JPH0478315A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は情報機器、映像機器などに用いられる軸受装置
の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の軸受装置としては、例えば特開昭６２−
２２８７１０号公報に提示されたものがある。このもの
は光偏向器に使用した軸受装置であり、レーザ光の透過
窓を備える密閉画形のハウジング内に、光偏向鏡を回転
自在に支持している。

すなわち、ハウジングに上端が固定された固定軸にラジ
アル軸受すきまを介して回転可能にスリーブが嵌合し、
そのスリーブの外径面に光偏向鏡が取付けられている。

そして、スリーブの内径面にラジアル軸受面が、これに
対向する固定軸の外径面にラジアル受面が設けられると
共に、少なくとも一方に動圧発生用溝が形成されている
。これにより、スリーブを固定軸に対して半径方向に非
接触に支持する動圧形ラジアル軸受が構成されている。

又、スリーブの下端部と、これにスラスト軸受すきまを
介して対向するハウジングの底部とに、それぞれ磁石部
材が取付けられている。これらの磁石部材により、磁気
反発力によってスリーブをハウジングに対して軸方向に
非接触に支持するスラスト磁気軸受が構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の軸受装置にあっては、輸送中、或い
は回転作動中に大きな振動または衝腎が加わると、スラ
スト磁気軸受の対向する永久磁石同士が接触するおそれ
がある。永久磁石は欠は易いから、接触すると損傷が生
し、これにより発生した異物が、回転中の軸受装置の軸
受すきまに吸い込まれて回転不能になるおそれがあった
。

そこで本発明は、スラスト磁気軸受の永久磁石の接触に
基づく不具合が発生しない軸受装置を提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の軸受装置は、ハウジングに固定軸の上部が固定
され、その固定軸にスリーブが嵌合し、そのスリーブの
内径面に設けたラジアル軸受面が固定軸に設けたラジア
ル受面と対向して、動圧形ラジアル軸受が構成されてい
る。また、スリーブの下端部に取付けた一方の磁石部材
が、ハウジングに取付けた他方の磁石部材と軸方向に対
向して、磁気反発力によるスラス）Ｉ気軸受が構成され
ている。その一方の磁石部材は、一方の永久磁石とこの
一方の永久磁石を保持する一方のケースとを備えている
。他方の磁石部材は、他方の永久磁石とこの他方の永久
磁石を保持する他方のケースとを備えている。前記一方
のケースと他方のケースとの間の軸方向すきまは、一方
の永久磁石と他方の磁石゛部材との間の軸方向すきまよ
り小さいと共に、他方の永久磁石と一方の磁石部材との
間の軸方向すきまより小さい。

〔作用］ スラスト磁気軸受の対向する永久磁石を保持するケース
同士のすきまが、永久磁石同士の対向面間のすきま、及
び永久磁石とこれに軸方向に相対するケースとの間のす
きまより小さいから、永久磁石同士または永久磁石と対
向側のケースとが直接接触することはない。したがって
、永久磁石の損傷による不具合が防止される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の軸受装置を光偏向器に適用した実施
例を示す縦断面図である。

ハウジング２０は、底部２０ｂを有する円筒状の側壁２
０ａと、上ｌＦ２０ｃとで密閉構造に形成され、外部か
らの塵埃等の異物の侵入を防止している。ハウジング２
０の内部には空気等の気体が封入されている。

このハウジング２０の上蓋２０ｃには、固定軸２２の上
端部が圧入、接着または焼ばめにより固着されている。

固定軸２２の下端部は自由端２２ａになっている。この
固定軸２２の外周に、ラジアル軸受すきま２１を介して
回転部材であるスリーブ３２が回転可能に嵌装されてい
る。

固定軸２２の外周面は、軸方向の上部と下部との三箇所
が円筒状のラジアル受面２３．２４ｐこなっている。そ
のラジアル受面２３．２４には、それぞれへリングボー
ン状の動圧発生用の溝２３ａ２４ａが形成されている。

一方、上記ラジアル受面２３．２４と対向するスリーブ
３２の内周面は、ラジアル軸受面３３．３４になってい
る。これらのラジアル軸受面３３．３４及び上記ラジア
ル受面２３．２４により、スリーブ３２を固定軸２２に
対して半径方向に支持する動圧形ラジアル軸受Ｒを構成
している。

スリーブ３２の上端３２ａは開口している。スループ３
２の下端は、一方の磁石部材４０で蓋されている。この
一方の磁石部材４０は、一方の永久磁石４１とこれを保
持する一方のケース４２とを備えている。この一方のケ
ース４２の上面４２ａと固定軸の自由端２２ａとの間に
は、軸方向に寸法Ｇのギャップを有するエアダンパ部３
６が設けである。エアダンパ部３６に有効なエアダンパ
機能をもたせるためには、上記のすきまＧの太きさは数
十μｍ以下であることが好ましい。

このエアダンパ部３６は、一方のケース４２に穿設した
通気孔３７により、スリーブ３２の外部に連通させであ
る。通気孔３７は図示のように軸方向に設ける代わりに
、スリーブ３２の側面に横方向に設けても良い。

上記一方の磁石部材４０に対向して、ハウジングの底部
２０ｂには、他方の磁石部材４３が設けられている。こ
の他方の磁石部材４３は、他方の永久磁石４４とこれを
保持する他方のケース４５とを備えている。この他方の
ケース４５は、外周部に雄ねじ４６が形成されており、
ハウジングの底部２０ｂのねし孔４７に螺合されている
。両ケース４２．４５の材質は、アルミニウム合金また
はプラスチックなど非磁性材が好ましい。

上記の一方の磁石部材４０と他方の磁石部材４３とによ
り、永久磁石４１．４４の同極同士の磁気反発力を利用
してスリーブ３２を軸方向に浮上支持させるスラスト磁
気軸受Ｓを構成している。

すなわち、スリーブ３２の下端側を蓋した一方の磁石部
材４０は、スラスト受として機能するもので、その下面
に保持されている一方の永久磁石４１の下面４１ａがス
ラスト受面になっている。これに対して、他方の磁石部
材４３の永久磁石４４は、他方のケース４５の上面に保
持されて、その永久磁石４４の上面４４ａが、スラスト
軸受面になっている。　他方のケース４５の下面には、
ドライバ用の溝４５ａが設けてあり、ドライバを用いて
他方のケース４５の位置を、上下に微調整できるように
されている。

スラスト磁気軸受Ｓは、永久磁石４１．４４同士が回転
中の外乱により直接接触すると、磁石面が損傷するおそ
れがある。そこで、少なくとも一方の永久磁石の端面を
そのケースの端面から僅かに引っ込めている。

第１図のスラスト磁気軸受Ｓの場合は、他方の永久磁石
４４の外径を一方の永久磁石４１の外径より大きくし、
かつ磁石４４の上面４４ａ　（スラスト軸受面）はその
ケース４５の上端面より引っ込めである。これにより、
一方のケース４２と他方のケース４５との間の軸方向す
きまＢが、他方の永久磁石４４と一方の磁石部材４０（
一方の永久磁石４１と一方のケース４２とを含む）との
間の軸方向すきまＡより小さくしている。

反対に、一方の永久磁石４１の外径を他方の永久磁石４
４の外径より大きくし、かつ磁石４１の下面４１ａ（ス
ラスト受面）はそのケース４２の下端面より引っ込める
ようにしてもよい。他方の永久磁石４４の上面４４ａは
、他方のケース４５の上端面と同レベルとする。その場
合は、一方のケース４２と他方のケース４５との間の軸
方向すきまＢが、一方の永久磁石４１と他方の磁石部材
４３（他方の永久磁石４４と他方のケース４５とを含む
）との間の軸方向すきまより小さくなる。

スリーブ３２の上端３２ａとハウジング２０の上蓋２０
ｃの下面との間には、軸方向に間隔４９が設けてあり、
スリーブ３２が磁気浮上した際、又は固定軸２２の下方
のエアダンパ部３６のすきま寸法Ｇを調整した際、スリ
ーブ３２がハウジング２０に接触することを防止してい
る。

スリーブ３２の回転機構は、スリーブの下部の外周面に
ロータ５０を取付け、その下面をバランスリング５１に
よって支持固定し、ロータ５０の外周面に周面対向する
ステータ５２をハウジング側壁２０ａの段部に取付けて
構成している。

又、スリーブ３２の軸方向の中間部にフランジ５３を形
成し、これに光偏向鏡５５を取付け、その上側からバラ
ンスリング５６を装着して固定している。この光偏向鏡
５５には図外の光源からレーザ光が入射される。光偏向
鏡５５に当たって反射したレーザ光は、ハウジング２０
の側壁２０ａに設けた透過窓５７を経て、外部の感光体
（図示せず）に照射されるようになっている。

次に作用を説明する。

いま、駆動用モータのステータ５２のコイルに通電する
と、ロータ５０に回転力が発生して、スリーブ３２が光
偏向鏡５５と一体的に回転する。

この回転で、固定軸２２のラジアル受面２３．２４に形
成されたベリングボーン状の動圧発生用溝２３ａ、２４
ａのボンピング作用によりラジアル軸受すきま２１内の
空気に高い圧力が発生する。

その圧力によって、スリーブ３２は固定軸２２に対し非
接触を保って半径方向に支持される。一方、スリーブ３
２の下面側においては、スラスト磁気軸受Ｓによる永久
磁石４１．４４の磁気反発力で、一方の磁石部材４０が
他方の磁石部材４３に対してスラスト軸受すきまを介し
て非接触を保ち、軸方向に浮上支持され、高速回転する
。

その回転中に、大きな外部振動または外部衝撃が加わり
、スリーブ３２が軸方向に振動したときには、スラスト
磁気軸受Ｓにおける狭い軸方向すきまＢを隔てて対向し
ているケース４２とケース４５とが当たる。そのため、
より広い軸方向すきまＡを隔てて対向している磁石４１
と磁石４４とが直接に接触することはなく、磁石の損傷
は起こり難い。

また、エアダンパ部３６が、この回転中のスリーブ３２
の軸方向の振動を抑制する。このときのギャップ寸法Ｇ
は数十μｍ以下に保つように微調整することが必要であ
る。本実施例にあっては、そのギャップ寸法Ｇの微調整
は、スラスト磁気軸受Ｓの他方の磁石部材４３の軸方向
の位置を調整することにより行う。すなわち、ねし孔４
７に螺合されている他方の磁石部材４３をドライバで回
転させて、他方の永久磁石４４の軸方向の位置をハウジ
ング２０の外部から調整する。すると、これに対向して
配しであるスリーブ端の一方の永久磁石４１との間の磁
気反発力により、スリーブ３２自身が軸方向に移動する
。その際、一方のケース４２に設けた通気孔３７は、エ
アダンパ部３６の空気の流通路として機能する。なおま
た、通気孔３７はスリーブ３２を固定軸２２に挿入して
組み立てるときの作業を容易にするための排気用として
も機能する。

かくして、エアダンパ部３６のギャップ寸法Ｇを、装置
の組立後であっても或いは運転中においても、外部から
自在に調整することができ、その結果スリーブ３２の振
動を微小に抑制することが可能である。

なお、上記実施例では、スラスト磁気軸受Ｓの一方の永
久磁石４１はケース４２に取付け、他方の永久磁石４４
はケース４５に取付けた場合を説明したが、それぞれの
ケース４２．４５を強磁性体としても良い。

第２図には、本発明の第２の実施例を示す。

これは、スラスト磁気軸受Ｓにおいて、一方の永久磁石
４１と、他方の永久磁石４４とを、それぞれリング状に
形成している。そして、他方の磁石部材４３のケース４
５の上面中央に突起４５ｂを突設し、更には、ケース４
５の下面にハウジングの底部２０ｂヘボルトで取付ける
ためのフランジ６０を設けると共に、このフランジ６０
とハウジングの底部２０ｂとの間に、軸方向位置調節手
段としてのスペーサ６１を介挿しである。

このスペーサ６１を厚さの異なるものに変更することに
よって、他方の永久磁石４４のスラスト軸受面４４ａの
軸方向の位置（高さ）を自在に調節することができ、ひ
いてはエアダンパ部３６のギャップ寸法Ｇを適宜に調整
することが可能である。なお、上記突起４５ｂの形状は
、この実施例に限定することはなく、適宜に変更して良
い。

固定軸２２の下端面２２ａは凸球面形状とされているが
、この場合、エアダンパ部３６を有効に機能させるため
には、凸球面外周部とケース４２の上面４２ａとの間の
軸方向ギャップ寸法Ｇを数十μｍ以下とすることが好ま
しい。例えばいま、固定軸２２の下端面２２ａの突球面
の軸方向寸法ｌを約３０ｐｍにすると、下端面２２ａの
頂部とケース４２の上面４２ａとの間のすきまは２０μ
ｍ以下に調整するのが良い。

この第２の実施例では、スリーブ３２の回転中に大きな
外部振動または外部衝撃が加わったとき、他方のケース
４５の中央突起４５ｂが一方のケース４２の下面中央部
に接触する。すなわち、スリーブ回転の周速が遅い部分
で接触するようにしたものであり、接触時の摺動摩耗量
が少ない利点がある。また、固定軸２２の下端面２２ａ
が突球面であるから、たとえケース４２の上面４２ａと
接触しても、同じく周速が遅くて、摺動による損傷は少
ない利点がある。

なお、上記各実施例においては、固定軸２２のラジアル
受面２３．２４にヘリングボーン状の溝２３ａ、２４ａ
を形成しているが、この溝２３ａ。

２４ａはスリーブ３２のラジアル軸受面３３．３４に形
成してもよく、又ラジアル受面２３．２４とラジアル軸
受面３３．３４との双方に形成しても良い。

又、スラスト磁気軸受Ｓを構成する永久磁石は、フェラ
イト、希土類元素などの粉末成形体からなる焼結磁石や
プラスチック磁石を使用できる。

又、上記実施例では、ハウジング２０内に空気等の気体
を封入して使用する場合について説明したが、これに限
らず、ラジアル軸受すきま２１内に潤滑油を入れた動圧
形流体軸受として使用する機器についても適用すること
ができる。

又、スリーブ３２の駆動モータは、ロータ５０とステー
タ５２とが円筒形の周面対向形モータに代えて、ロータ
とステータが円盤状の平面対向形にすることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、スリーブの下端
と、これに対向するハウジングとに、それぞれ磁石部材
を取付けたスラスト磁気軸受において、永久磁石を保持
するケースの対向面間すきまを、永久磁石同士の対向面
間すきま及び永久磁石とケースとの間の軸方向すきまよ
り小さくした。

そのため、輸送時やスリーブ回転時に、大きな外部振動
または外部衝撃が加わっても、欠は易い永久磁石同士及
び軸方向に対向する永久磁石とケースとの直接接触が防
止できて、その結果、永久磁石の欠けにより発生する異
物を軸受すきまに噛み込む危険がなくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図、第２図は本
発明の第２の実施例の要部継断面図である。 ２０はハウジング、２２は固定軸、２３．２４はラジア
ル受面、３２はスリーブ、３３．３４はラジアル軸受面
、Ｒは動圧形アシアル軸受、Ｓはスラスト磁気軸受、４
０は一方の磁石部材、４１は一方の永久磁石、４２は一
方のケース、４３は他方の磁石部材、４４は他方の永久
磁石、４５は他方のケース、Ａは磁石と磁石部材との間
の軸方向すきま、Ｂはケースとケースとの間の軸方向す
きまである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングに固定軸の上部が固定され、該固定軸
   にスリーブが嵌合し、該スリーブの内径面に設けたラジ
   アル軸受面が固定軸に設けたラジアル受面と対向して動
   圧形ラジアル軸受が構成され、前記スリーブの下端部に
   取付けた一方の磁石部材がハウジングに取付けた他方の
   磁石部材と軸方向に対向して磁気反発力によるスラスト
   磁気軸受が構成される軸受装置において、 前記一方の磁石部材は一方の永久磁石と該一方の永久磁
   石を保持する一方のケースとを備え、前記他方の磁石部
   材は他方の永久磁石と該他方の永久磁石を保持する他方
   のケースとを備え、前記一方のケースと他方のケースと
   の間の軸方向すきまは、一方の永久磁石と他方の磁石部
   材との間の軸方向すきまより小さいと共に、他方の永久
   磁石と一方の磁石部材との間の軸方向すきまより小さい
   ことを特徴とする軸受装置。