JP2966433B2 - 磁性流体軸受装置あるいはこの装置を具備するモータ - Google Patents
磁性流体軸受装置あるいはこの装置を具備するモータInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
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- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/103—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
- F16C33/1035—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid
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- F16C33/72—Sealings
- F16C33/74—Sealings of sliding-contact bearings
- F16C33/741—Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid
- F16C33/743—Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid retained in the sealing gap
- F16C33/746—Sealings of sliding-contact bearings by means of a fluid retained in the sealing gap by a magnetic field
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- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は潤滑油や磁性流体などの潤滑材を用いた軸受
装置に係り、特にレーザビームプリンタ用のポリゴンミ
ラー駆動モータ，磁気デイスク装置用デイスク駆動モー
タ，光デイスク装置用デイスク駆動モータ,VTR用モータ
など軸受装置からの油漏れが許されないモータに好適な
軸受装置あるいはこれらの装置と具備させるのに好適な
モータに関する。
装置に係り、特にレーザビームプリンタ用のポリゴンミ
ラー駆動モータ，磁気デイスク装置用デイスク駆動モー
タ，光デイスク装置用デイスク駆動モータ,VTR用モータ
など軸受装置からの油漏れが許されないモータに好適な
軸受装置あるいはこれらの装置と具備させるのに好適な
モータに関する。
最近、高精細な画質や記録の高密度化の点からこの種
のモータに対しては軸振れや、回転変動の少ない精度の
高い（以下、高精度回転という）回転や高速回転化の要
求が強く、その上油蒸気等による乱れのないクリーンな
軸受装置が望まれている。
のモータに対しては軸振れや、回転変動の少ない精度の
高い（以下、高精度回転という）回転や高速回転化の要
求が強く、その上油蒸気等による乱れのないクリーンな
軸受装置が望まれている。
この種駆動モータの回転精度や汚染等の問題は軸受装
置に起因することが多い。従来より使用されている玉軸
受では軸受構成部品の加工精度の点から高速回転化や回
転精度に限界がある。このため高速回転化や高精度回転
化が可能な軸受として潤滑流体を用いたすべり軸受が用
いられこの種のモータ用として種々の工夫がなされてい
る。
置に起因することが多い。従来より使用されている玉軸
受では軸受構成部品の加工精度の点から高速回転化や回
転精度に限界がある。このため高速回転化や高精度回転
化が可能な軸受として潤滑流体を用いたすべり軸受が用
いられこの種のモータ用として種々の工夫がなされてい
る。
殊に軸受装置からの油漏れに対しては完全密封が期待
できる磁性流体シールが用いられている。この磁性流体
シールは非磁性のハウジングの開放端に同軸上に永久磁
石ないしは永久磁石端面に磁極片を密着させて嵌合し、
これに透磁性の回転軸を貫通させて磁気回路を構成し軸
とのすきまに磁性流体を封入してシールを構成してい
る。また、軸受部の発熱や駆動モータなどによつてハウ
ジング内の空気等が体積膨張してハウジング内の圧力が
上昇し、この内圧上昇によつて磁性流体シール膜が破壊
され、磁性流体が外部に飛散し汚染させることがあるた
め、これを解決するために特開昭61−210560号公報や実
開昭55−80569号公報に開示されているようにハウジン
グ内部の圧力上昇を防止する通気孔を設けているものが
ある。
できる磁性流体シールが用いられている。この磁性流体
シールは非磁性のハウジングの開放端に同軸上に永久磁
石ないしは永久磁石端面に磁極片を密着させて嵌合し、
これに透磁性の回転軸を貫通させて磁気回路を構成し軸
とのすきまに磁性流体を封入してシールを構成してい
る。また、軸受部の発熱や駆動モータなどによつてハウ
ジング内の空気等が体積膨張してハウジング内の圧力が
上昇し、この内圧上昇によつて磁性流体シール膜が破壊
され、磁性流体が外部に飛散し汚染させることがあるた
め、これを解決するために特開昭61−210560号公報や実
開昭55−80569号公報に開示されているようにハウジン
グ内部の圧力上昇を防止する通気孔を設けているものが
ある。
また、この磁性流体シールと潤滑流体として、磁性流
体を用いたすべり軸受とを組合せた磁性流体軸受装置が
特開昭60−88223号公報や特開昭61−270520号公報に開
示されている。この軸受装置では流体潤滑によるすべり
軸受によつて高精度回転化と潤滑流体の漏れを磁性流体
シールにより防止することを目的としている。
