JP3608327B2 - Magnetic bearing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気軸受装置に関し、詳細にはレーザービームプリンタ、電子写真複写機等の電子写真装置に用いる光偏向器を駆動する駆動モータの磁気軸受装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、光ビームを被走査部材としての記録媒体上に走査する光走査装置には、情報を含む光ビームを所定の方向へ偏向し、走査させるため、例えば多数の反射面を外周に形成した多面鏡をコアレスモータ等の駆動モータで回転させるようにした光偏向器が使われている。
【0003】
即ち、レーザ等の光源から出射された光ビームで被走査部材としての画像担体を走査してその画像を読み取る画像読取装置、あるいは画像信号や文字信号(以下、画像信号等という)で変調された光ビームで記録媒体を走査して画像の記録を行う画像記録装置では、上記光ビームを走査するための手段として多面鏡を駆動モータに固定した光偏向器が用いられる。
【0004】
多面鏡(回転体)を軸方向に保持しようとする磁気軸受装置の従来例としては特開昭61−32812などに開示されており、回転体の回転数を検出する手段の従来例としては特開平1−204211などに開示されている。また、特開昭61−32812には回転側と固定側に永久磁石を半径方向のギャップを隔てて対向させて吸引力を得たものが開示されており、特開平1−204211には回転数検出用の永久磁石と回転数検出用のサーチコイルによって検出信号を得るものが開示されている。
【0005】
さらに、他の磁気軸受装置(光偏向器)としては、図9に示すものがある。以下、図9に基づいて構成及び作用を説明する。なお、図9は、従来例の光偏向器の断面図である。
【0006】
光偏向器は、ステータ10側のベース部材12に立設した固定軸14に多面鏡を設けたロータ16を動圧軸受によって軸支し、ベース部材12に配置したコイル基板18上のコアレスコイルである駆動コイル20を励磁切換え制御し、ロータ16側のメインマグネット22との間に働く磁力によって、ロータ16を回動するように構成されている。
【0007】
即ち、ベース部材12の中央部には固定軸14が立設されており、この固定軸14の外周面部には動圧軸受を構成するためのヘリンボーン溝24が形成されている。
【0008】
ベース部材12の固定軸14を立設した側の平面部上には、コイル基板18が配置されており、このコイル基板18上には駆動コイル20が各所定位置に複数個配置されるとともに、この駆動コイル20用の図示しない制御回路が構成されている。なお、コイル基板18上にはロータ16の位置検出素子としてのホール素子21が駆動コイル20の中心に固定されており、ホール素子21により後述するメインマグネット22の複数の磁極が検出され、ロータ16の位置が検出される。
【0009】
また、コイル基板18の駆動コイル20と反対側の対応位置(駆動コイル20の下側)には、駆動コイル20で発生したベース部材12側へ向う磁力線をロータ16側へ向けるためのバックヨーク28が、ベース部材12上に穿設した浅溝30内に納められて配置されている。
【0010】
さらに、コイル基板18には、図10に示すような回転数検出用のサーチコイル26が形成され、このサーチコイル26は後述する回転数検出パルス発生用のFGマグネット57に対向するように配置されている。
【0011】
図9に示すように、ベース部材12上には、スラストマグネットホルダ32が取り付けられてる。このホルダ32は、図示しない締結部材によってベース部材12上の所定位置に位置決めして配置されている。このホルダ32の上部には、断面矩形のリング状に形成されたステータ側スラストマグネット38が圧入や接着等の方法によって取付けられている。
【0012】
上述のように構成されたステータ10に装着されるロータ16の回転軸40は、中空円筒状に形成され、ステータ10の固定軸14に挿通され、回転軸40が高速回転されることにより、固定軸14と回転軸40との間に動圧軸受であるラジアル軸受を構成するようにされている。
【0013】
この回転軸40の外周部所定位置には、リング状でアルミニュウム製のフランジ42が焼き嵌め、圧入等の方法により固定されている。このフランジ42には、その上面に取付面46が形成されており、この取付面46上にポリゴンミラー48が固定用のバネ50によって固定されている。この取付面46は回転軸40の軸芯に対し、高精度で垂直となるように加工されている。なお、ポリゴンミラー48は、多角形柱状に形成され、その側面部が鏡面に加工されている。
【0014】
また、フランジ42のステータ10側の駆動コイル20に対応する部位には切欠部42Aが形成されており、この切欠部42Aに駆動用のメインマグネット22が圧入や接着等の方法によって取付けられている。メインマグネット22は、全体がリング状で、その中央の穴部におけるステータ10寄りの部分には、内径を一段広げた開口とした段開口周部52が形成されている。また、メインマグネット22は中心角45度づつに8等分した各区分に、相隣接する区分が異極となるようN極とS極とが着磁されている。
【0015】
また、フランジ42におけるステータ10側の下面を断面矩形の環状に切欠して段付部56を形成し、この段付部56に円筒状のFGマグネット57を、その一端面がフランジ42の平面に付くよう圧入や接着等の方法によって取付けられている。このFGマグネット57は、中心角30度づつに12等分した各区分に、相隣接する区分が異極となるようN極とS極とが着磁されている。
【0016】
なお、フランジ42におけるステータ10と逆側の上面を、断面矩形の環状に切欠して溝部54を形成し、この溝部54に図示しないバランス調整用の釣合重りが取付られている。
【0017】
フランジ42の外周面上部には、リング状に形成したロータ側スラストマグネット58が圧入や接着等の方法によって取り付けられている。
【0018】
このロータ側スラストマグネット58は、ステータ側スラストマグネット38と同芯となり、所定間隔を置いて隣接するよう配置されている。そして、ロータ側スラストマグネット58の外周面部と、ステータ側スラストマグネット38の内周面部とは、吸引力が働くよう相互に異極に着磁され、スラスト磁気軸受が構成されている。このスラスト磁気軸受は、2個のマグネット38、58の働く吸引力がロータ16の回転軸40におけるスラスト方向(軸線方向)の荷重に勝って、ロータ16全体を浮上させるように作用する。
【0019】
このため、ロータ16は、スラスト磁気軸受によりスラスト方向に支受されるとともに、動圧軸受によりラジアル方向(放射線方向)に支受されている。これにより、コイル基板18の駆動回路によって複数個の駆動コイル20に交番電圧を印加するよう制御し、ロータ16を宙に浮いた状態で高速回転を可能とする。
【0020】
また、ロータ16の回転制御は、ロータ16回転中のFGマグネット57によってサーチコイル26に誘起される電圧の周波数の変動成分を検出信号とすることにより行われる。即ち、ロータ16は、この検出信号に基づき一定に制御される。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例では、ロータ側及びステータ側にスラスト用の永久磁石をギャップを隔てて対向させることで吸引力を得るスラスト磁気軸受手段が設けられている。また、ロータの回転数検出用の永久磁石とこれに対応するサーチコイルとによって検出信号を得るロータ回転数検出手段が設けられている。
【0022】
即ち、上記スラスト磁気軸受手段及びロータ回転数検出手段は、光偏向器の機能を発揮するためには必要不可欠な手段であるが、永久磁石を個々に必要とするため部品点数が増え、光偏向器が大型となると共に、コスト高となり望ましくない。
【0023】
本発明は上記事実を考慮し、部品点数を削減し、小型かつ安価な磁気軸受装置を提供することが目的である。
【0024】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の磁気軸受装置は、ハウジングに配置される軸またはスリーブの一方が他方に対して回転する磁気軸受装置であって、前記軸と前記スリーブの少なくとも一方に動圧発生用の溝を形成し、動圧によって前記軸または前記スリーブのラジアル方向の支持を行うラジアル空気軸受と、環状に配置され、複数極に着磁された前記軸または前記スリーブを浮上させるための浮上用永久磁石と、この浮上用永久磁石の外周に半径方向のギャップを隔てて対向するように配置された磁性体からなるヨークと、前記ヨークに前記浮上用永久磁石に対応して配置された前記軸または前記スリーブの回転数検出用のサーチコイルとを備え、前記浮上用永久磁石の前記ヨークとの間に働く磁気吸引力によって前記軸または前記スリーブを軸方向に非接触の状態で支持させると共に、前記浮上用永久磁石の漏れ磁束によって前記サーチコイルに発生する誘起電圧で前記軸または前記スリーブの回転数を検出することを特徴とする。
【0025】
請求項1記載の磁気軸受装置では、浮上用永久磁石のヨークとの間に働く磁気吸引力によって軸またはスリーブが軸方向に非接触の状態で支持される。また、軸またはスリーブの回転中においては、浮上用永久磁石の漏れ磁束によってサーチコイルに誘起電圧が発生する。この誘起電圧で軸またはスリーブの回転数を検出し、この回転数を一定に制御する。
【0026】
従って、請求項1記載の磁気軸受装置では、1個の永久磁石即ち回転体の浮上用永久磁石が回転数検出手段の磁石を兼用するので、モータを構成する構成部品としての磁石を削減でき、磁気軸受装置が小型かつ安価となる。
【0027】
請求項2記載の磁気軸受装置では、請求項1に記載の発明において、前記軸または前記スリーブに複数の反射面を外周に有する多面鏡を取付けることを特徴とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
図1〜図8に基づき、本発明の磁気軸受装置を用いた一実施形態として、図1に示す光偏向器について説明する。なお、図1は本発明の一実施形態の光偏向器の断面図である。
【0029】
図1に示すように、光偏向器は、そのステータ60側のハウジング61に焼き嵌め、圧入等の方法により固定された固定軸62に対しロータ64が回転駆動されるように装着されている。
【0030】
(ステータの構成)
ステータ60におけるハウジング61の中央部に立設された円柱状の固定軸62には、その外周面部に動圧軸受を構成するための溝66が形成されている。なお、溝66は、後述するスリーブ76に,又は固定軸62とスリーブ76の双方に形成しても良い。また、ハウジング61には固定軸62を中心にした円形の凹部67が形成されており、この凹部67にロータ64の下部(具体的には後述する浮上用永久磁石84の下半分)が挿入される。
【0031】
ハウジング61の固定軸62を立設した側の平面上には、ロータ64の回転を制御するための電子部品を実装した磁性体からなるヨークとしての制御回路基板68が固定されている。なお、この制御回路基板68は、その内部を通る磁束密度が飽和しない程度の大きさ又は磁気特性となっている。
【0032】
制御回路基板68上のロータ64回りの各所定位置には、図2に示すように、複数個(この実施形態では6個)のステータコイル70が配置されている。また、制御回路基板68上には、駆動コイルとしてのステータコイル70用の図示しない制御回路が構成されている。
【0033】
なお、図1に示すように、制御回路基板68上にはロータ64の位置検出素子としてのホール素子71がステータコイル70の中心に固定されており、ホール素子71により後述するメインマグネット82の複数の磁極が検出され、ロータ64の位置が検出される。また、制御回路基板68には、ハウジング61の凹部67に対応して略同径の孔68Aが形成されている。
【0034】
制御回路基板68上には図2に示すような回転数検出用のサーチコイル72がエッチングによって形成され、このサーチコイル72は孔68Aの周縁に沿って配設されている。即ち、サーチコイル72は、全体がループ形状で、ステータコイル70に対応する部分がステータコイル70に向かって略コ字状に突出している。また、サーチコイル72の端部には、ステータコイル70に発生した起電力を導出する一対の導出部72Aが形成されている。
【0035】
〔ロータの構成〕
図1に示すように、上述の如く構成されたステータ60に装着されるロータ64には、スリーブ76が設けられている。
【0036】
円筒状に形成されたスリーブ76は、固定軸62に隙間を設けて挿通され、スリーブ76が高速回転されることにより、固定軸62とスリーブ76との間に周囲の空気を取り込んで圧力を発生させるようにした動圧軸受であるラジアル軸受を構成するようにされている。
【0037】
スリーブ76の外周部所定位置には、リング状のフランジ78が焼き嵌めして固定されている。このフランジ78上面には、ミラー取付面79が形成されており、このミラー取付面79上に外周辺上の反射面80Aが形成された多面鏡(ポリゴンミラー)80が固定用のバネ86により固定されている。このミラー取付面79はスリーブ76の軸芯に対し、高精度で垂直となるように加工されている。また、多面鏡80は多角形柱状に形成され、その反射面80Aが鏡面に加工されている。
【0038】
フランジ78のステータ60側のステータコイル70に対応する部位には切欠部78Cが形成されており、この切欠部78Cに回転駆動用磁石としての永久磁石であるメインマグネット82の内径部78Cが接着剤等で固定されている。メインマグネット82は、全体がリング状で、図1に示すようにその中央の穴部におけるステータ60寄りの部分には、内径部78Cよりも大径の段開口周部82Aが形成されている。また、メインマグネット82は、中心角45度づつに8等分した各区分に、相隣接する区分が異極となるようN極とS極とが着磁されている。
