JP4445924B2

JP4445924B2 - 動圧軸受装置及びそれを用いた回転装置

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Publication number: JP4445924B2
Application number: JP2005511034A
Authority: JP
Inventors: 章山村; 平一鵜ノ澤
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Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-24
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Description

本発明は、動圧軸受装置に係り、磁性流体の漏れ及び飛散を防止し、動圧のアンバランスによる流体のポンピングの不安定現象による不具合を解消する動圧軸受装置及びそれを用いたスピンドルモータに関する。
従来、動圧軸受装置としては、シャフトの端部にスラストプレートを固着し、スラストプレートの軸線方向の面と嵌入されたスリーブの凸筒部の対向面とによってスラスト動圧軸受部を形成し、シャフトの外周面と嵌入されたスリーブの凸筒部の対向面とによってラジアル動圧軸受部を形成し、かかる動圧軸受部に潤滑油を保持し、ロータの回転によって動圧を発生させるものが知られていた。かかる動圧軸受装置においては、動圧軸受部に充填された潤滑油の漏れ出しや飛散を効果的に防止する必要がある。更に磁性流体の媒体である潤滑油は、時間と共に大気中に蒸散するので、軸受の耐用年数が制限され、若しくは再充填というメンテナンスが必要であった。更に動圧軸受装置においては、動圧軸受部に生じるポンピングによる磁性流体の不安定な流動によりスリーブ等の回転が安定しないという問題もあった。かかるポンピングによる磁性流体の不安定な流動は、動圧軸受の発生する動圧が軸方向上下で不均衡となり、磁性流体がある一方向に流れることから生じる。

このように潤滑油の漏れ出しや飛散を防止する装置としては、磁性部材及び磁性流体を用いて磁気回路を構成することにより、磁性流体の端部をシールギャップ部によって磁気シールする装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。しかし、これらの装置は強い磁束によって磁性流体の両端部を保持する必要があるために、強力な永久磁石等を組込んだ磁気回路をスリーブ及びシャフト内に形成する必要があった。

また、表面張力と外気圧とのバランスを利用したテーパーシールも知られている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、テーパーシールには、テーパー状部の高さが徐々に拡大することによって、毛管現象を保持したまま潤滑油を貯溜するリザーバとしての機能があるが、テーパーシールは毛管現象を利用するために潤滑油を保持する隙間を狭くする必要がある。特に３．５インチ型コンピュータハードディスクドライブに用いられるスピンドルモータの動圧軸受装置では、テーパーシールの形状設計の自由度が極端に制限されており、かつ鏡面加工等による高い部品加工精度が要求されることから部品製作コストが高くなる。また貯溜容量を大きくするためには、テーパーの角度を極端に大きくする事が不可能なのでテーパー部の長さを長くせざるを得ないが、テーパーシールの形状設計の自由度が極端に制限されていることから問題があった。

特開平６−３３９４１号公報（第３頁、第１図及び第３図）米国特許第４６９４２１３号明細書（第３−５頁、第１図）特開２００１−１１２２１４号公報（第４−５頁、第１図）

本発明は、上記した従来技術の複数の問題点を解決するためになされたものである。
本発明の第一の課題は、磁性流体を保持する手段として、静止時は磁場により磁性流体を保持し、回転時は主に遠心力によって磁性流体を保持することにある。回転時における磁性流体を主に磁場により保持するためには、高飽和磁化値の磁性流体を用いると共に、磁力の強い磁石を用いる必要がある。しかし、一般に高飽和磁化値の磁性流体は粘度が高くなる傾向にあり、磁性流体の粘度が高くなれば動圧軸受のトルク損失も逓増することになる。他方、サマリウムコバルト又はネオジウム鉄ボロン等の磁力の強い磁石は非常に高価である。本発明は、回転時は主に遠心力によって磁性流体を保持することから静止時のみ磁場により磁性流体を保持することができれば良いことから高飽和磁化値の磁性流体を用いる必要はなく、またフェライト等の磁力の弱い安価な磁石を利用できるようにすることを課題とする。

本発明の第二の課題は、磁性流体貯溜のためのリザーバを設けることにより、動圧軸受部に使用する磁性流体の貯溜容量に余裕をもたせることにある。磁性流体のリザーバー容量を大きくとることにより、磁性流体の媒体である潤滑油の蒸散による動圧軸受装置の耐用年数の延命が図れるとともに、動圧軸受の温度上昇による磁性流体の体積膨張に十分に対応することができる。

更に本発明の第三の課題は、遠心力及びスリーブ内に設けた連通穴によって、回転時における軸受性能の低下を防止し、動圧軸受のポンピングの不安定現象により引き起こされる可能性のある磁性流体の漏れ出し及び飛散を防止することができる。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）円環状のスラストプレートを嵌着したシャフトに、該スラストプレート及び該シャフトに嵌入する凸筒部を有するスリーブを相対的に回転自在に外嵌し、該スラストプレートの軸方向内面と対向する凸筒部の軸方向外面によりスラスト動圧を発生する間隙部と、当該スリーブの凸筒部内周面と対向するシャフトの外周面によりラジアル動圧を発生する間隙部を形成し、これらの間隙部に磁性流体を封入した動圧軸受装置において、該スラストプレートの軸方向外方に空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバーをスリーブに形成し、該環状カバーの径方向内方端を開口部とし、該スラストプレートと当該環状カバーとの空隙部及び該スラストプレートの径方向外方と対向するスリーブの径方向内方の空隙部の少なくともこれら二つの空隙部を磁性流体貯溜のためのリザーバとし、当該リザーバを形成する該スラストプレートと当該環状カバーとの空隙部に磁性流体の端部を保持し、該磁性流体の端部より径方向外側に磁力線を集中させるための起磁力部材を設けたことを特徴とする動圧軸受装置である。

本発明に係る動圧軸受装置の静止時には、永久磁石等の起磁力部材の磁場によって磁性流体の端部が保持される。回転時にはスリーブ若しくはシャフトの回転に伴う遠心力が加わり、磁性流体の端部を安定して保持するため、磁性流体の漏れ出し及び飛散を確実に防止し、常に軸受部に磁性流体を保持することができる。また磁場を生じさせる磁石としては、主に静止時の磁性流体を保持すれば足りることから、サマリウムコバルト又はネオジウム鉄ボロン等の比較的高価な磁力の強い磁石を用いる必要はなく、フェライト磁石等の磁力の弱い安価な磁石の利用も可能となる。
かかる起磁力部材は、例えばスリーブ、環状カバー、スラストプレート等に磁性流体の端部より径方向外側に位置するように一体成形若しくは固着等される。またここでスリーブとは、スラストプレート及びシャフトに回転自在に外嵌された凸筒部と一体的に固着されているものを全て含む。従って、ロータハブと凸筒部を有する部材が物理的に異なるものであっても、一体として回転するものであれば、本発明においては全てスリーブとみなす。
更に起磁力部材により生じる磁力線は、リザーバ内において磁性流体の端部より径方向外側に集中させることができれば良い。従って、起磁力部材の磁化方向は軸方向に限られず径方向であっても良い。
又、環状カバーは非磁性部材なので、磁気シール手段に関与しない。従って、環状カバーの形状は、対面するスラストプレートと平行であってもよいし、開口部に向って拡開する形状であってもよい。
又、スラストプレートはシャフトと一体的に成形されていても良い。また上述のようにスリーブとは、スラストプレート及びシャフトに回転自在に外嵌された凸筒部と一体的に固着されているものを全て含むので、凸筒部と一体として回転するものであれば環状カバーの設けられた部分はスリーブとみなす。更に環状カバーとスリーブを一体成形した場合も本発明の範囲に含まれる。またスリーブに永久磁石等の起磁力部材等を介して環状カバーを固着してもよい。

またリザーバは、磁性流体を貯溜するために十分な容積が必要である。かかる容積は動圧軸受装置の大きさや動圧軸受装置の部品に使用される材料、並びに磁性流体の充填量によって異なるが、本発明に係るリザーバーは、貯溜する磁性流体を磁力及び遠心力により保持するため、リザーバーの隙間寸法や長さに余裕があり、かつリザーバー空間を任意の形状に設計することが可能で設計自由度が極めて高く、十分な容積を容易に確保でき、かつ高い部品加工精度が不要なことから部品製作コストを低廉させることができる。
本発明に係る動圧軸受装置は、シャフトに外嵌して回転する回転子を有するあらゆる回転装置に用いることができる。例えば、コンピュータハードディスクドライブ、ファン、ＣＤ・ＤＶＤ・ＭＯ・光ディスク等のマルチメディア製品、ファン等の各種小型精密モータの軸受として、家電・住設・ＯＡ機器・車載用・産業用等の中型モータの軸受として、工作機械の軸受、医療機器の軸受、タービン等の産業設備用軸受、リール、自動車、電車、船舶、航空機等の車輌用軸受、半導体・電子機器・電気製品・その他機械等の製造装置用軸受等が挙げられる。

（２）円環状のシールプレートを嵌着したシャフトに、該シールプレート及び該シャフトに嵌入する凸筒部を有するスリーブを相対的に回転自在に外嵌し、当該スリーブの凸筒部内周面と対向するシャフトの外周面によりラジアル動圧を発生する間隙部を形成し、この間隙部に磁性流体を封入した動圧軸受装置において、該シールプレートの軸方向外方に空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバーをスリーブに形成し、該環状カバーの径方向内方端を開口部とし、該シールプレートと当該環状カバーとの空隙部及び該シールプレートの径方向外方と対向するスリーブの径方向内方の空隙部の少なくともこれら二つの空隙部を磁性流体貯溜のためのリザーバとし、当該リザーバを形成する該シールプレートと当該環状カバーとの空隙部に磁性流体の端部を保持し、該磁性流体の端部より径方向外側に磁力線を集中させるための起磁力部材を設けたことを特徴とする動圧軸受装置である。
（３）環状カバーの軸方向外側面に起磁力部材を配置したことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載された動圧軸受装置である。
（４）起磁力部材として環状の永久磁石の磁極面に磁極片を配したことを特徴とする上記（１）〜（３）に記載された動圧軸受装置である。
ここで磁極片は、永久磁石の磁極面からの磁力線をリザーバ内において磁性流体端部より径方向外方位置に集中させる作用を有する。
本発明に係る動圧軸受装置は、上記（１）等と同様にシャフトに外嵌して回転する回転子を有するあらゆる回転装置に用いることができる。

（５）起磁力部材をスラストプレート若しくはシールプレートに配したことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載された動圧軸受装置である。
かかる構造を採用することにより、磁性材料からなるスリーブを介して磁気回路が形成される。
本発明に係る動圧軸受装置は、上記（１）等と同様にシャフトに外嵌して回転する回転子を有するあらゆる回転装置に用いることができる。

（６）スリーブに上下連通穴を形成したことを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか一に記載された動圧軸受装置である。
かかる構成を採用することにより、ポンピング等によって流動する磁性流体が上下連通穴を通じて還流することにより、軸方向上下のスラスト軸受部及びラジアル軸受部並びにリザーバの磁性流体保持量は一定に保たれ、更に局所的な負圧の発生を防止することにより、軸受性能の低下及び磁性流体の漏れ出し並びに飛散が発生することがない。
本発明に係る動圧軸受装置は、上記（１）等と同様にシャフトに外嵌して回転する回転子を有するあらゆる回転装置に用いることができる。

（７）スリーブに横連通穴を形成したことを特徴とする上記（６）記載の動圧軸受装置である。
横連通穴を形成することにより、回転時には磁性流体が常に還流することから、磁性流体に部分的な劣化が生じない。また混入した気泡を効率的に外部へ排出することができる。その結果、軸受機能が損なわれることがない。
本発明に係る動圧軸受装置は、上記（１）等と同様にシャフトに外嵌して回転する回転子を有するあらゆる回転装置に用いることができる。

（８）環状カバーの開口端及び／又はスラストプレート若しくはシールプレートの軸方向外側であって径方向内方に毛管現象を抑制する環状の段差を形成したことを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれか一に記載された動圧軸受装置である。
ここで環状の段差は、例えばスラストプレート若しくはシールプレートに対向する環状カバーの中間部分に環状のＲ形状を持った段差を設けることにより形成される。磁性流体はスラストプレート若しくはシールプレートとこれに対向する環状カバーとの空隙部に磁力によって保持されている。この間隙に保持されている磁性流体には、空隙の狭い部分ではスラストプレート若しくはシールプレート及び環状カバーと磁性流体の分子間力並びに磁性流体の分子間力による毛管現象が作用している。環状のＲ形状を設けることにより、スラストプレート若しくはシールプレート及び環状カバーと磁性流体との分子間力の作用する方向がＲ形状部分で変化し、かつ空隙の間隔を環状カバーの開口部に向って拡開することによって毛管現象が抑制されるので、段差の立上げ部分に磁性流体の端部が保持されることとなる。なお、環状カバーの段差の形状はＲ形状に限定されるものではなく、例えば稜線であってもよい。またかかる段差の形状は、スラストプレート若しくはシールプレートの軸方向外側であって径方向内側に凹状環部を設けることによって形成してもよいし、スラストプレート若しくはシールプレートの凹状環部と環状カバーのＲ形状を組み合わせることによって形成しても良い。
本発明に係る動圧軸受装置は、上記（１）等と同様にシャフトに外嵌して回転する回転子を有するあらゆる回転装置に用いることができる。

