JPH07110031A - 流体軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体軸受装置の潤滑流体の流出を防止するシ
ール性を向上させる。 【構成】 軸４と軸受３，３との間に潤滑流体９を介在
させ、軸４の周囲に磁気シールが配置された流体軸受装
置において、軸４が中空状に形成され、軸４の中空部１
１の内周における磁気シールに対向した位置に磁石１０
が配置されている。その磁石１０によって、軸４の外周
面と軸４の周囲に配置した磁気シールの磁石７との内面
との間に強い磁束が流れて磁性流体９が強く吸着されて
潤滑流体をシールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸と軸受との間に潤滑
流体が介在され、この潤滑流体の流出を防止する磁気シ
ールが軸の周囲に設けられている流体軸受装置に関す
る。更に詳述すると、本発明は、磁気シールの改善に関
する。

【０００２】

【従来の技術】潤滑流体を軸と軸受部材との間に密封す
る流体軸受装置の一つとして磁性流体軸受装置が従来公
知である。この磁性流体軸受装置は、軸受構造内に磁石
を設置してその磁力で軸受部材と軸との間の軸受面クリ
アランスに磁性流体を吸着して保持するようにしたもの
である。例えば、本出願人によって出願された軸振れの
少ない磁性流体軸受（特願平５−１４９７３３号）を例
に挙げて説明すると、磁性流体軸受装置は、非磁性材料
からなるハウジング１０１と、このハウジング１０１の
内側に固定された軸受１０３，１０３と、この軸受１０
３，１０３の内周面に回転可能に嵌合された透磁性材料
からなる軸１０４と、軸受１０３，１０３の間に設けら
れた磁石１０５と、軸受１０３，１０３と軸１０４との
間の潤滑剤となる磁性流体とを備えて成る（図２参
照）。そして、磁石１０５→開放端側の軸受１０３→軸
１０４→閉塞端側の軸受１０３→磁石１０５と磁束が流
れる閉磁路が形成され、軸受１０３，１０３と軸１０４
との間に流れる磁束によって、軸受１０３，１０３と軸
１０４との間の軸受面クリアランスに磁性流体１０９が
吸着して保持される。

【０００３】ところで、このような磁性流体軸受装置そ
の他の流体軸受装置では、磁性流体等の潤滑流体が外部
に流出する虞がある。そこで、これを防止するシール機
構を設けることがある。磁気シール機構は、ハウジング
開放端側の軸受１０３と、この軸受１０３の端面に接し
て配置され軸方向に着磁された環状の磁石１０７と、そ
の磁石１０７の端面に接して配置された環状の磁極片１
０８とから構成されている。そして、磁石１０７→ハウ
ジング開放端側の軸受１０３→軸１０４→磁極片１０８
→磁石１０７と磁束が流れる閉磁路が形成され、軸１０
４と磁極片１０８との間に磁性流体が吸着保持されて、
軸受部の潤滑用の磁性流体をシールする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
例示する磁石１０７、開放端側の軸受１０３、磁極片１
０８とからなる磁気シール機構だけでは、磁石１０７の
磁力によりシール力が決定されるので、シール性能には
限界があり、潤滑流体の流出防止は万全ではない。

【０００５】本発明は、潤滑流体の流出を防止する磁気
シール機構の性能を向上した流体軸受装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、軸と軸受との間に潤滑流体が介在され、
該潤滑流体の漏洩を防止する磁気シールが設けられてい
る流体軸受装置において、軸が中空状に形成され、磁気
シールと対向する位置の軸の内周に磁石が配置されてい
る。

【０００７】また、本発明の流体軸受装置は、磁石に軸
方向の貫通孔が形成されている。

【０００８】

【作用】したがって、軸の内周に配置された磁石によっ
て、軸の外周面と軸の外方に配置された磁気シールの磁
石の内面に磁性流体が吸着されて潤滑流体をシールす
る。

【０００９】また、軸内の磁石を軸方向に貫通する孔に
よって、軸を装着した後に磁石に形成された貫通孔から
流体を注入したり、また潤滑流体を注入した後に軸を挿
入する際に、軸受装置内の空気が磁石の貫通孔から外部
に抜ける。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１１】図１に本発明の流体軸受装置の一実施例を
示す。この流体軸受装置は、一端が開放された非磁性材
料からなるハウジング１と、このハウジング１の内周面
に圧入固定された筒状の非磁性材料からなる補助フレー
ム２と、この補助フレーム２の内周面に圧入固定された
１対の透磁性材料からなる環状の軸受３，３と、この軸
受３，３の内周面に回転可能に嵌合され中空状に形成さ
れた透磁性材料からなる軸４と、軸受３，３の間に設け
られ軸方向に着磁された環状の磁石５と、ハウジング開
放端側に配置された磁気シール１９と、軸４の中空部１
１に配置された磁石１０と、軸４と軸受３，３との間の
潤滑剤として用いられる磁性流体９とから構成されてい
る。磁気シール１９は、軸受３の端面に接して配置され
軸方向に着磁された環状の磁石７と、この磁石７の端面
に接して配置された環状の磁極片８とで構成されてい
る。磁石１０は、軸４の中空部１１に磁気シール１９あ
るいは開放端側の軸受３に対向する位置に圧入されてい
る。