【0039】
なお、フランジ78におけるステータ60と逆側の上面を、断面矩形の環状に切欠して溝部78Aを形成し、この溝部78Aに図示しないバランス調整用の釣合重りが取付られている。また、フランジ78におけるステータ60側の下面には、断面矩形の環状に切欠した段付部78Bが形成されている。
【0040】
円筒状のロータ64を浮上させるための浮上用永久磁石としてのマグネット84が、その上面がスリーブ76の下面に付くよう接着剤等で固定されている。このマグネット84の半径方向の厚みは、スリーブ76の半径方向の厚みと略同一となっている。マグネット84は、サーチコイル72に対応して整数倍又は整数倍の1の数即ち中心角30度づつに12等分した各区分に、周方向に相隣接する区分が異極となるようN極とS極とが着磁されていると共に、半径方向に相隣接する区分(外周面側と内周面側)が異極となるようN極とS極とが着磁されている(図2参照)。
【0041】
その他の例として、図4に示すように、マグネット84の軸方向(上下方向)に相隣接する区分が異極となるようN極とS極とが着磁されていると共に、周方向に相隣接する区分が異極となるようN極とS極とが着磁されている(図2参照)。図4Bは、マグネット84の正面図(図4Aの右側から見た図)である。
【0042】
マグネット84の外周面と,制御回路基板68の孔68Aの内周縁とは、その半径方向のギャップ(例えば、0.25mm〜1.0mm)を隔てて平行状態(即ち、マグネット84の軸芯と制御回路基板68の平行面とが直角となる状態)で対向している。そして、マグネット84からの漏れ磁束の曲がり現象によって、この磁束がサーチコイル72の面に対して直交となる。従って、マグネット84が回転すると、サーチコイル72に誘起電圧が発生する。
【0043】
本実施形態では、マグネット84による磁気回路(磁路)L1(図3参照)が形成されているので、図1に示すように、制御回路基板68の孔68A周縁とギャップを半径方向に隔てて対向するマグネット84の外周面との間に働く磁気的吸引力によってロータ64のスラスト方向の全重量を支持するスラスト軸受が構成される。なお、図4の例においても、同様の作用効果を生じる。
【0044】
なお、磁束密度は、制御回路基板68の孔68A周縁側ほど高くなるが、制御回路基板68が飽和磁束密度が高く、かつメインマグネット82と孔68A周縁との距離を適宜の長さとすることにより、メインマグネット82から出た磁束を通すのに十分な磁気回路が形成される。そのため、ロータ64の回転に影響を与えることなく、ロータ駆動用とスラスト軸受用の磁気回路がそれぞれ形成される。
【0045】
上述のように構成された光偏向器は、そのロータ64が固定軸62とスリーブ76との間の動圧軸受でラジアル方向に支受されると共に、マグネット84とサーチコイル72(磁性体で形成された制御回路基板68)とを用いて構成されたスラスト軸受によって支受されている。
【0046】
即ち、ロータ64が宙に浮いた状態であって、制御回路基板68の制御回路(図示省略)によって、6個のステータコイル70に励磁切換えを行い、交番電圧を印加するよう制御すると、ステータコイル70とメインマグネット82との間に働く回転トルクによって高速回転する。
【0047】
なお、ステータコイル70で発生したハウジング61側へ向う磁力線は、磁性体で形成された制御回路基板68によってロータ16側へ向けられる。即ち、本実施形態において、制御回路基板68は、ロータ64に回転トルクを発生させるロータ駆動用の磁気回路を形成するヨークとして作用すると共に、磁路L1を形成するスラスト軸受となる。
【0048】
なお、本実施形態は、制御回路基板68が永久磁石(比透磁率1,飽和磁束密度0.3〜0.9T)に比べて比透磁率(例えば、1000)や飽和磁束密度(例えば、1.5T)が高い磁性体であるため、制御回路基板68の厚さに対してマグネット84の厚さを厚くすることができる。即ち、軸方向にスリーブ76を保持するための半径方向に着磁されたマグネット84の軸方向長さが、磁路L1(図3参照)を形成する制御回路基板68の軸方向長さよりも長くできる。従って、本実施形態は、磁気効率が高められるので、磁気吸引力が高められる。
【0049】
上述のように構成された光偏向器は、例えば図7に示すような光学走査装置に組み付けられて使用される。この光学走査装置は、光学箱94に光偏向器を取り付け、光学箱94の防塵カバーにより密閉された空間内に多面鏡80を臨ませるように構成されている。そして、半導体レーザあるいはガスレーザなどの光源96から出射した光ビーム98Aは、図示しない変調手段によって画像信号などで変調される。この変調後、光ビーム98Aは、コリメータレンズ99を透過し、駆動モータで矢印A方向に回転される多面鏡80に入射し、この多面鏡80によって走査(スキャニング)された光ビーム98Bが結像レンズ100を透過し、図示しない防塵ガラスを透過し、読取部材又は記録部材などの被走査部材102に適切な像を結ぶように構成され、一般に用いられているゼログラフィー技術による静電潜像を作り、又はフィルムを感光する。
【0050】
即ち、図8に示すように、反射鏡80の反射面80Aで反射された光ビーム98Bは、多面鏡80の矢印A方向の回転に伴って矢印B方向に偏向されて被走査部材102を主走査すると共に、矢印C方向の回転にする被走査部材102の副走査が行われる。これにより、被走査部材102に2次元の画像が書き込まれる。
【0051】
以下、本実施形態の作用について説明する。
図1に示すように、マグネット84の外周面と制御回路基板68の孔68A周縁との間に働く磁気吸引力がロータ64のスリーブ76におけるスラスト方向(軸線方向)の自重に勝って、ロータ64全体を浮上させるように作用する。
【0052】
このため、ロータ64は、スラスト磁気軸受によりスラスト方向に支受されるとともに、動圧軸受によりラジアル方向(放射線方向)に支受されている。これにより、制御回路基板68の駆動回路(図示省略)によってステータコイル70に交番電圧を印加するよう制御し、ロータ64を宙に浮いた状態で高速回転させる。
【0053】
ロータ64の回転によってマグネット84が回転すると、磁路L1を形成する磁束(漏れ磁束)がサーチコイル72を横切り、磁束の磁極が交番する。そのため、サーチコイル72にはマグネット84の着磁数と対応する誘起電圧が発生し、この誘起電圧の信号に基づきロータ64の回転数が制御される。
【0054】
従って、ロータ64の回転制御は、ロータ64回転中のマグネット84によってサーチコイル72に誘起される電圧の周波数の変動成分を検出信号とすることにより行われる。
【0055】
なお、本実施形態によれば、図5及び図6に示すように、マグネット84の外周面で隣接する異極による磁路L2によっても、サーチコイル72に誘起電圧を発生させることができ、より確実にロータ64の回転を制御できる。
【0056】
本実施形態の磁気軸受装置では、1個のマグネット84が回転数検出手段の磁石を兼用するので、モータを構成する構成部品としての磁石を削減でき、磁気軸受装置が小型かつ安価となる。
【0057】
なお、本実施形態では、磁気軸受が多面鏡を高速回転させる駆動モータに適用された例を示したが、本発明は多面鏡を回転させる以外の機構にも適用できる。また、本発明においては、ロータ64の駆動方法は、上述の実施形態に限定されない。
【0058】
さらに、本発明では、本実施形態とは逆に、スリーブ76をハウジング61に固定し、軸(固定軸62)を回転させる構成にしてもよい。また、本発明では、本実施形態とは逆に、浮上用のマグネット84を制御回路基板68に配置し、ヨーク(磁性体で構成される部材)をロータ64に配置させてもよい。
【0059】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、部品点数を削減し、小型かつ安価な磁気軸受装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態における光偏向器の縦断面図である。
【図2】図1のマグネットとサーチコイルとの関係を示した斜視図である。
【図3】図1のマグネットとサーチコイルとの関係を示した断面図である。
【図4】他の例のマグネットとサーチコイルとの関係を示した図であり、図4Aはその断面図、図4Bはマグネットの正面図である。
【図5】図1のマグネットとサーチコイルとの関係を示した斜視図である。
【図6】図1のマグネットとサーチコイルとの関係を示した斜視図である。
【図7】本実施形態の光偏向器を光学走査装置に装着した使用状態を示す平面図である。
【図8】図7の要部を示す斜視図である。
【図9】従来の光偏向器の一例を示す縦断面図である。
【図10】図9のFGマグネットとサーチコイルとの関係を示した斜視図である。
【符号の説明】
60 ステータ
61 ハウジング
62 固定軸
64 ロータ
66 溝
68 制御回路基板(ヨーク)
70 ステータコイル(駆動コイル)
72 サーチコイル
76 スリーブ
80 多面鏡
80A 反射面
82 メインマグネット(回転駆動用永久磁石)
84 マグネット(浮上用永久磁石)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic bearing device, and more particularly to a magnetic bearing device for a drive motor that drives an optical deflector used in an electrophotographic apparatus such as a laser beam printer or an electrophotographic copying machine.
[0002]
[Prior art]
In general, an optical scanning device that scans a recording medium as a member to be scanned with a light beam deflects a light beam containing information in a predetermined direction and scans it. An optical deflector in which a mirror is rotated by a drive motor such as a coreless motor is used.
[0003]
That is, it is modulated by an image reading device that scans an image carrier as a member to be scanned with a light beam emitted from a light source such as a laser, or an image signal or a character signal (hereinafter referred to as an image signal). In an image recording apparatus for recording an image by scanning a recording medium with a light beam, an optical deflector in which a polygon mirror is fixed to a drive motor is used as means for scanning the light beam.
[0004]
A conventional example of a magnetic bearing device that attempts to hold a polygon mirror (rotating body) in the axial direction is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-32812. As a conventional example of means for detecting the rotational speed of a rotating body, It is disclosed in Kaihei 1-204211, etc. Japanese Patent Laid-Open No. 61-32812 discloses that a permanent magnet is opposed to the rotating side and the fixed side with a gap in the radial direction to obtain an attractive force. An apparatus is disclosed in which a detection signal is obtained by a permanent magnet for detection and a search coil for detecting the number of rotations.
[0005]
Furthermore, another magnetic bearing device (optical deflector) is shown in FIG. Hereinafter, a structure and an effect | action are demonstrated based on FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional optical deflector.
[0006]
The optical deflector is a coreless coil on a
[0007]
That is, a fixed
[0008]
A
[0009]
Further, a
[0010]
Further, a
[0011]
As shown in FIG. 9, a
[0012]
The rotating
[0013]
A ring-shaped aluminum-made
[0014]
Further, a
[0015]
Further, a lower surface of the
[0016]
Note that the upper surface of the
[0017]
A rotor-
[0018]
The rotor-
[0019]
For this reason, the
[0020]
The rotation control of the
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional example, thrust magnetic bearing means for obtaining an attractive force is provided by making a thrust permanent magnet face the rotor side and the stator side with a gap therebetween. In addition, there is provided a rotor speed detecting means for obtaining a detection signal by a permanent magnet for detecting the rotor speed and a search coil corresponding to the permanent magnet.
[0022]
That is, the thrust magnetic bearing means and the rotor rotation speed detecting means are indispensable means for exerting the function of the optical deflector, but the number of parts is increased due to the necessity of individual permanent magnets. This is not desirable because the vessel becomes large and expensive.
[0023]
An object of the present invention is to provide a magnetic bearing device that is small and inexpensive in consideration of the above-described facts.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
The magnetic bearing device according to claim 1 is a magnetic bearing device in which one of a shaft and a sleeve arranged in a housing rotates with respect to the other, and a groove for generating dynamic pressure is formed in at least one of the shaft and the sleeve. A radial air bearing that forms and supports the shaft or the sleeve in the radial direction by dynamic pressure, and a permanent magnet for levitation for levitation of the shaft or the sleeve that is arranged in an annular shape and is magnetized in a plurality of poles. A yoke made of a magnetic material disposed so as to face the outer periphery of the levitation permanent magnet with a gap in the radial direction, and the shaft or sleeve disposed on the yoke corresponding to the levitation permanent magnet A search coil for detecting the number of rotations, and the shaft or the sleeve is not contacted in the axial direction by a magnetic attractive force acting between the levitation permanent magnet and the yoke. Causes supported by the state, and detects the rotational speed of the shaft or the sleeve with the induced voltage generated in the search coil by the leakage flux of the floating permanent magnet.
[0025]
In the magnetic bearing device according to the first aspect, the shaft or the sleeve is supported in a non-contact state in the axial direction by a magnetic attractive force acting between the yoke of the levitation permanent magnet. Further, during the rotation of the shaft or sleeve, an induced voltage is generated in the search coil due to the leakage magnetic flux of the levitation permanent magnet. The rotational speed of the shaft or sleeve is detected by this induced voltage, and this rotational speed is controlled to be constant.
[0026]
Therefore, in the magnetic bearing device according to claim 1, since one permanent magnet, that is, the permanent magnet for levitation of the rotating body is also used as the magnet of the rotation speed detecting means, the number of magnets constituting the motor can be reduced, The magnetic bearing device is small and inexpensive.
[0027]
A magnetic bearing device according to a second aspect is characterized in that, in the invention according to the first aspect, a polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces on the outer periphery is attached to the shaft or the sleeve.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Based on FIGS. 1-8, the optical deflector shown in FIG. 1 is demonstrated as one Embodiment using the magnetic bearing apparatus of this invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical deflector according to an embodiment of the present invention.
[0029]
As shown in FIG. 1, the optical deflector is mounted so that a
[0030]
(Structure of stator)
A cylindrical fixed shaft 62 erected at the center of the
[0031]
On the plane of the
[0032]
A plurality (six in this embodiment) of stator coils 70 are arranged at predetermined positions around the
[0033]
As shown in FIG. 1, a hall element 71 as a position detection element of the
[0034]
A
[0035]
[Configuration of rotor]
As shown in FIG. 1, a
[0036]
The
[0037]
A ring-shaped
[0038]
A
[0039]
The upper surface of the
[0040]
A
[0041]
As another example, as shown in FIG. 4, the N pole and the S pole are magnetized so that the adjacent sections in the axial direction (vertical direction) of the
[0042]
The outer peripheral surface of the
[0043]
In the present embodiment, since the magnetic circuit (magnetic path) L1 (see FIG. 3) is formed by the
[0044]
The magnetic flux density increases toward the peripheral edge of the
[0045]
In the optical deflector configured as described above, the
[0046]
That is, when the
[0047]
The lines of magnetic force generated in the
[0048]
In the present embodiment, the
[0049]
The optical deflector configured as described above is used by being assembled in an optical scanning device as shown in FIG. 7, for example. This optical scanning device is configured so that an optical deflector is attached to the
[0050]
That is, as shown in FIG. 8, the
[0051]
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the magnetic attractive force acting between the outer peripheral surface of the
[0052]
For this reason, the
[0053]
When the
[0054]
Accordingly, the rotation control of the
[0055]
According to the present embodiment, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, an induced voltage can be generated in the
[0056]
In the magnetic bearing device of the present embodiment, since one
[0057]
In this embodiment, an example in which the magnetic bearing is applied to a drive motor that rotates the polygon mirror at a high speed has been described. However, the present invention can also be applied to mechanisms other than rotating the polygon mirror. In the present invention, the method for driving the
[0058]
Further, in the present invention, contrary to the present embodiment, the
[0059]
【The invention's effect】
Since the present invention has the above configuration, the number of parts can be reduced, and a small and inexpensive magnetic bearing device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an optical deflector in the present embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a relationship between a magnet and a search coil in FIG.
3 is a cross-sectional view showing a relationship between a magnet and a search coil in FIG.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a relationship between a magnet and a search coil of another example, FIG. 4A is a cross-sectional view thereof, and FIG. 4B is a front view of the magnet.
5 is a perspective view showing a relationship between a magnet and a search coil in FIG. 1. FIG.
6 is a perspective view showing a relationship between a magnet and a search coil in FIG. 1; FIG.
FIG. 7 is a plan view showing a use state in which the optical deflector of the present embodiment is mounted on an optical scanning device.
8 is a perspective view showing a main part of FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional optical deflector.
10 is a perspective view showing a relationship between an FG magnet and a search coil in FIG. 9. FIG.
[Explanation of symbols]
60
70 Stator coil (drive coil)
72
84 Magnet (Floating permanent magnet)
Claims (2)
前記軸と前記スリーブの少なくとも一方に動圧発生用の溝を形成し、動圧によって前記軸または前記スリーブのラジアル方向の支持を行うラジアル空気軸受と、
環状に配置され、複数極に着磁された前記軸または前記スリーブを浮上させるための浮上用永久磁石と、
この浮上用永久磁石の外周に半径方向のギャップを隔てて対向するように配置された磁性体からなるヨークと、
前記ヨークに前記浮上用永久磁石に対応して配置された前記軸または前記スリーブの回転数検出用のサーチコイルとを備え、
前記浮上用永久磁石の前記ヨークとの間に働く磁気吸引力によって前記軸または前記スリーブを軸方向に非接触の状態で支持させると共に、前記浮上用永久磁石の漏れ磁束によって前記サーチコイルに発生する誘起電圧で前記軸または前記スリーブの回転数を検出することを特徴とする磁気軸受装置。A magnetic bearing device in which one of a shaft or a sleeve arranged in the housing rotates with respect to the other,
A radial air bearing that forms a dynamic pressure generating groove in at least one of the shaft and the sleeve, and supports the shaft or the sleeve in a radial direction by the dynamic pressure;
A permanent magnet for levitation for levitation of the shaft or the sleeve, which is arranged in a ring and is magnetized in a plurality of poles;
A yoke made of a magnetic material arranged to face the outer periphery of the levitation permanent magnet with a gap in the radial direction;
A search coil for detecting the number of rotations of the shaft or the sleeve arranged corresponding to the levitation permanent magnet in the yoke;
The shaft or the sleeve is supported in a non-contact state in the axial direction by a magnetic attractive force acting between the levitation permanent magnet and the yoke, and is generated in the search coil by a leakage magnetic flux of the levitation permanent magnet. A magnetic bearing device that detects the number of rotations of the shaft or the sleeve by an induced voltage.
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JPH10220474A JPH10220474A (en) | 1998-08-21 |
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