JPH0610623U - 磁性流体軸受 - Google Patents

磁性流体軸受

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JPH0610623U
JPH0610623U JP049566U JP4956692U JPH0610623U JP H0610623 U JPH0610623 U JP H0610623U JP 049566 U JP049566 U JP 049566U JP 4956692 U JP4956692 U JP 4956692U JP H0610623 U JPH0610623 U JP H0610623U
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直 樹 堀
斉 博 安
崎 孝 嗣 山
博 之 二家本
村 巧 木
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Nok Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジアル及びスラストの両方向の負荷能力が
高く、また、磁性流体が飛散せず、さらに、トルク損失
が小さく長寿命を図る。 【構成】 円筒状軸受本体4を円環状部材2が各々対向
する端面が互いに同極となっていることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、たとえば磁性流体を潤滑剤として用いた磁性流体軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の磁性流体軸受としては、例えば図73及び図74に示すようなものがあ る。この磁性流体軸受はラジアル荷重及びスラスト荷重を支えるもので、図73 に示すように2つの円盤状の鍔部102を有する非磁性材の軸101と、前記鍔 部102の端面及び前記軸101の外周面と微小間隙103’,103を介して 配置した円筒状軸受本体としての円筒状永久磁石104と前記微小間隙103’ ,103に介在させた磁性流体105とから構成されたものである。ここで、微 小間隙103,103′には円筒状永久磁石104に近づくほど磁場が大きくな るような磁場の勾配があるため、この磁場勾配によって磁性流体105が円筒状 永久磁石104に引き付けられ、それによって軸101の外周面および軸鍔部1 02の端面に磁気(浮揚力)が作用し、軸101が支えられる。図74に示す円 筒状永久磁石104は軸方向に単極着磁され、ラジアル方向の負荷能力や回転精 度を高めるためにラジアル面にレイリーステップ106が設けられている。また 、図73に示すようにラジアル方向の負荷能力を高めるために、円筒状永久磁石 104を軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように軸方向に多極着磁(対 となるN極とS極が軸方向となるように着磁され、且つ、軸方向隣り合う磁極が 互いに異極となるように着磁)されている。このように多極着磁にすることによ りラジアル方向(径方向)の磁場勾配が大きくなるため、軸101の外周面に作 用する磁気力が大きくなりラジアル方向の負荷容量が大きくなる。
【0003】 第2の従来の磁性流体軸受としては、例えば図75に示すようなものがある。 この磁性流体軸受もラジアル荷重及びスラスト荷重を支えるもので、図75に示 すようにスリーブ状永久磁石107を固着した非磁性材または磁性材の軸111 と、前記スリーブ状永久磁石107の両端面及び外周面と微小間隙103’,1 03を介して配置した非磁性材のハウジング108と、前記微小間隙103,1 03′に介在させた磁性流体105とから構成されたものである。ここで、微小 間隙103,103′にはスリーブ状永久磁石107が近づくほど磁場が大きく なるような磁場の勾配があるため、この磁場勾配によって磁性流体105がスリ ーブ状永久磁石107に引き付けられることによってハウジング108の内周面 および内側面に磁気(浮揚力)が作用し、軸111が支えられる。そして、スリ ーブ状永久磁石107はラジアル方向の負荷能力を高めるために図75に示すよ うに軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように軸方向に多極着磁(対とな るN極とS極が軸方向となるように着磁され、且つ、軸方向の隣り合う磁極が互 いに異極となるように着磁)されている。このように多極着磁にすることにより ラジアル方向(径方向)の磁場勾配が大きくなるため、軸111の外周面に作用 する磁気力が大きくなりラジアル方向の負荷容量が大きくなる。
【0004】 また、第3の従来の磁性流体軸受としては、例えば図76乃至79に示すよう なものがある(特開昭61−201916号公報参照)。この磁性流体軸受は回 転軸121に設けられる軸受力発生部材109と、軸受力発生部材109と空間 110を介して配置したハウジング112と、回転軸121の両端でハウジング 112の内周面に取付けられる磁石113,114と一対の磁極片115,11 6とから構成され、ハウジング112内でスラスト方向及びラジアル方向の動圧 を発生させるための軸受力発生部材109に設けられる動圧発生溝117とハウ ジング112と回転軸121との空間110に磁性流体を収容して構成されてお り、この溝の断面が磁性流体の不連続流れの防止のために動圧発生溝117の回 転方向に交差方向に伸張する下流側の上縁は円弧状に形成されているものである 。
【0005】 また、図80には、第4の従来の磁性流体軸受が示されている。この磁性流体 軸受は軸受ブッシュ118を円筒状永久磁石104内に嵌合させ、かつ回転軸1 31を挿通し得る孔119を有する磁極板120,122を円筒状永久磁石10 4の端面に当接させて磁性材料製の回転軸131を通る磁気回路を構成させ磁極 板120,122の孔119と回転軸131の隙間dに磁性流体105を介在さ せるものである。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術の場合には、円筒状永久磁石104及びスリ ーブ状永久磁石107の端面は強い磁場が得られず回転モーメントに対して弱い 。従って、軸受が容易に傾き、スラスト方向の負荷能力が低いという問題点があ る。
【0007】 また、スラスト方向の負荷能力を多少なりとも高めるためにスラスト側の微小 間隙103′の開口側いっぱいまで磁性流体105を注入しているため接触面積 が大きく、特にスラスト側の微小間隙130′に介在する磁性流体105の粘性 に起因するトルク損失が大きくなると共に、磁性流体105の発熱による温度上 昇が大きくなる。いずれも周速に比例するため特に半径が大きい鍔部102でこ の影響が大きい。従って、磁性流体105の蒸発や劣化が起こり軸受の寿命が短 くなるという問題点がある。
【0008】 さらに、第3,第4の従来例においては、磁性流体105をシールとして用い ているが、長時間、高負荷条件下で磁性流体105が劣化し部分的に磁性を失っ た場合、流体が飛散してしまうという欠点を有している。
【0009】 また、負荷部分はいわゆる流体潤滑軸受であり、起動時の固定接触により繰返 し起動には軸受が摩耗するという欠点を有していた。
【0010】 本考案は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的 とするところは、ラジアル及びスラストの両方向の負荷能力が高い磁性流体軸受 を提供する。
【0011】 また、磁性流体が飛散せず、さらにトルク損失が小さく、長寿命な磁性流体軸 受を提供することにある。
【0012】 そして、製作容易化を図り、それに伴い品質向上を図り得る磁性流体軸受を提 供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本考案にあっては、軸と、該軸に固着されて円盤 状の鍔部を形成する少なくとも1つの円環状部材と、前記軸の外周面および前記 円環状部材の端面と微小間隙を介して配置した円筒状軸受本体と、前記微小間隙 に介在させた磁性流体とから成る磁性流体軸受において、前記円筒状軸受本体と 前記円環状部材が各々対向する端面が互いに同磁極となっていることを特徴とす る。
【0014】 そして、軸と、該軸に固着された円筒状軸受本体と、該円筒状軸受本体の外周 面と微小間隙を介して配置した円筒状ハウジングと、前記円筒状軸受本体の端面 と微小間隙を介して配置され前記円筒状ハウジングの内周面または端面に固着さ れた少なくとも1つの円環状部材と、前記微小間隙に介在させた磁性流体とから 成る磁性流体軸受において、前記円筒状軸受本体と前記円環状部材が対向する端 面が互いに同磁極となっていることとしてもよい。
【0015】 また、円筒状軸受本体と円環状部材が各々対向する端面の外周側が互いに同極 となり内周側が互いに異極となるように着磁されていることが好適である。
【0016】 また、円環状部材は、円環状永久磁石と一対の磁極片とから構成される磁性流 体シールとしてもよい。
【0017】 また、円環状部材は、円周方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように軸方 向着磁してもよい。
