JP2001107967A - 潤滑流体動圧軸受装置付ブラシレスモータの組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体内に実質的に気泡を含まない潤滑流体動
圧軸受装置付ブラシレスモータを得ることができる組立
方法を提供する。 【構成】 潤滑流体の注入する注入工程から、マグネッ
トを有するヨークと取付具が一体となった軸と、潤滑流
体の注入されたスリーブ内に損従する組立工程を、共に
減圧環境下において行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潤滑流体動圧軸受装置
付ブラシレスモータの組立方法に関し、特に、ＬＢＰ、
複写機等に使用される偏向ミラーの駆動を目的とするブ
ラシレスモータの組立方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の潤滑流体動圧軸受装置付ブラシレ
スモータの組立は、通常気圧環境（大気圧環境）下にお
いて、ステータコアと回路基板に動圧軸受となるスリー
ブを固定後、注入装置により潤滑流体をスリーブの内部
に規定量注入する。次に、潤滑流体を注入されたスリー
ブ内へ、マグネットを有するヨークと取付具が一体とな
った軸を、スリーブの内部へ挿入する。（軸の挿入時の
み、減圧環境下の例はある）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
潤滑流体動圧軸受付ブラシレスモータの組立方法におい
ては、注入ノズルからスリーブ内部へ潤滑流体が注入さ
れる際、注入されている流体の流れに周囲の空気が引っ
張られて空気も注入されてしまう。

【０００４】又、ロータユニットにおける軸をスリーブ
の内部へ挿入する際も、軸表面に空気の層が存在しスリ
ーブ内部の潤滑流体に空気を混入させてしまう。

【０００５】潤滑流体動圧軸受装置として、スリーブ内
部に空気による気泡が存在する場合、その状態で軸が高
速回転をすると、軸と潤滑流体の粘性抵抗により発生す
る摩擦熱により、スリーブ内部に存在している気泡は体
積膨張し、スリーブ内部の潤滑流体を押し出す様に作用
してしまう。押し出された潤滑流体は、動圧を発生させ
るヘリングボーン（魚の骨）状の動圧発生用の溝部に存
在できなくなり、スリーブ開口部に達する。開口部に付
着した潤滑流体は、軸の高速回転による遠心力の作用に
よって、さらにスリーブの外部へと押し出され、潤滑流
体の漏れ出し現象が発生する。この現象が長時間に及ぶ
と軸受装置内部の潤滑流体が減少し、潤滑流体動圧軸受
装置としての精度、モータとしての性能劣化、耐久性の
低下等の問題があった。

【０００６】したがって、本発明の目的は、流体内に実
質的に気泡を含まない潤滑流体動圧軸受装置付ブラシレ
スモータを得ることができる組立方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する為
に、本発明では、潤滑流体の注入する注入工程から、マ
グネットを有するヨークと取付具が一体となった軸と、
潤滑流体の注入されたスリーブ内に損従する組立工程
を、共に減圧環境下において行うことで、潤滑流体への
空気の混入を防ぎ、潤滑流体動圧軸受装置としての精
度、モータとしての性能劣化、耐久性の低下等を防止す
る。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は潤滑流体動圧軸受装置を適用したブラシレスモー
タの断面図であり、図２は潤滑流体動圧軸受装置の説明
図であり、図３は潤滑流体動圧軸受装置内の理想状態を
示す図であり、図４〜図５は従来の技術による潤滑流体
動圧軸受装置の回転時における現象を説明するための図
であり、図６は従来の技術による潤滑流体動圧軸受装置
の適用したブラシレスモータの組立時における現象を説
明するための図であり、図７は本発明による組立装置を
示す図であり、図８から図１２は本発明による組立装置
の動作を説明するための図である。

【０００９】最初に、本発明の組立方法で組立られる潤
滑流体動圧軸受を有するブラシレスモータについて説明
する。図１において、軸１は、マグネット６が固定され
たヨーク５と取付具４とで一体化され、ロータユニット
２００（図８参照）を構成する。スリーブ１０には、ス
テータコア９が固定された回路基板７が一体化され、ス
テータユニット１００（図８参照）を構成する。軸１は
スリーブ１０に対して回転可能に嵌合されている。

【００１０】ステータコア９は多極のポールシュウを有
し、各ポールシュウには巻線８が巻回されている。多極
に磁化されたマグネット６とステータコア９との間で回
転力が発生する。巻線８を有するステータコア９は、駆
動回路を構成する回路部品と共に、回路基板７に固定さ
れている。さらに、回路基板７はスリーブ１０を一体化
されている。

【００１１】ロータユニット２００とステータユニット
１００がそれぞれ形成された後、モータとしての組立が
行われる。スリーブ１０の内面に潤滑流体注入装置によ
り規定の量の潤滑流体が注入された後、スリーブ１０の
円筒内径に回転可能に嵌合されるように回転する軸１、
すなわちロータユニット２００が挿入されてモータの完
成となる。

【００１２】次に、図１の実施例に適用される潤滑流体
動圧軸受装置について説明する。図２に示すように、貫
通孔を有する円筒形状をしたスリーブ１０の内面に、軸
方向に間隔をおいて２箇所の動圧発生溝１１と、それよ
りも内径寸法の大きなリセス部１４、上開口付近に油だ
まり部１６を設ける。前記２箇所の動圧発生溝１１は、
ヘリングボーン（魚の骨）状で、深さ寸法が数ミクロン
で複数加工されている。

【００１３】さらに、スリーブ１０の下端部の開口部を
塞ぐ為の円板１３が固定され、前記円板１３には軸１を
受ける為のスラスト板１５が配置されている。

【００１４】図３はスリーブ１０の内面に潤滑流体注入
後、軸１が挿入された状態を示している。注油量は、軸
の端面から位置Ａの高さの相当する隙間を、途切れる事
無く充填される様に規定されている。

【００１５】次に、潤滑流体動圧軸受装置の動作につい
て説明する。モータが停止している状態では、軸１とス
リーブ１０の内面は接触状態にあるが、軸１が回転動作
を始めると、２箇所に設けられた動圧発生溝１１によ
り、それぞれの溝の交点に向かう向きに潤滑流体１２が
集められ、そこに動圧力が発生し、軸１を支持するよう
な力となる。これによって、軸１はスリーブ１０の内面
に接触することなしに回転することができる。

【００１６】しかしながら、従来の潤滑流体動圧軸受装
置においては、長時間に及ぶ回転駆動を行うと、潤滑流
体１２の漏れ出しという問題が生じる。潤滑流体１２の
漏れ出しについて説明する。

【００１７】図３では、スリーブ１０の内面に潤滑流体
１２の注入後、軸１（ロータユニット２００）が挿入さ
れた状態を示しているが、これは理想状態であり、実際
には従来の組み込み方法における潤滑流体１２の状態
は、図６に示す様に、注入時に潤滑流体１２の放出によ
る空気の引き込みとスリーブ１０の内部での空気の抱き
込み、更に、軸１（ロータユニット２００）をスリーブ
１０の開口部より挿入する際の空気の引き込み、等によ
りモータ完成時に潤滑流体１２に空気が混入している恐
れがある。

【００１８】空気は、図４、図５に示すように、潤滑流
体１２中に気泡１７として存在している。この状態で軸
１（ロータユニット）が高速回転を始めると、潤滑流体
１２の粘度抵抗による摩擦力で、潤滑流体１２及び気泡
１７が発熱状態となる。発熱した気泡１７は膨張して体
積がさらに大きくなり、潤滑流体１２をスリーブ１０の
外部へ押し出すように作用する。押し出された潤滑流体
１２は、油だまり部１６に保持されるが、軸１（ロータ
ユニット）の回転が停止すると潤滑流体１２及び気泡１
７の温度は低下して気泡１７の体積は元の大きさに戻
る。潤滑流体１２の存在位置も元の状態に戻る。

【００１９】この状態を繰り返すのであれば、潤滑流体
１２の漏れ出しの問題はないのであるが、構造上におい
て油だまり部１６に必要十分な体積が取れない場合、ま
た空気の混入が予想以上に大きくなってしまった場合に
は、潤滑流体１２の保持能力の限界を越え、図４に示す
ように潤滑流体１２はスリーブ１０の開口部まで押し出
され、軸１と開口部に付着した状態となる。更に軸１
（ロータユニット２００）が高速回転を続けると、軸１
に付着した潤滑流体１２は遠心力により図５に示すよう
に、開口部の端面からさらに押し出されて、スリーブ１
０の側面まで達し、漏れ出しの状態となる。長時間に渡
る回転駆動を行うと図５の作用が進行し、ついには潤滑
流体１２の量の減少が起こり、潤滑流体軸受装置として
の精度とモータとしての性能を維持することが不可能に
なると共に、耐久性の低下をまねいてしまう。

【００２０】本発明では、組立時における空気の混入を
防ぎ、潤滑流体１２の漏れ出しとモータ性能の低下を改
善するため、減圧環境下において注入工程、組立工程の
両方を行うものである。

【００２１】図７は、潤滑流体軸受装置の組立を行う組
立装置を示し、図８〜図１２は、組立装置を、工程順
に、示す。図７において、組立装置は、架台１０１の上
に配置され、モータのステータユニット１００を取り付
けるステータユニット取付部１０２と、ステータユニッ
ト取付部１０２に対向するように配置され（実施例では
上方）、ステータユニット取付部１０２に対して相対的
に移動する（実施例では上下動する）ロータユニット取
付部１０３と、潤滑流体１２を注入するための注入装置
１０４を取付ける注入装置取付部１０５と、ロータユニ
ット取付部１０３と注入装置取付部１０５を上下動させ
るための下降ユニット１０６と、組立工程と注入工程を
入れ替える様に、ロータユニット取付部１０３と注入装
置取付部１０５を回転させるための回転ユニット１０７
と、ステータユニット取付部１０２とロータユニット取
付部１０３が占めるスペース（環境）を密閉する下方位
置（密閉位置）とそのスペースの上方の上方位置（退避
位置）との間で上下動するように構成された減圧環境作
成部１０８と、減圧環境作成部１０８を支持し上下動す
るときのガイドとなる支柱１０９と、減圧環境作成部１
０８が下方の密閉位置にある時、密閉されたスペース内
を減圧し、また元の気圧に戻すための空気排出部及び吸
入部１１０と、空気排出部及び吸入部１１０を通して密
閉された環境を減圧するための空気排出及び吸入用ホー
ス１１１と、密閉された環境内の気圧を測定するための
減圧環境気圧測定ユニット１１２と、を有している。
尚、ロータユニット取付部１０３と注入装置取付部１０
５はアーム１１３により、上下動、回転運動では、一体
となって移動する。

【００２２】図８から図１２は組立工程について示して
いる。上記の装置により、潤滑流体１２の注入から組立
までを行うものとし、その工程を説明する。

【００２３】図８では、回路基板とステータコアとスリ
ーブが一体となったステータユニット１００と、軸と取
付具とマグネットを有するヨークが一体となったロータ
ユニット２００は前工程で制作されており、ステータユ
ニット１００をステータユニット取付部１０２に設置
し、ロータユニット２００をロータユニット取付部１０
３に配置する。

【００２４】図９では、減圧環境作成部１０８を上方の
退避位置から下方の密閉位置に下降させる。

【００２５】図１０では、回転ユニット１０７により注
入装置取付部１０５がステータユニット取付部１０２側
へ回転し、注入工程になる。この状態でホース１１１に
接続された真空ポンプ（図示せず）を動作させ、空気排
出部１１０を通して減圧環境作成部１０８の内部を減圧
させる。減圧環境作成部１０８の内部の気圧は減圧環境
気圧測定ユニット１１２によって測定され、所定の気圧
になるまで減圧する。

【００２６】続いて、注入装置１０４が下降ユニット１
０６により下降し、ステータユニット１００のスリーブ
１０の内面に潤滑流体１２が放出される。減圧環境下で
あるため、前述の図６に示す空気の引き込み、及び空気
の抱き込みは発生しない。注入完了後、注入装置１０４
は元の上方位置に戻る。

【００２７】図１１では、減圧環境を持続した状態にお
いて、再度回転ユニット１０７によりロータユニット取
付部１０３が、ステータユニット取付部１０２側へ回転
し、組立工程になる。下降ユニット１０６によりロータ
ユニット２００は下降し、ステータユニット１００のス
リーブ１０に部分的に組み込む。ロータユニット２００
をロータユニット取付部１０３から離し、ロータユニッ
ト取付部１０３６は元の上方位置へ上昇される。ロータ
ユニット２００は自重落下し、ステータユニット１００
に完全に組み込まれる。

【００２８】この工程においても、減圧環境下であるた
め、前述の図６に示す空気の引き込みは発生しない。

【００２９】図１２では、空気吸入部１１０を通して減
圧環境作成部１０８の内部に空気を導入し、徐々に大気
圧に戻す。気圧測定ユニット１１２で減圧環境作成部１
０８の内部が大気圧に戻ったのを確認後、減圧環境作成
部１０８を上方の退避位置に上昇させ、モータを取り出
し、潤滑流体動圧軸受付ブラシレスモータの完成とな
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果がある。 （１）本発明による潤滑流体動圧軸受を有するブラシレ
スモータは、潤滑流体が実質的に気泡を含まないので、
潤滑流体の漏れ出しの恐れがない。 （２）また、気泡を含まないことから、潤滑流体の漏れ
出しにともなう量の減少によるモータ性能の低下、耐久
性の低下を防ぐことができる。 （３）さらに、注入工程と組立工程が一つの装置によっ
て行われることにより、装置スペースを小さくでき、ま
た、モータ製作タクト（時間）が減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は潤滑流体動圧軸受装置を適用したブラシ
レスモータの断面図である。

【図２】図２は潤滑流体動圧軸受装置の説明図である。

【図３】図３は潤滑流体動圧軸受装置内の理想状態を示
す図である。

【図４】図４は従来の技術による潤滑流体動圧軸受装置
の回転時における現象を説明するための図である。

【図５】図５は従来の技術による潤滑流体動圧軸受装置
の回転時における現象を説明するための図である。

【図６】図６は従来の技術による潤滑流体動圧軸受装置
の適用したブラシレスモータの組立時における現象を説
明するための図である。

【図７】図７は本発明による組立装置を示す図である。

【図８】図８は本発明による組立装置の動作を説明する
ための図である。

【図９】図９は本発明による組立装置の動作を説明する
ための図である。

【図１０】図１０は本発明による組立装置の動作を説明
するための図である。

【図１１】図１１は本発明による組立装置の動作を説明
するための図である。

【図１２】図１２は本発明による組立装置の動作を説明
するための図である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ 固定具 ３ ミラー ４ 取付具 ５ ヨーク ６ マグネット ７ 回路基板 ８ 巻線 ９ ステータコア １０ スリーブ １１ 動圧発生溝（ヘリングボーン） １２ 潤滑流体 １３ 円板 １４ リセス部 １５ スラスト部 １６ 油だまり １７ 気泡 Ａ 流体面規定位置 １００ ステータユニット ２００ ロータユニット １０１ 架台 １０２ ステータユニット取付部 １０３ ロータユニット取付部 １０４ 注入装置 １０５ 注入装置取付部 １０６ 下降ユニット １０７ 回転ユニット １０８ 減圧環境作成部 １０９ 支柱 １１０ 空気排出及び吸入部 １１１ 空気排出及び吸入用ホース １１２ 減圧環境気圧測定ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 伸夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 浅見 政義 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 西田 秀之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 前川 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 吉池 祐尚 東京都目黒区中根２−４−19 キヤノン精 機株式会社内 (72)発明者 増田 博雅 東京都目黒区中根２−４−19 キヤノン精 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3J011 AA07 AA12 BA04 CA02 DA02 JA02 KA04 MA01 MA21

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸と該軸を回転可能に嵌合して支持する
   スリーブとを有し、軸又はスリーブ内面の少なくとも一
   方にヘリングボーン状の動圧発生用の溝が設けられ、軸
   とスリーブとの隙間には、潤滑流体が充填される潤滑流
   体動圧軸受装置付ブラシレスモータの組立方法におい
   て、スリーブ内部に充填される潤滑流体の注入工程と、
   マグネットを有するロータの一体となった軸を、潤滑流
   体が注入されたスリーブ内部へ挿入する組立工程を、共
   に減圧環境下において行うことを特徴とする潤滑流体動
   圧軸受装置付ブラシレスモータの組立方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の組立方法を実行する組立
   装置において、スリーブを含むステータユニットを取り
   付けるステータユニット取付け部と、前記スリーブに潤
   滑流体を注油するための注入装置と、前記ステータユニ
   ットに対して組み立てる、軸を含むロータユニットを取
   付けるためのロータユニット取付け部と、前記注入装置
   と前記ロータユニット取付け部を保持し、かつこれらを
   退避させる退避位置と、注入装置でスリーブに注入する
   注入工程またはロータユニットをステータユニットに組
   み込む組立工程を行う実行位置との間でこれらを上下動
   させる下降ユニットと、前記注入工程と前記組立工程を
   選択的に実行するように、前記注入装置と前記ステータ
   ユニット取付け部を回転させて位置を交代させる回転ユ
   ニットと、前記ステータユニット取付け部、前記注入装
   置、前記ロータユニット取付け部を含む領域を密閉して
   減圧環境を作成する減圧環境作成部と、該減圧環境作成
   部を密閉位置と非密閉位置との間で上下動させる減圧環
   境作成部可動手段と、から成ることを特徴とする組立装
   置。