JP2001204155A - Magnetic support structure of rotary unit - Google Patents

Magnetic support structure of rotary unit

Info

Publication number
JP2001204155A
JP2001204155A JP2000010921A JP2000010921A JP2001204155A JP 2001204155 A JP2001204155 A JP 2001204155A JP 2000010921 A JP2000010921 A JP 2000010921A JP 2000010921 A JP2000010921 A JP 2000010921A JP 2001204155 A JP2001204155 A JP 2001204155A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pivot
rotor
support structure
magnetic support
stator frame
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.)
Granted
Application number
JP2000010921A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4331369B2 (en
Inventor
Yoshitada Ishizuka
嘉忠 石束
Kiyoyuki Arai
清之 新井
Kazuyuki Hayashi
和志 林
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.)
Nidec Copal Electronics Corp
Original Assignee
Nidec Copal Electronics Corp
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 Nidec Copal Electronics Corp filed Critical Nidec Copal Electronics Corp
Priority to JP2000010921A priority Critical patent/JP4331369B2/en
Publication of JP2001204155A publication Critical patent/JP2001204155A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4331369B2 publication Critical patent/JP4331369B2/en
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
    • 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
    • F16C32/041Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part
    • F16C32/0412Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part for radial 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
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/08Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only for supporting the end face of a shaft or other member, e.g. footstep bearings

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic support structure of a rotary unit which can suppress an axial force and secure durability regardless of driving conditions such as evolution, etc. SOLUTION: This magnetic support structure 1 of a rotary unit comprises two radial magnetic beraings 4 and 4 which are provided between a stator frame 2 and a rotor 3a of a rotation apparatus, and two pivot bearing which receive an axial force applied to the rotor 3a. The rotor 3a is supported rotatably in a quasi-noncontact state by the pivot bearings in the neighborhood of a neutral point of the balance in an axial direction. The rotor 3a has a sleeve 3 concentric, with its rotation axis L. The radial magnetic bearings 4 and 4 are provided on both the ends of the sleeve 3. The pivot bearings comprise a pivot element 5 provided in the hollow part of the sleeve 3, and two holding shafts 6 and 6 provided on the stator frame 2 so as to hold the pivot element 5 between them.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転体を支え
る回転体の磁気支持構造に関し、特に、回転速度等の駆
動条件によることなく、ピボット圧を抑えて耐久性を確
保することができる回転体の磁気支持構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic support structure for a rotating body that supports a high-speed rotating body, and more particularly to a rotating structure capable of suppressing a pivot pressure and ensuring durability without depending on driving conditions such as a rotating speed. It relates to the magnetic support structure of the body.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は、一般的な回転体の磁気支持構造
の構成概念図である。ラジアル磁気軸受による一般的な
回転体の支持構造101は、ステータフレーム102に
回転可能にロータを支持するべく構成する。ロータは、
図示せぬ負荷を回転軸線Lについて支持する回転軸10
3の両端位置にアキシャル構成のラジアル磁気軸受10
4、104と、アキシャル方向力を一点で受けるピボッ
ト軸受を備える。このピボット軸受は、剛球105、1
05と、ステータフレーム102に設けた受け板105
a,105aとから構成する。また、上記ステータフレ
ーム102に温度補償部材106を介設するほか、駆動
コイル107とこれに対向するマグネット108等によ
る駆動系を設ける。上記剛球105、105とその受け
板105a,105aとからなる2つのピボット軸受
は、ロータが受けるアキシャル方向力の総和がゼロとな
る中性点の近傍位置に回転軸103を保持することによ
り、回転軸103を準非接触状態で支持することができ
る。部材相互の熱膨張率が相違する場合は、上記温度補
償部材106の寸法と材質を選ぶことにより、環境温度
変化による部材寸法の相互変化をキャンセルしてピボッ
トギャップの変動を抑えることができる。駆動コイル1
07の励磁等に伴う機器内部の発熱がある場合は、ピボ
ット軸受のピボットギャップ、および、その点接触の支
点によって熱移動が妨げられることから、ステータフレ
ームとロータとの間で温度差を生じるので、この温度差
と対応する両者間の寸法変化を抑える温度補償部材を設
けることにより、ピボットギャップの寸法変動を抑える
ことができる。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a conceptual view showing the structure of a general magnetic support structure for a rotating body. A general rotating body support structure 101 using a radial magnetic bearing is configured to rotatably support a rotor on a stator frame 102. The rotor is
A rotating shaft 10 supporting a load (not shown) about a rotating axis L
Axial radial magnetic bearings 10 at both ends
4, 104, and a pivot bearing that receives an axial force at one point. This pivot bearing is composed of hard balls 105, 1
05 and a receiving plate 105 provided on the stator frame 102.
a and 105a. In addition to the temperature compensation member 106 provided on the stator frame 102, a drive system including a drive coil 107 and a magnet 108 opposed thereto is provided. The two pivot bearings composed of the hard spheres 105, 105 and their receiving plates 105a, 105a rotate by holding the rotating shaft 103 at a position near a neutral point where the total axial force received by the rotor becomes zero. The shaft 103 can be supported in a quasi-non-contact state. When the coefficients of thermal expansion of the members are different from each other, by selecting the size and material of the temperature compensating member 106, the mutual change of the member dimensions due to the environmental temperature change can be canceled and the fluctuation of the pivot gap can be suppressed. Drive coil 1
In the case where heat is generated inside the device due to the excitation of 07 or the like, since the heat transfer is hindered by the pivot gap of the pivot bearing and the fulcrum of the point contact, a temperature difference is generated between the stator frame and the rotor. By providing a temperature compensating member that suppresses this temperature difference and a corresponding dimensional change between the two, it is possible to suppress a dimensional change in the pivot gap.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、駆動コ
イル107の励磁に伴う発熱量は、回転速度等の駆動条
件に応じて変化するので、予定温度において所定の補償
精度を有する温度補償部材によっては、多様な駆動条件
の全範囲に及ぶ補償精度を確保することができないとい
う問題がある。特に、ロータの回転抵抗を抑えるために
機器内を排気減圧して構成したものは、対流による熱移
動が減少するので、ステータフレームとロータとの間の
温度差はさらに大きくなる。その結果、ピボット軸受
は、そのギャップがなくなると過大な接触圧を生じ、ま
た、ギャップ寸法が大きすぎると回転軸103が上記中
性点位置から外れて大きなピボット圧を生じることによ
り耐久性の低下を招く。その他、ロータは、2つのラジ
アル磁気軸受によって浮上支持されていることから、複
雑な振動モードの組合わせによって不安定な回転振動を
招く場合があり、さらに、回転軸線Lを傾斜させるよう
なモーメントを受けた時はピボット支点の偏心による摩
耗を避けることができないという問題点をも内包してい
る。
However, the amount of heat generated due to the excitation of the drive coil 107 changes according to the driving conditions such as the rotational speed. Therefore, depending on the temperature compensating member having a predetermined compensation accuracy at the predetermined temperature, There is a problem that compensation accuracy over the entire range of various driving conditions cannot be ensured. In particular, in the case where the inside of the device is exhausted and depressurized in order to suppress the rotational resistance of the rotor, heat transfer due to convection is reduced, so that the temperature difference between the stator frame and the rotor is further increased. As a result, when the gap is eliminated, the pivot bearing generates an excessive contact pressure, and when the gap dimension is too large, the rotating shaft 103 deviates from the neutral position to generate a large pivot pressure, thereby lowering the durability. Invite. In addition, since the rotor is levitated and supported by two radial magnetic bearings, an unstable combination of vibration modes may cause unstable rotational vibration. Further, a moment that tilts the rotational axis L may be generated. It also has a problem that when it is received, wear due to eccentricity of the pivot fulcrum cannot be avoided.

【0004】本発明の目的は、駆動条件によることな
く、ピボット圧を抑えて耐久性を確保することができる
回転体の磁気支持構造を提供することにある。
[0004] It is an object of the present invention to provide a magnetic support structure for a rotating body capable of suppressing the pivot pressure and ensuring durability without depending on driving conditions.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、回転装置のステータフレームとロータとの間に介設
する2つのラジアル磁気軸受と、ロータに作用するアキ
シャル方向力を受ける2つのピボット軸受とからなり、
このピボット軸受によってアキシャル方向にバランスす
る中性点の近傍にロータを準非接触状態で回転支持する
回転体の磁気支持構造において、上記ロータはその回転
軸線と同心のスリーブ体を備え、このスリーブ体の両端
に上記ラジアル磁気軸受を配置するとともに、同スリー
ブ体の中空部にピボット部材を設け、このピボット部材
をアキシャル方向に両側から挟むように支える2つの保
持軸をステータフレームに設けることにより上記ピボッ
ト軸受を構成する。
In order to solve the above-mentioned problems, two radial magnetic bearings interposed between a stator frame of a rotating device and a rotor, and two pivots receiving axial force acting on the rotor. Consisting of bearings
In a magnetic support structure of a rotating body that rotatably supports a rotor near a neutral point balanced in the axial direction by the pivot bearing in a quasi-non-contact state, the rotor includes a sleeve body concentric with its rotation axis. The radial magnetic bearings are arranged at both ends of the sleeve body, a pivot member is provided in a hollow portion of the sleeve body, and the stator frame is provided with two holding shafts supporting the pivot member so as to sandwich the pivot member from both sides in the axial direction. Make up the bearing.

【0006】上記構成により、ピボットギャップに影響
を与えるものはピボット部材のみとなり、スリーブ体が
アキシャル方向に長い場合であっても、2つの保持軸の
間でピボット部材のアキシャル方向長さを小さく構成す
ることができる。したがって、ステータフレームとロー
タとの間に温度差を生じても、ピボットギャップは大き
な変動を受けることがないので、駆動条件に応じた機器
内の発熱量の変化によってもピボットギャップが略一定
に保たれてピボット圧の変動を回避することができる。
With the above structure, only the pivot member affects the pivot gap, and the axial length of the pivot member is reduced between the two holding shafts even when the sleeve is long in the axial direction. can do. Therefore, even if a temperature difference occurs between the stator frame and the rotor, the pivot gap does not greatly change, so that the pivot gap is kept substantially constant even by a change in the amount of heat generated in the device according to the driving conditions. Fluctuation of the pivot pressure can be avoided.

【0007】前記ピボット部材は、スリーブ体の両端の
ラジアル磁気軸受から等距離に配置することにより、ス
テータフレームとロータとの間に温度差が生じても、両
磁気ギャップのバランスが保たれるのでロータの中性点
の変動が抑えられる。前記ピボット部材は、一定半径の
単一の球体から構成することにより、高精度のピボット
軸受を簡易に構成することができる。前記ロータの重心
位置は、ピボット部材の中心に配置することにより、ロ
ータの動的挙動を規定する共振モードがその重心点を固
定節とする特定の振動パターンに限定されることから、
ロータ回転の安定化が容易となる。また、ロータが回転
軸線を傾斜するようなモーメントを受けた場合でも、ピ
ボット支点がピボット部材の近傍に位置してその偏心量
が僅少なので、摺動摩耗を小さく抑えることができる。
前記ステータフレームは、部材間の熱膨張差によるピボ
ットギャップの寸法変動を抑える温度補償部材を備える
ことにより、部材の選択の自由度が確保されるので、最
適な材料によってピボット軸受を構成することができ
る。前記保持軸は、ステータフレームに外周面を拘束し
たカラー状のリングと、このリングの外周面を押圧する
押圧部材とを備えることにより、保持軸をアキシャル方
向移動なしに固定することができるので、ピボット軸受
はアキシャル方向に高精度の位置決めが可能となる。
[0007] By disposing the pivot member at an equal distance from the radial magnetic bearings at both ends of the sleeve body, even if a temperature difference occurs between the stator frame and the rotor, the balance between the two magnetic gaps is maintained. Fluctuation of the neutral point of the rotor is suppressed. By forming the pivot member from a single sphere having a constant radius, a high-precision pivot bearing can be easily configured. By arranging the center of gravity of the rotor at the center of the pivot member, the resonance mode that defines the dynamic behavior of the rotor is limited to a specific vibration pattern having the center of gravity as a fixed node,
Stabilization of the rotor rotation is facilitated. Further, even when the rotor receives a moment that tilts the rotation axis, the pivot fulcrum is located near the pivot member and its eccentric amount is small, so that sliding wear can be suppressed to a small value.
Since the stator frame includes a temperature compensating member that suppresses a dimensional change of a pivot gap due to a difference in thermal expansion between members, a degree of freedom in selecting a member is secured, so that a pivot bearing can be configured using an optimal material. it can. Since the holding shaft is provided with a collar-shaped ring whose outer peripheral surface is constrained to the stator frame and a pressing member that presses the outer peripheral surface of the ring, the holding shaft can be fixed without moving in the axial direction. The pivot bearing enables highly accurate positioning in the axial direction.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】上記発明の実施の形態について以
下に図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の基本
構成を示す構成概念図、図2は、図1の要部拡大図であ
る。磁気支持構造1は、ステータフレーム2にロータ3
aを回転可能に支えるべく構成する。このロータ3a
は、図示せぬ負荷を支持するスリーブ体3の両端にアキ
シャル構成のラジアル磁気軸受4、4を備え、また、ス
リーブ体3の中央に球体等のピボット部材5を固定す
る。このピボット部材5をアキシャル方向に支えるべ
く、スリーブ体3の中空部にその両端からそれぞれ進入
する保持軸6、6をステータフレーム2から突設する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the basic configuration of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. The magnetic support structure 1 includes a stator frame 2 and a rotor 3
It is configured to rotatably support a. This rotor 3a
The axially arranged radial magnetic bearings 4 and 4 are provided at both ends of a sleeve 3 that supports a load (not shown), and a pivot member 5 such as a sphere is fixed to the center of the sleeve 3. In order to support the pivot member 5 in the axial direction, holding shafts 6, 6 which respectively enter into the hollow portion of the sleeve body 3 from both ends thereof, protrude from the stator frame 2.

【0009】上記両保持軸6、6の端部にピボット部材
5を受ける受け板5a,5a等を設けることによりピボ
ット軸受を構成する。そのピボット部材5は、ピボット
支点をなすとともに、ロータ3aをアキシャル方向に支
えるものである。また、上記ステータフレーム2にアキ
シャル方向に作用する温度補償部材7を介設し、さら
に、駆動コイル8とこれに対向するマグネット9等によ
る駆動系を設ける。
A pivot bearing is formed by providing receiving plates 5a, 5a for receiving the pivot member 5 at the ends of the holding shafts 6, 6. The pivot member 5 serves as a pivot fulcrum and supports the rotor 3a in the axial direction. Further, a temperature compensating member 7 acting in the axial direction is provided on the stator frame 2, and a drive system including a drive coil 8 and a magnet 9 opposed thereto is provided.

【0010】上記ラジアル磁気軸受4、4は、回転軸線
Lの方向に磁化した2つのリング状磁石を互いに吸引す
るようにアキシャル方向に磁極を対向して回転軸線Lと
同心に配置する。このラジアル磁気軸受4、4による吸
引力、自重その他のロータ3aのアキシャル方向の作用
力の総和がゼロとなる中性点にロータ3aを位置決め
し、かつ、ピボット部材5と受け板5a,5aとの間に
最適なピボットギャップGを確保して2つのピボット軸
受を配置する。
The radial magnetic bearings 4, 4 are arranged concentrically with the rotation axis L with their magnetic poles facing each other in the axial direction so as to attract two ring-shaped magnets magnetized in the direction of the rotation axis L. The rotor 3a is positioned at a neutral point where the sum of the attraction force of the radial magnetic bearings 4, 4 and its own weight and other acting forces of the rotor 3a in the axial direction become zero, and the pivot member 5 and the receiving plates 5a, 5a And two pivot bearings are arranged with an optimum pivot gap G therebetween.

【0011】上記構成の磁気支持構造は、ピボット部材
5がロータ3aをアキシャル方向に支える。上記ピボッ
ト部材5は、スリーブ体3がアキシャル方向に長い場合
でも、2つの保持軸6、6の間でアキシャル方向長さを
小さく構成することができる。
In the magnetic support structure having the above structure, the pivot member 5 supports the rotor 3a in the axial direction. Even when the sleeve body 3 is long in the axial direction, the pivot member 5 can be configured to have a small axial length between the two holding shafts 6.

【0012】したがって、駆動コイル8の発熱等によっ
てロータ3aとステータフレーム2との間に温度差を生
じても、ピボットギャップGの寸法が略一定に保たれる
ことにより過大なピボット圧を回避することができる。
上記ピボット軸受の構成は、球体や円錐体等のピボット
支点形状にかかわらず、公知のピボット軸受を構成する
ことにより、同様の作用効果が得られる。
Therefore, even if a temperature difference is generated between the rotor 3a and the stator frame 2 due to heat generation of the drive coil 8 or the like, an excessively large pivot pressure is avoided by keeping the dimension of the pivot gap G substantially constant. be able to.
Regarding the configuration of the pivot bearing, a similar operation and effect can be obtained by configuring a known pivot bearing regardless of the shape of the pivot fulcrum such as a sphere or a cone.

【0013】ピボット部材5の配設位置は、スリーブ体
3の両端のラジアル磁気軸受4、4から等距離に配置す
ることにより、ステータフレーム2とロータ3aとの間
に温度差が生じても、両磁気ギャップC1、C2のバラ
ンスが保たれるのでロータ3aの中性点の変動が抑えら
れる。また、ステータフレーム2は、部材相互の熱膨張
量の差によるピボットギャップGの寸法変動を抑える寸
法と温度係数を有する温度補償部材を備えることによ
り、ピボット部材は材質や形状寸法の制約を受けること
なく自由度が確保されるので、加工性や耐摩耗性等の面
から最適な材料によってピボット軸受を構成することが
できる。
The position of the pivot member 5 is set at the same distance from the radial magnetic bearings 4, 4 at both ends of the sleeve body 3, so that even if a temperature difference occurs between the stator frame 2 and the rotor 3a, Since the balance between the two magnetic gaps C1 and C2 is maintained, the fluctuation of the neutral point of the rotor 3a is suppressed. Further, since the stator frame 2 is provided with a temperature compensating member having a dimension and a temperature coefficient for suppressing a dimensional variation of the pivot gap G due to a difference in thermal expansion between the members, the pivot member is restricted by a material and a shape dimension. Therefore, the pivot bearing can be made of an optimum material in terms of workability, wear resistance and the like.

【0014】図3は、本発明の磁気支持構造を適用した
回転ミラー装置の一部切欠きによる断面図、図4は、図
3のA矢視図である。回転ミラー装置11は、略矩形状
のステータフレーム12に回転体をなすロータ10を回
転可能に支持して構成する。ロータ10は、多面鏡13
aと、この多面鏡13aを回転軸線L上に支えるスリー
ブ体13、その他から構成する。スリーブ体13の両端
にアキシャル構成のラジアル磁気軸受14、14を構成
するとともに、両ラジアル磁気軸受14、14から等距
離をなすスリーブ体13の中央に、ロータ10側の重心
位置を合せるとともに、一定半径を有する単一の球体に
よるピボット部材15を圧入等により固定する。このピ
ボット部材15をアキシャル方向に受けるべく、スリー
ブ体13の中空部にその両端からそれぞれ進入する保持
軸16、16をステータフレーム12から突設する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotary mirror device to which the magnetic support structure of the present invention is applied, which is partially cut away, and FIG. 4 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. The rotating mirror device 11 is configured by rotatably supporting a rotor 10 as a rotating body on a substantially rectangular stator frame 12. The rotor 10 has a polygon mirror 13
a, a sleeve body 13 for supporting the polygon mirror 13a on the rotation axis L, and the like. Axial radial magnetic bearings 14, 14 are formed at both ends of the sleeve body 13, and the center of the sleeve body 13 equidistant from the radial magnetic bearings 14, 14 is aligned with the center of gravity of the rotor 10, and is fixed. The pivot member 15 made of a single sphere having a radius is fixed by press-fitting or the like. In order to receive the pivot member 15 in the axial direction, holding shafts 16, 16 which respectively enter the hollow portion of the sleeve body 13 from both ends thereof are protruded from the stator frame 12.

【0015】上記ステータフレーム12にアキシャル方
向に作用する温度補償部材17を介設するほか、駆動コ
イル18とこれに対向するマグネット19、および、多
面鏡13aを固定する保持部材13b,13cに取付け
たヨーク19aからなる駆動系を設ける。
A temperature compensating member 17 acting in the axial direction is interposed on the stator frame 12, and is attached to a driving coil 18, a magnet 19 opposed thereto and holding members 13b and 13c for fixing the polygon mirror 13a. A drive system including a yoke 19a is provided.

【0016】上記保持軸16、16の端部に、ピボット
部材15をアキシャル方向に受ける耐摩耗性のセラミッ
ク等による受け板15a,15aを設ける。この保持軸
16、16を所定位置に固定するためのカラー状をなす
リング20、20とそれぞれの外周面を押圧する押圧部
材をなす図4の止めねじ21を設ける。リング20、2
0は、圧入等によりステータフレーム12によってその
外周面を密接拘束し、それぞれの止めねじ21は、リン
グ20、20のそれぞれの側面を押圧するように回転軸
線Lと直交してステータフレーム12に螺合する。
At the ends of the holding shafts 16, 16, receiving plates 15a, 15a made of wear-resistant ceramic or the like for receiving the pivot member 15 in the axial direction are provided. Rings 20 and 20 having a collar shape for fixing the holding shafts 16 and 16 at predetermined positions and a set screw 21 shown in FIG. 4 serving as a pressing member for pressing the outer peripheral surfaces of the collars are provided. Ring 20, 2
0 is tightly constrained by the stator frame 12 by press fitting or the like, and each set screw 21 is screwed to the stator frame 12 at right angles to the rotation axis L so as to press each side surface of the rings 20, 20. Combine.

【0017】上記構成の磁気支持構造の作用効果につい
て以下に説明する。ピボット部材15は、球体によって
そのアキシャル方向長さを小さく、かつ、簡易に高精度
のピボット軸受を構成することができる。したがって、
機器内部の発熱によってロータ10とステータフレーム
12との間に温度差が生じた場合でも、アキシャル方向
の熱膨張量が小さいことから、ピボットギャップGの変
動を小さく抑えることができる。
The operation and effect of the magnetic support structure having the above configuration will be described below. The axial length of the pivot member 15 is reduced by the spherical body, and a high-precision pivot bearing can be easily formed. Therefore,
Even when a temperature difference occurs between the rotor 10 and the stator frame 12 due to heat generated inside the device, the fluctuation of the pivot gap G can be suppressed to a small amount because the amount of thermal expansion in the axial direction is small.

【0018】具体的には、軸受鋼による直径2mmの球
体のアキシャル方向の寸法変化は、5℃の温度差で0.
13μmに抑えられる。この寸法変化は、長さが20m
mのアルミニウム軸の熱膨張変化量の2.4μmと対比
すると、寸法効果と温度係数効果とにより、略1/20
となり、所定のピボットギャップを実質的に維持するこ
とができる。
Specifically, the dimensional change in the axial direction of a sphere having a diameter of 2 mm due to the bearing steel is 0.1 mm at a temperature difference of 5 ° C.
It can be suppressed to 13 μm. This dimensional change has a length of 20m
m is about 1/20 due to the size effect and the temperature coefficient effect in comparison with the thermal expansion change of the aluminum shaft of 2.4 μm.
Thus, a predetermined pivot gap can be substantially maintained.

【0019】ロータ10の動的挙動を規定する共振モー
ドは、ピボット部材である球体15の中心にロータ10
の重心位置を合せることにより、重心点を固定節とする
特定の振動パターンに限定されることから、ロータ回転
の安定化が容易となる。さらに、ロータ10がモーメン
トを受けることによってロータ10の回転軸線Lが傾斜
した場合においても、ピボット支点の偏心量が僅少なの
で、偏心負荷と摺動摩耗を小さく抑えることができる。
The resonance mode that defines the dynamic behavior of the rotor 10 is such that the rotor 10 is positioned at the center of a sphere 15 that is a pivot member.
By adjusting the position of the center of gravity, the vibration is limited to a specific vibration pattern having the center of gravity as a fixed node, so that the rotation of the rotor can be easily stabilized. Further, even when the rotation axis L of the rotor 10 is tilted due to the moment applied to the rotor 10, the amount of eccentricity of the pivot fulcrum is small, so that the eccentric load and sliding wear can be reduced.

【0020】上記ピボット部材15と2つの保持軸1
6、16の端部に設けた受け板15a,15aとにより
ピボット軸受を形成することにより、高精度のピボット
軸受を簡易に構成することができる。
The pivot member 15 and the two holding shafts 1
By forming the pivot bearing with the receiving plates 15a, 15a provided at the ends of the 6, 6 end, a high-precision pivot bearing can be easily configured.

【0021】リング20、20はその外周面をステータ
フレーム12によって拘束されていることから、保持軸
16、16を所定の位置に定めた後に止めねじ21、2
1で外周面を押圧することにより、リング20、20は
その内周方向にひずみを受け、このひずみによって保持
軸16、16のアキシャル方向の移動を招くことなく、
同保持軸16、16を固定することができる。したがっ
て、ロータ10をその中性点の近傍に保持するべく、最
適な隙間を高精度で確保することができる。
Since the outer surfaces of the rings 20, 20 are restrained by the stator frame 12, after the holding shafts 16, 16 are set at predetermined positions, the setscrews 21, 2 are set.
By pressing the outer peripheral surface with 1, the rings 20, 20 receive strain in the inner circumferential direction, and the strain does not cause the holding shafts 16, 16 to move in the axial direction.
The holding shafts 16 can be fixed. Therefore, an optimal gap can be secured with high accuracy in order to hold the rotor 10 near its neutral point.

【0022】このように、上述の回転ミラー装置は、そ
の磁気支持構造により、回転速度等の駆動条件の変化に
よることなく、準非接触状態で安定した高速回転と耐久
性とを確保することができる。
As described above, the above-described rotating mirror device can secure stable high-speed rotation and durability in a quasi-non-contact state without depending on a change in driving conditions such as a rotating speed, by the magnetic support structure. it can.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の回転体の磁気支持構造は以下の
効果を奏する。上記構成の回転体の磁気支持構造によ
り、ピボットギャップに影響を与えるものはピボット部
材のみとなり、スリーブ体がアキシャル方向に長い場合
であっても、2つの保持軸の間でピボット部材のアキシ
ャル方向長さを小さく構成することができる。
The magnetic support structure for a rotating body according to the present invention has the following effects. Due to the magnetic support structure of the rotating body having the above structure, only the pivot member affects the pivot gap, and even if the sleeve body is long in the axial direction, the axial length of the pivot member between the two holding shafts is reduced. It can be configured to be small.

【0024】したがって、ステータフレームとロータと
の間に温度差を生じても、ピボットギャップは大きな変
動を受けることがないので、駆動条件に応じた機器内の
発熱量の変化によってもピボットギャップが略一定に保
たれてピボット圧の変動を回避することができる。
Therefore, even if a temperature difference occurs between the stator frame and the rotor, the pivot gap is not greatly changed, so that the pivot gap can be substantially changed by a change in the amount of heat generated in the device according to the driving conditions. It can be kept constant to avoid fluctuations in the pivot pressure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の基本構成を示す構成概念図FIG. 1 is a conceptual diagram showing the basic configuration of the present invention.

【図2】図1の要部拡大図FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1;

【図3】本発明の磁気支持構造を適用した回転ミラー装
置の一部切欠きによる断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view of a rotating mirror device to which the magnetic support structure of the present invention is applied, which is partially cut away.

【図4】図3のA矢視図FIG. 4 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 3;

【図5】一般的な回転体の磁気支持構造の構成概念図FIG. 5 is a conceptual diagram of a configuration of a general magnetic support structure of a rotating body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気支持構造 2 ステータフレーム 3 スリーブ体 3a ロータ 4 ラジアル磁気軸受 5 ピボット部材 5a 受け板 6 保持軸 7 温度補償部材 8 駆動コイル 10 ロータ 11 回転ミラー装置 12 ステータフレーム 13 スリーブ体 14 磁気軸受 15 ピボット部材 16 保持軸 17 温度補償部材 20 リング 21 止めねじ(押圧部材) C1、C2 磁気ギャップ G ピボットギャップ L 回転軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic support structure 2 Stator frame 3 Sleeve body 3a Rotor 4 Radial magnetic bearing 5 Pivot member 5a Receiving plate 6 Holding shaft 7 Temperature compensating member 8 Drive coil 10 Rotor 11 Rotating mirror device 12 Stator frame 13 Sleeve body 14 Magnetic bearing 15 Pivot member 16 Holding shaft 17 Temperature compensation member 20 Ring 21 Set screw (pressing member) C1, C2 Magnetic gap G Pivot gap L Rotation axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 和志 埼玉県入間市新久下新田110−1 日本電 産コパル電子株式会社入間事業所内 Fターム(参考) 3J011 AA20 BA08 DA01 3J102 AA01 AA07 BA04 BA17 BA18 CA04 DA02 DA06 DA12 GA01 5H605 AA04 CC01 CC03 CC04 EA02 EB04 EB16 FF10 5H607 AA03 AA04 BB14 DD01 DD02 DD05 DD09 DD16 GG01 GG04 GG17  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazushi Hayashi 110-1 Shinkushita-Nita, Iruma-shi, Saitama Nidec Copal Electronics Co., Ltd. Iruma F-term (reference) 3J011 AA20 BA08 DA01 3J102 AA01 AA07 BA04 BA17 BA18 CA04 DA02 DA06 DA12 GA01 5H605 AA04 CC01 CC03 CC04 EA02 EB04 EB16 FF10 5H607 AA03 AA04 BB14 DD01 DD02 DD05 DD09 DD16 GG01 GG04 GG17

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転装置のステータフレームとロータと
の間に介設する2つのラジアル磁気軸受と、ロータに作
用するアキシャル方向力を受ける2つのピボット軸受と
からなり、このピボット軸受によってアキシャル方向に
バランスする中性点の近傍にロータを準非接触状態で回
転支持する回転体の磁気支持構造において、 上記ロータはその回転軸線と同心のスリーブ体を備え、
このスリーブ体の両端に上記ラジアル磁気軸受を配置す
るとともに、同スリーブ体の中空部にピボット部材を設
け、このピボット部材をアキシャル方向に両側から挟む
ように支える2つの保持軸をステータフレームに設ける
ことにより上記ピボット軸受を構成してなることを特徴
とする回転体の磁気支持構造。
The present invention comprises two radial magnetic bearings interposed between a stator frame of a rotating device and a rotor, and two pivot bearings for receiving an axial force acting on the rotor. In a magnetic support structure of a rotating body that rotatably supports a rotor in a quasi-non-contact state near a neutral point to be balanced, the rotor includes a sleeve body concentric with its rotation axis,
The radial magnetic bearings are arranged at both ends of the sleeve body, a pivot member is provided in a hollow portion of the sleeve body, and two holding shafts that support the pivot member so as to sandwich the pivot member from both sides in the axial direction are provided on the stator frame. A magnetic support structure for a rotating body, characterized by comprising the above-mentioned pivot bearing.
【請求項2】 前記ピボット部材は、スリーブ体の両端
のラジアル磁気軸受から等距離に配置してなることを特
徴とする請求項1記載の回転体の磁気支持構造。
2. The magnetic support structure for a rotating body according to claim 1, wherein the pivot members are arranged at equal distances from radial magnetic bearings at both ends of the sleeve body.
【請求項3】 前記ピボット部材は、一定半径の単一の
球体からなることを特徴とする請求項1記載の回転体の
磁気支持構造。
3. The magnetic support structure for a rotating body according to claim 1, wherein the pivot member is formed of a single sphere having a constant radius.
【請求項4】 前記ロータの重心位置は、ピボット部材
の中心に配置してなることを特徴とする請求項1記載の
回転体の磁気支持構造。
4. The magnetic support structure for a rotating body according to claim 1, wherein the center of gravity of the rotor is arranged at the center of a pivot member.
【請求項5】 前記ステータフレームは、部材間の熱膨
張差によるピボット軸受のピボットギャップ寸法の変動
を抑える温度補償部材を備えることを特徴とする請求項
1記載の回転体の磁気支持構造。
5. The magnetic support structure for a rotating body according to claim 1, wherein the stator frame includes a temperature compensating member for suppressing a change in a pivot gap dimension of the pivot bearing due to a difference in thermal expansion between the members.
【請求項6】 前記保持軸は、ステータフレームに外周
面を拘束したカラー状のリングと、このリングの外周面
を押圧する押圧部材とを備えることを特徴とする請求項
1記載の回転体の磁気支持構造。
6. The rotating body according to claim 1, wherein the holding shaft includes a collar-shaped ring whose outer peripheral surface is restrained by a stator frame, and a pressing member that presses the outer peripheral surface of the ring. Magnetic support structure.
JP2000010921A 2000-01-19 2000-01-19 Magnetic support structure of rotating body Expired - Fee Related JP4331369B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000010921A JP4331369B2 (en) 2000-01-19 2000-01-19 Magnetic support structure of rotating body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000010921A JP4331369B2 (en) 2000-01-19 2000-01-19 Magnetic support structure of rotating body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001204155A true JP2001204155A (en) 2001-07-27
JP4331369B2 JP4331369B2 (en) 2009-09-16

Family

ID=18538869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000010921A Expired - Fee Related JP4331369B2 (en) 2000-01-19 2000-01-19 Magnetic support structure of rotating body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4331369B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP4331369B2 (en) 2009-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2826156B2 (en) Spindle motor
JP2005532516A (en) Thrust load relaxation device for rotor bearing system using permanent magnet
US6307295B1 (en) Spindle motor and complex bearing assembly for use with the spindle motor
CN103346637A (en) Single shaft coupling bearing unit motor and flexible gyroscope formed by same
JPH10104544A (en) Rotary polygon mirror motor
JP2001204155A (en) Magnetic support structure of rotary unit
US4891997A (en) Dynamically tuned gyro
JP2002161918A (en) Magnetic bearing unit
JP3240637B2 (en) Bearing device
JP3267649B2 (en) Bearing device
JP2520416Y2 (en) Spindle motor
JPH06284666A (en) Brushless motor
JPS63148846A (en) Bearing mechanism for motor
JP4067686B2 (en) Hydrodynamic air bearing motor and polygon scanner
JP2001200835A (en) Pivot bearing structure
JP2002257135A (en) Magnetic bearing device
JPS62184429A (en) Rotary polygonal mirror driving device
JPH0516574Y2 (en)
JP2002027706A (en) Dynamic air pressure bearing motor and polygon scanner
JP2888361B2 (en) Dynamic pressure air bearing type polygon scanner
JPH0833520B2 (en) Rotor support device
JPH10235932A (en) Rotor of motor for driving polygon mirror
JP2000220641A (en) Rolling bearing and motor using the same
JPH09230269A (en) Bearing structure for polygon mirror and polygon scanner driving device having the bearing structure
JPH09311287A (en) Polygon scanner

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070109

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090513

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090604

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090618

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4331369

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120626

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130626

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees