WO2005001300A1

WO2005001300A1 - 動圧軸受装置及びそれを用いた回転装置

Info

Publication number: WO2005001300A1
Application number: PCT/JP2004/008885
Authority: WO
Inventors: Akira Yamamura; Heiichi Unozawa
Original assignee: Ferrotec Corporation
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2005-01-06
Also published as: JPWO2005001300A1; CN1813138A; US20060273673A1; CN100543324C; JP4445924B2; US8007176B2

Abstract

　静止時は磁場により、回転時は遠心力により磁性流体を保持し、高飽和磁化値の磁性流体を用いること無く動圧軸受のポンピングの不安定に起因する磁性流体の漏れだし及び飛散を防止し、動圧軸受装置の耐用年数の長期化に対応する。そのためスラストプレート２を軸方向近傍に形成したシャフト１に、凸筒部を有するスリーブ３を相対的に回転自在に外嵌し、スラストプレート２の軸方向外方に環状カバー４を形成し、環状カバー４の径方向内方端を開口部とし、少なくとも二つの空隙部を磁性流体貯溜のためのリザーバ１０とし、磁性流体１２の端部１３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１５を設けたことを特徴とする。

Description

明細書

動圧軸受装置及びそれを用いた回転装置

背景技術

[0001] 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ボンビ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つ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ボンビ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。かかるボンビ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。

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 特許文献 1 :特開平 6 - 33941号公報 (第 3頁、第 1図及び第 3図）

特許文献 2 :米国特許第 4694213号明細書 (第 3-5頁、第 1図）

特許文献 3：特開 2001—112214号公報 (第 4—5頁、第 1図）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 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か、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ノレク損失も遞増することになる。他方、サマリウムコバルト又はネオジゥ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つ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ぐ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。

[0006] 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。磁性流体のリザ一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。

[0007] 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、動圧軸受のボンビ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。課題を解決するための手段

[0008] 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、該スラストプレ一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レ、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一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

[0009] 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つ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ゥム鉄ボロン等の比較的高価な磁力の強い磁石を用レ、る必要はなく、フェライト磁石等の磁力の弱レ、安価な磁石の利用も可能となる。力かる起磁力部材は、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レ、。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、開口部に向つ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レ、。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レ、。

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ぐ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力 S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 · ΟΑ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、航空機等の車輛用軸受、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。

[0011] (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)一 (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。

[0012] (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。

力、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。

[0013] (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)一 (5)のいずれか一に記載された動圧軸受装置である。

力かる構成を採用することにより、ボンビ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。

[0014] (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。

[0015] (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)一 (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ぐ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。

[0016] (9)上記（1)一 (8)のレ、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。

ここでレ、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 'M Ο ·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、航空機等の車輛、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。

発明の効果

[0017] 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。

[0018] 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。

[0019] 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、動圧軸受のボンビ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。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]本発明に係る実施形態の一例を示す縦断面図である。

[図 2]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 3]図 1の動圧軸受装置における磁力線解析図である。

[図 4]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。

[図 5]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]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 7]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 8]図 6の動圧軸受装置における磁力線解析図である。

[図 9]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 10]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 11]図 9の動圧軸受装置における磁力線解析図である。

[図 12]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 13]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 14] (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。

[図 15]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 16]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 17]本発明に係る製造方法の一例を示す縦断面図である。

[図 18]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。 [図 19]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。

[図 20]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

[0021] 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 環状カノく一

5, 45, 65 スラスト軸受部

7, 47, 67 ラジアノレ軸受部

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

発明の実施の形態

[0022] 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、コンビユ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力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。

[0023] 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、スパイラル形状やへ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。

[0025] 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 fま SUS420であり、スリーブ 3fま SUS304であり、環状カノ一 4fま 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レ、。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。力かる磁性流体 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。環状カバ一 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レ、。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、力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ゃスラストプレート 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。

[0026] 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と比較的大きぐ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の移動がなぐ開口部 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ぐ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。

[0027] 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力バー 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つて、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。

[0028] 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。力かる磁性流体 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の移動がなぐ開口部 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。

[0029] 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力バー 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。

[0030] 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。力かる磁性流体 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レ、ため径方向内側の開口部 11への磁性流体 12の端部 13の移動がなぐ開口部 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レ、。

[0031] 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力バー 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つて、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。

[0032] 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。力かる磁性流体 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。環状カバ一 4は非磁性部材でありシール機構に影響を及ぼさなレ、。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、力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レ、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レ、。

[0033] 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力バー 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つて、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。

[0034] 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。力かる磁性流体 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の移動がなぐ開口部 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。

[0035] 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ょりなるスリーブ 21が回転自在に外嵌されてレ、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がー体成形されてレ、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レ、。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。

[0036] 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 SUS 304であり、スリーブ 21 ίま SUS430であり、環状カノく一 4ίま 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。力かる磁性流体 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ゃスラストプレート 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。

[0037] 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， 1 3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と大きぐ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の移動がなぐ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レ、

[0038] 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 がー体成形されている。

[0039] 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。力かる磁性流体 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 11 8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。

[0040] 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の移動がなぐ磁力により保持される磁性流体 12は環状カバ一 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レ、。

[0041] 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レ、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。

[0042] 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， 1 3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へは流出しなレ、。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ぐまた枯渴することもなぐ常に一定に保たれ、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。

[0043] 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 1 4 (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がニ箇所に形成され、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に繋がってレ、る必要がある。

[0044] 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、力、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レ、。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レ、。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ぐ磁性流体 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。

[0046] 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。

[0047] 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。 [0048] 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、力、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。カロ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。

[0049] 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める。

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。力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。

[0050] 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 6 1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。

力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。

[0051] 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は非磁性部材によつて形成され、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、カウンタ一プレート 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ビ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ボンビ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 1 03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と力も構成されている。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 1 02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力バー 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 11 5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。

[0053] 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。

[0054] 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レ、。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。

[0055] 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レ、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の移動がなぐ開口部 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。

産業上の利用可能性

[0056] 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、動圧軸受のボンビ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 ·〇A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、航空機等の車輛、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

請求の範囲

[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。

[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。

[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請求項 1又は 2に記載された動圧軸受装置。

[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請求項 1一 3に記載された動圧軸受装置。

[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請求項 1又は 2に記載された動圧軸受装置。

[6] 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 1一 5のいずれか一に記載された動圧軸受装置。

[7] 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。

[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請求項 1一 7のいずれか一に記載された動圧軸受装置。

[9] 請求項 1一 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