JPH034022A - モータの動圧軸受構造 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、動圧により支持される回転軸のスラスト荷重
を、磁気反発力で支持する構成を備えたモータの動圧軸
受構造に関する。

［従来の技術］ 動圧軸受構造は、例えばレーザビームプリンターのスキ
ャナモータ、ハードディスク駆動装置用モータ、ビデオ
テープレコーダのシリンダ駆動用モータ等の回転軸を支
持するのに使用されている。

そして、この種の動圧軸受構造において、回転軸のスラ
スト荷重を支持するのに機械的な接触摩擦を生じないで
済むものとして、動圧を利用する方法と磁気反発力を利
用する方法とが知られている。

動圧を利用する方法は、回転軸の端面にその中心部から
周面にわたる円弧状の溝を多数設けて、回転軸の回転に
伴い、この回転軸端面の周囲の流体を溝幅が広い外周か
ら溝幅が狭い内周側に取込むことによって、回転軸の端
面中央部に動圧を発生させて、その力で回転軸を浮上さ
せてスラスト荷重を支持する。

また、磁気反発力を利用する方法は、回転軸の端面に永
久磁石を固定するとともに、これと対向する他の永久磁
石を、回転軸が挿入された軸受部の底にも固定して、こ
れら両磁石の磁気反発力で、回転軸を浮上させてスラス
ト荷重を支持する。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の構造における動圧または磁気反発力によ
る回転軸の浮上刃は、回転軸端面の動圧発生用の溝の設
計、および永久磁石に着磁された磁気の強さによって一
定の値に決められており、これを任意に調節することは
不可能であった。

そのため、回転軸に対する負荷の大きさに合わせて、上
記浮上刃を夫々設計し直す必要があり、スラスト荷重の
支持構造を有する動圧軸受構造を種々の負荷に対して共
通化できなかった。

しかも、以上のようにしてスラスト方向を支持された回
転軸をＨするモータにあっては、その駆動に１″ｌ！う
回転むらや部品寸法のばらつきなどを原因として、回転
軸のスラスト方向においてステータの磁気的中心とロー
タマグネットの磁気的中心とを合わせようとする動きが
発生し、これと磁気浮上刃とにより回転軸がスラスト方
向にダンピングしおいという問題があった。

本発明の目的は、スラスト荷重の支持構造を有する動圧
軸受構造を種々の負荷に対して共通化でき、あるいは回
転軸のスラスト方向のダンピングを抑制できるモータの
動圧軸受構造を得ることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明のモータの動圧軸受
構造においては、回転軸が挿入された軸受部の底部に上
記回転軸の挿入端と対向する電磁石を取付け、この電磁
石と対向して上記回転軸の挿入端に永久磁石を取付け、
この永久磁石の上記電磁石に対する位置を検出するスラ
スト方向位置センサを上記軸受部に取付け、かっ、この
センサの出力に基づいて上記電磁石に供給する電流を制
御する電流ルリ御回路を備えたものである。

することにより磁気を発生する。それにより、回転軸に
固定された永久磁石と上記磁気を発生した電磁石が有す
る固定鉄心との対向面の極性は、互いに異極となる。し
たがって、これら異極間の磁気反発力により、回転軸を
浮上させてスラスト荷重を支持できる。また、スラスト
方向位置センサは磁気浮上された回転軸に固定された永
久磁石の上記電磁石に対する位置を検出する。そして、
電流制御回路は上記センサの位置検出に基づいて電磁石
に供給する電流を制御する。したがって、この電流制御
で電磁石に与える電流の大きさを調節することにより、
回転軸の支持力を任意に変えるこさができる。また、モ
ータの動作中に上記電流制御を行うことにより、電磁石
に対する永久磁石の位置つまりは回転軸のスラスト方向
の位置を、一定に保持することができる。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示したレーザビームプリンタ用の
スキャナモータに適用した実施例について説明する。

第１図中１は非磁性体からなるモータハウジングで、こ
れには動圧軸受構造を介して回転軸２が回転自在に支持
されている。動圧軸受構造は、軸受部３と、ヘリンボー
ン溝４と、永久磁石らと、電磁石６と、スラスト位置セ
ンサ７と、制御回路８とを有して形成されている。

軸受部３はモータハウジング１の略中央部に一体に設け
られ−でおり、これは上端のみが開口された筒状をなし
ている。この軸受部３には回転軸２が挿入されており、
この回転軸２の外周面は軸受部３の内周面に数μの隙間
を存して近接対向している。なお、軸受部３はその内面
に軸受用スリーブを装着して、その内周面を回転軸２の
外周面に近接対向させるようにしてもよい。

上記隙間には流体が満たされている。本実施例の場合流
体は空気であるが、これはグリース等の液状潤滑剤でも
差支えない。なお、液状潤滑剤を上記隙間に満たす場合
には、軸受部３の上端開口部に磁性流体シールを設けた
動圧軸受構造とすればよい。

ヘリンボーンｆ！ｊ４は回転軸２の外周面に複数例えば
上下一対設けられており、夫々の？ａ４は周方向に沿っ
て形成されている。また、永久磁石５は軸方向（図中上
下方向）に着磁されたものであり、これは回転軸２の下
端つまり挿入端に固定されている。

電磁石６は軸受部３の底部に固定されており、その固定
鉄心の上面には永久磁石５が接離されるようになってい
る。なお、この電磁石６の励磁によってその固定鉄心の
上面には、永久磁石５の下面の磁極の極性とは異なる極
性があられれるようになっている。

スラスト位置センサ７にはホール素子やホールＩｃ等が
使用され、これは軸受部３の底部に永久磁石６と対応し
て取付けられている。本実施例の場合には、電磁石６と
軸受部３の底部内面との間の隙間を利用して上記センサ
７を設けてあり、この場合回転軸２のスラスト方向のダ
ンピング防止用であり、第２図に示すように上記センサ
７の出力端に接続された増幅器９と、この増幅器９の出
力端にベースが接続された電流制御素子としてのトラン
ジスタ１０とを有している。そして、トランジスタ１０
のコレクタには電磁石６が接続されている。

また、軸受部３の外周面上部には段部が設けられており
、この段部に掛止してステータ１１が軸受部３の外周に
取付けられている。さらに、軸受部３の外周面にはステ
ータ１１の直ぐ下側において印刷回路基板１２が取付け
られている。この回路基板１２には、ロータの回転位置
検出用の位置センサ１３、駆動用■Ｃ１上記増幅器９、
トランジスタ１０、その他の回路部品などが取付けられ
ている。

上記回転軸２の上端部はロータヨーク１４の中心部を貫
通して、このヨーク１４に固定されている。ロータヨー
ク１４はその内側にステータ１１を収納しているととも
に、その内周面にはリング形のロータマグネット１５が
取付けられている。

ロータマグネット１５は厚み方向に沿って着磁されてい
るとともに、その内面にはＳ極とＮ極とが周方向に沿っ
て交互に設けられている。なお、これら回転軸２、ロー
タヨーク１４、およびロータマグネット１５はロータを
なしている。

さらに、ロータヨーク１４を貫通した回転軸２の上端部
には負荷としてのポリゴンミラー１６が取付けられてい
る。このミラー１６によって、これに入射するレーザー
ビームを反射して図示しない光学系を介して感光ドラム
上にスポットとして結像させるようになっている。

上紀購成のラジアルギャップ形直流ブラシレスモークを
駆動させると、そのロータの回転に伴って、回転軸２の
外周面に形成された上下一対のへリンボーン溝４が、そ
の周囲の流体を夫々取込むため、これらヘリンボーン溝
４が設けられた部分において動圧が発生して、この動圧
により回転軸２が軸受部３の内周面に接することなく支
持される。