（９）上記（１）〜（８）のいずれか一に記載された動圧軸受装置を備えたことを特徴とする回転装置である。
ここでいう回転装置とは、シャフトに外嵌して回転する回転子を有するあらゆる回転体のことである。例えば、コンピュータハードディスクドライブ、ファン、ＣＤ・ＤＶＤ・ＭＯ・光ディスク等のマルチメディア製品、ファン等の各種小型精密モータ、家電・住設・ＯＡ機器・車載用・産業用等の中型モータのみならず、工作機械、医療機器、タービン、リール、自動車、電車、船舶、航空機等の車輌、半導体・電子・電気製品・その他機械等の製造装置等が挙げられる。
また動圧軸受装置を回転装置に組込む際に様々な設計上の態様が考えられる。例えば、コンピュータハードディスクドライブに用いられるスピンドルモータの場合には、単にスリーブとロータハブを一体成形し、環状カバーや起磁力部材を固着したもの、スリーブにロータハブを固着し、更に環状カバー等をロータハブに固着しているもの、凸筒部とロータハブを固着したもの、環状カバー等がスリーブと一体成形されているもの、スリーブの軸方向片側にのみロータハブ及び環状カバー等を固着したもの、スリーブを複数の部材により形成し、更にロータハブが固着されたもの等は全て本発明の範囲である。

本発明は、静止時は磁場により磁性流体を保持し、回転時は主に遠心力によって磁性流体を保持することにより、回転時の磁性流体を強力な磁場により保持する必要はないという効果がある。

また本発明は、磁性流体貯溜のためのリザーバを設けることにより、動圧軸受部に使用する磁性流体の貯溜容量に余裕をもたせることができ、磁性流体の媒体である潤滑油の蒸散による動圧軸受装置の耐用年数の延命が図れるとともに、動圧軸受の温度上昇による磁性流体の体積膨張に十分に対応することができる。

更に本発明は、遠心力及びスリーブ内に設けた連通穴によって、回転時における軸受性能の低下を防止し、動圧軸受のポンピングの不安定現象により引き起こされる可能性のある磁性流体の漏れ出し及び飛散を防止することができるという効果がある。

本発明に係る実施形態の一例を示す縦断面図である。本発明に係るスラストプレートの動圧溝を示す図１のＩＶ−ＩＶ矢視平面図及びスリーブとの位置関係を示した部分断面図である。図１の動圧軸受装置における磁力線解析図である。本発明に係る他の動圧軸受装置における磁力線解析図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。図６の動圧軸受装置における磁力線解析図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。図９の動圧軸受装置における磁力線解析図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。（ａ）は本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。本発明に係る他の実施形態の一例を示す縦断面図である。本発明に係る製造方法の一例を示す縦断面図である。本発明に係る直流型モータの一例を示す縦断面図である。本発明に係る他の直流型モータの一例を示す縦断面図である。本発明に係る他の直流型モータの一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１，３１，４１シャフト
２，１９，４２，６２スラストプレート
３，２１，２３，２６，３３，４３，６３スリーブ
４，３０，４４，６４，１０４環状カバー
５，４５，６５スラスト軸受部
７，４７，６７ラジアル軸受部
１０リザーバ
１２，７２磁性流体
１５，１６，２０，２５，５５，１０６永久磁石
１８磁性体部材
２４，２７上下連通穴
２８横連通穴

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。本実施の形態は、コンピュータハードディスクドライブに用いられるスピンドルモータの動圧軸受装置等を例にとって説明するが、本発明は以下に示す各実施例に限定されるものではない。

実施の形態１
図１は、請求項１に係る発明の一実施形態の概略を示す縦断面図である。
図１において、動圧軸受装置は、磁性部材よりなる円環状のスラストプレート２を固着した固定シャフト１に、凸筒部１７を有する非磁性部材よりなるスリーブ３を回転自在に外嵌し、スラストプレート２の軸方向内面と凸筒部１７の軸方向外面によりスラスト動圧を発生するスラスト軸受部５と、凸筒部１７の内周面と対向するシャフト１の外周面によりラジアル動圧を発生するラジアル軸受部７を形成して、これらの軸受部５，７に磁性流体１２を封入したものである。
また動圧軸受の剛性やダンピング等の軸受性能を高めるために、スラスト軸受部５にはスラスト動圧溝６が、またラジアル軸受部７にはラジアル動圧溝８が形成されるのが一般的である。なおこのような動圧溝６，８は、スラストプレート２の軸方向内面若しくは対向するスリーブ３の凸筒部１７の軸方向外面、及びシャフト１の径方向外面若しくは対向するスリーブ３の凸筒部１７の径方向内面に設けられる。動圧溝としては、スパイラル形状やヘリングボーン形状等の動圧溝が用いられる。更にリザーバ１０との関連においてより効果的なスラスト動圧溝６の形態を図２に則して説明する。図２（ａ）は、図１におけるスパイラル形状の動圧溝６を示したスラストプレート２のＩＶ−ＩＶ矢視平面図及びスリーブ３との相対位置を示した部分断面図（ｂ）である。動圧軸受装置が回転すると、スラストプレート２におけるスラスト動圧溝６の作用によって磁性流体１２は径方向内側へ押し込まれる。更に押し込まれた磁性流体１２によって軸受部５，７には動圧が発生する。本実施例におけるスパイラル動圧溝６の外周部は、スリーブ３の凸筒部の軸方向外面に形成されたスラスト軸受部の径方向外方に形成される凹部１４のスラストプレート側の対向面に張り出した余剰部Ｓとなる。凹部１４はリザーバ１０の一部を形成する溝であり、磁性流体１２が貯留されている。凹部１４には多量の磁性流体１２が貯留されているので、凹部１４が形成されていない場合に比較して、凹部１４のスラストプレート側の対向面の余剰部Ｓによって、より多くの磁性流体１２がスラスト軸受部５へ流動する。この流動によってスラスト軸受の動圧がより効果的に発生する。なおスラスト動圧溝６をスリーブ３の凸筒部の軸方向外面に形成する場合は、スリーブ３の凸筒部の軸方向外面を平面に形成し、リザーバ及び余剰部Ｓを設けるように対向するスラストプレート２の軸方向内面に凹部１４が形成される。

更に図１に示すようにスラストプレート２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された０．３ｍｍの空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバー４がスリーブ３に固着されている。このスラストプレート２と環状カバー４とによって形成される空隙部、該スラストプレート２の径方向外面と対向するスリーブ３の径方向内面によって０．２ｍｍの間隔を有する空隙部及びスラスト軸受部の径方向外側にスリーブ３の凸筒部径方向外側であって軸方向外方に形成される０．１ｍｍの間隔を有する空隙部によって磁性流体貯溜のためのリザーバ１０を形成し、このリザーバ１０を形成する該スラストプレート２と当該環状カバー４との空隙部に磁性流体１２の両端部を保持し、この磁性流体１２の両端部１３，１３より径方向外側であって、スリーブ３と環状カバー４の間に軸方向に磁化した環状の永久磁石１５が挟持されている。但し、具体的間隔はこれに限定されるものではない。

