DE69306204T2 - Elektromotor für Drucker und Diskettenantriebe mit einem Magnetlager - Google Patents

Elektromotor für Drucker und Diskettenantriebe mit einem Magnetlager

Info

Publication number
DE69306204T2
DE69306204T2 DE69306204T DE69306204T DE69306204T2 DE 69306204 T2 DE69306204 T2 DE 69306204T2 DE 69306204 T DE69306204 T DE 69306204T DE 69306204 T DE69306204 T DE 69306204T DE 69306204 T2 DE69306204 T2 DE 69306204T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
permanent magnet
rotor
axial
motor according
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69306204T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69306204D1 (de
Inventor
Sueo Akashi
Ichiro Hashimoto
Takeshi Nakajima
Katsutoshi Nii
Satosi Uno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE69306204D1 publication Critical patent/DE69306204D1/de
Publication of DE69306204T2 publication Critical patent/DE69306204T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F16C39/00Relieving load on bearings
    • F16C39/06Relieving load on bearings using magnetic means
    • F16C39/063Permanent magnets
    • 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
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/1035Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/121Mechanical drive devices for polygonal mirrors
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B19/00Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
    • G11B19/20Driving; Starting; Stopping; Control thereof
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/124Sealing of shafts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/163Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/09Structural association with bearings with magnetic bearings
    • 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
    • F16C2370/00Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F16C2370/12Hard disk drives or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor und insbesondere einen Motor mit einem Stator und einem derart am Stator befestigten Rotor, daß er um eine Drehachse drehbar ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Drukker sowie ein Plattenlaufwerksystem mit einem solchen Motor.
  • Es ist bekannt, einen Motor mit einem Stator und einem Rotor auszustatten und den Rotor unter Verwendung einer geeigneten Antriebseinrichtung um eine Drehachse herum anzutreiben. Diese Antriebseinrichtung kann beispielsweise eine am Stator befestigte Spule sein, die einen Strom empfängt, der mit dem Magnetfeld eines Permanentmagneten am Rotor wechselwirkt, so daß eine Kraft zum Drehen des Rotors erzeugt wird.
  • Bei einem solchen Motor ist es wichtig, daß eine radiale Bewegung der Drehachse des Rotors verhindert oder wenigstens unterdrückt wird, und es ist daher die Verwendung eines magnetischen Axiallagers bekannt, das eine Schubkraft in einer zur Rotorachse radialen Richtung zwischen dem Rotor und dem Stator ausübt. Ein solches magnetisches Axiallager kann einen ersten Permanentmagneten am Rotor und einen zweiten Permanentmagneten am Stator aufweisen, wobei der erste und der zweite Permanentmagnet konzentrisch um die Drehachse herum angeordnet ist, und wobei sich zwischen ihnen eine radiale Lücke befindet. Durch eine geeignete Anordnung der Polarität des ersten und des zweiten Permanentmagneten kann eine Schubkraft zwischen ihnen erzeugt werden, die die Drehung des Rotors stabilisiert. Ein Motor, der ein solches magnetisches Axiallager aufweist, ist beispielsweise in JP-A- 4-150753 (entsprechend der amerikanischen Patentanmeldung 07/629462) offenbart. Andere Beispiele magnetischer Axiallager sind in JP-A-61-201916, JP-A-62-85216 und JP-A-63-88314 offenbart.
  • Motoren des vorausgehend erörterten Typs werden beispielsweise in Druckern und Plattenlaufwerken verwendet. Bei einem Laserdrucker wird dafür gesorgt, daß der Laserstrahl die Oberfläche abtastet, an der das Drucken stattfinden soll. Das Abtasten wird dadurch erreicht, daß der Strahl auf einen sich drehenden Polygonalspiegel gerichtet wird, wodurch die Abtastgeschwindigkeit durch die Drehgeschwindigkeit des Polygonalspiegels festgelegt ist. Ein vorausgehend beschriebener Motor kann dann zum Drehen des. Polygonalspiegels verwendet werden. In ähnlicher Weise wird eine Platte bei einem Plattenlaufwerk zum Drehen gebracht, und dieses Drehen kann durch einen vorausgehend beschriebenen Motor erreicht werden. Um auf der Platte eine hohe Datenaufzeichnungsdichte zu erreichen, ist es erforderlich, eine hohe Drehgeschwindigkeit zu verwenden.
  • Beim vorausgehend beschriebenen Drucker und beim vorausgehend beschriebenen Plattenlaufwerk gibt es ein Bestreben, die Drehgeschwindigkeit des Motors zu erhöhen. Dies ermöglicht dann ein schnelleres Abtasten beim Drucker und eine höhere Datendichte beim Plattenlaufwerksystem. Es besteht insbesondere ein Bestreben, einen Motor zu erhalten, der eine Drehgeschwindigkeit aufweist, die 10000 Umdrehungen pro Minute überschreitet und vorzugsweise zwischen 32000 und 40000 Umdrehungen pro Minute liegt.
  • Die Erfinder aus der vorliegenden Anmeldung haben jedoch herausgefunden, daß derart hohe Drehgeschwindigkeiten starke Kräfte auf den Permanentmagneten des Magnet-Axiallagers am Rotor ausüben, und diese Kräfte können bewirken, daß sich der Permanentmagnet am Rotor in einer axial nach außen zeigenden Richtung verformt. Weiterhin können die hohen Drehgeschwindigkeiten eine beträchtliche Wärme erzeugen, was eine Temperaturerhöhung und damit eine thermische Ausdehnung des Permanentmagneten am Rotor bewirken kann.
  • Diese beiden Wirkungen sorgen dafür, daß sich die Oberfläche des Permanentmagneten des Axiallagers am Rotor dicht an die gegenüberliegende Oberfläche des Permanentmagneten des Axiallagers am Stator heranbewegt. Es besteht dann das Risiko, daß sich diese Oberflächen infolge einer kleinen Radialbewegung der axialen Drehung des Rotors berühren, was zu einer Beschädigung des Axiallagers führen würde. Da weiterhin der Abstand zwischen den Permanentmagneten des Axiallagers geändert wird, ändert sich auch die Kraft zwischen ihnen, und dies kann die Leistungsfähigkeit des Axiallagers beeinflussen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher in einer ersten Hinsicht vorgeschlagen, daß die radial außenliegende Fläche des ersten Permanentmagneten am Rotor an einen Teil des Rotors angrenzt. Auf diese Weise verhindert das Angrenzen eine radial nach außen gerichtete Bewegung des Permanentmagneten infolge der durch das Drehen bewirkten Kräfte oder infolge einer thermischen Ausdehnung, wodurch eine Beschädigung des Permanentmagneten am Rotor und eine thermische Ausdehnung in der radial nach außen zeigenden Richtung verhindert werden.
  • Bei den vorausgehend erwähnten Dokumenten aus dem Stand der Technik, bei denen ein magnetisches Axiallager verwendet wird, wird der Permanentmagnet am Rotor an einer radialen äußeren Fläche des Rotors befestigt und befindet sich radial innerhalb des Permanentmagneten am Stator. Um die vorliegende Erfindung zu verwirklichen, ist es vorzuziehen, daß sich der Permanentmagnet am Rotor radial außerhalb des Permanentmagneten am Stator befindet. Dies kann durch geeignetes Formen des Rotors und des Stators erreicht werden, wobei sich der Permanentmagnet am Rotor an einer radial innenliegenden Fläche des Rotors befindet. Der Rotor weist in diesem Fall vorzugsweise einen Spalt in der radial innenliegenden Fläche auf, und der Permanentmagnet ist in diesem Fall in diesem Spalt befestigt. Der Permanentmagnet kann dann an eine axiale Wand (d. h. eine sich axial erstreckende Wand) des Spalts angrenzen, um eine radial nach außen gerichtete Bewegung zu verhindern.
