JPH08114229A - Bearing device - Google Patents

Bearing device

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Publication number
JPH08114229A
JPH08114229A JP27574194A JP27574194A JPH08114229A JP H08114229 A JPH08114229 A JP H08114229A JP 27574194 A JP27574194 A JP 27574194A JP 27574194 A JP27574194 A JP 27574194A JP H08114229 A JPH08114229 A JP H08114229A
Authority
JP
Japan
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magnetic
bearing
shaft
pair
magnet
Prior art date
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Application number
JP27574194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sadaji Sada
貞二 佐田
Onori Yoshino
大典 吉野
Masahiro Takahashi
正弘 高橋
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08114229A publication Critical patent/JPH08114229A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a bearing device with small rotation resistance and without a shaft being caught in a bearing, which can reduce the requirment of magnetic lubricating fluid at the assembly time of a bearing device. CONSTITUTION: A bearing device is provided with a shaft 2 on which a pair of large diameter shaft parts 2a, 2a are formed and a pair of bearings 10, 10 on which a pair of large diameter shaft parts 2a, 2a are supported respectively. The shaft 2 and a pair of bearings 10, 10 are formed together by a magnetic substance. A magnet 13 for a magnetic bearing magnetized in an axial direction is arranged between a pair of bearings 10, 10 and a magnetic circuit is formed between the shaft 2 and the magnet. An non-magnetic member 14 having an outer diameter nearly equal to the outer diameters of the large diameter shaft parts 2a, 2a across a pair of large diameter shaft parts 2a, 2a is installed.

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、
ラジアル荷重を支持する動圧軸受と、スラスト荷重を支
持する磁気軸受との機能を兼ね備えた軸受装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing device, and in particular,
The present invention relates to a bearing device that has the functions of a dynamic pressure bearing that supports a radial load and a magnetic bearing that supports a thrust load.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の軸受装置には、磁気軸受用マグネ
ットの磁気吸引力によって軸に作用するスラスト荷重を
支持するものがある。図4に、前記軸受装置を使用した
一例として、ポリゴンミラーモータを示す。ポリゴンミ
ラーモータは、レーザプリンタ等に用いられている、ポ
リゴンミラーの回転駆動用に用いられている。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。
2. Description of the Related Art Some conventional bearing devices support a thrust load acting on a shaft by a magnetic attraction force of a magnet for a magnetic bearing. FIG. 4 shows a polygon mirror motor as an example of using the bearing device. The polygon mirror motor is used for rotationally driving a polygon mirror used in a laser printer or the like. 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.

【0003】図4において、軸2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おり、上下の軸
受10、10によって回転自在に支持された軸2と共に
回転されるようになっている。また、軸2にはフランジ
16が固定され、フランジ16には、モータ駆動用マグ
ネット3が固定されており、さらにモ−タ駆動用マグネ
ットの周縁部には、図示しない複数の着磁部が形成され
ている。
In FIG. 4, a polygon mirror (not shown) is attached to the upper end of the shaft 2 so as to rotate together with the shaft 2 which is rotatably supported by upper and lower bearings 10 and 10. Further, a flange 16 is fixed to the shaft 2, a motor driving magnet 3 is fixed to the flange 16, and a plurality of magnetized portions (not shown) are formed on the peripheral portion of the motor driving magnet. Has been done.

【0004】ハウジング1には、積層鉄板等によって形
成された積層コア4が配置されている。前記積層コア4
は、一般的なティース構造からなり、ティース部分には
複数の駆動用のコイル5が巻かれている。積層コア4
は、その周縁部が前記モータ駆動用マグネット3の着磁
部と対向して配置されている。ハウジング1上にはポリ
ゴンミラーモータを回転駆動するための、図示しない駆
動制御回路が搭載された回路基板6が配置されている。
また、前記回路基板6上には、モータ駆動用マグネット
3の回転位置を検出するため、ホール素子などによって
構成された位置検出素子7が設けられている。
The housing 1 is provided with a laminated core 4 formed of laminated iron plates or the like. The laminated core 4
Has a general tooth structure, and a plurality of driving coils 5 are wound around the tooth portion. Laminated core 4
Is arranged such that its peripheral portion faces the magnetized portion of the motor driving magnet 3. A circuit board 6 on which a drive control circuit (not shown) is mounted for rotatively driving the polygon mirror motor is arranged on the housing 1.
Further, on the circuit board 6, in order to detect the rotational position of the motor driving magnet 3, a position detecting element 7 formed of a Hall element or the like is provided.

【0005】一方、前記軸受10は、磁性体によって環
状に形成されており、ハウジング1の軸受孔1a内に装
着されたカラー12の内側に、接着または圧入等の手段
によって固定され、上下方向に間隔をおいて2つ設けら
れている。上下の軸受10、10間には、磁気軸受用マ
グネット13が配置されている。磁気軸受用マグネット
13は、例えば、軸2を同心円状に包囲する中空円筒状
に形成され、軸方向に着磁されて、両端面に磁極を有す
るものが用いられている。上下の軸受10、10によっ
て支持される軸2は、軸受10と同様に磁性体で形成さ
れ、大径軸部2aを、それぞれの軸受10と対応する上
下の2カ所に有している。
On the other hand, the bearing 10 is formed of a magnetic material in an annular shape, and is fixed inside the collar 12 mounted in the bearing hole 1a of the housing 1 by means such as adhesion or press-fitting, and is vertically moved. Two are provided at intervals. A magnet 13 for a magnetic bearing is arranged between the upper and lower bearings 10, 10. The magnetic bearing magnet 13 is, for example, formed in a hollow cylindrical shape that concentrically surrounds the shaft 2, is magnetized in the axial direction, and has magnetic poles on both end surfaces. The shaft 2 supported by the upper and lower bearings 10 and 10 is made of a magnetic material similarly to the bearing 10, and has large-diameter shaft portions 2a at two upper and lower positions corresponding to the respective bearings 10.

【0006】また、軸2の前記上下の大径軸部2a、2
a間には、大径軸部2aよりも径が細くなった縮径部2
bが形成されている。大径軸部2aと軸受10との隙間
には磁性潤滑流体9が封入され、潤滑状態が保たれてい
る。磁性潤滑流体9は、また、磁気軸受用マグネット1
3と前記縮径部2bとの間の隙間にも満たされている。
磁気軸受用マグネット13と、上下の軸受10と、これ
らの軸受にそれぞれ対向する大径軸部2aとの間で磁気
回路が形成されており、大径軸部2aと軸受10との間
には磁気吸引力が作用している。前記磁気吸引力は、ま
た、磁性潤滑流体9を軸受10と大径軸部2aとの間に
引きつけて流出しないように保持している。
Further, the large-diameter shaft portions 2a, 2 above and below the shaft 2 are provided.
Between a, a reduced diameter portion 2 having a diameter smaller than that of the large diameter shaft portion 2a.
b is formed. A magnetic lubricating fluid 9 is sealed in a gap between the large diameter shaft portion 2a and the bearing 10 to maintain a lubricated state. The magnetic lubricating fluid 9 is also used for the magnetic bearing magnet 1
3 is also filled in the gap between the reduced diameter portion 2b.
A magnetic circuit is formed between the magnet 13 for the magnetic bearing, the upper and lower bearings 10, and the large-diameter shaft portion 2a facing each of these bearings, and between the large-diameter shaft portion 2a and the bearing 10. The magnetic attraction is working. The magnetic attraction force also holds the magnetic lubricating fluid 9 between the bearing 10 and the large-diameter shaft portion 2a so as not to flow out.

【0007】カラー12の上端部には、フランジ16の
下面に対向して、空気流隔離板11が取り付けられてい
る。空気流隔離板11は、フランジ16の回転によって
その下面に引き起こされる空気流で、上部の軸受10と
大径軸部2aとの間の磁性潤滑流体9が外部へ飛散しな
いように、前記空気流から軸受10側を遮断するために
設けられている。ハウジング1の軸受孔1a下端は、底
板8によって閉鎖されており、軸10の下端は、底板8
との間に隙間を有する状態で、前記上下の軸受10、1
0からの磁気吸引力によって浮上支持されている。
An airflow separator 11 is attached to the upper end of the collar 12 so as to face the lower surface of the flange 16. The air flow separator 11 is an air flow generated on the lower surface of the flange 16 by the rotation of the flange 16, so that the magnetic lubricating fluid 9 between the upper bearing 10 and the large diameter shaft portion 2a is not scattered to the outside. It is provided to shut off the bearing 10 side from. The lower end of the bearing hole 1a of the housing 1 is closed by the bottom plate 8, and the lower end of the shaft 10 is the bottom plate 8.
The upper and lower bearings 10, 1 with a gap between
It is levitated and supported by the magnetic attraction force from 0.

【0008】上記のように構成されたポリゴンミラーモ
ータは、回路基板6上に形成された駆動制御回路を通じ
て複数のコイル5に通電されると、モータ駆動用マグネ
ット3に駆動トルクが生じて軸2と共に回転される。位
置検出素子7がモータ駆動用マグネット3の磁極の回転
位置を検出すると、位置検出素子7は、回転位置検出信
号を発生し、その回転位置検出信号は回路基板6に設け
られている図示していない駆動制御回路の素子に入力さ
れ、複数のコイル5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、モータ駆動用マグネッ
ト3の回転が継続される。
In the polygon mirror motor configured as described above, when a plurality of coils 5 are energized through the drive control circuit formed on the circuit board 6, a drive torque is generated in the motor drive magnet 3 to cause the shaft 2 to move. Is rotated with. When the position detection element 7 detects the rotational position of the magnetic pole of the motor driving magnet 3, the position detection element 7 generates a rotational position detection signal, and the rotational position detection signal is provided on the circuit board 6. It is input to an element of a drive control circuit that does not exist, and current is supplied only to the coil necessary for rotational driving among the plurality of coils 5, so that the motor driving magnet 3 continues to rotate.

