JP2512619Y2 - ブラシレスモ―タの軸受構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、OA機器等の駆動源に使われる小型モータの
軸受けや、粉塵を嫌う場所で使用されるモータの軸受け
の構造に関する。

〔考案の概要〕

本考案は動圧軸受けの作動流体に磁性流体を、軸受け
本体にはセラミック材料を利用したものである。

〔従来の技術〕

従来、動圧軸受けの要部は第２図に示すように、作動
流体として矢印ｂの隙間に油や水や空気を利用してい
た、同図の例ではシャフト31,スラスト板32,ステータ3
3,固定側でマグネット34とロータ35が回転部であり、空
気や油等はスラスト板32とロータ35の間と、ロータ35と
シャフト31の隙間に入り込み動圧を発生する構造であっ
た。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の技術では、作動流体が油や水の場合では常に軸
受けの隙間に流体が充満していないと作動しないし、空
気による場合は高い負荷に耐えないという問題があっ
た。また、空気による場合には軸受けの外部に粉塵をま
き散らすという問題もあった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、本考案はシャフトの
外周にセラミックの面を施し、このセラミック面に複数
本の動圧溝が形成され、このセラミック面に隙間をもっ
て対向するセラミックの軸受けスリーブがあり、この軸
受けスリーブの外周に軸方向に着磁された円筒状のベア
リング用マグネットとその極端部にリング鉄板を配置し
た構造で、シャフトのセラミック面と軸受けスリーブ12
の隙間に磁性流体を封じ込め、この磁性流体を動圧軸受
けとすることを特徴とするブラシレスモータの軸受け構
造である。

〔作用〕

軸受け本体をセラミック材料と永久磁石とで構成し、
作動流体を磁性流体とすることにより、高い負荷に対し
ても対応できるし、また磁性流体により、粉塵も軸受け
の外部に出なくなる構造である。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図の断面図において、ロータ部はマグネット1,ヨ
ーク2,ブッシュ3,シャフト４により構成され、マグネッ
ト１はヨーク２の内周に接着固定され、ヨーク２はブッ
シュ３にかしめられ、シャフト４はブッシュ３に打ち込
まれアウターロータ型のロータ部を構成している。

さらに、シャフト４は、軸受けスリーブ12に回転自在
に挿入され、シャフト４の上下位置のくぼみ19にゴム製
Ｏ−リング20が挿入されており、シャフト４の抜け止め
と、クラッシュ時の衝撃吸収の役をしている。

シャフト４は、常磁性体であり、その外周に炭化珪素
よりなるセラミックのコーティング５を約20ミクロン被
着してあり、さらに外形周辺に第２図にも示すように深
さ数ミクロンの動圧用の溝16が施されている。軸受けス
リーブ12は上記シャフト４のセラミックコーティング５
の面に隙間をもって対向するように、その内周面が炭化
珪素のセラミック材料でその内周面は鏡面加工されてい
る。さらにこの軸受けスリーブ12の外周は、軸方向に着
磁されたベアリング用マグネット６の円筒状の内径に挿
入され固定されている。またベアリング用マグネット６
の極端部とスリーブ12の上下面に接してリング鉄板7,8
が接着で固着されている、リング鉄板7,8の内径はリン
グ鉄板7,8とセラミックコーティング５が直接接触しな
いように、軸受けスリーブ12の内径より少し大きくして
ある。

端子台18と18′は上下２部品で構成され、端子台下18
はコア10を保持すると同時に端子台スタッド17は回路基
板11へ溶着固定されている、端子台上18′はコア10に上
からかぶさり巻線９によりコア10に密着固定されてい
る、また回路基板11は、ハウジング14より立ち上がって
いる基板止めノッチ13でハウジング14に固定されてい
る。

軸受けスリーブ12とベアリング用マグネット６及びリ
ング鉄板7,8は一体的構造となってハウジング14に固定
されている。コア10とマグネット１の上下位置関係は、
ブッシュ３下面とリング鉄板７に隙間21ができるよう
に、磁気的なバランスを取った位置に配置してある。本
例ではベアリング用マグネット6,コア10,マグネット11
が上下方向で対称位置になっている。

次に、本考案を適用したブラシレスモータの動作を説
明する、アウタロータよりなるロータ部がマグネット１
は、コア10,巻線９より発生する電磁力と、ブラシを使
わずに磁極切り替えをセンスするホールセンサ23と、巻
線９に流す電流をコントロールする回路基板11より回転
をはじめる、するとシャフト４に施されているセラミッ
クコーティング５と軸受けスリーブ12の隙間に挟まれた
領域に封入された磁性流体15も、その粘性によりシャフ
ト４の動圧溝16に引き込まれ、ラジアル方向に動圧を発
生し、回転中はシャフト４と軸受けスリーブ12が非接触
のままで回転することができる、なお、この磁性流体と
しては、液相中にコロイドサイズの強磁性体微粉末を安
定に分散させた溶液などが適用される。

磁性流体15の粘度は30-1000CPSの範囲にあり、空気等
に比べて十分大きな粘度であり、大きな負荷を保持でき
るし、磁性流体15はベアリング用マグネット６と、その
上下に設けられたリング鉄板7,8とシャフト４を通して
できる矢印ａの磁路のためリング板7,8から外へはみ出
すことはない、そのためベアリング部から発生する粉塵
は出ない。

モータ起動時等セラミックコーティング５と軸受けス
リーブ12が接触してもどちらの材質も炭化珪素（SiC）
の場合はごみは押しつぶされ傷はつかない、もし接触し
てもSiC同士は摺動性が高いので摩耗を起こさない。

さらに、粉塵を出ないようにするために、モータ部も
ハッチングで示すエポキシ樹脂22で固めることもでき
る。

第４図は本考案の他の実施例の軸受け部の断面図であ
る。第１図で示した軸受け用スリーブ12を、軸受け用マ
グネット６の内径に施したセラミックよりなる内径コー
ティング24で置き換え、さらにシャフト４のセラミック
コーティング５を図のように施し、リング鉄板7,8と向
かい合う相手はシャフト４の上下の常磁性体とし、そこ
にスラスト方向の磁気ポテンシャルを持たせるとともに
磁性流体15の金属に対する良好な濡れ性を利用する構造
である。

第５図は本考案の他の実施例の軸受け部の断面図であ
り、ラジアル方向だけでなく、スラスト方向にも磁性流
体15による作用を活用したもので、詳しくは第３図
（Ａ）のシャフト４の側面図に示すような動圧溝16と、
同図（Ｂ）の斜視図のように動圧溝16′を凹設したセラ
ミックよりなるマグネットコーティング26を施したスラ
スト用マグネット25である。第５図は内径コーティング
24を施した軸受け用スリーブ12を、スラスト用マグネッ
ト25のコーティング面を内側にして上下から挟み込むよ
うにし、この空間に磁性流体15を注入したものである。

〔考案の効果〕

以上、本考案は軸受け本体をセラミック材料と永久磁
石とで構成し、作動流体を磁性流体とすることにより、
高いラジアル負荷に対しても対応できるし、また磁性流
体により粉塵も軸受けの外部に出なくなることにより、
クリーンルーム等粉塵を嫌う場所でも適用することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例のブラシレスモータの断面図、
第２図は従来の動圧軸受けを持ったモータの断面図、第
３図（Ａ），（Ｂ）はシャフト（Ａ）とスラスト用マグ
ネット（Ｂ）の表面にコーティングされたセラミックに
設けられた動圧溝の側面図と斜視図、第４図と第５図は
本考案の他の実施例の軸受け部の断面図である。 １……マグネット ２……ヨーク ３……ブシュ ４……シャフト ５……セラミックコーティング ６……ベアリング用マグネット ７……リング鉄板上 ８……リング鉄板下 ９……巻線 10……コア 11……回路基板 12……軸受けスリーブ 13……基板止めノッチ 14……ハウジング 15……磁性流体 16……動圧溝 17……端子台スタッド 18……端子台下 19……くぼみ 20……Ｏ−リング 21……隙間 22……エポキシ樹脂 23……ホールセンサ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シャフトの外周にセラミックの面を施し、
   このセラミック面に複数本の動圧溝が形成され、このセ
   ラミック面に隙間をもって対向するセラミックの軸受け
   スリーブがあり、この軸受けスリーブの外周に軸方向に
   着磁された円筒状のベアリング用マグネットとその極端
   部にリング鉄板を配置した構造で、シャフトのセラミッ
   ク面と、軸受けスリーブの隙間に磁性流体を封じ込め、
   この磁性流体を動圧軸受けとすることを特徴とするブラ
   シレスモータの軸受構造。