磁性流体的容器10,将磁性流体12的两端部保持在形成该容器10的该止推板2和该环状外壳4的空隙部,在比该磁性流体12的两端部13、13更靠径方向外侧,且是套筒3和环状外壳4之间,夹持有沿着轴方向磁化的环状的永磁铁15。但是,具体的间隔不限于此。
在此,上述轴1的材质是SUS(不锈钢)304,止推板2的材质是SUS420,套筒3是SUS304,环状外壳4是SUS304,永磁铁15由塑型铁氧体条(ferriteplastic magnet)形成。但是,材料并不限于此。例如轴1也可以用SUS420等形成。
在静止时,磁性流体12的端部13,从环状外壳4的开口部11向径方向外侧保持。该磁性流体12的端部13,由永磁铁15的磁场保持。图3是展示磁力线流的磁力线解析图。由于环状外壳4和套筒3是由非磁性部件构成的,因此不会给密封机构造成影响。磁力线,形成如下所述的磁路,即,通过作为磁性部件的止推板2以及被保持在容器10内的磁性流体12而后到达永磁铁15的磁路。磁力线主要集中在用A表示的两个部位,并以该部分为中心形成磁力梯度,保持磁性流体12。
另外,永磁铁的磁化方向不限于轴方向,也可以是径方向。图4,是展示将永磁铁的磁化方向设为径方向时的磁力线流的磁力线解析图。在此环状外壳4和套筒3由非磁性部件构成,轴1和止推板2由磁性部件构成。磁力线,通过被保持在容器10内的磁性流体12后到达止推板2以及轴1。磁力线集中在比磁性流体12的端部13更靠近径方向外方的位置,并保持磁性流体12的端部13。
在旋转时,由于离心力的作用,与相对于轴正交的面积成比例地,作用有将磁性流体12向径方向外侧推入的力。其结果,磁性流体12的端部13被均衡且稳定地保持。
另外,上述容器10中的止推板2和环状外壳4的空隙部间隔尺寸约0.3mm,是较大的,在构成该间隙部的周边部件上不需要高精度的加工,制作较容易。进而,由于基本没有影响到毛细管现象,因此磁性流体12不会向径方向内侧的开口部移动,磁性流体12不会由开口部11向动压轴承装置外部泄漏以及飞散。
再者,实施形态1,是由固定轴和旋转套筒构成动压轴承装置的,但不限于此,也可以由旋转轴和固定轴构成动压轴承装置。
实施形态2
图5,是展示第3项发明的一个实施形态的部分概略的纵剖面图。
在图5中,动压轴承装置,是在固定轴1上固定有由磁性部件构成的圆环状的止推板2,并旋转自如地外嵌有具有嵌合在止推板2以及轴1上的凸筒部的、由非磁性部件构成的套筒3。进而,在止推板2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,在套筒3上固设有由非磁性部件构成的环状外壳4。在比该磁性流体12的端部13更靠近径方向外侧,且环状外壳4的轴方向外侧,固定有环状的永磁铁16。
在静止时,磁性流体12的端部13,距开口部11被保持在径方向外侧。该磁性流体12的端部13,由永磁铁16的磁场保持。在旋转时的动压轴承装置上,产生离心力,并稳定地保持磁性流体12的端部13。由于与实施形态1同样的基本不会影响到毛细管现象,因此磁性流体12不会向径方向内侧的开口部11移动,磁性流体12也不会由开口部11向动压轴承装置外部泄漏以及飞散。
实施形态3
图6,是展示第3项发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
在图6中,动压轴承装置,是在固定轴1上固定有由磁性部件构成的圆环状的止推板2,并旋转自如地外嵌有具有嵌合在止推板2以及轴1上的凸筒部的、由非磁性部件构成的套筒3。进而,在止推板2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,在套筒3上固定有由非磁性部件构成的环状外壳104。在比该磁性流体12的端部13更靠近径方向外方,且环状外壳104的轴方向外侧,固定有环状的永磁铁106。
在静止时,磁性流体12的端部13,距开口部11被保持在径方向外侧。该磁性流体12的端部13,由永磁铁106的磁场保持。在旋转时的动压轴承装置上,产生离心力,并稳定地保持磁性流体12的端部13。由于与实施形态1同样的基本不会影响到毛细管现象,因此磁性流体12的端部13不会向径方向内侧的开口部11移动,磁性流体12也不会由开口部11向动压轴承装置外部泄漏以及飞散。
实施形态4
图7,是展示第4项发明的一个实施形态的部分概略的纵剖面图。
在图7中,动压轴承装置,是在固定轴1上固定有由磁性部件构成的圆环状的止推板2,并旋转自如地外嵌有具有嵌合在止推板2以及轴1上的凸筒部的、由非磁性部件构成的套筒3。进而,在止推板2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,在套筒3上固定有由非磁性部件构成的环状外壳4。在比该磁性流体12的端部13更靠近径方向外方,且环状外壳4的轴方向外侧,固定有环状的永磁铁6。进而,以覆盖永磁铁16的方式配设有作为磁极片的环状的磁性体部件18。
在静止时,磁性流体12的端部13,距开口部11被保持在径方向外侧。该磁性流体12的端部13,由永磁铁16的磁场保持。图8是展示本实施例的磁力线流的磁力线解析图。环状外壳4是非磁性部件,不会给密封机构造成影响。磁力线形成如下所述的磁路,即,从作为磁极片的磁性体部件18,通过被保持在容器10内的磁性流体12以及作为磁性部件的止推板2,而后到达永磁铁16的磁路。磁力线通过磁极片的作用而会聚,并以该会聚部位为中心而形成磁力梯度,保持磁性流体12。在旋转时的动压轴承装置上,产生离心力,并稳定地保持磁性流体12的端部13。由于与实施形态1同样的基本不会影响到毛细管现象,因此磁性流体12的端部13不会向径方向内方的开口部11移动,磁性流体12也不会由开口部11向动压轴承装置外部泄漏以及飞散。
实施形态5
图9,是展示第4项发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
在图9中,动压轴承装置,是在固定轴1上固定有由磁性部件构成的圆环状的止推板2,并旋转自如地外嵌有具有嵌合在止推板2以及轴1上的凸筒部的、由非磁性部件构成的套筒3。进而,在止推板2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,将由非磁性部件构成的环状外壳4固定在套筒3上。在比该磁性流体12的端部13更靠近径方向外方,且环状外壳4的轴方向内侧,将环状的永磁铁116固定在套筒3上。进而,以覆盖永磁铁116的方式配设有环状的磁极片108。
在静止时,磁性流体12的端部13,距开口部11被保持在径方向外侧。该磁性流体12的端部13,由永磁铁116的磁场保持。由永磁铁116产生的磁力线通过磁极片108的作用而会聚,并以该会聚部位为中心而形成磁力梯度,保持磁性流体12。在旋转时的动压轴承装置上,产生离心力,并稳定地保持磁性流体12的端部13。由于与实施形态1同样的基本不会影响到毛细管现象,因此磁性流体12的端部13不会向径方向内侧的开口部11移动,磁性流体12也不会由开口部11向动压轴承装置外部泄漏以及飞散。
实施形态6
图10,是展示第5项发明的一个实施形态的概略的纵剖面图。
在图10中,动压轴承装置,是在固定有由非磁性部件构成的一对圆环状的止推板19、19的固定轴1上,旋转自如地外嵌有具有嵌入在两个止推板19、19之间的凸筒部的、由磁性部件构成的套筒21。进而,在一对止推板19、19的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,将由非磁性部件构成的一对环状外壳4、4固定在套筒21上。在比该磁性流体12的两端部13、13更靠近径方向外侧,且在止推板19上,一体成形有环状的永磁铁20。
在此,为了提高动压轴承的刚性和阻尼等轴承性能,最好提高动压轴承部中的磁性流体12的压力。于是,一般在止推板19、19的轴方向内面或相对的套筒21的凸筒部的轴方向外面、以及轴1的径方向外面或相对的套筒21的凸筒部的径方向内面上设置动压槽。
在此,上述轴1的材质是SUS304,止推板19的材质是SUS304,套筒21是SUS430,环状外壳4是SUS304,永磁铁20是由塑型铁氧体条形成的。但是,材料不限于此。
在静止时的动压轴承装置中,磁性流体12的两端部13、13,距开口部11被保持在径方向外侧。该磁性流体12的两端部13、13,通过由永磁铁20产生的磁场保持。图11是展示磁力线流的磁力线解析图。由于环状壳体4和止推板19是由非磁性部件构成的,因此不会给密封机构造成影响。磁力线,形成通过作为磁性部件的套筒21以及被保持在容器10内的磁性流体12而到达永磁铁20的磁路。以磁力线集中的部分为中心形成磁力梯度,并保持磁性流体12。
在旋转时的动压轴承装置中,离心力起作用,并稳定地保持磁性流体12的两端部13、13。特别是止推板19和环状外壳4的空隙部间隔尺寸约为0.3mm,比较大,在构成该空隙部的周边部件上不需要高精度的加工,制作较容易。另外,由于基本不会影响到毛细管现象,因此磁性流体12的两端部13、13不会向径方向内侧的开口部11移动,被磁力保持的磁性流体12也不会由环状外壳4的开口部11向动压轴承装置外部泄漏以及飞散。
实施形态7
图12,是展示第5项发明的其他的实施形态的一例的纵剖面图。
在图12中,动压轴承装置,是在轴1上固定有由非磁性部件构成的圆环状的止推板119,并旋转自如地外嵌有具有嵌合在止推板119以及轴1上的凸筒部的、由磁性部件构成的套筒21。进而,在止推板119的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,将由非磁性部件构成的环状外壳4固定在套筒21上。在比该磁性流体12的端部13、13更靠近径方向外侧,且是在止推板119上,一体成形有环状的永磁铁120以及磁极片118。
在静止时的动压轴承装置中,磁性流体12的端部13,距开口部11被保持在径方向外侧。该磁性流体12的端部13,由永磁铁120的磁场保持。由被固定在永磁铁120的磁极面上的磁极片118产生的磁力线集中在径方向外侧,并通过被保持在作为磁性部件的套筒21以及容器10内的磁性流体12后形成磁路。以磁力线集中的部分为中心形成磁力梯度,并保持磁性流体12。
在旋转时的动压轴承装置上,离心力起作用,并稳定地保持磁性流体12的端部13。另外,由于基本不影响到毛细管现象,因此磁性流体12的端部13不会向径方向内方的开口部11移动,被磁力保持的磁性流体12也不会由环状外壳4的开口部11向动压轴承装置外部泄漏以及飞散。
实施形态8
图13,是展示第6项发明的一个实施形态的概略的纵剖面图。
在图13中,动压轴承装置,是在将由磁性部件构成的一对圆环状的止推板2固定在上下部上的固定轴1上,旋转自如地外嵌有具有嵌入到两个止推板2之间的凸筒部的、由非磁性部件构成的套筒23。进而,在一对止推板2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,将由非磁性部件构成的一对环状外壳4固定在套筒23上。在比该磁性流体12的两端部更靠近径方向外方,且是套筒23和环状外壳4之间,夹持着环状的永磁铁25。进而,在套筒23上,在两个部位上形成有上下连通孔24。再者,只要动压轴承能够稳定地工作,上下连通孔可以是一个部位,也可以是三个或其以上部位。
在此,为了提高动压轴承的刚性和阻尼等轴承性能,最好提高动压轴承部5、7、5’、7’中的磁性流体12的压力。于是一般在止推板2、2的轴方向内面或相对的套筒23的凸筒部的轴方向外面、以及轴1的径方向外面或相对的套筒23的凸筒部的径方向内面上设置动压槽。
通过形成上下连通孔24,在旋转时,在轴承部5、7、5’、7’上便一直产生稳定的动压力。例如,当被保持在轴方向下侧的推力轴承部5’以及径向轴承部7’内的磁性流体12,流入轴方向上侧的推力轴承部5以及径向轴承部7时,离心力便以使轴方向上下的磁性流体12的两端部13、13均衡的方式起作用,因此磁性流体12不会通过容器10向轴方向上侧的开口部11流出。于是磁性流体12流入上下连通孔24,并向流出了磁性流体12的轴承部5’、7’流入,因此轴方向上下的推力轴承部5、5’以及径向轴承部7、7’和容器10的磁性流体保持量便不会不均衡,另外也不会枯竭,并一直恒定地保持,不会产生轴承性能的降低以及磁性流体12的泄漏和飞散。
实施形态9
图14(a),是展示第7项发明的一个实施形态的概略的纵剖面图,图14(b),是图14(a)的X-X向视剖面图。
在图14中,动压轴承装置,是在将由磁性部件构成的一对圆环状的止推板2固定在上下部上的固定轴1上,旋转自如地外嵌有具有嵌入到两个止推板2之间的凸筒部的、由非磁性部件构成的套筒26。进而,在一对止推板2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,将由非磁性部件构成的一对环状外壳4固定在套筒26上。在比该磁性流体12的两端部13、13更靠近径方向外方,且套筒26和环状外壳4之间,夹持着环状的永磁铁25。在套筒26上,在两个部位上形成有上下连通孔27以及横连通孔28,进而,配置有用于密封的氟橡胶球29。横连通孔28可以形成在一个部位,也可以形成多个,但必须和上下连通孔27相连。
另外,在止推板2、2的轴方向内面以及轴1的径方向外面形成有螺旋动压槽6、7。但是,也可以将该动压槽6形成在套筒26的凸筒部的轴方向外面。另外,也可以将动压槽7形成在套筒26的凸筒部的径方向内面。再者,动压槽6只要是使磁性流体12向轴方向流动的槽即可,不限于螺旋动压槽。例如,也可以是人字形动压槽等的形状。通过形成这样的动压槽6、7和横连通孔28,在旋转时,磁性流体12利用动压力结构等向径方向内方侧流动,经由动压轴承部5、7、5、7,并从横连通孔28通过上下连通孔27,然后回流到动压轴承部5、7、5、7。由于该回流,磁性流体12不会局部地滞留,磁性流体12也不会产生部分的劣化,因此动压轴承装置的寿命变长,可以在长期内实现稳定的使用。另外,有磁性流体注入时混入的气泡残留在轴方向上下的径向轴承部7、7之间的情况和气泡浸入它们之间的情况。该气泡在轴承旋转的同时进入两个径向轴承部7、7,有可能给动压力产生功能造成不好的影响。但是,通过形成横连通孔28,处于两个径向轴承部7、7之间的气泡和磁性流体12同时通过横连通孔28后回流,并通过只将回流的磁性流体12所含有的气泡通过容器10、10由开口部11排出,便不会有轴承功能被残留在轴承部等的气泡损坏的情况。
实施形态10
图15,是展示第8项发明的一个实施形态的概略的纵剖面图。
在图15中,动压轴承装置,是在将由磁性部件构成的一对圆环状的止推板2、2固定在上下部上的固定轴1上,旋转自如地外嵌有具有嵌入到两个止推板2、2之间的凸筒部的、由非磁性部件构成的套筒3。进而,在一对止推板2、2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,将由非磁性部件构成的一对环状外壳30、30固定在套筒3上。在比该磁性流体12的两端部13、13更靠近径方向外方,且套筒3和环状外壳30之间,夹持着环状的永磁铁25。
