JP2007198555A - モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロータ(R)は軸(13)付ハブ(2)とSリング(12)とを含み、ステータ(S)はベース(5)とIシール(15)とフランジ(10c)があるスリーブ(10)とを含み、Sリングはフランジ及びIシール間に在り、ロータは、Sリング面(12a)と第1間隙(h1)で対向するフランジ面(10c1)との第1スラスト軸受(SB1)及びSリング他面(12b)と第2間隙(h2)で対向するIシール面(15a)との第2スラスト軸受(SB2)で方向に、スリーブ面(10b)と第3間隙(h3)で対向する軸面(13b)とのラジアル軸受(RB1,RB2)で径方向に支持され、ハブの筒壁内面(2c2)とIシール外面(15c)とのシール部(H)を備え、シール部,第2,第1,第3間隙がこの順に直列連結した経路(SJK)と、第3間隙外側と第2及び第1間隙の間との連結迂回路(I)とを有し両路に潤滑液(20)が充填される。
【選択図】図1
Description
そのため、モータの厚さ(軸方向の長さ)を薄くすることが難しいという課題があり、これを解決する構成のモータが特許文献1に開示されている。
すなわち、ラジアル動圧軸受は、軸とこの軸を軸支するスリーブとを含んで構成され、軸方向に離隔して一対配設されている。
また、スリーブの上面とハブの下面との対向する面の一方には動圧を発生させるスラスト動圧溝が設けられてスラスト動圧軸受が構成されており、このスラスト動圧溝により、ロータの回転時に、潤滑液に対してポンプインとなる力を作用せしめて潤滑液全体の圧力を高めている。
これにより、ハブとモータベースとには、ロータの回転時に互いに離れる方向の第1の力が作用する。
そして、これら第1及び第2の力との均衡をとることで、ステータに対してロータが浮上回転するよう構成されている。
また、スリーブに、軸方向に穿設された貫通孔を備え、この貫通孔が一対のラジアル軸受の軸方向における外側同士を連結することにより、動圧軸受の圧力バランスが外乱等により崩れそうになっても、潤滑液の圧力はこの貫通孔を伝播して軸受全体で平均化されるので、圧力バランスが崩れることがない、という特徴を有している。
この圧力は、潤滑液の圧力が貫通孔を移動する際の損失により、貫通孔が無い場合と比べて弱められるが、この従来のモータにおいては、貫通孔がスリーブの両端側を連結するように形成されているので孔長が長く、損失が比較的大きい。
従って、所定の力を得るために、動圧溝をより大きく形成する必要があり、結果としてモータが大型化する場合がある。
まず、スラスト動圧溝による潤滑液の圧力上昇は回転数に依存するが、マグネットによる吸引力は回転数に依存しない。
従って、回転数に応じてロータを浮上させる力のバランスを取ることが難しく、回転数の異なるモータを製造する場合には、それぞれ異なる設計をしなければならない。
すなわち、ハブがモータベースに近づくほど互いの反発力が増し、遠ざかるほど互いの反発力が弱まる。
従って、隙間の程度により生じる互いに反対方向となる力が同傾向に増減するのでバランスが取り難く、それぞれを最適な設計とするのが難しい。
1) ロータ(R)がステータ(S)に対して動圧軸受を介して回転自在とされたモータにおいて、
ロータ(R)は、
シャフト(13)と、該シャフト(13)が固定されその軸(CL)方向に立設する円筒壁(2c)を有するカップ状のハブ(2)と、前記円筒壁(2c)の内周面に固定されたスラストリング(12)と、を含み、
ステータ(S)は、
モータベース(5)と、該モータベース(5)に固定された円筒状のインナーシール(15)と、該インナーシール(15)の内周面(15d)に固定され、前記モータベース(5)と反対側の端部側に径方向で外側に延出するフランジ部(10c)を有するスリーブ(10)と、を含み、
