JPH0781585B2 - 軸受装置 - Google Patents

軸受装置

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JPH0781585B2
JPH0781585B2 JP1047287A JP4728789A JPH0781585B2 JP H0781585 B2 JPH0781585 B2 JP H0781585B2 JP 1047287 A JP1047287 A JP 1047287A JP 4728789 A JP4728789 A JP 4728789A JP H0781585 B2 JPH0781585 B2 JP H0781585B2
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    • F16C32/0419Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part for axial load mainly with facing radial projections
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばレーザビームプリンタのスキャナ用モ
ータの回転軸、ハードディスク駆動装置のスピンドルモ
ータの回転軸、その他のモータ、発電機、あるいは工作
機械等の回転軸のラジアル荷重とスラスト荷重とを支持
する軸受装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の軸受装置において、回転軸のラジアル荷重とスラ
スト荷重を支持するには、夫々の荷重に対応してラジア
ル軸受とスラスト軸受を使用している。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、この種の従来のものにあって、スラスト軸受
は回転軸の端に接触して回転軸を受けているので、特に
高速回転時において騒音を発生し易いとともに、接触部
分の摩耗の進行に伴って振動を発生し易くなるという問
題があった。
また、回転軸とこれに嵌合して回転軸を受ける軸受部分
との間にはクリアランスが不可避的に設けられるので、
このクリアランスを原因として回転軸の振れ回りが発生
して、それに基づく振動が発生することがあるという問
題もあった。
本発明の目的は低騒音かつ低振動化を図ることができる
とともに、回転軸の振れ回りを少なくできる軸受装置を
得ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明の軸受装置において
は、磁性体からなる回転軸を回転自在に支持するスリー
ブ軸受と、リング形永久磁石をこの磁石よりも内径が小
さい磁性体製のリング形円盤で挟持してなる磁気軸受
と、上記回転軸の外周に設けられ上記円盤の内周面と対
向する外周面が円形の磁性体製鍔部とを具備するととも
に、相対向する上記円盤と上記鍔部とを互いに軸方向に
ずらし、かつ、これら相対向する円盤の内周面と上記鍔
部の外周面との間に形成されるクリアランスを、半周側
が狭く残りの半周側が広い構成としたものである。
〔作用〕
本発明の軸受装置において、スリーブ軸受は回転軸をラ
ジアル方向に支持し、かつ磁気軸受は互いに軸方向に位
置ずれした円盤と鍔部との間に働く磁力により、回転軸
をラジアル方向にもまたスラスト方向にも回転自在に軸
支して、回転軸を磁気浮上させる。したがって、回転軸
の端に接触するスラスト軸受を省略できる。そして、上
記円盤の内周面と鍔部の外周面との間のクリアランスが
狭い半周側部分においては磁気が通り易く、かつ同クリ
アランスが広い半周側部分においては磁気が通りづらい
から、その磁力の差によって回転軸をクリアランスが狭
い方に引寄せて保持できる。
〔実施例〕
第1図および第2図を参照して本発明の一実施例を以下
説明する。
第1図はハードディスク駆動装置用のスピンドルモータ
の回転軸1を回転自在に支持する軸受装置の縦断面図を
示している。この軸受装置は、スリーブ軸受2と、この
軸受2の両端部に夫々接着された磁気軸受3と、これら
軸受3と対向して回転軸1に設けられた鍔部4,5と、オ
イル溜り6と、磁性流体7と、動圧発生用の溝8とから
構成されている。
スリーブ軸受2は回転軸1のラジアル荷重を支持するも
ので、回転軸1の例えば端部に嵌合して設けられてい
る。一対の磁気軸受3は回転軸1のラジアル荷重および
スラスト荷重を支持するもので、次ぎのように構成され
ている。
つまり、この磁気軸受3はリング形の永久磁石9をこの
磁石9よりも内径が小さいリング形の磁性体製円盤10,1
1で挟持してなる。これら永久磁石9および円盤10,11の
外形は同じに形成されているとともに、円盤10,11は鍔
部4,5と略同じ厚みに形成されている。そして、永久磁
石9には例えばサマリューム・コバルト系磁石などの起
磁力が大きな磁石材料からなるものが使用され、この磁
石9は軸方向の両側が磁極となっている。
回転軸1は磁性体からなり、上記鍔部4,5はこの回転軸
1に溝加工を施すことによって設けられている。したが
って各鍔部4,5の円形をなす外周面の径は回転軸1の径
と等しい。そして、一方の鍔部4はスリーブ軸受2に近
い方の円盤10に近接して対向し、また、他方の鍔部5は
スリーブ軸受2から遠い方の円盤11に近接して対向して
いる。しかも、これら相対向する円盤10,11と鍔部4,5と
は互いに軸方向にずらされているとともに、本実施例の
場合においては、上記ずれ方向を互いに逆の方向にして
ある。
第2図は鍔部4,5の外周面とこれらに対向する円盤10,11
の内周面との間に形成されるクリアランス12の構成を代
表して示している。このクリアランス12は、半周側が狭
く残りの半周側が広い構成である。なお、そのために本
実施例では円盤10,11の内周面を真円に近い長円で形成
してあるが、これに制約されず円盤10,11を鍔部4,5の中
心に対して偏心させて設けることによって、上記クリア
ランス12を構成しても差支えない。
オイル溜り6は、スリーブ軸受2の端部と、この端部に
近い方の円盤10と、回転軸1およびそのスリーブ軸受2
に近い方の鍔部4との間に形成されており、この内部に
は潤滑油13が封入されている。この封入を行うために、
鍔部4,5と円盤10,11との間のクリアランス12には上記磁
性流体7を設けて、オイル溜り6をシールしている。
動圧発生用の溝8は回転軸1のスリーブ軸受2内に支持
される部分1aにおけるオイル溜り6側の外周に夫々設け
られており、その大きさは例えば10〜20μである。
なお、このような構成の軸受装置は、未着磁の磁石素材
の両側に円盤10,11を接着してなる磁気軸受3をスリー
ブ軸受2の端部に接着してから、円筒状をなす着磁コイ
ルの中空部にいれて、同一方向の磁界を加えて上記未着
磁の磁石素材に着磁を施すものであり、したがって容易
に組立てることができる。
この軸受装置においては、スリーブ軸受2が回転軸1の
ラジアル荷重を支持する。また、磁気軸受3の永久磁石
9の磁力は、N極をなす円盤11からこれに対向した鍔部
5に入り、回転軸1の鍔部4,5間を通って、鍔部4から
S極をなす円盤10を通り永久磁石9に戻る磁気回路を形
成する。したがって、磁気軸受3は互いに軸方向に位置
ずれした円盤10,11と鍔部4,5との間に働く斜め方向の磁
力により、回転軸1のラジアル荷重とスラスト荷重を同
時に支持し、しかも、一対の磁気軸受3における上記ス
ラスト方向の支持力が互いに逆であるために、回転軸1
の軸方向の動きを抑制して、この回転1を磁気浮上させ
ることができる。
このため、回転軸1の端に接触するスラスト軸受を省略
でき、それによってスラスト軸受を原因とする騒音や、
その摩耗にもとずく振動などをなくすことができるか
ら、低騒音化と低振動化を図ることができる。
また、オイル溜り6内に封入された潤滑油13によって、
スリーブ軸受2と回転軸1との間の潤滑ができるから、
スリーブ軸受2への回転軸1の焼き付きを防止できる。
しかも、回転軸1には動圧発生用の溝8を設けているか
ら、この溝8でオイル溜り6に連通している回転軸1と
スリーブ軸受2との間のクリアランス内の潤滑油13が動
かすことができる。このため、いわゆる動圧軸受構造と
なるから、このクリアランス内に絶えず潤滑油13の供給
を確保できる。その上、スリーブ軸受2に近い方の円盤
10とこれに対向する鍔部4との間に磁性流体7を設けて
オイル溜り6をシールしたから、オイル溜り6外部への
潤滑油13の流出を防止できる。したがって、スリーブ軸
受2への回転軸1の焼き付けを長期間にわたって確実に
防止できる。
そして、円盤10,11の内周面と鍔部4,5の外周面との間の
クリアランス12を既述の構成としたことにより、クリア
ランス12が狭い半周側部分においては磁気が通り易く、
かつ同クリアランス12が広い半周側部分においては磁気
が通りづらくなる。そのため、その磁力の差によって回
転軸1をクリアランス12が狭い方に引寄せて保持でき
る。したがって、回転軸1がこれとスリーブ軸受2との
間にクリアランス内を振れ回ることを防止でき、それに
より回転軸1が支持したハードディスクの高密度記録を
可能にできるとともに、回転軸1の振れ回りを原因とす
る騒音と振動を防止できる。
第3図は本発明の第2実施例を示している。
この実施例においては、スリーブ軸受2の一端部のみに
一組の磁気軸受3を設けるとともに、他端部にはオイル
ポット15を設けている。このポット15は回転軸1の下端
部との間に潤滑油13を封入するオイル溜り6aを形成して
いるとともに、内底部に受け球16を回転自在に設けてい
る。受け球16は回転軸1に外部から下方向への力が作用
した場合の動きを規制するためのもので、これに対して
磁気浮上力により回転軸1の下端面は通常離れてる。な
お、図中17はシール用のOリングである。また、回転軸
1における鍔部4,5のスリーブ軸受2と反対側の面4a,5a
は、磁気軸受3における円盤10,11のスリーブ軸受10,11
と反対側の面10a,11aよりも下方に位置されている。そ
れによって、この軸受装置は回転軸1にその自重および
支持されたハードディスクの重量に抗する方向(上方
向)に磁気浮上力を与えるようにしてある。なお、以上
の点以外の構成は上記第1実施例と同じである。
このような構成の第2実施例においても、スリーブ軸受
2と磁気軸受3とを備えるから上記第1実施例と同様な
作用によって、本発明の初期の目的を達成できる。
第4図は本発明の第3実施例を示す。
この実施例では、回転軸1における鍔部4,5のスリーブ
軸受2と反対側の面4a,5aは、磁気軸受3における円盤1
0,11のスリーブ軸受10,11と反対側の面10a,11aよりもス
リーブ軸受2側に退避させて、鍔部4,5と円盤10,11とを
互いに軸方向にずらしている。しかも、これら鍔部4,5
の外周面および円盤10,11の内周面は、回転軸1の軸方
向と平行でも差支えないが、本実施例の場合にはより好
ましい例としていずれも上記面4a,5a,10a,11a側に向け
て先細となるテーパ面に形成されている。なお、以上の
点以外の構成は上記第1実施例と同じである。
したがって、この実施例においてもスリーブ軸受2と磁
気軸受3とを備えるから上記第1実施例と同様な作用に
よって、本発明の初期の目的を達成できる。しかも、ス
リーブ軸受2に近い方の円盤10の磁石挟持面10aより
も、この円盤10に対向する鍔部4がスリーブ軸受2側に
退避しているから、鍔部4のスリーブ軸受2側の面はオ
イル溜り6内に臨み、かつスリーブ軸受2と反対側の面
4aは上記磁石挟持面10aよりもスリーブ軸受2側に配置
される。したがって、鍔部4におけるスリーブ軸受2と
反対側の面4aから遠心力の影響で潤滑油13が外部に飛散
することを防止して、スリーブ軸受2への回転軸1の焼
き付けを長期間にわたってより確実に防止できる。
なお、本発明は上記各実施例に制約されない。例えば回
転軸の中間部を回転自在に軸支してもよいとともに、水
平に設けられる回転軸の軸受装置としても実施できる。
また、軸受装置は複数(n個)の永久磁石と(n+1
個)の磁性体円盤とを軸方向に交互に重ねて多層構造と
し、かつそれに合わせて回転軸の鍔部を3つ以上設け
て、磁気浮上力を大きく確保して実施してもよい。ま
た、スリーブ軸受を焼結材料により形成して、その内部
に潤滑油を含浸させた含油軸受とする場合には、潤滑油
を省略してもよい。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明したように構成されているので次に記
載する効果を奏する。
磁性体からなる回転軸を回転自在に支持するスリーブ軸
受と、リング形永久磁石をこの磁石よりも内径が小さい
磁性体製のリング形円盤で挟持してなる磁気軸受と、上
記回転軸の外周に形成され上記円盤の内周面と対向する
外周面が円形の鍔部とを具備するとともに、相対向する
上記円盤と上記鍔部とを互いに軸方向にずらした構成で
あるから、回転軸の端に接触してスラスト方向の力を支
持するスラスト軸受を不用とでき、したがって、低振動
化および低騒音化できる。その上、相対向する円盤の内
周面と上記鍔部の外周面との間に形成されるクリアラン
スを、半周側が狭く残りの半周側が広い構成としたか
ら、磁気軸受によって回転軸の位置を一定に保持して、
回転軸がこれとスリーブ軸受との間のクリアランス内を
振れ回ることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の第1実施例を示し、第1
図は縦断面図、第2図は第1図中II−II線に沿う断面図
である。第3図は本発明の第2実施例を示す縦断面図で
ある。第4図は本発明の第3実施例を示す縦断面図であ
る。 1……回転軸、2……スリーブ軸受、3……磁気軸受、
4,5……鍔部、4a,5a……鍔部の面、6……オイル溜り、
7……磁性流体、9……永久磁石、10,11……円盤、10
a,11a……円盤の面、12……クリアランス、13……潤滑
油。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁性体からなる回転軸を回転自在に支持す
    るスリーブ軸受と、リング形永久磁石をこの磁石よりも
    内径が小さい磁性体製のリング形円盤で挟持してなる磁
    気軸受と、上記回転軸の外周に形成され上記円盤の内周
    面と対向する外周面が円形の鍔部とを具備するととも
    に、相対向する上記円盤と上記鍔部とを互いに軸方向に
    ずらし、かつ、これら相対向する円盤の内周面と上記鍔
    部の外周面との間に形成されるクリアランスを、半周側
    が狭く残りの半周側が広い構成としたことを特徴とする
    軸受装置。
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