在此,为了提高动压轴承的刚性和阻尼等轴承性能,最好提高动压轴承部中的磁性流体12的压力。于是一般在止推板2、2的轴方向内面或相对的套筒3的凸筒部的轴方向外面、以及轴1的径方向外面或相对的套筒3的凸筒部的径方向内面设置动压槽。
另外,在本实施例中的环状外壳30的开口部11侧的端部上,以保持磁性流体12的两端部13、13的方式形成有环状的阶梯。利用环状的阶梯,止推板2和环状外壳30的间隔,在开口部11附近,是0.5mm,在没有阶梯的径方向外方,缩小为0.3mm。
在设为没有阶梯的环状外壳的情况下,由于相同的毛细管力作用到开口部11为止,因此为了充分地抑制静止时的毛细管现象,至少需要0.5mm或其以上的间隔。但是,当由于扩大环状外壳30和止推板2的间隔而使容器容积增大时,所必须保持的磁性流体12的体积增大。因而,当从外部施加了冲击等时,便不能由磁力保持磁性流体12,很可能导致磁性流体12的飞散或泄漏。通过采用本实施形态的环状外壳30,在静止时,通过在间隙狭窄的部分起作用的止推板2及环状外壳30与磁性流体12的分子间力,和磁性流体12的分子间力,毛细管现象起作用,在环状板的环状阶梯的部分各分子间力作用的方向变化,抑制了毛细管现象。其结果,磁性流体便很难越过阶梯,与磁密封装置互起作用,从而可以防止磁性流体12的端部13到达环状板开口部11,进而,可以避免容器10的容积增大到所需以上,提高相对于磁性流体的飞散或泄漏的耐冲击性。
实施形态11
图16,是展示本发明的别的一个实施形态的概略的纵剖面图。
在图16中,动压轴承装置,是在将由磁性部件构成的一对圆环状的止推板2、2固定在上下部上的固定轴31上,旋转自如地外嵌有具有嵌入到两个止推板2之间的凸筒部的、由非磁性部件构成的套筒33。进而,在一对止推板2、2的轴方向外方,隔着填充了磁性流体12的空隙部,将由非磁性部件构成的一对环状外壳4、4固定在套筒33上。在比该磁性流体12的两端部13、13更靠近径方向外侧,且套筒33和环状外壳4、4之间,夹持着环状的永磁铁25、25。
在此,为了提高动压轴承的刚性和阻尼等轴承性能,最好提高动压轴承部中的磁性流体12的压力。于是一般在止推板2、2的轴方向内面或相对的套筒33的凸筒部的轴方向外面、以及轴1的径方向外面或相对的套筒33的凸筒部的径方向内面设置动压槽。
另外,在本实施形态中,径向轴承部7、7比开口部附近的磁性流体12的两端部13、13更靠近径方向外方。本实施形态中的径向轴承部7、7,需要处于比与磁性流体12的两端面大致相同的位置更靠近径方向外方的位置。在轴承装置的旋转时,由于离心力的作用,磁性流体12的内压被升高,但该内压被升高的,只是处于比开口部附近的磁性流体端面13、13更靠近径方向外方的磁性流体,在处于比磁性流体端面13、13更靠近径方向内方的磁性流体上,内压变低。
在本实施形态中,由于包括被保持在推力轴承部5和径向轴承部7内的磁性流体的所有的磁性流体12,都处于比磁性流体端部13、13更靠近径方向外方的位置,因此在处于任何位置的磁性流体上,离心力都向提高内压的方向起作用。加之由于提高了内压的磁性流体12被提供给轴承部5、7、5、7的动压槽6、8、6、8,因此提高了由动压力产生机构产生的压力,并提高了轴承性能。
实施形态12
用图17说明动压轴承装置的制造方法。该制造方法,是不将磁性流体的端部的某一方的开口部磁密封地注入磁性流体的方法。
在将一对圆环状的止推板62固定在轴方向两端部附近的轴61上,旋转自如地外嵌有具有嵌入两个止推板62、62之间的凸筒部的套筒63,由两个止推板62、62的轴线方向内面和凸筒部的轴线方向外面形成产生推力动压力的推力轴承部65,由凸筒部内周面和该轴的外周面形成产生径向动压力的径向轴承部67,在该止推板62的轴方向外方,中间介有空隙部地将一对环状外壳64、64固定在套筒63上,将该止推板62和环状外壳64的空隙部,以及止推板62的径方向外面和相对的套筒63的径方向内面的空隙部等作为用于储存磁性流体的容器70,在处于轴方向下侧的环状外壳64的轴方向外侧固定永磁铁75’之后,以磁性流体72的两端部73、73被保持在止推板62和环状外壳64的空隙部中的方式由另一方的环状外壳64和该轴的开口部11填充磁性流体72,然后在处于轴方向上侧的环状外壳64的轴方向外侧固设永磁铁75。
根据该制造方法,可以不受永磁铁75的磁力的影响地将磁性流体72注入动压力部等以及容器70等的间隙部内。
实施形态13
其次,用图17说明动压轴承装置的制造方法。该制造方法,是在固设永磁铁75、75’之前,注入磁性流体72的方法。
首先在将一对圆环状的止推板62固定在轴方向两端部附近的轴61上,旋转自如地外嵌有具有嵌入两个止推板62、62之间的凸筒部的套筒63,由两个止推板62、62的轴线方向内面和凸筒部的轴线方向外面形成产生推力动压力的推力轴承部65,由凸筒部内周面和该轴的外周面形成产生径向动压力的径向轴承部67,在该止推板62的轴方向外方,中间隔开有空隙部地将一对环状外壳64固定在套筒63上,将该止推板62和环状外壳64的空隙部,以及止推板62的径方向外面和相对的套筒63的径方向内面的空隙部等作为用于储存磁性流体的容器70,在以磁性流体72的两端部73、73被保持在止推板62和环状外壳64的空隙部内的方式由开口部11填充了磁性流体72之后,在环状外壳64的轴方向外侧固设永磁铁75、75’。
