JPS5947520A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、ラジアル軸受機能とスラスト軸受機能を兼備
し、回転軸を非接触で軸支する軸受装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近時、半導体レーザを応用したレーザプリンタが実用化
されている。このレーザプリンタにては１０４「・ｐ−
ｍ以上の高速で回転駆動される回転鏡光偏向器が用いら
れている。従来、この回転鏡光偏向器は、多面体鏡が同
軸に取付けられた回転軸を、ヘリングボーン型又はティ
ルティングパッド型の動圧気体ラジアル軸受と反発型又
は吸引型の磁気スラスト軸受とによシ非接触で軸支して
回転駆動していた。しかるに、このようなラジアル軸受
とスラスト軸受とを各別に併設する方式では、軸受装置
としての構造が複雑となり機械加工及び組立調整が非常
に困難なものとなっているとともに、装置全体の小型化
の障害となっていた。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情を勘案してなされたもので、小型化
が可能であるととｔに、高度の回転精度を得ることがで
きる軸受装置を得ることを目的とする０ ［発明の概要］ 回転軸に環装された回転子と、この回転子を非接触状態
に嵌合する固定子とにより構成し、これら固定子と回転
子とはそれぞれ半径方向に磁化された少なくとも一対の
互に異極同志の永久磁石の積層により形成するとともに
、互に対向する固定子と回転子との永久磁石は互に異極
同志になるように配置し、かつ、回転子の外周面又は固
定子の内周面に、動圧を発生させる溝を形成したもので
ある。

［発明の実施例］ 以下、本発明を図面を参照して実施例に基づいて詳述す
る。

本実施例の軸受装置は、第１図に示すように、り構成さ
れている。この回転子（２）は、第２図に示すようＫ、
円筒体（３）に環装されるとともに、この円筒体（３）
の一端部に形成された鍔部（４）に係止されている。そ
して、この回転子（２）は、円筒状の偶数個の例えば、
フェライトなどの永久磁石（５）・・・から形成されて
いる。これら永久磁石（５）・・・は、半径方向に磁力
をもち、内周部がＮ極、外周部がＳ極となるように磁化
されたものと、内周部がＳ極、外周部がＮ極となるよう
に磁化されたものとが、交互に偶数個積層され、これら
永久磁石（５）・・は、接着剤（６）・・・によシ一体
的に結合されている。ｊ−たがって、回転子（２）には
、永久磁石（５）・・・にょシ、第２図中破線で示すよ
うな磁力線ループが形成される。

また、上記固定子（１）は、第１図に示すように円筒状
のケーシング（力の内周面に取付けられ、円筒状の偶数
個の例えばフェライトなどの永久磁石（８）・・・から
形成されている。これら永久磁石（８）は、半径方向に
磁力をもち、内周部がＮ極、外周部がＩ極となるように
磁化されたものと、内周部がＳ極、外周部がＮ極となる
ように磁化されたものとが、回転子（２）を形成する永
久磁石（５）・・・の外周部側の磁極に対して異極が対
向するように、交互に偶数個積層配設され、接着剤（９
）・・・によυ一体的に結合されている。固定子（１）
の内径は、回転子（２）の外径よシ大径に形成され、回
転子（２）は固定子（１）に非接触で嵌合されるように
なっている。したがって、回転子（２）が固定子（すに
嵌合された状態では、第１図の破線で示すような磁石線
ループが形成され、水平方向の吸引力で回転子（２）、
円筒体（３）及びこれらが取付けられた回転軸００）を
浮遊して保持することができ、回転軸θ（Ｄの回転時に
おいても、そのスラスト力Ｆを支持することができる。

さらに、本実施例においては第３図に示すように回転子
（２）の４個の永久磁石（５）・・のうち両端の永久磁
石（５）、　（’、５）の外周面には、ヘリングボーン
溝ａυ・・・が刻設されている。これらへリングボーン
溝（ｌυ・・・は、角度βだけ傾斜し、かつ軸線に直角
な断面形状が深さｈの矩形状に形成されている。

上記構成の軸受装置を第４図に示すような回転駆動機構
α４に適用する場合、内周面中央部に高周波モータａ□
□□を構成するステータ（１４）が取付けられた円筒状
のケーシング（１５１に、ステータａ荀をはさんで２個
の固定子（］、）　、　（１）を同軸に配設する。しか
して高周波モータ０３）を構成するロータ（１６１が環
装されるとともに、このロータＱｅをはさんで２個の回
転子（２）　、　（２）が同軸に取付けられた回転軸α
力を、ケーシン゛り（１ツに挿入する。すると、回転子
（２）　、　（２）は、固定子（１）　、　（１）に嵌
合され、前述した軸受装置を構成する。したがって、回
転軸Ｑ７）は、本実施例の２個の軸受装置によシ軸方向
に浮遊支持される。そこで、ステータ（１４）に給電す
ると、回転軸（１７）は回転駆動される。このとき回転
軸ａθは、軸方向に浮遊支持されているので、起動時の
抵抗が４ｇめて小さく容易に起動することができる。こ
の回転軸０７）が低速域にあるときは、回転子（２）　
、　（２）は固定子（１）に接触しながら回転するが、
ある回転数たとえば数千「・ｐ−ｍになると、回転子（
２）　、　（２１の外周部に設けられだヘリングボーン
溝Ｑｌ）・・・による半径方向の動圧が強くなシ、回転
軸（１７）は、固定子（１）　、　（１）の軸線位置に
確実に位置決めされ、回転子（２）　、　（２）は固定
子（１）　、　（１）に対し゛Ｃ非接触で回転する。も
し、回転軸αθに軸方向の外乱力が作用しても、固定子
［１）　、　ｆｌ）と回転子（２）との間に半径方向に
作用する磁力が、回転軸（１１の軸方向の変化を原位置
に復帰させるように作用し、軸方向の外乱の影響を解消
することができる。その結果、回転精度が著しく高くな
る。

ちなみに、直径り及び高さＬ２０朋程度（＠３図参照）
かつフェライト磁石（磁気エネルギ１×１０６Ｇｏｅ　
、　　厚さ４　ｖｒｘ　／　１枚）４枚で桁成し、回転
数ｌＸ１０’ｒ・ｐ−ｍで回転させると、軸方向負荷容
量約２Ｋｇｆ　、半径方向負荷容量約１．５　Ｋｇ　ｆ
を得ることができ、このときのふれまわり精度０．１μ
ｎ］以下という極めて高い回転精度を達成できる１以上
のように、本実施例の軸受装置は、ラジアル軸受機能と
スラスト軸受機能を兼備するので、ラジアル軸受とスラ
スト軸受とを各別に併設した場合に比べ、省空間が可能
となり、小型化が可能きなる。さらに、構造が単純化す
るので、機械加工及び４・１１立・調整が容易になり、
製造価格が低廉になる。またラジアル軸受とスラスト軸
受とを併設した場合、回転軸の軸支点は最低３個所必要
であるのに対して、本実施例の軸受装置を用いると２個
所でよいので、回転精度を著しく高くすることができる
。

なお、上記実施例においては、動圧を得るために回転子
（２）の外周面上にヘリングボーン溝αυ・・・を刻設
しているが、これに制約されることはなく、第５図に示
すように固定子（１）に囲繞された回転子（２）の外周
面に軸方向に平行で、かつ、軸方向に直角な断面が円弧
状で最大深さ数１０μ【ｎないし数１００μｍの複数の
溝０ａｌ・を等配して刻設してもよい。

この溝（１υ・・・は、回転子（２）を第６　［；４矢
印（１＜６方向に回転させると溝０８）・・・中に巻き
込まれた空気の渦動と固定子（１）内周面に対するくさ
び作用により動圧曲線０υで示すような動圧を発生させ
るものである。

これらの溝（１８１・・・が刻設された場合の軸受装置
も、上記実施例と同様の作用効果を有しているが、軸方
向に平行であるので、例えばフライス加工などのような
機械加工によシ溝を形成できる利点を有している。さら
に、第７図に示すように、永久磁石の積層からなる固定
子（１）の内周面上に軸方向に平行かつ軸方向に直角な
断面が円弧状の複数の溝Ｑυ・・・を等配して刻設して
もよい。この場合も固定子（１）Ｋ嵌合された回転子（
２）の回転にともなって動圧が発生し、上記実施例と同
様の効果を奏する、さらにまた、溝Ｏａｌ・・・、Ｑυ
・・・の断面形状は、８ｇ５図及び第７図に示すような
円弧状に限ることなく、軸線に直角な断面形状がＬ字切
欠状溝ｃ２シ・・（第８図参照）、同じくＶ字状溝（ハ
）・・・（第９図参照）、同じく矩形状溝Ｃ？４１・・
・（第１０図参照）を刻設してもよい。ただし、Ｌ字切
欠状竹（２４・・・が形成された回転子（２）の回転方
向は、第８図矢印ｃ２最方向に限定される。さらにまた
、固定子（１）及び回転子（２）を植成する一対の永久
磁石の組数は、スラスト力に応じて任意に選択ｌ〜てよ
い。

［発明の効果］ 本発明の軸受装置は、ラジアル軸受機能とスラスト軸受
機能を兼備するので、ラジアル軸受装置とスラスト軸受
装置を各別に併設する必要がなく装置の小型化が可能と
なる。さらに、構造が単純化するので、機械加工及び組
立・調整が容易になるとともに、製造価格が低廉となる
。また、非接触で浮遊支持される回転軸の軸支点が２個
所でよいので、回転軸の回転精度を著しく高くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の軸受装置の要部断面図、第
２図は第１図に示す回転子の断面図、第３図は第２図に
示す回転子の正面図、第４図は第１図ないし第３図に示
す軸受装置を適用し／ζ回転駆動機横の要部断面図、第
５図は本発明の他の実施例の軸受装置の一部切欠斜視図
、第６図は第５図に示す軸受装置における動圧発生を説
明するＬＶ／１、第７図は本発明の他の実施例の軸受装
置の軸線に直角な断面図、第８図ないし第１０図は本発
明の軸受装置の回転子に刻設される溝の断面形状の各種
変形例を示す図である。 （１）・・・固定子、（２）・・・回転子、（５）　、
　（８）・・・永久磁石、θ０・・・回転軸、（ＩＩ）
・・・ヘリングボーン溝、 ０８１、　（２１）　、　（２２）　、　（２３、（２
４）−・・溝。 代理人　弁理士　　則　近　惣　佑　（１貢・／糸つ第
２図　　　　第３図 軍５６　　　　策６図 γγ図 ２ノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転軸に取付けられる円柱状の回転子と、この回転子が
   非接触で嵌合される固定子上を具備し、上記固定子及び
   上記回転子はそれぞれ半径方向に磁化され異極同志が接
   触した少なくとも一対の永久磁石の積層によシ形成され
   ているとともに上記固定子と上記回転子との永久磁石は
   互に異極同志に対向配設され、かつ、上記回転子の外周
   面又は上記固定子の内周面に上記回転子の回転にともな
   って気体の動圧を発生させる複数の溝が等配して刻設さ
   れていることを特徴とする軸受装置。