【0018】 そして、軸と、該軸に固着されたスリーブ状永久磁石と、該スリーブ状永久磁 石に隣接して前記軸に固着されて円盤状の鍔部を形成する少なくとも1つの円環 状部材と、前記スリーブ状永久磁石の外周面および前記円環状部材の端面と微小 間隙を介して配置した円筒状軸受本体と、前記微小間隙に介在させた磁性流体と から成る磁性流体軸受であって、前記スリーブ状永久磁石と前記円筒状軸受本体 が各々、対向する外周面と内周面が互いに同極となるように着磁されていると共 に、前記円筒状軸受本体と前記円環状部材が各々、対向する端面の外周側が互い に同極となり、内周側が互いに異極となるように着磁されていることが好適であ る。
【0019】 また、軸と、該軸に固着されたスリーブ状永久磁石と、該スリーブ状永久磁石 の外周面と微小間隙を介して配置した円筒状軸受本体と、該円筒状軸受本体を内 周面に固着した円筒状ハウジングと、前記スリーブ状永久磁石の端面と微小間隙 を介して配置され前記円筒状ハウジングの内周面または端面に固着された少なく とも1つの円環状部材と、前記微小間隙に介在させた磁性流体とから成る磁性流 体軸受であって、前記スリーブ状永久磁石と前記円筒状軸受本体が各々、対向す る外周面と内周面が互いに同極となるように着磁されていると共に、前記スリー ブ状永久磁石と前記円環状部材が各々、対向する端面の内周側が互いに同極とな り、外周側が互いに異極となるように着磁されていることとしてもよい。
【0020】 円筒状軸受本体は、軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように多極に軸 方向着磁または単極着磁とすることが好適である。
【0021】 軸と、該軸の外周面より突出した突出部と、該突出部の外周面と微小間隙を介 して配置した円筒状ハウジングと、前記突出部の端面と微小間隙を介して配置さ れ前記円筒状ハウジングの内周面または端面に固着された磁性体製の円環状部材 と、前記微小間隙に介在させた磁性流体とから成ることが好適である。
【0022】
【作用】 上記構成の磁性流体軸受にあっては、端面同士が対向する円筒状軸受本体と円 環状部材の端面が互いに同磁極となるため、磁場が大きくなり、回転モーメント に対して強くなると共に、円筒状軸受本体と円環状部材間に反発力が作用し、磁 気軸受として作用するためスラスト方向の負荷能力が大きくなる。また、ラジア ル方向においても、磁性流体又は磁気軸受による磁気浮揚力が働くことから負荷 能力が大きくなる。さらに、外周面と内周面とが対向するスリーブ状永久磁石と 円筒状軸受本体を用いる場合には、スリーブ状永久磁石と円筒状軸受本体の外周 面と内周面が互いに同磁極となるため2つの円筒状軸受間に反発力が作用し、ラ ジアル方向の負荷能力も大きくなる。
【0023】 また、スラスト方向への磁性流体の廻り込みが少なくなり、同極上の磁性流体 は反発するため、スラスト側で発生するトルクが小さくなる。さらに、端面同士 が対向する円筒状軸受本体と円環状部材の端面の内周側または、外周側が互いに 異極となるようにすると、この部分に磁束が集中し、磁性流体の保持能力が大き くなるためこの部分に選択的に磁性流体が付着する。従って、磁性流体の注入量 を減らしてスラスト側の微小間隙の内周側または外周側の近傍のみに磁性流体が 介在し、開口側となる外周側または内周側には磁性流体が介在しないようにする ことができ、これによって磁性流体の接触面積を減らすことができる。よって、 トルク損失が小さくなると共に磁性流体の温度上昇も小さくなり、磁性流体の蒸 発や劣化が防止され軸受寿命が長くなる。
【0024】 さらに、軸の突出部の外周面に対し微小間隙を介して円筒状ハウジングと磁性 体製の円環状部材で構成され、微小間隙に磁性流体が保持されていることから、 静止時の磁性流体は磁場に保持され、回転時は外側に遠心力を受けるため磁性流 体が飛散することはない。
【0025】
【実施例】
以下に本考案を図面に基づいて説明する。図1は本考案の第1実施例を示して いる。この磁性流体軸受は、非磁性体製の軸1と、前記軸1に固着されて円盤状 の鍔部を形成する2つの円環状部材としての円環状永久磁石2と、前記軸1の外 周面および前記円環状永久磁石2の端面と微小間隙3,3′を介して配置した円 筒状軸受本体としての円筒状永久磁石4と、前記微小間隙3,3′に介在させた 磁性流体5とから成る。
【0026】 そして、前記円筒状永久磁石4と前記円環状永久磁石2が各々対向する端面が 互いに同極となるように着磁されている。即ち、円環状永久磁石2は軸方向に単 極着磁されており、円筒状永久磁石4は軸方向の隣り合う磁極が互いに異極とな るように2極に軸方向着磁されており、円環状永久磁石2の端面と円筒状永久磁 石4の端面が各々S極で同極となっている。また、磁性流体5はラジアル側の微 小間隙3全部に介在するように注入され、この磁性流体5はスラスト側の微小間 隙3′にも廻り込んでいる。
【0027】 このように構成した本実施例の磁性流体軸受は円環状永久磁石2の端面と円筒 状永久磁石4の端面が互いにS極同士であるため、円筒状永久磁石4の端面に磁 場勾配を集中できることから回転モーメントに対して強くなり、軸1と円筒状永 久磁石4の平行が保たれる。また、円環状永久磁石2の端面と円筒状永久磁石4 の端面が互いにS極同士であるため反発の磁気力が働き、スラスト方向に磁気軸 受として作用するため大きなスラスト荷重を支えることができ、スラスト方向の 負荷能力が向上する。
【0028】 尚、磁気軸受は、停止時に減衰しにくいという問題があるが、磁性流体5がス ラスト方向にも廻り込んでいるため、減衰力が付与される。さらに、スラスト方 向への磁性流体5の廻り込みが少なく、同極上の磁性流体5は反発するため、ス ラストで発生するトルクが小さくなり、低トルクの磁性流体軸受が可能となる。 一方、ラジアル荷重については、磁性流体5によって非磁性体製の軸1に磁気浮 揚力が働くと共に、円筒状永久磁石4の軸方向に2極に着磁されている端面が互 いにN極同士であることからラジアル方向に磁気軸受の浮揚力も付加されるため 、大きなラジアル荷重も支えることができ、ラジアル方向の負荷能力も向上する 。
【0029】 次に、本考案の第2の実施例を図2に示す。この磁性流体軸受はスラスト方向 の負荷能力を更に大きくするために円環状永久磁石2Aを円周方向の隣り合う磁 極が互いに異極となるように軸方向着磁したものである。また、円環状永久磁石 2Aと、円筒状永久磁石4の境界は、同極、異極が相対することで、同極の場合 に磁場勾配が強くなるため、ラジアル方向の負荷能力も向上する。尚、円筒状永 久磁石4の磁極については上記第1実施例とは逆となっており、それに対応して 円環状永久磁石2Aの磁極は決められている。その他の構成及び作用については 第1実施例と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その 説明は省略する。
【0030】 次に、本考案の第3の実施例を図3に示す。この磁性流体軸受は、円筒状永久 磁石4を軸方向に単極着磁したもので、円環状永久磁石2の端面と円筒状永久磁 石4の端面間の外周側のスラスト方向の微小間隙3′を広げ、逃がしを設けるべ く内周側にレイリーステップ6を設け、また、同様にラジアル方向の円筒状永久 磁石4の内周面に対向する軸1の外周面にもレイリーステップ6′が設けられて いる。尚、レイリーステップ6,6′は円筒状永久磁石4側に設けても良く、ま たステップ状でなくテーパ状でも良く、さらにスラスト方向はグループであって も良い。
【0031】 このように構成した本実施例の磁性流体軸受はスラスト方向、ラジアル方向に レイリーステップ6,6′が設けてあるため、その部分に磁性流体5が集中する ことからトルク損失が小さくなると共に、負荷能力及び回転精度が向上する。そ の他の構成及び作用については上記各実施例と同様なので、同一の構成部分につ いては同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0032】 図4に本考案の第4の実施例を示す。この磁性流体軸受は、円筒状永久磁石4 を軸方向に単極着磁したものとし、円環状永久磁石2の円筒状永久磁石4側端面 の内周側に軸方向円筒状永久磁石4側に突出するステップ7を設け、このステッ プ7上にラジアル側の微小間隙3を介して円筒状永久磁石4を配置し、ステップ 7部にのみ磁性流体5を介在させたものである。その他の構成及び作用について は上記第3実施例と同様なので、同一の構成部分については同一の符号を付して 、その説明は省略する。
【0033】 図5に本考案の第5の実施例を示す。この磁性流体軸受は、軸方向に単極着磁 した円筒状永久磁石4の端面と円環状永久磁石2の端面間の微小間隙3′に位置 する軸1の外周面に磁性体製の磁性リング8を埋設し、磁性リング8のあるラジ アル側微小間隙3とスラスト側微小間隙3′の部分にのみ磁性流体5を介在させ たものである。その他の構成及び作用については上記各実施例と同様なので、そ の説明については省略する。
【0034】 図6に本考案の第6の実施例を示す。この磁性流体軸受は、軸1に固着された 軸方向に単極着磁した円筒状軸受本体としてのスリーブ状永久磁石9と、そのス リーブ状永久磁石9の外周面と微小間隙3を介して配置した非磁性体製の円筒状 ハウジング10と、スリーブ状永久磁石9の端面と微小間隙3′を介して配置さ れ円筒状ハウジング10に内周面に固着された円環状永久磁石2と、前記微小間 隙3,3′に介在させた磁性流体5とから成っている。作用については上記各実 施例と同様なので、その説明は省略する。
【0035】 図7に本考案の第7の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第6実施例の 構成において、軸1に円盤状の鍔部1′を固着したもので、軸1の外周面と円環 状永久磁石2の内周面間の微小間隙3とスリーブ状永久磁石9の端面と円環状永 久磁石2の端面間の微小間隙3′に磁性流体5を介在させたものである。その他 の構成及び作用については上記第6実施例と同様なので、同一の構成部分につい ては同一の符号を付してその説明については省略する。
【0036】 図8に本考案の第8の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第6実施例に おいて、スリーブ状永久磁石9を軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるよう に2極に軸方向着磁されているもので、スラスト方向の負荷能力を更に大きくす るために円環状永久磁石2Aを円周方向の隣り合う磁極が互いに異極となるよう に軸方向に着磁したものである。その他の構成及び作用については上記第6実施 例と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明につ いては省略する。
【0037】 図9は本考案の第9の実施例を示している。この磁性流体軸受は、上記第6実 施例ではエアの巻き込みが懸念されるため、スリーブ状永久磁石9の端面と同極 となるように軸方向に単極着磁した円環状永久磁石2′の両端に磁極片22を設 け、軸1の一対の磁極片22間の外周面に磁性リング8を埋設して環状部材とし ての磁性流体シール23を形成し、軸受内を真空に保ったものである。
【0038】 図10は本考案の第10の実施例を示している。この磁性流体軸受は、非磁性 体製の軸1と、前記軸1に固着されて円盤状の鍔部を形成する2つの円環状永久 磁石2Bと、前記軸1の外周面および前記円環状永久磁石2Bの端面と微小間隙 3,3′を介して配置した円筒状永久磁石4と、前記微小間隙3,3′に介在さ せた磁性流体5とから成る。
【0039】 そして、前記円筒状永久磁石4と前記円環状永久磁石2Bが各々対向する端面 の外周側が互いに同極となり内周側が互いに異極となるように着磁されている。 即ち、円環状永久磁石2Bは半径方向に単極着磁されており、円筒状永久磁石4 は軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように2極に軸方向着磁されており 、円環状永久磁石2の端面の外周側と円筒状永久磁石4の端面の外周側が各々N 極と同極となり内周側が各々S極とN極で異極となっている。また、磁性流体5 はラジアル側の微小間隙3全部とスラスト側の微小間隙3′の内周側近傍に介在 するように適量が注入されている。従って、スラスト側の微小間隙3′の開口側 である外周側には磁性流体5は介在していない。このように構成した本実施例の 磁性流体磁気軸受は円環状永久磁石2Bの端面の外周側と円筒状永久磁石4の端 面の外周側が互いにN極同士であるため反発の磁気力が働き、スラスト磁気軸受 として作用するため大きなスラスト荷重を支えることができる。ラジアル荷重に ついては、図38の第1の従来例と同様に磁性流体5によって非磁性体製の軸1 に磁気浮揚力が働きラジアル磁性流体軸受として作用し、比較的大きなラジアル 荷重を支えることができる。また、円環状永久磁石2Bの端面の内周側と円筒状 永久磁石4の端面の内周側が各々S極とN極で異極となっているため、この部分 に磁束が集中し、磁性流体5の保持能力が大きくなるため、この部分(スラスト 側の微小間隙3′の内周側)に選択的に磁性流体5が付着する。従って、スラス ト側の微小間隙3′の外周側に遠心力等によって磁性流体5が流出することが無 く安定に保持されるため、スラスト側の微小間隙3′における磁性流体5の接触 面積は図38の第1従来例と比べて小さくなり、磁性流体5の粘性によるトルク 損失が小さくなる。また、磁性流体5の粘性発熱による温度上昇が小さくなり磁 性流体5の蒸発や劣化が防止され軸受寿命が長くなる。なお、軸1の回転数が低 い場合等にはトルク損失や発熱は問題とならないのでその場合には磁性流体5を スラスト側の微小間隙3′の外周側まで介在させてもよい。
【0040】 次に本考案の第11の実施例を図11に示す。この磁性流体磁気軸受はラジア ル方向の負荷能力を更に大きくするために非磁性体製または磁性体製の軸1Aの 外周面にスリーブ状永久磁石99を固着し、スリーブ状永久磁石99の外周面と 微小間隙3を介すると共に軸1Aに固着された2つの円環状永久磁石2Bの端面 と微小間隙3′を介して円筒状永久磁石4を配置したものである。そしてこのス リーブ状永久磁石99は、その外周面と対向する円筒状永久磁石4の内周面とが 互いに同極となるように、軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように2極 に軸方向着磁されている。従って、このスリーブ状永久磁石99の外周面と円筒 状永久磁石4の内周面が同極同士であるため反発の磁気力が働き、ラジアル磁気 軸受として作用するため、より大きなラジアル荷重を支えることができる。その 他の構成及び作用については第10実施例と同一である。なお、スリーブ状永久 磁石99は、軸1Aに埋設してもよい。
【0041】 また、本実施例の場合には、ラジアル・スラスト両方向に磁気軸受として作用 するため、磁性流体5を微小間隙3に介在させなくても軸受機能を有するが、磁 性流体5を介在させることによってダンピング機能とシール機能を兼備すること ができる。
【0042】 次に本考案の第12及び第13の実施例を各々、図12及び図13に示す。こ の実施例は、図40に示した第2従来例に対応したものであり、その構成は、各 々図10及び図11に示した第10実施例及び第11実施例に対応している。第 10実施例及び第11実施例の内周側と外周側とが入れ替わった構成となってい る他には大きく変わった点は無いため構成及び作用の説明は省略する。ただし、 第10実施例及び第11実施例では図示しなかった円筒状ハウジング10,10 Aを図示している。円筒状ハウジング10は非磁性体製、円筒状ハウジング10 Aは非磁性体製または磁性体製である。なお、円環状永久磁石2B′は円筒状ハ ウジング10,10Aの端面側に固着してもよい。
【0043】 図14乃至図16に各々本考案の第14乃至第16実施例を示す。図14の第 14実施例は、円環状永久磁石2Bを1個のみ用いた例であり、スラスト荷重の 作用する方向が一方向に限定される場合に用いられる。図15の第15実施例は 、円筒状永久磁石4として軸方向に単極着磁したものを用いた例であり、ラジア ル荷重が小さい場合に用いられる。図16の第16実施例は円環状永久磁石2B 及び円筒状永久磁石4の表面近傍のみを着磁したものであり着磁が容易なもので ある。
【0044】 次に図17乃至図22に本考案の第17乃至第22実施例を示す。これらの実 施例は、円環状永久磁石2B及び円筒状永久磁石4の着磁パターンを変えたもの であり、これ以外にも本考案の趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施 可能である。
【0045】 上記第14乃至第22実施例はすべて第10実施例を変更した例を示したが、 第11乃至第13実施例についてもまったく同様な変更が可能である。
【0046】 また、上記した第10乃至第22実施例ではすべて単純なフラット面を用いた すべり軸受としたが、必要に応じて動圧発生用のスパイラルグループやレイリー ステップ等をラジアル面やスラスト面に設けて負荷能力及び回転精度を更に高め ることも可能である。
【0047】 図23に本考案の第23の実施例を示す。この磁性流体軸受は、非磁性体製の 軸1Bと、軸1Bの外周面に軸方向所定間隔離間して外周面より突出した断面矩 形状の突出部11と、突出部11の外周面と微小間隙3を介して配置した軸方向 単極着磁の円筒状永久磁石4と、突出部11の端面と微小間隙3′を介して配置 され円筒状永久磁石4の端面に固着された磁性体から成る円環状部材としての磁 極片12とから構成されており、前記微小間隙3,3′の突出部11周辺に磁性 流体5が磁場により保持されている。また、磁極片12は内側がCカットされて おり、磁性流体5はこのカット面まで供給する。
【0048】 このように構成した本実施例の磁性流体軸受は、図24に示すように静止時は 磁性流体5は磁場に保持され、回転時(点線)は外側に遠心力を受けることによ り円筒状永久磁石の内側に押付けられるため、第3及び第4従来例のように飛散 する事はない。さらに、磁性流体5が劣化し、部分的に磁化を失った場合、磁場 により劣化していない磁性流体5が先に磁極片12に引きつけられ、劣化した磁 性流体5は円筒状永久磁石4側に残る。そのため劣化した磁性流体5も飛散する ことはない。
【0049】 図25に本考案の第24の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第23実 施例において、磁束を集中させるために磁極片12の先端を鋭角にし、回転精度 を上げるために軸1Bの突出部11の外周にレイリーステップ6′(グループで も良い)を付け、磁極片12の突出部11側端面にレイリーステップ6(グルー プでも良い)を付けたものである。尚、レイリーステップ6,6′は図中棒線で 示されている。その他の構成及び作用については上記第23実施例と同一なので 、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明については省略する 。
【0050】 図26に本考案の第25の実施例を示す。この磁性流体軸受は、図26(a) はレイリーステップ6,6′を突出部11の端面と円筒状永久磁石4の内周面に 設けたもので、図26(b)はレイリーステップ6′を円筒状永久磁石4の突出 部11の位置の内周面と磁極片12の突出部11側端面に設けたもので、図26 (c)はレイリーステップ6を突出部11の外周面と磁極片12側端面に設けた ものである。尚、一般に軸回転では円筒状永久磁石4,磁極片12側に、円筒状 永久磁石4回転では軸1B側にレイリーステップ6,6′をつけると良い。その 他の構成及び作用については上記第24実施例と同一なので、同一の構成部分に ついては同一の符号を付して、その説明については省略する。
【0051】 また、上記第23乃至第25の実施例の円筒状永久磁石4は図27(a)に示 すように軸方向に単極着磁したものを例にとって説明したが、図27(b)に示 すように、軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように多極に軸方向着磁し たものでも良く、また図27(c)に示すように円周方向の隣り合う磁極が互い に異極となるように軸方向着磁したものでも良い。このように軸方向に磁化した 円筒状永久磁石4により、磁気浮揚力が高くなり、トルクが低くなる。尚、磁極 数は2極以上であれば効果が得られる。
【0052】 図28に本考案の第26の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第23実 施例において、磁束を集中させるために磁極片12の先端を鋭角にし、円筒状永 久磁石4の内側で軸1Bの突出部11間に非磁性体製のスペーサ13を付けたも ので、これにより遠心力をバランスさせると共に、図24で回転時、磁極片12 側の磁性流体5が円筒状永久磁石4の内側に移動し、スラスト方向の負荷能力が 低下するのを防止している。その他の構成及び作用については上記第23実施例 と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明につい ては省略する。
【0053】 図29に本考案の第27の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第23実 施例において、磁極片12の端面を軸方向に磁性流体5が介在する潤滑部分まで 延長させたもので、円筒状永久磁石4はそれに伴い短くなり、その内周側に非磁 性体製の非磁性リング14を付けたものである。この円筒状永久磁石4より加工 精度を上げるのが容易であり、また大きさを小さくできることからコストダウン を図ることができる。その他の構成及び作用については、上記第23実施例と同 様なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明については 省略する。
【0054】 図30に本考案の第28の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第23実 施例において円環状部材を軸方向に単極着磁した円環状永久磁石2とし、先端を 磁束を集中させるために鋭角にして、円筒状永久磁石4を円筒状ハウジング10 Aとしたもので、加工精度の必要な円筒状ハウジング10Aの内側を機械加工の 容易な材料にできる。この場合、円筒状ハウジング10Aは磁性体製、非磁性体 製のいずれでも良く、図31に示す本考案の第29の実施例のように潤滑部分を 磁性体製とし、その他の部分を非磁性体製とした円筒状ハウジング10Bの構成 のもので良い。また、上記第28及び第29実施例に示す円環状永久磁石2は、 図27に示すように軸方向または周方向の隣り合う磁極が互いに異極となるよう に多極に軸方向着磁したものでも良く、図32に示すような非磁性体製のものを 軸方向に付けた組合せのものでも良い。
【0055】 尚、上記第24乃至第29実施例では磁性流体5を磁場に拘束しやすいように 磁極片12又は円環状永久磁石2の先端を鋭角としたが、図33に示すようにス テップ状でも良く、この逃げを図34に示すように軸1Bの突出部11側に設け ても良い。また、図35に示すように磁性流体5を磁極片12先端近傍に集める ために、軸1Bの突出部11に一部磁性体製の磁性体リング15を設け、磁場を 集中させたり、図36に示すように磁性体のメッキ24(短い斜線部)を軸1B の突出部11に一部又は全体に行っても良い。
【0056】 そして、上記第23乃至第29実施例において、磁性流体5の供給を容易にす るため、図37に示すように軸1Bの端面のほぼ径方向中央部より軸方向内側に 2つの突出部11のほぼ中間まで伸びる穴16と、その穴16より径方向外側に 貫通する貫通孔17とから成る磁性流体通路18を設け、一方の磁極片12の端 面が軸1Bの端面を閉塞するように伸び、上記磁性流体通路18の穴16と同軸 上に磁性流体供給ポート19が設けられ、その磁性流体供給ポート19を磁性流 体5を上記磁性流体通路18を介して供給後ボール20等で塞ぐ様に構成されて いる。尚、使用条件によっては磁性流体供給ポート19を塞がなくても良い。ま た、軸1Bの端面と磁極片12の端面との隙間Aを小さくし、ここに磁性流体5 を供給すれば、スラスト方向の磁性流体5による磁気浮揚力を大きくすることも 可能である。
【0057】 尚、軸1Bの両側が開いている場合は磁極片12の先端から磁性流体5を供給 しても良い。
【0058】 図38に本考案の第30の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第27実 施例において、軸1Bの突出部11の外周面と端面に微小間隙3,3′を介して 配置される磁極片12の軸受内側の端面が、突出部11の外周面の位置まで微小 間隙3′を介して延長させた磁極片12を、突出部11の外周面の位置において 分割し、突出部11の端面と微小間隙3′を介して配置される部分を第1磁極片 12Aとし、突出部11の外周面と微小間隙3′を介して配置する部分を第2磁 極片12Bとして、第2磁極12B間に円筒状永久磁石4を設け、それぞれ第1 ,第2磁極片12A,12B、円筒状永久磁石4の外周面が非磁性体製の円筒状 ハウジング10の内周面に取付けられたものである。また、突出部11の外周面 と端面には回転精度を上げるべくレイリーステップ6(グルーブでも良い。)が 設けられている。
【0059】 そして、第1磁極片12Aの突出部11側端面と第2磁極片12Bの内周面の 部分の加工精度を出すのは難しい場合があり、これを容易とするために切削容易 な磁極材とし、それらの部分を摺動面としている。このことから磁性流体軸受の 製作容易化が図れる。
【0060】 また、第1磁極片12Aの先端を図38に示すように断面のこぎり刃状として 多極構造にしている。このように多極構造とすることにより、図9に示す磁性流 体シール23のようなボールピース(ダストシール)の数倍以上の量の磁性流体 5がのこぎり刃状の各磁極に保たれ蒸発等で磁性流体5が減少しても第1磁極片 12Aの先端部と軸1Bの外周面から成るシールの寿命が長くなる。従って、こ の第1磁極片12Aと軸1Bとから成るシールにより軸受内部の磁性流体5の飛 散防止となると共に、軸受の長寿命化が図れる。
【0061】 本実施例の磁性流体軸受は図38に示すように、円筒状永久磁石4の磁極部分 にのみ磁性流体5を介在させて軸受内部に充満させておらず、この場合トルクは 低いが、温度により空間の気体の体積が変化するが、図39に示すように軸受内 部に充満させればトルクは上がるが、上記空間の気体の体積の変化という問題は ない。
【0062】 図40に本考案の第31の実施例を示す。この磁性流体軸受は、第30実施例 において、軸1Bの第1磁極片12Aの多極構造の先端の部分の位置に磁性体の メッキ24(短い斜線部)を行ったものである。その他の構成及び作用について は、上記第30実施例と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付 して、その説明については省略する。尚、メッキ24は軸1Bの全体に行っても 良く、また、SUS303のように加工により弱い磁性を帯びる材料を加工して も同様の効果が得られる。さらに、軸1Bの表面をショットピーニングしても同 様の効果が得られる。
【0063】 図41に第32の実施例を示す。この磁性流体軸受は、第30実施例において 、第1磁極片12Aの軸受外側の端面に先端が凹凸状のネジシール25を設けて 、磁性流体5の飛散防止を高めたものである。尚、ネジシール25は磁性体でも 良いが、非磁性体の方が安定性が良い。その他の構成及び作用については、上記 第30実施例と同一なので同一の構成部分については同一の符号を付して、その 説明については省略する。
【0064】 図42に本考案の第33の実施例を示す。この磁性流体軸受は、第32実施例 で示す飛散防止としてネジシール25の替わりにスラスト面である第1磁極片1 2Aの突出部11側端面と突出部11の第1磁極片12A側端面にグルーブ26 (図中二重線部)を設けたものである。このグルーブ26の形状は次のように図 43(a)に示すグルーブI26Aは正面から見て円周方向に所定間隔を有して 連続的にく字状の凹凸(斜線部が凹部)が形成されている。また、図43(b) に示すグルブII26Bは羽根車状の凹凸(斜線部が凹部)としたものである。
【0065】 そして、軸1B又は円筒状ハウジング10が回転することによりグルーブI, II26A,26Bによってポンプ作用が働く。この場合、グループI,II26A ,26Bの凹凸の向きはポンプ作用により磁性流体5が軸受内部に供給されるよ うな向きとする。このようにすることにより、磁性流体5の飛散防止を図ること ができる。尚、グルーブI26Aの方が安定性が良い。その他の構成及び作用に ついては、上記第30実施例と同一なので同一の構成部分については同一の符号 を付して、その説明は省略する。
