CN1414683A - 主轴电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种避免润滑油泄漏、可以超高速旋转的主轴电动机。该主轴电动机包括：具有电动机基板5的定子23；固定在电动机基板5上的轴承6；轴承保持架7；自由旋转地保持在轴承6上的主轴4；以及与定子23对置、通过固定在主轴4上而自由旋转的转子1。在轴承保持架7的内周面和主轴4的外周面之间的的间隙内、并且与主轴4的轴向的轴承6的至少一侧端部相邻的地方配置通过毛细管现象吸引流出轴承6外部的润滑油、使其流回轴承6的润滑油循环装置15。

Description

主轴电动机

技术领域

本发明涉及一种超高速旋转的激光束打印机(Laser BeamPrinter，以下称为LBP)用主轴电动机以及驱动光盘用电动机。

背景技术

为了管理企业内产生的大量信息，近年来高速输出纸件信息的LBP的市场不断扩大。

随着LBP的彩色化，要求在LBP中使用的主轴电动机稳定地超高速旋转。换言之，稳定高速旋转所必须的电动机的轴承结构更加受到重视。

以下利用图5和图6，对现有的LBP用主轴电动机的一个轴承结构例子进行说明。

图5是现有的LBP用主轴电动机的半剖视结构示图，图6是该轴承主要部分的放大图，用于说明油压的产生和润滑油26的流出。

LBP用主轴电动机由转子31和定子33构成。

在图5中，转子31由压入主轴4的轴衬19、固定在轴衬19上的转子支架3、反射镜11、固定反射镜11的弹簧件12以及固定在转子支架3的外周内侧的环状驱动磁铁14构成。

驱动磁铁14的内周与叠片铁心8的外周相向配置。

转子31的转子支架3由铁磁材料制成，通过轴衬19将不锈钢材料的主轴4压入固定在其中心。

定子33由电动机基板5、轴承6、止推板10、树脂止推罩9、油封17、轴承保持架7、叠片铁心8以及绕在叠片铁心8上的线圈2构成。

轴承6是由铜或铁等烧结含油金属制成的滑动轴承，其环肩部分21通过螺钉18被固定在电动机基板5上。

在轴承6的圆筒外周上安装轴承保持架7，叠片铁心8的内周被安装在轴承保持架7的外周上。

叠片铁心8由硅钢片制成，显(磁)极(未图示)上绕有线圈2。

主轴4通过烧结含油轴承6被旋转保持。主轴4的下端形成设置在树脂止推罩9上侧的树脂止推板10和止推轴承。

在树脂止推罩9的外周和电动机基板5之间设置有由硅酮或橡胶弹性材料制成的环状油封17，防止润滑油26的泄漏。在转子支架3外周的外侧，防止转子脱落的螺钉安装在电动机基板5上。

在转子31的上表面安装有反射镜11，通过弹簧件12固定在轴衬19上。

当在线圈2中施加规定的电压时，转子31旋转，六角形的反射镜11也随之旋转。

如图13所示，在实际的LBP中，通过反射镜11的旋转，照射到反射镜11侧表面的激光28被反射，在感光磁鼓29上进行扫描，从而可以对未图示的纸张进行印刷。

发明内容

近年来，为了提高LBP用主轴电动机的印刷速度，要求其超高速旋转，同时具有长寿命和高可靠性。

但是，现有的主轴电动机存在如下所述的问题，即旋转速度越快，从轴承端部向外泄漏的润滑油就越多，从而极大地影响轴承的寿命。

图6是一个现有的主轴电动机例子的主要部分放大图。

通过主轴4的旋转，在轴承6和主轴4之间产生油压27，润滑油26由于表面张力而渗出到主轴表面和轴衬表面上，由于离心力，通过轴承保持架7和轴衬19之间的间隙20，并且通过如箭头所示的通路流出外部。

