(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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の外周面に対向する内周面を有するスリーブ４と、固定軸２の上端部において固定軸２と螺合し、かつスリーブ４の軸方向上端面に対向する下面を有するフランジ板５と、固定軸２の外周面とスリーブ４の内周面との隙間およびスリーブ４の軸方向上端面とフランジ板５の下面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の外周面には複数の磁極が形成されている。【選択図】図２
2008082461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の軸と、
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。
【請求項２】
請求項１に記載の磁性流体軸受と、
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、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【特許文献１】特開２００４−２１８７９２号公報
【特許文献２】実公平７−７３６号公報
【特許文献３】特開２００３−１３９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】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】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＡ部拡大図であり、（ｂ）は図２のＢ部拡大図である。
【図４】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る。
【図５】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６】磁極形成部の展開図における磁極分布の他の例を示す図である。
【図７】磁極形成部の展開図における磁極分布のさらに他の例を示す図である。
【図８】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】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】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１１】従来の磁性流体軸受の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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