JP2006057708A - 軸受け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
潤滑油の漏洩を防止可能な軸受け装置を提供する。
【解決手段】
軸受け装置１は、ハウジング４の開口端部４ａ側から壁部４ｂ側に向けて潤滑油Ｒに力が働くように、潤滑油Ｒに電界を発生させるための電極部５を備えており、電界共役流体が潤滑油Ｒに含有されている。このため、例えば軸受け装置１が横置きされたり衝撃を加えられたりして潤滑油Ｒが波立ち飛散しそうになっても、電極部５により電圧を印加することで電界を発生させ、電界により電界共役流体が活発に流動する性質を用いて、ハウジング４の開口端部４ａ側から壁部４ｂ側に向けて潤滑油Ｒに力を働かせることができる。従って、潤滑油Ｒが開口端部４ａから漏洩することを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転可能な軸部材を有する軸受け装置に関する。

従来、例えばパーソナルコンピュータの冷却用ファンモータや光ピックアップ装置のスピンドルモータ等には軸受け装置が用いられている。この軸受け装置は、軸部材が軸受けに回転可能に軸支され、軸部材と共に軸受けがハウジングに収容されて構成されている。ハウジング内には隙間が形成されており、この隙間には軸部材の回転を円滑にさせたり動圧を発生させたりするために潤滑油が規格量充填されている。このような軸受け装置には、軸部材が回転したり軸部材に衝撃が加えられたりしたときに隙間から潤滑油が漏洩したり発塵したりすることを防止するために、軸部材にテーパ部が設けられたりこのテーパ部やハウジングの端面に撥油性被膜処理等が施されたりしている。テーパ部により潤滑油の表面張力を用いてハウジングの外側に潤滑油が漏洩することを防止している（例えば、特許文献１参照。）。
国際公開第０３／０２７５２１号パンフレット（第１５頁、図７等）

しかしながら、上記技術では、ハウジング内の隙間に潤滑油が充填されているため、例えば軸受け装置が高温状態に置かれたり横置きされたり衝撃が加えられたりしたときに、膨張係数が大きい潤滑油が這い出したり漏洩したりして焼き付けを生じたりする、という問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、潤滑油の漏洩を防止可能な軸受け装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る軸受け装置は、軸部材と、前記軸部材を回転可能に軸支する軸支部と、開口端部と、前記軸部材の軸方向で前記開口端部側とは反対側の端部に設けられた壁部とを有し、前記軸部材及び前記軸支部を収容するように設けられたハウジングと、前記ハウジング内に充填された電界共役流体を含有する潤滑油と、前記開口端部側から前記壁部側に向けて前記潤滑油に力が働くように、該潤滑油に電界を発生させるための電極部とを具備する。

本発明では、電界共役流体が潤滑油に含有されていると共に、ハウジングの開口端部側から壁部側に向けて潤滑油に力が働くように、潤滑油に電界を発生させるための電極部を備えている。このため、例えば軸受け装置が横置きされたり衝撃を加えられたりしても、電極部に電圧を印加することで電界を発生させ、電界により電界共役流体が活発に流動する性質を用いて、ハウジングの開口端部側から壁部側に向けて潤滑油に力を働かせることができる。従って、潤滑油が開口端部から漏洩することを防止することができる。

本発明の一の形態によれば、前記電極部は、前記ハウジング内の前記開口端部側に設けられた第１の電極と、前記ハウジング内の前記壁部側に設けられた第２の電極とを有する。これにより、第１の電極と第２の電極との間を電界により電界共役流体が活発に流動する性質を用いて、ハウジングの開口端部側から壁部側に向けて潤滑油に力を働かせて潤滑油が漏洩することを防止することができる。

本発明の一の形態によれば、前記第１の電極は前記軸部材の軸の周りに環状に設けられている。これにより、軸部材の周りの電界の強さを大きくすることができるので、効率的に潤滑油の漏洩を防止することができる。

本発明の一の形態によれば、前記第２の電極は前記軸部材の軸の周りに環状に設けられている。これにより、例えば環状の第１の電極と沿うように環状の第２の電極を設けることができるので、軸部材の周りの電界の強さを効果的に大きくすることができる。従って、効果的に潤滑油の漏洩を防止することができる。