体を用いたすべり軸受とを組合せた磁性流体軸受装置が
特開昭60−88223号公報や特開昭61−270520号公報に開
示されている。この軸受装置では流体潤滑によるすべり
軸受によつて高精度回転化と潤滑流体の漏れを磁性流体
シールにより防止することを目的としている。
上記従来技術は温度上昇によるハウジング内の圧力上
昇防止を通気孔を設けることで対策しているが、軸受に
封入された潤滑油の油蒸気がこの通気孔を通して外部に
出るため磁性流体シール本来の機能が損なわれる問題が
ある。また、前記軸受装置において、潤滑流体そのもの
が温度上昇によつて体積膨張して磁性流体シール部から
磁性流体が溢れ出る虞れがある。さらに、磁性流体が体
積膨張によつてシール部から溢れ出ることがなくても高
速回転になるほどシール部の磁性流体に作用する遠心力
が増加しシール部から飛散することがある。これら種々
の問題点に関して従来のものでは配慮されていなかつ
た。
昇防止を通気孔を設けることで対策しているが、軸受に
封入された潤滑油の油蒸気がこの通気孔を通して外部に
出るため磁性流体シール本来の機能が損なわれる問題が
ある。また、前記軸受装置において、潤滑流体そのもの
が温度上昇によつて体積膨張して磁性流体シール部から
磁性流体が溢れ出る虞れがある。さらに、磁性流体が体
積膨張によつてシール部から溢れ出ることがなくても高
速回転になるほどシール部の磁性流体に作用する遠心力
が増加しシール部から飛散することがある。これら種々
の問題点に関して従来のものでは配慮されていなかつ
た。
本発明の目的は上記した従来技術の問題点に鑑みなさ
れたもので、高速，高精度回転に有効でシール性にすぐ
れた長寿命の磁性流体軸受装置あるいはモータを提供す
ることにある。
れたもので、高速，高精度回転に有効でシール性にすぐ
れた長寿命の磁性流体軸受装置あるいはモータを提供す
ることにある。
上記目的を達成するために本発明では軸の回転を利用
してハウジング内の圧力上昇を防止するものである。す
なわち、磁性流体シールは軸受と間隔を置いて配置し、
その間に空間を構成するようにしておき、この空間は軸
受部に封止した磁性流体等の潤滑流体の体積膨張を吸収
し、さらに軸の回転を利用して磁性流体シール膜を瞬時
に破壊してハウジング内部をほぼ大気圧に減圧させ磁性
流体シール部にほとんど圧力を作用させないように磁性
流体軸受装置を構成している。また、磁性流体シール膜
が瞬時に破壊した際に磁性流体が外部に飛散しないよう
に磁性流体シールにエンドリングを備えた構造にしてい
る。
してハウジング内の圧力上昇を防止するものである。す
なわち、磁性流体シールは軸受と間隔を置いて配置し、
その間に空間を構成するようにしておき、この空間は軸
受部に封止した磁性流体等の潤滑流体の体積膨張を吸収
し、さらに軸の回転を利用して磁性流体シール膜を瞬時
に破壊してハウジング内部をほぼ大気圧に減圧させ磁性
流体シール部にほとんど圧力を作用させないように磁性
流体軸受装置を構成している。また、磁性流体シール膜
が瞬時に破壊した際に磁性流体が外部に飛散しないよう
に磁性流体シールにエンドリングを備えた構造にしてい
る。
上記磁性流体シールを瞬時に破壊される要素又は手段
として磁性流体シール膜に流れの乱れを与えてシール耐
圧を低下させ、前記した内圧がそれほど高くならないう
ちにシール膜を破壊させる方法を用いている。磁性流体
シール膜の流れを乱す一手段あるいは要素としてシール
膜に対向する回転軸の表面に突起ないしは凹所を設け強
制的にシール膜をかき乱し、適度の内圧でシール膜を破
壊させる方法をとつている。第二の手段としてエンドリ
ング内面ないしはエンドリング内面に対向した回転軸表
面に螺旋状の溝を設け、螺旋溝の動圧作用を利用してシ
ール膜に軸方向の流体力を与えて流体の乱れとこの流体
力によつて適度の内圧でシール膜を破壊させる方法をと
つている。さらに、シール膜の破壊を容易にするために
磁性流体シール部と回転軸とのすきまを一般に用いられ
ている磁性流体シールのすきま（0.1〜0.2mm）よりも広
く設定しシール耐圧を下げ、かつエンドリング内径をシ
ール部の内径よりも小径にして上記軸方向の螺旋溝によ
る流体力を高めている。また、レーザビームプリンタ用
のポリゴンミラー駆動モータのように縦形で使用するモ
ータの軸受装置に対しては開放側のエンドシール端面に
磁性流体が溢れ出てもハウジング等に磁性流体が付着し
ないようにエンドリングのハウジング開放側の内周側端
面が外周側端面よりもハウジングの内側に位置するよう
に構成している。
として磁性流体シール膜に流れの乱れを与えてシール耐
圧を低下させ、前記した内圧がそれほど高くならないう
ちにシール膜を破壊させる方法を用いている。磁性流体
シール膜の流れを乱す一手段あるいは要素としてシール
膜に対向する回転軸の表面に突起ないしは凹所を設け強
制的にシール膜をかき乱し、適度の内圧でシール膜を破
壊させる方法をとつている。第二の手段としてエンドリ
ング内面ないしはエンドリング内面に対向した回転軸表
面に螺旋状の溝を設け、螺旋溝の動圧作用を利用してシ
ール膜に軸方向の流体力を与えて流体の乱れとこの流体
力によつて適度の内圧でシール膜を破壊させる方法をと
つている。さらに、シール膜の破壊を容易にするために
磁性流体シール部と回転軸とのすきまを一般に用いられ
ている磁性流体シールのすきま（0.1〜0.2mm）よりも広
く設定しシール耐圧を下げ、かつエンドリング内径をシ
ール部の内径よりも小径にして上記軸方向の螺旋溝によ
る流体力を高めている。また、レーザビームプリンタ用
のポリゴンミラー駆動モータのように縦形で使用するモ
ータの軸受装置に対しては開放側のエンドシール端面に
磁性流体が溢れ出てもハウジング等に磁性流体が付着し
