JPH02304514A - 回転体支持装置 - Google Patents

回転体支持装置

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JPH02304514A
JPH02304514A JP1126240A JP12624089A JPH02304514A JP H02304514 A JPH02304514 A JP H02304514A JP 1126240 A JP1126240 A JP 1126240A JP 12624089 A JP12624089 A JP 12624089A JP H02304514 A JPH02304514 A JP H02304514A
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JP
Japan
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yoke member
fixed
permanent magnet
annular
rotary sleeve
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Application number
JP1126240A
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English (en)
Inventor
Junichi Ichihara
市原 順一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02304514A publication Critical patent/JPH02304514A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0423Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
    • F16C32/0427Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for axial load mainly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0402Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means combined with other supporting means, e.g. hybrid bearings with both magnetic and fluid supporting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/026Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with helical grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. herringbone grooves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

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】 (概要〕 例えばレーザプリンタにおけるレーザビームの走査する
ための回転多面鏡を支持するアウタロータ型の回転体支
持装置に関し、 回転スリーブにラジアル方向の力を何ら惹起させずにス
ラスト方向の支持を可能とすることを目的とし、 固定軸に動圧空気ジャーナル軸受を介して外嵌され、多
面鏡が固定された回転スリーブと、内部に上記回転スリ
ーブ及び多面鏡を収容するケーシングとよりなる回転体
支持装置において、上記回転スリーブに固定された円環
状の第1の]−り部材と、軸方向に着磁してあり、該第
1のヨーク部材の下面の円環状溝内に嵌合固定された第
1の円環状永久磁石と、上記第1のヨーク部材の下側に
対向して上記ケーシングに固定された第2のヨーク部材
と、軸方向に着磁してあり、該第2のヨーク部材の上面
の円環状溝内に嵌合固定された第2の円環状永久磁石と
よりなり、上記第1.第2の円環状永久磁石の同極が上
下相対向する構成の磁気スラスト軸受を有して構成する
〔産業上の利用分野〕
本発明は例えばレーザプリンタにおいてレーザビームを
走査するための回転多面鏡を支持する7ウタロータ型の
