JP2008082461A - Magnetic fluid bearing and swing arm device of hard disk having this magnetic fluid bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性流体軸受およびこれを備えたハードディスクのスイングアーム装置に関する。 The present invention relates to a magnetic fluid bearing and a swing arm device of a hard disk provided with the magnetic fluid bearing.
磁性流体軸受は、磁性流体を軸受の潤滑剤として用いた軸受である。磁性流体軸受の作動原理は流体潤滑理論によらず磁力によるため、軸と外輪とが相対的に静止している場合、あるいは軸と外輪との相対速度が極めて小さな場合でも、外部からの加圧なしで軸と外輪とを非接触で支持することができる。また、磁性流体は粘性をも有するために軸受に高減衰性を付与することができる。このため磁性流体軸受は揺動運動の支点軸受として好適であり、コンピュータのハードディスク(HDD)のスイングアームの支点軸受として使用され得る。 The magnetic fluid bearing is a bearing using magnetic fluid as a lubricant for the bearing. Since the operation principle of magnetic fluid bearings is based on magnetic force regardless of fluid lubrication theory, external pressure is applied even when the shaft and outer ring are relatively stationary or when the relative speed between the shaft and outer ring is extremely small. Without this, the shaft and the outer ring can be supported in a non-contact manner. Moreover, since magnetic fluid also has viscosity, it can give a high damping property to a bearing. For this reason, the magnetic fluid bearing is suitable as a fulcrum bearing for swinging motion, and can be used as a fulcrum bearing for a swing arm of a hard disk (HDD) of a computer.
図11は、従来の磁性流体軸受の構成を示す断面図である。図11を参照して、磁性流体軸受101は、たとえばHDDのスイングアームの支点軸受などとして用いられ、磁極形成部103を有する固定軸102と、スリーブ104と、フランジ板105と、磁性流体107とを備えている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional magnetic fluid bearing. Referring to FIG. 11, magnetic fluid bearing 101 is used as a fulcrum bearing of a swing arm of an HDD, for example, and includes
固定軸102は中空部分108のある円筒形状を有しており、固定軸102の上端部には円盤状のフランジ板105が固定されており、固定軸102の下端部には円盤状のフランジ部106が設けられている。フランジ板105は接着によって固定軸102に固定されており、フランジ部106は固定軸102と一体的に成形されている。フランジ板105およびフランジ部106は固定軸102に対して垂直な方向(図11中横方向)に延在している。
The
固定軸102の外周には磁極形成部103が設けられている。磁極形成部103には複数の磁極が形成されている。フランジ板105、固定軸102、およびフランジ部106によって固定軸102の外周に凹部111が形成されている。
A magnetic
スリーブ104は中空形状を有しており、軸受隙間を隔てて固定軸102の外周に配置されている。スリーブ104は固定軸102に対して回転可能とされている。スリーブ104は内径方向に突起した凸部112を有しており、凸部112と凹部111とは互いに対向している。凸部112と凹部111との間には磁性流体107が注入されている。
The
スリーブ104はフランジ板105およびフランジ部106によってスラスト方向に保持されている。スリーブ104およびフランジ板105と、スリーブ104およびフランジ部106との各々によってスラスト軸受が構成されている。また、スリーブ104および固定軸102によってラジアル磁性流体軸受が構成されている。
The
図11に示す構造の他、従来の磁性流体軸受は、たとえば特開2004−218792号公報(特許文献1)や、実公平7−736号公報(特許文献2)や、特開2003−13957号公報(特許文献3)にも開示されている。
従来の磁性流体軸受101は、固定軸102にスリーブ104を嵌め込んだ後で、固定軸102とは別体で形成したフランジ板105を固定軸102に接着することにより製造される。しかし、フランジ板105と固定軸102との接触部分(取付しろ)c101の面積は小さいため、フランジ板105を固定軸102に接着することは容易ではなく、フランジ板105が固定軸102に対して直角でない角度で(曲がって)固定されやすい。フランジ板105が固定軸102に対して曲がって固定されると、フランジ板105とスリーブ104とが固体接触を起こし易くなる。このため、軸受を安定して運転することができなかった。
The conventional ferrofluid
ここで、フランジ板105の厚み(高さ)h101を厚くすることで接触部分c101の面積を大きくし、フランジ板105を固定軸102に取り付け易くする方法も考えられる。しかし、フランジ板105の厚みh101を厚くすると、スリーブ104と対向する磁極形成部103の面積が減少し、磁性流体107を保持する磁力が低下して磁性流体軸受としての機能が損なわれる。このため、フランジ板105の厚みh101を厚くすることは有効な方法ではない。
Here, a method of increasing the area of the contact portion c101 by increasing the thickness (height) h101 of the
したがって、本発明の一の目的は、安定して運転することのできる磁性流体軸受およびこれを備えたHDDのスイングアーム装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic fluid bearing that can be operated stably and a swing arm device of an HDD including the same.
また、本発明の他の目的は、容易に製造することのできる磁性流体軸受およびこれを備えたHDDのスイングアーム装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a magnetic fluid bearing that can be easily manufactured and a swing arm device of an HDD including the same.
本発明の磁性流体軸受は、円筒形状の軸と、軸の外周に配置され、かつ軸の外周面に対向する内周面を有する外輪と、軸の端部において軸と螺合し、かつ外輪の軸方向端面に対向する主面を有する板と、軸の外周面と外輪の内周面との隙間および外輪の軸方向端面と板の主面との隙間に注入された磁性流体とを備えている。軸の外周面または外輪の内周面には複数の磁極が形成されている。 A magnetic fluid bearing according to the present invention includes a cylindrical shaft, an outer ring disposed on the outer periphery of the shaft and having an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the shaft, and screwed with the shaft at the end of the shaft. And a magnetic fluid injected into the gap between the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the outer ring and the gap between the axial end surface of the outer ring and the main surface of the plate. ing. A plurality of magnetic poles are formed on the outer peripheral surface of the shaft or the inner peripheral surface of the outer ring.
本発明の磁性流体軸受によれば、軸の端部において板と軸とが螺合しているので、接着することなく板が軸に固定され、軸と板との接触部分(取付しろ)の面積に関わらず、板を軸に対して適切な角度で固定することができる。したがって、安定して運転することができ、容易に製造することができる。 According to the magnetic fluid bearing of the present invention, since the plate and the shaft are screwed together at the end of the shaft, the plate is fixed to the shaft without bonding, and the contact portion (attachment) between the shaft and the plate is fixed. Regardless of the area, the plate can be fixed at an appropriate angle with respect to the axis. Therefore, it can operate stably and can be manufactured easily.
本発明のHDDのスイングアーム装置は、上記の磁性流体軸受と、情報を記録するための磁気ヘッドを有するスイングアームとを備えている。スイングアームが外輪に取り付けられている。 The HDD swing arm device of the present invention includes the magnetic fluid bearing described above and a swing arm having a magnetic head for recording information. A swing arm is attached to the outer ring.
本発明のHDDのスイングアーム装置によれば、磁性流体軸受を安定して運転することができ、これによりスイングアームの動作が安定する。また、容易に製造することができる。 According to the swing arm device of the HDD of the present invention, the magnetic fluid bearing can be stably operated, and the operation of the swing arm is thereby stabilized. Moreover, it can be manufactured easily.
