JPH046667A - 回転装置及びモータあるいはその軸受構成体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気ディスク装置等の情報機器やオフィスオー
トメーション用機器に用いられる回転装置及び軸受構成
体に関する。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置の記録の高密度化を図るためには磁気
ディスク駈動系の回転精度を向上させる必要がある。磁
気ディスク装置の基本構成は第９図に示すように軸ｌに
ハブ６を介して取りつけられた磁気ディスク７及びこれ
を駆動するモータ１２、軸１を回転自在に支持する玉軸
受２８、情報の読み書きを行う磁気ヘッド３０．これを
駆動するボイスコイルモータ３１から成る。１２Ａはモ
ータ１２の固定子、１２Ｂは同じく回転子である。そし
て、磁気ディスク７は毎分３６００回転のスピードで定
速回転させている。従来、磁気ディスク７の回転精度を
維持するために軸１の両端を玉軸受２８で支持し、かつ
玉軸受２８に予圧をかけてラジアル及びスラスト方向の
位置決めを確実にしている。また、磁気ディスクの表面
が周辺の塵埃や油蒸気等の付着によって汚染されると情
報の読み書きができなくなるので磁気ディスク装置は密
閉状の容器内に構成されている。このため玉軸受２８に
封入された潤滑グリースの飛散を防止する目的でエンド
ブラケット２５に磁性流体シール２９が組み込まれてい
る。このシール機構は磁気ディスク装置に不可欠の構成
要素である。このように構成された磁気ディスク装置を
回転させると玉軸受を用いた場合、転動体や転道面がわ
ずかでも損傷すると玉の転勤に関係した不規則な振動が
発生し成長するので回転精度が維持できなくなる。この
ため、記録の高密度化や上記した問題を解決する目的で
玉軸受に代る軸受として流体軸受を用い回転の円滑さを
保ち精密回転させる方式が提案されている。

特開昭６０−８８２２３号では磁性流体を潤滑とシール
に共用し、あらかしめ軸受構成体に磁性流体を自蔵して
ラジアル軸受とスラスト軸受を潤滑し回転の円滑さを図
っている。特開昭５８−１３７６１７号では永久磁石を
軸受材料に用い磁気力で磁性流体を軸受摺動面に保持し
、流体潤滑で回転の円滑さを回っている。また、特開昭
５９−１４７１１７号では磁性流体シールに流体軸受を
構成するなど種々工夫された軸受構成体が開示されてい
る。このほか、複写機等に用いられるモータに於ても軸
受からの油漏れが許されないため軸シールに対しては種
々の工夫がなされている。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記した磁性流体を用いた流体軸受の構成体に於ては軸
受やモータ等の発熱で磁性流体が体積膨張して磁性流体
が溢れ出て軸の回転により遠心力で磁性流体が飛散する
おそれがある。しかし、温度上昇に対する配慮がされて
おらず、高速回転では磁性流体が飛散する問題があった
。また、磁気ディスク装置においてはラジアル及びスラ
スト軸受の軸受支持剛性を高め、確実な位置決めと回転
精度を高精度に維持する必要があるが、スラスト軸受に
対しては配慮されておらず、従来の流体軸受の軸受構成
体では回転精度を高めることができなかった。

本発明は構造簡単で磁性流体による汚染のない磁性流体
軸受を用い、磁気ディスク等の回転体の位置決めが確実
にできる軸受構成体を提供し１回転装置のクリーン化と
高精度回転化を図り、又、この発明が適用されるのに好
適なモータや磁気ディスク装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために第１の軸受構成体であるラジ
アル軸受はラジアル軸受摺動部に対向する位置の軸を中
空にしてリング状の永久磁石を中空部に配置し、軸と軸
受で構成される軸受摺動面のすきまに磁性流体を封入し
、軸表面に永久磁石の磁気力を用いて強固に保持させて
ラジアル軸受を構成している。また、温度上昇による磁
性流体の流出や飛散に対しては軸受両端部に溝を設は防
止している。さらに、装置内の空気の体積膨張によって
も磁性流体が流出し飛散するおそれがあるが、内圧力が
上昇しないように圧力バランス機構をもたせている。第
２の軸受構成体であるスラスト軸受は回転部材と静止部
材にリング状の永久磁石を対向配置させ、２組の対向し
た永久磁石の組合せでスラスト軸受を構成し、磁気力を
用いて磁気ディスクの軸方向の位置決めを行い回転精度
を高めている。

〔作用〕

本発明による磁性流体軸受の構成体はラジアル軸受摺動
面と対向する軸の中空部に永久磁石を配置しているので
軸受摺動面の磁性流体が磁化され軸の表面に強固に保持
される。したがって、確実な流体潤滑が補償されるとと
もに回転によっても磁性流体が軸に磁気力で保持されて
いるため飛散することはない。また、摺動面の発熱によ
って磁性流体が体積膨張するが軸受端部に周方向の溝を
設けているので回転しても磁性流体は飛散することはな
い。さらに、回転によって軸受やモータが発熱し装置内
の空気が体積膨張して内圧力を高めてラジアル軸受に封
入した磁性流体が軸受外に押し出されようとするが、装
置内外を連通する孔を設は大気圧と圧力バランスさせて
いるので、装置内が温度上昇しても磁性流体が流出する
ことはない。スラスト軸受構成体は永久磁石の磁気力を
利用して２組の対向した永久磁石の磁気力を釣り合せて
非接触状態に回転体を支持している。このため、磁石の
対向面間のすきまをせまく設定し磁気力を高めておくと
回転体を軸方向に高精度に位置決めすることができる。

したがって、本発明による軸受構成体を用いた回転装置
においては磁性流体の流出や飛散がなく、円滑かつ高精
度の回転が維持できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従い説明する。

第１図は本発明による軸受構成体を用いた磁気ディスク
装置を示す。磁気ディスク７はハブ６にスペーサリング
９を用いクランプ８で固定されていて、このハブ６はカ
ラー１７に装着されたラジアル軸受２ａ、２ｂによって
軸ｌに対して回転自在に支持されている。また、ハブ６
はラジアル軸受２ａ、２ｂとホルダ１０及び支持体１４
に固定されたリング状の永久磁石５ａ、５ｂ及び１５ａ
。

１５ｂで構成したスラスト軸受の磁気力を用い軸方向に
非接触状態に支持されている。そして、回転磁界を発生
させるモータ固定子１２とモータ回転子１１によって磁
気ディスクが駆動される。

１９及び２０はカバーであって磁気ディスク７に外部か
らの塵埃付着を防止するために取りつけられている。ラ
ジアル軸受２ａ及び２ｂは軸ｌとで構成されたすきまに
磁性流体３ａ及び３ｂが封入されていて、このすきまに
磁性流体を確実に保持させるためにラジアル軸受摺動面
と対向した位置の軸１の部分を中空にしてあり、リング
状の永久磁石４ａ及び４ｂを固定している。１８ａ、１
８ｂは磁石固定用の部材であり、装置内外は軸ｌに設け
た孔１３及び２５によって連通させている。

第２図はラジアル軸受及びスラスト軸受の構成を示した
部分断面図である。軸１の中空部に固定された希土類の
強磁性永久磁石４ａは軸方向に着磁（半径力に着磁して
もよい）してあり、ラジアル軸受２ａとのすきまに封入
された磁性流体３ａとは図示のような磁気回路を構成し
て磁性流体３ａを軸１の表面に保持している。この場合
磁性流体３ａの磁化を強めるために軸１は非磁性の材料
を用いたほうがよい。また、第１図に示した磁気ディス
ク装置に於ては軸１が固定、ラジアル軸受２ａが回転す
るためラジアル軸受２ａの端部に付着した磁性流体は遠
心力が作用し飛散するのでラジアル軸受２ａの両端に溝
２１を設けて磁性流体の飛散を防止している。回転によ
って溝２１に付着した磁性流体に回転が停止すると、磁
石に引きつけられて元の状態に戻る。

スラスト軸受はラジアル軸受２ａの端部に固定されたリ
ング状の永久磁石５ａとこれに対向した静止側のホルダ
１０に固定さ九た永久磁石５ｂで構成し、磁気反発力が
発生するように永久磁石を対向配置している。したがっ
て、回転体はこの磁気反発力で静止体と非接触に支持さ
れるが、磁気ディスク７はこの状態で確実な位置決めが
できないので、第１図に示すように軸１の固定側に同様
の永久磁石１５ａ及び１５ｂを対向配置して、この組合
せに於ては磁気吸引力が発生するように配置し、前記し
た磁気反発力と磁気吸引力をバランスさせて磁気ディス
ク７を非接触支持している。

この場合磁気吸引力が反発力よりも大きいと非接触支持
できなくなるので磁気吸引力の最大値よりも磁気反発力
の最大値を大きく設定する。このように磁気反発力と吸
引力により回転体を軸方向に非接触に位置決めできるが
、この磁気力は磁石対向面間のすきまを狭くするほど強
くなるので、軸方向の剛性を高めることができ、磁気デ
ィスク７を確実に位置決めすることができる。このよう
に構成した磁気ディスク装置を回転させるとラジアル軸
受及びモータの発熱によって、ラジアル軸受間の空気が
体積膨張するが、軸１に孔１３及び２５を設は装置の内
外を連通させているので常に大気圧力とバランスし、磁
性流体３ａ及び３ｂは装置内が温度上昇しても軸方向に
押し出されて流出することはない。

第３図はラジアル軸受の他の実施例を示したものでラジ
アル軸受の基本的な構成は第２図と同じであるが、異な
る点は軸１の表面に動圧発生用の溝２２を設け、ラジア
ル軸受の剛性を高めると共にこの溝２２によってより確
実に磁性流体３ａを軸受摺動面に保持させた点である。

すなわち、ラジアル軸受２ａの端部の磁性流体は回転に
よって溝２２の端部でかきとられて摺動面内に運びこま
九るので軸受端部から磁性流体が飛散せず、さらに、動
圧発生溝２２によって摺動面の潤滑膜の剛性を高めるこ
とができるので確実な流体潤滑が補償される。

第４図はラジアル軸受の他の実施例を示したもので、ラ
ジアル軸受の基本的な構成は上記した実施例と同じであ
るが、異なる点はラジアル軸受２ａの摺動部に多孔質の
摺動部材２４を設け、あらかしめ磁性流体を含浸して磁
性流体の補給を行なわせた点である。また本構成では多
孔質の摺動部材２４にオイルカバー２３を取りつけ上記
実施例と同様軸受の両端部に磁性流体飛散防止用の溝２
１を設けている。本実施例では摺動面の発熱によって含
浸された磁性流体が体積膨張して摺動面のすきまに磁性
流体３ａを供給する作用をもつ。

すなわち、摺動部材２４にこのような磁性流体の補給作
用をもたせると、磁性流体３ａが何らかの理由によって
不足していても、回転によって温度上昇すると含浸され
た磁性流体が摺動部ににしみ出てくるので潤滑不良を起
こさない利点がある。

回転が停止し温度が低下すると再び磁性流体が摺動部材
２４に吸収されるので磁性流体の消耗は起こらない。

第５図は本発明による他の実施例を示す図である。本実
施例は軸１にハブ６が固定されていて、軸１が静止体に
配置されたラジアル軸受２ａ及び２ｂによって回転自在
に支持されている。磁気デイスク装置としての構成は第
１図と同じであるが。

静止体であるエンドブラケット２５及び２６にラジアル
軸受２ａ及び２ｂが固定されていて、軸１にはモータ回
転子１１に装着されており、モータ固定子１２によって
軸１が駆動される。本発明によるラジアル及びスラスト
軸受構成体は本実施例に示すように軸回転形の磁気ディ
スク装置にも適用することができ、上記した軸固定形の
磁気ディスク装置と同等の作用効果をもたせることがで
きる。