回転体支持装置に関する3゜回転多面鏡装δは高速回転
してレーザビームを走査させる一bのであり、そのスラ
スト軸受については高い信頼性が必要とされる。
スラスト軸受には磁気スラスト軸受が適用されている。
(従来の技術〕 第6図は特開昭61−269115号に示されているア
ウタロータ望の回転体支持装置(回転多面v1装冒)1
を示す1゜ 図中、2は固定軸、3は回転スリー1.4は多面鏡、5
はマグネットロータ、6は駆!l]コイル、7はケーシ
ングである。
回転スリーブ3は、ラジアル方向については、動圧空気
ジャーナル軸受8により支持されており、スラスト方向
については、磁気スラスト軸受9により支持されている
この磁気スラスト軸受9は、第7図に拡大して示すよう
に、共に軸方向に着磁された一対の円環状永久磁石10
.11のうちの−を回転スリーブ3に固定し、他をケー
シング7に固定し、周側面を対向させて配設した構成で
ある。
磁束が符号12で示すように流れ、磁石10゜11が磁
気的に結合され、回転スリーブ3をスラスト方向に支持
する。
〔発明が解決しようとする課題〕
磁束12の■ループは、固定側である磁石11と回転側
である磁石10とに負って形成される。
このため、上記の磁気スラスト軸受9はスラスト方向の
力の他に、多少ではあるがラジアル方向の力も惹起させ
る。
従って、動圧空気ジャーナル軸受8が十分に動性しない
、回転スリーブ3の起動のときに、回転スリーブ3がラ
ジアル方向に寄せられて固定軸2と接触し、摩擦が生じ
て起動トルクが人となってしまう。
また起動のとき及び停止のときに、回転スリーブ3が固
定軸2と擦れ合い、傷が付いてしまい、動圧空気ジャー
プル軸受8の信頼性を損ねてしまう。
本発明は回転スリーブにラジアル方向の力を何ら惹起さ
ゼずにスラスト方向の支持を可能とする回転体支持装置
を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、固定軸に動圧空気ジャーナル軸受を介して外
嵌された回転スリーブと、内部に上記回転スリーブを収
容するケーシングとよりなる回転体支持装置において、 上記回転スリーブに固定された円環状の第1のヨーク部
材と、@h向に着磁してあり、該第1のヨーク部材の下
面の円環状溝内に嵌合固定された第1の円環状永久磁石
と、上記第1のヨーク部材の下側に対向して上記ケーシ
ングに固定された第2のヨーク部材と、軸方向に着磁し
てあり、該第2のヨーク部材の上面の円環状溝内に嵌合
固定された第2の円環状永久磁石とよりなり、上記第1
゜第2の円環状永久磁石の同極が上下相対向する構成の
磁気スラスト軸受を有してなる構成としたものである。
また、本発明は、上記第1のヨーク部材と第2のヨーク
部材との間の流体容量として作用する空間と、該第1の
ヨーク部材の内外周側の流体抵抗として作用する隙間と
よりなるエアダンパを更に有してなる構成としたもので
ある3゜ 〔信用〕 第1.第2のヨーク部材は、第1.第2の永久磁石から
の磁束の拡がりを制限する。これにより、第1には、磁
束が固定軸と鎖交することが無くなり、回転スリーブに
はラジアル方向の不要な変位力が作用しない。
第2には、相対向する1111石の間の磁束密度が高く
なり、軸受の剛性が高くなる。
エアダンパは回転スリーブの軸線方向の振動を抑制する
〔実施例〕
第1図は本発明の・一実施例の回転体支持装置(回転多
面鏡装置)20を示す。
21は多面鏡、22はケーシングである。
ケーシング22には、固定軸23が垂直に固定してあり
、この軸23に回転スリーブ24が外嵌しである。回転
系はアウターロータ型である軸23の周面とスリーブ2
4の内周面とが動圧空気ジャーナル軸受25を構成して
いる。この軸受25は、軸23の上側部を下側部とに設
けである。
多面tA21は、スリーブ24の上部に固定しである。
26はロータであり、スリーブ24の中央に固定しであ
る。
27はステータであり、ケーシング22に固定しである
30は本発明の要部をなす磁気スラスト軸受であり、ス
リーブ24の下端側に設けである。
この磁気スラスト軸受30は、第2図に併せて示すよう
に、第1の円環状ヨーク部材31と、第1の円環状永久
磁石32と、第2の円環状ヨーク部材33と、第2の円
環状永久磁石34とより構成される。第1.第2の永久
磁石32.34は同じ大きさである。
第1のヨーク部材31は回転スリーブ24の下端に固定
してあり、回転スリーブ24と一体的に回転する。
この第1のヨーク部材31の下面31aには第1の永久
磁石32に対応する大きさの環状の満31bが形成しで
ある。
第1の永久磁石32は、軸方向に着磁してあり、上記!
3Ib内に丁度嵌合して固定しである。
第2のヨーク部材33はケーシング22に固定しである
。この上面33aに第2の永久磁石33に対応する大ぎ
さの環状の1I33bが形成しである、。
第2の永久磁石34は軸方向に着磁してあり、上記溝3
3b内に丁度嵌合して固定しである。
第1.第2の永久磁石32.34は、丁度上下相対向し
てあり、同じ磁極、例えばN極が相対向している。
このため、第1の永久磁石32の磁束は符号35で示す
ように、永久磁石32自身の周りに流れ、第2の永久磁
石34の磁束は符号36で示すように、永久磁石34自
身の周りに流れる。
磁束35と36との(磁極N同志)磁気的反撥力Fによ
り、回転スリーブ24は第2のヨーク部材33に対して
寸法Q浮上した状態で支持される。
磁束35は回転側の永久磁石32の周りだけに流れ、磁
束36は固定側の永久磁石34の周りだけに流れ、固定
側の永久磁石34と回転側の永久磁石32との間には磁
束の流れはない。
このため、磁気スラスト軸受30は、回転スリーブ24
に軸方向の力Fだけを作用させるだけであり、回転スリ
ーブ24にはラジアル方向の力は何ら作用しない。
従って、回転スリーブ24がラジアル方向に寄せられて
固定軸23に接触することが無く、動圧空気ジャーナル
軸受25を偽付けることが避けられる。また起動時の負
荷が増えることもなく、スムーズに起動する。
なお、第3図に示すように、単に環状永久磁石40.4
1を同極を向い合わせて相対向さセた場合には、磁束は
符842.43で示すように各永久磁石40.41の周
りに広く拡がるため、以下の不都合が起きる。
■ 磁束42が固定@44と鎖交し、 回転スリーブ45にラジアル方向の力が作用し回転スリ
ーブ45が固定軸44と擦れ合う。
■ 磁束42.43の拡がりが大きいため、磁束密度が
小さく、反撥力Fは第4図中線■で丞すように本発明に
比べて符号46で示す分弱く、磁気軸受としての剛性が
低く、衝撃に弱い。
これに対し、上記の磁気スラスト軸受30においては、
第1.第2の永久磁石32.34は相対向する置局外は
全てヨーク部材により囲まれている。即ち、第1の永久
磁石32の内周側はヨーク部31C9外周側はヨーク部
31d、第2の永久磁石34に対向する面とは反対側は
ヨーク部31eにより占められている。同じく、第2の
永久磁石34の内周側はヨーク部33c、外周側はヨー
ク部33d、第1の永久磁石32に対向する面とは反対
側は3−り部33eにより占められている。
このため、第1の永久磁石32のN極がら出た磁束35
は拡がることなく、直ぐに内周側及び外周側のヨーク部
33c 、33d内に入り、ヨーク部33c 、33d
内を流れ、更にヨーク部33e内を流れてS極に到る。
同じく、第2の永久磁石34のNiから出た磁束36も
拡がることなく、直ぐに内周側及び外周側のヨーク部3
3C,33d内に入り、ヨーク部33c 、33d内を
流れ、更にヨーク部33e内を流れてs#fAに到る。
ここで、各ヨーク部の作用について説明する1゜■ 内
周側ヨーク部31c 、33cの作用。
N極より出た磁束35.36は直ぐに内周側ヨーク部3
1C,33c内に流れ込み、磁束35゜36は固定軸2
3とは鎖交しない。
即ち、回転スリーブ24にラジアル方向の変位力が生ず
ることを防止する。
■ 内周側ヨーク部31c 、33c 、外周側ヨーク
部31d、33dの作用。
磁束35.36が拡がることを防止し、磁石32.34
の相対向する′IIa極の表面部分の磁束密度を向上さ
せる。
■ 裏側のヨーク部31e、33eの作用。
磁気抵抗を小さくする。これにより磁石32゜34が相
対する部分の磁界の強さが人となる。
上記の内周側ヨーク部31c 、33c 、外周側ヨー
ク部31d、33dも磁気抵抗を小さくする作用がある
上記の■■の作用により、第4図中線■で示すように、
回転スリーブ24に作用する反撥力Fが大となり、磁気
スラスト軸受3oは軸受としての剛性が高いものとなる
また、磁気スラスト軸受3oの磁石32と34との間の
間隔Qと反撥力Fとの関係は第4図中線■で示すように
、間隔qが狭まると反撥力Fが非線形的に贈入する関係
にある。。
このため装置20にvM撃が加わっても、永久磁石3・
2が永久磁石34に衝突する危険は少なく、磁気スラス
ト軸受30は耐衝撃性が良い特性を有する。
■ 回転するヨーク部材31の各ヨーク部31c。
31d 、31e (7)fl用。
高速回転する円環状永久磁石32の機械的強度を補強す
る。
永久磁石32には大なる遠心力が作用するが、永久磁石
32が破損する事故は確実に防止される。
次に、磁気スラスト軸受3oの部分に設けられたエアダ
ンパ50の構成について説明する。
円環状ヨーク部材31の下面31aと円環状ヨーク部材
33の上面31aとの間に、浮上7隙Qを高さとし、固
定軸23を内径とし、ケーシング22の一部である非磁
性円筒部22aを外径とする空間vgが形成される。
円環状ヨーク部材31の外周面3Nと上記の円筒部22
aとの間に、第1の空隙間c1が形成される。
円環状ヨーク部材31の内周側にも、回転スリーブ24
と固定軸23との間に、第2の空隙C2が形成しである
第2の空隙C2は、固定軸23の径方向の孔23a、@
方向の孔23bを介して大気と連通している。
上記の空間■9が流体容量となり、第1.第2の空隙C
+ 、C2が共に流体抵抗として信用し、これらがエア
ダンパ50を構成する。。
これにより、回転スリーブ24のスラスト方向の振動は
、第5図中線■で示すようにI+1振される。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、回転スリーブには
ラジアル方向の力が信用しないため、回転スリーブが固
定軸と擦れ、起動時に回転負荷が増したり、傷が付いた
りする不都合を確実に防止することが出来、信頼性の向
上を図ることが出来る。
また、エアダンパを設けたことにより、回転スリーブの
浮上を安定に保つことが出来る。1
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例になる回転体支持装置を示す
図、 第2図は第1図中磁気スラスト軸受の部分を拡大して示
す図、 第3図はヨーク無しの磁気スラス1−軸受を示す図、 第4図は磁気スラスト軸受の空隙寸法と反撥力との関係
を示す図、 第5図はエアダンパの特性を示す図、 第6図は従来の回転体受装置を示す図、第7図は第6図
中の磁気スラスト軸受を示す図である。 図において、 20は回転体支持装置、 21は多面鏡、 22はケーシング、 23は固定軸、 24は回転スリーブ、 25は動圧空気ジャーナル軸受、 30は磁気スラスト軸受、 31は第1の円環状ヨーク部材、 31b、32bは溝、 31c 〜31e 、32c 〜32eはヨーク部、3
2は第1の円環状永久磁石、 33は第2の円環状ヨーク部材、 34は第2の円環状永久磁石、 35.36は磁束、 50はエアダンパ、 V(+は空隙、 C+ 、02は空隙 を示す。 1錠ま(くラスト釉りと玄示す図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固定軸(23)に動圧空気ジャーナル軸受(25
    )を介して外嵌された回転スリーブ(24)と、内部に
    上記回転スリーブを収容するケーシング(22)とより
    なる回転体支持装置において、 上記回転スリーブ(24)に固定された円環状の第1の
    ヨーク部材(31)と、軸方向に着磁してあり、該第1
    のヨーク部材(31)の下面(31a)の円環状溝(3
    1b)内に嵌合固定された第1の円環状永久磁石(32
    )と、上記第1のヨーク部材の下側に対向して上記ケー
    シング(22)に固定された第2のヨーク部材(33)
    と、軸方向に着磁してあり、該第2のヨーク部材(33
    )の上面(33a)の円環状溝(33b)内に嵌合固定
    された第2の円環状永久磁石(34)とよりなり、上記
    第1、第2の円環状永久磁石の同極(N極)が上下相対
    向する構成の磁気スラスト軸受を有してなる構成の回転
    体支持装置。
  2. (2)上記第1のヨーク部材(31)と第2のヨーク部
    材(33)との間に形成され流体容量として作用する空
    間(Vg)と、該第1のヨーク部材の内外周側に形成さ
    れ流体抵抗として作用する隙間(C_1、C_2)とよ
    りなるエアダンパ(50)を更に有してなる請求項1記
    載の回転体支持装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996038679A1 (en) * 1993-12-03 1996-12-05 Ibiden Co., Ltd. High-speed rotary body
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WO2023147793A3 (zh) * 2023-05-29 2024-02-22 华北理工大学 一种磁液双悬浮轴承

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