【0009】軸2は、回転の始動時には、大径軸部2a
が軸受10に磁性潤滑流体9を介して流体的に接触して
支持されているが、軸2の回転速度が増加するにしたが
って、軸受10と大径軸部2aとの間に満たされている
磁性潤滑流体9には動圧作用が生じる。磁性潤滑流体9
に発生した動圧により、軸2のラジアル荷重が非接触状
態で軸受10に支持される。また、モータ駆動用マグネ
ット3の自重等により軸2に加わるスラスト荷重は、上
下の軸受10、10と大径軸部2a、2aとの間に作用
する磁気吸引力によって支持されている。また、潤滑剤
である磁性潤滑流体9には、大径軸部2aと軸受10間
に作用する磁気吸引力によって吸引されているため、軸
2の回転によって遠心力が作用しても、外部へ飛散する
ことが少ない。
The shaft 2 has a large-diameter shaft portion 2a at the start of rotation.
Are supported in fluid contact with the bearing 10 through the magnetic lubricating fluid 9, and are filled between the bearing 10 and the large diameter shaft portion 2a as the rotation speed of the shaft 2 increases. A dynamic pressure action occurs in the magnetic lubricating fluid 9. Magnetic lubricating fluid 9
Due to the dynamic pressure generated in the bearing 10, the radial load of the shaft 2 is supported by the bearing 10 in a non-contact state. Further, the thrust load applied to the shaft 2 due to the weight of the motor driving magnet 3 is supported by the magnetic attraction force acting between the upper and lower bearings 10 and 10 and the large diameter shaft portions 2a, 2a. Further, since the magnetic lubricating fluid 9 as the lubricant is attracted by the magnetic attraction force acting between the large-diameter shaft portion 2a and the bearing 10, even if the centrifugal force acts due to the rotation of the shaft 2, it is exposed to the outside. Less scattered.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述した構成の軸受装
置では、図5に示すように、軸2に作用するスラスト荷
重を軸受10の磁気吸引力によって支持するために、軸
2に大径軸部2aを設けている。すなわち、軸受10か
ら軸2に侵入する磁束を、磁気抵抗の少ない大径軸部2
aへ集中させ、軸受10に対する大径軸部2aの軸方向
の変位に対し、大径軸部2aを軸受10側へ引き戻す復
元力を得ている。
In the bearing device having the above-described structure, as shown in FIG. 5, in order to support the thrust load acting on the shaft 2 by the magnetic attraction force of the bearing 10, the shaft 2 has a large diameter shaft. The part 2a is provided. That is, the large-diameter shaft portion 2 having a small magnetic resistance is used to prevent the magnetic flux entering the shaft 2 from the bearing 10.
A restoring force for returning the large-diameter shaft portion 2a to the bearing 10 side is obtained with respect to axial displacement of the large-diameter shaft portion 2a with respect to the bearing 10

【0011】上記のような理由から、軸2に大径軸部2
aと縮径部2bの間には、段差があり、また、上下の軸
受10、10間の内径よりも、磁気軸受用マグネット1
3が半径方向外側に配置されているので、軸受装置の組
立時に、上記軸2の段差部分が磁気軸受用マグネット1
3の磁気吸引力によって引きつけられて軸受10に引っ
掛かったり、軸2の端部と一対の軸受10、10の対向
面側の端面とが引っ掛かったりして、組立作業が非常に
困難であった。また、前記軸2の縮径部2bと磁気軸受
用マグネット13との間の隙間Aが広く、前記隙間Aに
磁性潤滑流体9が充満するため、多量の磁性潤滑流体9
を必要としていた。さらに、軸2の回転に伴う、縮径部
2bと磁気軸受用マグネット13との間の磁性潤滑流体
9の流動によって、軸2の回転抵抗が増大し、前述の例
のように、モータの軸受装置として利用した場合には、
消費電力が大きくなってしまう欠点があった。
For the above reasons, the large diameter shaft portion 2 is attached to the shaft 2.
There is a step between a and the reduced diameter portion 2b, and the magnetic bearing magnet 1 is larger than the inner diameter between the upper and lower bearings 10 and 10.
Since 3 is arranged on the outer side in the radial direction, the stepped portion of the shaft 2 is located at the step portion of the shaft 2 when the bearing device is assembled.
The assembly work was extremely difficult because the end of the shaft 2 and the end faces of the pair of bearings 10, 10 facing each other were attracted by the magnetic attraction force of No. 3 and caught by the bearing 10. Further, since the gap A between the reduced diameter portion 2b of the shaft 2 and the magnetic bearing magnet 13 is wide and the gap A is filled with the magnetic lubricating fluid 9, a large amount of the magnetic lubricating fluid 9 is formed.
Was needed. Further, the rotation of the shaft 2 increases due to the flow of the magnetic lubricating fluid 9 between the reduced diameter portion 2b and the magnetic bearing magnet 13 as the shaft 2 rotates. When used as a device,
There was a drawback that the power consumption increased.

【0012】[0012]

【発明の目的】そこで、本発明は、上記問題点を解消
し、軸受装置の組立時に、軸受に軸が引っ掛かることが
なく、また、磁性潤滑流体の必要量を少なくできると共
に、回転抵抗の小さい軸受装置を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention solves the above problems, prevents the shaft from being caught by the bearing during the assembly of the bearing device, reduces the required amount of the magnetic lubricating fluid, and has a small rotational resistance. An object is to provide a bearing device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の軸受装置は、一対の大径軸部が形成された
軸と、前記一対の大径軸部をそれぞれ支持する一対の軸
受とを備え、前記軸と前記一対の軸受とは共に磁性体に
よって形成され、前記一対の軸受間には、軸方向に着磁
された磁気軸受用マグネットが配置されて、前記軸との
間で磁気回路が形成されてなる軸受装置において、前記
一対の大径軸部間に亘って前記大径軸部の外径と略等し
い外径を有する非磁性部材を装着したものである。そし
て、前記一対の軸受間に亘って、前記磁気軸受用マグネ
ットの内側に前記軸受の内径と略等しい内径を有する非
磁性部材を装着することが好ましい。
In order to achieve the above object, a bearing device of the present invention comprises a shaft having a pair of large diameter shaft portions and a pair of bearings respectively supporting the pair of large diameter shaft portions. The shaft and the pair of bearings are both made of a magnetic material, and a magnetic bearing magnet magnetized in the axial direction is disposed between the pair of bearings, and In a bearing device having a magnetic circuit formed therein, a non-magnetic member having an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the large diameter shaft portion is mounted between the pair of large diameter shaft portions. It is preferable that a non-magnetic member having an inner diameter substantially equal to the inner diameter of the bearing is mounted inside the magnetic bearing magnet across the pair of bearings.

【0014】[0014]

【作用】本発明の軸受装置は、軸を一対の軸受に挿入し
て組み立てる場合に、軸受用マグネットによって磁化さ
れた一対の軸受と軸との間に磁気吸引力が作用し、両者
が互いに引きつけられる。しかしながら、軸に形成され
た一対の大径軸部間に亘って装着されている非磁性部材
が、前記大径軸部の外径と略同一径に形成されているた
め、大径軸部間の段差が解消されて、軸受への挿入時に
引っ掛かることが防止される。また、一対の軸受間に配
置された磁気軸受用マグネットと、軸との隙間が、軸上
に装着された非磁性部材によって狭められるので、前記
隙間に貯留される磁性潤滑流体の量が少なくなり、磁性
潤滑流体の流動に起因する軸の回転抵抗が減少する。
In the bearing device of the present invention, when the shaft is inserted into the pair of bearings and assembled, a magnetic attraction force acts between the pair of bearings magnetized by the bearing magnet and the shaft, and the two attract each other. To be However, since the non-magnetic member mounted between the pair of large-diameter shaft portions formed on the shaft is formed to have substantially the same diameter as the outer diameter of the large-diameter shaft portions, The step is eliminated, and it is prevented from being caught during insertion into the bearing. Further, since the gap between the magnetic bearing magnet disposed between the pair of bearings and the shaft is narrowed by the non-magnetic member mounted on the shaft, the amount of magnetic lubricating fluid stored in the gap is reduced. The rotation resistance of the shaft due to the flow of the magnetic lubricating fluid is reduced.

【0015】さらに、前記一対の軸受の間に亘って、前
記軸受の内径と略等しい内径の非磁性部材を、軸受用マ
グネットの内側に装着した場合には、一対の軸受の対向
面側の端面と軸の端面との引っ掛かりも防止される。し
かも、軸受と内径の略等しい内径の非磁性部材を装着し
たことによって、磁性潤滑流体が貯留される隙間はより
小さくなり、その結果、磁性潤滑流体の軸受装置内の貯
留量はより少なくなるので、磁性潤滑流体の流動に起因
する軸の回転抵抗はさらに減少する。また、軸側に装着
された非磁性部材と、磁気軸受用マグネットの内側に装
着された非磁性部材との間の小さな隙間に閉じこめられ
た磁性潤滑流体には、軸の回転によって動圧が発生し
て、高速回転時の軸の振動を抑制する。
Further, when a non-magnetic member having an inner diameter substantially equal to the inner diameter of the bearing is mounted inside the bearing magnet across the pair of bearings, the end surfaces of the pair of bearings on the opposite surface side. It is also possible to prevent the end face of the shaft from being caught. Moreover, by mounting the non-magnetic member having an inner diameter substantially equal to that of the bearing, the gap for storing the magnetic lubricating fluid becomes smaller, and as a result, the amount of the magnetic lubricating fluid stored in the bearing device becomes smaller. The rotation resistance of the shaft due to the flow of the magnetic lubricating fluid is further reduced. In addition, the magnetic lubricating fluid trapped in the small gap between the non-magnetic member mounted on the shaft side and the non-magnetic member mounted inside the magnet for the magnetic bearing generates dynamic pressure due to the rotation of the shaft. The vibration of the shaft during high speed rotation is suppressed.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図1は本発明の軸受装置の1実施例であって、前
述した図4と同様に、ポリゴンミラーモータの軸受装置
として使用した例を示すものである。同図において、ハ
ウジング1の軸受孔1aに装着されたカラー12内に上
下に一対の軸受10が固定され、また、前記2つの軸受
10間に磁気軸受用マグネット13が配置されている。
ハウジング1の軸受孔1aの下端は、底板8によって閉
塞され、また、カラー12の上部は軸受孔1aから突出
して上端に、空気流隔離板11が設けられている。ま
た、ハウジング1には、多数のコイル5が巻き付けられ
た積層コア4が取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows one embodiment of the bearing device of the present invention, and shows an example of use as a bearing device for a polygon mirror motor, as in FIG. 4 described above. In the figure, a pair of bearings 10 are vertically fixed in a collar 12 mounted in a bearing hole 1 a of a housing 1, and a magnetic bearing magnet 13 is arranged between the two bearings 10.
A lower end of the bearing hole 1a of the housing 1 is closed by a bottom plate 8, and an upper portion of the collar 12 projects from the bearing hole 1a and an airflow separating plate 11 is provided at an upper end thereof. Further, a laminated core 4 around which a large number of coils 5 are wound is attached to the housing 1.

【0017】軸2の上部には、フランジ16が固定さ
れ、さらにそのフランジ16には、モータ駆動用マグネ
ット3が一体に回転するように固定されている。そして
前記モ−タ駆動用マグネット3は、積層コア4の周縁部
都の対向面に、複数の着磁部が形成されている。モータ
駆動用マグネット3の回転駆動は、ハウジング1の上面
に設けられている、回路基板6上の図示されない駆動制
御回路によって複数のコイル5の通電を制御して行う。
モータ駆動用マグネット3の回転位置が、ホール素子等
で構成された位置検出素子7によって検出される。位置
検出素子7の発生する回転位置検出信号は、前記駆動制
御回路に入力され、前記複数のコイル5の内、必要なコ
イルへ通電を行うことにより、モータ駆動用3に、コイ
ル5からトルクが与えられて、軸2の回転が継続され
る。
A flange 16 is fixed to the upper portion of the shaft 2, and a motor driving magnet 3 is fixed to the flange 16 so as to rotate integrally therewith. The motor driving magnet 3 has a plurality of magnetized portions formed on the opposing surfaces of the peripheral edge of the laminated core 4. The motor drive magnet 3 is rotationally driven by controlling the energization of the plurality of coils 5 by a drive control circuit (not shown) on the circuit board 6 provided on the upper surface of the housing 1.
The rotational position of the motor driving magnet 3 is detected by the position detecting element 7 including a Hall element or the like. The rotational position detection signal generated by the position detection element 7 is input to the drive control circuit, and by energizing a necessary coil among the plurality of coils 5, a torque from the coil 5 is applied to the motor drive 3. Given, the rotation of shaft 2 is continued.

【0018】次に、上記図1の構造のポリゴンミラーモ
ータに用いられている軸受装置の構造について、詳しく
説明する。フランジ16が取り付けられている軸2は、
鉄系等の、磁性材料によって形成されており、その軸方
向に2カ所、すなわち、図1の上下位置において、一対
の大径軸部2aが設けられている。軸2は、上下の大径
軸部2a、2aのそれぞれの位置に対応して配置され
た、上下一対の軸受10、10によって回転自在に支持
されている。大径軸部2aと軸受10との隙間には、磁
性潤滑流体9が満たされており、軸2は、大径軸部2a
の部分で、磁性潤滑流体9を介して間接的に軸受10に
支持されている。軸受10は軸2と同様に鉄系等の磁性
体によって形成することができるが、製造を容易にする
ために、鉄系等の磁性体の焼結材によって形成すること
も可能である。
Next, the structure of the bearing device used in the polygon mirror motor having the structure shown in FIG. 1 will be described in detail. The shaft 2 to which the flange 16 is attached is
It is made of a magnetic material such as iron and has a pair of large-diameter shaft portions 2a at two axial positions, that is, at the upper and lower positions in FIG. The shaft 2 is rotatably supported by a pair of upper and lower bearings 10 and 10 arranged corresponding to the respective positions of the upper and lower large-diameter shaft portions 2a and 2a. The gap between the large-diameter shaft portion 2a and the bearing 10 is filled with the magnetic lubricating fluid 9, and the shaft 2 has a large-diameter shaft portion 2a.
In the portion, the bearing 10 is indirectly supported by the bearing 10 via the magnetic lubricating fluid 9. The bearing 10 can be formed of a magnetic material such as an iron-based material like the shaft 2, but can be formed of a sintered material of a magnetic material such as an iron-based material for ease of manufacturing.

【0019】前述した、磁気軸受用マグネット13は、
中空円筒状に形成されると共に軸方向に着磁されてい
る。磁気軸受用マグネット13の両磁極となる上下の端
面は、それぞれ上方の軸受10の下端面と、下方の軸受
10の上端面とに当接した状態で、上下の軸受10と共
に、カラー12の内側に接着または圧入等の手段によっ
て固定されている。図2は、軸2の大径軸部2aの部分
が軸受10によって、支持されている状態を示した拡大
部分断面図であって、大径軸部2aは、軸受10と僅か
な隙間Sを介して対向している。一方、上下の大径軸部
2a間には縮径部2bが形成されており、前記縮径部2
bの周囲には、大径軸部2aと略等しい外径を有する非
磁性部材14が装着されている。非磁性部材14は、軸
2の縮径部2bの周囲に、例えばナイロン等のプラスチ
ック系素材を用いて、射出成形等の手段によって形成す
ることができる。上下一対の軸受10、10間に挟まれ
た磁気軸受用マグネット13によって、上下の軸受1
0、10は磁化され、対向する上下の大径軸部2aとの
間で閉じた磁気回路が形成されている。
The above-mentioned magnetic bearing magnet 13 is
It is formed into a hollow cylinder and is magnetized in the axial direction. The upper and lower end surfaces that are both magnetic poles of the magnetic bearing magnet 13 are in contact with the lower end surface of the upper bearing 10 and the upper end surface of the lower bearing 10, respectively, and inside the collar 12 together with the upper and lower bearings 10. It is fixed by means such as adhesion or press fitting. FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view showing a state where the large-diameter shaft portion 2a of the shaft 2 is supported by the bearing 10. The large-diameter shaft portion 2a has a slight gap S with the bearing 10. Are facing through. On the other hand, a reduced diameter portion 2b is formed between the upper and lower large diameter shaft portions 2a.
A non-magnetic member 14 having an outer diameter substantially equal to that of the large-diameter shaft portion 2a is mounted around b. The non-magnetic member 14 can be formed around the reduced diameter portion 2b of the shaft 2 using a plastic material such as nylon by injection molding or the like. By the magnetic bearing magnet 13 sandwiched between the pair of upper and lower bearings 10, 10, the upper and lower bearings 1
0 and 10 are magnetized, and a closed magnetic circuit is formed between the upper and lower large-diameter shaft portions 2a facing each other.

【0020】軸受10から軸2に侵入する磁束は、磁気
抵抗の少ない大径軸部2aへ集中して、軸受10に対す
る大径軸部2aの軸方向の変位に対し、大径軸部2aを
軸受10側へ引き戻す磁気的な復元力を生じ、この復元
力によってスラスト荷重が支持される。また、前記磁気
回路の軸受10と大径軸部2aとの隙間を通る磁束が、
前記隙間の部分で磁性潤滑流体9を吸引保持し、軸2の
回転による遠心力によって、磁性潤滑流体9が軸受装置
外部へ飛散されることが防止されている。また、磁気軸
受用マグネット13の内面と軸2の縮径部2bとの間の
隙間は、非磁性部材14が設けられていることによって
狭くなっているため、前記隙間に満たされる磁性潤滑流
体9の量は、図4及び図5に示した従来の軸受装置より
少なくなっている。
The magnetic flux entering the shaft 2 from the bearing 10 concentrates on the large-diameter shaft portion 2a having a small magnetic resistance, so that the large-diameter shaft portion 2a is displaced with respect to the axial displacement of the large-diameter shaft portion 2a with respect to the bearing 10. A magnetic restoring force that returns the bearing 10 is generated, and the restoring force supports the thrust load. Further, the magnetic flux passing through the gap between the bearing 10 of the magnetic circuit and the large-diameter shaft portion 2a is
The magnetic lubricating fluid 9 is suction-held in the gap portion, and the magnetic lubricating fluid 9 is prevented from being scattered to the outside of the bearing device by the centrifugal force generated by the rotation of the shaft 2. Further, since the gap between the inner surface of the magnetic bearing magnet 13 and the reduced diameter portion 2b of the shaft 2 is narrowed by the provision of the non-magnetic member 14, the magnetic lubricating fluid 9 filled in the gap. Is smaller than that of the conventional bearing device shown in FIGS. 4 and 5.

【0021】図1及び図2に示す構成において、軸2の
停止時または、回転の初期には、大径軸部2aが軸受1
0に磁性潤滑流体9を介して流体的に接触して支持され
ているが、軸2の回転が増加するにしたがって、軸受1
0と大径軸部2aとの間に満たされている磁性潤滑流体
9には動圧作用が生じる。磁性潤滑流体9に発生した動
圧により、軸2のラジアル荷重が非接触状態で軸受10
に支持される。軸2の回転中には、磁気軸受用マグネッ
ト13の内側と、非磁性部材14の外周面との隙間は狭
いために、回転速度の増加に伴う磁性潤滑流体9の流動
状態の乱れによる回転抵抗の増加は少ない。
In the structure shown in FIGS. 1 and 2, when the shaft 2 is stopped or at the beginning of rotation, the large-diameter shaft portion 2a has the bearing 1
0 is supported by being in fluid contact with the magnetic bearing 9 through the magnetic lubricating fluid 9, but as the rotation of the shaft 2 increases, the bearing 1
A dynamic pressure action is generated in the magnetic lubricating fluid 9 filled between 0 and the large diameter shaft portion 2a. Due to the dynamic pressure generated in the magnetic lubricating fluid 9, the radial load of the shaft 2 does not come into contact with the bearing 10.
Supported by. During the rotation of the shaft 2, the gap between the inside of the magnetic bearing magnet 13 and the outer peripheral surface of the non-magnetic member 14 is narrow, so that the rotational resistance due to the disturbance of the flow state of the magnetic lubricating fluid 9 as the rotation speed increases Increase is small.

【0022】なお、上記実施例において、磁気軸受用マ
グネット13を上下の軸受10、10と略同一内径とし
て、前記隙間を大径軸部2aと軸受10との隙間Sに近
づけることが可能である。磁気軸受用マグネット13を
軸受10の内径と略同一内径とすることによって、磁性
潤滑流体9の流動状態の乱れを抑制して、回転抵抗をき
わめて少なくすることができる。また、磁気軸受用マグ
ネット13と、非磁性部材14との間の隙間を、軸受1
0と大径軸部2aとの間の隙間Sに略等しくできるの
で、磁気軸受用マグネット13との間の磁性潤滑流体9
には、軸2の回転時に動圧が発生し、軸2の回転中に発
生する振動を抑制できる。この場合、磁気軸受用マグネ
ット13には、合成樹脂材料に磁性粉を混入して成形し
たプラスチック磁石を用いれば、軸受10の内径に適合
した内径のものを容易に得ることができる。
In the above embodiment, the magnetic bearing magnet 13 has substantially the same inner diameter as the upper and lower bearings 10 and 10, and the gap can be brought close to the gap S between the large diameter shaft portion 2a and the bearing 10. . By setting the magnetic bearing magnet 13 to have an inner diameter that is substantially the same as the inner diameter of the bearing 10, it is possible to suppress disturbance of the flow state of the magnetic lubricating fluid 9 and extremely reduce the rotational resistance. In addition, the gap between the magnetic bearing magnet 13 and the non-magnetic member 14 is provided in the bearing 1
Since the gap S between 0 and the large-diameter shaft portion 2a can be made substantially equal, the magnetic lubricating fluid 9 between the magnetic bearing magnet 13 and
In addition, a dynamic pressure is generated when the shaft 2 rotates, and vibration generated during the rotation of the shaft 2 can be suppressed. In this case, if the magnetic bearing magnet 13 is a plastic magnet formed by mixing magnetic powder into a synthetic resin material, an inner diameter suitable for the inner diameter of the bearing 10 can be easily obtained.

【0023】[0023]

【実施例2】図3は、本発明の軸受装置の第2の実施例
を示す部分断面図であって、図1および図2に示した前
記実施例と構成が同一である部分については、同一の符
号を付して、その説明については省略する。本実施例で
は、大径軸部2a間に配置した非磁性部材14と対向し
て、上下の軸受10、10間に配置した磁気軸受用マグ
ネット13の内側に非磁性部材15を配置したものであ
る。非磁性部材15は、その内面が軸2を包囲する円筒
面に仕上げられ、上下の軸受10、10の内径と略等し
い内径に形成されている。非磁性部材15は、軸2の縮
径部2bに装着されている非磁性部材14と同様にし
て、ナイロン等のプラスチック系部材を用いて、射出成
形等の手段によって形成することができる。
[Embodiment 2] FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a second embodiment of the bearing device of the present invention, in which portions having the same structures as those of the above-mentioned embodiment shown in FIGS. The same reference numerals are given and the description thereof is omitted. In this embodiment, the non-magnetic member 15 is disposed inside the magnetic bearing magnet 13 disposed between the upper and lower bearings 10 and 10 so as to face the non-magnetic member 14 disposed between the large-diameter shaft portions 2a. is there. The inner surface of the non-magnetic member 15 is finished to be a cylindrical surface surrounding the shaft 2, and is formed to have an inner diameter substantially equal to the inner diameters of the upper and lower bearings 10, 10. The non-magnetic member 15 can be formed by a means such as injection molding using a plastic member such as nylon in the same manner as the non-magnetic member 14 attached to the reduced diameter portion 2b of the shaft 2.

【0024】本実施例によれば、非磁性部材14と非磁
性部材15との間の隙間Tが、軸受10と軸2の大径軸
部2aとの間の隙間Sとほぼ同程度まで狭められてい
る。磁性潤滑流体9は、上記隙間Tと隙間Sとの僅かな
空間に満たされており、上下の軸受10、10と、それ
ぞれの軸受10、10に対向する大径軸部2a、2aと
の間を通過する磁気軸受用マグネット13による磁束に
捉えられて、外部への流出を阻止されている。
According to this embodiment, the gap T between the non-magnetic member 14 and the non-magnetic member 15 is narrowed to almost the same extent as the gap S between the bearing 10 and the large diameter shaft portion 2a of the shaft 2. Has been. The magnetic lubricating fluid 9 is filled in a small space between the gap T and the gap S, and between the upper and lower bearings 10 and 10 and the large-diameter shaft portions 2a and 2a facing the bearings 10 and 10, respectively. The magnetic flux from the magnetic bearing magnet 13 that passes through is blocked from flowing out.

【0025】図3に示す軸受装置の構成において、軸2
に負荷される、ラジアル荷重及びスラスト荷重は、前述
した図1及び図2の実施例と同様に、上下一対の軸受1
0、10によって保持される。一方、本実施例では、軸
2側に装着された非磁性部材14と、磁気軸受用マグネ
ット13側に装着された非磁性部材15との隙間Tに満
たされている磁性潤滑流体9は、前記隙間Tが狭いた
め、流動状態の乱れによる回転抵抗の増加がきわめて少
ない。さらに、回転中は、前記隙間Tに満たされている
磁性潤滑流体9にも動圧が発生し、この動圧によって、
軸2の回転に伴って発生する振動が抑制される。前述し
た各実施例においては、軸2側を回転するようにした
が、軸2をハウジング1側に固定して、軸受10側をカ
ラー12と磁気軸受量マグネット13と共に回転する構
成にしてもよい。
In the configuration of the bearing device shown in FIG. 3, the shaft 2
The radial load and thrust load applied to the pair of upper and lower bearings 1 are the same as those in the embodiment of FIGS. 1 and 2 described above.
Held by 0, 10. On the other hand, in the present embodiment, the magnetic lubricating fluid 9 filled in the gap T between the non-magnetic member 14 mounted on the shaft 2 side and the non-magnetic member 15 mounted on the magnetic bearing magnet 13 side is Since the gap T is narrow, the increase in rotational resistance due to the disturbance of the flow state is extremely small. Further, during rotation, dynamic pressure is also generated in the magnetic lubricating fluid 9 filling the gap T, and this dynamic pressure causes
Vibrations that accompany the rotation of the shaft 2 are suppressed. Although the shaft 2 side is rotated in each of the embodiments described above, the shaft 2 may be fixed to the housing 1 side and the bearing 10 side may be rotated together with the collar 12 and the magnetic bearing amount magnet 13. .

【0026】[0026]

【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、軸に形成された一対の大径軸部間に亘って、
大径軸部の外径と略等しい外径を有する非磁性部材を装
着したため、軸受装置の組立時に、磁気軸受用マグネッ
トによって磁化された軸受に大径軸部が吸引されて引っ
掛かることが防止できる。その結果、組立作業が容易と
なる。また、軸を包囲する磁気軸受用マグネットと軸と
の間の隙間が前記非磁性部材によって減少するため、軸
受装置内に満たされる磁性潤滑流体の量を少なくするこ
とができる。さらに、前記隙間が減少するため、軸の回
転に伴う軸受装置内の磁性潤滑流体の流動が抑制され、
回転抵抗が少なくなる。その結果、特にモータの軸受装
置として利用した場合には、消費電力を少なくできる。
As described above, according to the bearing device of the present invention, a bearing having a large diameter is formed between a pair of large-diameter shaft portions formed on the shaft.
Since a non-magnetic member having an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the large diameter shaft portion is mounted, it is possible to prevent the large diameter shaft portion from being attracted and caught by the bearing magnetized by the magnetic bearing magnet when the bearing device is assembled. . As a result, the assembly work becomes easy. Further, since the gap between the magnetic bearing magnet that surrounds the shaft and the shaft is reduced by the non-magnetic member, the amount of the magnetic lubricating fluid filled in the bearing device can be reduced. Further, since the gap is reduced, the flow of the magnetic lubricating fluid in the bearing device due to the rotation of the shaft is suppressed,
Rotational resistance is reduced. As a result, power consumption can be reduced particularly when used as a bearing device for a motor.

【0027】本発明において、一対の軸受間に亘って磁
気軸受用マグネットの内側に軸受の内径と略等しい内径
を有する非磁性部材を装着した場合には、軸受装置の組
立時に、軸の端部と一対の軸受の対向面側の端面との引
っ掛かりも回避でき、組立作業をより容易に行うことが
できる。また、軸側に装着した非磁性部材と、磁気軸受
用マグネットの内側に装着した非磁性部材との間の隙間
を、軸受と大径軸部との隙間とほぼ同程度まで狭められ
るので、軸受装置内に満たされる磁性潤滑流体の量をき
わめて少なくできる。従って、磁性潤滑流体の流動によ
る回転抵抗の増加をさらに少なくできる。また、前記隙
間が狭くなることによって生じる磁性潤滑流体の動圧に
よって、高速回転時の軸の振動を抑制することができ
る。
In the present invention, when a non-magnetic member having an inner diameter substantially equal to the inner diameter of the bearing is mounted inside the magnet for magnetic bearing between the pair of bearings, the end portion of the shaft is assembled at the time of assembling the bearing device. It is also possible to avoid catching between the pair of bearings and the end faces on the opposite face side, and the assembly work can be performed more easily. Also, the gap between the non-magnetic member mounted on the shaft side and the non-magnetic member mounted inside the magnet for the magnetic bearing can be narrowed to about the same as the gap between the bearing and the large diameter shaft portion. The amount of magnetic lubricating fluid filled in the device can be extremely reduced. Therefore, the increase in rotation resistance due to the flow of the magnetic lubricating fluid can be further reduced. Further, the dynamic pressure of the magnetic lubricating fluid generated by the narrowing of the gap can suppress the vibration of the shaft during high speed rotation.

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

【図1】 本発明の軸受装置の第1の実施例を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a bearing device of the present invention.

【図2】 図1の要部の拡大部分断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial sectional view of a main part of FIG.

【図3】 本発明の第2の実施例の要部の拡大部分断面
図である。
FIG. 3 is an enlarged partial sectional view of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図4】 従来の軸受装置の一例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional bearing device.

【図5】 従来の軸受装置の要部の拡大部分断面図であ
る。
FIG. 5 is an enlarged partial sectional view of a main part of a conventional bearing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング、 1a 軸受孔、 2 軸、
2a 大径軸部、2b 縮径部、 9 磁性潤滑
流体、 10 軸受、12 カラー、 13 磁
気軸受用マグネット、14・15 非磁性部材。
1 housing, 1a bearing hole, 2 shafts,
2a large diameter shaft portion, 2b reduced diameter portion, 9 magnetic lubricating fluid, 10 bearing, 12 collar, 13 magnetic bearing magnet, 14 · 15 non-magnetic member.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の大径軸部が形成された軸と、 前記一対の大径軸部をそれぞれ支持する一対の軸受とを
備え、 前記軸と前記一対の軸受とは共に磁性体によって形成さ
れ、前記一対の軸受間には、軸方向に着磁された磁気軸
受用マグネットが配置されて、前記軸との間で磁気回路
が形成されてなる軸受装置において、 前記一対の大径軸部間に亘って、前記大径軸部の外径と
略等しい外径を有する非磁性部材を装着したことを特徴
とする軸受装置。
1. A shaft provided with a pair of large-diameter shaft portions, and a pair of bearings respectively supporting the pair of large-diameter shaft portions, wherein both the shaft and the pair of bearings are made of a magnetic material. A magnetic bearing magnet magnetized in the axial direction is disposed between the pair of bearings, and a magnetic circuit is formed between the pair of bearings, and the pair of large-diameter shaft portions. A bearing device, wherein a non-magnetic member having an outer diameter substantially equal to the outer diameter of the large-diameter shaft portion is mounted over the space.
【請求項2】前記一対の軸受間に亘って、前記磁気軸受
用マグネットの内側に前記軸受の内径と略等しい内径を
有する非磁性部材を装着したことを特徴とする請求項1
の軸受装置。
2. A non-magnetic member having an inner diameter substantially equal to the inner diameter of the bearing is mounted inside the magnetic bearing magnet across the pair of bearings.
Bearing device.
JP27574194A 1994-10-14 1994-10-14 Bearing device Pending JPH08114229A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003013955A (en) * 2001-07-02 2003-01-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Stator core of magnetic bearing

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