JPS61201916A - 軸受装置 - Google Patents

軸受装置

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JPS61201916A
JPS61201916A JP4407085A JP4407085A JPS61201916A JP S61201916 A JPS61201916 A JP S61201916A JP 4407085 A JP4407085 A JP 4407085A JP 4407085 A JP4407085 A JP 4407085A JP S61201916 A JPS61201916 A JP S61201916A
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JP
Japan
Prior art keywords
groove
magnetic fluid
rotating shaft
bearing force
bearing
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Pending
Application number
JP4407085A
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English (en)
Inventor
Ryuhei Ishikawa
石川 龍平
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NIPPON FUEROO FURUIDEIKUSU KK
Original Assignee
NIPPON FUEROO FURUIDEIKUSU KK
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Publication date
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Publication of JPS61201916A publication Critical patent/JPS61201916A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、極めて高い回転精度ならびに充分な剛性を要
するような、例えば、磁気ディスク記憶装置等に好まし
く適用し得る磁性流体を用いた流体軸受装置に関する。
[従来の技術] 磁気ディスク記憶装置内部、特に磁気ディスクが配冒さ
れる空間への塵埃の侵入を防止するために、磁気ディス
クを回転自在に保持する軸受装置としては、磁性流体を
用いた流体軸受装置が好ましく、このような流体軸受装
置は、回転軸と、この回転軸から極めてわずかに離間さ
れて、この回転軸を囲繞する円筒状のハウジングと、し
たがって、回転軸とハウジング間には、ラジアル方向お
よびスラスト方向に極めて小さい間隙、すなわち円周方
向間隙及び軸方向間隙が形成され、軸受力、すなわちハ
ウジング内でスラスト方向及びラジアル方向の動圧を確
実かつ効果的に発生させるべく回転軸もしくはハウジン
グのいずれか一方、場合によっては両方に設けられるス
ラスト軸受及びラジアル軸受用の動圧発生用溝と、ハウ
ジングと回転軸との間の!IIMに収容される磁性流体
とを備えて構成されていた。しかし、この溝は断面がほ
ぼ矩形波状のパルス信号のような形状をしているため、
溝の間口部両端が鋭角状態であり、回転軸の回転によっ
て、特に始動時などの回転軸の急激な回転及び高速回転
によって、溝内に入っている磁性流体が、円周方向間隙
へ流出しようとする際、11[E体と回転軸及びハウジ
ングとの間の摩擦力及び磁性流体の粘性力で、溝内の磁
性流体が引きづられて移動するときに、溝の開口部両端
近辺で、磁性流体の膜切れのような状態、すなわち磁性
流体の不連続流れをひき起こずことがあった。この磁性
流体の不連続流れが発生すると、流体軸受の軸受力を受
ける充分な動圧発生が期待できなく、流体軸受の剛性が
失われるばかりではなく、動圧発生のバランスを失って
流体軸受の軸受精度が悪くなり、流体軸受としての機能
を著しく損うことがあった。円周方向間隙及び軸方向間
隙を大きくすると、すなわち、磁性流体の層を厚くする
と、上記に述べた磁性流体の不連続流れという問題は減
少させることができるが、流体軸受の動圧すなわら剛性
を発生させる能力という面で難点があった。しかし、流
体軸受の動圧すなわち剛性を充分に発生させるという観
点から、これらの間隙を狭くすると、すなわち、磁性流
体の層を薄くすると、上記に述べたような磁性流体の不
連続流れが生じることがあった。
し発明が解決しようとする問題点〕 本発明は上記に述べた諸点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、流体軸受装置において、充分な動圧すなわち
剛性を発生させることができると共にその剛性を安定し
て維持することができ、かつ極めて高い回転精度を安定
的に維持することができる流体軸受装置を提供すること
にある。
[問題点を解決するための手段] 本発明によれば、上記目的は、回転軸と、この回転軸に
対して相対的に回転自在となるように、この回転軸を囲
繞するハウジングと、このハウジングと該回転軸との間
に形成される間隙に収容される磁性流体と、この磁性流
体を該間隙内に保持して、該間隙の端部からの磁性流体
の漏出を防止すべく、磁性流体保持用の磁束を発生する
磁気回路と、前記ハウジングに対する回転軸の回転に際
して、磁性流体を介し前記ハウジングとの間に回転軸に
対する軸受力を発生すべく、回転軸の回転方向に対して
交差方向に設けられる軸受力発生用溝とを備え、前記溝
の前記回転方向に関して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なる軸受装置によって達成さ
れる。
[実施例] 以下、本発明を、その一実施例について添付図面を参照
しつつ説明する。
図において、筒状のハウジング1の両端側には、環状の
Wl極片2及び3が取り付けられており、磁極片2及び
3の夫々に隣接して環状のマグネット(永久磁石)4及
び5がハウジング1に取り付けられている。ハウジング
1と協働してラジアル方向に関する軸受力を発生させる
ために、磁性部材からなる回転軸6に連続する略杵形状
の透磁性軸受力発生部材7は、ハウジング1の内部空間
8に配置されており、空間8には磁性流体が封入されて
いる。軸受力発生部材1とハウジング1との間には、ラ
ジアル方向に環状間隙9が設けられておリ、軸受力発生
部材7の周面10には、回転軸6の回転方向Aに交差す
る方向、本実施例では、直交する方向Bに沿って伸張す
る細長い満11が、周方向に関して、はぼ等間隔に複数
個設けられている。
更に、周面10には、溝11に対応し、かつ回転方向A
に関して下流側で、111に連続してW411の深さd
よりも浅い1】広の満12が設けられている。溝11は
、軸受力発生部材7の中央部に形成された環状の凹所1
3から軸受力発生部材7の両端面14及び15まで夫々
伸張しており、112は凹所13、両端面14及び15
の夫々に至らない程度に伸張している。回転軸6の回転
方向へに関して、溝11に続く軸受り発生部材1の周面
10と満11との境界部及び満11とこの溝11に続く
f!12との境界部、すなわち回転方向Aに関して、溝
11の下流側上縁16及び17は夫々、曲率半径R及び
rをもって滑らかに円弧状に形成されている。好ましい
実施例では、曲率半径R及びrは、間隙9の距離δより
も大であり、溝11の深さdよりも小である。ハウジン
グ1には、非磁性部材からなり、端面14及び15と協
働して、スラスト方向に関する軸受力を発生するために
、軸受力発生部材20及び21が取り付けられている。
なお、軸受力発生部材20及び21とこれに面する軸受
力発生部材7の端面14及び15との間には、それぞれ
軸方向間隙18及び19が形成されている。また、軸受
力発生部材20及び21にも、溝11と同様の溝22が
放射状に伸張して複数個等lffl隔に設けられており
、回転軸6の回転方向Aに関して溝22の下流側上縁2
3は、溝11と同様に円弧状に滑らかに形成されている
前述のように構成された軸受¥Rwj3Gでは、磁極片
2及び3の環状内周端24及び25が回転軸6の外周と
近接して伸張して構成されているから、マグネット4及
び5から発生した磁束は、環状内周端24及び25と回
転軸6の外周との間で形成される環状間隙26及び27
に集中し、この環状問1jj126及び27への磁束の
集中により、空間8に封入された磁性流体は、空[1B
内に保持され、磁極片2及び3を介して、空間8から外
部への漏出が阻止されている。すなわち、磁極片2及び
3、マグネット4及び5は透磁性回転軸6と協働して、
磁性流体が、空間8の端部の環状間隙26及び27から
外部へ漏出するのを防止するための磁気回路を構成し、
前述したように環状間隙26及び27に集中した磁束を
与えて磁性流体を空間8に保持している。そうして回転
軸6がAh向に回転すると、局面10には溝11及び1
2が形成され、軸受力発生部材20及び21にはそれぞ
れ溝22が形成されているが故に、磁性流体を介して、
軸受力発生部材1とハウジング1との間、詳述すると、
間隙9及び軸受方向間隙18及び19に、それぞれラジ
アル方向及びスラスト方向の動圧が発生し、これらの動
圧は軸受力発生部材1を空間8の中央に移動させて安定
するように、換言すれば軸受力発生部材Tとハウジング
1との間の[19および軸方向間隙18及び19を保持
するように作用する。すなわち、ラジアル方向の軸受力
及びスラスト方向の軸受力が発生し、軸受機能を発揮す
ることになる。ここで、溝11の下流側の上縁16及び
17は、円弧状に形成されているため、回転軸6をAh
向に回転させた場合には、溝11から、下流側の間F1
9への磁性流体の相対的な流入を清らかに都合よく行な
わせることができる。すなわら、溝11内の磁性流体が
円周方向の間隙9へ流出しようとするときに、溝11の
開口部端近辺で磁性流体の膜切れのような状態、換言す
ると、磁性流体の不連続流れをひき起こすことなく、磁
性流体を、円周方向の間隙9へ連続的な流れとして移動
させることができる。従って、この移動する連続的流れ
の磁性流体によって、溝11及び溝12より下流側の間
隙9での動圧の上昇を確実に行なわせることができ、極
めて安定して充分な動圧を発生させることができると共
に充分な剛性を維持して軸受機能を発揮することができ
るものである。すなわち、溝11内の磁性流体が、回転
軸6のA方向の回転、換言すれば溝11の八方向の回転
による移動と共に完全に引きづられて連続して移動し、
溝11及び満12より下流側の間隙9での磁性流体の動
圧は、その場所での要求動圧が確保されないような状態
を、円弧状の上縁16及び17によって効果的になくし
得るような動圧となる。このような、清らかで連続した
磁性流体の流れは、動圧発生のために間隙内で使用され
る磁性流体のハウジング内での循環をスムーズにして、
磁性流体の温度上界を防ぐという、いわゆる冷却能力を
増大させることにもなる。なお、間隙18及び19でも
回転軸6のA方向の回転で同様の現象が生じ、当該間隙
18及び19での磁性流体の動圧により、軸受力発生部
材7と軸受力発生部材20及び21との間には、回転軸
6に対するスラスト方向の軸受力が好ましく、発生され
る。なお、これまで述べてぎた実施例では、回転軸6の
回転方向を八方向に限って説明したが、回転@6が八方
向と反対方向、すなわちC方向にも回転する場合には、
溝11の上流側上縁28も下流側のそれと同様に円弧状
に形成するとよい。この場合、回転軸6の八方向の回転
におけると同様の軸受力を生じさせるには、溝12と同
様の溝を上ね28に隣接して周面10に形成すればよい
。またスラスト方向の軸受力を発生する溝22に対して
も以上と同様の構成を適用すれば、回転軸6の八及びC
方向の回転に対して、極めて好ましく回転軸6をスラス
ト方向に関して回転自在に保持することができる。
また、本実施例では、下流側上縁16及び11を一定の
曲率でもって形成したが、本発明はこれに限定されず、
要は溝11から、当該溝の下流側にかけて間隙9の距離
δが徐・に小となるように、溝11の下流側上縁16及
び11を形成すればよい。加えて、溝11のスラスト方
向く第1図の8方向)への伸張方向は、回転軸らの回転
方向Aに直交する必要はなく、要求される軸受力が生じ
る程度に、回転方向Aに対して斜交する方向であっても
よく、場合によっては、斜交する方向の方が好ましいこ
とがある。以上のことは溝22に関しても同様である。
なお、本実施例では、ラジアル方向及びスラスト方向の
軸受力を発生するための動圧発生用溝を軸受力発生部材
7及び20.21に設けたが、これらをハウジング1の
内周面及び軸受力発生部材7の端面14.15側に設け
ても良いことは勿論のことである。
[発明の効果] 以上述べてきたようだに、本発明によれば回転軸の回転
方向に対して、軸受力発生部材に設けられた溝の下流側
上縁が円弧状に形成されているが改に、磁性流体の円周
方向、軸方向間隙への相対的流入を滑らかかつ確実に行
わせることができ、当該間隙での磁性流体の不連続流れ
を確実に回避し得、要求される軸受力を生じさせるのに
充分な初圧の発生を極めて安定的に生ぎしめ、軸受の剛
性を安定的かつ確実に生ビしめるという極めてすぐれた
効果を秦する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による好ましい一実施例の断面図、第2
図は第1図に示すII−II線断面図、第3図は第1図
に示す■−・■線に沿う断面図、第4図は第2図に示す
断面の一部拡大図である。 1.20.21・・・・・・軸受部材、2.3・・・・
・・磁極片、6・・・・・・回転軸、 7・・・・・・軸受力発生部材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 回転軸と、この回転軸に対して相対的に回転自在となる
    ように、この回転軸を囲繞するハウジングと、このハウ
    ジングと該回転軸との間に形成される間隙に収容される
    磁性流体と、この磁性流体を該間隙内に保持して、該間
    隙の端部からの磁性流体の漏出を防止すべく、磁性流体
    保持用の磁束を発生する磁気回路と、前記ハウジングに
    対する回転軸の回転に際して、磁性流体を介し前記ハウ
    ジングとの間に回転軸に対する軸受力を発生すべく、回
    転軸の回転方向に対して交差方向に設けられる軸受力発
    生用溝とを備え、前記溝の前記回転方向に関して交差方
    向に伸張する下流側の上縁は、円弧状に形成されてなる
    軸受装置。
JP4407085A 1985-03-06 1985-03-06 軸受装置 Pending JPS61201916A (ja)

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