JP2632305B2 - モータスピンドル - Google Patents

モータスピンドル

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JP2632305B2
JP2632305B2 JP60272915A JP27291585A JP2632305B2 JP 2632305 B2 JP2632305 B2 JP 2632305B2 JP 60272915 A JP60272915 A JP 60272915A JP 27291585 A JP27291585 A JP 27291585A JP 2632305 B2 JP2632305 B2 JP 2632305B2
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rotor
fixed shaft
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housing
stator
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圭 木全
昌美 関沢
幸博 松原
嘉人 浦田
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ENU TEI ENU KK
Panasonic Holdings Corp
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ENU TEI ENU KK
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はモータスピンドル(本発明でいうモータス
ピンドルとは、スピンドルとも呼ばれるほぼ円柱状の固
定軸の周面に回転自在に嵌合されたほぼ円筒状のロータ
と、このロータの外周面に対向し且つロータを取り囲む
ように配設されたほぼ円筒状のステータとを備え、ロー
タの回転によって発生する動圧空気によってロータが固
定軸と接触することなく回転して、ロータに接続された
負荷を回転駆動する一種のモータをいうか、或いは、回
転軸の周面に固定されたほぼ円筒状のロータと、このロ
ータの外周面に対向し且つロータを取り囲むように配設
されたほぼ円筒状のステータと、ロータの回転中に回転
軸を動圧空気を介して支持する動圧空気ジャーナル軸受
とを備えた一種のモータをいう)に関し、特に、ステー
タの磁力により、当該ステータに対してずらして配置さ
れるロータの駆動用マグネットを当該ロータと共に保持
させて回転させると共に、ロータの軸方向の剛性を大き
くしてロータの回転に伴って発生した当該ロータの軸方
向の振動が有効に減衰するように改良したモータスピン
ドルに関する。
従来の技術 一般にモータスピンドルは種々な装置の駆動源として
用いられるが、ここでは、特公昭53−6854号の回転鏡光
偏向器に用いた縦型モータについて、第5図を参照しつ
つ説明する。
第5図において、回転鏡1aは回転軸1の上端部に取付
けられていて、回転軸1の中央部分にはモータのロータ
2が外嵌されている。回転軸1の下端部にはアルミ合金
やチタンが合金等からなる補強材3が取付られている。
この補強材3には、回転軸1の軸方向に着磁された反発
磁気スラスト軸受の回転磁石4が埋設されている。回転
磁石4とは逆方向に着磁された反発磁気スラスト軸受の
静止磁石5と回転磁石4との反発力によって回転軸1は
軸方向に支持されている。静止磁石受5aとケーシング6
との間には、軟らかいゴム等のバネ作用と振動吸引作用
をもつダンパー7が配設されていて、回転体(回転軸
1、ロータ2および回転鏡1aを含む)軸方向の振動を減
衰させるようになっている。
そして、前記ロータ2の側面と対向するように、モー
タのステータ8がケーシング6に取付られていて、当該
ステータ8の発生する回転磁界によりロータ2が目標の
回転数で回転するようになっている。ケーシング6から
内面側に突き出たピポット9は、動圧空気ジャーナル軸
受のパッド9aを支える腕で、ステータ8の上下方向両側
に半径方向に3本ずつでている。パッド9aはピポット9
と同一数だけあって、ピポット9の先端まわりに自由に
回転できる。
発明が解決しようとする問題点 ところで、上記回転鏡光偏向器では、回転体の自重を
回転磁石4と静止磁石5の反発力によって支持させてい
るため、特に数万回転単位の高速回転時において、回転
体にその軸方向の振動が発生することがある。この振動
を有効に減衰させるために、ケーシング6と静止磁石受
5aとの間にダンパー7を配設しているが、必ずしも満足
すべき結果を得られていないという欠点が従来のモータ
スピンドルを利用した回転鏡光偏向器にはある。よっ
て、この発明の目的とするところは、ロータの軸方向の
剛性を大きくすることによってロータの軸方向の振動の
発生を極力防止すると共に、もしもロータの軸方向の振
動が発生したときには、この振動が有効に減衰するモー
タスピンドルを提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段 この発明に係るモータスピンドルは、固定台に立設さ
れた固定軸と、固定軸に外して外嵌されており且つ外周
面に駆動用マグネットが取り付けられた筒状のロータ
と、ハウジングの内面に取り付けられており且つロータ
を上方に付勢するべく駆動用マグネットに対して軸方向
にずれて配置されたステータと、ロータの上側開口を塞
いで固定軸の上端面との間の空間を密閉しエアダンパー
とするためのキャップとを具備している。
この発明に係る別のモータスピンドルは、固定台に立
設された固定軸に対して外嵌されており且つ外周面に駆
動用マグネットが取り付けられた筒状のロータと、ハウ
ジングの内面に取り付けられており且つロータを上方に
付勢するべく駆動用マグネットに対して軸方向にずれて
配置されたステータと、ロータが磁気浮上したときに出
来るロータの下側端面と固定台の面上との間の空気を閉
じエアダンパとするために固定台上の固定軸の回りに形
成された環状の突起であってその内径がロータの下端側
の外径より僅かに大きく設定されたボスとを具備してい
る。
より好ましくは、ロータの端部と当該端部に対向する
ハウジングの内面とに、互いに反発してロータを下方に
付勢するように配置された2個の磁石を備えるようにす
ることが望ましい。
作用 駆動用マグネットとステータとの間の磁気力によりロ
ータが浮上して回転する。キャップを備えたモータスピ
ンドルによる場合、ロータの浮上に伴ってキャップと固
定軸の上端面との間の空間が広がりその内部の圧力が低
下し、固定軸の上端面が吸着される。その結果、ロータ
の回転に伴って軸方向に周期的な微少振動が発生しても
直ぐに減衰する。一方、ボスを備えたモータスピンドル
による場合、ロータの浮上に伴ってロータの下側端面と
固定台の面上との間の空間が広がり、その内部の圧力が
低下し、ロータの下側端面が吸着される。キャップと固
定軸の上端面との間の空気が広がりその内部の圧力が低
下し、固定軸の上端面が吸着される。その結果、ロータ
の回転に伴って軸方向に周期的な微少振動が発生しても
直ぐに減衰する。更に、2個の磁石を付加したモータス
ピンドルによる場合、ロータの軸方向の剛性が大きくな
り、ロータの制振効果がより高くなる。
実施例 [実施例I] 第1図はこの発明の第1実施をレーザビームプリンタ
に適用した例を示す縦断面図である。同図において、符
号10は固定台11の軸孔に軸支された固定軸で、その外周
部には所定間隔をもって2箇所へリングボーン溝と称さ
れる動圧溝10aが形成されている。符号20はロータであ
って、固定軸10の外周に回転自在に嵌合された回転スリ
ーブ21と、この回転スリーブ21の外周面に固定されたほ
ぼ円筒状の駆動用マグネット22とから構成されている。
回転スリーブ21の上側には、多面鏡30が取付けられてい
る。これらは、前記固定台11に固定したハウジング40で
密封されているが、前記多面鏡30の一部に対して外部か
らレーザ光を照射しうるように、当該ハウジング40には
開口窓41が開設されている。
そして、前記駆動用マグネット22の周囲を囲むように
モータのステータ50が前記ハウジング40の内面下側に固
定されている。このステータ50は、前記駆動用マグネッ
ト22に対してやや上にずれて(ずれの量をΔhで示す)
配置されている。さらに、ロータ20の回転スリーブ21の
上端面には、ほぼ逆皿状のキャップ23が取り付けられて
いる。即ち、このキャップ23と固定軸10の上端面との間
のスペースがキャップ23によって封止されるようにキャ
ップ23が回転スリーブ21の上端面に取り付けられてい
る。従って、このキャップ23の天井面と固定軸10の上端
面との間には、適当な間隙Aを有するエアダンパー24a
が形成されたことなり、このエアダンパー24aによって
ロータ20の軸方向の振動が有効に減衰される。そして、
エアダンパー24aの間隙Aは、空気の圧縮制により大き
くしすぎると振動を減衰する効果が小さいからモータス
ピンドルの起動前に予め適切に設定しておく必要があ
る。なお、符号60はロータ20の回転むらの少なくするた
めのホール素子である。また、キャップ23は1つの素材
から回転スリーブ21と共に一体形成されたものとして製
作することもできる。いずれにしても、キャップ23は回
転スリーブ21に一体的に設けられる。
次に動作を説明する。
駆動用マグネット22の磁気的保持力によりロータ20の
自重が支えられる。ロータ20の回転に伴って動圧溝10a
により半径方向の圧力が発生する結果、回転スリーブ21
が固定軸10に対して接触せず、結局両者の焼き付けが防
止される。さて、ロータ20が次第に高速回転になってく
ると、当該ロータ20にその軸方向の微少振動が周期的に
発生するが、当該微少振動はエアダンパー24a内の空気
により減衰されることとなる。
この第1実施例でエアダンパー24aを形成していない
ときには、ロータ20の回転に伴って生ずる微少振動は約
90μmの振幅であったが、エアダンパー24aを形成して
その間隙A(モータの起動前)を約1mmにした場合前記
微少振動が5μm以下の振幅にまで減衰されたことを確
認した。
[実施例II] 第2図はこの発明の第2実施例をレーザビームプリン
タに適用した例で、その要部のみを示す縦断面図であ
る。
この第2実施例において、固定軸10が軸支される固定
台11の上面には、その軸孔の廻りに上方向に突出するほ
ぼ円筒状のボス11aが形成されている。このボス11a内に
はロータ20の回転スリーブ21の下端側が嵌合していて、
ボス11aの内側における固定台11の上面と回転スリーブ2
1の下端面との間に、適宜な間隙Bを有するエアダンパ
ー24bが形成されている。このエアダンパー24bの間隙B
も前記第1実施例と同様にして設定するのが望ましい。
ところで、前記回転スリーブ21の外周面とボス11aの
内周面との隙間C2は、加工精度の面から、固定軸10と回
転スリーブ21との隙間C1(例えば3μm)の数倍以上に
しており、この場合、前記エアダンパー24b内へハウジ
ング40内の空気が流入しやすい反面、流入した空気が抜
け易いために上記第1実施例よりも若干振動減衰効果が
低下してしまう。といっても、実使用上においては従来
例のものよりも微少振動の減衰効果が数段良いことは言
うまでもない。
なお、この発明にかかるモータスピンドルでは、上記
各実施例で説明したように、モータのステータ50と駆動
用マグネット22間の磁力によりロータ20の自重が支えら
れているが、必要に応じてさらに回転中におけるロータ
20の軸方向の剛性を増してやるために、第3図および第
4図に示すように、ロータ20の上端部に互いに反発して
ステータ50のずれ方向と逆方向にロータ20を付勢するよ
うに2個の永久磁石を付加することも可能である。
即ち、第3図では、キャップ23の上面にリング状の永
久磁石70aが、その磁極面が上下方向となるように取り
付けられていて、さらに前記永久磁石70aの上側の磁極
面に対して反発する磁極面を対向させるように、ハウジ
ング40の天井内面に前記永久磁石70aと同一形状の永久
磁石70bを取り付けている。
第4図では、多面鏡30が下側にまた駆動用マグネット
22およびステータ50が上側に配置された例を示してい
る。そして、ロータ20の駆動用マグネット22の上端面に
リング状の永久磁石80aが、その磁極面が上下方向とな
るように取り付けられていて、さらに前記永久磁石80a
の上側の磁極面に対して反発する磁極面を対向させるよ
うに、ハウジング40の天井内面に前記永久磁石80aと同
一形状の永久磁石80bを取り付けている。
このように、永久磁石70a、70bおよび80a、80bの反発
力によりロータ20をその軸方向下方に付勢させている。
この付勢力はモータの起動後におけるステータ50と駆動
用マグネット22とによるロータ20の保持力に対抗してロ
ータ20を軸方向に均衡状態とする結果、回転中における
ロータ20の軸方向の剛性が増すこととなる。
なお、以上は縦型モータスピンドルについてのみ説明
しているが、本発明は横型モータスピンドルに適用して
も効果のあることは勿論である。
発明の効果 以上、本発明の請求項1、3に係るモータスピンドル
による場合、ロータを高速で回転させたときにその軸方
向に発生し得る周期的な微少振動が直ぐに減衰する構成
となっているので、ロータの安定した高速回転を実現で
きる。
本発明の請求項2、4に係るモータスピンドルによる
場合、上記に比べてロータの制振効果が高いことから、
ロータのより安定した高速回転を実現できる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の第1実施例をレーザビームプリンタ
に適用した例を示す縦断面図、第2図はこの発明の第2
実施例を第1図同様レーザビームプリンタに適用した例
で、その要部を示す縦断面図、第3図はロータの軸方向
の剛性を増すための永久磁石を設けた第1実施例のレー
ザビームプリンタを示す縦断面図、第4図はロータの軸
方向の剛性を増すための永久磁石を設けた第2実施例の
レーザビームプリンタの変形例を示す縦断面図、第5図
は特公昭53−6854号に示す回転鏡光偏向器の縦断面図で
ある。 10……固定軸、11……固定台、11a……ボス、20……ロ
ータ、21……回転スリーブ、22……駆動用マグネット、
23……キャップ、24a,24b……エアダンパー、40……ハ
ウジング、50……ステータ、A,B……間隙。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 幸博 磐田市富士見町501―12 (72)発明者 浦田 嘉人 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−164413(JP,A) 特開 昭59−32336(JP,A) 実開 昭56−182559(JP,U) 特公 昭53−6854(JP,B2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定台に立設された固定軸と、固定軸に対
    して外嵌されており且つ外周面に駆動用マグネットが取
    り付けられた筒状のロータと、ハウジングの内面に取り
    付けられており且つロータを上方に付勢するべく駆動用
    マグネットに対して軸方向にずれて配置されたステータ
    と、ロータの上側開口を塞いで固定軸の上端面との間の
    空間を密閉しエアダンパーとするためのキャップとを具
    備したことを特徴とするモータスピンドル。
  2. 【請求項2】ロータの端部と当該端部に対向するハウジ
    ングの内面とに、互いに反発してロータを下方に付勢す
    るように配置された2個の磁石を備えていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のモータスピンドル。
  3. 【請求項3】固定台に立設された固定軸と、固定軸に対
    して外嵌されており且つ外周面に駆動用マグネットが取
    り付けられた筒状のロータと、ハウジングの内面に取り
    付けられており且つロータを上方に付勢するべく駆動用
    マグネットに対して軸方向にずれて配置されたステータ
    と、ロータが磁気浮上したときに出来るロータの下側端
    面と固定台の面上との間の空間を閉じエアダンパとする
    ために固定台上の固定軸の回りに形成された環状の突起
    であってその内径がロータの下端側の外径より僅かに大
    きく設定されたボスとを具備したことを特徴とするモー
    タスピンドル。
  4. 【請求項4】ロータの端部と当該端部に対向するハウジ
    ングの内面とに、互いに反発してロータを下方に付勢す
    るように配置された2個の磁石を備えていることを特徴
    とする特許請求の範囲第3項のモータスピンドル。
JP60272915A 1985-12-03 1985-12-03 モータスピンドル Expired - Lifetime JP2632305B2 (ja)

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JPS62131737A JPS62131737A (ja) 1987-06-15
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JPH02184250A (ja) * 1989-01-10 1990-07-18 Fuji Xerox Co Ltd モータ
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