本発明の磁性流体軸受およびこれを備えたHDDのスイングアーム装置によれば、安定して運転することができ、また容易に製造することができる。 According to the magnetic fluid bearing of the present invention and the HDD swing arm device provided with the magnetic fluid bearing, it can be stably operated and can be easily manufactured.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における磁性流体軸受の構成を示す平面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図1および図2を参照して、本実施の形態における磁性流体軸受1は、軸としての固定軸2と、外輪としてのスリーブ4と、板としてのフランジ板5と、磁性流体7とを備えている。固定軸2の上端部には円盤状のフランジ板5が固定されており、固定軸2の外周にはラジアル軸受隙間を隔ててスリーブ4が配置されている。固定軸2の外周面とスリーブ4の内周面との間には磁性流体7が注入されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a magnetic fluid bearing according to
固定軸2は中空部分8のある円筒形状を有しており、中空部分8の内周面には雌ねじが形成されている。固定軸2の外周には磁極形成部3が形成されている。磁極形成部3は固定軸2と一体化して形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。
The
固定軸2の上部には円盤状のフランジ板5が固定されている。フランジ板5は円盤状の中心部分に突起部9を有しており、突起部9の外周面には雄ねじが形成されている。フランジ板5の突起部9と、固定軸2の中空部分8とは互いに螺合しており、これによりフランジ板5は固定軸2の上端部に固定されている。フランジ板5の上面には工具を差し込むための十字形状の溝15が形成されている。また、固定軸2の下端部には円盤状のフランジ部6が設けられている。フランジ部6は固定軸2と一体的に成形されている。フランジ板5およびフランジ部6の各々は固定軸2に対して垂直な方向(図2中横方向)に延在しており、フランジ板5、固定軸2、およびフランジ部6によって凹部11が形成されている。
A disc-
スリーブ4は中空の円筒形状を有しており、固定軸2を中心として回転可能に配置されている。スリーブ4の内周面は内径側に突出しており、凸部12を構成している。凸部12と凹部11とは互いに対向している。
The
図3(a)は図2のA部拡大図であり、図3(b)は図2のB部拡大図である。図3(a)、(b)を参照して、フランジ板5の下面5aと、スリーブ4の凸部12の軸方向上端面4aとは互いに対向している。また、磁極形成部3の外周面3b(固定軸2の外周面3b)と、スリーブ4の内周面4bとは互いに対向している。さらに、フランジ部6の上面6aと、スリーブ4の凸部12の軸方向下端面4cとは互いに対向している。固定軸2の外周面3bとスリーブ4の内周面4bとの隙間には磁性流体7が注入されており、固定軸2とスリーブ4とによって磁性流体軸受であるラジアル滑り軸受が構成されている。加えて、フランジ板5の下面5aとスリーブ4の軸方向上端面4aとの隙間と、フランジ部6の上面6aとスリーブ4の軸方向下端面4cとの隙間とにも磁性流体7が注入されており、スリーブ4およびフランジ板5と、スリーブ4およびフランジ部6との各々によって境界潤滑によるスラスト滑り軸受が構成されている。
3A is an enlarged view of a portion A in FIG. 2, and FIG. 3B is an enlarged view of a portion B in FIG. 3A and 3B, the
固定軸2、スリーブ4、およびフランジ板5の各々は、たとえばオーステナイト系ステンレス鋼や黄銅などの非磁性体よりなっている。磁極形成部3はたとえばフェライトなどの磁性体よりなっている。但し固定軸2および磁極形成部3が同一材料よりなっている場合には、固定軸2は磁性体よりなっている。
Each of the fixed
磁性流体7は、たとえば磁性粒子をコロイド状に分散させた液体によって構成されている。また、たとえば脂肪酸、アルコール、脂肪族アミド、エステル、または硫化油脂などの材料またはこれらの材料の誘導体(以下、潤滑材料と記すこともある)が0.1質量%〜質量3%の範囲で上記液体中にさらに添加されてもよい。これらの潤滑材料は金属表面への吸着性の高い極性物質であり、高い潤滑能力を有しているので、磁性流体7の潤滑性を向上することができる。
The
図4は図2のIV−IV線に沿った断面における磁極形成部の磁極分布を示す図であり、図5は磁極形成部の展開図における磁極分布を示す図である。図4および図5を参照して、固定軸2の外周面の磁極形成部3には複数の磁極が形成されており、円周方向(図5中横方向)に複数の磁極が並ぶように着磁されている。円周方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっており、複数の磁極の各々は軸方向(図5中縦方向)に延びている。
4 is a diagram showing the magnetic pole distribution of the magnetic pole forming portion in the cross section taken along the line IV-IV in FIG. 2, and FIG. 5 is a diagram showing the magnetic pole distribution in the developed view of the magnetic pole forming portion. 4 and 5, a plurality of magnetic poles are formed in the magnetic
なお、磁極形成部3の着磁状態は自由であり、図4および図5に示す着磁状態の他、たとえば図6または図7に示すような着磁状態であってもよい。図6を参照して、磁極形成部3は軸方向に複数の磁極が並ぶように着磁されている。軸方向で隣り合う磁極同士は互いに異極となっており、複数の磁極の各々は円周方向に延びている。図7を参照して、磁極形成部3は軸方向および円周方向に複数の磁極が並ぶように着磁されている。軸方向および円周方向の各々で隣り合う磁極同士は互いに異極となっている。
The magnetic
本実施の形態における磁性流体軸受1は、円筒形状の固定軸2と、固定軸2の外周に配置され、かつ固定軸2の外周面3bに対向する内周面4bを有するスリーブ4と、固定軸2の端部において固定軸2と螺合し、かつスリーブ4の軸方向上端面4aに対向する下面5aを有するフランジ板5と、固定軸2の外周面3bとスリーブ4の内周面4bとの隙間およびスリーブ4の軸方向上端面4aとフランジ板5の下面5aとの隙間に注入された磁性流体7とを備えている。固定軸2の外周面3bには複数の磁極が形成されている。
The
本実施の形態における磁性流体軸受1は、固定軸2にスリーブ4を嵌め込んだ後で、溝15に工具を差し込み、工具を回転させてフランジ板5を固定軸2に螺合することにより製造される。これにより、接着することなくフランジ板5が固定軸2に固定され、固定軸2とフランジ板5との接触部分(取付しろ)の面積に関わらず、フランジ板5を固定軸2に対して適切な角度で固定することができる。したがって、安定して運転することができる。また、組立て性やコスト的な優位性が得られ、容易に製造することができる。
The
なお、本実施の形態においては磁極形成部3が固定軸2の外周面に形成される構成について示したが、このような構成の代わりに、スリーブ4の内周面4bに磁極形成部(複数の磁極)が形成されてもよい。また、フランジ部6が固定軸2と一体的に成形されている構成について示したが、フランジ板5と同様に、固定軸2とは別体で形成されたフランジ部6が螺合により固定軸2に固定されていてもよい。
In the present embodiment, a configuration in which the magnetic
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2における磁性流体軸受の構成を示す平面図である。図9は、図8のIX−IX線に沿った断面図である。図8および図9を参照して、本実施の形態の磁性流体軸受1においては、固定軸2の中心部分において中空部分8の上部を塞ぐように突起部13が形成されており、突起部13と固定軸2との間には溝16が形成されている。突起部13の外周面には雄ねじが形成されている。また、フランジ板5は円盤状の中心部分に環状の突起部14を有しており、突起部14の内周面には雌ねじが形成されている。フランジ板5の上面には工具を差し込むための六角形状の溝15(図8)が形成されている。溝16に突起部14が挿入されており、フランジ板5と固定軸2とが螺合している。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the magnetic fluid bearing according to the second embodiment of the present invention. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. With reference to FIGS. 8 and 9, in the
なお、これ以外の磁性流体軸受1の構成は、実施の形態1における磁性流体軸受の構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
In addition, since the structure of the
本実施の形態における磁性流体軸受1は、固定軸2にスリーブ4を嵌め込んだ後で、溝15に工具を差し込み、工具を回転させてフランジ板5を固定軸2に螺合することにより製造される。これにより、実施の形態1の磁性流体軸受とほぼ同様の効果を得ることができる。
The
(実施の形態3)
図10は、本発明の実施の形態3におけるHDDのスイングアーム装置の構成を示す断面図である。図10を参照して、スイングアーム装置21は、磁性流体軸受1と、スイングアーム22とを備えている。磁性流体軸受1としては実施の形態1または2に記載のものが用いられる。基台23と、磁性流体軸受1の固定軸2の中空部分8とにねじ27を螺合させることによって、基台23に固定軸2が固定されている。磁性流体軸受1のスリーブ4にはスイングアーム22が取り付けられている。これにより、スイングアーム22は固定軸2(ねじ27)を支点として揺動可能となっている。スイングアーム22の図中左端には、磁気ディスク25に情報を記録するための磁気ヘッド24が設けられており、磁気ヘッド24は磁気ディスク25の情報記録面に対向している。スイングアーム22の図中右端にはヘッド位置決め機構26のロータ26aが設けられている。基台23にはロータ26aに対向するようにヘッド位置決め機構26のステータ26bが設けられている。ロータ26aはコイルにより構成されており、ステータ26bは永久磁石により構成されている。スイングアーム装置21においては、ロータ26aに流す電流によってロータ26aおよびステータ26bの間に磁力を発生させ、この磁力を動力としてスイングアーム22を揺動させ、磁気ヘッド24を所望の位置へ移動させる。つまり、アクチュエータであるボイスコイルモータとしてのヘッド位置決め機構26により、スイングアーム22の揺動運動がサーボ制御され、磁気ヘッド24の位置決めがなされる。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the HDD swing arm device according to the third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10,
スイングアーム22の揺動運動において回転方向が切り替わる際には必ず回転速度がゼロになり、死点が存在する。さらに、スイングアーム装置21では頻繁にスイングアーム22の起動および停止がなされるため、起動および停止の度にスイングアーム22の回転速度がゼロになる。磁性流体軸受1は、磁性流体が磁力によって固定軸とスリーブとの間に保持される性質を有しているので、HDDのスイングアーム装置のスイングアームの支持構造として好適である。
When the rotational direction is switched in the swinging motion of the
本実施の形態におけるHDDのスイングアーム装置21によれば、磁性流体軸受1を安定して運転することができ、これによりスイングアーム22の動作が安定する。また容易に製造することができる。
According to the
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。 The embodiment disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications and variations within the scope and meaning equivalent to the scope of claims.
