JP2000347122A - ラジアルギャップ型動圧軸駆動部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成により、高速回転時の振動と騒音
および電力消費の増加を抑えることができるラジアルギ
ャップ型の動圧軸駆動部を提供する。 【解決手段】 ラジアルギャップ型の動圧軸駆動部１
は、動圧軸受による回転構造について複相励磁制御され
るコイル５とマグネット６とをラジアル方向に対向配置
して構成し、上記回転構造の一方側にコイル５を空芯に
構成し、他方側に同コイル５を挟んで互いに向き合うよ
うにマグネット６と対向して対向ヨーク７を配置し、か
つ、これらコイル５およびこれを挟むマグネット６と対
向ヨーク７をラジアル方向に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光偏向器等に使用
する動圧軸受による回転構造について複相励磁制御によ
るコイルとマグネットとによって高速回転駆動するラジ
アルギャップ型の動圧軸駆動部に関し、特に、高速回転
時の振動と騒音および消費電力を小さく抑えつつ、簡易
に構成することができるラジアルギャップ型の動圧軸駆
動部に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のラジアルギャップ型の動圧
軸駆動部の例を示す光偏向器の半断面による側面図であ
る。光偏向器１０１は、回転鏡１０２を高速回転するた
めに、回転鏡１０２を保持する中心軸１０３とスリーブ
体１０４との間に空気動圧軸受を形成するとともに、そ
の固定側に複相励磁制御されるコイル１０５を配置し、
そのラジアル方向にギャップを挟んで近接対向する回転
側のマグネット１０６を配置したことによりラジアルギ
ャップ型の動圧軸駆動部を備える。この動圧軸駆動部の
コイル１０５はその中心に珪素鋼板を重ねて形成したコ
ア１０７を備え、また、マグネット１０６の外周位置に
バックヨーク１０８を設け、これらの磁気作用によって
大きな回転駆動力を発生する。このラジアルギャップ構
成の動圧軸駆動部は、技術的思想および作用効果の点で
全く相違するアキシャルギャップ構成の場合と対比する
と、軸線方向の振動を抑えることができるので、高速回
転域において多用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プリン
ター等のさらなる高速化に対応し、動圧軸駆動部に要求
される仕様は数万ｒｐｍの高高速域に達し、回転速度の
２乗で増大する振動騒音を在来機種のレベルに抑えるた
めには、動圧軸駆動部を構成するマグネットの着磁処理
や部材の加工および組み付けの精度向上が必要となり、
それに伴うコスト増加、剛性確保のための重量増加を避
けることができない。さらに、コア内の渦電流の増大に
よる発熱に対応するために専用の冷却手段が必要とな
り、その付設による構成の複雑化、大型化を避けること
ができず、電力損失等による電力消費の増大という問題
も内包している。

【０００４】本発明の目的は、簡易な構成により、高速
回転時の振動と騒音および電力消費の増加を抑えること
ができるラジアルギャップ型の動圧軸駆動部を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、動圧軸受による回転構造について複相励磁制御され
るコイルとマグネットとをラジアル方向に対向配置する
ことによって回転駆動するラジアルギャップ型の動圧軸
駆動部において、上記回転構造の一方側にコイルを空芯
に構成し、他方側に同コイルを挟んで互いに向き合うよ
うにマグネットと対向する対向ヨークを配置し、かつ、
これらコイルおよびこれを挟むマグネットと対向ヨーク
をラジアル方向に構成する。

【０００６】上記マグネットの磁束は、マグネットと対
向ヨークとを半径方向に離間して対向配置した対向ヨー
クに導かれ、この両者間においてコイルを複相励磁制御
することにより回転駆動力を発生する。この時、上記コ
イルは、空芯構成なるが故に、マグネットまたは対向ヨ
ークとの半径方向位置および軸線方向位置の偏差による
軸線方向力の変動を抑え、かつ、コアに起因するコギン
グトルクを発生することなく、安定した回転トルクを発
生する。また、対向ヨークはマグネットと一体的に回転
することから、マグネットに対する相対動作を生じるこ
とがなく、その結果、対向ヨークは渦電流を発生するこ
となく、マグネットの磁束をコイルに集中するべくガイ
ドする。したがって、上記動圧軸駆動部は、簡易な構成
により、高速回転時の振動と騒音、発熱および消費電力
の増加を抑えることができる。

【０００７】前記コイルは半径方向に撓みうる撓み腕を
有する電気絶縁性の保持部材によって取付けることによ
り、回転角度位置の変化による半径方向の作用力の変動
を無理なく逃がすことができるので、マグネットの着磁
精度、コイルの成形形状および組み付け位置の偏差等を
吸収して振動や騒音を小さく抑えることができる。前記
対向ヨークは、コイルを迂回してマグネットに戻る磁路
を形成するべく、マグネットと対向する位置から同マグ
ネット側に屈曲するＬ字型断面に形成することにより、
または、前記マグネットのコイルと反対側にバックヨー
クを備えることにより、小型のマグネットによって大な
る駆動力を得ることができるので、簡易な構成によって
高速安定性を確保しつつ電力効率を向上することができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】上記発明に係る技術的思想を適用
した実施形態を図示例によって以下に説明する。図１は
本発明の動圧軸駆動部を適用した光偏向器の半断面側面
図、図２は図１のＡ−Ａ線断面である。光偏向器１は、
筒状に形成したスリーブ体２とその中心に挿通した中心
軸３との間に空気動圧軸受を介設して回転鏡３ａを支持
し、この回転構造においてその回転駆動をするための動
圧軸駆動部を設ける。

【０００９】動圧軸駆動部は複相励磁制御されるコイル
５とマグネット６とからなる。コイル５は、電気絶縁性
のコイルホルダ５ａによって回転構造の固定側と回転側
のいずれか一方側に空芯に構成する。上記コイルホルダ
５ａは可撓部材をなし、保持対象のコイル５が受ける電
磁力によって半径方向に撓みうる合成樹脂材等によって
形成する。上記コイル５は、例えば、２極を回転軸に関
して直径線上で対向配置し、この２極を１２０度間隔で
配置する。

【００１０】回転構造の他方側をなすマグネット６はリ
ング状に形成し、回転鏡３ａと接するマグネットホルダ
６ａを介して同マグネット６を取付け、上記コイル５を
挟んでマグネット６と対向する位置に対向ヨーク７を設
ける。この対向ヨーク７は、コイル５を迂回してマグネ
ット６に戻る磁路を形成するべく、マグネット６と対向
する位置から同マグネット６側に屈曲するＬ字型断面に
形成する。これによってコイル５との間に作用する電磁
力を強化することができる。

【００１１】これらマグネット６と対向ヨーク７はコイ
ル５の内外周位置に分けてこれら三者をラジアル方向配
置に構成し、さらにマグネット６の反対側（図示例では
外周側）にバックヨーク８を配置する。その他、図示例
のごとく、回転側をなす中心軸３の軸端等に磁気軸受９
を設けることによりスラスト方向を支持する。

【００１２】上述のごとくの構成をなす動圧軸駆動部の
作用について以下に説明する。上記マグネット６と対向
ヨーク７とを半径方向に離間して対向配置したことから
マグネット６の磁束は対向ヨーク７に導かれ、この両者
間においてコイル５を複相励磁制御することにより回転
駆動力を発生する。

【００１３】この時、上記コイル５は、空芯構成なるが
故に、マグネット６または対向ヨーク７との半径方向位
置および軸線方向位置の偏差による軸線方向力の変動を
抑え、かつ、コアに起因するコギングトルクを発生する
ことなく、安定した回転トルクを発生する。

【００１４】また、対向ヨーク７はマグネット６と一体
的に回転することから、マグネット６に対する相対動作
を生じることがなく、したがって、対向ヨーク７は渦電
流の発生を抑えつつ、マグネット６の磁束をコイル５に
集中するべくガイドする。

【００１５】コイルホルダ５ａは保持対象のコイル５が
半径方向に受ける電磁力によって同方向に撓みうる合成
樹脂材による可撓部材をなすことから、回転角度位置の
変化による半径方向の作用力の変動を無理なく逃がすこ
とができるので、マグネットの着磁精度、コイルの成形
形状および組み付け位置の偏差を吸収し、大なる剛性を
有するコアによっては避け得ない振動や騒音を小さく抑
えることができる。

【００１６】このように、上記動圧軸駆動部は、高速回
転に適するラジアルギャップ型の駆動構成において、コ
アを持たないコイルと対向ヨークとによる簡易な構成に
より、回転駆動力を確保しつつ、高速回転下にあっても
渦電流損失を回避することができるので、それに伴って
発熱が抑えられるとともに電力消費が抑えられる。

【００１７】なお、マグネットと対向ヨークはラジアル
方向に対向するものであれば図示例と逆配置でも同様に
作用効果を生じ、その他、固定側と回転側を逆に配置し
た場合、または、スリーブ回転構成に適用する場合も同
様であることから、説明を省略する。

【００１８】

【発明の効果】本発明による動圧軸駆動部は以下の効果
を奏する。上記構成のラジアルギャップ型動圧軸駆動部
は、マグネットと対向ヨークとを半径方向に離間して対
向配置したことからマグネットの磁束が対向ヨークに導
かれ、この両者間においてコイルを複相励磁制御するこ
とにより回転駆動力を発生する。

【００１９】この時、上記コイルは、空芯構成なるが故
に、マグネットまたは対向ヨークとの半径方向位置およ
び軸線方向位置の偏差による軸線方向力の変動を抑え、
かつ、コアに起因するコギングトルクを発生することな
く、安定した回転トルクを発生する。

【００２０】また、対向ヨーク７はマグネットと一体的
に回転することから、マグネットに対する相対動作を生
じることがなく、その結果、対向ヨークは渦電流の発生
を抑えつつ、マグネットの磁束をコイルに集中するべく
ガイドする。したがって、上記動圧軸駆動部は、簡易な
構成により、高速回転時の振動と騒音および消費電力の
増加を抑えて、安定した高速回転を確保しつつ電力効率
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動圧軸駆動部を適用した光偏向器の半
断面側面図

【図２】図１のＡ−Ａ線断面

【図３】従来のラジアルギャップ型の動圧軸駆動部の例
を示す光偏向器の半断面側面図

【符号の説明】 １ 光偏向器 ２ スリーブ体（回転構造） ３ 中心軸（回転構造） ３ａ 回転鏡 ５ コイル ５ａ コイルホルダ ６ マグネット ６ａ マグネットホルダ ７ 対向ヨーク ８ バックヨーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 裕樹 埼玉県入間市新久下新田110−１ コパル 電子株式会社入間事業所内 (72)発明者 戴 海鳴 埼玉県入間市新久下新田110−１ コパル 電子株式会社入間事業所内 Ｆターム(参考） 2H045 AA13 AA23 AA49 DA44 3J011 AA04 BA02 BA04 CA02 5H605 AA04 BB05 CC04 EB02 EB06 5H607 AA04 BB01 BB14 BB17 CC01 GG12 GG17 GG20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動圧軸受による回転構造について複相励
   磁制御されるコイルとマグネットとをラジアル方向に対
   向配置することによって回転駆動するラジアルギャップ
   型の動圧軸駆動部において、 上記回転構造の一方側にコイルを空芯に構成し、他方側
   に同コイルを挟んで互いに向き合うようにマグネットと
   対向して対向ヨークを配置し、かつ、これらコイルおよ
   びこれを挟むマグネットと対向ヨークをラジアル方向に
   構成してなることを特徴とするラジアルギャップ型動圧
   軸駆動部。
2. 【請求項２】 前記コイルは半径方向に撓みうる撓み腕
   を有する電気絶縁性の保持部材によって取付けてなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の動圧軸駆動部。
3. 【請求項３】 前記対向ヨークは、コイルを迂回してマ
   グネットに戻る磁路を形成するべく、マグネットと対向
   する位置から同マグネット側に屈曲するＬ字型断面に形
   成してなることを特徴とする請求項１記載の動圧軸駆動
   部。
4. 【請求項４】 前記マグネットのコイルと反対側にバッ
   クヨークを備えることを特徴とする請求項１記載の動圧
   軸駆動部。