JP3731862B2 - マグネットダンパ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等に用いられ、特にステッピングモーター等の回転軸に取り付けられ回転速度の変動（回転ムラ）を低減し回転をスムーズにすることが可能なマグネットダンパに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、回転シャフト側に軸受部材により回転自在に保持されるフライホイールと、該シャフトに固定されている磁性体からなるフランジヨークと、前記フライホイール側に固定されている永久磁石と、前記フランジヨークと前記永久磁石の間に介在するスペーサからなるマグネットダンパがあり（特開平８−３３５５１２号公報）、図７にその構造を示す。
【０００３】
図７において、４０はフライホイールであり、円板状永久磁石４１の外周側に樹脂４２を積層一体化したものである。また、５０は磁性体のフランジヨークである。
【０００４】
一般に、マグネットダンパでは、取付けられるステッピングモーターの仕様によって必要とされる特性値（慣性モーメントや吸引力）が異なるため、各々のステッピングモーターに適合したマグネットダンパの設計が必要になる。例えば、図７の従来技術では、各々のステッピングモーター毎に異なる直径の磁石４１を用意する必要があり、構造上、多品種となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマグネットダンパでは取付けられるステッピングモーターの仕様によって必要とされる特性値（慣性モーメント、吸引力）が異なるため各々のステッピングモーターに適合したマグネットダンパの設計が必要になっていた。
【０００６】
そこで、本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、ステッピングモーター等の多様な仕様に迅速に対応可能なマグネットダンパを提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、フランジヨークと永久磁石間のスペーサの材質を改善することで、スペーサの削りかすの発生防止を図り、長期間使用においても安定に動作するマグネットダンパを提供することにある。
【０００８】
本発明の第３の目的は、フランジヨークの構造を改善することで、フランジヨークの製造を容易とし、ひいては原価低減を図ることのできるマグネットダンパを提供することにある。
【０００９】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願第１発明は、回転シャフト側に、軸受部材により回転自在に保持される磁性体のフライホイールと、該シャフトに固定されている磁性体からなるフランジヨークと、前記フライホイール側に固定されている永久磁石とを具備し、前記永久磁石と前記フランジヨーク間に磁気回路を構成したマグネットダンパにおいて、
前記永久磁石が部分着磁され、
前記永久磁石の内周から該内周と外周間の所定半径位置に至るまでの着磁部と、該着磁部より外側の無着磁部とからなっているか、又は
前記永久磁石の内周から外周に至る扇形の無着磁部を１箇所又は複数箇所設け、残りの扇形部分を着磁部分として、
前記永久磁石と前記フランジヨーク間の磁気吸引力が所望値に設定されていることを特徴としている。
【００１１】
また、本願第２発明は、回転シャフト側に、軸受部材により回転自在に保持される磁性体のフライホイールと、該シャフトに固定されている磁性体からなるフランジヨークと、前記フライホイール側に固定されている永久磁石とを具備し、前記永久磁石と前記フランジヨーク間に磁気回路を構成したマグネットダンパにおいて、
前記フランジヨークと前記永久磁石間にスペーサが介在しており、該スペーサが超高分子ポリエチレン樹脂であることを特徴としている。
【００１２】
本願第３発明は、回転シャフト側に、軸受部材により回転自在に保持される磁性体のフライホイールと、該シャフトに固定されているフランジヨークと、前記フライホイール側に固定されている永久磁石とを具備し、前記永久磁石と前記フランジヨーク間に磁気回路を構成したマグネットダンパにおいて、
前記フランジヨークが磁性体からなるフランジ部と磁性体又は非磁性体からなる軸部の別部品よりなり、前記フランジ部と前記軸部とを結合一体化した構成であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマグネットダンパの実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１乃至図３で本発明の第１の実施の形態を説明する。ここで、図１は半分を断面とした側面図（図２のＩ−Ｉよりみた断面を示している）、図２は正面図、及び図３は回転シャフト及びヨーク部材を省略した正面図（図１のIII−III矢視図）である。
【００１５】
これらの図において、１は鋼板で、中心穴２ａ又は２ｂ及び積層用の２個以上の貫通穴３を有するように円板状に金属プレス金型加工で打ち抜いたものであり、複数枚積層されて貫通穴３を貫通する貫通固定部材５により一体化されてフライホイール１０を構成している。但し、磁性体のフランジヨーク３０に対向する側の鋼板１の中心穴２ｂは、フェライト焼結磁石等の円板状の部分着磁永久磁石（マグネット）２０を取り付けるために他の部分の中心穴２ａよりも大径となっている。この結果、フライホイール１０のフランジヨーク３０に対向する側に鋼板１の積層体の中心穴２ｂで形成された円板状凹部４が形成される。
【００１６】
前記円板状凹部４には、前記中心穴２ａと同じ内径の中心穴２１を持つ円板状の部分着磁永久磁石２０が配置固定され、積層された鋼板１の中心穴２ａの内周及び永久磁石２０の中心穴２１の内周に円筒形軸受部材１５が挿入固定されている。このフライホイール１０の中心穴への軸受部材１５の固定及びフライホイールの凹部４への永久磁石２０の固定は接着剤を用いて一度に行う。なお、鋼板１の中心穴２ａはプレス加工で高精度で形成されているから、永久磁石２０の中心穴２１を幾分大きく形成しておくことで、永久磁石２０の内周面加工はせずに軸受部材１５を中心穴２ａ，２１に挿入して接着可能である。
【００１７】
前記フライホイール１０を磁性体にて構成することで、部分着磁永久磁石２０とフランジヨーク３０間に磁気回路を構成している。ここで、フェライト焼結磁石等の円板状の部分着磁永久磁石２０は、部分着磁が施されたものであり、その内周から内周と外周間の所定半径位置に至るまでの着磁部２０ａと、それより外側の無着磁部２０ｂとからなる。所定半径よりも内側の着磁部２０ａは厚み方向に着磁され、かつ図３の磁極配置の如く片側に多極を有するように多極着磁が施されているものであり、前記着磁部２０ａの領域を増減することにより部分着磁永久磁石２０とフランジヨーク３０間の磁気吸引力を増大又は低下させて所望値に設定することが可能である。
【００１８】
一方、３５は電動機等の回転シャフトであり、この回転シャフト３５には、鋼材等の磁性体で回転軸部３１及びその端部の円形フランジ部３２を有するように形成されたフランジヨーク３０がビス３６等で固定されている。前記永久磁石２０及び軸受部材１５を一体化したフライホイール１０は軸受部材１５により回転シャフト３５側、つまりフランジヨーク３０の回転軸部３１の外周に回転自在に嵌合され、フランジヨーク３０のフランジ部３２が、円形薄板状の超高分子ポリエチレン樹脂のスペーサ３７を介して永久磁石２０に対向する配置となる。前記永久磁石２０とフランジヨーク３０（主としてフランジ部３２）との磁気吸引力によりフライホイール１０はシャフト３５側に回転可能に保持される。この場合、フライホイール１０の慣性は十分大きく設定され、回転シャフト３５に回転むらが生じるとフライホイール１０は等速回転運動を持続しようとして回転シャフト３５に対してスリップし、ダンパ効果を発揮する。
【００１９】
なお、貫通固定部材５は鋼板１の中心に対して、２個以上点対称に設けるようにし、リベット、はとめ、螺子部材等を用いることができる。とくに、リベットや、はとめとすれば、鋼板１の積層作業がいっそう簡単でコスト低減を図り得る。
【００２０】
この第１の実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【００２１】
(1) 永久磁石２０を部分着磁することにより、必要とされる吸引力が変更された場合にも、永久磁石の外形寸法、材質等を変更しないで、永久磁石製造過程での着磁ヨークの交換により着磁面積を変化させることで対応が可能となる。つまり、各種ステッピングモーター等の仕様によって必要とされる多様な特性値（慣性モーメント、吸引力）に迅速かつ容易に適合させることができる。
【００２２】
(2) スペーサについては永久磁石２０とフランジヨーク３０の吸引力が強力で長時間駆動された場合、スペーサが削られて吸引力変化及び削りかすが散乱し周辺機器に影響を与える恐れがある。そこで、スペーサ材として超高分子量ポリエチレン樹脂を採用し、超高分子量ポリエチレン樹脂製のスペーサ３７とすることで、削りかすの発生を防止でき、信頼性の向上を図ることができる。
【００２３】
(3) フライホイール１０は、複数枚の少なくとも２つ以上の貫通穴３の開いた鋼板１を、各々の貫通穴３に貫通固定部材５を挿通固定して積層した構成であり、積層する鋼板に特殊加工が不要であって、フライホイール部分を簡単な金属プレス金型にて作製可能である。また、鋼板の積層一体化をリベット等の貫通固定部材５にて容易に実行でき、積層枚数の変更（つまり、慣性モーメントの変更）も容易で安価で小ロット生産に適した構造とすることができる。また、積層する鋼板１の中心穴の径を部分的に変えることで、永久磁石２０を配置するための凹部４を容易に形成できる。
【００２４】
上記第１の実施の形態の図３では、永久磁石２０の所定半径よりも内側を着磁部としたが、図４のように永久磁石２０の内周から外周に至る扇形の無着磁部２０ｄを１箇所又は複数箇所設け、残りの扇形部分を着磁部２０ｃとして厚み方向に着磁してもよい。この場合も、片側に多極を有するように多極着磁を施すとよい。
【００２５】
図５（Ａ）,（Ｂ）及び図６（Ａ）,（Ｂ）で本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は、フランジヨーク３０の構造が第１の実施の形態と異なっている他は第１の実施の形態と同様である。この場合、磁性又は非磁性体の回転軸部３１と磁性体のフランジ部３２とを別部材とし、両者を嵌合して組み合わせた構造としている。すなわち、回転軸部３１の一端部には嵌合凸部３１ａが、フランジ部３２の中央部には嵌合凹部３２ａが形成されている。嵌合凸部３１ａ、嵌合凹部３２ａは回り止め形状となっている。そして、回転軸部３１の嵌合凸部３１ａをフランジ部３２の嵌合凹部３２ａに嵌合してかしめによりがたつきのないように結合一体化する。このかしめによる一体化は、回転軸部３１とフランジ部３２とが金属製の場合にとくに好ましい。
【００２６】
また、回転軸部３１を樹脂製にする場合、磁性体金属のフランジ部３２と回転軸部３１とをインサート成型で一体的に製造してもよい。
【００２７】
この第２の実施の形態によれば、フランジヨーク３０を回転軸部３１とフランジ部３２の別部品として、回転軸部３１とフランジ部３２とを結合一体化する構造とすることで、フランジヨーク３０の製造を容易とし、機械切削加工による場合に比較して原価低減を図ることができる。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、フライホイール１０がフランジヨーク３０の回転軸部３１の外周に配置された構造としたが、フライホイール中心穴の軸受部材が回転シャフト１の外周に直接的に回転自在に嵌合している構造であっても差し支えない。
【００２９】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１発明によれば、フランジヨークとの間で磁気吸引力を発生する永久磁石を部分着磁し（前記永久磁石の内周から該内周と外周間の所定半径位置に至るまでの着磁部と、該着磁部より外側の無着磁部とからなっているか、又は前記永久磁石の内周から外周に至る扇形の無着磁部を１箇所又は複数箇所設け、残りの扇形部分を着磁部分として、）、前記永久磁石と前記フランジヨーク間の磁気吸引力を所望値に設定することにより、取り付けられるステッピングモーター等の仕様が異なった場合にも新規に金型を製作する必要がなく、仕様変更にかかるコストもリードタイムも大幅に削減出来る。
【００３１】
本願第２発明によれば、フランジヨークと永久磁石間にスペーサが介在しており、該スペーサが超高分子ポリエチレン樹脂であるため、長時間駆動時のスペーサ磨耗による吸引力変化及び削りかすによる周辺機器への影響をなくすことが可能である。
【００３２】
本願第３発明によれば、フランジヨークをフランジ部と軸部の別部品として、前記フランジ部と前記軸部とをかしめ等で結合一体化した構成としたので、製造容易として原価低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマグネットダンパの第１の実施の形態を示す一部を断面とした側面図である。
【図２】同正面図である。
【図３】実施の形態におけるフライホイール、軸受部材及び永久磁石配置、さらには部分着磁した永久磁石の着磁領域を示す正面図である。
【図４】部分着磁した永久磁石の着磁領域の他の例を示す正面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるフランジヨークの構造を説明する分解側面図である。
【図６】同じくフランジヨークを構成する回転軸部及びフランジ部を示す正面図である。
【図７】マグネットダンパの従来例を示す一部を断面とした側面図である。
【符号の説明】
１ 鋼板
２ａ，２ｂ，２１ 中心穴
３ 貫通穴
４ 円板状凹部
５ 貫通固定部材
１０ フライホイール
１５ 軸受部材
２０ 部分着磁永久磁石
２０ａ，２０ｃ 着磁部
２０ｂ，２０ｄ 無着磁部
３０ フランジヨーク
３１ 回転軸部
３２ フランジ部
３５ 回転シャフト
３７ スペーサ

Claims (3)

1. 回転シャフト側に、軸受部材により回転自在に保持される磁性体のフライホイールと、該シャフトに固定されている磁性体からなるフランジヨークと、前記フライホイール側に固定されている永久磁石とを具備し、前記永久磁石と前記フランジヨーク間に磁気回路を構成したマグネットダンパにおいて、
   前記永久磁石が部分着磁され、
   前記永久磁石の内周から該内周と外周間の所定半径位置に至るまでの着磁部と、該着磁部より外側の無着磁部とからなっているか、又は
   前記永久磁石の内周から外周に至る扇形の無着磁部を１箇所又は複数箇所設け、残りの扇形部分を着磁部分として、
   前記永久磁石と前記フランジヨーク間の磁気吸引力が所望値に設定されていることを特徴とするマグネットダンパ。
2. 回転シャフト側に、軸受部材により回転自在に保持される磁性体のフライホイールと、該シャフトに固定されている磁性体からなるフランジヨークと、前記フライホイール側に固定されている永久磁石とを具備し、前記永久磁石と前記フランジヨーク間に磁気回路を構成したマグネットダンパにおいて、
   前記フランジヨークと前記永久磁石間にスペーサが介在しており、該スペーサが超高分子ポリエチレン樹脂であることを特徴とするマグネットダンパ。
3. 回転シャフト側に、軸受部材により回転自在に保持される磁性体のフライホイールと、該シャフトに固定されているフランジヨークと、前記フライホイール側に固定されている永久磁石とを具備し、前記永久磁石と前記フランジヨーク間に磁気回路を構成したマグネットダンパにおいて、
   前記フランジヨークが磁性体からなるフランジ部と磁性体又は非磁性体からなる軸部の別部品よりなり、前記フランジ部と前記軸部とを結合一体化した構成であることを特徴とするマグネットダンパ。

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