ないようにエンドリングのハウジング開放側の内周側端
面が外周側端面よりもハウジングの内側に位置するよう
に構成している。
したがつて、本発明による磁性流体軸受装置において
は、エンドリングを備えた磁性流体シールと軸受を間隔
を置いて配置し、その間に空間を設けているので、磁性
流体シール膜が前記した手段によつて破壊させても内圧
がさほど上昇しない低い状態下で破壊するため磁性流体
の飛散の程度が軽微な上エンドリングを設けているため
軸受装置外へ飛散する虞れがない、また、シール膜が破
壊した際に前記空間の空気が流出するが、軸受部に封入
された潤滑流体が溢れ出ることがないためクリーンな軸
受装置が提供できる。さらに、螺旋溝をエンドリングな
いしは回転軸表面に設けることによりシール膜が破壊し
て飛散し、エンドリングないしは回転軸に付着した磁性
流体をシール部に回収することもできる。
は、エンドリングを備えた磁性流体シールと軸受を間隔
を置いて配置し、その間に空間を設けているので、磁性
流体シール膜が前記した手段によつて破壊させても内圧
がさほど上昇しない低い状態下で破壊するため磁性流体
の飛散の程度が軽微な上エンドリングを設けているため
軸受装置外へ飛散する虞れがない、また、シール膜が破
壊した際に前記空間の空気が流出するが、軸受部に封入
された潤滑流体が溢れ出ることがないためクリーンな軸
受装置が提供できる。さらに、螺旋溝をエンドリングな
いしは回転軸表面に設けることによりシール膜が破壊し
て飛散し、エンドリングないしは回転軸に付着した磁性
流体をシール部に回収することもできる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第
１図には本発明による軸受装置の部分断面図が示され、
この軸受装置はアルミニウム等からなる非磁性のハウジ
ング7,軸受2,永久磁石４と磁性流体５と回転軸１とで構
成された磁性流体シール３、この磁性流体シール３に密
着してエンドリング６がハウジング７に嵌合されていて
軸受２は封入された潤滑流体８によつて円滑な潤滑が補
償されている。この潤滑流体８は一般の潤滑油でもよい
が、磁性流体シール３と同じ磁性流体を用いると作業性
もよく、潤滑油と磁性流体が混在して磁性流体が希釈さ
れるといつた問題もなくなる。
１図には本発明による軸受装置の部分断面図が示され、
この軸受装置はアルミニウム等からなる非磁性のハウジ
ング7,軸受2,永久磁石４と磁性流体５と回転軸１とで構
成された磁性流体シール３、この磁性流体シール３に密
着してエンドリング６がハウジング７に嵌合されていて
軸受２は封入された潤滑流体８によつて円滑な潤滑が補
償されている。この潤滑流体８は一般の潤滑油でもよい
が、磁性流体シール３と同じ磁性流体を用いると作業性
もよく、潤滑油と磁性流体が混在して磁性流体が希釈さ
れるといつた問題もなくなる。
永久磁石４は軸受２に対して所定寸法の間隔をもつて
配置されており、永久磁石４と軸受２との間に所要体積
の空間Ｓが形成されている。
配置されており、永久磁石４と軸受２との間に所要体積
の空間Ｓが形成されている。
この空間Ｓの体積は運転時の温度上昇により膨張する
潤滑流体を受容するのに充分な大きさとしてある。ま
た、回転軸１には磁性流体シール部に対向した位置に突
起９が設けられ、その突起部に磁性流体シール膜をかき
乱す凹所10が設けられている。尚、図示しないがこの突
起９を設けず回転軸１に凹所10のみを設けてもよく、
又、突起単独でもよい。第２図には第１図に示した回転
軸の突起９部の断面図を示している。また、第１図に示
した磁性流体シール３の状態は非回転時にハウジング７
すなわち空間Ｓの内圧を高めた時の磁性流体シール膜を
示しているが、図のように空間Ｓの内圧によつて磁性流
体５がエンドリング６の部分まで押し出され内圧と磁気
力とで釣りあつている。この内圧は、通常、軸受２で発
生する粘性摩擦熱や駆動モータの発熱によつて潤滑流体
８やハウジング７内の空気等の体積膨張によつて高ま
る。ところが、第３図に示すように回転軸１が回転する
と、突起９によつて磁性流体シール膜がかき乱されてシ
ール膜が破壊され空間Ｓ内の空気が吐出される。このシ
ール膜の破壊は非回転時に比較し回転軸はシール膜に乱
れが生じてシール耐圧が下がり、低い内圧の上昇で瞬時
に起こり、内圧がほぼ大気圧まで低下すると、再び磁性
流体シール３部には磁性流体５が永久磁石４の磁気力で
回収され、密封状態が保たれる。
潤滑流体を受容するのに充分な大きさとしてある。ま
た、回転軸１には磁性流体シール部に対向した位置に突
起９が設けられ、その突起部に磁性流体シール膜をかき
乱す凹所10が設けられている。尚、図示しないがこの突
起９を設けず回転軸１に凹所10のみを設けてもよく、
又、突起単独でもよい。第２図には第１図に示した回転
軸の突起９部の断面図を示している。また、第１図に示
した磁性流体シール３の状態は非回転時にハウジング７
すなわち空間Ｓの内圧を高めた時の磁性流体シール膜を
示しているが、図のように空間Ｓの内圧によつて磁性流
体５がエンドリング６の部分まで押し出され内圧と磁気
力とで釣りあつている。この内圧は、通常、軸受２で発
生する粘性摩擦熱や駆動モータの発熱によつて潤滑流体
８やハウジング７内の空気等の体積膨張によつて高ま
る。ところが、第３図に示すように回転軸１が回転する
と、突起９によつて磁性流体シール膜がかき乱されてシ
ール膜が破壊され空間Ｓ内の空気が吐出される。このシ
ール膜の破壊は非回転時に比較し回転軸はシール膜に乱
れが生じてシール耐圧が下がり、低い内圧の上昇で瞬時
に起こり、内圧がほぼ大気圧まで低下すると、再び磁性
流体シール３部には磁性流体５が永久磁石４の磁気力で
回収され、密封状態が保たれる。
