JPS61294218A - 流体軸受装置 - 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〕 本発明は流体軸受装置。詳細には例えば、スラスト方向
の荷重を磁性流体により支持する軸受に関するものであ
る。

従来の技術 動圧流体軸受は，一般のころがシ軸受、すべり軸受に比
べて回転性能，寿命，消費電力等が極めて優れているた
めに，高精度を要求されるモータには近年頻繁に用いら
れている。

動圧流体軸受は潤滑流体で大きく分類すると。

（イ）非圧縮性の油，グリース等を潤滑流体として用い
るもの，（口）圧縮性の気体を潤滑流体として流体軸受
は圧縮性流体に比べて剛性は高いものの、動トルクが大
きくなる為に高速回転には向かないという欠点を持つ。

一方、圧縮性の気体軸受はトルクが小さい為に高速回転
が可能であるが、剛性が低い等の短長の特性を備えてい
る。

第７図はレーザビームプリンタのポリゴンミラー回動用
モータの断面図であ５．１は一端を７ランジ２に焼きば
め、或いは圧入された軸であり、軸表面には勤王発生の
ための２個のへリングボーン婢が形成されている。軸１
に回転可能にして嵌入された回転スリーブ３にはポリゴ
ンミラー４及びマグネット５が取付けられており、マグ
ネット５が相対するステータ６に流される制御電流によ
り駆動される事により回転スリーブ３は回転駆動される
。回転スリーブ３が上から見て反時計回りに回転される
事により。

溝の動圧効果により圧力が高まり、ラジアル気体軸受が
形成される。尚１日は流体の逃げ溝である。

一方、ス２スト端部７及び軸端には円墳状の永久磁石８
，９が、異なる極どうしが相対する様に配置され１両磁
石の間には磁性流体１０が封入されている。スラスト端
部７の軸端と相対する面７ａには平面スパイラル溝が形
成されており。

回転スリーブの回転により発生する動圧効果によカス２
スト方向の負荷能力が発生する。

この構成は、動圧気体軸受の低トルク性及びスラスト方
向に関しては動圧油軸受の高剛性を兼ね備えたものであ
った。また、流体として通常の油を使用すると１回転時
における油の飛散をシール等によって防止しなければな
らないが。

磁石と磁性流体を用いることによって飛散を防止できる
。

しかしながら、スパイラル溝をエツチングで形成する為
及び磁界を局所に集中して形成させる為に、スラスト端
部７は鉄等の強磁性の金属で作られているために加工が
大変であるとか。

また軸もステンレス材である為に回転の起動時及び停止
時には金属同志の接触となり、耐久性が良くない事等問
題が多かった。

また、永久磁石を輪状に配置するために、スラスト端部
７が大型化するという欠点があった。

つまｐ、磁性流体の飛散を防止するために永久磁石を外
周に設ける友めである。

また、永久磁石はスラスト端面の外周に設けられている
ために、スラスト端面における磁性流体の捕捉力が弱い
という欠点があった。そのために、スラスト方向の支持
能力に若干の問題がめった。

〔発明の目的〕

本発明は上述従来例の問題点を解決するためになされた
もので、動トルク、スラスト方向の剛性、耐久性を向上
させた流体軸受装置を提供することを目的とする。

〔問題点ｔ−解決するための手段〕

上述目的を達成するために本発明に係る流体軸受装置は
。

スラスト方向を支持する為のスラスト端面含有するスラ
スト端部により一端を閉塞したスリーブと、該スリーブ
に嵌入される軸とを備え前記スラスト端面と蚊スラスト
端面と相対する軸の面の間に磁界により磁性流体を捕捉
せしめてスラスト軸受を構成する流体軸受装置に於いて
。

スラスト端部そして／又は該スラスト端面に相対する軸
の軸を着磁して磁性流体をスラスト端面に捕捉したこと
を特徴とする。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である。図において、１１は
本発明の０６部分であるところのスラスト端部であり、
磁性体をＦＰ８　（ホリ７ニレンサルファイド）ナイロ
ン等の自己潤滑性樹脂で固めた所謂プラスチックマグネ
ットでできており、軸と相対する面の中央部がスラスト
端面１１ａとして少し突出してお夕、このスラスト端面
１１ａには成型時に数μｍ〜２０μｍの深さのスパイラ
ル酵が形成される。着磁は軸方向にＮ−８またＦ１ａ−
Ｍの様に着磁される。従って磁性体である軸との間に形
成される磁力線は凸部であるところのスラスト端面１１
ａに集中する。その結果、磁性流体１０は中央部でスラ
スト端面１１ａに対向して捕捉される。

このスラスト端部１１は自己潤滑性の樹脂をバインダー
として用いているため、摺動性に優れており、起動トル
ク、耐久性が著しく向上する。しかも、成型のみで全て
の要素を持ち得る為大幅にコストダウンが出来る。

スラスト端部は、第２図の様に、非磁性体の金属リング
１２にインサート成型されても勿論良い。この場合、第
１図の例に比べ、磁界の効率が良くなり、磁性流体１０
の捕捉能力が一段と上がる。

第５図（ＳＬ）は本発明の別の実施例であり、スラスト
軸受部を形成するスラスト端面１３ａの他に。

スラスト端面よシ外周側にある円環状の突出部１５１）
が形成され１着磁は同様に軸方向にされる。

円環状の突出部１３１）と相対して円筒状の軸方向に着
磁されたマグネット１４が軸１の上部に固着される。同
筒状のマグネット１４は、スラスト端部１３の円環状突
出部１３ｍ）の極と同極が相対する様に、即ち反発し合
う様に配置される。

この様に配置する事で、スラスト端面１３ａと軸１の間
に形成された磁界による吸引力による磁性流体の封じ込
めだけでなく、円環状突出部１５１）と円筒状マグネッ
ト１４の間に形成される磁界による反発力（磁性流体が
中央部へ向う力が作用する）による磁性流体の封じ込め
が可能となり、＠滑流体の封じ込め効果は倍増する。

しかも、磁石の反発力により回転スリーブのスラスト方
向荷重を軽減する事になり１回転スリーブの浮上開始を
低い回転数に押さえる事となり、ひいてはスラスト端面
の耐久を向上させる事となる。

尚、第３図（＆）のような構成に於いて、磁石と軸の間
に非磁性体のリングＲ（第３図（ｋｌ））！介在させれ
ば磁界の効率は上か名。

更に、スラスト端面１３ａと相対する位置にスラスト端
面の極と反対極が来る様に磁石を配置すれば、磁性流体
の捕捉効果は更に高まる。

第４図は本発明の更に他の実施例で、スラスト端面１５
ａは曲率半径の大きな球面となっており１表面にスパイ
ラル溝が形成される。この構成に於いては起動トルクを
小さくする事が可能である。接触点の面積が小さくなる
ためである。

以上に於いては、スラスト軸受は軸１とスリーブ６の間
に形成されていたが、必ずしもそうでなくとも良い。以
下に例を示す。

第５図に於いて、１６は固定軸、１７は回転スリーブで
あり、ラジアル方向に関しては前記実施例と同様の機能
を果たす。１８はポリゴンミラーである。スラスト方向
に関しては、スラスト端部２１の回軸１６と反対側にス
ラスト受２２がケース２３に圧入されて取り付き、静止
時にはスラスト端面２１ａとスラスト受２２が磁性流体
１０を介して接触する。スラスト受２２はプラスチック
マグネットで成型され、ており。

スラスト端面２１ａと相対する面にはスパイラル溝が形
成されている。回転スリーブ１７が上から見て反時計回
夛に回転する事により、動圧効果によｐスリーブ１７の
荷重を支持する事が可能となる。

この構成に於いては、ラジアル気体軸受とスラストオイ
ル軸受が完全に分離される為、遠心力により、仮に磁性
流体が飛散する様な事が生じたとしても直接ラジアル気
体軸受面に行く事がない為に焼き付きの恐れは少なくな
る。尚。

図において、スラスト端部２１と軸１６の閣はは、静止
時及び定常回転時のともに非接触である。

マ九、第６図は、軸が回転する様な軸受構成に本発明を
実施した例であり、２４はポリゴンミラー２８及びマグ
ネット２９を固着させた回転軸、２５は回転ａｌｌ　２
４との間にラジアル気体軸受を形成させるスリーブ、２
６はグラスチックマグネットで成型されたスラスト端部
でアク。

スラスト端面２６ａと磁性流体２７によるスラスト軸受
機能は上述実施例と同じである。スラスト端部２６は一
部分２６ｂが回転軸２４のラジアル面の一部と０．１ｆ
ｉ〜１　、Ｏｔｘの半径すき間を持って相対し、ラジア
ル磁気シールを形成している。その結果、遠心力により
仮に磁性流体が。

スラスト軸受部から飛び出したとしてもラジアル磁気シ
ールに捕捉される様になっている。

以上の説明に於いて１スラスト端部或いはスラスト５１
プラスチツクマグネツトで成型したが、軸端面にプラス
チックマグネットを固着させたり１両方ともプラスチッ
クマグネットにしても勿論良い。

以上説明したように本発明の実施例によればスラスト端
部、軸端面の少なくとも一方をプラスチックマグネット
にする事により、起動トルクを小さくシ、摺動性を上げ
て耐久性を向上させるのみでなく、製造を容易にし、よ
り理想的な形状を作る事を可能にし、かつ大幅にコスト
を下げる事に成功した。

従って動圧気体軸受と、動圧油軸受の両方の特徴を併せ
持った軸受を容易に製造する事が可能となった。

〔発明の効果〕

本発明に係る流体軸受装置は以上の通りの構成であって
、６Ｊ＆性流体をスラスト端面に形成さ九声界で捕捉す
るようにしたので、スラスト方向の支持能力が増大する
という効果がある。

更に、磁性体を中央部のスラスト端面に設けることによ
っては小製化が促進されるという効果がある。

また、スラスト端軸を樹脂成型された磁石で形成するこ
とによっては、製作が容易であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る軸受を備えるポリゴンミラー回転
用モータの断面図、第２図は第１図の主要部の他の実施
例の断面図、第３図（ａ）、（１））〜第６図は各々が
他の実施例の断面図、第７図（ａ）。 （１））は従来例の断面図である。 １．１６・・・固定軸 ３・１スリーブ ４．１８．２８・・・ポリゴンミラー １５．１５，２１，２６・・・スラスト端部１５ａ、１
５ａ、２１ａ、２ｄａ−φ・スラスト端面１　Ｇ　、２
７・・・磁性流体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）スラスト方向を支持する為のスラスト端面を有す
   るスラスト端部により一端を閉塞したスリーブと、該ス
   リーブに嵌入される軸とを備え、前記スラスト端面と該
   スラスト端面と相対する軸の面の間に磁界により磁性流
   体を捕捉せしめてスラスト軸受を構成する流体軸受装置
   に於いて、 スラスト端面そして／又は該スラスト端面 に相対する軸の軸を着磁して磁性流体をスラスト端面に
   捕捉したことを特徴とする流体軸受装置。 （２）スラスト端面そして／又は該スラスト端面に相対
   する軸の面が樹脂成型された磁石であることを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第（１）項に記載の流体軸受装置
   。 （５）スラスト端面そして／又はこれを相対する面の少
   なくとも一方の面が凸面で形成された事を特徴とする前
   記特許請求の範囲第（１）項に記載の流体軸受装置。 （４）スラスト端面又はこれと相対する面の一方の面に
   、動圧発生用の溝が形成された事を特徴とする前記特許
   請求の範囲第（１）項に記載の流体軸受装置。