ここで、上記シャフト１の材質はＳＵＳ（ステンレス）３０４であり、スラストプレート２の材質はＳＵＳ４２０であり、スリーブ３はＳＵＳ３０４であり、環状カバー４はＳＵＳ３０４であり、永久磁石１５はフェライトプラマグによって形成されている。但し、材料はこれに限定されるものではない。例えばシャフト１はＳＵＳ４２０等で形成してもよい。
静止時において、磁性流体１２の端部１３は、環状カバー４の開口部１１から径方向外側に保持されている。かかる磁性流体１２の端部１３は、永久磁石１５による磁場によって保持されている。図３は磁力線の流れを示す磁力線解析図である。環状カバー４やスリーブ３は非磁性部材により構成されているので、シール機構に影響を及ぼすことはない。磁力線は、磁性部材であるスラストプレート２及びリザーバ１０に保持された磁性流体１２を通って永久磁石１５に至る磁気回路を形成する。磁力線は主にＡで示す二箇所に集中し、かかる部分を中心に磁気勾配が形成され磁性流体１２を保持する。
又、永久磁石の磁化方向は軸方向に限られず径方向であっても良い。図４は、永久磁石の磁化方向を径方向にした場合における磁力線の流れを示す磁力線解析図である。ここで環状カバー４やスリーブ３は非磁性部材により構成され、シャフト１やスラストプレート２やは磁性部材により構成されている。磁力線は、リザーバ１０に保持された磁性流体１２を通ってスラストプレート２及びシャフト１に至る。磁力線は磁性流体１２の端部１３より径方向外方に集中し、磁性流体１２の端部１３を保持する。

回転時には、遠心力の作用によって軸に対して直交する面積に略比例して磁性流体１２を径方向外側に押し込む力が働く。その結果、磁性流体１２の端部１３は均衡し、かつ安定して保持される。
また上記のリザーバ１０におけるスラストプレート２と環状カバー４の空隙部は間隔寸法約０．３ｍｍと比較的大きく、この間隙部を構成する周辺部材に高精度の加工は必要なく製作が容易である。更に毛管現象の影響が殆どないため径方向内側の開口部への磁性流体１２の移動がなく、開口部１１より磁性流体１２の動圧軸受装置外部への漏れ出し及び飛散はない。
なお実施の形態１は、固定シャフトと回転スリーブによって動圧軸受装置が構成されているが、これに限られるものではなく、回転シャフトと固定シャフトによって動圧軸受装置を構成しても良い。

実施の形態２
図５は、請求項３に係る発明の一実施形態の部分概略を示す縦断面図である。
図５において、動圧軸受装置は、固定シャフト１に磁性部材よりなる円環状のスラストプレート２が固着され、スラストプレート２及びシャフト１に嵌入する凸筒部を有する非磁性部材よりなるスリーブ３が回転自在に外嵌されている。更にスラストプレート２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバー４がスリーブ３に固着されている。この磁性流体１２の端部１３より径方向外側であって、環状カバー４の軸方向外側に環状の永久磁石１６が固着されている。

静止時において、磁性流体１２の端部１３は、開口部１１から径方向外側に保持されている。かかる磁性流体１２の端部１３は、永久磁石１６による磁場によって保持されている。回転時における動圧軸受装置には、遠心力が生じ磁性流体１２の端部１３を安定して保持する。実施の形態１と同様に毛管現象の影響が殆どないため径方向内側の開口部１１への磁性流体１２の移動がなく、開口部１１より磁性流体１２の動圧軸受装置外部への漏れ出し及び飛散はない。

実施の形態３
図６は、請求項３に係る発明の他の実施形態の一例を示す縦断面図である。
図６において、動圧軸受装置は、固定シャフト１に磁性部材よりなる円環状のスラストプレート２が固着され、スラストプレート２及びシャフト１に嵌入する凸筒部を有する非磁性部材よりなるスリーブ３が回転自在に外嵌されている。更にスラストプレート２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバー１０４がスリーブ３に固着されている。この磁性流体１２の端部１３より径方向外方であって、環状カバー１０４の軸方向外側に環状の永久磁石１０６が固着されている。

静止時において、磁性流体１２の端部１３は、開口部１１から径方向外側に保持されている。かかる磁性流体１２の端部１３は、永久磁石１０６による磁場によって保持されている。回転時における動圧軸受装置には、遠心力が生じ磁性流体１２の端部１３を安定して保持する。実施の形態１と同様に毛管現象の影響が殆どないため径方向内側の開口部１１への磁性流体１２の端部１３の移動がなく、開口部１１より磁性流体１２の動圧軸受装置外部への漏れ出し及び飛散はない。

実施の形態４
図７は、請求項４に係る発明の一実施形態の部分概略を示す縦断面図である。
図７において、動圧軸受装置は、固定シャフト１に磁性部材よりなる円環状のスラストプレート２が固着され、スラストプレート２及びシャフト１に嵌入する凸筒部を有する非磁性部材よりなるスリーブ３が回転自在に外嵌されている。更にスラストプレート２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバー４がスリーブ３に固着されている。この磁性流体１２の端部１３より径方向外側であって、環状カバー４の軸方向外側に環状の永久磁石１６が固着されている。更に永久磁石１６を覆うように磁極片である環状の磁性体部材１８が配されている。

静止時において、磁性流体１２の端部１３は、開口部１１から径方向外側に保持されている。かかる磁性流体１２の端部１３は、永久磁石１６による磁場によって保持されている。図８は本実施例における磁力線の流れを示す磁力線解析図である。環状カバー４は非磁性部材でありシール機構に影響を及ぼさない。磁力線は磁極片である磁性体部材１８からリザーバ１０に保持される磁性流体１２並びに磁性部材であるスラストプレート２を通って永久磁石１６に至る磁気回路を形成する。磁力線は磁極片の作用により収束し、かかる収束箇所を中心にして磁気勾配が形成され磁性流体１２を保持する。回転時における動圧軸受装置には、遠心力が生じ磁性流体１２の端部１３を安定して保持する。実施の形態１と同様に毛管現象の影響が殆どないため径方向内方の開口部１１への磁性流体１２の端部１３の移動がなく、開口部１１より磁性流体１２の動圧軸受装置外部への漏れ出し及び飛散はない。

実施の形態５
図９は、請求項４に係る発明の他の実施形態の一例を示す縦断面図である。
図９において、動圧軸受装置は、固定シャフト１に磁性部材よりなる円環状のスラストプレート２が固着され、スラストプレート２及びシャフト１に嵌入する凸筒部を有する非磁性部材よりなるスリーブ３が回転自在に外嵌されている。更にスラストプレート２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバー４がスリーブ３に固着されている。この磁性流体１２の端部１３より径方向外方であって、環状カバー４の軸方向内側に環状の永久磁石１１６がスリーブ３に固着されている。更に永久磁石１１６を覆うように環状の磁極片１０８が配されている。

静止時において、磁性流体１２の端部１３は、開口部１１から径方向外側に保持されている。かかる磁性流体１２の端部１３は、永久磁石１１６による磁場によって保持されている。永久磁石１１６より生じる磁力線は磁極片１０８の作用により収束し、かかる収束箇所を中心にして磁気勾配が形成され磁性流体１２を保持する。回転時における動圧軸受装置には、遠心力が生じ磁性流体１２の端部１３を安定して保持する。実施の形態１と同様に毛管現象の影響が殆どないため径方向内側の開口部１１への磁性流体１２の端部１３の移動がなく、開口部１１より磁性流体１２の動圧軸受装置外部への漏れ出し及び飛散が防止される。

実施の形態６
図１０は、請求項５に係る発明の一実施形態の概略を示す縦断面図である。
図１０において、動圧軸受装置は、非磁性部材よりなる一対の円環状のスラストプレート１９，１９を固着した固定シャフト１に、両スラストプレート１９，１９間に嵌入する凸筒部を有する磁性部材よりなるスリーブ２１が回転自在に外嵌されている。更に一対のスラストプレート１９，１９の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる一対の環状カバー４，４がスリーブ２１に固着されている。この磁性流体１２の両端部１３，１３より径方向外側であって、スラストプレート１９に環状の永久磁石２０が一体成形されている。
ここで、動圧軸受の剛性やダンピング等の軸受性能を高めるために動圧軸受部における磁性流体１２の圧力を高めるのが好ましい。そこでスラストプレート１９，１９の軸方向内面若しくは対向するスリーブ２１の凸筒部の軸方向外面、及びシャフト１の径方向外面若しくは対向するスリーブ２１の凸筒部の径方向内面に動圧溝を設けるのが一般的である。

ここで、上記シャフト１の材質はＳＵＳ３０４であり、スラストプレート１９の材質はＳＵＳ３０４であり、スリーブ２１はＳＵＳ４３０であり、環状カバー４はＳＵＳ３０４であり、永久磁石２０はフェライトプラスチックマグネットによって形成されている。但し、材料はこれに限定されるものではない。
静止時における動圧軸受装置において、磁性流体１２の両端部１３，１３は、開口部１１から径方向外側に保持されている。かかる磁性流体１２の両端部１３，１３は、永久磁石２０によって発生する磁場によって保持されている。図１１は磁力線の流れを示す磁力線解析図である。環状カバー４やスラストプレート１９は非磁性部材により構成されているので、シール機構に影響を及ぼすことはない。磁力線は、磁性部材であるスリーブ２１及びリザーバ１０に保持された磁性流体１２を通って永久磁石２０に至る磁気回路を形成する。磁力線が集中する部分を中心に磁気勾配が形成され磁性流体１２は保持される。

回転時における動圧軸受装置には、遠心力が作用し磁性流体１２の両端部１３，１３を安定して保持する。特にスラストプレート１９と環状カバー４の空隙部は間隔寸法約０．３ｍｍと大きく、この空隙部を構成する周辺部材に高精度の加工は必要なく製作が容易である。また、毛管現象の影響が殆どないため径方向内側の開口部１１への磁性流体１２の両端部１３，１３の移動がなく、磁力により保持される磁性流体１２は環状カバー４の開口部１１より動圧軸受装置外部へ漏れ出し及び飛散することはない。

実施の形態７
図１２は、請求項５に係る発明の他の実施形態の一例を示す縦断面図である。
図１２において、動圧軸受装置は、シャフト１に非磁性部材よりなる円環状のスラストプレート１１９が固着され、スラストプレート１１９及びシャフト１に嵌入する凸筒部を有する磁性部材よりなるスリーブ２１が回転自在に外嵌されている。更にスラストプレート１１９の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバー４がスリーブ２１に固着されている。この磁性流体１２の両端部１３，１３より径方向外側であって、スラストプレート１１９に環状の永久磁石１２０及び磁極片１１８が一体成形されている。

静止時における動圧軸受装置において、磁性流体１２の端部１３は、開口部１１から径方向外側に保持されている。かかる磁性流体１２の端部１３は、永久磁石１２０による磁場によって保持されている。永久磁石１２０の磁極面に固着されている磁極片１１８より生じた磁力線は径方向外側に集中し、磁性部材であるスリーブ２１及びリザーバ１０に保持された磁性流体１２を通って磁気回路を形成する。磁力線が集中する部分を中心に磁気勾配が形成され磁性流体１２は保持される。

回転時における動圧軸受装置には、遠心力が作用し磁性流体１２の端部１３を安定して保持する。また、毛管現象の影響が殆どないため径方向内方の開口部１１への磁性流体１２の端部１３の移動がなく、磁力により保持される磁性流体１２は環状カバー４の開口部１１より動圧軸受装置外部へ漏れ出し及び飛散することはない。

実施の形態８
図１３は、請求項６に係る発明の一実施形態の概略を示す縦断面図である。
図１３において、動圧軸受装置は、磁性部材よりなる一対の円環状のスラストプレート２を上下部に固着した固定シャフト１に、両スラストプレート２間に嵌入する凸筒部を有する非磁性部材よりなるスリーブ２３が回転自在に外嵌されている。更に一対のスラストプレート２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる一対の環状カバー４がスリーブ２３に固着されている。この磁性流体１２の両端部より径方向外方であって、スリーブ２３と環状カバー４の間に環状の永久磁石２５が挟持されている。更にスリーブ２３には上下連通穴２４が二箇所に形成されている。なお動圧軸受が安定して動作し得るのであれば、上下連通穴は一箇所でもよいし、三箇所以上でも良い。
ここで、動圧軸受の剛性やダンピング等の軸受性能を高めるために動圧軸受部５，７，５’，７’における磁性流体１２の圧力を高めるのが好ましい。そこでスラストプレート２，２の軸方向内面若しくは対向するスリーブ２３の凸筒部の軸方向外面、及びシャフト１の径方向外面若しくは対向するスリーブ２３の凸筒部の径方向内面に動圧溝を設けるのが一般的である。

上下連通穴２４を形成することにより、回転時において軸受部５，７，５，７に常に安定した動圧が生じることになる。例えば、軸方向下側のスラスト軸受部５’及びラジアル軸受部７’に保持されている磁性流体１２が、軸方向上側のスラスト軸受部５及びラジアル軸受部７に流入した場合、遠心力が軸方向上下の磁性流体１２の両端部１３，１３を均衡させるように作用するので、磁性流体１２はリザーバ１０を通じて軸方向上側の開口部１１へは流出しない。そこで磁性流体１２は、上下連通穴２４に流れ込み、磁性流体１２が流出している軸受部５’，
７’へ流入するため、軸方向上下のスラスト軸受部５，５’及びラジアル軸受部７，７’並びにリザーバ１０の磁性流体保持量が不均衡になることはなく、また枯渇することもなく、常に一定に保たれ、軸受性能の低下及び磁性流体１２の漏れ出し並びに飛散が発生することがない。

実施の形態９
図１４（ａ）は、請求項７に係る発明の一実施形態の概略を示す縦断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図である。
図１４において、動圧軸受装置は、磁性部材よりなる一対の円環状のスラストプレート２を上下部に固着した固定シャフト１に、両スラストプレート２間に嵌入する凸筒部を有する非磁性部材よりなるスリーブ２６が回転自在に外嵌されている。更に一対のスラストプレート２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる一対の環状カバー４がスリーブ２６に固着されている。この磁性流体１２の両端部１３，１３より径方向外側であって、スリーブ２６と環状カバー４の間に環状の永久磁石２５が挟持されている。スリーブ２６には上下連通穴２７及び横連通穴２８が二箇所に形成され、更に封止のためのフッ素ゴムボール２９が配置されている。横連通穴２８は一箇所に形成しても良いし、複数形成しても良いが、上下連通穴２７に繋がっている必要がある。

またスラストプレート２，２の軸方向内面及びシャフト１の径方向外面にスパイラル動圧溝６，７が形成されている。但し、かかる動圧溝６をスリーブ２６の凸筒部の軸方向外面に形成してもよい。また動圧溝７をスリーブ２６の凸筒部の径方向内面に形成してもよい。なお動圧溝６は磁性流体１２をシャフト方向に流動させるものであれば良くスパイラル動圧溝に限定されない。例えば、ヘリングボーン動圧溝等の形状であってもよい。このような動圧溝６，７と横連通穴２８を形成することにより、回転時には動圧構造等によって径方向内方側へ磁性流体１２が流動し、動圧軸受部５，７，５，７を経由し、横連通穴２８から上下連通穴２７を通って、動圧軸受部５，７，５，７に還流する。この還流により磁性流体１２は局所的に滞留することがなく、磁性流体１２に部分的に劣化が生じることがないので動圧軸受装置の寿命が長くなり、長期に渡って安定的な使用が可能となる。また軸方向上下のラジアル軸受部７，７の間には、磁性流体注入時に混入した気泡が残留している場合や気泡が浸入してくる場合がある。このような気泡が軸受の回転と共に両ラジアル軸受部７，７に入り込み、動圧発生機能に悪影響を与える可能性がある。しかし、横連通穴２８を形成することによって、両ラジアル軸受部７，７の間にある気泡が磁性流体１２と共に横連通穴２８を通じて還流し、還流した磁性流体１２に含まれる気泡のみがリザーバ１０，１０を通じて開口部１１より排出されることにより、軸受部等に残留する気泡によって軸受機能が損なわれることがなくなる。

実施の形態１０
図１５は、請求項８に係る発明の一実施形態の概略を示す縦断面図である。
図１５において、動圧軸受装置は、磁性部材よりなる一対の円環状のスラストプレート２，２を上下部に固着した固定シャフト１に、両スラストプレート２，２間に嵌入する凸筒部を有する非磁性部材よりなるスリーブ３が回転自在に外嵌されている。更に一対のスラストプレート２，２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる一対の環状カバー３０，３０がスリーブ３に固着されている。この磁性流体１２の両端部１３，１３より径方向外側であって、スリーブ３と環状カバー３０の間に環状の永久磁石２５が挟持されている。
ここで、動圧軸受の剛性やダンピング等の軸受性能を高めるために動圧軸受部における磁性流体１２の圧力を高めるのが好ましい。そこでスラストプレート２，２の軸方向内面若しくは対向するスリーブ３の凸筒部の軸方向外面、及びシャフト１の径方向外面若しくは対向するスリーブ３の凸筒部の径方向内面に動圧溝を設けるのが一般的である。
また本実施例における環状カバー３０の開口部１１側の端部には、磁性流体１２の両端部１３，１３を保持するように環状の段差が形成されている。環状の段差によって、スラストプレート２と環状カバー３０の間隔は、開口部１１近傍においては、０．５ｍｍであって、段差のない径方向外方においては、０．３ｍｍと狭くなる。

段差のない環状カバーとした場合には、開口部１１まで同じ毛管力が作用するため、静止時の毛管現象を十分に抑制するには少なくとも０．５ｍｍ以上の間隔が必要となる。しかし、環状カバー３０とスラストプレート２の間隔を広げることによるリザーバ容積を大きくすると保持しなければならない磁性流体１２の体積が増加する。従って、外部より衝撃等が加わった場合に磁力により磁性流体１２を保持しきれずに、磁性流体１２の飛散あるいは漏れ出しにつながる可能性が高くなる。本実施の形態における環状カバー３０を採用することにより、静止時に隙間の狭い部分で作用しているスラストプレート２及び環状カバー３０と磁性流体１２の分子間力、並びに磁性流体１２の分子間力により毛管現象が、環状プレートの環状段差の部分で各分子間力の作用する方向が変化し毛管現象を抑制する。その結果、磁性流体が段差を乗り越えにくくなり、磁気シール手段と相俟って磁性流体１２の端部１３が環状プレート開口部１１に達することを防止でき、更にリザーバ１０の容積が必要以上に大きくなることを避けられ、磁性流体の飛散または漏れ出しに対する耐衝撃性が向上する。

実施の形態１１
図１６は、本発明の別の一実施形態の概略を示す縦断面図である。
図１６において、動圧軸受装置は、磁性部材よりなる一対の円環状のスラストプレート２，２を上下部に固着した固定シャフト３１に、両スラストプレート２，２間に嵌入する凸筒部を有する非磁性部材よりなるスリーブ３３が回転自在に外嵌されている。更に一対のスラストプレート２，２の軸方向外方に磁性流体１２の充填された空隙部を介して非磁性部材よりなる一対の環状カバー４，４がスリーブ３３に固着されている。この磁性流体１２の両端部１３，１３より径方向外側であって、スリーブ３３と環状カバー４，４の間に環状の永久磁石２５，２５が挟持されている。
ここで、動圧軸受の剛性やダンピング等の軸受性能を高めるために動圧軸受部における磁性流体１２の圧力を高めるのが好ましい。そこでスラストプレート２，２の軸方向内面若しくは対向するスリーブ３３の凸筒部の軸方向外面、及びシャフト１の径方向外面若しくは対向するスリーブ３３の凸筒部の径方向内面に動圧溝を設けるのが一般的である。

また本実施の形態においては、ラジアル軸受部７，７は開口部近傍の磁性流体１２の両端部１３，１３より径方向外方に位置している。本実施の形態におけるラジアル軸受部７，７は、磁性流体１２の両端面と略同位置より径方向外方にあることを要する。軸受装置の回転時には、遠心力の作用によって磁性流体１２の内圧が高められるが、かかる内圧が高められるのは開口部近傍の磁性流体端面１３，１３より径方向外方にある磁性流体のみであり、磁性流体端面１３，１３より径方向内方にある磁性流体では内圧が低くなる。
本実施の形態においては、スラスト軸受部５並びにラジアル軸受部７に保持される磁性流体を含む全ての磁性流体１２が、磁性流体端部１３，１３より径方向外方にあるため、どの位置にある磁性流体にも内圧を高める方向に遠心力が作用している。加えて内圧が高められた磁性流体１２が軸受部５，７，５，７の動圧溝６，８，６，８に供給されるため、動圧発生機構により発生される圧力が高められ軸受性能が向上する。

実施の形態１２
動圧軸受装置の製造方法について、図１７を用いて説明する。この製造方法は、磁性流体の端部のある一方の開口部を磁気シールせずに磁性流体を注入するものである。
一対の円環状のスラストプレート６２を軸方向両端部近傍に固着したシャフト６１に、両スラストプレート６２，６２間に嵌入する凸筒部を有するスリーブ６３を回転自在に外嵌し、両スラストプレート６２，６２の軸線方向内面と凸筒部の軸線方向外面によりスラスト動圧を発生するスラスト軸受部６５と、凸筒部内周面と該シャフトの外周面によりラジアル動圧を発生するラジアル軸受部６７を形成して、このスラストプレート６２の軸方向外方に空隙部を介して一対の環状カバー６４，６４をスリーブ６３に固着し、このスラストプレート６２と環状カバー６４との空隙部及びスラストプレート６２の径方向外面と対向するスリーブ６３の径方向内面の空隙部等を磁性流体貯溜のためのリザーバ７０とし、軸方向下側にある環状カバー６４の軸方向外側に永久磁石７５’を固着した後に、スラストプレート６２と環状カバー６４との空隙部に磁性流体７２の両端部７３，７３が保持されるように他方の環状カバー６４と該シャフトの開口部１１より磁性流体７２を充填した後、軸方向上側にある環状カバー６４の軸方向外側に永久磁石７５を固着する。
かかる製造方法によって、永久磁石７５の磁力の影響を受けずに磁性流体７２を動圧部等及びリザーバ７０等の間隙部に注入することができる。

実施の形態１３
次に動圧軸受装置の製造方法について、図１７を用いて説明する。この製造方法は、永久磁石７５，７５’を固着する前に、磁性流体７２を注入するものである。
先ず一対の円環状のスラストプレート６２を軸方向両端部近傍に固着したシャフト６１に、両スラストプレート６２，６２間に嵌入する凸筒部を有するスリーブ６３を回転自在に外嵌し、両スラストプレート６２，６２の軸線方向内面と凸筒部の軸線方向外面によりスラスト動圧を発生するスラスト軸受部６５と、凸筒部内周面と該シャフトの外周面によりラジアル動圧を発生するラジアル軸受部６７を形成し、このスラストプレート６２の軸方向外方に空隙部を介して一対の環状カバー６４をスリーブ６３に固着し、このスラストプレート６２と環状カバー６４との空隙部及びスラストプレート６２の径方向外面と対向するスリーブ６３の径方向内面の空隙部等を磁性流体貯溜のためのリザーバ７０とし、スラストプレート６２と環状カバー６４との空隙部に磁性流体７２の両端部７３，７３が保持されるように開口部１１より磁性流体７２を充填した後、環状カバー６４の軸方向外側に永久磁石７５，７５’を固着する。
かかる製造方法によって、永久磁石７５，７５’の磁力の影響を受けずに磁性流体７２を動圧部等及びリザーバ７０等の間隙部に注入することができる。

実施の形態１４
図１８は、請求項２に係る直流型モータの一実施形態の概略を示す縦断面図である。
図１８におけるスピンドルモータは、ステータコア７８が固着されたブラケット７９と、このブラケット７９の中央開口部に下部が固定されているシャフト８１と、このシャフト８１に対して回転自在に外嵌されたスリーブ８３と、このスリーブ８３に外嵌されたロータハブ８７とから構成されている。またスリーブ８３の上端はカウンタープレート９２によって封止され、スラストプレート８２の上面と対向するカウンタープレート９２の下面、及びスラストプレート８２の下面と対向するスリーブ８３の凸筒部の上面によってスラスト軸受部８５，８５’が構成されている。磁性流体９０の端部９３は、スリーブ８３の下端に固着された環状カバー８４と、シャフト８１の下端近傍に固着されたマグネット９６が形成されたシールプレート９７との間隙部に保持されている。環状カバー８４には、磁極片９４が嵌着されている。磁極片９４は封止部における磁力線の流れを制御し、磁束密度を高める作用を奏する。なお環状カバー８４及びシールプレート９７は非磁性部材によって形成され、磁極片９４は磁性部材で形成されている。
またスリーブ８３には上下連通孔９５が形成されている。上下連通孔９５は、カウンタープレート９２に対向するスラスト軸受部８５と、その反対面のスラスト軸受部８５’における、それぞれのオイルポンピングのつり合いによっては、スラストプレート８２の側面部分に負圧が生じる場合があり、負圧が生じた場合にポンピングが阻害されたり、負圧発生部に気泡が生じる場合がある。このような場合は、上下連通孔９５によりスラストプレート８２の側面部分を大気圧に接する液面と連通させることにより当該部分での負圧の発生を防止することができる。本実施形態における上下連通孔９５は相対する二箇所に形成されている。このような上下連通孔９５は、円周上に等間隔で複数箇所設けるのが好ましい。これは上下連通孔９５が穿設されているスリーブ８３が回転することから重量バランスをとる必要があるからである。
なお、本実施の形態においてスリーブ８３とロータハブ８７は外嵌成形されているが、ロータハブ８７とスリーブ８３を一体成形しても良い。

実施の形態１５
図１９は、請求項２に係る直流型モータの一実施形態の概略を示す縦断面図である。
図１９におけるスピンドルモータは、ステータコア７８が固着されたブラケット７９と、このブラケット７９の中央開口部に下部が固定されているスリーブ１０３と、このスリーブ１０３に対して回転自在に内嵌されたスラストプレート１０２及びシールプレート１１７が固着されたシャフト１０１と、このシャフト１０１に外嵌されたロータハブ１０７とから構成されている。またスリーブ１０３の下端はカウンタープレート１１２によって封止され、スラストプレート１０２の下面と対向するカウンタープレート１１２の上面、及びスラストプレート１０２の上面と対向するスリーブ１０３の凸筒部の下面によってスラスト軸受部１０５，１０５’を構成する。磁性流体１１０の端部１１３は、スリーブ１０３の上端に固着された環状カバー１０４と、マグネット１１６が形成されたシールプレート１１７との間隙部に保持されている。環状カバー１０４には、磁極片１１４が嵌着されている。磁極片１１４は封止部における磁力線の流れを制御し、磁束密度を高める作用を奏する。なお環状カバー１０４及びシールプレート１１７は非磁性部材によって形成され、磁極片１１４は磁性部材で形成されている。またスリーブ１０３には上下連通孔１１５が形成され、スラストプレート１０２の側面部分の負圧の発生を防止する。本実施形態における上下連通孔１１５は一箇所に形成されている。これは上下連通孔１１５が穿設されているスリーブ１０３がブラケット７９に固定されており、回転しないことから重量バランスをとる必要がないからである。

実施の形態１６
図２０は、請求項９に係る直流型モータの一実施形態の概略を示す縦断面図である。
図２０におけるスピンドルモータは、ステータコア３８が固着されたブラケット３６と、このブラケット３６の中央開口部に端部が固定されているシャフト４１と、このシャフト４１に対して回転自在に外嵌された永久磁石５５が固着されたスリーブ４３と、このスリーブ４３及びロータマグネット３９が固着されたロータハブ（スリーブ）３７とから構成されている。本発明において環状カバー４４はロータハブ（スリーブ）３７に固着されている。なお、本実施の形態においてスリーブ４３とロータハブ３７は一体成形されているが、ロータハブ３７とスリーブ４３は別部材により固着成形しても良い。

固定シャフト４１の軸方向両端部近傍には、一対のスラストプレート４２が固着され、このスラストプレート４２の軸方向内面と、対向するスリーブ４３の凸筒部の軸方向外面においてスラスト軸受部４５，４５を形成し、スリーブ４３の凸筒部の径方向内面と、対向するシャフト４１の径方向外面において、ラジアル軸受部４７，４７を形成している。夫々の軸受部には磁性流体が充填されており、スラスト軸受部４５，４５においてスラスト動圧が発生し、ラジアル軸受部４７，４７においてラジアル動圧が発生する。
ここで、動圧軸受の剛性やダンピング等の軸受性能を高めるために動圧軸受部４５，４７，４５，４７における磁性流体５２の圧力を高めるのが好ましい。そこでスラストプレート４２，４２の軸方向内面若しくは対向するスリーブ４３の凸筒部の軸方向外面、及びシャフト４１の径方向外面若しくは対向するスリーブ４３の凸筒部の径方向内面に動圧溝を設けるのが一般的である。

磁性流体５２はスリーブ４３の凸筒部の上下面の軸方向外面、スリーブ４３及び永久磁石５５及び環状カバー４４の下面とスラストプレート４２の夫夫に対向する面によって形成されるリザーバ５０を通じて開口部１１近傍まで充填されている。
スピンドルモータの静止時には、磁性流体５２の両端部５３，５３は、磁性流体５２が永久磁石５５に引き付けられることにより、環状カバー４４とスラストプレート４２の間に保持されている。スピンドルモータの回転時には、遠心力によって、磁性流体５２の端部５３は均衡する。また、毛管現象の影響が殆どないため径方向内側の開口部１１への磁性流体５２の端部５３の移動がなく、開口部１１より磁性流体５２の動圧軸受装置外部への漏れ出し及び飛散はない。

以上詳述したように、本発明に係る動圧軸受装置は、静止時は磁場により磁性流体を保持し、回転時は主に遠心力によって磁性流体を保持し、動圧軸受部に使用する磁性流体の貯溜容量に余裕をもたせることができ、磁性流体の媒体である潤滑油の蒸散による動圧軸受装置の耐用年数の延命が図れるとともに、動圧軸受の温度上昇による磁性流体の体積膨張に十分に対応することができ、回転時における軸受性能の低下を防止し、動圧軸受のポンピングの不安定現象により引き起こされる可能性のある磁性流体の漏れ出し及び飛散を防止できる。かかる動圧軸受装置は、ポリゴンミラー、ファン、ＣＤ・ＤＶＤ・ＭＯ・光ディスク等のマルチメディア製品、ファン等の各種小型精密モータ、家電・住設・ＯＡ機器・車載用・産業用等の中型モータのみならず、工作機械、医療機械、タービン、リール、自動車、電車、船舶、航空機等の車輌、半導体・電子・電気製品・その他機械等の製造装置等として利用することができる。

Claims

円環状のスラストプレートを嵌着したシャフトに、該スラストプレート及び該シャフトに嵌入する凸筒部を有するスリーブを相対的に回転自在に外嵌し、該スラストプレートの軸方向内面と対向する凸筒部の軸方向外面によりスラスト動圧を発生する間隙部と、当該スリーブの凸筒部内周面と対向するシャフトの外周面によりラジアル動圧を発生する間隙部を形成し、これらの間隙部に磁性流体を封入した動圧軸受装置において、該スラストプレートの軸方向外方に空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバーをスリーブに形成し、該環状カバーの径方向内方端を開口部とし、該スラストプレートと当該環状カバーとの空隙部及び該スラストプレートの径方向外方と対向するスリーブの径方向内方の空隙部の少なくともこれら二つの空隙部を磁性流体貯溜のためのリザーバとし、当該リザーバを形成する該スラストプレートと当該環状カバーとの空隙部に磁性流体の端部を保持し、該磁性流体の端部より径方向外側に磁力線を集中させるためにフェライト等の比較的磁力の弱い起磁力部材を設け、径方向内側に磁力が弱まる磁気勾配を形成したことを特徴とする動圧軸受装置。
円環状のシールプレートを嵌着したシャフトに、該シールプレート及び該シャフトに嵌入する凸筒部を有するスリーブを相対的に回転自在に外嵌し、当該スリーブの凸筒部内周面と対向するシャフトの外周面によりラジアル動圧を発生する間隙部を形成し、この間隙部に磁性流体を封入した動圧軸受装置において、該シールプレートの軸方向外方に空隙部を介して非磁性部材よりなる環状カバーをスリーブに形成し、該環状カバーの径方向内方端を開口部とし、該シールプレートと当該環状カバーとの空隙部及び該シールプレートの径方向外方と対向するスリーブの径方向内方の空隙部の少なくともこれら二つの空隙部を磁性流体貯溜のためのリザーバとし、当該リザーバを形成する該シールプレートと当該環状カバーとの空隙部に磁性流体の端部を保持し、該磁性流体の端部より径方向外側に磁力線を集中させるためにフェライト等の比較的磁力の弱い起磁力部材を設け、径方向内側に磁力が弱まる磁気勾配を形成したことを特徴とする動圧軸受装置。
環状カバーの軸方向外側面に起磁力部材を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載された動圧軸受装置。
起磁力部材として環状の永久磁石の磁極面に磁極片を配したことを特徴とする請求項１〜３に記載された動圧軸受装置。
起磁力部材をスラストプレート若しくはシールプレートに配したことを特徴とする請求項１又は２に記載された動圧軸受装置。
スリーブに上下連通穴を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載された動圧軸受装置。
スリーブに横連通穴を形成したことを特徴とする請求項６記載の動圧軸受装置。
環状カバーの開口端及び／又はスラストプレート若しくはシールプレートの軸方向外側であって径方向内方に毛管現象を抑制する環状の段差を形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一に記載された動圧軸受装置。
請求項１〜８のいずれか一に記載された動圧軸受装置を備えたことを特徴とする回転装置。