JPH08114226A - Bearing device - Google Patents

Bearing device

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Publication number
JPH08114226A
JPH08114226A JP27573594A JP27573594A JPH08114226A JP H08114226 A JPH08114226 A JP H08114226A JP 27573594 A JP27573594 A JP 27573594A JP 27573594 A JP27573594 A JP 27573594A JP H08114226 A JPH08114226 A JP H08114226A
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JP
Japan
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bearing
shaft
fluid
magnetic
diameter shaft
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Application number
JP27573594A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Takahashi
正弘 高橋
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08114226A publication Critical patent/JPH08114226A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a bearing device with less vibration and noise and long life at a low cost, which can support both a radial load and a thrust load. CONSTITUTION: A bearing device is provided with a fluid bearing 13 formed by a permanent magnet magnetized in a radial direction and a shaft 4 consisting of a magnetic substance whose large diameter shaft part 4a is formed on a part facing to the fluid bearing 13, which is provided so that the fluid bearing 13 may be penetrated. A thrust load is supported by a magnetic attraction force acting between the fluid bearing 13 and the large diameter shaft part 4a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は軸受装置に関し、特に永
久磁石によって形成された流体軸受によりラジアル荷重
とともにスラスト荷重を支持できるようにした軸受装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing device, and more particularly to a bearing device which can support a radial load and a thrust load by a fluid bearing formed of a permanent magnet.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、レーザプリンタや複写機等に
使用されているポリゴンミラーモータの軸のように、高
速で回転する軸を支持するための軸受には、一般に特開
平4−15615号公報に見られるような玉軸受等のこ
ろがり軸受が用いられており、また、この他にも軸と軸
受間に潤滑油等の流体を満たして流体潤滑を行う流体軸
受も広く用いられている。図3はポリゴンミラーモータ
の回転部分を支持している軸受として玉軸受2が用いら
れている一例を示したものである。同図において、ポリ
ゴンミラーモータのハウジング1はレーザプリンタや複
写機等の機器本体内部に取り付けられる。前記ハウジン
グ1に対して軸4が上下に配置された玉軸受2、2によ
って回転自在に設けられている。また、上下の玉軸受
2、2の間には、玉軸受2、2のガタツキを抑えるため
に軸方向に予圧を付与する予圧用バネ3が配置されてい
る。前記予圧用バネ3は玉軸受2、2の内外のレースの
溝と鋼球との間に一定の圧力を付与して内外のレースと
鋼球間のガタを抑制している。玉軸受2、2は、軸に負
荷されるラジアル荷重とスラスト荷重の両方を支持して
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a bearing for supporting a shaft that rotates at a high speed, such as a shaft of a polygon mirror motor used in a laser printer or a copying machine, is generally disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-15615. Rolling bearings such as ball bearings are used, and fluid bearings that perform fluid lubrication by filling a fluid such as lubricating oil between the shaft and the bearing are also widely used. FIG. 3 shows an example in which the ball bearing 2 is used as a bearing that supports the rotating portion of the polygon mirror motor. In the figure, the housing 1 of the polygon mirror motor is mounted inside the main body of a device such as a laser printer or a copying machine. A shaft 4 is rotatably provided by ball bearings 2 and 2 arranged above and below the housing 1. Further, between the upper and lower ball bearings 2 and 2, there is arranged a preload spring 3 for applying a preload in the axial direction in order to suppress rattling of the ball bearings 2 and 2. The preload spring 3 applies a constant pressure between the grooves of the inner and outer races of the ball bearings 2 and the steel balls to suppress the looseness between the inner and outer races and the steel balls. The ball bearings 2 and 2 support both a radial load and a thrust load applied to the shaft.

【0003】前記軸4の上端には、図示されないポリゴ
ンミラーが取り付けられる。ポリゴンミラーは、光源か
ら発せられる画像情報を伝送するレーザ光等の光ビーム
を多角柱状の多数の反射鏡面で反射し、その回転にとも
なって感光体ドラム等の表面を走査して、画像データの
潜像を形成するために用いられている。前記軸4には、
マグネット6が固定されており、その周縁部に多数の磁
極が形成されたマグネット着磁部6aが設けられてい
る。一方、ハウジング1上にはポリゴンモータの回転駆
動に必要な駆動制御回路が搭載された回路基板9が配置
され、前記回路基板9上にはホール素子等によって構成
された位置検出素子10が設けられている。位置検出素
子10は、軸4とマグネット6とで構成される回転体の
回転位置を検出するために設けられている。また、ハウ
ジング1上には、積層鋼板等からなるコア7が配置さ
れ、コア7には複数のコイル8が巻かれている。コア7
は一般的なティース構造を有する。上記の構成におい
て、軸4に固定されて回転するマグネット6とハウジン
グ1に固定されたコア7とによって磁気回路が構成され
ている。マグネット着磁部6aとコア7の半径方向隙間
に閉磁気回路が構成される。回路基板9上に設けられた
駆動制御回路を通じて複数のコイル8に通電されると電
磁気の理論にしたがって駆動トルクが生じ、軸4とマグ
ネット6とによって構成されている回転体が玉軸受2、
2に支持されて回転する。軸4の回転運動は、複数に着
磁されたマグネット着磁部6aの磁極の回転位置を位置
検出素子10によって検出し、位置検出素子10から発
せられる回転位置検出信号を回路基板9上に設けられて
いる複数のトランジスタ等のドライブ回路から構成され
る駆動制御素子(図示せず)に入力して、複数のコイル
8の中で回転駆動に必要なコイルのみに電流を供給する
ことによって継続される。
A polygon mirror (not shown) is attached to the upper end of the shaft 4. The polygon mirror reflects a light beam, such as a laser beam, which transmits image information emitted from a light source, on a large number of reflecting mirror surfaces in the shape of a polygonal column, and scans the surface of a photosensitive drum or the like with the rotation of the reflecting mirror surface. It is used to form a latent image. The shaft 4 has
The magnet 6 is fixed, and a magnet magnetized portion 6a having a large number of magnetic poles is provided on the peripheral portion thereof. On the other hand, a circuit board 9 on which a drive control circuit necessary for rotationally driving a polygon motor is mounted is arranged on the housing 1, and a position detecting element 10 composed of a Hall element or the like is provided on the circuit board 9. ing. The position detection element 10 is provided to detect the rotational position of the rotating body composed of the shaft 4 and the magnet 6. A core 7 made of a laminated steel plate or the like is arranged on the housing 1, and a plurality of coils 8 are wound around the core 7. Core 7
Has a general teeth structure. In the above structure, the magnet 6 fixed to the shaft 4 and rotating and the core 7 fixed to the housing 1 constitute a magnetic circuit. A closed magnetic circuit is formed in the radial gap between the magnetized portion 6 a and the core 7. When a plurality of coils 8 are energized through a drive control circuit provided on the circuit board 9, a drive torque is generated according to the theory of electromagnetism, and the rotating body constituted by the shaft 4 and the magnet 6 is a ball bearing 2.
It is supported by 2 and rotates. The rotational movement of the shaft 4 is obtained by detecting the rotational position of the magnetic poles of the magnetized portion 6a, which is magnetized into a plurality of magnets, by the position detecting element 10 and providing the rotational position detecting signal generated from the position detecting element 10 on the circuit board 9. Input to a drive control element (not shown) composed of a drive circuit such as a plurality of transistors, and the current is supplied only to the coils required for rotational driving among the plurality of coils 8. It

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述した例において
は、軸は上下一対の玉軸受よってハウジングに支持され
ているが、一般にポリゴンミラーモータ等のような高速
回転を行う軸受部分に玉軸受等のころがり軸受を用いる
と、高速回転では振動や騒音が大きくなり、玉軸受の寿
命が短くなるという問題があった。これは、玉軸受の玉
の数などに起因して、軸の回転に対して、非同期周波数
の振動が生じることによるものであり、また、この振動
が騒音の原因ともなる。前記振動や騒音は、高速回転時
には特に著しくなり、玉軸受の寿命にも影響を与えるた
め、玉軸受の摩耗が経時的に進行して振動や騒音が増大
する傾向がある。
In the above-described example, the shaft is supported by the housing by a pair of upper and lower ball bearings. Generally, a ball bearing or the like is mounted on a bearing portion such as a polygon mirror motor which rotates at high speed. When a rolling bearing is used, there is a problem that vibration and noise increase at high speed rotation and the life of the ball bearing is shortened. This is because, due to the number of balls in the ball bearing, vibration of an asynchronous frequency occurs with respect to the rotation of the shaft, and this vibration also causes noise. The vibrations and noises become particularly remarkable at high speed rotation and also affect the life of the ball bearings, so that the wear of the ball bearings progresses over time, and the vibrations and noises tend to increase.

【0005】一方、図3に示した例のように軸受部に玉
軸受を使用してラジアル荷重とスラスト荷重とを支持せ
ずに、流体軸受を用いて軸に負荷されるラジアル荷重と
スラスト荷重とを支持することも行われている。図4は
その一例であって、実開平6−10623号公報に開示
されているものである。同図において、軸21は、軸方
向に着磁された円筒状軸受本体24に回転自在に支持さ
れており、軸21と円筒状軸受本体24とのあいだの隙
間には磁性流体が満たされている。磁性流体は潤滑剤と
して用いているもので、磁性を有して磁極に吸引される
性質を有するものである。また、軸21には、前記円筒
状軸受本体24を両側から挟んで対向した2つの円環状
部材22が固定されている。円環状部材22は円筒状軸
受本体24と同様に軸方向に着磁されており、円環状部
材22と円筒状軸受本体24との対向面は互いに異なっ
た極性に着磁されて相互に磁気的な反発力が作用する状
態で隙間23をあけて組み立てられている。円筒状軸受
本体24に対して軸21が回転すると、そのラジアル荷
重は隙間25に満たされた磁性流体を介して円筒状軸受
本体24によって支持され、また、スラスト荷重は、軸
21に固定されている円環状部材22と円筒状軸受本体
24との対向面での磁気的な反発力によって非接触で支
持される。
On the other hand, as in the example shown in FIG. 3, a ball bearing is not used for the bearing portion to support the radial load and the thrust load, but the radial load and the thrust load applied to the shaft by using the fluid bearing. Support is also being made. FIG. 4 shows an example thereof, which is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-10623. In the figure, the shaft 21 is rotatably supported by a cylindrical bearing body 24 that is magnetized in the axial direction, and the gap between the shaft 21 and the cylindrical bearing body 24 is filled with magnetic fluid. There is. The magnetic fluid is used as a lubricant, and has the property of having magnetism and being attracted to the magnetic poles. Further, two annular members 22 facing each other with the cylindrical bearing body 24 sandwiched from both sides are fixed to the shaft 21. The annular member 22 is magnetized in the axial direction similarly to the cylindrical bearing body 24, and the facing surfaces of the annular member 22 and the cylindrical bearing body 24 are magnetized to have mutually different polarities and are mutually magnetic. It is assembled with a gap 23 in a state where a large repulsive force acts. When the shaft 21 rotates with respect to the cylindrical bearing body 24, its radial load is supported by the cylindrical bearing body 24 via the magnetic fluid filled in the gap 25, and the thrust load is fixed to the shaft 21. The annular member 22 and the cylindrical bearing body 24 are supported in a non-contact manner by the magnetic repulsive force on the opposing surfaces.

【0006】上記図4に示す構造の流体軸受では、軸2
1に加わるスラスト荷重を受けるために、円筒状軸受本
体24を挟んで軸21に円環状部材22を固定している
構造となっている。したがって、潤滑剤として用いられ
ている磁性流体を補給する場合や円筒状軸受本体24の
内周面や軸21を掃除する場合には、軸21と円環状部
材22とを分解しなければならず、円環状部材22を軸
21に対して接着等の手段で固定している場合には分解
ができない等の問題がある。また、上記の軸受構造で
は、磁性流体は、円筒状軸受本体24と円環状部材22
の磁力によって軸21と円筒状軸受本体24との隙間2
5や円環状部材22と円筒状軸受本体24との隙間23
に保持されるようになっている。しかしながら、円環状
部材22と円筒状軸受本体24とは軸方向に着磁されて
おり、また、隙間23の部分では円環状部材22と円筒
状軸受本体24の磁極の極性が同極どうしとなっている
ため、磁性流体に対する吸引力が小さく、しかも隙間2
3が半径方向外側に開口しているため、軸21が高速回
転すると遠心力によって磁性流体が飛散して失われ、流
体潤滑状態を維持できなくなる問題がある。
In the hydrodynamic bearing having the structure shown in FIG. 4, the shaft 2
In order to receive the thrust load applied to 1, the ring-shaped member 22 is fixed to the shaft 21 with the cylindrical bearing body 24 sandwiched therebetween. Therefore, when replenishing the magnetic fluid used as a lubricant or cleaning the inner peripheral surface of the cylindrical bearing body 24 or the shaft 21, the shaft 21 and the annular member 22 must be disassembled. However, there is a problem that the annular member 22 cannot be disassembled when it is fixed to the shaft 21 by means such as adhesion. Further, in the above bearing structure, the magnetic fluid is used in the cylindrical bearing body 24 and the annular member 22.
2 between the shaft 21 and the cylindrical bearing body 24 due to the magnetic force of
5, a gap 23 between the annular member 22 and the cylindrical bearing body 24
It is designed to be held at. However, the annular member 22 and the cylindrical bearing body 24 are magnetized in the axial direction, and the polarities of the magnetic poles of the annular member 22 and the cylindrical bearing body 24 are the same in the gap 23. Therefore, the attraction force for the magnetic fluid is small, and the gap 2
Since 3 is opened to the outside in the radial direction, there is a problem that when the shaft 21 rotates at a high speed, the magnetic fluid is scattered and lost by the centrifugal force, and the fluid lubrication state cannot be maintained.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明は、上記のような従来の軸受装置
の有する諸問題を解消するもので、磁性体からなる軸
と、前記軸のラジアル荷重を支持する半径方向に着磁さ
れた永久磁石によって形成された流体軸受とを備えるこ
とによって、ラジアル荷重とスラスト荷重との両方を支
持でき、振動や騒音が少なく、低コストで長寿命な軸受
装置を提供することを主な目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves various problems of the conventional bearing device as described above. A shaft made of a magnetic material and a permanent magnet which is radially magnetized to support a radial load of the shaft. The main object of the present invention is to provide a bearing device that can support both radial load and thrust load, has less vibration and noise, and has low cost and long life by including a hydrodynamic bearing formed of a magnet.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の軸受装置は、半径方向に着磁された永久磁
石によって形成された流体軸受と、前記流体軸受を貫通
して設けられ、前記流体軸受と対応する部分に大径軸部
が形成された磁性体からなる軸とを備え、前記流体軸受
と前記大径軸部間に作用する磁気吸引力によってスラス
ト荷重が支持されるようにしたものである。この場合、
前記流体軸受は軸方向に複数配置され、前記軸は、前記
複数の流体軸受の両側の2つに対応する位置に大径軸部
が形成されているとともに、中間に配置された流体軸受
に対応する位置に前記大径軸部より小径の中径軸部が形
成された構成とすることができる。また、前記流体軸受
は軸方向に複数の着磁部が形成され、隣接する着磁部の
着磁方向が互いに逆極性に構成することができる。さら
に、前記流体軸受の軸方向の長さが前記流体軸受に対向
する大径軸部の長さよりも長く構成することができる。
また、前記軸と前記流体軸受との間に磁性潤滑流体を介
在させることが好ましい。
In order to achieve the above object, a bearing device of the present invention is provided with a fluid bearing formed by a permanent magnet magnetized in a radial direction and penetrating the fluid bearing. A shaft made of a magnetic material in which a large-diameter shaft portion is formed in a portion corresponding to the fluid bearing, and a thrust load is supported by a magnetic attraction force acting between the fluid bearing and the large-diameter shaft portion. It is the one. in this case,
A plurality of the fluid bearings are arranged in the axial direction, and the shaft has a large-diameter shaft portion formed at a position corresponding to two on both sides of the plurality of fluid bearings, and corresponds to a fluid bearing arranged in the middle. A medium-diameter shaft portion having a diameter smaller than that of the large-diameter shaft portion may be formed at the position. Further, the fluid bearing may have a plurality of magnetized portions formed in the axial direction, and the magnetized directions of adjacent magnetized portions may have opposite polarities. Further, the axial length of the fluid bearing can be configured to be longer than the length of the large diameter shaft portion facing the fluid bearing.
Further, it is preferable to interpose a magnetic lubricating fluid between the shaft and the fluid bearing.

【0009】[0009]

【作用】軸に作用するラジアル荷重は、永久磁石によっ
て形成された流体軸受によって支持される。一方、半径
方向に着磁された流体軸受の磁気吸引力が磁性軸に形成
された大径軸部に作用することによって、軸の位置がス
ラスト荷重を受けて変位すると軸に復元力が作用してス
ラスト荷重が支持される。また、大径軸部間にこれより
小径の中径軸部を設けることによって、中径軸部に流体
軸受からの磁気吸引力を作用させ、より大きいスラスト
荷重を支持できるようにする。さらに、流体軸受の隣接
する着磁部の着磁方向を互いに逆極性とすることで、対
応する軸の大径軸部または、中径軸部との間に閉じた磁
気回路を形成し、磁気吸引力が増大する。また、流体軸
受の軸方向長さを対応する大径軸部の長さより長くし
て、磁束の集中度を増大させることで、軸の軸方向に対
する少ない変位でスラスト支持力を発生できる。さら
に、軸と流体軸受との間に磁性潤滑流体を介在させるこ
とにより、流体軸受の磁気吸引力で磁性潤滑流体の飛散
や流失が阻止される。
The radial load acting on the shaft is supported by the fluid bearing formed by the permanent magnet. On the other hand, when the magnetic attraction force of the hydrodynamic bearing magnetized in the radial direction acts on the large-diameter shaft part formed on the magnetic shaft, when the shaft position is displaced by the thrust load, a restoring force acts on the shaft. Thrust load is supported. Further, by providing a medium-diameter shaft portion having a smaller diameter than the large-diameter shaft portion, a magnetic attraction force from the fluid bearing acts on the medium-diameter shaft portion, and a larger thrust load can be supported. Furthermore, by making the magnetizing directions of the adjacent magnetizing parts of the fluid bearing opposite to each other, a closed magnetic circuit is formed between the corresponding large-diameter shaft part and the medium-diameter shaft part. The suction power increases. Further, by making the axial length of the fluid bearing longer than the length of the corresponding large-diameter shaft portion to increase the magnetic flux concentration, the thrust supporting force can be generated with a small displacement of the shaft in the axial direction. Further, by interposing the magnetic lubricating fluid between the shaft and the fluid bearing, the magnetic attraction force of the fluid bearing prevents the magnetic lubricating fluid from scattering and flowing out.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。図
1は、本発明の流体軸受装置が使用されているモータの
構造を示したものであって、レーザプリンタ等のポリゴ
ンミラーの回転駆動に用いられるものである。軸4の上
端部には図示されないポリゴンミラーが取り付けられて
軸受13、13によって回転自在に支持された軸4とと
もに回転されるようになっている。軸4には、マグネッ
ト6が固定されその外周には複数のマグネット着磁部6
aが形成されている。一方、ハウジングには、積層鋼板
等からなるコア7が配置され、コア7には複数のコイル
8が巻かれている。コア7はその周縁部がマグネット着
磁部6aと対向して配置されている。ハウジング1上に
はポリゴンモータの回転駆動に必要な駆動制御回路が搭
載された回路基板9が配置され、前記回路基板9上には
軸4とマグネット6とで構成される回転体の回転位置を
検出するためホール素子等によって構成された位置検出
素子10が設けられている。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. FIG. 1 shows the structure of a motor in which the hydrodynamic bearing device of the present invention is used, which is used for rotationally driving a polygon mirror of a laser printer or the like. A polygon mirror (not shown) is attached to the upper end of the shaft 4 so as to rotate together with the shaft 4 rotatably supported by bearings 13, 13. A magnet 6 is fixed to the shaft 4, and a plurality of magnet magnetizing portions 6 are provided on the outer periphery thereof.
a is formed. On the other hand, the housing is provided with a core 7 made of laminated steel plates or the like, and a plurality of coils 8 are wound around the core 7. The core 7 is arranged such that its peripheral portion faces the magnet magnetized portion 6a. A circuit board 9 on which a drive control circuit necessary for rotationally driving a polygon motor is mounted is arranged on the housing 1, and a rotational position of a rotating body composed of a shaft 4 and a magnet 6 is arranged on the circuit board 9. A position detection element 10 including a Hall element or the like is provided for detection.

【0011】軸受13、13は永久磁石によって形成さ
れており、ハウジング1に固定されている。軸受13、
13は上下方向に2カ所配置されており、軸4の周囲を
環状に囲んで配置されている。上下の軸受13、13は
それぞれ半径方向に着磁されており、また、軸方向に隣
接して逆方向の極性に着磁されている。すなわち、上方
の軸受13においては、その軸受13の上部の外周部分
がN極に着磁され、軸4と対向する内周部分でS極に着
磁されている。また、その下部の外周部分ではS極に着
磁されており、軸4と対向する内周部分ではN極に着磁
されている。したがって上方の軸受13では軸4と対向
する内周部分では、上部がS極となり下部がN極となっ
ている。また、下方の軸受13においても上方の軸受1
3と同様な向きに着磁されている。軸受13、13はハ
ウジング1に設けられた軸孔1aに形成されている上下
の拡径部1b、1bに形状精度や上下の組立精度が適正
に選択されて嵌めこまれて固定されている。上下の軸受
13、13には軸4が挿入され、軸4と軸受13、13
との隙間には磁性潤滑流体12が封入されている。
The bearings 13, 13 are formed of permanent magnets and are fixed to the housing 1. Bearing 13,
13 are arranged at two positions in the vertical direction, and are arranged so as to surround the circumference of the shaft 4 in an annular shape. The upper and lower bearings 13, 13 are each magnetized in the radial direction, and are also adjacent in the axial direction and magnetized in opposite polarities. That is, in the upper bearing 13, the outer peripheral portion of the upper portion of the bearing 13 is magnetized to the N pole, and the inner peripheral portion facing the shaft 4 is magnetized to the S pole. The outer peripheral portion of the lower portion is magnetized to the S pole, and the inner peripheral portion facing the shaft 4 is magnetized to the N pole. Therefore, in the upper bearing 13, in the inner peripheral portion facing the shaft 4, the upper portion is the S pole and the lower portion is the N pole. Further, in the lower bearing 13, the upper bearing 1
It is magnetized in the same direction as 3. The bearings 13, 13 are fixed by being fitted in the upper and lower expanded portions 1b, 1b formed in the shaft hole 1a provided in the housing 1 with proper shape accuracy and upper and lower assembly accuracy. The shaft 4 is inserted into the upper and lower bearings 13, 13, and the shaft 4 and the bearings 13, 13 are inserted.
The magnetic lubricating fluid 12 is enclosed in the gap between the and.

【0012】また、ハウジング1に形成されている軸孔
1aの下方の拡径部1bの下端はカラー11によって閉
じられている。また、軸4は上下の軸受13、13と対
応した位置が大径軸部4aに形成されており、軸受13
の内周によって大径軸部4aの部分でラジアル荷重が支
持される構造となっている。
The lower end of the expanded diameter portion 1b below the shaft hole 1a formed in the housing 1 is closed by a collar 11. Further, the shaft 4 is formed on the large-diameter shaft portion 4a at a position corresponding to the upper and lower bearings 13, 13,
The radial load is supported on the large-diameter shaft portion 4a by the inner circumference of the.

【0013】軸4は鉄系材料などの磁性材料で形成され
ており、永久磁石によって形成されている軸受13によ
る磁気吸引力が作用している。軸受13は、その軸方向
に隣接して互いに逆極性で着磁されていることから、軸
4との間で閉じた磁気回路が形成され、軸4に作用する
軸受13の磁気吸引力は、軸受13の内周面がN極また
はS極の単一の極に着磁されている場合に比較して強力
に作用する。また、軸受13の磁束は、大径軸部4aの
部分に集中するため、軸4が外部から加えられるスラス
ト荷重により、軸方向に変位して軸受13と大径軸部4
aとの対向位置が上下何れかにずれると、元の位置に戻
そうとする復元力が発生する。この復元力が軸4に加え
られるスラスト荷重を支持する力となる。この場合、図
1の実施例に示されているように、軸受13の軸方向の
長さが大径軸部4aの軸方向の長さより長く形成してお
くことによって、軸受13の磁束が大径軸部4aに集中
し易く磁気吸引力を大きくすることができる。これは、
軸受13と大径軸部4aとの軸方向長さの相違によっ
て、軸受13から大径軸部4aに至る磁束が平行でなく
斜めになるために、大径軸部4aが軸受13の軸方向の
中央位置に位置している場合には、上下で釣り合ってい
るが、軸4が上下方向に外部からのスラスト荷重によっ
て変位した場合には、僅かな変位によって上下方向の磁
気吸引力のバランスが崩れて大きな復元力が作用する。
また、ハウジング1の上方の拡径部1bの周囲には隔離
板14が取り付けられている。隔離板14は、軸4の回
転によって軸受13の上部に生じる空気流と軸受13と
を隔離し、軸受13部分に磁気吸引力によって保持され
た磁性潤滑流体12が前記空気流によって外部に飛散し
ないように設けられている。
The shaft 4 is formed of a magnetic material such as an iron-based material, and a magnetic attraction force is exerted by a bearing 13 formed of a permanent magnet. Since the bearing 13 is magnetized with its opposite polarities adjacent to each other in the axial direction, a closed magnetic circuit is formed between the bearing 13 and the magnetic attraction force of the bearing 13 acting on the shaft 4, The inner peripheral surface of the bearing 13 acts more strongly than in the case where the inner peripheral surface of the bearing 13 is magnetized to a single pole of N pole or S pole. Further, since the magnetic flux of the bearing 13 is concentrated on the large-diameter shaft portion 4a, the shaft 4 is axially displaced by the thrust load applied from the outside, and the bearing 13 and the large-diameter shaft portion 4 are displaced.
If the position facing "a" shifts to either the upper or lower position, a restoring force to return to the original position is generated. This restoring force serves as a force for supporting the thrust load applied to the shaft 4. In this case, as shown in the embodiment of FIG. 1, the axial length of the bearing 13 is made longer than the axial length of the large diameter shaft portion 4a, so that the magnetic flux of the bearing 13 is large. It is easy to concentrate on the radial shaft portion 4a, and the magnetic attraction force can be increased. this is,
Due to the difference in the axial length between the bearing 13 and the large-diameter shaft portion 4a, the magnetic flux from the bearing 13 to the large-diameter shaft portion 4a is not parallel but oblique, so that the large-diameter shaft portion 4a moves in the axial direction of the bearing 13. When the shaft 4 is displaced in the vertical direction by an external thrust load, a slight displacement balances the magnetic attraction force in the vertical direction. It collapses and a great restoring force acts.
Further, a separator 14 is attached around the expanded diameter portion 1b above the housing 1. The separating plate 14 separates the air flow generated above the bearing 13 by the rotation of the shaft 4 from the bearing 13, and the magnetic lubricating fluid 12 held by the magnetic attraction force in the bearing 13 portion is not scattered to the outside by the air flow. Is provided.

【0014】上記のように構成されたモータは回路基板
9上に形成された駆動制御回路を通じて複数のコイル8
に通電されると軸4とマグネット6とによって構成され
ている回転体に駆動トルクが生じ、軸4が回転駆動され
る。軸4の回転運動は、複数に着磁されたマグネット着
磁部の磁極の回転位置が位置検出素子10によって検出
され、前記位置検出素子10から発せられる回転位置検
出信号が回路基板9上に設けられている駆動制御素子
(図示せず)に入力されて、複数のコイル8の中で回転
駆動に必要なコイルのみに電流が供給されることにより
行われる。そして、軸4の回転に伴い軸受13と大径軸
部4aとの間に磁気吸引力によって捕捉されている磁性
潤滑流体12は、軸受13と大径軸部4aとの間の相対
回転運動によって動圧を生じ、この動圧により軸4のラ
ジアル荷重が支持される。したがって、軸4は、上下の
大径軸部4aの部分がそれぞれ対応する位置の軸受13
によって流体潤滑状態で支持されて安定した状態で回転
する。また、軸4に加わるスラスト荷重は上下の軸受1
3によって磁気吸引力で支持されるため、軸4の下端と
ハウジング1の底部に設けられたカラー11との間には
隙間が生じた状態で回転が行われる。即ち、軸4のスラ
スト荷重は非接触状態で磁気的に軸受13によって支持
されている。
The motor constructed as described above has a plurality of coils 8 through a drive control circuit formed on the circuit board 9.
When a current is applied to the shaft 4, a driving torque is generated in the rotating body constituted by the shaft 4 and the magnet 6, and the shaft 4 is rotationally driven. With respect to the rotational movement of the shaft 4, the rotational position of the magnetic poles of the magnetized portions, which are magnetized into a plurality of magnets, is detected by the position detection element 10, and a rotational position detection signal generated from the position detection element 10 is provided on the circuit board 9. This is performed by inputting the current to a drive control element (not shown) that is provided and supplying current only to the coil necessary for rotational driving among the plurality of coils 8. The magnetic lubricating fluid 12 trapped by the magnetic attraction between the bearing 13 and the large-diameter shaft portion 4a as the shaft 4 rotates is moved by the relative rotational motion between the bearing 13 and the large-diameter shaft portion 4a. A dynamic pressure is generated, and the dynamic load supports the radial load of the shaft 4. Therefore, the shaft 4 has the bearings 13 at the positions corresponding to the upper and lower large-diameter shaft portions 4a.
It is supported by the fluid lubrication state and rotates in a stable state. Further, the thrust load applied to the shaft 4 is the upper and lower bearings 1.
Since it is supported by a magnetic attraction force by 3, the rotation is performed with a gap between the lower end of the shaft 4 and the collar 11 provided on the bottom of the housing 1. That is, the thrust load of the shaft 4 is magnetically supported by the bearing 13 in a non-contact state.

【0015】次に、図2は本発明の別の実施例を示すも
のであって、本実施例では、前述の図1の実施例と軸受
装置の構成のみが異なっており、他の部分については図
1の実施例と同様であるので説明は省略する。図2にお
いて、軸受15、15、15は永久磁石によって形成さ
れており、ハウジング1の軸孔1a内に嵌め込まれて固
定されている。また、ハウジング1の下端はカラー11
によって閉塞されている。軸受15、15、15は上下
方向に隣接して配置されており、また、軸4の周囲を環
状に囲んで配置されている。さらに、軸受15、15、
15はそれぞれ半径方向に着磁されており、また、軸方
向に隣接して逆方向の極性に着磁されている。例えば、
軸受15の上部の外周部分がN極に着磁され軸4と対向
する内周部分でS極に着磁されている。また、その下部
の外周部分ではS極に着磁されており、軸4と対向する
内周部分ではN極に着磁されている。したがって、軸4
と対向する内周部分では、上部がS極となり下部がN極
となっている。ハウジング1の上下方向に配置された軸
受15、15、15は全て同じ様に着磁されてので、3
つの軸受15は軸方向即ち上下方向に着磁方向が交互に
変わるように配置されている。
Next, FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, only the structure of the bearing device is different from the embodiment of FIG. Is the same as that of the embodiment shown in FIG. In FIG. 2, the bearings 15, 15, 15 are formed of permanent magnets, and are fitted and fixed in the shaft hole 1 a of the housing 1. Also, the lower end of the housing 1 has a collar 11
Is blocked by. The bearings 15, 15, 15 are arranged adjacent to each other in the vertical direction, and are arranged so as to surround the shaft 4 in an annular shape. Furthermore, the bearings 15, 15,
Each of the magnets 15 is magnetized in the radial direction and adjacent to the axial direction and magnetized in the opposite direction. For example,
The outer peripheral portion of the upper portion of the bearing 15 is magnetized to the N pole, and the inner peripheral portion facing the shaft 4 is magnetized to the S pole. The outer peripheral portion of the lower portion is magnetized to the S pole, and the inner peripheral portion facing the shaft 4 is magnetized to the N pole. Therefore, axis 4
In the inner peripheral portion facing to, the upper part is the S pole and the lower part is the N pole. Since the bearings 15, 15, 15 arranged in the vertical direction of the housing 1 are all magnetized in the same manner,
The two bearings 15 are arranged so that the magnetizing directions alternate in the axial direction, that is, in the vertical direction.

【0016】この実施例の場合は、同一形式の軸受15
を3つ上下に隣接配置しているが、3つを一体として形
成し、上記のように極が交互になるように着磁しても良
い。
In the case of this embodiment, the bearing 15 of the same type is used.
3 are arranged adjacent to each other vertically, but the three may be integrally formed and magnetized so that the poles alternate with each other as described above.

【0017】一方、軸4は鉄系等の磁性材料によって形
成され、ハウジング1内に設けられた上部と下部の軸受
15に対応して大径軸部4aが2カ所形成されており、
また前記2カ所の大径軸部4aの中間位置には、中間の
軸受15に対応して中径軸部4bが形成されている。前
記中径軸部4bは、大径軸部4aに対して小径に設けら
れており、大径軸部4aと中径軸部4bとの間は、中径
軸部4bよりさらに小径に形成されている縮径部4cに
よって連結されている。また、各軸受15の軸方向長さ
はそれぞれ対応する大径軸部4a及び中径軸部4bの軸
方向長さよりも長く設定されている。各軸受15、1
5、15と軸4間の隙間には磁性潤滑流体12が封入さ
れており、磁性潤滑流体12は軸4に形成された大径軸
部4aおよび中径軸部4bと、それぞれに対応する軸受
15との間には閉じた磁気回路が形成されているので、
大径軸部4aおよび中径軸部4bとそれぞれに対応する
軸受15との隙間に集中する磁束によって軸受15内部
に閉じこめられている。
On the other hand, the shaft 4 is made of a magnetic material such as iron, and two large-diameter shaft portions 4a are formed corresponding to the upper and lower bearings 15 provided in the housing 1.
A medium-diameter shaft portion 4b is formed at an intermediate position between the two large-diameter shaft portions 4a, corresponding to the intermediate bearing 15. The medium-diameter shaft portion 4b has a smaller diameter than the large-diameter shaft portion 4a, and the diameter between the large-diameter shaft portion 4a and the medium-diameter shaft portion 4b is smaller than that of the medium-diameter shaft portion 4b. They are connected by the reduced diameter portion 4c. The axial length of each bearing 15 is set longer than the axial length of the corresponding large diameter shaft portion 4a and medium diameter shaft portion 4b. Each bearing 15, 1
A magnetic lubricating fluid 12 is enclosed in a gap between the shafts 5 and 15 and the shaft 4, and the magnetic lubricating fluid 12 forms a large-diameter shaft portion 4a and a medium-diameter shaft portion 4b formed on the shaft 4, and a bearing corresponding to each of them. Since a closed magnetic circuit is formed between 15 and
It is confined inside the bearing 15 by the magnetic flux concentrated in the gaps between the large-diameter shaft portion 4a and the medium-diameter shaft portion 4b and the corresponding bearings 15.

【0018】上記の構成において、軸4が回転駆動され
ると、軸4に形成されている上下の大径軸部4aとそれ
ぞれに対応している軸受15との隙間は狭く形成されて
いるので、両者の間に介在されている磁性潤滑流体12
に動圧が発生し、軸4に作用するラジアル荷重が支持さ
れる。この場合、軸受15と大径軸部4a間に形成され
ている閉じた磁気回路に磁性潤滑流体12が捕捉されて
閉じこめられるため、磁性潤滑流体12が外部に飛散し
て消失することはなく、軸4は常に流体潤滑状態で回転
駆動される。中径軸部4bと対応する中間の軸受15と
の隙間は大きいため、軸4が回転しても動圧はほとんど
生じることがなく、中間の軸受15ではラジアル荷重が
支持されない。したがって、軸4は上下に離間された2
カ所で支持されるため、安定して支持される。軸4に作
用する軸方向の磁気吸引力は、上下の大径軸部4aと中
径軸部4bとにそれぞれ軸受15が対応している位置で
は平衡しているが、外部からスラスト荷重が作用して軸
方向へ変位すると直ちにそれぞれの軸受15からの吸引
力が作用する。その結果、軸4に外部から作用するスラ
スト荷重は、上下3カ所の軸受15からの磁気吸引力に
よって支持されることになり大きなスラスト荷重が磁気
的に支持される。
In the above structure, when the shaft 4 is driven to rotate, the gaps between the upper and lower large-diameter shaft portions 4a formed on the shaft 4 and the corresponding bearings 15 are narrowed. , The magnetic lubricating fluid 12 interposed between the two
A dynamic pressure is generated on the shaft 4, and the radial load acting on the shaft 4 is supported. In this case, since the magnetic lubricating fluid 12 is trapped and trapped in the closed magnetic circuit formed between the bearing 15 and the large-diameter shaft portion 4a, the magnetic lubricating fluid 12 does not scatter to the outside and disappear. The shaft 4 is always rotationally driven in a fluid lubricated state. Since the gap between the intermediate diameter shaft portion 4b and the corresponding intermediate bearing 15 is large, almost no dynamic pressure is generated even when the shaft 4 rotates, and the intermediate bearing 15 does not support the radial load. Therefore, the shaft 4 is separated by 2
Since it is supported at various places, it is supported stably. The axial magnetic attraction acting on the shaft 4 is balanced at the positions where the bearings 15 correspond to the upper and lower large-diameter shaft portions 4a and 4b, respectively, but the thrust load acts from the outside. Then, as soon as it is displaced in the axial direction, the suction force from each bearing 15 acts immediately. As a result, the thrust load that acts on the shaft 4 from the outside is supported by the magnetic attraction forces from the bearings 15 at the three upper and lower locations, and a large thrust load is magnetically supported.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の軸受装置
によれば、流体軸受と磁性体で形成された軸の大径軸部
間に作用する磁気吸引力によってスラスト荷重が支持さ
れるようにしたので、振動や騒音が少なく、軸受装置の
構造が単純化でき製造コストを下げることができる。ま
た、スラスト荷重を支持するために軸の周囲に永久磁石
等の突出部材を配置する必要がないので軸を流体軸受か
ら簡単に抜き出すことができ、清掃や潤滑剤の補給等の
保守が容易である。
As described above, according to the bearing device of the present invention, the thrust load is supported by the magnetic attraction force acting between the fluid bearing and the large-diameter shaft portion of the shaft formed of the magnetic material. Therefore, the vibration and noise are small, the structure of the bearing device can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since it is not necessary to arrange a protruding member such as a permanent magnet around the shaft to support the thrust load, the shaft can be easily pulled out from the fluid bearing, and maintenance such as cleaning and lubrication is easy. is there.

【0020】また、軸に大径軸部と大径軸部より小径の
中径軸部が形成して、流体軸受の磁気吸引力を大径軸部
と中径軸部とに作用させることにより、さらに大きなス
ラスト荷重を支持することが可能となる。また、流体軸
受は軸方向に複数の着磁部が形成され、隣接する着磁部
の着磁方向が互いに逆極性に構成されることによってよ
り磁気吸引力を大きくして、スラスト荷重の支持能力を
向上させることができる。
Further, a large-diameter shaft portion and a medium-diameter shaft portion having a diameter smaller than that of the large-diameter shaft portion are formed on the shaft, and the magnetic attraction force of the fluid bearing is applied to the large-diameter shaft portion and the medium-diameter shaft portion. It becomes possible to support a larger thrust load. Further, the fluid bearing has a plurality of magnetized portions formed in the axial direction, and the magnetized directions of the adjacent magnetized portions are configured to have opposite polarities, thereby increasing the magnetic attraction force and supporting the thrust load. Can be improved.

【0021】そして、流体軸受の軸方向の長さを前記流
体軸受に対向する大径軸部の長さよりも長く構成するこ
とによって磁束が集中し軸の僅かな軸方向変位によりス
ラストし磁力が得られる。さらに、軸と流体軸受との間
に磁性潤滑流体を介在させることにより、磁性潤滑流体
が流体軸受の磁気吸引力によって磁性潤滑流体を保持
し、軸の回転に伴う飛散や流出が防止されるため、流体
軸受が流体潤滑状態で軸のラジアル荷重を支持すること
ができ、長寿命な軸受装置が得られる。
Further, by making the axial length of the fluid bearing longer than the length of the large-diameter shaft portion facing the fluid bearing, the magnetic flux is concentrated and a slight axial displacement of the shaft thrusts to obtain a magnetic force. To be Further, by interposing the magnetic lubricating fluid between the shaft and the fluid bearing, the magnetic lubricating fluid holds the magnetic lubricating fluid by the magnetic attraction force of the fluid bearing, and scattering and outflow due to the rotation of the shaft are prevented. The fluid bearing can support the radial load of the shaft in a fluid lubricated state, and a long-life bearing device can be obtained.

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

【図1】 本発明の流体軸受装置の一実施例を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a hydrodynamic bearing device of the present invention.

【図2】 本発明の流体軸受装置の別の実施例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the hydrodynamic bearing device of the present invention.

【図3】 従来の軸受装置の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional bearing device.

【図4】 従来の軸受装置の他の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of a conventional bearing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング、 1a 軸孔、 1b 拡径
部、4 軸、 4a 大径軸部、 4b 中径軸
部、11 カラー、 12 磁性潤滑流体、 13
・15 軸受、14c 縮径部。
1 housing, 1a shaft hole, 1b expanded diameter part, 4 axis, 4a large diameter shaft part, 4b medium diameter shaft part, 11 collar, 12 magnetic lubricating fluid, 13
・ 15 bearings, 14c reduced diameter part.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半径方向に着磁された永久磁石によって
形成された流体軸受と、前記流体軸受を貫通して設けら
れ、前記流体軸受と対応する部分に大径軸部が形成され
た磁性体からなる軸とを備え、前記流体軸受と前記大径
軸部間に作用する磁気吸引力によってスラスト荷重が支
持されることを特徴とする軸受装置。
1. A fluid bearing formed by a permanent magnet magnetized in a radial direction, and a magnetic body provided through the fluid bearing and having a large-diameter shaft portion formed in a portion corresponding to the fluid bearing. And a thrust load is supported by a magnetic attraction force acting between the fluid bearing and the large-diameter shaft portion.
【請求項2】 前記流体軸受は軸方向に複数配置され、
前記軸は、前記複数の流体軸受の両側の2つに対応する
位置に大径軸部が形成されているとともに、中間に配置
された流体軸受に対応する位置に前記大径軸部より小径
の中径軸部が形成されていることを特徴とする請求項1
の軸受装置。
2. A plurality of the hydrodynamic bearings are arranged in the axial direction,
The shaft has a large-diameter shaft portion formed at a position corresponding to two on both sides of the plurality of fluid bearings, and has a smaller diameter than the large-diameter shaft portion at a position corresponding to the fluid bearing arranged in the middle. A medium-diameter shaft portion is formed.
Bearing device.
【請求項3】 前記流体軸受は軸方向に複数の着磁部が
形成され、隣接する着磁部の着磁方向が互いに逆極性に
構成されていることを特徴とする請求項1または2の軸
受装置。
3. The fluid bearing according to claim 1, wherein a plurality of magnetized portions are formed in the axial direction, and the magnetized directions of the adjacent magnetized portions are opposite in polarity to each other. Bearing device.
【請求項4】 前記流体軸受の軸方向の長さが前記流体
軸受に対向する大径軸部の長さよりも長く構成されてい
ることを特徴とする請求項1または2の軸受装置。
4. The bearing device according to claim 1, wherein the axial length of the fluid bearing is longer than the length of the large diameter shaft portion facing the fluid bearing.
【請求項5】 前記軸と前記流体軸受との間に磁性潤滑
流体を介在させたことを特徴とする請求項1または2の
軸受装置。
5. The bearing device according to claim 1 or 2, wherein a magnetic lubricating fluid is interposed between the shaft and the fluid bearing.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013145054A (en) * 2013-02-15 2013-07-25 Vacuum Products Kk Bearing device for rotating part and pump using the same

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