JP2007056978A - Magnetic fluid bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、磁性流体によって軸を支持する磁性流体軸受に関する。 The present invention relates to a magnetic fluid bearing that supports a shaft by a magnetic fluid.
この種の磁性流体軸受の基本構造は、軸受外輪と、この軸受外輪内に軸受隙間を介して嵌められた軸のいずれか一方の部材の軸受隙間形成面に、複数の磁極を互いに円周方向に分離して全周に設け、他方の部材を非磁性材料とし、上記複数の磁極により軸受隙間内に磁性流体を保持させたものである(例えば特許文献1)。
しかし、上記構造の磁性流体軸受では、軸受面が円筒形状であるため、アキシャル方向の荷重を受けることができない。 However, the magnetic fluid bearing having the above structure cannot receive a load in the axial direction because the bearing surface has a cylindrical shape.
この発明の目的は、ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向の荷重も低摩擦で支持できる磁性流体軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnetic fluid bearing capable of supporting not only a radial load but also an axial load with low friction.
この発明の磁性流体軸受は、軸受外輪とこの軸受外輪内に軸受隙間を介して嵌まった軸のいずれか一方の軸受隙間形成面に、複数の磁極を互いに円周方向に並べて全周に設け、前記軸受外輪と軸との他方は非磁性材料からなり、上記複数の磁極により上記軸受隙間内に磁性流体を保持させてなるラジアル軸受部を有する磁性流体軸受において、前記ラジアル軸受部を軸方向に挟む両側の位置に、互いに同極の面が軸方向に対向する一対の磁石の組からなるアキシャル軸受部を配置し、これらアキシャル軸受部の対向する片方の磁石を前記軸受外輪に、もう片方の磁石を前記軸それぞれ設けたことを特徴とする。上記円周方向に並ぶ複数の磁極は、例えば円周方向に分散して設けられたものとする。 The magnetic fluid bearing of the present invention has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction on the entire circumference of the bearing gap forming surface of either the bearing outer ring or the shaft fitted in the bearing outer ring via the bearing gap. The other of the bearing outer ring and the shaft is made of a non-magnetic material, and has a radial bearing portion in which the magnetic fluid is held in the bearing gap by the plurality of magnetic poles. Axial bearings consisting of a pair of magnets with the same pole surfaces facing each other in the axial direction are disposed at both sides sandwiched between the two bearings, and one of the opposing magnets of the axial bearing is placed on the bearing outer ring. The magnet is provided for each of the shafts. The plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction are provided dispersed in the circumferential direction, for example.
この構成によると、ラジアル軸受部において、軸受隙間内の磁性流体は円周方向に並んで複数設けられた個々の磁極で保持される。そのため、軸受外輪と軸との間に外部からラジアル方向の荷重が作用して軸受隙間が円周の一部で小さくなろうとしても、磁極により保持された磁性流体は移動することがなく、軸受隙間は潤滑性のある磁性流体で一定の大きさに保持される。また、アキシャル軸受部では、軸受の両端において軸受外輪と軸とに分けて互いに対向させて設けた磁石の対向する面を同極としているので、対向する磁石の間で働く反発力により、軸受外輪と軸との間に外部から働くスラスト方向の荷重が支持される。これにより、ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向の荷重も低摩擦で支持することができる。 According to this configuration, in the radial bearing portion, the magnetic fluid in the bearing gap is held by a plurality of individual magnetic poles provided side by side in the circumferential direction. Therefore, even if a radial load is applied from the outside between the bearing outer ring and the shaft to reduce the bearing gap at a part of the circumference, the magnetic fluid held by the magnetic pole does not move, and the bearing The gap is maintained at a certain size by a magnetic fluid having lubricity. Further, in the axial bearing portion, the opposing surfaces of the magnets provided to be opposed to each other in the bearing outer ring and the shaft are made the same polarity at both ends of the bearing, so that the bearing outer ring is caused by the repulsive force acting between the facing magnets. A thrust load acting from the outside is supported between the shaft and the shaft. As a result, not only the radial load but also the axial load can be supported with low friction.
この発明において、前記ラジアル軸受部の軸受隙間形成面に、前記磁性流体を溜める磁性流体溜まり溝を設けても良い。磁性流体溜まり溝が設けられていると、長期にわたり軸受隙間内に磁性流体を介在させることができ、信頼性の高い磁性流体軸受とすることができる。 In the present invention, a magnetic fluid reservoir groove for storing the magnetic fluid may be provided on a bearing clearance forming surface of the radial bearing portion. When the magnetic fluid reservoir groove is provided, the magnetic fluid can be interposed in the bearing gap over a long period of time, and a highly reliable magnetic fluid bearing can be obtained.
この発明の磁性流体軸受は、ハードディスクドライブ装置のスイングアームを支持する支点軸受として用いられるものであっても良い。
この磁性流体軸受は、ラジアル方向に磁性流体を介して支持され、かつアキシャル方向の力は、磁石の反発する力を利用し、非接触で支持されることから、ハードディスクドライブ装置のスイングアームの支点軸受として用いた場合、低摩擦で揺動抵抗が小さく、高い減衰性能を持つことができ、迅速に高精度に位置決めが行える。
The magnetic fluid bearing of the present invention may be used as a fulcrum bearing that supports a swing arm of a hard disk drive device.
This magnetic fluid bearing is supported through a magnetic fluid in the radial direction, and the axial force is supported in a non-contact manner using the repulsive force of the magnet, so that the fulcrum of the swing arm of the hard disk drive device When used as a bearing, low friction, low rocking resistance, high damping performance, and quick and accurate positioning.
この発明の磁性流体軸受は、軸受外輪とこの軸受外輪内に軸受隙間を介して嵌まった軸のいずれか一方の軸受隙間形成面に、複数の磁極を互いに円周方向に並べて全周に設け、前記軸受外輪と軸との他方は非磁性材料からなり、上記複数の磁極により上記軸受隙間内に磁性流体を保持させてなるラジアル軸受部を有する磁性流体軸受において、前記ラジアル軸受部を軸方向に挟む両側の位置に、互いに同極の面が軸方向に対向する一対の磁石の組からなるアキシャル軸受部を配置し、これらアキシャル軸受部の対向する片方の磁石を前記軸受外輪に、もう片方の磁石を前記軸それぞれ設けたため、ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向の荷重も低摩擦で支持することができる。 The magnetic fluid bearing of the present invention has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction on the entire circumference of the bearing gap forming surface of either the bearing outer ring or the shaft fitted in the bearing outer ring via the bearing gap. The other of the bearing outer ring and the shaft is made of a non-magnetic material, and has a radial bearing portion in which the magnetic fluid is held in the bearing gap by the plurality of magnetic poles. Axial bearings consisting of a pair of magnets with the same pole surfaces facing each other in the axial direction are disposed at both sides sandwiched between the two bearings, and one of the opposing magnets of the axial bearing is placed on the bearing outer ring. Since each of the shafts is provided, not only the radial load but also the axial load can be supported with low friction.
この発明の第1の実施形態を図1および図2と共に説明する。この磁性流体軸受1は、ハードディスクドライブ装置(以下「HDD装置」と称す)のスイングアーム用支点軸受として用いられるものである。この磁性流体軸受1は、図1(A)に縦断面図で示すように、円筒状の軸受外輪2と、この軸受外輪2内に軸受隙間g(図1(B))を介して嵌まった軸3と、前記軸受隙間gに入れられた磁性流体5とを備え、軸受外輪2と軸3とは相対回転自在とされる。軸受外輪2は非磁性材料からなる。軸3は、非磁性材料からなる中空軸体6と、この中空軸体6の外径面に巻回固定した永久磁石材料7とを有する。この永久磁石材料7の外周面と、前記軸受外輪2の内周面とが、前記軸受隙間gの形成面7a,2aとなる。磁性流体5には潤滑性のあるものが用いられる。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The magnetic fluid bearing 1 is used as a fulcrum bearing for a swing arm of a hard disk drive device (hereinafter referred to as “HDD device”). The magnetic fluid bearing 1 is fitted into a cylindrical bearing
図1(A)のII−II矢視断面図を示す図2のように、永久磁石材料7側の軸受隙間形成面7aには複数の磁極4が円周方向に並んで設けられ、これらの磁極4により軸受隙間g内に磁性流体5が保持される。これら複数の磁極4は、互いに円周方向および軸方向の両方に分離されたものであり、隣り合う磁極4は互いに極性が異なるようにされている。これら複数の磁極4は、互いに接するように配置されていても良い。これら各磁極4は、永久磁石材料7の外周面に着磁を施すことにより設けられる。永久磁石材料7としては、加工性や取扱性の観点から、着磁のときの印加磁界が小さくてよい半硬質磁鋼が好ましい。前記軸受外輪2の軸受隙間形成面2aと、軸3側の永久磁石材料7の軸受隙間形成面7aと、その軸受隙間形成面7aに設けられる複数の磁極4と、両軸受隙間形成面2a,7aで形成される軸受隙間g内に保持される磁性流体5とで、この磁性流体軸受1のラジアル軸受部1aが構成される。
As shown in FIG. 2 showing a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 (A), a plurality of
軸受外輪2の両端には、その内周面側において軸方向に凹陥した段面2bがそれぞれ全周にわたって形成され、これら各段面2bにその周方向に沿ってリング状の磁石11が設けられている。これらリング状の磁石11は、それぞれ磁極12が軸方向に向くものである。他方、軸3の両端には、軸受外輪2の両端の前記各磁石11と軸方向に対向し、かつ軸方向に磁極14を向けたリング状の磁石13がそれぞれ設けられている。図1(A)のA部を拡大して示す図1(B)のように、互いに対向する前記磁石11,13の対向面の磁極12,14は同極となるように設定される。
At both ends of the bearing
具体的には、軸3における中空軸体6の上端部外周面には、永久磁石材料7の上端に続き前記軸受外輪2の段面2bに対向するフランジ部8aを有するリング状の磁石支持部材8が固定されている。この磁石支持部材8は非磁性材料からなり、そのフランジ部8aの前記軸受外輪2側の磁石11に対向する面に、軸3側の磁石13が設けられる。
Specifically, a ring-shaped magnet support member having a
軸3における中空軸体6は内径面に雌ねじ6aを有し、その下端部には外周面側において軸方向に凹陥した段面6bが全周にわたって形成され、この段面6bに軸3を支持する基台23のリング状着座部23aが嵌合する。このリング状着座部23aは、基台23の裏面から中空軸体6の雌ねじ6aに螺合させた止めねじ27で締め付けることにより、中空軸体6に固定される。前記リング状着座部23aの上端面に軸3の下端側の磁石13が設けられる。
軸受外輪2側の磁石11と、この磁石11と軸方向に対向する軸3側の磁石13とで、この磁性流体軸受1のスラスト軸受部1bが構成される。
The
The
この構成の磁性流体軸受1によると、そのラジアル軸受部1aでは、軸3側の軸受隙間形成面7aの複数の磁極4によって軸受隙間g内に磁性流体5が保持される。軸受外輪2と軸3との間に外部からラジアル方向の荷重が作用して軸受隙間gが円周の一部で小さくなろうとしても、磁極4により保持された磁性流体5は移動することがなく、軸受隙間gは潤滑性のある磁性流体5の介在により、全周にわたって一定の大きさに保持される。すなわち、軸3は軸受外輪2との相対回転時だけでなく、非回転の状態においても、軸受外輪2と非接触でかつ軸心位置に支持される。
また、アキシャル軸受部1bでは、軸受外輪2の両端に設けられる磁石11と、この磁石11と軸方向に対向して軸3の両端に設けられ、前記磁石11の磁極12と同極の磁極14が対向する磁石13とに働く反発力により、軸受外輪2と軸3との間に外部から働くスラスト方向の荷重を支持して、軸受外輪2と軸3を非接触状態に保つことができる。
According to the magnetic fluid bearing 1 having this configuration, in the radial bearing
Further, in the axial bearing
このように、磁性流体軸受1は、ラジアル方向に磁性流体5を介して支持され、かつアキシャル方向の力は、磁石11,13の反発する力を利用し、非接触で支持されることから、ラジアル方向およびアキシャル方向共に、低摩擦で支持することができる。また、ラジアル方向およびアキシャル方向共に、非回転の状態においても非接触で支持することができる。
Thus, the magnetic fluid bearing 1 is supported in the radial direction via the
なお、この実施形態では、ラジアル軸受部1aにおいて、軸3側の軸受隙間形成面7aに磁極4を設けたが、軸受外輪2側の軸受隙間形成面2aに磁極4を設けても良い。またこの実施形態では、軸受隙間形成面7aに着磁することで磁極4を設けたが、軸受隙間形成面に磁石を埋め込むことで磁極4を設けても良い。
In this embodiment, the
図3は、上記構成の磁性流体軸受1を支点軸受として使用したHDD装置におけるスイングアーム装置を示す断面図である。このスイングアーム装置21は、スイングアーム22を磁性流体軸受1を介して基台23に、軸3回りに正逆回転自在に設置してある。スイングアーム22の一端には、磁気ディスク25の情報記録面に対向する磁気ヘッド24を設け、スイングアーム22を正逆に駆動するヘッド位置決め機構26を設けている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a swing arm device in an HDD device using the
基台23はHDD装置のハウジング等からなる。ヘッド位置決め機構26は、スイングアーム22の他端に設けたロータ26aと、このロータ26aに対向して基台23に設置したステータ26bとで構成される揺動型のモータからなる。この例では、ロータ26aにコイルが設けられ、ステータ26bに磁石が用いられている。この逆に、ロータ26aを磁石、ステータ26bをコイルとしても良い。
The
この磁性流体軸受1は、ラジアル方向に磁性流体5を介して支持され、かつアキシャル方向の力は、磁石11,13の反発する力を利用し、非接触で支持されることから、このようにHDD装置のスイングアーム22の支点軸受として用いた場合、低摩擦で揺動抵抗が小さく、高い減衰性能を持つことができ、迅速に高精度に位置決めが行える。
Since the
図4は、この発明の他の実施形態を示す。この磁性流体軸受1Aは、図1および図2に示した第1の実施形態において、ラジアル軸受部1aの軸3側の軸受隙間形成面7aに、周方向に延びる複数の磁性流体溜り溝9を設けたものである。その他の構成は図1および図2に示した第1の実施形態の場合と同じである。
このように、磁性流体溜り溝9を軸受隙間形成面7aに形成することにより、長期にわたり軸受隙間g内に磁性流体5を介在させることができ、信頼性の高い磁性流体軸受1Aとすることができる。なお、前記磁性流体溜り溝9は、軸受外輪2側の軸受隙間形成面2aに形成しても良い。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
Thus, by forming the magnetic
1,1A…磁性流体軸受
1a…ラジアル軸受部
1b…スラスト軸受部
2…軸受外輪
2a…軸受隙間形成面
3…軸
4…磁極
5…磁性流体
7a…軸受隙間形成面
9…磁性流体溜り溝
11,13…磁石
12,14…磁極
g…軸受隙間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005242507A JP2007056978A (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Magnetic fluid bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=37920635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005242507A Pending JP2007056978A (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Magnetic fluid bearing |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105864290A (en) * | 2015-01-21 | 2016-08-17 | 雷虹桥 | Electromagnetic speed control high-speed dual-layer nested bearing |
-
2005
- 2005-08-24 JP JP2005242507A patent/JP2007056978A/en active Pending
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CN105864290A (en) * | 2015-01-21 | 2016-08-17 | 雷虹桥 | Electromagnetic speed control high-speed dual-layer nested bearing |
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