如果为了降低主轴电动机的高度，进一步使轴衬19的下侧端和轴承6的上端之间变窄(变低)，则润滑油26的流出就会进一步增多。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种可以防止润滑油流出到轴承保持架外、寿命长、可靠性好的主轴电动机。

为了解决上述问题，本发明提供一种主轴电动机，包括：具有电动机基板的定子；固定在上述电动机基板上的轴承；轴承保持架；自由旋转地保持在上述轴承上的主轴；以及与上述定子对置、通过固定在上述主轴上而自由旋转的转子，其特征在于，在上述轴承保持架的内周面和上述主轴的外周面之间的的间隙内、并且与上述主轴的轴向的上述轴承的至少一侧端部相邻的地方配置通过毛细管现象吸引流出上述轴承外部的润滑油、使其流回上述轴承的润滑油循环装置。

此外，本发明提供一种主轴电动机，其特征在于，上述润滑油循环装置是多枚重叠的环状薄板或由多孔的烧结金属制成的环。

此外，本发明提供一种主轴电动机，其特征在于，设定上述润滑油循环装置的内径和主轴外径D之间的差C(间隙)为1/100≤C/D≤1/10。

附图说明

图1是本发明LBP用主轴电动机的一个实施例的半剖视图。

图2是图1的本发明LBP用主轴电动机的一个实施例的主要部分半剖视图。

图3是本发明LBP用主轴电动机的另一个实施例的半剖视图。

图4是图3的本发明LBP用主轴电动机的另一实施例的主要部分半剖视图。

图5是一个现有的LBP用主轴电动机例子的半剖视图。

图6是图5的现有LBP用主轴电动机的主要部分半剖视图。

图7是用于LBP中的反射镜的俯视图和剖视图。

图8是表示具有本发明主轴电动机的LBP用主轴电动机的一个实施例的偏置磁铁的磁极的图。

图9是表示具有本发明主轴电动机的LBP用主轴电动机的另一个实施例的偏置磁铁的磁极的图。

图10是表示使具有本发明主轴电动机的LBP用主轴电动机的偏置磁铁的中心偏置的实施例的图。

图11是表示环状薄板的内径和主轴外径之间的间隙与电动机的可靠性寿命之间的关系的图。

图12是由多孔的烧结金属制成的环的内径和主轴外径之间的间隙与电动机的可靠性寿命之间的关系的图。

图13是安装在LBP用主轴电动机上的主要部分的一个例子的透视图。

具体实施方式

以下参照附图和优选实施例，对本发明LBP用主轴电动机的实施方式进行说明。

参照图1至图4以及图7至图12，对本发明LBP用主轴电动机的实施例进行说明。

图1是本发明的LBP驱动用电动机的一个实施例的半剖视结构示图。

在图1中，转子1在铁磁材料的转子支架3的外周内侧通过粘结剂固定有环状驱动磁铁14，在内周通过由黄铜制成的轴衬19压入固定有主轴(轴)4。

在轴衬19的轴承端部，为了防止烧结含油轴承6的润滑油的泄漏，将由树脂(例如POM)制成的润滑油导向装置22压入安装在轴衬19端面的主轴4上。

在转子支架3上面的轴衬19上，安装有如图7所示的由铝材加工成六角形的反射镜(多面反射镜)11，反射镜11被弹簧件12保持在轴衬19上。