第６図は本発明による他の実施例を示したもので、本構
成では軸１の端部に固定した永久磁石４ｂとオイルカバ
ー２３ｂに永久磁石２７とでスラスト軸受を構成し、ラ
ジアル軸受部の永久磁石をスラスト軸受の永久磁石とし
て兼用した実施例を示したものである。したがって、上
記した実施例よりも構造が簡単で部品点数が少なくてす
む利点がある。

第７図は本発明による他の実施例を示したもので、上記
実施例と異なる点はスラスト軸受を磁気反発力によって
回転体を軸方向に支持している点である。本実施例では
エンドブラケット１４及び２５とハブ６にリング状の永
久磁石５ａ、５ｂ及び１５ａ、１５ｂを対向配置させ、
永久磁石の対向面で両方共磁気反発力が発生するように
組合せている。本実施例のように磁気反発力を用いてス
ラスト軸受を構成しても上記実施例と同様に軸方向の支
持剛性を高めることができるので磁気ディスクを高精度
に位置決めすることができる。

上記した実施例は磁気ディスク装置に対する構成例であ
るが、第８図は本発明によるラジアル軸受構成体を複写
機のドラムやファン等に用いられるモータに適用した一
実施例を示す。軸１にはモータ回転子１１が取りつけら
れていて、軸１の両端をフレーム３２に配置されたラジ
アル軸受２ａ及び２ｂによって回転自在に支持し、モー
タ固定子１２の回転磁界によりモータが駆動される。ラ
ジアル軸受構成体は第２図と同じ構成で、ラジアル軸受
の端部には防塵用のカバー３３．３４を取りつけている
が、前記実施例と同等の作用効果を奏することはいうま
でもない。また、この種のモータには含油軸受を用いシ
ール機構を備えて油漏れを防止していたが、十分なシー
ルができないことがあったが、本発明によるラジアル軸
受構成体を適用することによりシール機構を設けなくて
も軸受部にシール機能を有するので確実なシールができ
る。さらに、ラジアル軸受に多孔質の材料を用いること
によりスラスト軸受部３５ａ、３５ｂに潤滑液を与えな
くてもラジアル軸受２ａ、２ｂに含浸された磁性流体に
よって潤滑できるので、従来用いられていた油潤滑によ
る軸受構成体に比較し、構造が簡単になる等の利点があ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば上記したように軸に永久磁石を配置する
ことによりラジアル軸受摺動面の磁性流体を磁化して強
固に保持することができるので。

確実な流体潤滑と磁性流体の飛散防止ができる。

また、多孔質の材料を軸受摺動材として用いて磁性流体
を補給することができるので確実な潤滑ができ、さらに
軸表面に動圧発生用の溝を設けることにより磁性流体の
飛散防止と軸受剛性を高めることができる。また、２組
の対向配置した永久磁石によるスラスト軸受の構成によ
って回転体の軸方向の支持剛性を高め、精度の高い位置
決めができる。さらに、装置内が温度上昇しても装置内
を大気圧力にバランスさせているのでラジアル軸受部の
磁性流体が流出せず信頼性の高い軸受構成体が提供でき
る。したがって、本発明による軸受構成体を用いること
により従来技術で問題とされた磁性流体の飛散による汚
染の心配がなく、かつ高精度の回転が維持できるので磁
気ディスク装置の記録の高密度化が図れる。また、磁気
ディスク装置と同様、回転精度とクリーン度が要求され
るレーザービームプリンタのポリゴンミラー鄭動用モー
タやＶＴＲのシリンダモータ等に本発明によるラジアル
軸受及びスラスト軸受の構成体を用いると同様の作用効
果を奏し、主機の高性能化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第５図、第６図、第７図は本発明による磁気
ディスク装置の縦断面図、第８図は本発明によるモータ
の縦断面図、第９図は従来の磁気ディスク装置の説明図
、第２図及び第３図、第４図は本発明による軸受構成体
の説明図である。 １・・・軸、２ａ、２ｂ・・・ラジアル軸受、３ａ、３
ｂ・・・磁性流体、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、１５ａ。 １５ｂ・・・永久磁石、６・・・ハブ、７・・・磁気デ
ィスク、１１・・・モータ回転子、１２・・・モータ固
定子、１３゜２５・・・孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気ディスクを含む回転体が磁性流体を潤滑液とし
   て用いた２組のラジアル軸受と永久磁石を用いた２組の
   磁気スラスト軸受によつて回転自在に支持されていて、
   前記回転体の軸中心に回転体を支持する軸を具備し、前
   記ラジアル軸受及びスラスト軸受は回転体の両端部に配
   置されていて、このラジアル軸受内周面と対向する位置
   の軸が中空になつていて、この中空部に永久磁石が固定
   され、ラジアル軸受と軸とで構成されたすきまに磁性流
   体を封入してなるラジアル軸受構成体とリング状の永久
   磁石と前記回転体と回転体を軸受構成体を介して支持す
   る静止体と対向配置して、磁気吸引力ないしは磁気反発
   力により磁気ディスクを含む回転体を軸方向に位置決め
   する磁気スラスト軸受構成体によつて磁気ディスクを回
   転自在に支持したことを特徴とする磁気ディスク装置。 ２、ラジアル軸受を貫通する軸の中空部に永久磁石を配
   置し、この永久磁石の外周面とラジアル軸受内周面は対
   向していて、ラジアル軸受内周面と軸外周面とで構成さ
   れるすきまに磁性流体を封入してなるラジアル軸受構成
   体。 ３、請求項２記載のラジアル軸受構成体に於て軸受内周
   面の両端部に溝を設けたことを特徴とするラジアル軸受
   構成体。 ４、請求項１、２、３のいずれかの記載のラジアル軸受
   構成体に於て、多項質の部材を軸受摺動部に具備したこ
   とを特徴とするラジアル軸受構成体。 ５、請求項１記載の磁気ディスク装置に於て、軸の中空
   部に配置した永久磁石と軸方向に対向させて永久磁石を
   静止体に配置してなる磁気スラスト軸受と磁気ディスク
   を具備した回転体と静止体にリング状の永久磁石を対向
   配置してなる磁気スラストとで磁気ディスクを軸方向に
   位置決めしたことを特徴とする磁気ディスク装置。 ６、請求項１あるいは５記載のいずれかの磁気ディスク
   装置に於て、磁気スラスト軸受構成体を磁気吸引力と磁
   気反発力によつて構成して磁気ディスクを軸方向に位置
   決めし、かつ磁気反発力が磁気吸引力よりも大なる関係
   にしたことを特徴とする磁気ディスク装置。７、請求項
   １あるいは５いずれかの記載の磁気ディスク装置に於て
   、ラジアル軸受間の空間と装置外とを連通する孔を軸に
   設けたことを特徴とする磁気ディスク装置。 ８、請求項２記載のラジアル軸受構成体に於て、軸摺動
   面に動圧発生用の溝を設けたことを特徴とするラジアル
   軸受構成体。 ９、回転子が磁性流体を潤滑液として用いた２組のラジ
   アル軸受と永久磁石を用いた２組の磁気スラスト軸受に
   よつて回転自在に支持されていて、前記回転子の軸中心
   に回転体を支持する軸を具備し、前記ラジアル軸受及び
   スラスト軸受は回転子の両端部に配置されていて、この
   ラジアル軸受内周面と対向する位置の軸が中空になつて
   いて、この中空部に永久磁石が固定され、ラジアル軸受
   と軸とで構成されたすきまに磁性流体を封入してなるラ
   ジアル軸受構成体とリング状の永久磁石を前記回転体と
   回転体を軸受構成体を介して支持する静止体と対向配置
   して、磁気吸引力ないしは磁気反発力により回転子を軸
   方向に位置決めする磁気スラスト軸受構成体によつて回
   転子を回転自在に支持したモータ。