第４図にはエンドリング６の内面に回転軸１の回転に
より磁性流体５が軸受２側に移送される方向の螺旋状の
溝11を設けた場合の実施例を示し、第３図と同様非回転
軸にハウジング７に内圧が作用した時のシール部の状態
を示している。回転軸１の回転によつてエンドリング６
に設けた螺旋溝11に押し出された磁性流体が溝11と回転
軸１との相対運動によつて発生する軸方向の動圧作用で
磁性流体５が軸受２の方向へ押しもどされる。第５図に
はその状態を図示しているが、回転時磁性流体シール３
に内圧が作用し、磁性流体５がエンドリング６部に押し
出されると上記した動圧作用による軸方向の流体力が磁
性流体シール膜に作用し、シール膜の流れが乱されると
同時にこの流体力の作用によつてシール膜が破壊され、
内圧がほぼ大気圧に低下すると再び磁性流体シール部に
磁性流体５が回収され密封が保たれる。
より磁性流体５が軸受２側に移送される方向の螺旋状の
溝11を設けた場合の実施例を示し、第３図と同様非回転
軸にハウジング７に内圧が作用した時のシール部の状態
を示している。回転軸１の回転によつてエンドリング６
に設けた螺旋溝11に押し出された磁性流体が溝11と回転
軸１との相対運動によつて発生する軸方向の動圧作用で
磁性流体５が軸受２の方向へ押しもどされる。第５図に
はその状態を図示しているが、回転時磁性流体シール３
に内圧が作用し、磁性流体５がエンドリング６部に押し
出されると上記した動圧作用による軸方向の流体力が磁
性流体シール膜に作用し、シール膜の流れが乱されると
同時にこの流体力の作用によつてシール膜が破壊され、
内圧がほぼ大気圧に低下すると再び磁性流体シール部に
磁性流体５が回収され密封が保たれる。
また、本発明による磁性流体シール３はエンドリング
６が備えられているためシール膜が破壊され磁性流体５
が飛散してもハウジング７の外部まで至らず、エンドリ
ング６と回転軸１とに付着する。これは、エンドリング
６と回転軸１とで構成されるすきまを0.1mm程度のせま
いすきまに設定するとほとんどハウジング７の外部にま
では飛散しない。また、比較的低い内圧でシール膜を破
壊させるために磁性流体シール３部の回転軸１とのすき
まを0.3〜0.5mm程度にエンドリング６の部分のすきまよ
りも広く設定することが望ましい。さらにエンドリング
６のすきまは磁性流体５の蒸発量を少なくする意味でも
極力せまく設定することが好ましい。
６が備えられているためシール膜が破壊され磁性流体５
が飛散してもハウジング７の外部まで至らず、エンドリ
ング６と回転軸１とに付着する。これは、エンドリング
６と回転軸１とで構成されるすきまを0.1mm程度のせま
いすきまに設定するとほとんどハウジング７の外部にま
では飛散しない。また、比較的低い内圧でシール膜を破
壊させるために磁性流体シール３部の回転軸１とのすき
まを0.3〜0.5mm程度にエンドリング６の部分のすきまよ
りも広く設定することが望ましい。さらにエンドリング
６のすきまは磁性流体５の蒸発量を少なくする意味でも
極力せまく設定することが好ましい。
第６図は回転軸１に螺旋状の溝12を設けた場合の実施
例を示してあり、第４図に示した実施例と同じ作用効果
を奏する。また、第６図の実施例においてはエンドリン
グ６の開放側の端面に傾斜を設けているが、これは磁性
流体５がエンドリング６の端面に溢れ出ても直接ハウジ
ング７の外部に溢れ出ないようにする目的で設けたもの
で、縦形の駆動モータの場合にこのような傾斜を設けて
おくとよい。第７図に示した実施例においては磁性流体
シール３を永久磁石４と磁極片13で構成したものを適用
した例を示したもので、第１図に示した実施例とほぼ同
じ作用効果が期待できる。また、上記した各々の実施例
において磁性流体シール膜が破壊し修復を効果的に行な
わせるためにエンドリング６は永久磁石４によつて磁化
されない非磁性の材料を用いることが好ましく、テフロ
ンのような剥離性の良い材料を用いるとより修復作用が
高まる。
例を示してあり、第４図に示した実施例と同じ作用効果
を奏する。また、第６図の実施例においてはエンドリン
グ６の開放側の端面に傾斜を設けているが、これは磁性
流体５がエンドリング６の端面に溢れ出ても直接ハウジ
ング７の外部に溢れ出ないようにする目的で設けたもの
で、縦形の駆動モータの場合にこのような傾斜を設けて
おくとよい。第７図に示した実施例においては磁性流体
シール３を永久磁石４と磁極片13で構成したものを適用
した例を示したもので、第１図に示した実施例とほぼ同
じ作用効果が期待できる。また、上記した各々の実施例
において磁性流体シール膜が破壊し修復を効果的に行な
わせるためにエンドリング６は永久磁石４によつて磁化
されない非磁性の材料を用いることが好ましく、テフロ
ンのような剥離性の良い材料を用いるとより修復作用が
高まる。
第８図はレーザビームプリンタ用のポリゴンミラー駆
動モータに本発明の一つである前記軸受装置を適用した
例を示す。ポリゴンミラー駆動用モータはロータ19にミ
ラー押え15で固定されたポリゴンミラー14と永久磁石か
ら成るモータロータ16が嵌合され、回転軸１を備え、回
転軸１はラジアル軸受２とスラスト軸受18によつて回転
自在に支持されている。また、外枠40の基板41に一体に
形成した軸受用のハウジングにはこれらの軸受と開放側
に磁性流体シール３が装置されていて、軸受部には潤滑
流体として磁性流体８が封入されている。ポリゴンミラ
ーの駆動はモータステータ17の磁界発生による電磁力で
なされ、10000〜30000rpmといつた高速回転で使用され
る。
動モータに本発明の一つである前記軸受装置を適用した
例を示す。ポリゴンミラー駆動用モータはロータ19にミ
ラー押え15で固定されたポリゴンミラー14と永久磁石か
ら成るモータロータ16が嵌合され、回転軸１を備え、回
転軸１はラジアル軸受２とスラスト軸受18によつて回転
自在に支持されている。また、外枠40の基板41に一体に
形成した軸受用のハウジングにはこれらの軸受と開放側
に磁性流体シール３が装置されていて、軸受部には潤滑
流体として磁性流体８が封入されている。ポリゴンミラ
ーの駆動はモータステータ17の磁界発生による電磁力で
なされ、10000〜30000rpmといつた高速回転で使用され
る。
上記構成のポリゴンミラー駆動モータは以下のように
作動する。軸受部に封入された磁性流体18は円滑な潤滑
を補償し、この液体と磁性流体シール３との間は前記し
たように空間を構成しているので高速回転されるとモー
タの発熱と軸受部の摩擦による発熱で磁性流体18とこの
空間の空気が体積膨張し、ハウジング７の内圧が高まる
が、磁性流体シール３のシール部は比較的低い内圧で瞬
時に破壊され、直ちに修復するよう構成しているので密
封性が効果的に維持される。また、ポリゴンミラー14は
油蒸気等で汚染されるとレーザ光を感光体ドラム（図示
していないが）に送ることができなくなるが、本構成に
おいては回転初期に内圧上昇によつてシール膜が破壊さ
れた時は微量の油蒸気がハウジング７の外に出てしまう
虞れがあるが、通常の回転時には良好な密封性が維持さ
れるのでポリゴンミラーを汚染させることがない。さら
に、潤滑流体として低蒸気圧の磁性流体を用いることに
より油の蒸発量も極めて微量となり、油蒸気によるポリ
ゴンミラー14の汚染の問題が解消できる。また、本発明
による軸受装置はすべり軸受を用いているため、従来の
玉軸受に比較し回軸が円滑で、高速回転においても軸振
れが少なく高精度回軸が維持され、しかも上記したよう
に密封性に優れた磁性流体シールを構成しているので信
頼性の高いポリゴンミラー駆動モータを提供できる。
作動する。軸受部に封入された磁性流体18は円滑な潤滑
を補償し、この液体と磁性流体シール３との間は前記し
たように空間を構成しているので高速回転されるとモー
タの発熱と軸受部の摩擦による発熱で磁性流体18とこの
空間の空気が体積膨張し、ハウジング７の内圧が高まる
が、磁性流体シール３のシール部は比較的低い内圧で瞬
時に破壊され、直ちに修復するよう構成しているので密
封性が効果的に維持される。また、ポリゴンミラー14は
油蒸気等で汚染されるとレーザ光を感光体ドラム（図示
していないが）に送ることができなくなるが、本構成に
おいては回転初期に内圧上昇によつてシール膜が破壊さ
れた時は微量の油蒸気がハウジング７の外に出てしまう
虞れがあるが、通常の回転時には良好な密封性が維持さ
れるのでポリゴンミラーを汚染させることがない。さら
に、潤滑流体として低蒸気圧の磁性流体を用いることに
より油の蒸発量も極めて微量となり、油蒸気によるポリ
ゴンミラー14の汚染の問題が解消できる。また、本発明
による軸受装置はすべり軸受を用いているため、従来の
玉軸受に比較し回軸が円滑で、高速回転においても軸振
れが少なく高精度回軸が維持され、しかも上記したよう
に密封性に優れた磁性流体シールを構成しているので信
頼性の高いポリゴンミラー駆動モータを提供できる。
第９図は磁気デイスク装置に本発明を適用した例を示
す。磁性デイスク装置はフレーム22に磁性流体軸受装置
25が組込まれていて、回転軸１を回転自在に支持し、こ
の回転軸１にはモータロータ24と磁性記録媒体である磁
気デイスク21を備えたハブ20が固着され、モータステー
タ23の回転磁界により駆動される。磁気デイスク装置の
場合は軸受装置25から油蒸気等の漏れがあると磁気デイ
スク21が汚染され、記録ができなくなるため、クリーン
な軸受が要求される。本実施例では軸受装置として第10
図に示す磁性流体軸受装置が組込まれていて、この軸受
装置はハウジング７と永久磁石４と螺旋溝を設けたエン
ドリング６とハウジング７と一体に構成されたラジアル
軸受２及び磁性流体18を含み、回転軸１が貫通してい
る。この場合は横形の回転体を磁性流体軸受装置25によ
つて回転自在に支持されるが、磁性流体シール３がハウ
ジング７の両端に配置しているので空間Ｓは全周の一部
であるが磁性流体シール膜は永久磁石４の作用で全周に
形成されるので非回転時においても磁性流体シール３に
よつて軸受部に封入された磁性流体18が保持される。回
転時には磁性流体シール部に内圧が作用しハウジング７
の外に磁性流体18が溢れ出ようとするが、螺旋溝による
ラジアル軸受２方向へ流体力の作用によつて密封性が維
持される。通常の回転時には磁性流体シール部の磁性流
体は永久磁石４で保持されている。したがつて、本発明
による磁性流体軸受装置を用いると、すべり軸受による
高精度回転が得られ、かつ密封性がよいのでクリーンな
信頼性の高い磁性デイスク装置が提供できる。なお、第
８図及び第９図に示した実施例において、光記録媒体で
ある光デイスクをポリゴンミラーや磁気デイスクの代わ
りに取りつけ光デイスク装置として用いても同様の作用
効果を奏する。
す。磁性デイスク装置はフレーム22に磁性流体軸受装置
25が組込まれていて、回転軸１を回転自在に支持し、こ
の回転軸１にはモータロータ24と磁性記録媒体である磁
気デイスク21を備えたハブ20が固着され、モータステー
タ23の回転磁界により駆動される。磁気デイスク装置の
場合は軸受装置25から油蒸気等の漏れがあると磁気デイ
スク21が汚染され、記録ができなくなるため、クリーン
な軸受が要求される。本実施例では軸受装置として第10
図に示す磁性流体軸受装置が組込まれていて、この軸受
装置はハウジング７と永久磁石４と螺旋溝を設けたエン
ドリング６とハウジング７と一体に構成されたラジアル
軸受２及び磁性流体18を含み、回転軸１が貫通してい
る。この場合は横形の回転体を磁性流体軸受装置25によ
つて回転自在に支持されるが、磁性流体シール３がハウ
ジング７の両端に配置しているので空間Ｓは全周の一部
であるが磁性流体シール膜は永久磁石４の作用で全周に
形成されるので非回転時においても磁性流体シール３に
よつて軸受部に封入された磁性流体18が保持される。回
転時には磁性流体シール部に内圧が作用しハウジング７
の外に磁性流体18が溢れ出ようとするが、螺旋溝による
ラジアル軸受２方向へ流体力の作用によつて密封性が維
持される。通常の回転時には磁性流体シール部の磁性流
体は永久磁石４で保持されている。したがつて、本発明
による磁性流体軸受装置を用いると、すべり軸受による
高精度回転が得られ、かつ密封性がよいのでクリーンな
信頼性の高い磁性デイスク装置が提供できる。なお、第
８図及び第９図に示した実施例において、光記録媒体で
ある光デイスクをポリゴンミラーや磁気デイスクの代わ
りに取りつけ光デイスク装置として用いても同様の作用
効果を奏する。
本発明によれば、磁性流体シールにエンドリングを設
け、構造簡単にして軸の回転を利用してハウジング内の
内圧上昇を防止できるので密封性にすぐれた軸受装置が
提供できる。また、磁性流体シール部からの油蒸気の蒸
発量はエンドリングと回転軸とのすきまをせまくするこ
とにより抑制できること及び軸受と磁性流体シール部に
空間を設けているので潤滑流体の封入量を厳しく調整す
る必要がなく、量産における製造コストの低減効果も大
きい、さらに、磁性流体シール部に適量以上の磁性流体
を封入してもエンドリングや回転軸に螺旋溝を設けてお
くと、回転によつて軸受側に流体力で押し込まれるので
外部に溢れ出ることがない。また、本構成においてはシ
ール部と軸受部が間隔を置いて配置されているので立形
モータの場合は低粘度の潤滑流体を軸受部に、蒸発減量
の少ない高粘度の磁性流体をシール部に封入することが
できるので軸受の低損失化が図れる効果も奏する。
け、構造簡単にして軸の回転を利用してハウジング内の
内圧上昇を防止できるので密封性にすぐれた軸受装置が
提供できる。また、磁性流体シール部からの油蒸気の蒸
発量はエンドリングと回転軸とのすきまをせまくするこ
とにより抑制できること及び軸受と磁性流体シール部に
空間を設けているので潤滑流体の封入量を厳しく調整す
る必要がなく、量産における製造コストの低減効果も大
きい、さらに、磁性流体シール部に適量以上の磁性流体
を封入してもエンドリングや回転軸に螺旋溝を設けてお
くと、回転によつて軸受側に流体力で押し込まれるので
外部に溢れ出ることがない。また、本構成においてはシ
ール部と軸受部が間隔を置いて配置されているので立形
モータの場合は低粘度の潤滑流体を軸受部に、蒸発減量
の少ない高粘度の磁性流体をシール部に封入することが
できるので軸受の低損失化が図れる効果も奏する。
以上の効果により、本発明による軸受装置を高速，高
精度回転とクリーン性が要求されるポリゴンミラー駆動
モータや磁気デイスク装置，光デイスク装置のデイスク
駆動モータに用いると長寿命化や信頼性向上及び製造コ
ストの低減が図れる効果を奏する。
精度回転とクリーン性が要求されるポリゴンミラー駆動
モータや磁気デイスク装置，光デイスク装置のデイスク
駆動モータに用いると長寿命化や信頼性向上及び製造コ
ストの低減が図れる効果を奏する。
第１図，第４図，第６図，第７図は本発明による軸受装
置の部分断面図、第２図は回転軸突起部の断面図、第３
図，第５図はシール部のシール膜破壊の状態を示す断面
図、第８図は本発明を適用したポリゴンミラー駆動モー
タの縦断面図、第９図は本発明を適用した磁気デイスク
装置を示す縦断面図、第10図は磁気デイスク装置に用い
た軸受装置の縦断面図を示すものである。 １……回転軸、２……軸受、３……磁性流体シール、６
……エンドリング、７……ハウジング、14……ポリゴン
ミラー、21……磁気デイスク、Ｓ……空間。
置の部分断面図、第２図は回転軸突起部の断面図、第３
図，第５図はシール部のシール膜破壊の状態を示す断面
図、第８図は本発明を適用したポリゴンミラー駆動モー
タの縦断面図、第９図は本発明を適用した磁気デイスク
装置を示す縦断面図、第10図は磁気デイスク装置に用い
た軸受装置の縦断面図を示すものである。 １……回転軸、２……軸受、３……磁性流体シール、６
……エンドリング、７……ハウジング、14……ポリゴン
ミラー、21……磁気デイスク、Ｓ……空間。
フロントページの続き (72)発明者 松林 純 茨城県日立市東多賀町１丁目１番１号 株式会社日立製作所多賀工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16C 32/00 - 32/06 F16C 33/72 - 33/82 F16J 15/40
Claims (5)
- 【請求項１】非磁性のハウジングと、このハウジングに
設けるラジアル軸受と、このラジアル軸受に貫通して回
転自在に支持される透磁性の回転軸と、前記ラジアル軸
受の摺動面を潤すように施される磁性流体の潤滑流体
と、前記回転軸をぐるりと囲うとともに前記ハウジング
の開放側に位置する磁性流体シールとを備えている磁性
流体軸受装置において、前記潤滑流体の液面との間に空
間が形成されるように前記ラジアル軸受の端面より、隔
てて磁性流体シールを配置し、磁性流体シールと回転軸
との間隙に介在してその間隙を封止する磁性流体膜を磁
性流体で形成し、回転体の回転により前記磁性流体膜を
かき乱す磁性流体膜かき乱し手段を設け、前記空間圧の
圧力上昇に際し、前記磁性流体膜を破って空間内の高い
圧力を逃すように前記磁性流体膜かき乱し手段で磁性流
体膜をかき乱すようにしたことを特徴とする磁性流体軸
受装置。 - 【請求項２】請求項１において、回転軸の外周に対面す
るように配置される螺旋状の溝をもって前記磁性流体膜
の乱し手段を形成したことを特徴とする磁性流体軸受装
置。 - 【請求項３】非磁性のハウジングと、このハウジング内
に同軸上にエンドリングを備えた磁性流体シールと軸受
が設けられ、かつこれらを貫通して延びた透磁性の回転
軸を含み、前記ハウジングの開放側から前記エンドリン
グ，磁性流体シール及びこの磁性流体シールと間隔を置
いて軸受が配置され、軸受部には潤滑流体が封入されて
いて、この潤滑流体液面と磁性流体シールとの間に空間
を形成すると共に前記エンドリングないしは回転軸に回
転軸の回転によって磁性流体シールと回転軸とで形成さ
れた磁性流体シール膜に流れの乱れを与える手段を設け
たことを特徴とする磁性流体軸受装置。 - 【請求項４】請求項３において、前記エンドリング内面
に対向する回転軸表面に螺旋状の溝を設けたことを特徴
とする磁性流体軸受装置。 - 【請求項５】請求項３において、前記エンドリング内周
面に螺旋状の溝を設けたことを特徴とする磁性流体軸受
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184671A JP2966433B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 磁性流体軸受装置あるいはこの装置を具備するモータ |
| US07/553,375 US5108198A (en) | 1989-07-19 | 1990-07-17 | Magnetic fluid bearing apparatus and motor having magnetic fluid bearing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184671A JP2966433B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 磁性流体軸受装置あるいはこの装置を具備するモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0351514A JPH0351514A (ja) | 1991-03-05 |
| JP2966433B2 true JP2966433B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=16157325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184671A Expired - Fee Related JP2966433B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 磁性流体軸受装置あるいはこの装置を具備するモータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5108198A (ja) |
| JP (1) | JP2966433B2 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04101868U (ja) * | 1991-02-12 | 1992-09-02 | エヌオーケー株式会社 | 磁性流体シール装置 |
| US5367416A (en) * | 1992-12-31 | 1994-11-22 | International Business Machines Corporation | Spindle grounding device using magnetic fluid |
| JPH06249693A (ja) * | 1993-02-25 | 1994-09-09 | Robert Bosch Gmbh | 質量流量センサおよびその製造方法 |
| JP2864941B2 (ja) * | 1993-04-27 | 1999-03-08 | 株式会社日立製作所 | 回転体軸受装置，モータおよびポリゴンミラーモータ |
| JPH07325261A (ja) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | Fuji Xerox Co Ltd | スキャナモータ |
| US5713670A (en) * | 1995-08-30 | 1998-02-03 | International Business Machines Corporation | Self pressurizing journal bearing assembly |
| JP3200556B2 (ja) * | 1996-01-30 | 2001-08-20 | 株式会社日立製作所 | 磁性流体軸受ユニットとこれを備えたモータ |
| JPH10189087A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Nec Yamagata Ltd | ポゴピン |
| JP3059381U (ja) * | 1998-11-26 | 1999-07-09 | 株式会社フェローテック | 磁性流体シール装置 |
| US6976682B1 (en) * | 1999-01-22 | 2005-12-20 | Seagate Technology Llc | Apparatus and method for forming a rotatable ferrofluidic seal between a shaft and a hub |
| US7048520B1 (en) | 2002-04-16 | 2006-05-23 | Mccarthy James | Multistage sealed coolant pump |
| US6917130B2 (en) * | 2002-05-14 | 2005-07-12 | Seagate Technology, Llc | Top cover attachable fluid dynamic bearing motor |
| US6899338B2 (en) * | 2003-03-06 | 2005-05-31 | Ferrotec Usa Corporation | Ferrofluid seal incorporating multiple types of ferrofluid |
| JP4445924B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2010-04-07 | 株式会社フェローテック | 動圧軸受装置及びそれを用いた回転装置 |
| US7758320B2 (en) | 2007-05-03 | 2010-07-20 | Tank, Inc. | Two-stage hydrodynamic pump and method |
| JP5083376B2 (ja) | 2010-06-11 | 2012-11-28 | 株式会社デンソー | バルブタイミング調整装置 |
| JP5330345B2 (ja) * | 2010-09-17 | 2013-10-30 | 株式会社東芝 | 洗濯機 |
| JP5500219B2 (ja) * | 2011-09-28 | 2014-05-21 | 株式会社デンソー | 流体ブレーキ装置及びバルブタイミング調整装置 |
| CN103062220B (zh) * | 2013-01-10 | 2016-01-13 | 青岛理工大学 | 带凹槽滑动轴承及润滑方法 |
| US9377054B2 (en) * | 2014-05-19 | 2016-06-28 | Seagate Technology Llc | Fluid seal for a rotating assembly |
| CN107276287B (zh) * | 2017-06-21 | 2019-08-13 | 成都微精电机股份公司 | 一种电机转轴动密封结构 |
| CN107515574B (zh) * | 2017-08-17 | 2024-06-18 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 线性马达加磁液设备以及方法 |
| CN110601420B (zh) * | 2019-09-27 | 2024-04-12 | 哈尔滨理工大学 | 一种磁流体密封正压型防爆电机 |
| CN114017659A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-08 | 华北水利水电大学 | 一种便携式模拟微重力条件下精准磁流体润滑装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4486026A (en) * | 1982-02-10 | 1984-12-04 | Nippon Seiko K.K. | Sealing and bearing means by use of ferrofluid |
| US4526484A (en) * | 1983-09-21 | 1985-07-02 | Ferrofluidics Corporation | Ferrofluid thrust and radial bearing assembly |
| US4630943A (en) * | 1983-10-27 | 1986-12-23 | Ferrofluidics Corporation | Ferrofluid bearing and seal apparatus |
| JPS61210560A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Nec Corp | 磁気デイスク装置 |
| US4604229A (en) * | 1985-03-20 | 1986-08-05 | Ferrofluidics Corporation | Electrically conductive ferrofluid compositions and method of preparing and using same |
| US4694213A (en) * | 1986-11-21 | 1987-09-15 | Ferrofluidics Corporation | Ferrofluid seal for a stationary shaft and a rotating hub |
| JPH0612128B2 (ja) * | 1988-06-22 | 1994-02-16 | 株式会社日立製作所 | 軸受装置 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1184671A patent/JP2966433B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-07-17 US US07/553,375 patent/US5108198A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5108198A (en) | 1992-04-28 |
| JPH0351514A (ja) | 1991-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |