JP2003247547A - 流体軸受機構とこの流体軸受機構を備えたブラシレスモータ - Google Patents
流体軸受機構とこの流体軸受機構を備えたブラシレスモータInfo
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Abstract
かなる高速回転においてもオイル切れが生じない安定し
たオイルの循環孔を有する流体軸受機構を提供する。 【解決手段】 ステータベース1の取付孔に固着された
軸受ハウジング2の密閉された有底の筒の内部に、回転
軸3を支承する上部軸受部2aと下部軸受部2bおよび
スラスト受部2cを有して潤滑流体のオイル4が充填さ
れている。また、その開口側には開口側オイル溜2d、
底側には底側オイル溜2eまた上部軸受部2aと下部軸
受部2bの間に中間部オイル溜2fが設けられている。
また、開口側オイル溜2dと中間部オイル溜2fおよび
円筒側オイル溜2eを連結するように回転軸3に平行に
オイルの循環孔2gが設けられ、開口側には空間2hを
形成しオイルの漏出防止のキャップ5が固着されてい
る。
Description
びこの機構を備えたモータに係り、より具体的には動圧
流体軸受部の動圧発生用のオイルの循環機構に関するも
のである。
装置は高速化が進み、この装置に使用されるスピンドル
モータの軸受構造も、その高速化に対応する為に、動圧
流体軸受を用いたものが多くなってきている。
はこの回転軸に摺接する軸受スリーブの内周部にへリン
グボーン溝などの動圧発生溝を設け、またこの動圧発生
溝の近傍にオイル溜を設け、前記回転軸と軸受スリーブ
の摺接間隙に潤滑流体のオイルを充填し、回転軸の回転
によりこの間隙のオイルに圧力を発生させ、この圧力で
ロータの軸受を回転支持する構造の軸受である。
体のオイルは、回転に伴う摩擦熱により膨張し回転軸と
軸受スリーブの摺接間隙より漏出し、枯渇すると著しい
軸受の性能の劣化を来たすので、このオイルを常に溜め
ておくオイル溜をその摺接部の近傍に設け、オイルが膨
張し過剰の時にはこのオイル溜に一時的に貯蔵し、また
温度が下がり不足時はそこから補給するようにしてい
る。
れ、その間隙にオイルが充填されるとほぼ密閉に近い状
態となっているので、それぞれの摺接により遮断された
オイル溜に圧力差が生じると、その圧力差により直ぐに
オイルが行き届かなくなり動圧発生に不具合を来す場合
もある。その不具合を解消する為にそれぞれのオイル溜
を連結し圧力の一定化を図り、潤滑流体のオイルを循環
をさせる循環孔が備えられているものがある。
受装置そのものを小型化することができ、また回転軸と
軸受の間に流体が介するので低騒音、低振動、耐衝撃性
に優れ、負荷許容値が大きく取れることもあり、回転軸
振れを極めて小さく抑えられる性能を有している。
ような動圧流体軸受における循環孔は、軸受スリーブの
外周面またはその軸受スリーブを固着する内周面に軸方
向の凹溝を設け、更に軸受スリーブの端面に径方向の凹
溝を設けたり、径方向の横穴、または軸受内部に配置さ
れた回転軸の端面から内部を通って動圧発生部の近傍の
外周面に抜ける導通孔を設けたものが知られているが、
いずれも複雑な構造をしておりこの部品加工においても
多大な加工工数と高精度を要していた。
題を解決して、高精度で加工工数を極端に削減し、安価
でいかなる高速回転においてもオイル切れが生じない安
定したオイルの循環部を有する流体軸受機構を提供しよ
うというものである。
は、請求項1に記載の発明のように、軸受ハウジングの
中央部に密閉された有底円筒部が備えられ、前記円筒部
の内周面に動圧発生溝を形成して軸受部とし、この軸受
部にて回転軸を支承し、この支承部近傍にはオイル溜が
設けられた流体軸受機構において、前記有底円筒部の内
周側に回転軸の軸方向に沿って区画されたオイル溜を設
け、前記オイル溜を連結するようにオイルの循環部を設
けることにより達成できる。
発明のように、前記ハウジングの開口側と中間部および
円筒側に区画されたオイル溜を連結する少なくとも1本
以上の縦孔または縦溝とするか、または請求項3に記載
の発明のように、前記ハウジングの開口側と円筒側に区
画されたオイル溜を連結する少なくとも1本以上の縦孔
または縦溝とするか、または請求項4に記載の発明のよ
うに、前記ハウジングの開口側と中間部のオイル溜を連
結する少なくとも1本以上の縦孔または縦溝としてもよ
い。
テータベースに固着された円筒状の軸受ハウジングと、
この軸受ハウジングを取り囲む状態に配置されたステー
タコアと、このステータコアに対向して回転自在に配置
されたロータの回転軸を支承する前記軸受ハウジングに
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の流体軸受機構
を備えれば前記の課題を解決したブラシレスモータを得
ることができる。
に従って説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態
を示す動圧流体軸受機構の要部断面図である。図1にお
いて、ステータベース1の取付孔に固着された軸受ハウ
ジング2の密閉された有底の筒の内部に、回転軸3を支
承する上部軸受部2aと下部軸受部2bおよびスラスト
受部2cを有して潤滑流体のオイル4が充填されてい
る。
d、底側には底側オイル溜2eまた上部軸受部2aと下
部軸受部2bの間に中間部オイル溜2fが設けられてい
る。また、開口側オイル溜2dと中間部オイル溜2fお
よび円筒側オイル溜2eを連結するように回転軸3に平
行にオイルの循環孔2gが設けられ、開口側には空間2
hを形成してオイルの漏出防止のキャップ5が固着され
ている。ここで、円筒の解放端の一方または両方を閉じ
た構造を有底円筒という。
方向の側面断面図で、動圧流体軸受の構造を説明する。
図2において上部軸受部2aおよび下部軸受部2bの内
周面にはそれぞれへリングボーン型の動圧発生溝2iが
刻まれている。なお、動圧発生溝2iは上部軸受部2a
と下部軸受部2bに対峙する回転軸3の外周面に設けて
もよい。また、回転軸3の端部と接するスラスト受部2
cにスラスト構造の動圧流体軸受を併設することも可能
である。
工工程の一例を断面図面により説明する説明図であり、
図4はその完成した軸受ハウジングの斜視図である。以
下、図3に基づいて軸受ハウジング2の加工方法を述べ
る。まず、図3(a)のように軸受ハウジング2の素材
となる金属製丸棒の端部A部をNC旋盤(特に図示はし
ない)のチャックにチャッキングし端面B方向より所定
の位置に小穴の循環孔2gを開ける。
の端面Bより図1に示した回転軸3を支承する軸受部2
a、2bおよびスラスト受部2cを形成する穴Cを所定
の深さまで開ける。次に、図3(c)のように軸受部穴
の開口側と中間部および円筒部にオイル溜2d、2f、
2eを切削により加工し、上部軸受部2aと下部軸受部
2bを形成する。次に、図3(d)のように上部軸受部
2aと下部軸受部2bの内周面にヘリングボーンの動圧
発生溝2iおよび2jを刻む。次に、図3(e)のよう
に軸受ハウジング2の外形部Dを切削加工する。最後に
C部を切り離し底の裏面を図4のように仕上げる。
は循環孔2gと軸受ハウジング2に一体に形成でき、ま
た穴あけの方向も軸線方向の縦穴でよいので切削工程は
1工程で済み、材料費および加工費は大幅に低減でき
る。またワークのセット替えがないので加工精度と作業
効率を向上することができる。なお、切削加工の順序は
特に前述の方法にとらわれることはない。
ルの循環を説明する説明図である。図5において、オイ
ル4は軸受ハウジング2の内部に空間2hを持って充填
されている。回転軸3と軸受部2aおよび2bはオイル
が介添えで摺接しているが高速回転に伴いその摺接部の
摩擦により温度上昇しオイルが膨張する。この膨張した
オイル4は、例えば矢印のように循環孔2gを通り空間
2h側の開口側オイル溜2dにプールされる。回転が低
速になり温度が下がりオイルが収縮し潤滑機能が低下す
ると、オイルは開口側オイル溜2dより供給される。こ
のように循環孔2gは充填されているオイル4を良好に
循環させることができる。
ハウジング2の内圧を周囲の気圧と同じに保つことがで
きるので、モータも組立工程において回転軸3の軸受ハ
ウジング2に対する挿入または離脱作業が容易になる。
なお、循環孔2gは軸受部に設けた溝としてもよい。
体軸受機構を備えたブラシレスモータの構造を示した要
部断面図である。図6において、ステータベース1に前
述した本発明に係る流体軸受機構でなる軸受ハウジング
2が固着され、その内部にはカップ状で複数の磁極を有
する円環状のマグネット6をその内周面に固着したロー
タヨーク7の中央に圧入された回転軸3が回転自在に支
承されている。またこの開口部にはキャップ5が固着さ
れ、またこの軸受ハウジング2の外周部にはコイル8が
巻回されたステータコア9が固着されている。
生溝を回転軸側に備えたブラシレスモータの構造を示し
た要部断面図である。図7は基本的には図6と同じであ
るが、異なるところは回転軸13に動圧発生溝13iと
13jが刻まれている。
動圧流体軸受機構の要部断面図である。図8において、
ステータベース1の取付孔に固着された軸受ハウジング
22の密閉された有底の筒の内部に、回転軸3を支承す
る上部軸受部22aと下部軸受部22bおよびスラスト
受部22cを有して潤滑流体のオイル4が充填されてい
る。また、その開口側には開口側オイル溜22d、底側
には円筒側オイル溜22eまた上部軸受部22aと下部
軸受部22bの間に中間部オイル溜22fが設けられて
いる。
ル溜22eを連結するように回転軸3に平行にオイルの
循環孔22gが設けられ、開口側には空間22hを形成
しオイルの漏出防止のキャップ5が固着されている。な
お、この形態におけるオイル4の循環は開口側オイル溜
22dより循環孔22gを経由して、回転軸3と上部軸
受部22a、および回転軸3と下部軸受部22bの摺接
部に行われる。
動圧流体軸受機構の要部断面図である。図9において、
ステータベース1の取付孔に固着された軸受ハウジング
32の密閉された有底の筒の内部に、回転軸3を支承す
る上部軸受部32aと下部軸受部32bおよびスラスト
受部32cを有して潤滑流体のオイル4が充填されてい
る。また、その開口側には開口側オイル溜32d、底側
には円筒側オイル溜32eまた上部軸受部32aと下部
軸受部32bの間に中間部オイル溜32fが設けられて
いる。
ル溜32fを連結するように回転軸3に平行にオイルの
循環孔32gが設けられ、開口側には空間32hを形成
しオイルの漏出防止のキャップ5が固着されている。こ
の形態におけるオイル4の循環は、開口側オイル溜32
dより循環孔32gを経由して回転軸3と上部軸受部3
2aおよび回転軸3と下部軸受部32bの摺接部に行わ
れる。なお、両端を閉じた有底円筒を用いるときは、一
方の底にシャフトを遊嵌する穴部を設けるものとする。
た発明によれば、軸受ハウジングの中央部に密閉された
有底円筒部が備えられ、前記円筒部の内周面に動圧発生
溝を形成して軸受部とし、この軸受部にて回転軸を支承
し、この支承部近傍にはオイル溜が設けられた流体軸受
機構において、前記有底円筒部の内周側に回転軸の軸方
向に沿って区画されたオイル溜を設け、前記オイル溜を
連結するようにオイルの循環部を設けることにより、高
精度で作業効率の良いオイルの循環孔を有する流体軸受
機構を提供することができる。
た発明によれば、前記ハウジングの開口側と中間部およ
び円筒側に区画されたオイル溜を連結する少なくとも1
本以上の縦孔または縦溝とするか、または請求項3に記
載した発明によれば、前記ハウジングの開口側と円筒側
に区画されたオイル溜を連結する少なくとも1本以上の
縦孔または縦溝とすか、または請求項4に記載した発明
によれば、前記ハウジングの開口側と中間部のオイル溜
を連結する少なくとも1本以上の縦孔または縦溝とすれ
ば、高精度でいかなる高速回転においてもオイル切れが
生じない安定したオイルの循環孔を有する流体軸受機構
を提供することができる。
ステータベースに固着された円筒状の軸受ハウジング
と、この軸受ハウジングを取り囲む状態に配置されたス
テータコアと、このステータコアに対向して回転自在に
配置されたロータの回転軸を支承する前記軸受ハウジン
グに請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の流体軸受
機構を備えれば、安価でいかなる高速回転においてもオ
イル切れが生じない安定したブラシレスモータを提供す
ることができる。
機構の要部断面図である。
である。
する説明図である。
明する説明図である
を備えたブラシレスモータの要部断面図である。
回転軸側に備えたブラシレスモータの要部断面図であ
る。
機構の要部断面図である。
機構の要部断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 軸受ハウジングの中央部に密閉された有
底円筒部が備えられ、前記円筒部の内周面に動圧発生溝
を形成して軸受部とし、この軸受部にて回転軸を支承
し、この支承部近傍にはオイル溜が設けられた流体軸受
機構において、 前記有底円筒部の内周側に回転軸の軸方向に沿って区画
されたオイル溜を設け、前記オイル溜を連結するように
オイルの循環部が設けられていることを特徴とする流体
軸受機構。 - 【請求項2】 前記オイルの循環部は、前記ハウジング
の開口側と中間部および円筒側に区画されたオイル溜を
連結する少なくとも1本以上の縦孔または縦溝とする請
求項1記載の流体軸受機構。 - 【請求項3】 前記オイルの循環部は、前記ハウジング
の開口側と円筒側に区画されたオイル溜を連結する少な
くとも1本以上の縦孔または縦溝とする請求項1記載の
流体軸受機構。 - 【請求項4】 前記オイルの循環は、前記ハウジングの
開口側と中間部のオイル溜を連結する少なくとも1本以
上の縦孔または縦溝とする請求項1記載の流体軸受機
構。 - 【請求項5】 ステータベースに固着された円筒状の軸
受ハウジングと、この軸受ハウジングを取り囲む状態に
配置されたステータコアと、このステータコアに対向し
て回転自在に配置されたロータの回転軸を支承する前記
軸受ハウジングに請求項1乃至請求項4のいずれかに記
載の流体軸受機構を備えたブラシレスモータ。
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