前記スラストリング(12)は、前記軸(CL)方向において、前記フランジ部(10c)と前記インナーシール(15)との間に配設されており、
前記ロータ(R)は、
前記スラストリング(12)の一面(12a)と、該一面(12a)と第1の間隙(h1)を有して対向する前記スリーブ(10)の前記フランジ部(10c)の一面(10c1)と、前記第1の間隙(h1)に充填された潤滑液(20)と、により構成される第1のスラスト動圧軸受(SB1)、及び、前記スラストリング(12)の他面(12b)と、該他面(12b)と第2の間隙(h2)を有して対向する前記インナーシール(15)の端面(15a)と、前記第2の間隙(h2)に充填された前記潤滑液(20)と、により構成される第2のスラスト動圧軸受(SB2)によりスラスト方向に支持される一方、
前記スリーブ(10)の内周面(10b)と、該内周面(10b)と第3の間隙(h3)を有して対向する前記シャフト(13)の外周面(13b)と、前記第3の間隙(13b)に充填された前記潤滑液(20)と、により構成されるラジアル動圧軸受(RB1,RB2)によりラジアル方向に支持され、
前記円筒壁(2c)の内周面(2c2)と前記インナーシール(15)の外周面(15c)とにより構成された前記潤滑液(20)をシールするテーパシール部(TS〔H〕)を備え、
該テーパシール部(TS〔H〕)と前記第2の間隙(h2)と前記第1の間隙(h1)と前記第3の間隙(h3)とがこの順に直列に連結された主潤滑経路(SJK)を有すると共に、該主潤滑経路(SJK)における前記第3の間隙(h3)の外側と前記第2の間隙(h2)及び前記第1の間隙(h1)の間とを連結するバイパス経路(I)を有し、
前記主潤滑経路(SJK)と前記バイパス経路(I)とに前記潤滑液(20)が充填されて成ることを特徴とするモータ(50)である。
2) 前記バイパス経路(I)は、前記インナーシール(15)の内周面(15d)または前記スリーブ(10)の外周面(10e)に形成された凹部(15e)により成ることを特徴とする1)に記載のモータである。
図1は、本発明のモータの実施例を説明する断面図である。
図2は、本発明のモータの実施例における要部を説明する拡大断面図である。
図3は、本発明のモータの実施例における潤滑経路を説明するための模式図である。
図4は、本発明のモータの実施例における要部を説明するための部分断面図である。
図1に示すように、このモータ50は、ステータSと、ラジアル動圧軸受RB1,RB2及びスラスト動圧軸受SB1,SB2の各一対と、これらの動圧軸受を介してステータSに対して回転駆動するロータRとにより構成されている。
まず、ステータSについて説明する。
ステータSは、モータベース5と、このモータベース5に設けられた円筒部5aの外周面に固定されたコア6と、円筒部5aの内周面に接着または圧入により固定された環状のインナーシール15と、このインナーシール15の内周面15dに接着または圧入により固定され貫通孔10aを有する環状のスリーブ10と、を含んで構成されている。
また、インナーシール15の内周面15dには、図4にも示すように、軸CL方向に延在する溝15eが形成されている。この溝15eは、このインナーシール15にスリーブ10を嵌合させた際、インナーシール15の両端面側を連結する貫通孔となる。この貫通孔は潤滑液20が充填されて経路Iとなるもので、その詳細は後述する。
溝15eの断面形状は、図4において円弧状としてあるが、この円弧状に限定されるものではなく、内周面から凹んだ凹部であればよい。
次に、ロータRについて説明する。
ロータ4は、シャフト13と、このシャフト13が圧入固定された中心孔2aとこの中心孔2aと同心で径の異なる2つの円筒部2b,2cとを有する略カップ状のハブ2と、このハブ2の大径なる円筒部2bの内周面に固着されたリング状マグネット8と、小径なる円筒部2cの内周面に固定されたスラストリング12と、を含んで構成される。
シャフト13の上端部には段部13aが設けてあり、組み立ての際、ハブ2の中心孔2aにシャフト13を圧入することにより、ハブ2は段部13aにより軸CL方向の位置が規制されると共に所定の直角度で両者が一体化される。
この状態で、シャフト13の先端面13cは、カウンタープレート9と所定の間隙を介して対向するように寸法が設定されている。
そして、ハブ2はコア6及びマグネット8と共に磁気回路を構成し、外部に設けられたモータ駆動回路の制御により各コイル7に順次通電されて、ロータRは回転駆動される。
次に、動圧軸受、すなわち、ラジアル動圧軸受RB1,RB2及びスラスト動圧軸受SB1,SB2について詳述する。
各ラジアル動圧軸受RB1,RB2には、対向する外周面13bと内周面10bとの少なくとも一方に、動圧を発生させるための動圧溝RM1,RM2が形成されている。この動圧溝RM1,RM2は、例えばヘリングボーン状に形成される。
また、実施例においては、第1のラジアル動圧軸受RB1における動圧溝RM1の軸CL方向の形成幅W1を、第2のラジアル動圧軸受RB2における動圧溝RM2の軸CL方向の形成幅W2よりも狭く形成している。
これにより、シャフト13にかかる軸方向で異なる強さの側圧に対応した動圧が各ラジアル動圧軸受RB1,RB2で発生するので、高い軸剛性と低い軸ロスとの最適バランスが得られる。
第1のスラスト動圧軸受SB1は、ハブ2に固定したスラストリング12の上面12aと、スリーブ10におけるフランジ部10cの下面10c1と、両者の間隙h1(極狭につき図2には符号のみ記載)に充填された潤滑液20と、を含んで構成され、この上面12aと下面10c1との少なくとも一方に、動圧を発生させるスラスト動圧溝SM1(図示せず)が形成されている。このスラスト動圧溝SM1はポンプインの動圧を発生させ、例えばヘリングボーン状に形成される。
すなわち、テーパシール部TSは、インナーシール15の外周面15cとハブ2の小径なる円筒部2cの先端側の内周面2c2とで構成されている。
そして、潤滑液20の充填量を、それが外気と接する境界面(液面)が、このテーパシール部TSの途中に位置するように設定してあるので、毛細管現象により潤滑液20は、このテーパシール部TSによりシールされ、その外部への漏出が防止されている。
A:シャフト13の先端面13cとカウンタープレート9の上面9aとの間隙。
B:スリーブ10の内周面10bとシャフト13の外周面13bとの間隙(第1のラジアル動圧軸受RB1から第2のラジアル動圧軸受RB2を含む)。
C:スリーブ10におけるフランジ部10cの上面10c3とハブ2における円筒部2cよりも軸CL側の下面2dとの間隙。
D:フランジ部10cの外周面10c2とハブ2の円筒部2cの内周面2c1との間隙。
E:第1のスラスト軸受SB1。
F:スラストリング12の内周面12cとこれに対向するスリーブ10の外周面10d。
G:第2のスラスト軸受SB2。
H:テーパシール部TS。
である。
実施例においては、これらに加えて、経路Aと経路Fとを直接連結する経路Iが設けられている。これは、バイパスとして機能するバイパス経路である。
具体的には、このバイパス経路Iは、インナーシール15の内周面15dに軸CLに沿う方向に形成された溝15eにより確保される。
図2において、経路Fを構成するスリーブ10の外周面10dの径は、スリーブ10のインナーシール15と対向する外周面10eの径よりも大径となっているが、小径となる形状であってもよい。
ただし、外周面10dの径を外周面10eの径よりも小径とすると、第2のスラスト動圧軸受SB2に供することのできるインナースリーブ15の上面15aが減るので、大径とされていることが好ましい。
いずれにせよ、経路Iは、第1及び第2のスラスト動圧軸受SB1,SB2の間に連結されていればよい。
この図からも明らかなように、この実施例のモータ50においては、ラジアル動圧軸受RB1,RB2の両側、すなわち、経路Bが、経路Iにより経路C,D,Eを介して連結されているので、スラスト動圧軸受SB1で発生したポンプインの動圧がそのスラスト動圧軸受SB1の上流側に還流することで平均化され、圧力バランスが良好に維持される。
従って、ステータSに対するロータRの浮上量が安定し、信頼性の高いモータ50が得られる。
また、この凹部である溝15eの数は、1本あればバイパスIとしての有効であるが、等角度間隔に複数本設けてもよい。特に3本以上にすると、応力によるスリーブ等の変形が更に分散されて好ましい。
2 ハブ
2a 中心孔
2b (大径なる)円筒部
2c (小径なる)円筒部
2c1 内周面
2c2 (先端側の)内周面
2d 下面
5 モータベース
5a 円筒部
5b リード貫通孔
5c 底面
6 コア
7 コイル
7a 巻き線端末
8 マグネット
8a 下面
9 カウンタープレート
10 スリーブ
10a 貫通孔
10b 内周面
10c フランジ部
10c1 下面
10c2,10d,10e 外周面
10c3 上面
11 ヨーク
11a 上面
12 スラストリング
12a 上面
12b 下面
13 シャフト
13a 段部
13b 外周面
13c 先端面
14 FPC(フレキシブル基板)
15 インナーシール
15a 上面
15b 開口部
15c 外周面
15d 内周面
15e 溝(経路I,バイパス)
20 潤滑液(オイル)
50 モータ
A〜H (潤滑液の)経路
h1〜h3 第1〜第3の間隙
I 経路(バイパス)
JK 潤滑経路
SJK 主潤滑経路
R ロータ
RB ラジアル動圧軸受
RM1,RM2 (ラジアル)動圧溝
S ステータ
SB スラスト動圧軸受
SM1,SM2 (スラスト)動圧溝
TS テーパシール部
W1,W2 (動圧溝の軸方向の)幅
Claims (2)
- ロータがステータに対して動圧軸受を介して回転自在とされたモータにおいて、
ロータは、
シャフトと、該シャフトが固定されその軸方向に立設する円筒壁を有するカップ状のハブと、前記円筒壁の内周面に固定されたスラストリングと、を含み、
ステータは、
モータベースと、該モータベースに固定された円筒状のインナーシールと、該インナーシールの内周面に固定され、前記モータベースと反対側の端部側に径方向で外側に延出するフランジ部を有するスリーブと、を含み、
前記スラストリングは、前記軸方向において、前記フランジ部と前記インナーシールとの間に配設されており、
前記ロータは、
前記スラストリングの一面と、該一面と第1の間隙を有して対向する前記フランジ部の一面と、前記第1の間隙に充填された潤滑液と、により構成される第1のスラスト動圧軸受、及び、前記スラストリングの他面と、該他面と第2の間隙を有して対向する前記インナーシールの端面と、前記第2の間隙に充填された前記潤滑液と、により構成される第2のスラスト動圧軸受によりスラスト方向に支持される一方、
前記スリーブの内周面と、該内周面と第3の間隙を有して対向する前記シャフトの外周面と、前記第3の間隙に充填された前記潤滑液と、により構成されるラジアル動圧軸受によりラジアル方向に支持され、
前記円筒壁の内周面と前記インナーシールの外周面とにより構成された前記潤滑液をシールするテーパシール部を備え、
該テーパシール部と前記第2の間隙と前記第1の間隙と前記第3の間隙とがこの順に直列に連結された潤滑液の経路を有すると共に、該経路における前記第3の間隙の外側と前記第2の間隙及び前記第1の間隙の間とを連結するバイパス経路を有し、
前記経路と前記バイパス経路とに前記潤滑液が充填されて成ることを特徴とするモータ。 - 前記バイパス経路は、前記インナーシールの内周面または前記スリーブの外周面に形成された凹部により成ることを特徴とする請求項1記載のモータ。
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