根据该制造方法,可以不受永磁铁75、75’的磁力的影响地将磁性流体72注入动压力部等以及容器70等的间隙部内。
实施形态14
图18,是展示第2项发明中的直流型电动机的一个实施形态的概略的纵剖面图。
图18中的主轴电动机,具备:固定有定子铁心78的托架79;下部被固定在该托架79的中央开口部上的轴81;相对于该轴81旋转自如地外嵌的套筒83;和被外嵌在该套筒83上的转子毂87。另外,套筒83的上端被对置板92密封,由与止推板82的上面相对的对置板92的下面、以及与止推板82的下面相对的套筒83的凸筒部的上面构成推力轴承部85、85’。磁性流体90的端部93,被保持在固定在套筒83的下端的环状外壳84、和被固定在轴81的下端附近的形成有磁铁96的密封板97之间的间隙部中。在环状外壳84上,嵌着磁极片94。磁极片94控制密封部上的磁力线流,并起到提高磁通密度的作用。再者,环状外壳84以及密封板97由非磁性部件形成,磁极片94由磁性部件形成。
另外,在套筒83上形成有上下连通孔95。上下连通孔95,由于与对置板92相对的推力轴承部85、和其相反面的推力轴承部85’中的各自的油抽吸的平衡,有时在止推板82的侧面部分上产生负压,在产生了负压的情况下有时会阻碍抽吸,或在负压产生部上产生气泡。在这样的情况下,通过利用上下连通孔95使止推板82的侧面部分与和大气压相接的液面连通,可以防止在该部分上产生负压。本实施形态中的上下连通孔95形成在相对的两个部位上。这样的上下连通孔95,最好在圆周上以等间隔设置多个。这是由于穿设了上下连通孔95的套筒83由于旋转,所有必须取得重量平衡。
再者,在本实施形态中,套筒83和转子毂87被外嵌成形,但也可以将转子毂87和套筒83一体成形。
实施形态15
图19,是展示第2项发明中的直流型电动机的一个实施形态的概略的纵剖面图。
图19中的主轴电动机,具备固定有转子铁心78的托架79、下部被固定在该托架79的中央开口部上的套筒103、相对于该套筒103旋转自如地被内嵌的止推板102以及固定有密封板117的轴101、和外嵌在该轴101上的转子毂107。另外,套筒103的下端被对置板112密封,由与止推板102的下面相对的对置板112的上面、以及与止推板102的上面相对的套筒103的凸筒部的下面构成推力轴承部105、105’。磁性流体110的端部113,被保持在固定于套筒103的上端的环状外壳104、和形成有磁铁116的密封板117的间隙部中。在环状外壳104上,嵌着磁极片114。磁极片114控制密封部上的磁力线流,并起到提高磁通密封的作用。再者,环状外壳104以及密封板117由非磁性部件形成,磁极片114由磁性部件形成。另外,在套筒103上形成有上下连通孔115,防止止推板102的侧面部分的负压的产生。本实施形态中的上下连通孔115被形成在一个部位上。这是由于穿设上下连通孔115的套筒103被固定在托架79上,由于不旋转,所以不需要取得重量平衡。
实施形态16
图20,是展示第9项发明中的直流型电动机的一个实施形态的概略的纵剖面图。
图20中的主轴电动机,具备固定有转子铁心38的托架36、端部被固定在该托架36的中央开口部上的轴41、相对于该轴41旋转自如地外嵌的固定有永磁铁55的套筒43、和固定了该套筒43以及转子磁铁39的转子毂(套筒)37。在本发明中,环状外壳44被固定在转子毂(套筒)37上。再者,在本实施形态中,套筒43和转子毂37被一体成形,但也可以用另外的部件将转子毂37和套筒43固定成形。
在固定轴41的轴方向两端部附近,固定有一对止推板42,在该止推板42的轴方向内面、和相对的套筒43的凸筒部的轴方向外面,形成有推力轴承部45、45,在套筒43的凸筒部的径方向内面、和相对的轴41的径方向外面,形成有径向轴承部47、47。在各个轴承部内填充有磁性流体,在推力轴承部45、45上产生推力动压力,在径向轴承部47、47上产生径向动压力。
在此,为了提高动压轴承的刚性和阻尼等轴承性能,最好提高动压轴承部45、47、45、47中的磁性流体52的压力。于是一般在止推板42、42的轴方向内面或相对的套筒43的凸筒部的轴方向外面、以及轴41的径方向外面或相对的套筒43的凸筒部的径方向内面设置动压槽。
磁性流体52,通过由套筒43的凸筒部的上下面的轴方向外面、套筒43以及永磁铁55以及环状外壳44的下面、和止推板42的各个相对的面所形成的容器50,被填充到开口部11附近。
在主轴电动机的静止时,由于磁性流体52被永磁铁55吸引,因此磁性流体52的两端部53、53被保持在环状外壳44和止推板42之间。在主轴电动机的旋转时,磁性流体52的端部53利用离心力保持均衡。另外,由于基本不影响到毛细管现象,因此磁性流体52的端部53不会向径方向内侧的开口部11移动,磁性流体52也不会由开口部11向动压轴承装置外部泄漏以及飞散。
工业上的可利用性
如以上详细叙述那样,本发明的动压轴承装置,在静止时由磁场保持磁性流体,在旋转时由离心力保持磁性流体,并可以使应用于动压轴承部的磁性流体的储存容量保持有富余,可以延长受作为磁性流体的介质的润滑油的蒸发影响的动压轴承装置的耐用年数,同时可以充分地应对由动压轴承的温度上升导致的磁性流体的体积膨胀,可以防止旋转时的轴承性能的降低,并可以防止由动压轴承的抽吸的不稳定现象引起的、有可能出现的磁性流体的泄漏以及飞散。该动压轴承装置,不只是多面反射镜、风扇、CD·DVD·MO·光盘等多媒体制品、风扇等各种小型精密电动机、家电·住宅设施·OA机器·车载用·产业用等中型电动机,还可以作为工作机械、医疗机械、叶轮机、卷线机、机动车、电车、船舶、航空机器等车辆、半导体·电子·电气制品·其他机械等的制造装置等利用。

Claims (9)

1.一种动压轴承装置,该动压轴承装置,在嵌设有圆环状的止推板的轴上,相对旋转自如地外嵌具有嵌合在该止推板以及该轴上的凸筒部的套筒,由该止推板的轴方向内面和相对的凸筒部的轴方向外面形成产生推力动压力的间隙部,由该套筒的凸筒部内周面和相对的轴的外周面形成产生径向动压力的间隙部,且在这些间隙部内封入有磁性流体,其特征在于,在该止推板的轴方向外方,隔着间隙部地在套筒上形成由非磁性部件构成的环状外壳,将该环状外壳的径方向内方端作为开口部,将该止推板和该环状外壳的空隙部、以及该止推板的径方向外方和相对的套筒的径方向内方的空隙部的至少这两个空隙部,作为用于储存磁性流体的容器,将磁性流体的端部保持在形成该容器的该止推板和该环状外壳的空隙部内,在比该磁性流体的端部更靠近径方向外侧设置用于使磁力线集中的磁动势部件。
2.一种动压轴承装置,该动压轴承装置,在嵌设有圆环状的密封板的轴上,相对旋转自如地外嵌具有嵌合在该密封板以及该轴上的凸筒部的套筒,由该套筒的凸筒部内周面和相对的轴的外周面形成产生径向动压力的间隙部,在该间隙部内封入有磁性流体,其特征在于,在该密封板的轴方向外方,隔着空隙部地在套筒上形成由非磁性部件构成的环状外壳,将该环状外壳的径方向内方端作为开口部,将该密封板和该环状外壳的空隙部、以及该密封板的径方向外方和相对的套筒的径方向内方的空隙部的至少这两个空隙部,作为用于储存磁性流体的容器,将磁性流体的端部保持在形成该容器的该密封板和该环状外壳的空隙部内,在比该磁性流体的端部更靠近径方向外侧,设置用于使磁力线集中的磁动势部件。
3.如权利要求1或2所述的动压轴承装置,其特征在于,在环状外壳的轴方向外侧面上配置磁动势部件。
4.如权利要求1~3所述的动压轴承装置,其特征在于,作为磁动势部件,在环状的永磁铁的磁极面上配置磁极片。
5.如权利要求1或2所述的动压轴承装置,其特征在于,将磁动势部件配置在止推板或密封板上。
6.如权利要求1~5的任意一项所述的动压轴承装置,其特征在于,在套筒上形成有上下连通孔。
7.如权利要求6所述的动压轴承装置,其特征在于,在套筒上形成有横连通孔。
8.如权利要求1~7的任意一项所述的动压轴承装置,其特征在于,在环状外壳的开口端及/或止推板或密封板的轴方向外侧,且径方向内方,形成抑制毛细管现象的环状的阶梯。
9.一种旋转装置,其特征在于,具备权利要求1~8的任意一项所述的动压轴承装置。
CNB2004800178865A 2003-06-27 2004-06-24 动压轴承装置以及使用它的旋转装置 Expired - Fee Related CN100543324C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP185075/2003 2003-06-27
JP2003185075 2003-06-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1813138A true CN1813138A (zh) 2006-08-02
CN100543324C CN100543324C (zh) 2009-09-23

Family

ID=33549640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800178865A Expired - Fee Related CN100543324C (zh) 2003-06-27 2004-06-24 动压轴承装置以及使用它的旋转装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8007176B2 (zh)
JP (1) JP4445924B2 (zh)
CN (1) CN100543324C (zh)
WO (1) WO2005001300A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102377276A (zh) * 2010-08-09 2012-03-14 日本电产株式会社 主轴马达及盘驱动装置
CN108028097A (zh) * 2015-09-18 2018-05-11 株式会社自动网络技术研究所 带端子的电线以及布线模块

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080211334A1 (en) * 2004-07-09 2008-09-04 Yasunori Tokuno Spindle motor
JP2006022931A (ja) * 2004-07-09 2006-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd スピンドルモータ
JP2006064171A (ja) * 2004-07-28 2006-03-09 Minebea Co Ltd 流体動圧軸受、該流体動圧軸受を備えたスピンドルモータ並びに記録ディスク駆動装置
JP3930874B2 (ja) * 2004-07-28 2007-06-13 Tdk株式会社 磁気記録装置
GB0505798D0 (en) * 2005-03-22 2005-04-27 Wardle Frank P Squeeze film damper for aerostatic slides and rotary tables
JP2007113705A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Minebea Co Ltd 流体動圧軸受装置、モータおよびディスク記憶装置
DE102006054626B4 (de) * 2006-11-17 2014-05-15 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem
TW200847589A (en) * 2007-05-31 2008-12-01 Delta Electronics Inc Motor and magnetic oil seal structure thereof
US8353630B2 (en) * 2007-10-09 2013-01-15 Hgst, Netherlands B.V. Fluid dynamic bearing with a labyrinth seal
KR100997189B1 (ko) * 2008-11-14 2010-11-29 삼성전기주식회사 모터
US10954597B2 (en) * 2015-03-17 2021-03-23 Asm Ip Holding B.V. Atomic layer deposition apparatus
DE102019213545A1 (de) * 2019-09-05 2021-03-11 Robert Bosch Gmbh Gehäuse eines elektrischen Antriebs

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4694213A (en) 1986-11-21 1987-09-15 Ferrofluidics Corporation Ferrofluid seal for a stationary shaft and a rotating hub
JPH0612128B2 (ja) * 1988-06-22 1994-02-16 株式会社日立製作所 軸受装置
JP2966433B2 (ja) * 1989-07-19 1999-10-25 株式会社日立製作所 磁性流体軸受装置あるいはこの装置を具備するモータ
JPH0438138A (ja) * 1990-05-31 1992-02-07 Nippon Densan Corp 磁性流体シール装置
JPH0633941A (ja) 1992-07-16 1994-02-08 Nippon Ferrofluidics Kk 動圧軸受装置
US5372432A (en) * 1993-07-16 1994-12-13 Nippon Ferrofluidics Corporation Dynamic pressure bearing assembly
JP3541325B2 (ja) * 1994-04-01 2004-07-07 株式会社フェローテック 動圧軸受装置
JPH08109923A (ja) 1994-10-13 1996-04-30 Hitachi Ltd 磁性流体供給多孔質含油軸受ユニット
JP2937835B2 (ja) 1994-11-29 1999-08-23 株式会社三協精機製作所 軸受のシール装置
JPH1096421A (ja) 1996-09-20 1998-04-14 Kimio Sato 動圧軸受装置
JPH11247858A (ja) 1998-03-03 1999-09-14 Seiko Instruments Inc 液体動圧軸受、スピンドルモータ、及び回転体装置
US6343877B1 (en) * 1999-04-15 2002-02-05 Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho Spindle motor
JP3578948B2 (ja) 1999-10-01 2004-10-20 日本電産株式会社 モータ
JP2001309604A (ja) * 2000-04-27 2001-11-02 Nippon Densan Corp スピンドルモータ及びこれを備えた磁気ディスク駆動装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102377276A (zh) * 2010-08-09 2012-03-14 日本电产株式会社 主轴马达及盘驱动装置
CN102377276B (zh) * 2010-08-09 2014-04-30 日本电产株式会社 主轴马达及盘驱动装置
CN108028097A (zh) * 2015-09-18 2018-05-11 株式会社自动网络技术研究所 带端子的电线以及布线模块

Also Published As

Publication number Publication date
JP4445924B2 (ja) 2010-04-07
US8007176B2 (en) 2011-08-30
JPWO2005001300A1 (ja) 2007-04-12
WO2005001300A1 (ja) 2005-01-06
CN100543324C (zh) 2009-09-23
US20060273673A1 (en) 2006-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1303335C (zh) 动压轴承装置和具有该装置的记录盘片驱动装置
US8599513B1 (en) Bearing mechanism, motor, and disk drive apparatus
CN1813138A (zh) 动压轴承装置以及使用它的旋转装置
US8630063B2 (en) Bearing mechanism, motor, and disk drive apparatus
CN1654841A (zh) 轴承单元、以及装有该轴承单元的电机和电子设备
CN1904399A (zh) 动压流体轴承装置、电机以及盘驱动装置
CN1651788A (zh) 轴承单元、以及具有该轴承单元的电机和电子设备
CN1801581A (zh) 具有流体动压轴承的主轴电机
CN101042157A (zh) 流体轴承式旋转装置
US9059612B2 (en) Spindle motor
US8742638B1 (en) Hydrodynamic bearing assembly and spindle motor having the same
KR20130035395A (ko) 스핀들 모터
CN1878965A (zh) 流体动力轴承单元
CN1991187A (zh) 动压轴承装置和具有该装置的记录盘片驱动装置
CN1616839A (zh) 轴承单元、以及装有该轴承单元的电机和电子设备
US8861130B1 (en) Spindle motor and recording disk driving device including the same
KR101350586B1 (ko) 유체 동압 베어링 어셈블리 및 이를 포함하는 모터
US8908321B2 (en) Spindle motor and hard disk drive including the same
US20130039609A1 (en) Hydrodynamic bearing assembly and motor including the same
US20140044383A1 (en) Spindle motor
US8755146B1 (en) Spindle motor and hard disk drive including the same
US8896963B2 (en) Spindle motor and hard disk drive including the same
US8896962B2 (en) Spindle motor and hard disk drive including the same
US20140042847A1 (en) Spindle motor
US8995083B2 (en) Spindle motor and hard disk drive including the same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090923

Termination date: 20130624