【００１２】ここで、中空状の軸４の両端は磁性流体９
の注入前には開口状態となっているが、軸受の外に突き
出た図示しない一端の開口から軸の中空部１１を介して
磁性流体を注入した後に、その一端の開口部は閉塞され
て、中空部１１から磁性流体９が流出することを防止し
ている。本実施例において中空部１１は磁性流体９の貯
留部となっており、軸受３，３と軸４との間に磁性流体
９を補給するようになっている。また、軸４と補助フレ
ーム２とスラスト板１４とによって囲まれて形成される
空間１８は底部潤滑流体溜部として機能し、補給用の磁
性流体９を貯留している。

【００１３】軸４の内周面に固定された磁石１０は、本
実施例ではラジアル方向に着磁され、軸方向に貫通孔１
３を有している。磁石１０の貫通孔１３は、磁性流体の
注入用ニードルを通過させたり、または空気抜き用とし
て用いられる。本実施例の場合、磁石１０を筒状に形成
することによって中央に貫通孔１３を配置しているが、
これに特に限定されず、貫通孔１３を磁石１０の中心か
ら偏心させて１つ以上設けることも可能である。

【００１４】ハウジング１はスラスト板１４によって閉
鎖されており、このスラスト板１４によって軸４がスラ
スト方向に支持されている。

【００１５】また、スラスト板１４の上面には、軸４の
中空部１１と軸４の外の空間・底部潤滑流体溜部１８と
を連通させる流通溝１７が形成されている。この流通溝
１７の平面形状は図示していないが、軸４の中心から放
射状に延びる渦巻き状であることが好ましい。しかし、
流通溝１７は、軸４の周囲の底部潤滑流体溜部１８と中
空部１１とを連通させて磁性流体９を流通可能にできる
ものであればよく、その形状や形成位置などは本実施例
のものに限定されることはない。例えばスラスト板１４
に形成する代わりに軸４の端面に形成しても良い。

【００１６】以上のように構成される軸受装置は例えば
次のように組み立てられる。まず、ハウジング１内に補
助フレーム２、軸受３，３、磁石５，７、磁極片８、軸
４を装着した後、軸４の図示しない一端側の開口から仮
想線で示す注入管１２を軸４の中空部１１に挿入して磁
石１０の貫通孔１３を通して圧力によって磁性流体９を
注入し、磁性流体９がほぼ開放端側の軸受３の開放端側
のレベルまで達したら注入を停止する。このとき、軸４
の中空部１１には、図示するように軸４の外側にある磁
性流体のレベルとほぼ等しいレベルまで磁性流体９が満
たされる。この磁性流体９の注入が終了したら、軸４の
他端の図示しない開口部は閉塞される。

【００１７】ところで、図２に示した例のように軸を中
実状にすると、軸を挿入した後に軸と軸受との間のクリ
アランスから磁性流体を注入するか、予め磁性流体を入
れてから軸を挿入するかの方法しかない。しかしなが
ら、軸と軸受との間の微少なクリアランスから磁性流体
を注入することは技術的な難しさがある。また、予め磁
性流体を入れた後に軸を挿入すると軸受装置内で圧縮さ
れた空気の圧力によって磁性流体が外部に押し出される
おそれがある。これに対して、本実施例では、前述のよ
うに軸４を挿入した後に軸４の中空部１１および磁石１
０の貫通孔１３から磁性流体を注入するので、磁性流体
の装填が簡単になり、磁性流体が外部に飛び出すことも
ない。

【００１８】なお、組立方法は上記の方法に限定される
ものではなく、例えばハウジング１内に補助フレーム
２、軸受３，３、磁石５，７、磁極片８を装着した後、
磁性流体９を注入し、その後、軸４を軸受３，３の内周
面に嵌合してもよい。この場合、軸４を軸受３，３の内
周面に嵌合する際に、装置内の空気が軸４の中空部１１
および磁石１０の貫通孔１３を介して外部に抜けるの
で、軸４と軸３との間から磁性流体９が飛び出すことが
ない。

【００１９】上述のように構成された流体軸受装置によ
ると、磁石５→開放端寄りの軸受３→軸４→閉塞端寄り
の軸受３→磁石５へと磁束が流れる閉磁路が形成されて
軸受３，３と軸４との間に磁性流体９が吸着保持され、
軸４と軸受３，３との間の潤滑が行なわれる。また、磁
気シール１９部分にも、磁石７→開放端寄りの軸受３→
軸４→磁極片８→磁石７へと磁束が流れる閉磁路が形成
され、磁性流体９が磁極片８よりも外へ洩れ出ないよう
に吸着保持される。

【００２０】また、軸４の中空部１１に設けられた磁石
１０によって、軸４の外周面と開放端寄りの軸受３の内
周面との間のクリアランス１５および軸４の外周面と磁
石７の内周面との間のクリアランス１６に強い磁束が流
れ、クリアランス１５，１６に強力に磁性流体９が吸着
保持される。即ち、磁石１０のＳ極と（磁石５および磁
石７により）Ｎ極の磁性を帯びた開放端寄りの軸受３と
の間、また磁石１０のＳ極と磁石７のＮ極との間に、対
向する異磁極相互間の強い磁束が流れる。一方、軸４の
中空部１１には軸受３，３と軸４との間の軸受面クリア
ランスに補給するための磁性流体９が大量に収容されて
いる。この中空部１１は貫通孔１３によって大気側と連
通されているが、その内側に充填されている磁性流体９
は磁石１０によって吸着保持され、洩れ出ることはな
い。

【００２１】ここで、軸４の中空部１１に設けられた磁
石１０と磁気シール１９の磁石７とをラジアル着磁し、
軸４を透磁性材料で形成すれば、軸４の外周面と開放端
側の軸受３の内周面との間のクリアランス１５および軸
４の外周面と磁石７の内周面との間のクリアランス１６
に強い磁束が流れ、クリアランス１５，１６に強力に磁
性流体９が吸着保持され高いシール性を得ることができ
る。

【００２２】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。

【００２３】例えば、上記実施例では軸受装置として磁
性流体軸受装置を挙げたが、磁性流体軸受装置に限定さ
れるものではなく、例えば焼結含油軸受金属で軸受部材
を構成して潤滑油を軸受部に充填する一方、この潤滑油
の漏れを防ぐために軸受出口側の磁気シール１９と磁石
１０の部分にのみ磁性流体９を付着させて密封するよう
にしてもよい。

【００２４】また、上記実施例では軸４を回転側とし軸
受３，３を固定側にし且つ軸４と軸受３，３の内周面を
摺動部としているが、このものに限定されるものではな
く、軸を固定側とし回転体およびその回転体の内周に設
けた軸受を回転側とし軸の外周面と軸受の内周面との間
を摺動部としてもよい。

【００２５】更に、磁石５はラジアル着磁としても良
い。この場合、軸４は透磁性材料でも、非磁性材料でも
良い。また、シール力を最大にしようとする場合は、磁
気シール１９の磁石７もラジアル着磁とする。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の流体軸受装置は、軸と軸受との間に潤滑流体が介在さ
れ、軸が中空状に形成され、この軸の内周における磁気
シールと対向する位置に磁石が配置され、軸の内周に配
置された磁石と軸の外方に配置された磁気シールの磁石
の内面との間に強い磁束が流れて、この磁束によって軸
の外周面と軸の外方に配置された磁気シールの磁石の内
面との間に磁性流体が強く吸着されるので、潤滑流体シ
ール性が向上する。このように潤滑流体の流出を防止す
るシール性能に優れた軸受装置は、ハードディスクドラ
イブ等においてメディアを汚損させることがないので最
適といえる。

【００２７】また、軸の内周に配置された磁石に軸方向
の貫通孔が形成されている場合には、磁石に形成された
軸を装着した後貫通孔から潤滑流体を注入したり、また
は潤滑流体を注入した後に軸を挿入するときに貫通孔か
ら装置内の空気が外部に抜けるようにするので、磁性流
体の装填が簡単になり、磁性流体が外部に飛び出すこと
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体軸受装置の一実施例の縦断面図で
ある。

【図２】磁性流体軸受装置の縦断面図である。

【符号の説明】

３ 軸受 ４ 軸 ５ 磁石 ７ 磁石 ８ 磁極片 ９ 磁性流体 １０ 磁気シール用の磁石 １１ 中空部 １３ 貫通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸と軸受との間に潤滑流体が介在され、
   該潤滑流体の漏洩を防止する磁気シールが前記軸の周囲
   に設けられている流体軸受装置において、前記軸が中空
   状に形成され、前記磁気シールと対向する位置の軸の内
   周に磁石が配置されていることを特徴とする流体軸受装
   置。
2. 【請求項２】 前記磁石に軸方向の貫通孔が形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の流体軸受装置。