【0066】 図44に本考案の第34の実施例を示す。この磁性流体軸受は、第30実施例 において、第1磁極片12Aの多極構造の先端を、平面状にして、平面状とした 内周面にテフロン等の撥油性樹脂27を付けたものである。このように第1磁極 片12A′の先端に撥油性樹脂27を付けることにより、磁性流体5は磁場によ って図44中矢印方向、すなわち軸受内部に引き寄せられ、撥油性樹脂27の内 面と軸1Bの外周面間に残りにくくなり、磁性流体5の飛散防止となる。その他 の構成及び作用については、上記第30実施例と同一なので同一の構成部分につ いては同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0067】 図45に第35の実施例を示す。この磁性流体軸受は、第34実施例において 、第30実施例に示す第1磁極片12Aの多極構造の先端にテフロン等の撥油性 樹脂部材27を付け、第1磁極片12Aの先端を平面状にすると共に、その第1 磁極片12Aの先端の部分に対抗する軸1Bの外周面にテフロン等の撥油性樹脂 部材27を設けたものである。その他の構成及び作用については、上記第34実 施例と同一なので同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省 略する。また、上記のようにテフロン等の撥油性樹脂27の部分に撥油剤を塗布 しても良い。
【0068】 図46に本考案の第36の実施例を示す。この磁性流体軸受は、第33実施例 において、第1磁極片12Aの先端を軸方向軸受外側を多極構造とし、その軸方 向軸受内側凹部を設けたものである。この凹部は磁性流体5がたまる油だめ28 となっており、油だめ28の形状は図46(b)に示すような段部であっても良 い。
【0069】 そして、図46(a)に示すように軸1Bの右側端面のほぼ径方向中央部より 軸方向内側に図中左側の第1磁極片12Aの位置まで伸びる穴29と、その穴2 9より第1磁極片12Aの油だめ28及び軸1Bの突出部11間の空間の軸方向 ほぼ中央部のそれぞれに連通するよう径方向外側に貫通する貫通孔30A,30 Bとから成る磁性流体通路31が設けられている。また、スラスト面に設けられ る図42及び図43に示すようなグルーブ26,26A,26Bを図46(c) に示すような正面から見て円周方向に凹凸(斜線部が凹部)を交互に6等分した レイリーステップ6Aであっても良い。
【0070】 そして、磁性流体5を磁性流体通路31を介して、油だめ28,突出部11間 の空間,穴29,貫通孔30A,30Bに充満するまで注入し、穴29の開口端 部を穴止め用のボール32で塞いだものである。
【0071】 以上のような構造とすることにより、軸1B又は円筒状ハウジング10が回転 することによって軸受内部に充満した磁性流体5は油だめ28,突出部11間の 空間、貫通孔30B,穴29,貫通孔30A,油だめ28というように環流する ことになる。このように磁性流体通路31は磁性流体5の注入及び環流の通路と なっている。また、スラスト面に設けたレイリーステップ6A又はグルーブ26 がポンプ作用するので有効となっている。さらに環流の際、第1磁極片12Aに 油だめ28を設けているので、油切れ、すなわち磁性流体5が切れることがない ため、環流の安定性が増すと共に、気泡発生防止にもなる。そして、磁性流体5 を環流させることによって軸1B又は円筒状ハウジング4の回転に際してのバラ ンスが保て、軸受自体の品質向上が図れる。さらに、磁性流体5の飛散防止にも なる。その他の構成及び作用については、上記第30実施例と同一なので同一の 構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0072】 図47に上記第36実施例において、その他の磁性流体5を環流させるための 構造を示しており、図47(a)は図46に示す磁性流体通路31の穴29を円 筒状ハウジング10内に設けたもので、貫通孔30A,30Bは円筒状ハウジン グ10,第1磁極片12,円筒状永久磁石4を径方向にそれぞれ貫通して油だめ 28,突出部11間の空間に連通している。そして、円筒状ハウジング10の穴 29,貫通孔30A,30Bのそれぞれの開口端部を穴止め用のボール32によ り塞ぐ様になっている。また図47(b)は図47(a)に示す磁性流体通路3 1の穴29を円筒状ハウジング10の内周面と第1,2磁極片12A,12B、 円筒状永久磁石4の外周面との間に設けたスリット33としたものである。
【0073】 図48に本考案の第37の実施例を示す。この磁性流体軸受は、磁性体製の円 筒状ハウジング10Dの軸方向両端に段部34が形成され、図中左側の段部34 に上記第36実施例で示す第1磁極片12Aが取付けられ、右側の段部34には 有底円筒状の磁極片12Cが取付けられており、軸1Bを図中右側突出部11の 端面より切落とした軸1Cとしている。そして、磁極片12Cの軸受外側端面と 円筒状ハウジング10Dの端面を同一面とし、その全面に円板状の円板状マグネ ット35を取付け、かつ円筒状ハウジング10Dの第1磁極片12Aの外周側の 近傍にマグネット36を設けたものである。本実施例の場合、立てて使用する場 合に有効で、立てることにより、有底円筒状の磁極片12C内に磁性流体が集ま り、そのことによって軸1Bがスラスト方向に浮揚させることで、起動時の固定 接触がなくなり、繰返しの起動でも摩耗がない。尚、第1磁極片12Aの近傍に マグネット36により第1磁極片12Aの部分の磁場を強めて外部からの影響に よる気泡の発生を防止している。また、図49は磁極片12Cをマグネットとし 、周方向に多極着磁したもので、軸1Bのスラスト方向の浮揚力をより一層大き くしたものである。
【0074】 図50に本考案の第38の実施例を示す。この磁性流体軸受は、磁性体製又は 非磁性体製の円筒状ハウジング10Eの両端部の内周面に先端に油だめ28を設 けた磁極片12Dが軸1Bの突出部11の端面と微小間隙3′を介して取付けら れ、その磁極片12Dの外周側の突出部11側端面にマグネット36が取付けら れており、このマグネット36は磁極片12D側近傍の軸1B側を露出した状態 で、突出部11の外周面と微小間隙3を介して設けられる円筒状ハウジング10 Eに一体的に取付けられている。従って、マグネット36を露出させている端面 と、円筒状ハウジング10Eの端面と、磁極片12Dの端面とから溝37が形成 されることになり、軸受内部に充満されている磁性流体5が劣化した結果、磁性 体粉が分離した場合、マグネット36に吸着され溝37内に集まり摺動面には残 らない。その他の構成及び作用については、上記第30実施例等と同様なので同 一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0075】 図51に本考案の第39の実施例を示す。この磁性流体軸受は、図23に示す 第23実施例において、非磁性体製の円筒状ハウジング10の内周面に磁極片1 2と円筒状永久磁石4を取付けたもので、軸1Bの径方向ほぼ中央部に軸方向に 貫通する孔38を設け、孔38より軸1Bの突出部11間の空間に連通するよう に径方向外側に貫通する連通孔39を設けて、孔38と連通孔30により圧力調 整孔40を設けたものである。この圧力調整孔40を設けることにより、圧力変 動の大きい環境特に真空中等で有効となる。また、図51(a)のように磁性流 体5が軸1Bの突出部11の部分しか介在していない場合、気泡が発生しやすく 、図51(b)のように軸受内部に充満している場合でも熱等により気泡が発生 する場合があり、このように気泡が発生すると軸1Bのバランスがくずれてしま う可能性があるが、本実施例では圧力調整孔40が設けてあるので軸1Bのバラ ンスを保つことができる。
【0076】 図52に本考案の第40の実施例を示す。この磁性流体軸受は、第23実施例 において、非磁性体製の円筒状ハウジング10の内周面に磁極片12と円筒状永 久磁石4を取付けたもので、軸1Bの図中右側突出部11の端面から切落とした 軸1Cとして、その軸受外側の磁極片12の開口部をダイアフラム41を設けた ものである。このダイアフラム41は軸1Cの端面側に付勢力が働くようになっ ている。
【0077】 そして、磁性流体5を軸受内部に多めに入れておく。そうすることにより、熱 による蒸発により磁性流体5が減少してもダイアフラム41の付勢力により減少 した分を補うかたちとなり、常に軸受内部に磁性流体5が充満していることとな る。従って、高温の厳しい環境下で長寿命化が図れる。
【0078】 図53は上記第40の実施例で示した蒸発分を補う機構として、ダイアフラム 41を円板上として、そのダイアフラム41の外側にバネ42を設けてそのバネ 42のばね力により磁力による圧力と釣り合わせて磁性流体5の蒸発分を補うも のである。また、ダイアフラム41自体を金属とし、バネの作用を持たせた機構 も考えられる。
【0079】 図54は本考案の第41の実施例で、この磁性流体軸受は、図37で示した実 施例において、磁性流体5を磁性流体通路18を介して供給後ボール20で塞が ないものである。このようにすることにより、温度変化で閉じ込められた気体の 膨張を吸収し、トルク低減に有効となる。
【0080】 図55は図25で示す第24実施例において、また、図56は図26(c)で 示す第25実施例において、軸1Bを上記第39実施例で示す圧力調整孔40を 設けた軸1Cとしたものであり、効果は上記第41実施例と同じである。
【0081】 図57は本考案の第42の実施例で図26(c)で示す第25実施例において 、円筒状永久磁石4に軸1Bの突出部11間の空間に連通する大気開放と磁性流 体5注入用の孔44を設けて、軸1Bの磁場以外の外周面に撥油剤43(図中× 印部分)を塗ったもので、摺動部分である磁場に磁性流体5が拘束される事を狙 ったものである。このようにすることによりトルク低減が可能となる。尚、上記 孔44は塞いでも良い。また、撥油剤は円筒状永久磁石4又は磁極片12側に設 けても良く、さらには、図58に示すように摺動部以外の所に撥油剤43(例え ばフッ素系撥水撥油剤)を塗ったものでも良く、図59に示すように撥油剤43 の替わりに、撥油性樹脂27(例えばフッ素樹脂)を付けたものでも良い。
【0082】 そして、図60は図9で示す磁性流体シール23を軸1Bの突出部11にそれ ぞれ配設したもので、それぞれの磁性流体シール23間に磁性体製又は非磁性体 製のスペーサ45を設けて、非磁性体製の円筒状ハウジング10とスペーサ45 に突出部11間の空間の連通する上記孔44を設けたものである。この場合では 上記撥油剤43を塗らなくても、磁性流体5定量注入で対応できるが、撥油剤4 3を塗る事で注入量リッチとなっても軸1Bの突出部11間部分でのトルク発生 を少なくできる。尚、図60(a)は撥油剤43を磁場以外に塗ったもので、図 60(b)は撥油剤43を摺動部分以外に塗ったものである。
【0083】 図61は、図23に示す第23実施例において、両磁極片12(尚、断面は矩 形状となっている。)及び円筒状永久磁石4の外周面に円筒状の軸受ハウジング 46が設けられ、その軸受ハウジング46を設けた磁性流体軸受で、この磁性流 体軸受を円筒状の相手ケース47に圧入した状態を示している。このとき軸1B の突出部11の外周面と円筒状永久磁石4の内周面間の微小間隙3の部分、いわ ゆる軸受クリアランスが小さくなり、場合によっては0となり軸1Bが回転しな くなるという欠点がある。
【0084】 そこで、上記欠点を解消する手段として図62に本考案の第43の実施例を示 す。この磁性流体軸受は上記図61に示したように、図23に示す第23実施例 において、磁極片12を断面矩形状とし、円筒状永久磁石4の軸1Bの突出部1 1の外周面に対向する部分にレイリーステップ6′が設けられ、また軸1Bの突 出部11の磁極片12側端面にもレイリーステップ6が設けられている。そして 、円筒状永久磁石4の外周面とその両端に設けられる磁極片12の外周面に、両 方の磁極片12の突出部11側と反対側の端面と同一面となる長さの円筒状の軸 受ハウジング46が設けられ、円筒状の相手ケース47内に圧入されている。
【0085】 そして、軸受ハウジング46の外周には軸受ハウジング46のハウジング逃げ 48が設けられており、このハウジング逃げ48の幅W1は両磁極片12の、軸 1Bの突出部11側端面間の磁極間隔W2より大きくとってある。尚、磁極片1 2の内周面と軸1Bの外周面間のクリアランスである磁極クリアランス49は軸 受クリアランスである微小間隙3より大きくとってあるため、軸受クリアランス 部のみ逃がしておけば良い。
【0086】 このように構成した本実施例の磁性流体軸受は、軸受ハウジング46の外周の 軸受クリアランス部にハウジング逃げ48が設けてあることにより、円筒状の相 手ケース47内に圧入しても軸受クリアランスである微小間隙3が小さくなるこ とがない。そのため、軸受ハウジング46等の加工精度を軸受クリアランスを考 慮して出す必要がなくなり製作容易化が図れる。
【0087】 図63に本考案の第44の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第43実 施例において、ハウジング逃げ48を軸受ハウジング46の外周の他に磁極片1 2と円筒状永久磁石4の間の軸受ハウジング46の内周にもハウジング逃げ48 を設けたもので、このような構成の磁性流体軸受とすることにより、相手ケース 47内に圧入時おいて、圧入変形が大きい場合に有効である。その他の構成及び 作用については上記第43実施例と同一なので、同一の構成部分については同一 の符号を付して、その説明については省略する。
【0088】 図64乃至図66に各々本考案の第45乃至第47実施例を示す。図64の第 45実施例は、図63に示す第44実施例の磁性流体軸受に円筒状永久磁石4の 磁極片12側の端面の軸1B寄りに磁石逃げ48Aを設けたものである。図65 の第46実施例は、図63に示す第44実施例の磁性流体軸受に磁極片12の円 筒状永久磁石4側端面の軸1B寄りに磁極逃げ48Bを設けたものである。図6 6の第47実施例は、図62に示す第43実施例の磁性流体軸受に円筒状永久磁 石4の外周の一部として磁極片12側で磁極片12の端面に達するハウジング逃 げ48を設けたものである。
【0089】 図67に本考案の第48の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第43実 施例において、相手ケース47内へ圧入するためのハウジング50を軸受ハウジ ング46と円筒状永久磁石4を一体としたもので、円筒状永久磁石4の外周の部 分に、第43実施例で示した軸受ハウジング46の外周に設けたハウジング逃げ 48を設け、ハウジング50の磁極片12が当接する磁極片12の角部に断面円 形状の角部逃げ48Cを設けたものである。
【0090】 このように構成した本実施例の磁性流体軸受は、相手ケース47に圧入すると 磁極片12が図67(b)に示す点線のように磁極片12の端面とハウジング5 0の磁極片12側端面との接触面51から離れる方向に変形するので、ハウジン グ50の内周面と軸1Bの外周面間の軸受クリアランスである微小間隙3に支障 を来たすことがないため、特に有効である。その他の構成及び作用については上 記第43実施例と同一なので、同一の符号を付して、その説明については省略す る。
【0091】 上記第43乃至第48実施例で示したそれぞれのハウジング逃げ48、磁石逃 げ48A、磁極逃げ48B、角部逃げ48Cは単独で用いても組み合わせて用い ても良い。
【0092】 また、上記各実施例では軸1,1B又は円筒状永久磁石4のラジアル面、スラ スト面にレイリーステップ6,6′又はグルーブ26,26A,26Bが設けら れており、円筒状永久磁石4のラジアル面に設けられるレイリーステップ6,6 ′又はグルーブは回転精度を上げるのに有効であると共に、多段(3段以上)の 円弧軸受としても有効である。
【0093】 そこで、上記円弧軸受を精度良く容易に加工する手段を図68乃至図72に本 考案の第49乃至第51の実施例として説明する。図68は本考案の第49実施 例で、この磁性流体軸受は、図62に示す第43実施例において、円筒状永久磁 石4の軸1Bの突出部11の外周面に対向する部分、いわゆる軸受摺動部を図3 8に示す第30実施例のように第2磁極片12Bとする。この第2磁極片12B は円筒状となっている。
【0094】 そして、第2磁極片12には、図68(b)に示すように周方向に第2磁極片 12Bと同心の円弧状のスリット52が四等配で、径方向ほぼ中央の位置に貫通 して設けられている。このスリット52を有した第2磁極片12Bを外周部にハ ウジング逃げ48が設けられている軸受ハウジング46内に圧入すると図68( c)に示すようにスリット52は変形(つぶれ)するが、スリット52のない部 分は変形しにくく軸1Bの突出部11側に突出することとなり、凹凸が4つでき ることから4段の円弧軸受が形成される。
【0095】 したがって、軸1Bの突出部11の軸受摺動部に設けられる第2磁極片12B に複数(本実施例では4つ)スリット52を設けるだけで、軸受ハウジング46 内に圧入することにより多段(本実施例では4つ)の円弧軸受を容易に形成する ことができる。尚、図69に示すようにスリット52ではなく丸孔53であって も同様の効果が得られる。その他の構成及び作用については上記第43実施例と 同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略す る。
【0096】 また図70(a)は、上記第49実施例において第2磁極片12Bをスリット 52や丸孔53を設けるのではなく、第2磁極片12Bの外周面に四等配の凹部 54、凸部55を設けたものである。この第2磁極片12Bを軸受ハウジング4 6に圧入することにより図70(b)に示すように凹部54は変形し、凸部55 は変形しにくいため軸1Bの突出部11側に突出することになり、凹凸が4つで き、4段の円弧軸受が形成される。したがって、スリット52や丸孔53を設け た時と同様の効果が得られる。
【0097】 図71に本考案の第50の実施例を示す。この磁性流体軸受は、図62に示す 第43実施例において、円筒状永久磁石4の外周面に、図70(a)に示す第2 磁極片12Bの外周面に設けた四等配の凹部54、凸部55を設けたものである 。そして、図71(b)に示すようにそれぞれの凹部54の周方向ほぼ中央の位 置に円筒部を貫孔する孔56が設けられている。またこの孔56は、軸方向に軸 1Bの両突出部11の軸方向ほぼ中央の位置と、両突出部11間の軸方向ほぼ中 央の位置にそれぞれ設けられており、磁性流体循環用の孔56となっている。
【0098】 このような構成の磁性流体軸受は、円筒状永久磁石4を軸受ハウジング46に 圧入することにより4段の円弧軸受が形成され、また円筒状永久磁石4の凹部5 4と軸受ハウジング46間の隙間を介して磁性流体5が円筒状永久磁石4に設け た孔56を循環する。すなわち、磁性流体5を環流させることによって軸1Bの 回転に際してのバランスが保て、軸受自体の品質向上が図れると共に、磁性流体 5の飛散防止にもなる。その他の構成及び作用については、上記第49実施例と 同一なので、同一の構成部分については同一の符合を付して、その説明は省略す る。
【0099】 図72に本考案の第51の実施例を示す。この磁性流体軸受は、上記第50実 施例において、円筒状永久磁石4に設けた磁性流体循環用の孔56を磁極片12 に設けたものである。この磁極片12は、外周面に円筒状永久磁石4側を開口し 、円筒状永久磁石4の凹部54と軸受ハウジング46間に形成される隙間と連通 する溝57が設けられ、その溝57より径方向に貫通する孔56が設けられてい る。その他の構成及び作用については、上記第50実施例と同一なので、同一の 構成部分については同一の符合を付して、その説明は省略する。
【0100】 尚、上記第49乃至第51実施例では円弧軸受を4段として説明したが段数は 少なくとも2つあれば良い。
【0101】
【考案の効果】
本考案は、以上の構成および作用を有するもので、円筒状軸受本体又はスリー ブ状永久磁石と円環状部材同士の反発力がスラスト方向またはスラスト・ラジア ル方向に作用するためラジアル方向だけでなく、スラスト方向にも大きな負荷能 力を有することになり、ラジアル及びスラストの両方向の負荷能力が高められる 。また、円筒状軸受本体又はスリーブ状永久磁石の端面に磁場勾配を集中出来る ため、回転モーメントに対して強くなり、軸との平行が保たれる。
【0102】 さらに、磁性流体をスラスト側の微小間隙の内周側または外周側近傍にのみ介 在させることにより接触面積が減少するためトルク損失が小さくなると共に、磁 性流体の温度上昇が小さく、軸受の寿命が長くなる。
【0103】 そして、軸に設けた突出部の外周面に対し微小間隙を介して円筒状ハウジング と磁性体製の円環状部材で構成され、微小間隙に磁性流体が保持されているので 、静止時の磁性流体は磁場に保持され、回転時は外側に遠心力を受けるため磁性 流体が飛散することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本考案の第1実施例を示す磁性流体軸受
の縦断面図である。
【図2】図2(a)は本考案の第2実施例を示す磁性流
体軸受の円環状永久磁石の斜視図であり、同図(b)は
第2実施例の磁性流体軸受の縦断面図である。
【図3】図3は本考案の第3実施例を示す磁性流体軸受
の縦断面図である。
【図4】図4は本考案の第4実施例を示す磁性流体軸受
の縦断面図である。
【図5】図5は本考案の第5実施例を示す磁性流体軸受
の縦断面図である。
【図6】図6は本考案の第6実施例を示す磁性流体軸受
の縦断面図である。
【図7】図7は本考案の第7実施例を示す磁性流体軸受
の縦断面図である。
【図8】図8(a)は本考案の第8実施例を示す磁性流
体軸受の円環状永久磁石の斜視図であり、同図(b)は
第8実施例の磁性流体軸受の縦断面図である。
【図9】図9は本考案の第9実施例を示す磁性流体軸受
の縦断面図である。
【図10】図10は本考案の第10実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図11】図11は本考案の第11実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図12】図12は本考案の第12実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図13】図13は本考案の第13実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図14】図14は本考案の第14実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図15】図15は本考案の第15実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図16】図16は本考案の第16実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図17】図17は本考案の第17実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図18】図18は本考案の第18実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図19】図19は本考案の第19実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図20】図20は本考案の第20実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図21】図21は本考案の第21実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図22】図22は本考案の第22実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図23】図23は本考案の第23実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図24】図24は図23の磁性流体軸受の要部拡大縦
断面図である。
【図25】図25は本考案の第24実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図26】図26は本考案の第25実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図27】図27(a)は図23、図25、図26の円
環状永久磁石を示す斜視図であり、同図(b)は同図
(a)の円環状永久磁石を軸方向の隣り合う磁極が互い
に異極となるように多極に軸方向着磁した斜視図であ
り、同図(c)は円周方向の隣り合う磁極が互いに異極
となるように軸方向着磁した円環状永久磁石を示す斜視
図である。
【図28】図28は本考案の第26実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図29】図29は本考案の第27実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図30】図30は本考案の第28実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図31】図31は本考案の第29実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図32】図32は組合わせ磁極片を示す要部縦断面図
である。
【図33】図33はステップ状磁極片を示す要部縦断面
図である。
【図34】図34は軸の突出部側にスプリングを設けた
磁性流体軸受の縦断面図である。
【図35】図35は軸の突出部に一部磁性体リングを設
けた磁性流体軸受の縦断面図である。
【図36】図36は軸の突出部に一部磁性体のメッキを
行った磁性流体軸受の要部縦断面図である。
【図37】図37は図23の磁性流体軸受において磁性
流体を供給するための構成を示す縦断面図である。
【図38】図38は本考案の第30実施例を示す磁性流
体が充満していない磁性流体軸受の縦断面図である。
【図39】図39は本考案の第30実施例を示す磁性流
体が充満している磁性流体軸受の縦断面図である。
【図40】図40は本考案の第31実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図41】図41は本考案の第32実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図42】図42は本考案の第33実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図43】図43は図42のグルーブの態様を示す正面
図である。
【図44】図44は本考案の第34実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図45】図45は本考案の第35実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図46】図46は本考案の第36実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図47】図47は図46とは他の磁性流体を環流させ
るための構造を示す要部縦断面図である。
【図48】図48は本考案の第37実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図49】図49(a)は図48の磁極片をマグネット
とした磁性流体軸受の要部縦断面図であり、同図(b)
は同図(a)のマグネットの斜視図である。
【図50】図50は本考案の第38実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図51】図51は本考案の第39実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図52】図52は本考案の第40実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図53】図53と図52とは他の磁性流体の蒸発分を
補う機構を示す磁性流体軸受の要部縦断面図である。
【図54】図54は本考案の第41実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図55】図55は本考案の第41実施例を図25に示
す磁性流体軸受に適用した縦断面図である。
【図56】図56は本考案の第41実施例を図26に示
す磁性流体軸受に適用した縦断面図である。
【図57】図57は本考案の第42実施例を示す磁性流
体軸受の縦断面図である。
【図58】図58は図57の磁性流体軸受の摺動部以外
に撥油剤を塗った縦断面図である。
【図59】図59は図57で示した撥油剤の替わりに撥
油性樹脂を設けた磁性流体軸受の縦断面図である。
【図60】図60は図57に示す本考案の第42実施例
とは他の実施態様を示す磁性流体軸受の縦断面図であ
る。
【図61】図61は図23の磁性流体軸受(但し、磁極
片は断面矩形状)に軸受ハウジングを設けて相手ケース
に圧入した状態の要部縦断面図である。
【図62】図62は本考案の第43実施例を示す磁性流
体軸受の要部縦断面図である。
【図63】図63は本考案の第44実施例を示す磁性流
体軸受の要部縦断面図である。
【図64】図64は本考案の第45実施例を示す磁性流
体軸受の要部縦断面図である。
【図65】図65は本考案の第46実施例を示す磁性流
体軸受の要部縦断面図である。
【図66】図66は本考案の第47実施例を示す磁性流
体軸受の要部縦断面図である。
【図67】図67(a)は本考案の第48実施例を示す
磁性流体軸受の要部縦断面図であり、同図(b)は同図
(a)の要部拡大縦断面図である。
【図68】図68(a)は本考案の第49実施例を示す
磁性流体軸受の要部縦断面図であり、同図(b)は同図
(a)の第2磁極片の正面図であり、同図(c)は同図
(b)の第2磁極片を軸受ハウジングに圧入した状態の
正面図である。
【図69】図69は図68の第2磁極片の態様を示す正
面図である。
【図70】図70(a)は図68の第2磁極片の他の態
様を示す正面図であり、同図(b)は同図(a)の第2
磁極片を軸受ハウジングに圧入した状態の正面図であ
る。
【図71】図71(a)は本考案の第50実施例を示す
磁性流体軸受の要部縦断面図であり、同図(b)は同図
(a)の円筒状永久磁石のX−X線断面図である。
【図72】図72は本考案の第51実施例を示す磁性流
体軸受の要部縦断面図である。
【図73】図73は第1従来例を示す磁性流体軸受の縦
断面図である。
【図74】図74は図73の円筒状永久磁石を単極着磁
とし、軸のラジアル面にレイリーステップを設けた磁性
流体軸受の縦断面図である。
【図75】図75は第2従来例を示す磁性流体軸受の縦
断面図である。
【図76】図76は第3従来例を示す磁性流体軸受の縦
断面図である。
【図77】図77は図76のII−II線断面図である。
【図78】図78は図76のIII −III 線断面図であ
る。
【図79】図79は図77の一部拡大図である。
【図80】図80は第4従来例を示す磁性流体軸受の縦
断面図である。
【符号の説明】
1,1A,1B,1C 軸 1′ 鍔部 2,2A,2B,2B′ 円環状永久磁石(円環状部
材) 3,3′ 微小間隙 4 円筒状永久磁石(円筒状軸受本体) 5 磁性流体 6,6′ レープ 6A レイリーステップ 7 ステップ 8 磁性リング 9 スリーブ状永久磁石(円筒状軸受本体) 99 スリーブ状永久磁石 10,10A,10B,10D,10E 円筒状ハウジ
ング 11 突出部 12 磁極片(円環状部材) 12A,12A′ 第1磁極片(円環状部材) 12B 第2磁極片(円環状部材) 12C,12D′ 磁極片(円環状部材) 13 スペーサ 14 非磁性リング 15 磁性体リング 16 穴 17 貫通孔 18 磁性流体通路 19 磁性流体供給ポート 20 ボール 22 磁極片 23 磁性流体シール(円環状部材) 24 メッキ 25 ネジシール 26 グルーブ 26A グルーブI 26B グルーブII 27 撥油性樹脂 28 油だめ 29 穴 30A,30B 貫通孔 31 磁性流体通路 32 ボール 33 スリット 34 段部 35 円板状マグネット 36 マグネット 37 溝 38 孔 39 連通孔 40 圧力調整孔 41 ダイアフラム 42 バネ 43 撥油剤 44 孔 45 スペーサ 46 軸受ハウジング 47 相手ケース 48 ハウジング逃げ 48A 磁石逃げ 48B 磁極逃げ 48C 角部逃げ 49 磁極クリアランス 50 ハウジング 51 接触面 52 スリット 53 丸孔 54 凹部 55 凸部 56 孔 57 溝
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【実用新案登録請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 二家本 博 之 神奈川県藤沢市辻堂新町4−3−1エヌオ ーケー株式会社内 (72)考案者 木 村 巧 神奈川県藤沢市辻堂新町4−3−1エヌオ ーケー株式会社内

Claims (9)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸と、該軸に固着されて円盤状の鍔部を
    形成する少なくとも1つの円環状部材と、前記軸の外周
    面および前記円環状部材の端面と微小間隙を介して配置
    した円筒状軸受本体と、前記微小間隙に介在させた磁性
    流体とから成る磁性流体軸受において、前記円筒状軸受
    本体と前記円環状部材が各々対向する端面が互いに同磁
    極となっていることを特徴とする磁性流体軸受。
  2. 【請求項2】 軸と、該軸に固着された円筒状軸受本体
    と、該円筒状軸受本体の外周面と微小間隙を介して配置
    した円筒状ハウジングと、前記円筒状軸受本体の端面と
    微小間隙を介して配置され前記円筒状ハウジングの内周
    面または端面に固着された少なくとも1つの円環状部材
    と、前記微小間隙に介在させた磁性流体とから成る磁性
    流体軸受において、前記円筒状軸受本体と前記円環状部
    材が対向する端面が互いに同磁極となっていることを特
    徴とする磁性流体軸受。
  3. 【請求項3】 円筒状軸受本体と円環状部材が各々対向
    する端面の外周側が互いに同極となり内周側が互いに異
    極となるように着磁されていることを特徴とする請求項
    1又は2に記載の磁性流体軸受。
  4. 【請求項4】 円環状部材は、円環状永久磁石と一対の
    磁極片とから構成される磁性流体シールとしたことを特
    徴とする請求項2に記載の磁性流体軸受。
  5. 【請求項5】 円環状部材は、円周方向の隣り合う磁極
    が互いに異極となるように軸方向着磁したことを特徴と
    する請求項1又は2に記載の磁性流体軸受。
  6. 【請求項6】 軸と、該軸に固着されたスリーブ状永久
    磁石と、該スリーブ状永久磁石に隣接して前記軸に固着
    されて円盤状の鍔部を形成する少なくとも1つの円環状
    部材と、前記スリーブ状永久磁石の外周面および前記円
    環状部材の端面と微小間隙を介して配置した円筒状軸受
    本体と、前記微小間隙に介在させた磁性流体とから成る
    磁性流体軸受であって、前記スリーブ状永久磁石と前記
    円筒状軸受本体が各々、対向する外周面と内周面が互い
    に同極となるように着磁されていると共に、前記円筒状
    軸受本体と前記円環状部材が各々、対向する端面の外周
    側が互いに同極となり、内周側が互いに異極となるよう
    に着磁されていることを特徴とする磁性流体軸受。
  7. 【請求項7】 軸と、該軸に固着されたスリーブ状永久
    磁石と、該スリーブ状永久磁石の外周面と微小間隙を介
    して配置した円筒状軸受本体と、該円筒状軸受本体を内
    周面に固着した円筒状ハウジングと、前記スリーブ状永
    久磁石の端面と微小間隙を介して配置され前記円筒状ハ
    ウジングの内周面または端面に固着された少なくとも1
    つの円環状部材と、前記微小間隙に介在させた磁性流体
    とから成る磁性流体軸受であって、前記スリーブ状永久
    磁石と前記円筒状軸受本体が各々、対向する外周面と内
    周面が互いに同極となるように着磁されていると共に、
    前記スリーブ状永久磁石と前記円環状部材が各々、対向
    する端面の内周側が互いに同極となり、外周側が互いに
    異極となるように着磁されていることを特徴とする磁性
    流体軸受。
  8. 【請求項8】 円筒状軸受本体は、軸方向の隣り合う磁
    極が互いに異極となるように多極に軸方向着磁または単
    極着磁としたことを特徴とする請求項1,2,6又は7
    に記載の磁性流体軸受。
  9. 【請求項9】 軸と、該軸の外周面より突出した突出部
    と、該突出部の外周面と微小間隙を介して配置した円筒
    状ハウジングと、前記突出部の端面と微小間隙を介して
    配置され前記円筒状ハウジングの内周面または端面に固
    着された磁性体製の円環状部材と、前記微小間隙に介在
    させた磁性流体とから成ることを特徴とする磁性流体軸
    受。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000055038A (ja) * 1998-07-28 2000-02-22 Samsung Electronics Co Ltd 軸受装置及びこれを適用したスピンドルモ―タ組立体
KR20190001640A (ko) * 2017-06-27 2019-01-07 현대로템 주식회사 백래시 방지 기능을 갖는 스플라인 축
JP2021025548A (ja) * 2019-07-31 2021-02-22 日本電産株式会社 気体動圧軸受、モータ、ファンモータおよび直列式ファンモータ

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