本発明の一の形態によれば、前記軸部材は、前記第１の電極の近くに設けられ前記ハウジングの前記壁部側から前記開口端部側に向けて縮径するテーパ部を有する。これにより、上述したように潤滑油が漏洩することを電気的に防止すると共に、テーパ部により潤滑油の表面張力を用いて潤滑油の漏洩を防止することができる。

本発明の一の形態によれば、前記ハウジングと前記軸支部とが絶縁性を有する。これにより、他の部材を用いることなく第１の電極と第２の電極とが短絡することを防止することができる。従って、部品点数の増加を防止し低コスト化を図ることができる。

本発明の一の形態によれば、前記ハウジングは絶縁性を有し、前記軸支部は金属製であり、当該軸受け装置は、前記軸支部と前記第１の電極とを絶縁するために前記軸支部と前記第１の電極との間に設けられた第１の絶縁部材を更に具備する。これにより、軸支部の強度を高めることができると共に、第１の絶縁部材により軸支部と第１の電極との短絡を防止することができる。

本発明の一の形態によれば、前記ハウジングは、前記第２の電極から前記軸支部を離間させるための位置決め部を有する。これにより、第２の電極に対して軸支部を離間して位置決めすることができるので、第２の電極と軸支部とが短絡することを防止することができると共に、絶縁用の部品を用いる必要がないので低コスト化を図ることができる。

本発明の一の形態によれば、前記ハウジングと前記軸支部は金属製で一体的に設けられ、当該軸受け装置は、前記ハウジングと前記第１の電極とを絶縁するために前記ハウジングと前記第１の電極との間に設けられた第１の絶縁部材と、前記ハウジングと前記第２の電極とを絶縁するために前記ハウジングと前記第２の電極との間に設けられた第２の絶縁部材とを更に具備する。これにより、ハウジング及び軸支部が金属製であるので、軸受け装置の強度を確保することができると共に、それぞれ第１の電極と第２の電極とが短絡することを第１、第２の絶縁部材により防止することができる。

以上のように、本発明によれば、例えば軸受け装置が横置きされたり衝撃を加えられたりしても、電極部により発生した電界によりハウジングの開口端部側から壁部側に向けて潤滑油に力を働かせ、潤滑油が開口端部から漏洩することを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る軸受け装置を示す断面図、図２は、図１に示す軸受け装置の軸支部を示す断面図である。

図１に示すように、軸受け装置１は、軸部材２、軸支部３、ハウジング４、電極部５を備えており、ハウジング４内には電界共役流体（ＥＣＦ：Electro Conjugate Fluid）を含有する潤滑油Ｒが充填されている。電界共役流体の含有率は適宜変更することができる。

軸部材２は、一端部２ａ及び他端部２ｂの間にテーパ部２ｃを備えている。テーパ部２ｃは一端部２ａから他端部２ｂに向けて縮径する形状とされている。軸方向に対するテーパ部２ｃの外面の傾斜角度θは、電界共役流体の粘度等に応じて適宜変更することが好ましい。軸部材２の一端部２ａには、例えば軸方向に垂直な方向に突出し、軸部材２が軸支部３から抜けることを防止するための図示しない突起が複数設けられている。

軸部材２の側周面２ｄの周りには、軸部材２を軸支する筒状の軸支部３が設けられている。軸部材２の上記突起は、例えば軸支部３が下端面３ａに接するように設けられている。軸支部３の構成材料には例えば樹脂が用いられている。この樹脂には、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール等のフッ素系樹脂が用いられている。また、軸支部３には、潤滑油を含有させるための複数の空孔が形成された含油軸支部材を用いるようにしてもよい。これにより、軸部材２が回転するときに発生する熱により、含有された油がしみ出すようにすることが好ましい。

軸支部３の内周面３ｂには、図２に示すように、軸部材２の回転時に電界共役流体等の動圧を発生させるための溝３ｃが形成されている。溝３ｃは、例えばヘリングボーン溝のように略Ｖ字状の複数の溝で構成され、各溝３ｃは軸部材２と同心円状に設けられている。なお、溝の形状や形成位置はこれに限定されない。例えば、Ｖ字形状の代わりにＷ字状の溝を軸部材２と同心円状に複数設けるようにしてもよいし、軸部材２の側周面２ｄにこれらの溝を形成するようにしてもよい。

ハウジング４は、軸支部３及び軸部材２の一端部２ａ側を収容するように設けられ、軸部材２が貫通する開口端部４ａと、軸方向で開口端部４ａ側とは反対側の端部に設けられた壁部４ｂと、軸支部３の位置決めをする位置決め部４ｃとを備えている。ハウジング４の構成材料には、例えば樹脂が用いられている。この樹脂には、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアセタール等のフッ素系樹脂が用いられている。

電極部５は、第１の電極６、第２の電極７及び第１、第２の電極６、７に接続された直流電源８とを備えている。第１の電極６は、軸方向でハウジング４の開口端部４ａ側（開口端部４ａの近く）にハウジング４に収容されて、かつ、軸部材２の周りに環状に設けられている。第１の電極６は、開口端部４ａを封止するように設けられている。第２の電極７は、軸方向で壁部４ｂ側（壁部４ｂの近く）にハウジング４に収容されて、かつ、軸部材２の一端部２ａの周りに環状に設けられている。第１の電極６及び第２の電極７は、第１の電極６が第２の電極７より高電位となるように直流電源８に接続されている。第１の電極６の内周面６ａと、テーパ部２ｃの外面とで形成された隙間は、一端部２ａ側から他端部２ｂ側に向けて広くなるように設定されている。位置決め部４ｃにより、第２の電極７と軸支部３の下端面３ａとが離間して設けられている。

図３は軸受け装置１の電界共役流体の導電率−粘度グラフである。

ハウジング４の隙間Ｇに充填されている電界共役流体には、図３のグラフで、例えば導電率＝４×１０^−１０Ｓ／ｍ、粘度＝１×１０^０Ｐａ・ｓで表される点Ｌ、導電率＝４×１０^−１０Ｓ／ｍ、粘度＝１×１０^−４Ｐａ・ｓで表される点Ｍ、導電率＝５×１０^−６Ｓ／ｍ、粘度＝１×１０^−４Ｐａ・ｓで表される点Ｎを頂点とする直角三角形の内部に、導電率及び粘度で表される点が含まれる例えばデカン二酸ジブチル等の化合物が用いられている。第１の電極６と第２の電極７とが電界共役流体を含有する潤滑油Ｒに浸された状態で、直流電源８により直流高電圧を印加すると、両電極５、６間で電界共役流体が活発に流動する（ＥＣＦ現象）ことが知られている。

図４は軸受け装置１を備えたモータを示す断面図である。モータ１０は例えばパーソナルコンピュータの冷却用のファンモータ等に用いられる。

モータ１０は、ステータ１１と、ステータ１１の周りを回転可能なロータ１２とを備えている。

ステータ１１は、軸受け装置１、軸受け装置１を収容するホルダ１３、ホルダ１３の外側に設けられた鉄心１４及び鉄心１４に巻かれたコイル１５を備えている。軸受け装置１は、例えば接着剤を介してホルダ１３に圧入されている。

ロータ１２は、ロータハウジング１６と、マグネット１７とを備えている。ロータハウジング１６の中央には貫通孔１６ａが形成されており、この貫通孔１６ａに軸部材２が貫通して設けられている。ロータハウジング１６には、鉄心１４に対向するようにマグネット１７が設けられている。マグネット１７は、例えばロータハウジング１６の周方向に着磁方向が沿うように設けられている。このような構成により、軸部材２、ロータハウジング１６及びマグネット１７が一体的に回転可能になっている。

次に、本実施形態の軸受け装置１を備えたモータ１０の動作について図面を参照して説明する。

モータ１０のコイル１５に電流を流すと、コイル１５の周りに磁界が発生し、マグネット１７が回転力を受け、軸部材２が回転する。このとき、直流電源８により電圧を印加すると、第１の電極６と第２の電極７との間に電界が発生する。ハウジング４の隙間Ｇ（図１参照）に充填されている電界共役流体には、この電界により第１の電極６側から第２の電極７側に力が働くようになる。

以上のように、本実施形態では、電界共役流体が潤滑油Ｒに含有されており、軸受け装置１は、ハウジング４の開口端部４ａ側から壁部４ｂ側に向けて潤滑油Ｒに力が働くように、潤滑油Ｒに電界を発生させるための電極部５を備えている。このため、例えば軸受け装置１が横置きされたり衝撃を加えられたりして潤滑油Ｒが波立ち飛散しそうになっても、電極部５により電圧を印加することで電界を発生させ、電界により電界共役流体が活発に流動する性質を用いて、ハウジング４の開口端部４ａ側から壁部４ｂ側に向けて潤滑油Ｒに力を働かせることができる。従って、潤滑油Ｒが開口端部４ａから漏洩することを防止することができる。

例えばモータ１０を使用するときに、常に直流電源８により電圧を印加することで、軸受け装置１の内部に引き込み力を発生させて、確実に潤滑油Ｒの漏洩を防止することができる。仮に、軸受け装置１が横置きされたり衝撃を加えられたり軸受け装置１が高温状態に置かれたりして膨張係数の大きい潤滑油Ｒの油面が上昇して溢れても、直流電圧を印加し続けることで、常温に戻ったときや衝撃が収まったとき等にＥＣＦ効果によりハウジング４内に潤滑油Ｒを引き込むことができる。

以上のように、本実施形態では、第１の電極６は軸部材２の軸の周りに環状に設けられているため、軸部材２の周りの隙間Ｇの電界の強さを大きくすることができる。したがって、効率的に潤滑油Ｒに力を働かせて漏洩を防止することができる。また、第２の電極７は軸部材２の軸の周りに環状に設けられているため、第１の電極６及び第２の電極７が共に環状となり、軸部材２の周りの隙間Ｇの電界の強さを更に大きくすることができる。これにより、効率的に潤滑油Ｒに力を働かせて漏洩を防止することができる。

本実施形態では、軸部材２は、第１の電極６の近くでハウジング４の壁部４ｂ側から開口端部４ａ側に向けて縮径するテーパ部４ｃを備えている。このため、ＥＣＦ現象に加えて、テーパ部４ｃにより潤滑油Ｒの表面張力を用いて潤滑油Ｒの漏洩を防止することができる。傾斜角度θは、例えば、電界共役流体の粘度が小さい場合には、傾斜角度θを大きくするようにすればよい。

本実施形態では、軸支部３とハウジング４との構成材料に絶縁性を有する樹脂が用いられているため、他の部材を用いることなく第１の電極６と第２の電極７とが短絡することを防止することができる。従って、部品点数の増加を防止し低コスト化を図ることができる。

本実施形態では、軸支部３と第２の電極７とを離間させるための位置決め部４ｃがハウジング４に形成されているため、例えば軸支部３の下端面３ａを位置決め部４ｃに係合させることで、第２の電極７に対して軸支部２３を離間して設けることができる。従って、第２の電極７と軸支部３とが短絡することを防止することができる。

次に本発明の第２の実施の形態について第１の実施の形態と異なる箇所を中心に図面を参照して説明する。なお、以下においては、第１実施形態と同一の構成部材等には同一の符号を付しその説明を省略し異なる箇所を中心に説明する。

図５は本発明に係る第２の実施の形態の軸受け装置を示す断面図である。

第２の実施形態の軸受け装置２０は、樹脂製の軸支部３を用いる代わりに金属製の軸支部２３が用いられている。第１の電極２６は、例えば上記第１の電極６より軸方向の長さ（厚さ）が短く設定されている。軸支部２３に含油軸支部材を用いるようにすることが好ましい。第１の電極２６と軸支部２３との間には、円環状の絶縁部材２８が設けられている。このような構成により、軸支部２３の強度を高めることができると共に、絶縁部材２８が環状なので、軸部材２を貫通させつつ軸支部２３と第１の電極２６との短絡を防止することができる。絶縁部材２８の構成材料には、例えばハウジング４と同一の樹脂が用いられている。

本実施形態では、上記実施形態と同様に、位置決め部４ｃがハウジング４に形成されているため、第２の電極７に対して軸支部２３を離間して設け、第２の電極７と軸支部２３とが短絡することを防止することができると共に、第２の電極７及び軸支部２３が共に金属製であっても、短絡を防止するために別の樹脂製部品を用いる必要がないので、低コスト化を図ることができる。

図６は本発明に係る第３の実施の形態の軸受け装置を示す断面図である。

第３の実施形態の軸受け装置３０は、軸支部３及びハウジング４を用いる代わりに軸部材２を軸支すると共に、軸部材２を収容可能なハウジング３４が用いられている。つまり、軸支部３４ａとハウジングとが一体成形されている。これにより、軸支部３４ａとハウジング３４とを別部材とする必要がなく、部品点数を減少させることができるので、軸受け装置３０の低コスト化を図ることができる。

ハウジング４は例えば樹脂でなっている。また、第２の電極７の代わりに第２の電極７より直径が小さい環状の第２の電極３７が用いられている。第２の電極３７は、内周面３７ａが潤滑油Ｒに浸った状態でハウジング３４に埋設されている。これにより、軸受け装置３０の小型化を図ると共に、第２の電極３７がハウジング３４から外れることを防止することができる。

図７は本発明に係る第４の実施の形態の軸受け装置を示す断面図である。

第４の実施形態の軸受け装置４０は、金属製のハウジング４４と、第１の電極２６とハウジング４４との間に設けられた絶縁部材４８と、第２の電極３７とハウジング４４との間に設けられた絶縁部材４７とを備えている。

絶縁部材４８は、軸部材２が貫通する貫通孔４８ａが形成された底面部４８ｂと、軸部材２の周りに設けられた側周壁４８ｃとを備えている。絶縁部材４７は、第２の電極３７の内周面３７ａ以外の面を全て被覆するように設けられている。絶縁部材４７、４８の構成材料には樹脂が用いられている。

ハウジング４４は、金属性であり、軸部材２の側周面２ｄの周りに設けられ軸部材２を軸支可能な軸支部４４ａを備えている。つまり、軸支部４４ａがハウジング４４に一体成形されている。

本実施形態では、ハウジング４４及び軸支部４４ａが金属製であるので、軸受け装置４０の強度を強くすることができる。第１の電極２６とハウジング４４との間に第１の電極２６とハウジング４４とを隔てるように絶縁部材４８が設けられ、第２の電極３７とハウジング４４との間に第２の電極３７とハウジング４４とを隔てるように絶縁部材４７が設けられているので、第１の電極２６と第２の電極３７とが短絡することを防止することができる。

本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

上記実施形態では、電界共役流体にデカン二酸ジブチルを用いる例を示した。しかし、デカン二酸ジブチルに限定されず、例えばジブチルアジペート、トリブチルシトレート、モノブチルマレエート、ジメチルフタレート、トリアセチン、エチルセルソルブアセテート、酢酸−２−（２−エトキシエトキシ）エチル、１，２ジアセトキシエタン、トリエチレングリコールジアセテート、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、３−メトキシ−３−メチルブチルアセテート、フマル酸ジブチル、２−エチルヘキシルベンジルフタレート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、メチルアセチルリシノレート、２−エチルヘキシルパルミテート、ジブチルイタコネート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ブチルステアレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレート、２，２−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、９，１０−エポキシブチルステアレート、テロラヒドロフタル酸ジオクチルエステル、 トリブチルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリス（クロロエチル）ホスフェート、２−メチルアセト酢酸エチル、１−エトキシ−２−アセトキシプロパン、２−（２，２−ジクロロビニル）−３，３−ジメチルシクロプロパンカルボキシリックアシッドメチルエステル、リナリルアセテート、デカン二酸ジブチル、ブチルステアレート、ブチルステアレート、ドデカン二酸ジブチル等を用いてもよいし、これらの化合物の混合物を用いてもよい。

上記各実施形態では、棒状の軸部材２を有する軸受け装置１等を例示した。しかし、軸部材２の形状はこれに限定されず、例えば断面Ｔ字状の軸部材を有する軸受け装置に本発明を適用するようにしてもよい。

上記実施形態では、本実施形態の軸受け装置１等をパーソナルコンピュータの冷却用のファンモータに用いる例を示した。しかし、これに限定されず、例えば、光ピックアップ装置のスピンドルモータ等の軸受け装置、あるいはその他様々な軸受け装置に適用することができる。

本発明に係る第１の実施形態の軸受け装置を示す断面図である。 図１に示す軸受け装置の軸支部を示す断面図である。 図１に示す軸受け装置の電界共役流体の導電率−粘度グラフである。 図１に示す軸受け装置を備えたモータを示す断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の軸受け装置を示す断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態の軸受け装置を示す断面図である。 本発明に係る第４の実施の形態の軸受け装置を示す断面図である。

符号の説明

１、２０、３０、４０…軸受け装置
２…軸部材
２ｃ…テーパ部
３、２３、３４ａ、４４ａ…軸支部
４、３４、４４…ハウジング
４ａ…開口端部
４ｂ…壁部
４ｃ…位置決め部
５…電極部
６…第１の電極
７、３７…第２の電極
８…直流電源
２８、４７、４８…絶縁部材
Ｒ…潤滑油

Claims (9)

1. 軸部材と、
   前記軸部材を回転可能に軸支する軸支部と、
   開口端部と、前記軸部材の軸方向で前記開口端部側とは反対側の端部に設けられた壁部とを有し、前記軸部材及び前記軸支部を収容するように設けられたハウジングと、
   前記ハウジング内に充填された電界共役流体を含有する潤滑油と、
   前記開口端部側から前記壁部側に向けて前記潤滑油に力が働くように、該潤滑油に電界を発生させるための電極部と
   を具備することを特徴とする軸受け装置。
2. 請求項１に記載の軸受け装置であって、
   前記電極部は、
   前記ハウジング内の前記開口端部側に設けられた第１の電極と、
   前記ハウジング内の前記壁部側に設けられた第２の電極と
   を有することを特徴とする軸受け装置。
3. 請求項２に記載の軸受け装置であって、
   前記第１の電極は前記軸部材の軸の周りに環状に設けられていることを特徴とする軸受け装置。
4. 請求項３に記載の軸受け装置であって、
   前記第２の電極は前記軸部材の軸の周りに環状に設けられていることを特徴とする軸受け装置。
5. 請求項２に記載の軸受け装置であって、
   前記軸部材は、前記第１の電極の近くに設けられ前記ハウジングの前記壁部側から前記開口端部側に向けて縮径するテーパ部を有することを特徴とする軸受け装置。
6. 請求項２に記載の軸受け装置であって、
   前記ハウジングと前記軸支部とが絶縁性を有することを特徴とする軸受け装置。
7. 請求項２に記載の軸受け装置であって、
   前記ハウジングは絶縁性を有し、
   前記軸支部は金属製であり、
   当該軸受け装置は、前記軸支部と前記第１の電極とを絶縁するために前記軸支部と前記第１の電極との間に設けられた第１の絶縁部材を更に具備することを特徴とする軸受け装置。
8. 請求項２に記載の軸受け装置であって、
   前記ハウジングは、前記第２の電極から前記軸支部を離間させるための位置決め部を有することを特徴とする軸受け装置。
9. 請求項２に記載の軸受け装置であって、
   前記ハウジングと前記軸支部は金属製で一体的に設けられ、
   当該軸受け装置は、
   前記ハウジングと前記第１の電極とを絶縁するために前記ハウジングと前記第１の電極との間に設けられた第１の絶縁部材と、
   前記ハウジングと前記第２の電極とを絶縁するために前記ハウジングと前記第２の電極との間に設けられた第２の絶縁部材と
   を更に具備することを特徴とする軸受け装置。

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