主轴4被压入固定在轴衬19上，被轴承保持，可旋转。

为了防止主轴4从轴承6中脱出，在电动机基板5的外侧设有止动件(止动螺钉)13。

该止动件13使用环肩较大的螺钉，仅将螺钉的前端固定在电动机基板5上。

另一方面，定子23由轴承6、轴承保持架7、树脂止推罩9、树脂止推板10、电动机基板5以及绕有线圈2的铁心8构成。

轴承6是铜或铁等的烧结含油轴承，在其外周压入树脂轴承保持架7，此外绕有线圈2的由硅钢板制成的叠片铁心8的内周固定安装在轴承保持架7的外周。

设置在主轴4的下端、树脂止推罩9的上侧的树脂止推板10构成止推轴承。

在树脂止推罩9的外周和电动机基板5之间设置有由硅酮或橡胶弹性材料制成的环状油封17。

在轴承保持架(中心套筒)7的外周的叠片铁心8的上表面连接固定有偏置磁铁16。

如表示偏置磁铁的磁极的图8所示，偏置磁铁16的圆周上仅一半的部分起磁。

因此，与偏置磁铁16对置的转子支架3的内周端部24被偏置磁铁16的起磁部分所吸引。

由于偏置磁铁16是由N极、S极的磁极部分和非起磁部分构成，所以转子1一侧被吸引，由此主轴4相对于轴承6向一个方向偏转。

由于上述偏转，主轴4和轴承6之间的间隙变小，从而防止了由于油溢出而造成的振动。

油溢出是高速旋转时发生的主轴的不稳定运动。由于反射镜11固定在主轴4上，所以如果发生油溢出，则发生反射镜11的不稳定运动，成为麻烦的原因。

偏置磁铁16的起磁方式可以是如表示偏置磁铁的磁极的图9所示的方式，在这种情况下，磁极的极数多的上侧面的吸引变强。

如图10所示，也可以采用使全周N、S极起磁的偏置磁铁16的中心与主轴4的中心偏离，通过左右的吸引力的差使转子1偏转的方法。

接下来，根据图2的轴承主要部分放大半剖视图，对防止润滑油的泄漏进行说明。

为了保持轴承6的润滑油26，在轴承保持架7的内周面和主轴4的外周面之间的间隙内，且在主轴4的轴向(纵向)，与轴承6的端部相邻的地方配置润滑油循环装置15。在本实施方式中，润滑油循环装置15配置在轴承6的两个端部，但也可以近配置在一侧(仅在图1的上侧)。

轴承6是烧结含油轴承，由于转子1的高速旋转，润滑油26从轴承6中渗出，该润滑油26由于表面张力而流向轴承6的上下端部。

轴承6的内周和主轴4的外周之间形成的间隙G为0.003mm。

为了防止润滑油26流出，设定润滑油循环装置15的内径比轴承6的内径大，润滑油循环装置15的内径和主轴外径D之间形成的间隙C比轴承保持架7的内径和润滑油循环装置15的外径之间形成的间隙大。

通过上述设定，虽然润滑油26使主轴4和轴承6之间的滑动面得到润滑，由于油压27和表面张力而沿着润滑油循环装置15的内周和主轴4的外周之间形成的间隙流出，但由于毛细现象，润滑油被润滑油循环装置15内的各个间隙吸收，而向润滑油循环装置15的外周移动，然后返回轴承6的滑动面，进行循环，从而再次对轴承4和轴承6进行润滑。

接下来，对润滑油循环装置15为环状薄板的情况进行说明。

为了保持图2的轴承6的润滑油26，在轴承6的上下端部分别重叠配置5～6枚环状(所谓环状是指外径和内径为同心圆或近似同心圆、厚度均匀的环状)薄板。

在本实施例中，使用5枚将SUS301等的不锈钢薄板通过冲压加工而形成的外径5.96mm、内径3.24mm、厚度0.3mm的环状薄板。

此外，参照图3和图4，对润滑油循环装置15是由多孔的烧结金属制成的环25的情况进行说明，以代替图1的多枚重叠平薄板。

由多孔的烧结金属制成的环25的内周比轴承6的内周大，由多孔的烧结金属制成的环25的外周面保持在轴承保持架7的内周面上。

虽然可以不使润滑油浸入由多孔的烧结金属制成的环25内，但如果进行浸润处理，则可以增加保持在轴承内的润滑油量，从而获得提高其寿命的效果，这是优选的。

接下来，参照图2和图11，对作为润滑油循环装置的环状薄板15的内径和主轴4的外径D之间的间隙C与电动机的可靠性寿命(时间(Hr))之间的关系进行说明。

图11是表示依赖于电动机转速的间隙C与电动机的可靠性寿命(时间(HR))之间的关系的图。

图11的数据是使用环状薄板作为润滑油循环装置，主轴的外径D为3mm、间隙C为环状薄板的内径和主轴外径D之间的差(间隙)而获得的。

图11示出了转速为5000、20000、40000(l/min)时的间隙和寿命之间的关系。

从图11的曲线可以看出：转速越快，间隙对寿命的影响就越大。

当转速为4000(l/min)时，如果间隙C小于0.03(＝D/100)，则润滑油循环装置的油压变大，润滑油沿着主轴流出，从而没有充分发挥循环功能，其寿命急速下降到3000(Hr)以下。

同样，如果间隙C大于0.3(＝D/10)，则由于依赖于毛细现象的润滑油吸引力不足，从而也不能充分发挥循环功能，其寿命急速下降到3000(Hr)以下。一般，LBP电动机要求的寿命是3000小时，通过使将间隙C设定为

1/100≤C/D≤1/10，可以达到LBP电动机所要求的寿命。

因此，当环状薄板15的内径和主轴外径D之间的差(间隙)C大于1/100且小于1/10时，通过环状薄板15，沿着主轴4的外径流出的润滑油26流回至轴承6，从而有效地防止向外部漏出。

接下来，参照图4和图12，对润滑油循环装置是由多孔的烧结金属制成的环的情况进行说明。

图12的数据与图11相同，示出了相对于转速，间隙和寿命之间的关系。其中，使用的润滑油循环装置是由多孔的烧结金属制成的环，主轴外径D为3mm。

如图12的数据可知，将由多孔的烧结金属制成的环25的内径和主轴外径D之间的差(间隙)C设定为

1/100≤C/D≤1/10，由此可以大幅度改善电动机的可靠性寿命。

通过设定上述关系，可以确保高速、长时间的高可靠性轴承。

如上所述，根据本发明的主轴电动机，使用润滑油循环装置，通过毛细管现象可以将从轴承流出的润滑油吸入在环状薄板内的多个间隙，使其经由环状薄板的外周和轴承保持架内周的间隙，流回到轴承内。因此可以防止润滑油流出外部，不会引起润滑油短缺，由此不会造成轴承和主轴之间的燃轴现象，从而制造寿命长、可靠性高的主轴电动机。

此外，根据本发明的主轴电动机，通过配置环状薄板(平薄板)，可以将从轴承流出的润滑油保持在滑动轴承与重叠的平薄板之间的间隙内，从而即使在主轴高速旋转时也可以得到防止润滑油流出轴承外部的效果。

此外，根据本发明的主轴电动机，通过配置多孔的烧结金属制成的环作为润滑油循环装置，可以避免润滑油流出轴承外部，从而可以实现寿命长、可靠性高的主轴电动机。

Claims (3)

1.一种主轴电动机，包括：具有电动机基板的定子；固定在上述电动机基板上的轴承；轴承保持架；自由旋转地保持在上述轴承上的主轴；以及与上述定子对置、通过固定在上述主轴上而自由旋转的转子，其特征在于，

在上述轴承保持架的内周面和上述主轴的外周面之间的的间隙内、并且与上述主轴的轴向的上述轴承的至少一侧端部相邻的地方配置通过毛细管现象吸引流出上述轴承外部的润滑油、使其流回上述轴承的润滑油循环装置。

2.根据权利要求1所述的主轴电动机，其特征在于，

上述润滑油循环装置是多枚重叠的环状薄板或由多孔的烧结金属制成的环。

3.根据权利要求1或2所述的主轴电动机，其特征在于，

设定上述润滑油循环装置的内径和主轴外径D之间的差C(间隙)为1/100≤C/D≤1/10。

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