本発明の磁性流体軸受は、小型化の進展が著しいHDDのスイングアームの支点軸受として好適である。 The ferrofluid bearing of the present invention is suitable as a fulcrum bearing for a swing arm of an HDD whose progress in miniaturization is remarkable.
1,101 磁性流体軸受、2,102 固定軸、3,103 磁極形成部、3b 固定軸の外周面、4,104 スリーブ、4a スリーブの軸方向上端面、4b スリーブの内周面、4c スリーブの軸方向下端面、5,105 フランジ板、5a フランジ板の下面、6,106 フランジ部、6a フランジ部の上面、7,107 磁性流体、8,108 中空部分、9,13,14 突起部、11,111 凹部、12,112 凸部、15,16 溝、21 スイングアーム装置、22 スイングアーム、23 基台、24 磁気ヘッド、25 磁気ディスク、26 ヘッド位置決め機構、26a ロータ、26b ステータ。 1,101 magnetic fluid bearing, 2,102 fixed shaft, 3,103 magnetic pole forming portion, 3b outer peripheral surface of fixed shaft, 4,104 sleeve, 4a upper end surface in axial direction of sleeve, 4b inner peripheral surface of sleeve, 4c Lower end surface in the axial direction, 5,105 flange plate, 5a lower surface of flange plate, 6,106 flange portion, 6a upper surface of flange portion, 7,107 magnetic fluid, 8,108 hollow portion, 9,13,14 projection portion, 11 , 111 Concavity, 12, 112 Convex, 15, 16 Groove, 21 Swing arm device, 22 Swing arm, 23 Base, 24 Magnetic head, 25 Magnetic disk, 26 Head positioning mechanism, 26a Rotor, 26b Stator.
Claims (2)
前記軸の外周に配置され、かつ前記軸の外周面に対向する内周面を有する外輪と、
前記軸の端部において前記軸と螺合し、かつ前記外輪の軸方向端面に対向する主面を有する板と、
前記軸の外周面と前記外輪の内周面との隙間および前記外輪の軸方向端面と前記板の主面との隙間に注入された磁性流体とを備え、
前記軸の外周面または前記外輪の内周面には複数の磁極が形成されていることを特徴とする、磁性流体軸受。 A cylindrical shaft;
An outer ring disposed on the outer periphery of the shaft and having an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the shaft;
A plate having a main surface that is threadedly engaged with the shaft at the end of the shaft and that faces the axial end surface of the outer ring;
A magnetic fluid injected into the gap between the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the outer ring and the gap between the axial end surface of the outer ring and the main surface of the plate;
A magnetic fluid bearing, wherein a plurality of magnetic poles are formed on an outer peripheral surface of the shaft or an inner peripheral surface of the outer ring.
情報を記録するための磁気ヘッドを有するスイングアームとを備え、
前記スイングアームが前記外輪に取り付けられることを特徴とする、ハードディスクのスイングアーム装置。 A ferrofluid bearing according to claim 1;
A swing arm having a magnetic head for recording information,
A swing arm device for a hard disk, wherein the swing arm is attached to the outer ring.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20091201 |