(57)【要約】【課題】  ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向の荷重も低摩擦で支持できる磁性流体軸受を提供する。【解決手段】  この磁性流体軸受１は、軸受外輪２とこの軸受外輪２内に軸受隙間ｇを介して嵌まった軸３のいずれか一方の軸受隙間形成面７ａに、複数の磁極４を互いに円周方向に分散して全周に設ける。軸受外輪２と軸３のいずれか他方は非磁性材料からなり、上記複数の磁極４により軸受隙間ｇ内に磁性流体５を保持させる。軸受の両端には磁石１１を配置し、その磁石１１と対向する面が同極となるように、上記非磁性材料の端面に磁石１３を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受外輪とこの軸受外輪内に軸受隙間を介して嵌まった軸のいずれか一方の軸受隙間形成面に、複数の磁極を互いに円周方向に並べて全周に設け、前記軸受外輪と軸との他方は非磁性材料からなり、上記複数の磁極により上記軸受隙間内に磁性流体を保持させてなるラジアル軸受部を有する磁性流体軸受において、前記ラジアル軸受部を軸方向に挟む両側の位置に、互いに同極の面が軸方向に対向する一対の磁石の組からなるアキシャル軸受部を配置し、これらアキシャル軸受部の対向する片方の磁石を前記軸受外輪に、もう片方の磁石を前記軸にそれぞれ設けた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において、前記ラジアル軸受部の軸受隙間形成面に、前記磁性流体を溜める磁性流体溜まり溝を設けた磁性流体軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の磁性流体軸受において、ハードディスクドライブ装置のスイングアームを支持する支点軸受として用いられるものである磁性流体軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁性流体によって軸を支持する磁性流体軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の磁性流体軸受の基本構造は、軸受外輪と、この軸受外輪内に軸受隙間を介して嵌められた軸のいずれか一方の部材の軸受隙間形成面に、複数の磁極を互いに円周方向に分離して全周に設け、他方の部材を非磁性材料とし、上記複数の磁極により軸受隙間内に磁性流体を保持させたものである（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２１８７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記構造の磁性流体軸受では、軸受面が円筒形状であるため、アキシャル方向の荷重を受けることができない。
【０００４】
この発明の目的は、ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向の荷重も低摩擦で支持できる磁性流体軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の磁性流体軸受は、軸受外輪とこの軸受外輪内に軸受隙間を介して嵌まった軸のいずれか一方の軸受隙間形成面に、複数の磁極を互いに円周方向に並べて全周に設け、前記軸受外輪と軸との他方は非磁性材料からなり、上記複数の磁極により上記軸受隙間内に磁性流体を保持させてなるラジアル軸受部を有する磁性流体軸受において、前記ラジアル軸受部を軸方向に挟む両側の位置に、互いに同極の面が軸方向に対向する一対の磁石の組からなるアキシャル軸受部を配置し、これらアキシャル軸受部の対向する片方の磁石を前記軸受外輪に、もう片方の磁石を前記軸それぞれ設けたことを特徴とする。上記円周方向に並ぶ複数の磁極は、例えば円周方向に分散して設けられたものとする。
【０００６】
この構成によると、ラジアル軸受部において、軸受隙間内の磁性流体は円周方向に並んで複数設けられた個々の磁極で保持される。そのため、軸受外輪と軸との間に外部からラジアル方向の荷重が作用して軸受隙間が円周の一部で小さくなろうとしても、磁極により保持された磁性流体は移動することがなく、軸受隙間は潤滑性のある磁性流体で一定の大きさに保持される。また、アキシャル軸受部では、軸受の両端において軸受外輪と軸とに分けて互いに対向させて設けた磁石の対向する面を同極としているので、対向する磁石の間で働く反発力により、軸受外輪と軸との間に外部から働くスラスト方向の荷重が支持される。これにより、ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向の荷重も低摩擦で支持することができる。
【０００７】
この発明において、前記ラジアル軸受部の軸受隙間形成面に、前記磁性流体を溜める磁性流体溜まり溝を設けても良い。磁性流体溜まり溝が設けられていると、長期にわたり軸受隙間内に磁性流体を介在させることができ、信頼性の高い磁性流体軸受とすることができる。
【０００８】
この発明の磁性流体軸受は、ハードディスクドライブ装置のスイングアームを支持する支点軸受として用いられるものであっても良い。
この磁性流体軸受は、ラジアル方向に磁性流体を介して支持され、かつアキシャル方向の力は、磁石の反発する力を利用し、非接触で支持されることから、ハードディスクドライブ装置のスイングアームの支点軸受として用いた場合、低摩擦で揺動抵抗が小さく、高い減衰性能を持つことができ、迅速に高精度に位置決めが行える。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の磁性流体軸受は、軸受外輪とこの軸受外輪内に軸受隙間を介して嵌まった軸のいずれか一方の軸受隙間形成面に、複数の磁極を互いに円周方向に並べて全周に設け、前記軸受外輪と軸との他方は非磁性材料からなり、上記複数の磁極により上記軸受隙間内に磁性流体を保持させてなるラジアル軸受部を有する磁性流体軸受において、前記ラジアル軸受部を軸方向に挟む両側の位置に、互いに同極の面が軸方向に対向する一対の磁石の組からなるアキシャル軸受部を配置し、これらアキシャル軸受部の対向する片方の磁石を前記軸受外輪に、もう片方の磁石を前記軸それぞれ設けたため、ラジアル方向の荷重だけでなくアキシャル方向の荷重も低摩擦で支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。この磁性流体軸受１は、ハードディスクドライブ装置（以下「ＨＤＤ装置」と称す）のスイングアーム用支点軸受として用いられるものである。この磁性流体軸受１は、図１（Ａ）に縦断面図で示すように、円筒状の軸受外輪２と、この軸受外輪２内に軸受隙間ｇ（図１（Ｂ））を介して嵌まった軸３と、前記軸受隙間ｇに入れられた磁性流体５とを備え、軸受外輪２と軸３とは相対回転自在とされる。軸受外輪２は非磁性材料からなる。軸３は、非磁性材料からなる中空軸体６と、この中空軸体６の外径面に巻回固定した永久磁石材料７とを有する。この永久磁石材料７の外周面と、前記軸受外輪２の内周面とが、前記軸受隙間ｇの形成面７ａ，２ａとなる。磁性流体５には潤滑性のあるものが用いられる。
【００１１】
図１（Ａ）のII−II矢視断面図を示す図２のように、永久磁石材料７側の軸受隙間形成面７ａには複数の磁極４が円周方向に並んで設けられ、これらの磁極４により軸受隙間ｇ内に磁性流体５が保持される。これら複数の磁極４は、互いに円周方向および軸方向の両方に分離されたものであり、隣り合う磁極４は互いに極性が異なるようにされている。これら複数の磁極４は、互いに接するように配置されていても良い。これら各磁極４は、永久磁石材料７の外周面に着磁を施すことにより設けられる。永久磁石材料７としては、加工性や取扱性の観点から、着磁のときの印加磁界が小さくてよい半硬質磁鋼が好ましい。前記軸受外輪２の軸受隙間形成面２ａと、軸３側の永久磁石材料７の軸受隙間形成面７ａと、その軸受隙間形成面７ａに設けられる複数の磁極４と、両軸受隙間形成面２ａ，７ａで形成される軸受隙間ｇ内に保持される磁性流体５とで、この磁性流体軸受１のラジアル軸受部１ａが構成される。
【００１２】
軸受外輪２の両端には、その内周面側において軸方向に凹陥した段面２ｂがそれぞれ全周にわたって形成され、これら各段面２ｂにその周方向に沿ってリング状の磁石１１が設けられている。これらリング状の磁石１１は、それぞれ磁極１２が軸方向に向くものである。他方、軸３の両端には、軸受外輪２の両端の前記各磁石１１と軸方向に対向し、かつ軸方向に磁極１４を向けたリング状の磁石１３がそれぞれ設けられている。図１（Ａ）のＡ部を拡大して示す図１（Ｂ）のように、互いに対向する前記磁石１１，１３の対向面の磁極１２，１４は同極となるように設定される。
【００１３】
具体的には、軸３における中空軸体６の上端部外周面には、永久磁石材料７の上端に続き前記軸受外輪２の段面２ｂに対向するフランジ部８ａを有するリング状の磁石支持部材８が固定されている。この磁石支持部材８は非磁性材料からなり、そのフランジ部８ａの前記軸受外輪２側の磁石１１に対向する面に、軸３側の磁石１３が設けられる。
【００１４】
軸３における中空軸体６は内径面に雌ねじ６ａを有し、その下端部には外周面側において軸方向に凹陥した段面６ｂが全周にわたって形成され、この段面６ｂに軸３を支持する基台２３のリング状着座部２３ａが嵌合する。このリング状着座部２３ａは、基台２３の裏面から中空軸体６の雌ねじ６ａに螺合させた止めねじ２７で締め付けることにより、中空軸体６に固定される。前記リング状着座部２３ａの上端面に軸３の下端側の磁石１３が設けられる。
軸受外輪２側の磁石１１と、この磁石１１と軸方向に対向する軸３側の磁石１３とで、この磁性流体軸受１のスラスト軸受部１ｂが構成される。
【００１５】
この構成の磁性流体軸受１によると、そのラジアル軸受部１ａでは、軸３側の軸受隙間形成面７ａの複数の磁極４によって軸受隙間ｇ内に磁性流体５が保持される。軸受外輪２と軸３との間に外部からラジアル方向の荷重が作用して軸受隙間ｇが円周の一部で小さくなろうとしても、磁極４により保持された磁性流体５は移動することがなく、軸受隙間ｇは潤滑性のある磁性流体５の介在により、全周にわたって一定の大きさに保持される。すなわち、軸３は軸受外輪２との相対回転時だけでなく、非回転の状態においても、軸受外輪２と非接触でかつ軸心位置に支持される。
また、アキシャル軸受部１ｂでは、軸受外輪２の両端に設けられる磁石１１と、この磁石１１と軸方向に対向して軸３の両端に設けられ、前記磁石１１の磁極１２と同極の磁極１４が対向する磁石１３とに働く反発力により、軸受外輪２と軸３との間に外部から働くスラスト方向の荷重を支持して、軸受外輪２と軸３を非接触状態に保つことができる。
【００１６】
このように、磁性流体軸受１は、ラジアル方向に磁性流体５を介して支持され、かつアキシャル方向の力は、磁石１１，１３の反発する力を利用し、非接触で支持されることから、ラジアル方向およびアキシャル方向共に、低摩擦で支持することができる。また、ラジアル方向およびアキシャル方向共に、非回転の状態においても非接触で支持することができる。
【００１７】
なお、この実施形態では、ラジアル軸受部１ａにおいて、軸３側の軸受隙間形成面７ａに磁極４を設けたが、軸受外輪２側の軸受隙間形成面２ａに磁極４を設けても良い。またこの実施形態では、軸受隙間形成面７ａに着磁することで磁極４を設けたが、軸受隙間形成面に磁石を埋め込むことで磁極４を設けても良い。
【００１８】
図３は、上記構成の磁性流体軸受１を支点軸受として使用したＨＤＤ装置におけるスイングアーム装置を示す断面図である。このスイングアーム装置２１は、スイングアーム２２を磁性流体軸受１を介して基台２３に、軸３回りに正逆回転自在に設置してある。スイングアーム２２の一端には、磁気ディスク２５の情報記録面に対向する磁気ヘッド２４を設け、スイングアーム２２を正逆に駆動するヘッド位置決め機構２６を設けている。
【００１９】
基台２３はＨＤＤ装置のハウジング等からなる。ヘッド位置決め機構２６は、スイングアーム２２の他端に設けたロータ２６ａと、このロータ２６ａに対向して基台２３に設置したステータ２６ｂとで構成される揺動型のモータからなる。この例では、ロータ２６ａにコイルが設けられ、ステータ２６ｂに磁石が用いられている。この逆に、ロータ２６ａを磁石、ステータ２６ｂをコイルとしても良い。
【００２０】
この磁性流体軸受１は、ラジアル方向に磁性流体５を介して支持され、かつアキシャル方向の力は、磁石１１，１３の反発する力を利用し、非接触で支持されることから、このようにＨＤＤ装置のスイングアーム２２の支点軸受として用いた場合、低摩擦で揺動抵抗が小さく、高い減衰性能を持つことができ、迅速に高精度に位置決めが行える。
【００２１】
図４は、この発明の他の実施形態を示す。この磁性流体軸受１Ａは、図１および図２に示した第１の実施形態において、ラジアル軸受部１ａの軸３側の軸受隙間形成面７ａに、周方向に延びる複数の磁性流体溜り溝９を設けたものである。その他の構成は図１および図２に示した第１の実施形態の場合と同じである。
このように、磁性流体溜り溝９を軸受隙間形成面７ａに形成することにより、長期にわたり軸受隙間ｇ内に磁性流体５を介在させることができ、信頼性の高い磁性流体軸受１Ａとすることができる。なお、前記磁性流体溜り溝９は、軸受外輪２側の軸受隙間形成面２ａに形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる磁性流体軸受の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図２】図１におけるII−II矢視断面図である。
【図３】同磁性流体軸受を用いたＨＤＤ装置のスイングアーム装置の断面図である。
【図４】（Ａ）はこの発明の他の実施形態にかかる磁性流体軸受の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００２３】
１，１Ａ…磁性流体軸受
１ａ…ラジアル軸受部
１ｂ…スラスト軸受部
２…軸受外輪
２ａ…軸受隙間形成面
３…軸
４…磁極
５…磁性流体
７ａ…軸受隙間形成面
９…磁性流体溜り溝
１１，１３…磁石
１２，１４…磁極
ｇ…軸受隙間
【図１】
2007056978.tif 000003
【図２】
2007056978.tif 000004
【図３】
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【図４】
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