そして、このモータの駆動の際には同時に電磁石６が励
磁されるため、この磁石６の固定鉄心の上端にあられれ
る磁極と回転軸２の下端に固定した永久磁石５との間で
生じる磁気反発力により、回転軸２を有したロータが浮
上される。つまり、回転軸２のスラスト荷重を支持でき
る。

このスラスト荷重の支持において、回転軸２の浮上距Ａ
ＩＬ（第１図参照）が変化した場合は、スラスト位置セ
ンサ７と永久磁石５との間の離間距離も同様に変化する
から、永久磁石５から上記センサ７に作用する磁束が変
化する。したがって、上記センサ７の出力電圧も相応に
変化する。

この出力変化は増幅器９により増幅されてトランジスタ
１０のベースに加わる。そうすると、トランジスタ１０
のベース・エミッタ間の電圧に応じて、このトランジス
タ１０の導通度が変化し、その導通度に比例した励磁電
流が電磁石６に流される。

そして、このような電流制御がなされることにより、例
えばロータが重い場合などのように上記磁気反発力に拘
らず、回転軸２が電磁石６に近付くときには、上記励磁
電流がより多く流されるので、上記磁気反発力が強めら
れる。逆にロータが軽い場合などのように上記磁気反発
力に回転軸２が電磁石６からより離れる場合には、上記
励磁電流が少なくなって、上記磁気反発力が弱められる
。

すなわち、このような磁気反発力の自動調整により、回
転軸２を含むロータのスラスト方向のダンピングを抑制
して、その位置を一定に保持できる。

なお、本発明は上記一実施例に制約されない。

例えば、上記一実施例の電流制御回路に変えて電磁石６
への通電回路に可変抵抗（つまり電流制御回路）を設け
て実施する場合には、スラスト位置センサ７の出力に基
づいて上記可変抵抗の抵抗値を５２整することにより、
電磁石６の磁力を変えることができる。そのため、例え
ば負荷の大きさの違いに対して、その大きさに応じた可
変抵抗の抵抗値を調節することにより、所定の磁気反発
力を得て、動圧軸受構造を共用できる。また、同様に、
回転軸２に固定される永久磁石５の磁力はばらつきが大
きいが、上記可変抵抗の調整により永久磁石５のばらつ
きにも対応でき、動圧軸受構造の品質を高めることがで
きる。

また、本発明はアキシャルギャップ形のブラシレモータ
が備える動圧軸受構造にも適用できることは勿論である
。

［発明の効果］ 以上説明した本発明のモータの動圧軸受構造においては
、回転軸が挿入された軸受部の底部に回転軸の挿入端と
対向する電磁石を取付け、この電磁石と対向して回転軸
の挿入端に永久磁石を取付け、この永久磁石の電磁石に
対する位置を検出するスラスト方向位置センサを軸受部
に取付け、かつ、このセンサの出力に基づいて電磁石に
供給する電流を制御する電流制御回路を備えた構成によ
り、回転軸のスラスト方向のダンピングを抑制でき、あ
るいはスラスト荷重の支持構造を有する動圧軸受構造を
種々の負荷に対して共通化できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は動圧軸受構造
を備えたブラシレスモータの縦断面図、第２図は電磁石
の電流制御を示す回路図である。 ２・・・回転軸、３・・・軸受部、４・・・ヘリンボー
ン溝第１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転軸のスラスト荷重を磁気反発力により支持するモー
   タの動圧軸受構造において、上記回転軸が挿入された軸
   受部の底部に上記回転軸の挿入端と対向する電磁石を取
   付け、この電磁石と対向して上記回転軸の挿入端に永久
   磁石を取付け、この永久磁石の上記電磁石に対する位置
   を検出するスラスト方向位置センサを上記軸受部に取付
   け、かつ、このセンサの出力に基づいて上記電磁石に供
   給する電流を制御する電流制御回路を備えたことを特徴
   とするモータの動圧軸受構造。