JP2006129696A - 流体動圧軸受モータ及びこのモータが使用するファン - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤の分配効果が良く、且つ、漏洩を有効に防止できる流体動圧軸受が有るモータを提供する。
【解決手段】動圧発生溝１００が、第一の分配流路部１３と第二の分配流路部１６とを含み、第一の分配流路部１３が、間隔を有して配列された複数の第一の流路１３ａと、各々の第一の流路１３ａと交差して配列された複数の第二の流路１３ｂとを有し、第二の分配流路部１６が、間隔を有して配列された複数の第三の流路１６ａと、各々の第三の流路１６と交差して配列された複数の第四の流路１６ｂとを有し、第一の流路１３ａが、一方の側において第二の流路１３ｂと第一の分配流路部１３の低圧部１９で会合され、第三の流路１６ａが、一方の側において第四の流路１６ｂと第二の分配流路部１６の低圧部１９で会合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータに係り、特に流体動圧軸受が有るモータ及びこのモータを使用するファンに関するものである。

現在、小型モータにおいては、モータの回転時の磨耗や騒音を発生することを防止し、且つ、回転軸の回転に伴う発生の振動を低減すると共に、回転の安定性が良く、長期の使用に耐え得る流体動圧軸受の要請がますます高まっている。

図６を参照すれば、一つのモータは軸受８１と、軸受８１に挿入した相対回転する回転軸８０とを備えており、該回転軸８０の外周面と軸受８１の内周面との間に微小隙間を形成すると共に、該軸受８１の内周面に動圧発生用溝８２を形成し、この微小隙間に潤滑剤を保持させてラジアル軸受けが構成されている。回転軸８０が軸受８１と相対に回転すると、この潤滑剤には動圧発生溝８２の働きによりラジアル方向の動圧が作用し、ラジアル方向で回転軸８０と軸受８１との非接触状態を保つことになる。

動圧発生溝によって軸受の性能を体現できる。従来技術において流体動圧軸受の動圧発生溝は、一般に「Ｖ」字型の溝が使用される。図７は、図６の該動圧発生用溝８２の円周方向での展開図である。この動圧発生用溝８２は、「Ｖ」字型の溝が使用され、両端側の分配路８７ａ、８７ｂ、及びこの二つの分配路８７ａ、８７ｂが交差形成された交差部８８を含んでいる。この回転軸８０が回転するときに、前記潤滑剤は該「Ｖ」字型の溝８２の両端側の分配路８７ａ、８７ｂから交差部８８へ流動すると、この交差部８８に高圧の区域が形成され、従って、回転軸とスリーブとを非接触状態で回転できる。

この両端側の分配路８７ａ、８７ｂ終端が空気と触れ、この回転軸８０が回転するときに、前記溝８２の両端側の分配路８７ａ、８７ｂ終端の圧力が大気圧より小さいから、潤滑剤が漏ることを防止しようとしている。しかし、このような従来の流体動圧軸受において、前記「Ｖ」字型の溝は分配路８７ａ、８７ｂだけがあるので、各分配路内の潤滑剤の分配が不充分となり、この場所で低圧部の圧力と大気圧との差を大きくすることができず、この回転軸８０の回転に伴って発生する振動に起因して、潤滑剤が軸受８１の開口側端面から流出してしまう不具合を完全に防止することが困難であった。

また、前記軸受８１がモータのハウジング８３内に配置される際に、該動圧軸受の内部に空気が残ることがある。そのため、このような動圧軸受が大きな温度変化に頻繁にさらされる場合、軸受８１内の空気が膨張収縮を繰り返す。この際、空気の膨張が原因で潤滑流体が軸受８１の開口側端面から漏洩し、空気の収縮が原因で潤滑流体が不足して該動圧軸受の信頼性をさらに損ねてしまう。この問題を解決するために、前記軸受８１の外表面とハウジング８３の内表面との間において、ハウジング８３の開口部から底面にまで延びる通気路８５がハウジング８３の内壁に形成されている。該通気路８５は、潤滑流体が流出しないように０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下にされる。従って、潤滑流体の表面張力により、潤滑流体が流出しないようになっている。

しかし、内径の小径化、例えば、軸受内径を２ｍｍ以下にすると、加工バイトのシャンク径を１ｍｍ以下にしなければならず、加工の際の材料の振れ回り等により、加工バイトが異常な振動を起こして、加工バイトの折損が頻繁に発生してしまう。これを防ぐため、加工速度を落すと加工時間が増加し、軸受コストの増大を招いていた。この場合、前記ハウジング８３に通気路８５を加工すると共に、軸受８１の内周面に動圧発生溝８２を加工しなければならないので、ハウジング８３や軸受８１に相当の加工コストが必要となって、されに軸受の加工コストの増大を招いている。また、ハウジング８３や軸受８１がそれぞれ加工されるので、それらを組み合わせる際に選別が必要となり、ハウジング８３と軸受８１とを組み合わせることに十分な注意が必要であった。

従って、本発明は、潤滑剤の分配効果が良く、且つ、漏洩を有効に防止できる流体動圧軸受が有るモータを提供することを目的とする。

また、本発明は、前記モータを使用するファンを提供することを別の目的とする。

前記目的を実現するために、本発明に係る流体動圧軸受モータは、支持部、前記支持部の外周面に取付けたステータ、及び前記支持部に対して回転自在に支持されているロータとから成り、前記ロータが回転軸と、前記ステータと対向して取り付けられた磁石部とを含んで、前記支持部が前記回転軸を収納するための軸孔を設けられた軸受を有し、前記軸受の内周面及び前記回転軸の外周面の少なくとも一つの面に動圧発生溝を形成し、前記軸受の内周面と前記回転軸の外周面とが相対回転するときに、前記動圧発生溝内に潤滑剤が設けられる流体動圧軸受モータにおいて、前記動圧発生溝が、第一の分配流路部と第二の分配流路部とを含み、前記第一の分配流路部が、間隔を有して配列された複数の第一の流路と、各々の第一の流路と交差して配列された複数の第二の流路とを有し、前記第二の分配流路部が、間隔を有して配列された複数の第三の流路と、各々の第三の流路と交差して配列された複数の第四の流路とを有し、前記第一の流路が、一方の側において前記第二の流路と前記第一の分配流路部の低圧部で会合され、前記第三の流路が、一方の側において前記第四の流路と前記第二の分配流路部の低圧部で会合されている。

また、前記第一の流路が、他方の側において前記第二の流路と高圧部で会合され、前記第三の流路が、他方の側において前記第四の流路と高圧部で会合されている。
また、前記第一の流路と第二の流路とが前記第一の分配流路部の高圧部で会合された会合部が、前記第三の流路と第四の流路とが前記第二の分配流路部の高圧部で会合された会合部と会合されて、高圧集合部が形成されている。

前記別の目的を実現するために、本発明に係るファンは、空洞部が形成された壁体と、前記空洞部内に取付けた支持部と、前記支持部外周面に取付けたステータと、前記支持部に対して回転自在に支持されているロータとを有し、前記壁体は前記支持部である底板を有し、前記ロータは回転軸と、前記回転軸の一端が略中央に固定された基板と、前記基板の周縁部に形成されて内周面がステータと径方向に対向する円筒部と、円筒部の外面に取り付けられた複数の羽根と、円筒部の内面にステータの鉄心と対向して取り付けられた磁石部とを備え、前記支持部は前記回転軸を収納するための軸孔を設けられた軸受を有し、前記軸受の内周面及び前記回転軸の外周面の少なくとも一つの面に動圧発生溝を形成し、前記軸受の内周面と前記回転軸の外周面とが相対回転するときに、前記動圧発生溝内に潤滑剤が設けられるファンにおいて、前記動圧発生溝が、第一の分配流路部と第二の分配流路部とを含み、前記第一の分配流路部が、間隔を有して配列された複数の第一の流路と、各々の第一の流路と交差して配列された複数の第二の流路とを有し、前記第二の分配流路部が、間隔を有して配列された複数の第三の流路と、各々の第三の流路と交差して配列された複数の第四の流路とを有し、前記第一の流路が、一方の側において前記第二の流路と前記第一の分配流路部の低圧部で会合され、前記第三の流路が、一方の側において前記第四の流路と前記第二の分配流路部の低圧部で会合されている。

本発明の流体動圧軸受モータ及び前記モータが使用するファンは以下の利点を少なくとも含む。本発明のモータの流体動圧軸受の動圧発生溝では、各低圧部がすべて二つの分配路を含むので、低圧部の潤滑剤を速く分配させることができ、圧力が比較的小さな低圧部を得ることができる。従って、潤滑剤の漏洩を有効に防止できる。
また、前記第一の流路及び第三の流路のそれぞれは、低圧部とは他方の側において、第二の流路及び第四の流路と高圧部で会合されていると共に、前記第一の流路と第二の流路とが会合されて形成された高圧部が、前記第三の流路と第四の流路とが会合されて形成された高圧部と更に会合されて高圧集合部を形成し、網状の動圧発生溝が形成されているので、回転軸の外周面と軸受の内周面との非接触状態が効果的に保たれる。

以下、図面を参照して、本発明に係るモータ及びこのモータを使用するファンの具体例の構成を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例によるモータ及びファンの断面図である。本発明のモータ及びファンは、内部に空洞部２が形成された壁体１と、該空洞部２内に取付けた支持部４０と、該支持部４０の外周面に取付けたステータ５０と、及び該支持部４０上に支持されているロータ６０とを含んでいる。

該壁体１は合成樹脂から製造されており、該壁体１の底面に底板１０が設けられている。

ステータ５０は、概略的には上部と下部のそれぞれの位置に取り付けられた二つの絶縁性の支持部材５２と、該二つの支持部材５２の間に取付けられた鉄心５１と、鉄心５１の回りを取り巻く駆動用のコイル５３と、フレキシブルプリント基板５４とを有している。その鉄心５１とコイル５３とは非接触状態に保持される。フレキシブルプリント基板５４はコイル５３に電気的に接続されている。

ロータ６０は、前記支持部４０に回転自在に挿入された回転軸６８と、回転軸６８の一端を略中央で固定しているカップ状の基板６２と、該基板６２の周縁部に形成されて内周面がステータ５０と径方向に対向する円筒部６３と、円筒部６３の外面に取り付けられた複数の羽根６４と、円筒部６３の内面にステータ５０の鉄心５１と対向して取り付けられた磁石部６６とを備える。

図２を参照して支持部４０について詳細に説明すると、支持部４０は、前記壁体１の底板１０の中央部に形成されたハウジング３０と、該ハウジング３０内に収納された軸受２０とを有する。

ハウジング３０は、銅などの金属材料から製造され、該ハウジング３０と前記壁体１の底板１０とは射出成形により一体成型されている。ハウジング３０の外周面にはステータ５０を取付けるための段差部３２が形成されている。前記軸受２０はハウジング３０の下端開口から挿入され、ハウジング３０の上端に内周側へ突出するように形成された係止部３４によって上方向への抜け止めが為されている。

前記軸受２０の軸心方向に前記回転軸６８を収納するための軸孔２１、及び軸孔２１とその底部で連通した通気路２５が設けられて、該軸孔２１の底部が密封されている。通気路２５は、軸孔２１と平行に延在し、大気に連通した通気穴２４と、軸孔２１と直交して軸孔２１の底部及び通気穴２４を連通させる連接穴２３とを有する。通気穴２４と連接穴２３とが会合している部分には、連接穴２３、通気穴２４及び外部に連通しており、内径が前記連接穴２３よりも大きいプラグ穴２６が設けられ、前記プラグ穴２６を塞いで潤滑剤の漏洩を防止するためのプラグ２７が配されている。この場合、回転軸６８を前記軸受２０の軸孔２１に挿入する際に、この回転軸６８の端部と軸孔２１の底部との間の空気が前記通気路２５から逃げ出す。従って潤滑剤内に空気が残ることを防止できる。

前記軸受２０の軸孔２１の底部には、前記回転軸６８と相対的な位置に耐摩板２２が配されている。該耐摩板２２は、高い耐摩耗性を有する合成樹脂から製造された。

軸６８の外周面及び軸受２０の内周面の間に微小隙間が形成されると共に、軸受２０の内周面若しくは回転軸６８の外周面に網状の動圧発生溝１００が形成されている。また、前記微小隙間に潤滑材を配し、回転軸６８と軸受２０とが相対的に回転可能に支持されている。回転軸６８が軸受２０と相対的に回転するのに伴って、動圧発生溝１００の働きにより、この潤滑剤にラジアル方向の動圧が発生する。従って、このラジアル方向で回転軸６８と軸受２０とが非接触状態となって相対的に回転できる。

図３は、本発明の流体動圧軸受２０の動圧発生溝１００の円周方向での展開図である。前記動圧発生溝１００は、第一の分配流路部１３と第二の分配流路部１６とを含み、これら第一の分配流路部１３と第二の分配流路部１６とは、境界線１８を挟んで対称に形成されている。第一の分配流路部１３は、間隔を有して互いに平行に配列された複数の第一の流路１３ａ と、各々の第一の流路１３ａと交差して互いに平行に配列された複数の第二の流路１３ｂとを有する。第一の流路１３ａと第二の流路１３ｂとは、それぞれ前記境界線１８と鋭角を成し、これら二つの鋭角の大小が同じではなく、且つ、各第一の流路１３ａの両端部には、それぞれその両側に近寄る二つの第二の流路１３ｂの両端部と連接する連接部が形成されている。ここで、境界線１８に近寄る連接部は高圧部１７であり、境界線１８から離れた連接部は低圧部１９である。また、前述のように第二の分配流路部１６は、境界線１８を挟んで第一の分配流路部１３と対称に配されている。即ち、該第二の分配流路部１６は、第一の流路１３ａと境界線１８を挟んで対称の位置に間隔を有して互いに平行に配列された複数の第三の流路１６ａと、第二の流路１３ｂと境界線１８を挟んで線対称の位置に間隔を有して互いに平行に配列された複数の第四の流路１６ｂとを有する。第二の分配流路部１６には、第一の分配流路部１３と同様に、高圧部１７と低圧部１９とが形成されている。前記第一の分配流路部１３と第二の分配流路部１６とのそれぞれの二つの高圧部１７の会合部は、境界線１８の近傍に生じ、更に高圧集合部１７Ａが形成されている。従って、上記回転軸６８と軸受２０との非接触状態が効果的に保たれる。

全体から見て、動圧発生溝１００は、互いに連結した複数の「Ｖ」字型の溝が組み合わされて成り、各「Ｖ」字型の溝は二つの分配流路部１３、１６を含み、また、これら分配流路部１３、１６のそれぞれが、更に二つの比較的に小さな分配路１３ａと１３ｂ、分配路１６ａと１６ｂを含んでいる。更に、第一（二）の分配流路部１３（１６）において、分配路１３ａ（１６ａ）と分配路１３ｂ（１６ｂ）とには、境界線１８により近い場所、及び境界線１８からより離れた場所にてそれぞれ低圧部１９及び高圧部１７が形成され、網状の動圧発生溝１００が構成されている。

回転軸６８が軸受２０と相対に回転するときには、動圧発生溝１００の働きにより、潤滑剤が低圧部１９から分配路１３ａ、１３ｂ、１６ａ、１６ｂに沿って高圧集合部１７Ａへ流動する。この際、高圧集合部１７Ａで潤滑剤にラジアル方向での動圧が発生する。該動圧は、このラジアル方向で回転軸６８と軸受２０との非接触状態を保つのに利用される。一方で、低圧部１９における潤滑剤が、前記分配路１３ａ、１３ｂ若しくは前記分配路、１６ａ、１６ｂに沿って高圧集合部１７Ａへ流動する際、低圧部１９の圧力が漸次小さくなり、軸受２０の開口側の端面からの潤滑剤流出が有効的に防止される。

図４及び図５を参照し、本発明によるモータ及びファンの別の実施状態を示す。この実施状態が上述した実施状態と異なっているのは、ファン２００’の支持部４０’のハウジングと軸受とが一体化されている点である。その他の部分については、上述した実施形態に対応して同様に、支持部４０’は、軸孔２１’、この軸孔２１’の底部に設けられた耐摩板２２’、軸孔２１’と連通した通気路２５’、及びプラグ２７’を有する。

本発明に係る実施の形態におけるモータ及びファンの断面図である。 図１に示すファンの支持部の断面拡大図である。 図２に示す支持部の動圧発生溝の円周方向での展開図である。 本発明に係る別の実施の形態におけるモータ及びファンの断面図である。 図４に示すファンの支持部の断面拡大図である。 従来のファンの断面図である。 図６に示す動圧発生溝の円周方向での展開図である。

符号の説明

２００、２００’ ファン
１ 壁体
２ 空洞部
１０ 底板
２０ 軸受
２１、２１’ 軸孔
２２、２２’ 耐摩板
２３ 通気穴
２４ 連接穴
２５、２５’ 通気路
２６ プラグ穴
２７、２７’ プラグ
３０ ハウジング
３２ 段差部
３４ 係止部
４０、４０’ 支持部
５０ ステータ
５１ 鉄心
５２ 支持部材
５３ コイル
５４ フレキシブルプリント基板
６０ ロータ
６２ 基板
６３ 円筒部
６４ 羽根
６６ 磁石部
６８ 回転軸
１００ 動圧発生溝
１３ 第一の分配流路部
１３ａ 第一の流路
１３ｂ 第二の流路
１６ 第二の分配流路部
１６ａ 第三の流路
１６ｂ 第四の流路
１７ 高圧部
１８ 境界線
１９ 低圧部

Claims (11)

1. 支持部、前記支持部の外周面に取付けたステータ、及び前記支持部に対して回転自在に支持されているロータとから成り、前記ロータが回転軸と、前記ステータと対向して取り付けられた磁石部とを含んで、
   前記支持部が前記回転軸を収納するための軸孔を設けられた軸受を有し、
   前記軸受の内周面及び前記回転軸の外周面の少なくとも一つの面に動圧発生溝を形成し、前記軸受の内周面と前記回転軸の外周面とが相対回転するときに、前記動圧発生溝内に潤滑剤が設けられる流体動圧軸受モータにおいて、
   前記動圧発生溝が、第一の分配流路部と第二の分配流路部とを含み、前記第一の分配流路部が、間隔を有して配列された複数の第一の流路と、各々の第一の流路と交差して配列された複数の第二の流路とを有し、前記第二の分配流路部が、間隔を有して配列された複数の第三の流路と、各々の第三の流路と交差して配列された複数の第四の流路とを有し、前記第一の流路が、一方の側において前記第二の流路と前記第一の分配流路部の低圧部で会合され、前記第三の流路が、一方の側において前記第四の流路と前記第二の分配流路部の低圧部で会合されていることを特徴とする流体動圧軸受モータ。
2. 前記第一の流路のそれぞれが互いに平行に配列され、第二の流路のそれぞれが互いに平行に配列され、第三の流路のそれぞれが互いに平行に配列され、及び第四の流路のそれぞれが互いに平行に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受モータ。
3. 前記第一の流路が、他方の側において前記第二の流路と高圧部で会合され、前記第三の流路が、他方の側において前記第四の流路と高圧部で会合されていることを特徴とする請求項１に記載の流体動圧軸受モータ。
4. 前記第一の流路と第二の流路とが前記第一の分配流路部の高圧部で会合された会合部が、前記第三の流路と第四の流路とが前記第二の分配流路部の高圧部で会合された会合部と会合されて、高圧集合部が形成されていることを特徴とする請求項２記載の流体動圧軸受モータ。
5. 前記軸孔の底部で連通した通気路が設けられて、前記軸孔の底部が密封されて、前記通気路は、前記軸孔と平行に延在し、大気に連通した通気穴と、前記軸孔と直交して前記軸孔の底部及び通気穴を連通させる連接穴とを有し、前記通気穴と前記連接穴とが会合している部分には、前記連接穴、前記通気穴及び外部に連通しており、内径が前記連接穴よりも大きいプラグ穴が設けられ、該プラグ穴を塞いで潤滑剤の漏洩を防止するためのプラグが配されていることを特徴とする請求項１記載の流体動圧軸受モータ。
6. 前記支持部には、前記軸受が収納されるハウジングが設けられていることを特徴とする請求項１記載の流体動圧軸受モータ。
7. 前記軸受が前記ハウジングの下端の開口から挿入され、前記ハウジングの上端に内周側へ突出するように形成された係止部によって上方向への抜け止めが為されていることを特徴とする請求項６記載の流体動圧軸受モータ。
8. 前記支持部が前記軸受を収納されたハウジングに設けられ、前記ハウジングと前記軸受とが一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の流体動圧軸受モータ。
9. 空洞部が形成された壁体と、前記空洞部内に取付けた支持部と、前記支持部外周面に取付けたステータと、前記支持部に対して回転自在に支持されているロータとを有し、
   前記壁体は前記支持部である底板を有し、
   前記ロータは回転軸と、前記回転軸の一端が略中央に固定された基板と、前記基板の周縁部に形成されて内周面がステータと径方向に対向する円筒部と、円筒部の外面に取り付けられた複数の羽根と、円筒部の内面にステータの鉄心と対向して取り付けられた磁石部とを備え、
   前記支持部は前記回転軸を収納するための軸孔を設けられた軸受を有し、
   前記軸受の内周面及び前記回転軸の外周面の少なくとも一つの面に動圧発生溝を形成し、前記軸受の内周面と前記回転軸の外周面とが相対回転するときに、前記動圧発生溝内に潤滑剤が設けられるファンにおいて、
   前記動圧発生溝が、第一の分配流路部と第二の分配流路部とを含み、前記第一の分配流路部が、間隔を有して配列された複数の第一の流路と、各々の第一の流路と交差して配列された複数の第二の流路とを有し、前記第二の分配流路部が、間隔を有して配列された複数の第三の流路と、各々の第三の流路と交差して配列された複数の第四の流路とを有し、前記第一の流路が、一方の側において前記第二の流路と前記第一の分配流路部の低圧部で会合され、前記第三の流路が、一方の側において前記第四の流路と前記第二の分配流路部の低圧部で会合されていることを特徴とするファン。
10. 前記軸孔の底部で連通した通気路が設けられて、前記軸孔の底部が密封されて、前記通気路は、前記軸孔と平行に延在し、大気に連通した通気穴と、前記軸孔と直交して前記軸孔の底部及び通気穴を連通させる連接穴とを有し、前記通気穴と前記連接穴とが会合している部分には、前記連接穴、前記通気穴及び外部に連通しており、内径が前記連接穴よりも大きいプラグ穴が設けられ、前記プラグ穴を塞いで潤滑剤の漏洩を防止するためのプラグが配されていることを特徴とする請求項９記載のファン。
11. 前記支持部には、前記軸受が収納されるハウジングが設けられていることを特徴とする請求項９記載のファン。

Images