  • Es ist jedoch auch möglich, daß der erste Permanentmagnet radial innerhalb des zweiten Permanentmagneten angeordnet ist, wenn der Rotor so geformt ist, daß er ein an die radial außenliegende Fläche des Permanentmagneten am Rotor angrenzendes Teil aufweist. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem ein Spalt vorgesehen wird, der sich axial im Rotor erstreckt und indem der Permanentmagnet in diesem Spalt angeordnet wird. Eine radial außenliegende Wand des Spalts kann dann an den ersten Permanentmagneten angrenzen, um eine axial nach außen gerichtete Bewegung zu verhindern.
  • Bei beiden dieser Alternativen kann ein Klebstoff verwendet werden, um den Permanentmagneten im Spalt zu befestigen, wobei der Klebstoff dann als Teil des Rotors angesehen wird.
  • Normalerweise erstrecken sich einer oder beide der Permanentmagneten am Rotor und am Stator um die Drehachse herum und können beispielsweise die Form von Ringen aufweisen. Es ist weiterhin möglich, daß einer oder beide der Permanentmagneten des Axiallagers durch mehrere Magnetabschnitte gebildet werden.
  • Gemäß der vorausgehend erörterten ersten Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung wird versucht, eine Radialbewegung der axialen Drehung des Rotors zu verhindern oder wenigstens zu verringern. Es ist jedoch auch wichtig, daß die axiale Bewegung des Rotors begrenzt wird. Eine solche axiale Bewegung kann beispielsweise infolge des Gewichtes des Rotors oder infolge der zwischen einer Antriebsspule am Stator und einem Permanentmagneten am Rotor ausgeübten magnetischen Antriebskraft, insbesondere bei Anordnungen des Motors, bei denen die magnetische Antriebskraft axial ist, auftreten. Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, daß diesen Kräften entgegengewirkt werden kann, wenn die Permanentmagneten am Rotor und am Stator nicht axial ausgerichtet sind, sondern sich zwischen ihnen ein kleiner axialer Versatz befindet. Ein solcher axialer Versatz, beispielsweise der axialen äußeren Endflächen, erzeugt eine Kraft zwischen den Permanentmagneten, die eine axiale Komponente aufweist und diese axiale Komponente kann dann so eingerichtet werden, daß sie dem Gewicht und/oder anderen magnetischen Kräften auf den Rotor entgegenwirkt.
  • Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, daß der axiale Versatz nicht größer sein sollte als ein Viertel der Länge der Permanentmagneten. Für Versätze bis zu einem Viertel der Länge der Permanentmagneten ist die Anordnung in der Hinsicht stabil, daß ein wachsender Versatz (infolge des Gewichtes oder anderer magnetischer Kräfte) dazu neigt, ein Anwachsen der Kraft zwischen den Permanentmagneten des Axiallagers zu bewirken, die einer jeglichen Bewegung des Rotors entgegenwirkt. Wenn der axiale Versatz jedoch ein Viertel der Länge der Permanentmagneten überschreitet, ist die Anordnung in der Hinsicht instabil, daß ein sich erhöhender Versatz die Kraft verringert.
  • Bei der vorausgehenden Erörterung wird angenommen, daß die Permanentmagneten die gleiche axiale Länge aufweisen. Dies ist jedoch nicht erforderlich, und sie können unterschiedliche axiale Längen aufweisen. In diesem Fall sollte der axiale Versatz ein Viertel der axialen Länge des axial längeren der Permanentmagneten nicht überschreiten. Weiterhin sollte die axiale Länge des kürzeren 3/4 der axialen Länge des längeren nicht unterschreiten, wenn die Permanentmagneten unterschiedliche Längen aufweisen.
  • In dem vorausgehend erwähnten Dokument JP-A-4-150753 sind Ausführungsformen offenbart, bei denen ein axialer Versatz der Endflächen der Permanentmagneten am Rotor auftritt, aber das Ausmaß oder die Wirkung eines solchen axialen Versatzes wird nicht erörtert. Weiterhin wiesen die Permanentmagneten sehr unterschiedliche axiale Längen auf. In ähnlicher Weise trat in JP-A-63-88314 ein axialer Versatz der Endflächen der Permanentmagneten des Axiallagers auf, aber wiederum wurde das Ausmaß oder die Wirkung dieses Versatzes nicht offenbart.
  • Die axiale äußere Endfläche der Permanentmagneten, die in axialer Richtung versetzt sind, sind vorzugsweise obere Flächen, wenn der Motor so verwendet wird, daß sich der Rotor zu oberst befindet, und sie können dann Flächen sein, die sich fern vom Stator befinden. Es ist jedoch auch möglich, den Motor so anzuordnen, daß die entsprechenden axialen äußeren Endflächen der Permanentmagneten sich fern vom Motor befinden.
  • Es sei bemerkt, daß gemäß der zweiten Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung versucht wird, der axialen Bewegung des Rotors infolge seines Gewichtes und infolge von magnetischen Kräften zwischen dem Stator und dem Rotor beim Antreiben entgegenzuwirken, wenngleich die vorliegende Erfindung nicht auf Anordnungen beschränkt ist, bei denen ein Motor eine bestimmte Ausrichtung aufweist und wenigstens ein Teil dieser Kräfte wird unabhängig von der Ausrichtung des Motors vorhanden sein. Weiterhin können die erste und die zweite Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung zusammen verwendet werden, wenngleich sie unabhängig voneinander sind.
  • Ein Motor, bei dem die erste und/oder die zweite Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung verwirklicht ist, weist besondere Vorteile bei einer Verwendung als Motor eines Drukkers oder eines Plattenlaufwerksystems auf. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solche Verwendungen des Motors beschränkt.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Beispielen, Bezug nehmend auf die begleitende Zeichnung, detailliert beschrieben, wobei:
  • Fig. 1 eine Schnittansicht eines Motors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • die Figuren 2(a) und 2(b) jeweils den Abstand zwischen den Permanentmagneten des Axiallagers des. Motors aus Fig. 1 sowie die Wirkung von Änderungen des radialen Versatzes dieser Permanentmagneten auf die axiale Schubkraft und die Lagersteifigkeit darstellen;
  • Fig. 3 Fig. 2(a) ähnelt, wobei jedoch dargestellt ist, daß die Permanentmagneten unterschiedliche axiale Längen aufweisen können;
  • Fig. 4 Fig. 3 entspricht, wobei jedoch eine Anordnung dargestellt ist, bei der die Permanentmagneten Endplatten aufweisen;
  • Fig. 5 eine Schnittansicht durch einen Motor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • Fig. 6 eine Schnittansicht durch einen Motor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • Fig. 7 eine Schnittansicht durch einen Motor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • Fig. 8 eine Schnittansicht durch einen Motor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • Fig. 9 eine schematische Darstellung ist, in der ein Drucker dargestellt ist, der einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist; und
  • Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Plattenlaufwerksystems ist, wobei ein Motor gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Fig. 1 ist eine Schnittansicht, in der ein Motor zum Drehen eines Polygonalspiegels eines Druckers dargestellt ist, wobei der Motor eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und in den Figuren 2 bis 4 ist der Aufbau von Magnetlagern dargestellt, die für den Motor dieser Ausführungsform verwendet werden. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform ist ein Motor mit entgegengesetzten Außenflächen, bei dem ein Mehrpol-Permanentmagnet 10 an einem Rotor 2 zum Erzeugen von Antriebsmagnetfeldern in axialer Richtung befestigt ist. Der Rotor 2 ist an einer magnetisch permeablen Spindel 1 befestigt und trägt den Permanentmagneten 10, eine Magnetplatte 11 und einen Polygonalspiegel 3. Ein Lagergehäuse 4 enthält Radiallager 5, eine Magnetflüssigkeitsdichtung 13 unter Verwendung eines Permanentmagneten sowie eine Scherviskositätsdichtung 14 mit einer schraubenförmigen Nut. Zwischen den Lagern 5 und einer Viskositäts dichtung 14 befindet sich ein Raum, der mit einer magnetischen Flüssigkeit 6a gefüllt ist. Die Radiallager können aus einer gesinterten Legierung hergestellt sein, die ein "ölent haltendes Metall" oder ein "ölfreies Metall" sein kann, die kein Ölen erfordert. Die Magnetflüssigkeitsdichtung 13 ist so geformt, daß sie sich um die permeable Spindel 1 herum erstreckt. Ein Gehäuse 8 ist am Lagergehäuse 4 befestigt, an dem ein Motorsubstrat 12 angebracht ist, das eine Statorspule 9 zum Erzeugen eines Magnetfelds trägt.
  • Das Lagergehäuse 4 und der Rotor 2 nehmen jeweils ringförmige Permanentmagneten 7a und 7b auf, die in axialer Richtung magnetisiert sind. Auf diese Weise bildet die magnetische Anziehung der Permanentmagneten 7a und 7b ein Magnetlager für die Welle 1. Dieses Magnetlager ist zwischen den Radiallagern 5 und dem Polygonalspiegel 3 angeordnet und liegt oberhalb der Radiallager 5.
  • Wie in den Figuren 1 und 2a dargestellt ist, haben die axial magnetisierten, ringförmigen Permanentmagneten 7a und 7b eine gemeinsame Achse mit einem vorgegebenen Zwischenraum. Sie bilden auf diese Weise einen Magnetkreis in den Richtungen der in Fig. 2a dargestellten Pfeile, so daß der magnetische Fluß an den N-S-Polen der entgegengesetzten Teile konzentriert wird, um eine magnetische Anziehung zu erzeugen. Diese magnetische Anziehung erzeugt die Lagerwirkung, indem sie Kräfte in axialer Richtung und in radialer Richtung erzeugt, so daß die Belastbarkeit des Lagers durch die Größen des axialen Versatzes d und des radialen Zwischenraums C festgelegt wird.
  • Wenn die Permanentmagneten in axialer Richtung versetzt werden, wird der magnetische Fluß der Pole konzentriert, so daß die Belastbarkeit des Lagers erhöht wird.
  • Insbesondere ändert sich die axiale Schubkraft F zwischen den Permanentmagneten 7a und 7b mit dem Versatz d. In Fig. 2b ist die Anderung der Schubkraft F in Abhängigkeit vom Versatz d dargestellt, und es ist weiterhin die Änderung der Lagersteifigkeit K dargestellt.
  • Es ist aus Fig. 2b ersichtlich, daß sich die axiale Schubkraft F erhöht, wenn sich der axiale Versatz d erhöht. Wenn d kleiner oder gleich ¼ L ist, wobei L die axiale Länge der Permanentmagneten 7a, 7b ist, ist das Anwachsen der Schubkraft F in etwa proportional zum axialen Versatz d. Innerhalb dieses Bereichs ist die Lagersteifigkeit daher in etwa konstant. Bei einem axialen Versatz d, der ¼ L überschreitet, ist die Erhöhung der Schubkraft jedoch nicht proportional zum Abstand d. Die Lagersteifigkeit K sinkt daher, wie in Fig. 2b dargestellt ist.
  • Um sicherzustellen, daß das durch die Permanentmagneten 7a und 7b gebildete Magnetlager richtig arbeitet, ist es daher erforderlich, daß der axiale Versatz d kleiner oder gleich ¼ L ist. Für darüberliegende Versätze bedeutet das Absinken der Lagersteifigkeit, daß die Änderung der Rotorabmessungen in axialer Richtung für eine gegebene Schubkraft im Vergleich zu dem Fall, in dem der Versatz kleiner oder gleich ¼ L ist, größer ist. Wenn der Motor zum Antreiben eines Polygonalspiegels verwendet wird, beeinflussen bedeutende Änderungen der axialen Abmessung des Rotors die Abtastgenauigkeit, und es ist daher wichtig, daß der Motor in einem Bereich betrieben wird, in dem die Lagersteifigkeit in etwa konstant ist.
  • Bei der vorausgehenden Erörterung wird angenommen, daß die Permanentmagneten 7a und 7b dieselbe axiale Länge L aufweisen. In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Permanentmagneten 7a und 7b unterschiedliche axiale Längen L&sub1; und L&sub2; aufweisen. Es gibt dann zwei Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, um sicherzustellen, daß die axiale Schubkraft F zufriedenstellend ist. Zunächst muß der axiale Versatz d kleiner oder gleich einem Viertel der axialen Länge des längeren der Permanentmagneten 7b und 7a sein. Auf diese Weise muß der axiale Versatz d in Fig. 3 kleiner oder gleich ¼ L&sub2; sein. Die axiale Kraft wird jedoch weiterhin von den relativen Längen der Permanentmagneten 7a und 7b beeinflußt. Es wurde herausgefunden, daß die axialen Längen des kürzeren der Permanentmagneten kleiner als 3/4 der axialen Länge des Permanentmagneten sein müssen. Auf diese Weise muß L&sub1; in Fig. 3 größer oder gleich 3/4 L&sub2; sein.
  • Die Wirkung des Magnetlagers kann erhöht werden, wenn die Permanentmagneten 7a und 7b jeweils Magnetplatten 15 an den axial außenliegenden Flächen aufweisen. Hierdurch wird der magnetische Fluß in den Bereichen der gegenüberliegenden Enden der Magnetplatten 15 konzentriert, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn die Magnetflüssigkeitsdichtung 13, wie in Fig. 1 dargestellt, in der Umgebung der Magnetlager angeordnet ist, kann ihre magnetische Flüssigkeit 6b vom Permanentmagneten 7a angezogen werden. Hierdurch ist es erforderlich, ein Streuen des Magnetflusses des Magnetlagers 7 zu verhindem. Dieses Problem wird durch Verwendung von Magnetplatten in Form des Buchstabens "L" gelöst, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Der Magnetfluß wird in den Magnetplatten 15 konzentriert, um auf diese Weise den magnetischen Streufluß im wesentlichen zu unterbinden. Wenn die Magnetflüssigkeitsdichtung 13 nicht in bedeutendem Maße vom magnetischen Streufluß des Magnetlagers 7 beeinflußt wird, können die Magnetplatten 15 eben sein.
  • In Fig. 1 ist ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine radial innenliegende Fläche 30 des Rotors 2 (also eine Fläche, die der Welle 1 gegenübersteht) weist einen Spalt 31 auf, und der Permanentmagnet 7b am Rotor ist in diesem Spalt 31 angebracht. Auf diese Weise grenzt die radial außenliegende Fläche des Permanentmagneten 7b auf dem Rotor an einen Teil des Rotors an. Der Rotor wird auf diese Weise gegen eine Verformung geschützt. Eine solche Verformung kann beispielsweise infolge der beim Drehen des Rotors auf den Permanentmagneten 7b ausgeübten Kräfte oder infolge thermischer Wirkungen auf den Permanentmagneten 7b auftreten. Der Spalt 31 unterstützt den Permanentmagneten in der radial nach außen zeigenden Richtung und verhindert so eine Beschädigung des Permanentmagneten 7b. Der Permanentmagnet 7b kann mit einem Klebstoff im Spalt 31 befestigt werden.
  • Bei einer sehr schnellen Drehung des Polygonalspiegelmotors von beispielsweise mehreren zehntausend Umdrehungen pro Minute kann der Permanentmagnet 7b auf diese Weise durch die Zentrifugalkraft oder durch die sich aus einer Temperaturerhöhung des Motors ergebende thermische Spannung zerbrochen werden. Dieses Brechen wird in der Ausführungsform durch Verwenden einer Anordnung verhindert, bei der die radial nach außen zeigende Fläche des Permanentmagneten Vb an den Rotor 2 angrenzt.
  • Die Arbeitsweise und die Wirkungen des Motors und diese erste Ausführungsform werden nun beschrieben. Wenn die Statorspule 9 in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erregt wird, wird ein magnetisches Drehfeld in axialer Richtung der Spule 9 erzeugt, so daß der Polygonalspiegel 3 durch die Wechselwirkung der Spule 9 mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 10 gedreht wird. Durch die Wechselwirkung des Magnetfelds der Spule 9 und des Magnetfelds des Permanentmagneten 10 wird eine anziehende Kraft erzeugt. Der Rotor 2 wird auf diese Weise in Richtung der Spule 9 gezogen, so daß die Permanentmagneten 7a, 7b des Magnetlagers in Fig. 1 axial nach unten versetzt werden, wobei diesem Versatz durch die zwischen den Permanentmagneten 7a, 7b erzeugte aufwärtsgerichtete axiale Kraft entgegengewirkt wird. Die magnetische Anziehung zwischen der Spule 9 und dem Permanentmagneten 10 liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, und die von den Permanentmagneten 7a, 7b in Schubrichtung erzeugte Kraft erhöht sich, wie vorausgehend beschrieben, für größere Versätze der Permanentmagneten 7a, 7b des Magnetlagers. Dieses Merkmal wird in der vorliegenden Erfindung zur Erhöhung der Belastbarkeit des Magnetlagers verwendet.
  • Auf diese Weise wird der Rotor 2 durph die magnetische Anziehung in Richtung der Spule 9 angezogen, so daß der Versatz zwischen den Magneten 7a und 7b anwächst. Wenn dieser Versatz anwächst, erhöht sich die axiale Anziehung des Magnetlagers, so daß der Rotor 2 zur Ausgangsposition zurückkehrt. Der Rotor 2 wird auf diese Weise in der Position gehalten, in der sein Gewicht aufgrund der magnetischen Anziehung zwischen der Spule 9 und dem Rotor und die durch das Magnetlager erzeugte Anziehung ausgeglichen werden, so daß seine Position nicht über einen weiten Bereich verteilt ist. Dieser Positionsausgleich ist auch dann ähnlich, wenn die Welle 1 horizontal ist.
  • Für eine vertikale Drehung wird die Achslast des Rotors von der magnetischen Anziehung des Magnetlagers gehalten, und die Last in radialer Richtung wird hauptsächlich von den Flüssigkeitslagern 5 getragen, die durch die Magnetflüssigkeit geschmiert werden, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Das Magnetlager weist ebenfalls eine radiale Belastbarkeit auf, so daß eine genaue Drehung aufrechterhalten werden kann.
  • Für eine horizontale Drehung wird der Polygonalspiegel 3 als eine Last in radialer Richtung von dem durch die Permanentmagneten 7a, 7b gebildeten Magnetlager getragen. Wenn die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform für die horizontale Drehung verwendet wird, wird der größte Teil des Gewichts des Rotors von der magnetischen Anziehung des Magnetlagers in radialer Richtung unterstützt. Keine oder nur eine geringe radiale Belastung wirkt auf die Radiallager 5, so daß beim Starten und Anhalten des Motors ein gleitender Kontakt zwischen der Spindel 1 und den Lagern 5 verhindert ist. Hierdurch wird das Problem der Abnutzung der Lager beseitigt oder verringert. Da die axiale Position durch das Magnetlager genau festgelegt ist, wird der Motor bei einer sehr schnellen Drehung durch die Flüssigkeitslager 5 und das Magnetlager ohne jede Berührung getragen. Auf diese Weise wird eine sehr genaue Drehung sichergestellt. Es sei bemerkt, daß die vorliegende Erfindung auf einen Motor mit einem Luftlager angewendet werden kann, falls die Lager 5 aus Fig. 1 durch ein Luftlager ohne Dichtung ersetzt werden.
  • In Fig. 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Rotor unterhalb des Stators angebracht ist. Mit einer Ausnahme ist diese Ausführungsform auf diese Weise die umgekehrte Anordnung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, und entsprechende Bauteile sind durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet. In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform üben die Spule 9 und der Permanentmagnet 10 jedoch eine aufwärtsgerichtete Kraft auf den Rotor aus. Da das Gewicht des Rotors konstant ist, liegt die Hauptschwankung in den Kräften zwischen dem Stator 4 und dem Rotor 2 in der nach oben zeigenden Richtung. Die Permanentmagneten 7a und 7b des Magnetlagers sind daher so abgeändert, daß die obere Kante des Permanentmagneten 7b auf dem Rotor bezüglich der oberen Kante des Permanentmagneten 7a auf dem Stator nach unten versetzt ist. Auf diese Weise liegt der relative Versatz zwischen den Magneten 7a und 7b in der gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entgegengesetzten Richtung. Auf diese Weise wird durch das Magnetlager eine aufwärtsgerichtete Kraft auf den Rotor 2 erzeugt. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die axialen äußeren Flächen der Permanentmagneten versetzt. In Fig. 1 ist der wichtige Versatz derjenige der axialen äußeren Endflächen, die sich in der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform fern vom Stator befinden (wenngleich die am nächsten beim Stator befindlichen Endflächen ebenfalls versetzt sind). Andererseits ist der wichtige Versatz der axiale Versatz der äußeren Endflächen, die sich am nächsten beim Stator befinden. (Wenngleich die äußeren Flächen wiederum ebenfalls versetzt sind.) In Fig. 3 ist dargestellt, daß der Versatz bei den oberen axialen Endflächen auftritt, insbesondere wenn die Längen der Permanentmagneten 7a und 7b ungleich sind, und die unteren axialen Endflächen können ausgerichtet werden.
  • Bei bekannten Motoren, bei denen ein Luftlager verwendet wird, kann eine gewisse gleitende Berührung zwischen der Welle und dem Lager beim Starten und beim Anhalten des Rotors nicht verhindert werden, so daß bei ihnen das Problem einer Abnutzung auftritt. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch selbst dann eine Berührung der Spindel 1 und des Lagers verhindert, wenn sie sich in horizontaler Richtung dreht, so daß eine sehr genaue Drehung aufrechterhalten werden kann, ohne daß das Problem einer Abnutzung der Spindel 1 und des Lagers auftritt. Es ist auf diese Weise möglich, einen sehr zuverlässigen Motor zu schaffen.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird ein Streuen des Magnetflusses bei stehendem Motor durch die Magnetflüssigkeitsdichtung 13 verhindert, und die magnetische Flüssigkeit kann während der Drehung infolge der Viskositätsdichtung 14 mit einer schraubenförmigen Nut nicht überfließen. Bei einer sehr schnelle Drehung erhöht sich das Volumen der magnetischen Flüssigkeit im Lagergehäuse, so daß der Innendruck infolge der durch das Lager erzeugten Wärme erhöht wird. Die magnetische Flüssigkeit 6b in der Magnetflüssigkeitsdichtung 13 wird zum Lager gesogen, indem der Druck der Viskositätsdichtung 14 höher gesetzt wird als der Druck, bei dem die Magnetflüssigkeitsdichtung 13. versagt, so daß die Flüssigkeit 6b nie außerhalb der Magnetflüssigkeitsdichtung 13 zerstreut wird. Sowohl bei einer vertikalen Drehung als auch bei einer horizontalen Drehung kann die Viskositätsdichtung 14 die Magnetflüssigkeitsdichtung sofort zerstören, um den Innendruck des Lagergehäuses 4 auf Atmosphärendruck abfallenzulassen, wodurch ein zuverlässiges Dichten gewährleistet wird. Diese zuverlässige Dichtung kann auch für die umgekehrte Drehung des Motors erreicht werden.
  • In Fig. 6 ist eine dritte Ausführungsform eines Spindelmotors dargestellt, die zum Antreiben einer Magnetplatte vor gesehen ist. Der Rotor 2 trägt eine Magnetplatte 16 über einen Abstandsring 17 und eine Plattenklammer 19 als Last. Der Rest der Anordnung der Ausführungsform ähnelt der des in Fig. 1 dargestellten Polygonalspiegelmotors. Eine als Last wirkende Magnetplatte hat jedoch ein Gewicht, das das des Polygonalspiegels 3 um das Mehrfache überschreitet. Weiterhin werden die auf die Platte geschriebenen Daten gelöscht, wenn das magnetische Drehfeld des Motors oder das Magnetfeld des Magnetlagers mit der Magnetplatte 16 wechselwirken. Auf diese Weise muß die Tragkraft für die Platte erhöht werden, und ein Streuen des Magnetflusses wird verhindert oder wenigstens ausreichend verringert, indem der Lageraufbau verwendet wird, bei dem eine Magnetabschirmplatte 18 verwendet wird, und wobei das Magnetlager Magnetscheiben 15 aufweist, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
  • Bestehende Magnetplatten antreibende Spindelmotoren drehen sich bei Verwendung des Kugellagers bei etwa 3600 Umdrehungen pro Minute. Der Bedarf an einem sehr schnellen und dichten Aufzeichnen bedeutet jedoch, daß ein Bedarf an einer genaueren und sehr schnellen Drehung besteht. In dieser Hinsicht ermöglicht es die vorliegende Erfindung, einen solchen Bedarf zu befriedigen, um ein schnelleres und genaueres Drehen zu ermöglichen, indem ein Motor verwendet wird, der den vorausgehend beschriebenen Lageraufbau hat, und insbesondere infolge der Arbeitsweise und der Wirkung des Magnetflüssigkeitslagers und des Magnetlagers. Ähnliche Arbeitsweisen und Wirkungen können erreicht werden, wenn die vorliegende Erfindung auf einen Spindelmotor zum Antreiben einer optischen Platte angewendet wird, da dieser Motor den gleichen Aufbau haben kann wie derjenige des Spindelmotors zum Antreiben einer Magnetplatte und im wesentlichen die gleiche Genauigkeit aufweisen muß.
  • In Fig. 7 ist eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Antreiben eines Polygonalspiegelmotors dargestellt. In der dritten Ausführungsform sind die Permanentmagneten 7a und 7b des Magnetlagers im Motorgehäuse 8 und im Rotor 2 aufgenommen. In der dritten Ausführungsform weist das Magnetlager eine höhere Belastbarkeit auf, da es einen größeren Durchmesser als in der ersten Ausführungsform hat. Dieser Motor ist daher für eine schwere Last, wie einen Polygonalspiegel mit einem großen Durchmesser oder eine Magnetplatte, geeignet. In der dritten Ausführungsform ist der äußere Umfang des Permanentmagneten 7b im Rotor 2 in einem Spalt 40 im Rotor 2 befestigt, so daß die Trennung vom anderen Magneten Vb die Lagerwirkung verringert. Um den magnetischen Fluß zu konzentrieren, werden Magnetscheiben 15 verwendet (wie in Fig. 4), um die Wirkung des Lagers zu verbessern.
  • Auf diese Weise erstreckt sich der Spalt 40 in Fig. 7 axial in den Rotor 2 hinein, und der Permanentmagnet 7b am Rotor 2 ist dann im Spalt angebracht. Er kann dann durch einen Klebstoff an seinem Platz gehalten werden. Auf diese Weise grenzt eine Wand 41 des Spalts 40 an die radial außenliegende Fläche des Permanentmagneten 7b an, wodurch eine nach außen gerichtete Verformung des Permanentmagneten 7b infolge der beim Drehen oder der thermischen Ausdehnung auf ihn wirkenden Kräfte verhindert wird. Wenngleich die Wand 41 den Zwischenraum C (s. Fig. 2) zwischen den Permanentmagneten 7a und 7b vergrößert, gewährleistet die Wand 41, daß der Zwischenraum C mit einer kleinen oder keiner Schwankung erhalten bleibt, wenn sich der Rotor 2 dreht. Es ist ersichtlich, daß das Gehäuse 8 in dieser Ausführungsform als Teil des Stators angesehen wird. Die in Fig. 7 dargestellte dritte Ausführungsform ähnelt ansonsten der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform, wobei entsprechende Teile durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind.
  • In einer jeden der Ausführungsformen aus den Figuren 1, 5, 6 und 7 erzeugen die Spule 9 und der Permanentmagnet 10 zwischen sich axiale Kräfte zum Antreiben des Rotors 2 über die Welle 1. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf einen Motor mit einem innenliegenden Rotor angewendet werden, wie in Fig. 8 dargestellt ist. In Fig. 8 erstreckt sich der Permanentmagnet 10 um die Welle 1 herum, und ist axial parallel zur Ebene der Spule 9 angeordnet, wobei die Spule 9 einen Kern 20 aufweist, der sich radial außerhalb des Permanentmagneten 10 befindet. Auf diese Weise sind die Kräfte zwischen dem Permanentmagneten 10 und der Spule 9 in der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform axial. In Fig. 8 ist weiterhin dargestellt, daß der Permanentmagnet 10 durch eine Wand 21 an seinem Ort gehalten wird.
  • In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist der Permanentmagnet 7b am Rotor 2, wie in der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform, in einem Spalt 40 befestigt. Auf diese Weise wird durch die Wand 41 des Rotors 2, die sich über der axial äußeren Fläche des Permanentmagneten 7b zwischen diesem und dem Permanentmagneten 7a am Stator erstreckt, verhindert, daß er sich nach außen bewegt. Abgesehen hiervon ähnelt diese fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der in Fig. 7 dargestellten vierten Ausführungsform, und entsprechende Teile sind durch die gleichen Bezugs zahlen bezeichnet.
  • Wie vorausgehend erwähnt wurde, kann ein Motor gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Drucker und insbesondere in einem Laserdrucker verwendet werden. In Fig. 9 ist eine Ausführungsform eines solchen Druckers dargestellt. In dem Drukker wird eine lichtempfindliche Trommel 101 von einem Motor 102 angetrieben, so daß sich die Trommel 101 um eine Längsachse dreht. Eine lichtaussendende Diode 103 sendet Licht in Richtung der Kante eines Polygonalspiegels 104 aus, und das Licht wird von einer der Flächen des Polygonalspiegels durch eine Linse 106 auf die photoempfindliche Trommel 101 reflektiert. Der Polygonaispiegel 104 wird durch einen bei 105 schematisch dargestellten Motor angetrieben. Der Motor 105 kann dann einer der vorausgehend beschriebenen Ausführungs formen entsprechen.
  • Wenn der Polygonalspiegel 104 durch den Motor 105 gedreht wird, bewirkt er, daß das Licht von der lichtaussendenden Diode 103 die lichtempfindliche Trommel 101 abtastet. Durch eine geeignete Modulation des Lichtes aus der lichtaussenden den Diode 103 und durch das Abtasten des Lichtes infolge der Drehung des Polygonalspiegels 104 wird die lichtempfindliche Trommel 101 durch Licht in einem geeigneten Muster belichtet, wodurch ein latentes Bild erzeugt wird.
  • Die Drehung des Spiegels 105 und daher des Polygonalspiegels 104, die Modulation des Lichtes der lichtaussendenden Diode 103 und die Drehung der lichtempfindlichen Trommel 101 durch den Motor 102 werden durch eine Regeleinheit 107 geregelt, um die Synchronisation der Bauteile so zu steuern, daß das latente Bild auf der lichtempfindlichen Trommel 101 die gewünschte Anordnung hat. Daraufhin kann ein Toner infolge der statischen Elektrizität auf der lichtempfindlichen Trommel 101 infolge einer Belichtung durch das Licht der lichtaussendenden Diode an die lichtempfindliche Trommel 101 angelagert werden, und dieser Toner kann auf ein Papierblatt 108 übertragen werden.
  • In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wenn diese auf eine Magnetplattenvorrichtung angewendet wird. Diese Magnetplattenvorrichtung hat eine Kopfeinheit 200 A und eine Motoreinheit 200 B. Die Kopfeinheit 200 A enthält mehrere Datenausleseköpfe 201, die von einem Halter 202 gehalten werden. Dieser Halter 202 ist beweglich, wobei diese Bewegung durch einen Antriebsmechanismus 203 geregelt wird. In der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform befindet sich die Motoreinheit 200 B in einem Gehäuse 211, das eine Welle 204 fur eine Drehung um eine vertikale Achse aufnimmt, wobei die Welle 214 eine Nabe 217 trägt, die wiederum Magnetplatten 218 trägt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich in der Hinsicht von der in Fig. 6 dargestellten, daß die Welle 214 auf beiden Seiten der Magnetplatte 218 vom Gehäuse 211 aufgenommen ist.
  • In dieser Ausführungsform bildet das Gehäuse 211 einen Stator, und die Welle 214 bildet einen Rotor. Die Statorspule 212 ist am Gehäuse 211 am unteren Ende der Welle 214 befestigt, und ein Permanentmagnet 213, der der Permanentmagnet des Rotors ist, ist an der Welle 214 befestigt. Auf diese Weise wird die Welle 214 durch die Wechselwirkung der Spule 212 und des Permanentmagneten 213 angetrieben. In Fig. 10 sind weiterhin eine Magnetflüssigkeitsdichtung 215 und ein erstes Lager 216 dargestellt. Dieses Axiallager 216 ist nicht detailliert dargestellt, sondern entspricht den in beispiels weise Fig. 2, Fig. 3 oder Fig. 4 dargestellten Permanentmagneten 7a und 7b.
  • Die Magnetplatten 218 tragen Daten, und eine Drehung der Platten 218 durch den Motor 200 B im Zusammenwirken mit einer radialen Bewegung der Köpfe 201 bewirkt, daß die Köpfe 201 die Platten 218 abtasten, um zu ermöglichen, daß die Daten gelesen werden.
  • Bei der Erörterung aller vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen wird angenommen, daß die Permanentmagneten 7a und 7b sich zusammenhängend um die Welle herum erstrecken, so daß sie die Form von Ringen bilden. Es ist auch möglich, die Permanentmagneten so zu bilden, daß sie mehrere gebogene Magnetabschnitte aufweisen, wobei dann praktische Grenzen für die Lücken zwischen diesen Abschnitten auftreten, damit das Axiallager noch zufriedenstellend arbeitet.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind also durch folgendes gekennzeichnet:
  • 1) Bei einem Motor, bei dem der die Last, wie beispielsweise ein Polygonalspiegel oder eine Magnetplatte, tragende Rotor drehbar vom flüssigkeitsgeschmierten Lager aufgenommen ist, kann die Last so getragen werden, daß sie über dem flüssigkeitsgeschmierten Lager hängend angeordnet ist. Ein Magnetlager mit einer ausgezeichneten radialen und axialen Belastbarkeit ist zwischen der Last und dem flüssigkeitsgeschmierten Lager angeordnet, wodurch eine genaue Drehung des Motors aufrechterhalten wird und die Länge des Flüssigkeitslagers verringert wird.
  • 2) Im Magnetlager können ringförmige Permanentmagneten so angeordnet sein, daß sie einander auf der feststehenden Seite und der Rotorseite gegenüberstehen, und mit einem radialen Zwischenraum sowie einem axialen Versatz angeordnet sein, wodurch Radial- und Axiallagerwirkungen erzielt werden.
  • 3) Das Magnetlager kann mit permeablen Magnetscheiben an den Enden der Außenflächen der ringförmigen Permanentmagneten versehen sein, so daß der magnetische Fluß an gegenüberliegenden Teilen der Scheiben konzentriert werden kann.
  • 4) Die Magnetscheibe kann einen Aufbau haben, bei dem eine L-förmige Magnetscheibe an den Endflächen der ringförmigen Permanentmagneten befestigt ist, so daß der magnetische Fluß konzentriert wird.
  • 5) Da beim Magnetlager gegenüberliegende Außenflächen der axial versetzten ringförmigen Permanentmagneten auftreten können, wird die Belastbarkeit erhöht.
  • 6) Da die gegenüberliegenden Endflächen der beiden Permanentmagneten axial versetzt sind, kann die magnetische Anziehung des Motors konzentriert werden.
  • 7) Die ringförmigen Permanentmagneten sind so angeordnet, daß sie einander auf der feststehenden Seite und auf der Drehseite gegenüberstehen, wobei sich zwischen ihnen ein radialer Zwischenraum befindet. Die Permanentmagneten können auf der feststehenden Seite und der Rotorseite unterschiedliche Dicken aufweisen.
  • 8) Das Magnetlager kann Permanentmagneten aus einem Seltenerdmetall aufweisen, das ein hohes magnetisches Energieprodukt aufweist.
  • 9) Das Magnetlager kann so aufgebaut sein, daß seine Bauteile auf der feststehenden Seite am Lagergehäuse oder am Motorgehäuse befestigt sind und die äußere Umfangsfläche des Permanentmagneten auf der Rotorseite an den Rotor angrenzt, so daß seine Position fest ist.
  • 10) Es kann ein Magnetflüssigkeitslager verwendet werden, bei dem eine magnetische Flüssigkeit zum Schmieren und Dichten des Lagers verwendet wird, wobei das Dichtungsteil eine zusammengesetzte Dichtung ist, die eine mit einer Magnetflüssigkeitsdichtung zusammenwirkende Scherviskositätsdichtung aufweist, wobei die Lagereinheit der Magnetflüssigkeitsdichtung teilweise mit einer magnetischen Flüssigkeit gefüllt ist.
  • Auf diese Weise können gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Geschwindigkeit und eine genaue Drehung des Motors erhalten werden, indem ein Magnetlager mit einer ausgezeichneten radialen und axialen Belastbarkeit zwischen der Last des Rotors und dem Flüssigkeitslager angeordnet wird. Da die Last des Rotors durch die magnetische Anziehung des Magnetlagers in radialer Richtung getragen werden kann, tritt selbst beim Starten und Anhalten des Motors keine durch die Berührung des Flüssigkeitslagers bewirkte Abnutzung auf. Es ist auf diese Weise möglich, einen sehr zuverlässigen und genauen Motor für Drehungen in jeder Richtung zu schaffen.
  • Da das Magnetlager zufriedenstellende Wirkungen in axialer und radialer Richtung aufweist, kann die auf das Flussigkeitslager wirkende Last des Rotors verringert werden, so daß das Radiallager verkürzt wird und die Größe des Motors verringert wird.
  • Wenn der vorliegende Motor als Polygonalspiegelmotor oder Spindelmotor zum Antreiben der Magnetplatte oder einer optischen Platte verwendet wird, kann eine sehr genaue Drehung bis zu einem Hochgeschwindigkeitsbereich für eine lange Zeit aufrechterhalten werden. Auf diese Weise wird die Lebensdauer des Motors erhöht und die Zuverlässigkeit verbessert. Weiterhin kann die Größe des Motors für eine Miniaturisierung verringert werden und die Leistungsfähigkeit des Systems kann erhöht werden.

Claims (21)

1. Motor mit
einem Stator (4,8);
einem Rotor (2), der so am Stator (4,8) befestigt ist, daß er um eine Drehachse drehbar ist;
einer Antriebseinrichtung (9,10) zum Ausüben einer Drehkraft über die Drehachse des Stators (4,8) auf den Rotor (2);
einem Magnet-Axiallager zum Ausüben einer Schubkraft zwischen dem Rotor (2) und dem Stator (4,8) in einer zur Drehachse radialen Richtung, wobei das Magnet-Axiallager einen ersten am Rotor (2) befindlichen Permanentmagneten (7b) sowie einen zweiten am Stator (4,8) befindlichen Permanentmagneten (7a) aufweist, wobei der erste und der zweite Permanentmagnet (7b,7a) konzentrisch um die Drehachse herum angeordnet sind und zwischen sich einen radialen Spalt (c) aufweisen und so ausgelegt sind, daß zwischen ihnen die Schubkraft erzeugt wird;
dadurch gekennzeichnet,
daß die radial außenliegende Fläche des ersten Permanentmagneten (7b) an einen Teil des Rotors (2) angrenzt.
2. Motor nach Anspruch 1, wobei der erste Permanentmagnet (7b) radial außerhalb des zweiten Permanentmagneten (7a) angeordnet ist.
3. Motor nach Anspruch 2, wobei der Rotor (2) in einer radial innenliegenden Fläche (30) einen Spalt (31) aufweist und der erste Permanentmagnet (7b) in dem Spalt (31) befestigt ist, wodurch der erste Permanentmagnet (7b) an eine axiale Wand des Spälts (31) angrenzt.
4. Motor nach Anspruch 1, wobei der erste Permanentmagnet (7b) radial innerhalb des zweiten Permanentmagneten (7a) angeordnet ist.
5. Motor nach Anspruch 4, wobei der Rotor (2) einen Spalt (40) aufweist, der axial in diesem verläuft, und der erste Permanentmagnet (7b) im Spalt (40) angeordnet ist, wodurch eine radial außenliegende Wand (41) des Spalts an den ersten Permanentmagneten (7b) angrenzt.
6. Motor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei sich der erste und/oder der zweite Permanentmagnet (7b,7a) zusammenhängend um die Drehachse herum erstreckt.
7. Motor nach einem der vorausgehenden Anspruche, wobei die Antriebsvorrichtung (9,10) eine Statorspule (9) am Stator (4,8) sowie einen Antriebs-Permanentmagneten (10) am Rotor (2) aufweist.
8. Motor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Rotor (2) über eine Welle (1) am Stator (4,8) befestigt ist.
9. Motor nach einem der voraüsgehenden Ansprüche, welcher ein Radiallager (5) am Stator (4,8) aufweist, um den Rotor (2) zu halten.
10. Motor nach Anspruch 9, wobei sich im Radiallager (5) eine magnetische Flussigkeit (6a) zu Schmierzwecken befindet.
11. Motor nach Anspruch 10, wobei der Rotor (2) über eine Welle (1) am Stator (4,8) befestigt ist und sich um die Welle (1) herum eine Dichtung (13) für magnetische Flüssigkeiten befindet, um die magnetische Fltlssigkeit (6a) abzudichten.
12. Motor nach einem der vorausgehenden Anspruche, wobei der erste und/oder der zweite Permanentmagnet (7b,7a) an den axialen Flächen Endplatten (15) aufweist, die sich radial bezüglich des ersten und/oder des zweiten Permanentmagneten (7b, 7a) erstrecken.
13. Motor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wöbei der erste und der zweite Permanentmagnet (7b,7ay an den axialen Flächen Endplatten (15) aufweisen, die Endplatten (15) des ersten Permanentmagneten (7b) sich radial in Richtung des zweiten Permanentmagneten (7a) erstrecken und sich die Endplatten (15) des zweiten Permanentmagneten (7a) sich radial in Richtung der ersten Permanentmagneten (7b) erstrecken.
14. Motor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Permanentmagnet (7b,7a) entsprechende axiale äußere Endflächen mit einem zwischenliegenden relativen axialen Versatz (d) aufweisen, wobei der relative axiale Versatz (d) ein Viertel der axialen Länge (L, L&sub1;, L&sub2;) des axial längeren von den ersten und zweiten Permanentmagneten (7b,7a) nicht überschreitet.
15. Motor nach Anspruch 14, wobei die axiale Länge des axial ktlrzeren von den ersten und zweiten Permanentmagneten (7b,7a) 3/4 der axialen Länge (L, L&sub1;, L&sub2;) des axial längeren von den ersten und zweiten Permanentmagneten (7b, 7a) nicht unterschreitet.
16. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der erste und der zweite Permanentmagnet jeweils eine gemeinsame vorbestimiate axiale Länge (L) sowie entsprechende axiale äußere Endflächen aufweisen, die einen zwischenliegenden relativen axialen Versatz (d) aufweisen, wobei dieser relative axiale Versatz (d) ein Viertel der gemeinsamen vorbestimmten axialen Länge (L) nicht überschreitet.
17. Motor nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei sich die entsprechenden axialen äußeren Endflächen des ersten und des zweiten Permanentmagneten (7b,7a) einen Abstand zum Stator (4,8) aufweisen.
18. Motor nach einem der Anspruche 14 bis 16, wobei sich die entsprechenden axialen äußeren Endflächen des ersten und des zweiten Permanentmagneten (7b,7a) einen Abstand zum Rotor (2) aufweisen.
19. Motor nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die entsprechenden axialen äußeren Endflächen des ersten und des zweiten Permanentmagneten (7b,7a) obere Flächen des ersten und des zweiten Permanentmagneten (7b,7a) sind.
20. Drucker mit
einer Einrichtung zum Erzeugen eines Lichtstrahls;
einem Spiegel im Weg des Lichtstrahls;
einem Motor nach einem der vorausgehenden Ansprüche zum Drehen des Spiegels um eine Drehachse;
einem lichtempfindlichen Medium, das den Lichtstrahl vom Spiegel empfängt; und
einer Einrichtung zum Steuern der Erzeugungseinrichtung und des Motors, wodurch das lichtempfindliche Medium unter Verwendung des Lichtstrahls bedruckt wird.
21. Plattenlaufwerksystem mit
wenigstens einer Datenplatte;
wenigstens einem Datenkopf zum Lesen von Daten von der Datenplatte; und
einem Motor zum Drehen der Datenplatte um eine Drehachse, wobei der Motor einem der Ansprüche 1 bis 19 entspricht.
DE69306204T 1992-09-03 1993-08-12 Elektromotor für Drucker und Diskettenantriebe mit einem Magnetlager Expired - Fee Related DE69306204T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4235608A JPH0686503A (ja) 1992-09-03 1992-09-03 モータ、ポリゴンミラーモータ、ディスク駆動モータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69306204D1 DE69306204D1 (de) 1997-01-09
DE69306204T2 true DE69306204T2 (de) 1997-05-22

Family

ID=16988535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69306204T Expired - Fee Related DE69306204T2 (de) 1992-09-03 1993-08-12 Elektromotor für Drucker und Diskettenantriebe mit einem Magnetlager

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5574322A (de)
EP (1) EP0588490B1 (de)
JP (1) JPH0686503A (de)
DE (1) DE69306204T2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006051018B3 (de) * 2006-10-26 2008-06-12 Minebea Co., Ltd., Miyota Spindelmotor mit radialen und axialen Lagersystemen
DE102008016634A1 (de) * 2008-04-01 2009-10-15 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit kombiniertem fluiddynamischen und magnetischen Lagersystem
DE102007059466B4 (de) * 2007-12-11 2013-02-21 Minebea Co., Ltd. Elektromotor mit magnetischem Axiallager

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2689834B2 (ja) * 1992-12-11 1997-12-10 株式会社日立製作所 モートル,ミラーモートルおよびレーザビームプリンター
US5561335A (en) * 1994-02-25 1996-10-01 Seagate Technology, Inc. Integrated passive magnetic bearing system and spindle permanent magnet for use in a spindle motor
JP3200556B2 (ja) * 1996-01-30 2001-08-20 株式会社日立製作所 磁性流体軸受ユニットとこれを備えたモータ
US5783886A (en) * 1996-08-06 1998-07-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Spindle motor having magnetic bearing
DE19654845C2 (de) * 1996-12-27 2000-04-06 Chromatron Laser Sys Gmbh Vorrichtung zur Ablenkung von Lichtstrahlen
US5942824A (en) * 1997-01-28 1999-08-24 Fuji Xerox Co., Ltd. Motor and method of manufacturing same
US6392771B1 (en) * 1997-06-10 2002-05-21 Canon Kabushiki Kaisha Bearing device and deflecting-scanning apparatus using the same
US6208050B1 (en) * 1998-08-19 2001-03-27 Nidec Corporation Motor and bearing structure for motor
JP3466945B2 (ja) * 1999-01-05 2003-11-17 日本電産株式会社 記録ディスク駆動用モータ及びこれを備えた記録ディスク駆動装置
JP2003222124A (ja) * 1999-07-14 2003-08-08 Sumitomo Electric Ind Ltd スピンドルモータ
US6522498B1 (en) 1999-11-22 2003-02-18 Seagate Technology Llc Magnetic shield for flux leakage reduction from spindle motor
JP3740984B2 (ja) * 2000-02-10 2006-02-01 日産自動車株式会社 電動機の磁極位置検出装置
KR20010035393A (ko) * 2001-02-09 2001-05-07 정보순 자기베어링이 있는 모터
US6734590B2 (en) * 2001-04-17 2004-05-11 Minebea Co., Ltd. Motor
US6717311B2 (en) * 2001-06-14 2004-04-06 Mohawk Innovative Technology, Inc. Combination magnetic radial and thrust bearing
US6933643B1 (en) * 2002-01-23 2005-08-23 Seagate Technology Llc Multiple radial/axial surfaces to enhance fluid bearing performance
TWI222263B (en) * 2003-08-15 2004-10-11 Delta Electronics Inc Non-bearing motor
JP4584626B2 (ja) * 2004-05-24 2010-11-24 日本トムソン株式会社 アライメントステージ装置
KR100733225B1 (ko) * 2005-12-12 2007-06-27 삼성전기주식회사 스핀들모터
US8084907B2 (en) * 2005-12-12 2011-12-27 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Spindle motor having holding magnet preventing oil discharge
US20070216239A1 (en) * 2006-03-14 2007-09-20 Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. Tray assembly for spindle motor with aerodynamic bearing
DE102006060047A1 (de) * 2006-12-19 2008-06-26 Minebea Co., Ltd. Elektrische Maschine mit Hybridlager
US20080238228A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Forcecon Technology Co., Ltd. Magnetic shaft of a cooling fan
WO2008134797A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-13 In Motion Technologies Pty Ltd Axial flux electrical machine
US8513826B2 (en) * 2008-06-26 2013-08-20 Ed Mazur Wind turbine
KR101493367B1 (ko) * 2008-10-02 2015-02-13 삼성전자 주식회사 광주사유닛 및 이를 구비하는 화상형성장치
KR101009205B1 (ko) * 2009-12-01 2011-01-19 삼성전기주식회사 브러시리스 직류모터
KR101552350B1 (ko) * 2014-05-02 2015-09-09 한국기계연구원 편향력 보상용 쓰러스트 자기 베어링
CN115395688A (zh) * 2017-09-05 2022-11-25 靛蓝技术股份有限公司 具有被动控制的可变转子/定子对准的永磁电动机
DE102018200625A1 (de) * 2018-01-16 2019-07-18 Magna powertrain gmbh & co kg Einrichtung zur berührungsfreien Abdichtung von sich schnell drehenden Bauteilen
CN211670752U (zh) * 2019-06-17 2020-10-13 菲舍尔和佩克尔应用有限公司 电动机组件、洗衣机、干衣机和洗衣干衣机
CN111828475B (zh) * 2020-06-22 2022-03-04 北京控制工程研究所 一种径向磁轴承结构及包含该结构的多自由度磁悬浮机构

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2337226A1 (de) * 1973-07-21 1975-02-06 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Vakuumpumpe mit einem im innenraum ihres gehaeuses gelagerten laeufer
NL184487C (nl) * 1977-02-25 1989-08-01 Ultra Centrifuge Nederland Nv Moleculaire pomp.
US4523800A (en) * 1982-07-20 1985-06-18 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Polygonal mirror optical deflector
JPS61201914A (ja) * 1985-02-28 1986-09-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 3気筒エンジン用クランクシヤフト
JPS6285216A (ja) * 1985-10-11 1987-04-18 Copal Electron Co Ltd 回転型光偏向器のスラスト磁気軸受
JPS62131736A (ja) * 1985-12-03 1987-06-15 Ntn Toyo Bearing Co Ltd モ−タスピンドル
US4738227A (en) * 1986-02-21 1988-04-19 Adiabatics, Inc. Thermal ignition combustion system
JPS6388314A (ja) * 1986-09-30 1988-04-19 Toshiba Corp 動圧空気軸受
FR2637124B1 (fr) * 1988-09-23 1990-10-26 Gen Electric Cgr Systeme de suspension d'une anode tournante de tube a rayons x comportant des paliers magnetiques passifs
US5043615A (en) * 1989-08-14 1991-08-27 Shibasoku Co., Ltd. Noncontact bearing utilizing magnetism
FR2660112B1 (fr) * 1990-03-20 1992-06-05 Gen Electric Cgr Dispositif de compensation du poids pour tube a rayons x comportant des paliers magnetiques passifs.
JP2986887B2 (ja) * 1990-10-11 1999-12-06 株式会社日立製作所 ポリゴンミラーモータ
US5325006A (en) * 1990-04-27 1994-06-28 Hitachi, Ltd. Sealed magnetic fluid bearing for polygon mirror drive motor
US5254966A (en) * 1991-08-28 1993-10-19 Peter Solar Spinning platform with crossed-pole magnets
US5402023A (en) * 1992-08-07 1995-03-28 Nippon Densan Corporation Spindle motor and magnetic fluid seal apparatus used therefor
JPH06285216A (ja) * 1993-03-31 1994-10-11 Taiyo:Kk ホッパー装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006051018B3 (de) * 2006-10-26 2008-06-12 Minebea Co., Ltd., Miyota Spindelmotor mit radialen und axialen Lagersystemen
DE102007059466B4 (de) * 2007-12-11 2013-02-21 Minebea Co., Ltd. Elektromotor mit magnetischem Axiallager
DE102008016634A1 (de) * 2008-04-01 2009-10-15 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit kombiniertem fluiddynamischen und magnetischen Lagersystem
DE102008016634B4 (de) * 2008-04-01 2013-02-21 Minebea Co., Ltd. Spindelmotor mit kombiniertem fluiddynamischen und magnetischen Lagersystem

Also Published As

Publication number Publication date
EP0588490B1 (de) 1996-11-27
US5574322A (en) 1996-11-12
EP0588490A1 (de) 1994-03-23
JPH0686503A (ja) 1994-03-25
DE69306204D1 (de) 1997-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69306204T2 (de) Elektromotor für Drucker und Diskettenantriebe mit einem Magnetlager
DE3233216C2 (de) Elektromotor mit senkrechter Welle
DE69513473T2 (de) Hydrodynamisches Lager und Dichtung
DE19538559C2 (de) Stützlager für eine mit magnetischen Lagern gelagerte Welle
DE2903197C2 (de) Einrichtung zur Halterung eines drehbaren Magnetkopfes für ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät
DE3717872C2 (de) Linearmotor
DE69220195T2 (de) Entwicklungsgerät und damit ausgestattete Prozesseinheit
EP0106383B1 (de) Elektromotor
DE2828652A1 (de) Drehbare spiegelanordnung
DE69425119T2 (de) Aufzeichnungsplattengerät und rotierende Halterungsstruktur dafür
DE68924885T2 (de) Rotierender Antrieb für Magnetkopf-Positionierung in einem Plattenantrieb.
DE3049234C2 (de) Elektrischer Mehrphasen-Schrittmotor
DE3001432C2 (de) Drehmechanismus mit einer fluid-geschmierten Axiallagerung
DE3325984C2 (de) Optische Polygonspiegel-Ablenkvorrichtung mit einer Elektromotoreinheit
DE3027727C2 (de)
WO2009115149A1 (de) Turbolader mit einer lageranordnung zur lagerung einer welle des turboladers
DE69932421T2 (de) Trägeranordnung für rotierende wellen
DE2453762C3 (de) Gleitlager mit einer magnetisierbaren Flüssigkeit
DE69210110T2 (de) Strahlabtast-Galvanometer mit Spiegel und Magnet von geringer Trägheit
DE102012208863A1 (de) Generator für eine Windturbine
DE19600463A1 (de) Selbstpumpendes Flüssigkeitslager mit elektromagnetischer Schwebevorrichtung, wie beispielsweise für Lichtstrahldeflektoren
DE2652693A1 (de) Stromversorgung fuer rechner- periphergeraet
DE69120722T2 (de) Rotationsapparat, welcher in einem dynamischen Fluid gelagert ist
DE69524805T2 (de) Magnetisches Axiallager für Polygonspiegel-Scanner
DE69411528T2 (de) Lineartriebwerk mit Selbstantrieb

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee