JP2603634Y2 - 極小モータの軸受構造 - Google Patents
極小モータの軸受構造Info
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- JP2603634Y2 JP2603634Y2 JP1993056592U JP5659293U JP2603634Y2 JP 2603634 Y2 JP2603634 Y2 JP 2603634Y2 JP 1993056592 U JP1993056592 U JP 1993056592U JP 5659293 U JP5659293 U JP 5659293U JP 2603634 Y2 JP2603634 Y2 JP 2603634Y2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は極小モータの軸受構造に
関するものである。さらに詳しくは、極小モータの回転
子を軸支する極小軸受、及びその構造に関するものであ
る。
関するものである。さらに詳しくは、極小モータの回転
子を軸支する極小軸受、及びその構造に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術および課題】従来、小型モータの軸受に関
する技術としては、ミニボールベアリングまたは焼結含
油メタル軸受等が一般に用いられていたが、これらの軸
受は耐久性において長時間の高速回転運転をした場合、
摩耗、発熱、潤滑オイル切れ等の問題があり、特に回転
子自身に重量がある鉄芯付きモータにおいては、軸受部
に掛かる負荷が大きく、長寿命の耐久性に優れた小型モ
ータが得られなかった。
する技術としては、ミニボールベアリングまたは焼結含
油メタル軸受等が一般に用いられていたが、これらの軸
受は耐久性において長時間の高速回転運転をした場合、
摩耗、発熱、潤滑オイル切れ等の問題があり、特に回転
子自身に重量がある鉄芯付きモータにおいては、軸受部
に掛かる負荷が大きく、長寿命の耐久性に優れた小型モ
ータが得られなかった。
【0003】また、超小型化が要求される極小モータの
軸受構造においては、寸法設計上、例えば内径φ1.0mm
以下のミニボールベアリングやφ0.8mm以下の焼結含油
メタル軸受では製作加工が特殊で一般的ではなく、ミニ
ボールベアリングの場合は構造的にリテーナーを配置す
ることが難しく、焼結含油メタル軸受の場合は加工性、
肉薄による強度低下にそれぞれ問題があり、実用化及び
量産が難しかった。
軸受構造においては、寸法設計上、例えば内径φ1.0mm
以下のミニボールベアリングやφ0.8mm以下の焼結含油
メタル軸受では製作加工が特殊で一般的ではなく、ミニ
ボールベアリングの場合は構造的にリテーナーを配置す
ることが難しく、焼結含油メタル軸受の場合は加工性、
肉薄による強度低下にそれぞれ問題があり、実用化及び
量産が難しかった。
【0004】さらにまた、極小モータ部品の超小型化の
問題点として、ロータ中心の極細シャフトの剛性・強度
の問題がある。つまりモータの超小型化にともない各部
寸法はほぼ比例縮小されるが、ペンシル型極小モータに
おいてはφ径方向の最小寸法が超小型化への最終目標と
なるので、自ずとシャフトの最小径寸法に設計上の負荷
が掛かり、剛性・強度、曲がり変形等の問題が発生す
る。
問題点として、ロータ中心の極細シャフトの剛性・強度
の問題がある。つまりモータの超小型化にともない各部
寸法はほぼ比例縮小されるが、ペンシル型極小モータに
おいてはφ径方向の最小寸法が超小型化への最終目標と
なるので、自ずとシャフトの最小径寸法に設計上の負荷
が掛かり、剛性・強度、曲がり変形等の問題が発生す
る。
【0005】例えば材質SUSー402Jで外径φ0.5mm、全長
が12mm以上で、真円度、曲がり、剛性・強度等の条件を
満たす極細シャフトを用いた極小容量のモータを作るこ
とは従来困難であった。また一部では、剛性・強度の高
いセラミックス材を使った極細シャフトの極小モータも
試みられてはいたが、従来の金属軸受との組合せでは両
材質の極端な硬度の違いから摺動部摩耗の問題があり、
組合せ整合性の点で十分な効果が得られていなかった。
が12mm以上で、真円度、曲がり、剛性・強度等の条件を
満たす極細シャフトを用いた極小容量のモータを作るこ
とは従来困難であった。また一部では、剛性・強度の高
いセラミックス材を使った極細シャフトの極小モータも
試みられてはいたが、従来の金属軸受との組合せでは両
材質の極端な硬度の違いから摺動部摩耗の問題があり、
組合せ整合性の点で十分な効果が得られていなかった。
【0006】この為、極小モータの軸受構造において、
摩耗、発熱、潤滑オイル切れ等の問題がなく、さらに曲
がり変形の少ないセラミックス等の極細シャフトを用い
た、耐久性に優れた長寿命の軸受構造を有する極小モー
タの開発が従来からの課題であった。
摩耗、発熱、潤滑オイル切れ等の問題がなく、さらに曲
がり変形の少ないセラミックス等の極細シャフトを用い
た、耐久性に優れた長寿命の軸受構造を有する極小モー
タの開発が従来からの課題であった。
【0007】 本考案は従来の極小モータ軸受構造を改
善することを目的とし、従来の転動型ボールベアリング
及び摺動型焼結含油メタル軸受等に変わり、セラミック
ス軸受として人工ルビー、サファイヤ等の宝石材、また
はジルコニア、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス材
を使用した精密加工部品を摺動部軸受に用いることにあ
る。さらにシャフトにおいても剛性・硬度の高い宝石材
及びセラミックス材を用いて、前記セラミックス軸受材
料との整合性を図るものである。より具体的なものとし
ては、例えば、ロータと共に回転するシャフトとステー
タとの間に介装される小型モータの軸受において、軸受
部外装のベアリングハウスがシャフトの連結孔を底面に
有するカップ形状で、かつセラミック軸受とリング状マ
グネットが前記カップ状のベアリングハウス内で軸方向
に並置され、かつ前記セラミックス軸受内周部をR曲面
に研磨加工して前記シャフトの円柱外周面に対して線接
触状態でラジアル方向を軸支し、またセラミックス軸受
近傍に並置され軸方向に磁極を有した前記リング状マグ
ネットが、ベアリングハウス及びベアリングハウスの開
口部側を塞ぐバックヨークにより磁気回路を形成し、こ
の磁気回路を形成した軸受構造のベアリングハウス内
で、磁性流体が前記シャフトと前記セラミック軸受との
線接触部分近傍の空隙部分に滞留しているモータの軸受
構造である。
善することを目的とし、従来の転動型ボールベアリング
及び摺動型焼結含油メタル軸受等に変わり、セラミック
ス軸受として人工ルビー、サファイヤ等の宝石材、また
はジルコニア、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス材
を使用した精密加工部品を摺動部軸受に用いることにあ
る。さらにシャフトにおいても剛性・硬度の高い宝石材
及びセラミックス材を用いて、前記セラミックス軸受材
料との整合性を図るものである。より具体的なものとし
ては、例えば、ロータと共に回転するシャフトとステー
タとの間に介装される小型モータの軸受において、軸受
部外装のベアリングハウスがシャフトの連結孔を底面に
有するカップ形状で、かつセラミック軸受とリング状マ
グネットが前記カップ状のベアリングハウス内で軸方向
に並置され、かつ前記セラミックス軸受内周部をR曲面
に研磨加工して前記シャフトの円柱外周面に対して線接
触状態でラジアル方向を軸支し、またセラミックス軸受
近傍に並置され軸方向に磁極を有した前記リング状マグ
ネットが、ベアリングハウス及びベアリングハウスの開
口部側を塞ぐバックヨークにより磁気回路を形成し、こ
の磁気回路を形成した軸受構造のベアリングハウス内
で、磁性流体が前記シャフトと前記セラミック軸受との
線接触部分近傍の空隙部分に滞留しているモータの軸受
構造である。
【0008】以下に本考案の軸受構造の側断面図を図1
に示すと共に、この軸受構造における磁気回路形態、及
び磁気回路によって磁性流体が滞留する空隙部分を図2
に示して詳しく説明する。図1において1はベアリング
ハウス、3はベアリングハウス内にセットされるシャフ
ト(軸)5のラジアル方向を保持するセラミックス軸受
であり、軸受内周部はR曲面で研磨加工が施され、シャ
フト5の円柱外周面に対し線接触状態で保持している。
また2は同じくベアリングハウス内にセットされる軸方
向に磁極を有したリング状のマグネットであり、ベアリ
ングハウス1及びバックヨーク6により、図2に示す様
な磁気回路Aを形成して磁性流体4をシャフト5との空
隙部分Bに保持する働きをする。
に示すと共に、この軸受構造における磁気回路形態、及
び磁気回路によって磁性流体が滞留する空隙部分を図2
に示して詳しく説明する。図1において1はベアリング
ハウス、3はベアリングハウス内にセットされるシャフ
ト(軸)5のラジアル方向を保持するセラミックス軸受
であり、軸受内周部はR曲面で研磨加工が施され、シャ
フト5の円柱外周面に対し線接触状態で保持している。
また2は同じくベアリングハウス内にセットされる軸方
向に磁極を有したリング状のマグネットであり、ベアリ
ングハウス1及びバックヨーク6により、図2に示す様
な磁気回路Aを形成して磁性流体4をシャフト5との空
隙部分Bに保持する働きをする。
【0009】つまりセラミックス軸受3は、ベアリング
ハウス1内にマグネット2と共に挿入して隣接するよう
に取付けられ、バックヨーク6でベアリングハウス1の
開口部側からマグネット2、及びセラミックス軸受3を
挟み込む形でベアリングハウス1と一体に固定されてベ
アリング本体を形成し、その軸受中心部孔位置にシャフ
ト5が挿入された場合、シャフト5をセラミックス軸受
3の内周部R曲面により線接触状態で摺動しながらラジ
アル方向を軸支するものである。また、セラミックス軸
受3の同一軸方向近傍に配置したマグネット2は、シャ
フト5のスラスト方向に着磁され、ベアリングハウス1
及びバックヨーク6により磁気回路Aを形成して、磁性
流体4をシャフト5とセラミックス軸受3との空隙部分
Bに滞留させ、摺動部の回転潤滑剤としての作用を長期
間継続させるものである。
ハウス1内にマグネット2と共に挿入して隣接するよう
に取付けられ、バックヨーク6でベアリングハウス1の
開口部側からマグネット2、及びセラミックス軸受3を
挟み込む形でベアリングハウス1と一体に固定されてベ
アリング本体を形成し、その軸受中心部孔位置にシャフ
ト5が挿入された場合、シャフト5をセラミックス軸受
3の内周部R曲面により線接触状態で摺動しながらラジ
アル方向を軸支するものである。また、セラミックス軸
受3の同一軸方向近傍に配置したマグネット2は、シャ
フト5のスラスト方向に着磁され、ベアリングハウス1
及びバックヨーク6により磁気回路Aを形成して、磁性
流体4をシャフト5とセラミックス軸受3との空隙部分
Bに滞留させ、摺動部の回転潤滑剤としての作用を長期
間継続させるものである。
【0010】またさらに、セラミックス軸受3の表面に
フッ素樹脂コーティング処理を施すことにより、潤滑剤
としての磁性流体4をシャフト5外周面上に滞留させ、
ヌレや飛散による軸受外部への浸出を抑え、潤滑オイル
切れを防ぐことが可能となり、サファイヤ、ルビー、ジ
ルコニア等の剛性が非常に高いセラミックス軸受3と磁
性流体4の潤滑性とが相俟って、摩耗、発熱、耐久性に
優れ、軸受の寿命を長く保つという大きな利点が得られ
る。
フッ素樹脂コーティング処理を施すことにより、潤滑剤
としての磁性流体4をシャフト5外周面上に滞留させ、
ヌレや飛散による軸受外部への浸出を抑え、潤滑オイル
切れを防ぐことが可能となり、サファイヤ、ルビー、ジ
ルコニア等の剛性が非常に高いセラミックス軸受3と磁
性流体4の潤滑性とが相俟って、摩耗、発熱、耐久性に
優れ、軸受の寿命を長く保つという大きな利点が得られ
る。
【0011】
【実施例】 図3に本考案のセラミックス軸受を用いた
極小モータの構造断面図を示す。図3において1は軸受
部外装のベアリングハウス、3(103)はベアリングハ
ウス内にセットされるシャフト(軸)5のラジアル方向
を保持する外径φ2.0mm、内径φ0.5mmのルビー軸受であ
り、軸受内周部は1.5mmR曲面で研磨加工が施され、Zr0
2材(外径φ0.5mm、全長17mm)のシャフト5の外周面に
対し、線接触状態で保持している。また2は同じくベア
リングハウス内にセットされる軸方向に磁極を有したリ
ング状の希土類マグネットであり、ベアリングハウス1
及びバックヨーク6により磁気回路を形成し、磁性流体
をシャフト5とセラミックス軸受の線接触部近傍の空隙
に滞留させて保持する働きをする。
極小モータの構造断面図を示す。図3において1は軸受
部外装のベアリングハウス、3(103)はベアリングハ
ウス内にセットされるシャフト(軸)5のラジアル方向
を保持する外径φ2.0mm、内径φ0.5mmのルビー軸受であ
り、軸受内周部は1.5mmR曲面で研磨加工が施され、Zr0
2材(外径φ0.5mm、全長17mm)のシャフト5の外周面に
対し、線接触状態で保持している。また2は同じくベア
リングハウス内にセットされる軸方向に磁極を有したリ
ング状の希土類マグネットであり、ベアリングハウス1
及びバックヨーク6により磁気回路を形成し、磁性流体
をシャフト5とセラミックス軸受の線接触部近傍の空隙
に滞留させて保持する働きをする。
【0012】また、7はシャフト5の中央外周に形成さ
れたコア(鉄芯)であり、このコア7の外周部にはコイ
ル8が規則正しく幾重にも巻かれ、さらにシャフト5の
一端側にはコミュテータ9が形成されモータのロータ部
を構成している。さらにまた、モータ本体のハウジング
ケース10内には界磁磁石11が配置され、ブラシ台12には
ブラシ13が固定されモータのステータ部が形成されてい
る。この極小モータではルビー軸受103をモータ本体の
両端側(ハウジングケース10とブラシ台12)に配置し
て、極細のZr02材(外径φ0.5mm、全長17mm)シャフト
5を軸間距離13mmの2点で軸支している。
れたコア(鉄芯)であり、このコア7の外周部にはコイ
ル8が規則正しく幾重にも巻かれ、さらにシャフト5の
一端側にはコミュテータ9が形成されモータのロータ部
を構成している。さらにまた、モータ本体のハウジング
ケース10内には界磁磁石11が配置され、ブラシ台12には
ブラシ13が固定されモータのステータ部が形成されてい
る。この極小モータではルビー軸受103をモータ本体の
両端側(ハウジングケース10とブラシ台12)に配置し
て、極細のZr02材(外径φ0.5mm、全長17mm)シャフト
5を軸間距離13mmの2点で軸支している。
【0013】上記仕様の極小モータを高速(約15000rp
m)で回転させ、連続3000時間以上の連続回転耐久試験
を行ったが、軸受部分に対して異常摩耗、潤滑オイル切
れ、シャフトの変形等の状態変化は認められず、耐久性
が十分確認できた。また、この程度の寸法の極小モータ
において大きな要因を占める高速回転時のメカニカルロ
スも、従来の金属性のミニベアリング及び焼結含油メタ
ル等と同レベル、又はそれ以上の好結果を得ることがで
きた。
m)で回転させ、連続3000時間以上の連続回転耐久試験
を行ったが、軸受部分に対して異常摩耗、潤滑オイル切
れ、シャフトの変形等の状態変化は認められず、耐久性
が十分確認できた。また、この程度の寸法の極小モータ
において大きな要因を占める高速回転時のメカニカルロ
スも、従来の金属性のミニベアリング及び焼結含油メタ
ル等と同レベル、又はそれ以上の好結果を得ることがで
きた。
【0014】
【考案の効果】以上詳しく説明したように、本考案の極
小モータは、従来の転動型ボールベアリング及び摺動型
焼結含油メタル軸受等の替わりに、セラミックス軸受と
して人工ルビー、サファイヤ等の宝石材、またはジルコ
ニア、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス材を使用し
た精密加工部品を摺動部軸受に用い、さらにシャフトに
おいても剛性・硬度の高い宝石材及びセラミックス材を
用いて、前記セラミックス軸受材料との整合性を図るも
のであり、また同時にセラミックス軸受近傍にマグネッ
トを配置し、マグネットの磁力により潤滑性のある磁性
流体を摺動部分に滞留および保持させるものである。
小モータは、従来の転動型ボールベアリング及び摺動型
焼結含油メタル軸受等の替わりに、セラミックス軸受と
して人工ルビー、サファイヤ等の宝石材、またはジルコ
ニア、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス材を使用し
た精密加工部品を摺動部軸受に用い、さらにシャフトに
おいても剛性・硬度の高い宝石材及びセラミックス材を
用いて、前記セラミックス軸受材料との整合性を図るも
のであり、また同時にセラミックス軸受近傍にマグネッ
トを配置し、マグネットの磁力により潤滑性のある磁性
流体を摺動部分に滞留および保持させるものである。
【0015】したがって従来の軸受とは異なり、長時間
の高速回転運転をした場合でも、摩耗、発熱、潤滑オイ
ル切れ等の問題がなく、耐久性に優れた長寿命の軸受構
造を得ることができ、同時に極小モータの超小型化が可
能になる。また、本発明に係る軸受構造を採用した極小
モータでは、特に高速回転時、及び連続長時間の使用目
的においてはその効果は非常に大きい。
の高速回転運転をした場合でも、摩耗、発熱、潤滑オイ
ル切れ等の問題がなく、耐久性に優れた長寿命の軸受構
造を得ることができ、同時に極小モータの超小型化が可
能になる。また、本発明に係る軸受構造を採用した極小
モータでは、特に高速回転時、及び連続長時間の使用目
的においてはその効果は非常に大きい。
【図1】本考案の軸受構造を示す側断面図。
【図2】本考案の軸受構造における磁気回路の形態、及
び磁性流体の滞留場所を示す略図。
び磁性流体の滞留場所を示す略図。
【図3】本考案の軸受構造を用いた極小モータの断面
図。
図。
1 ベアリングハウス 2 マグネット 3 セラミックス軸受 4 磁性流体 5 シャフト 6 バックヨーク 7 コア(鉄芯) 8 コイル 9 コミュテータ 10 ハウジングケース 11 界磁磁石 12 ブラシ台 13 ブラシ 103 ルビー軸受 A 磁気回路 B 空隙部分
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−88223(JP,A) 特開 平5−133418(JP,A) 特開 昭62−127510(JP,A) 特開 昭54−49935(JP,A) 特開 昭50−113648(JP,A) 実開 平6−40445(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 5/16 - 5/167 H02K 5/10 F16C 33/10 H02K 7/08 - 7/09
Claims (3)
- 【請求項1】 ロータと共に回転するシャフトとステー
タとの間に介装される小型モータの軸受において、軸受
部外装のベアリングハウスがシャフトの連結孔を底面に
有するカップ形状で、かつセラミック軸受とリング状マ
グネットが前記カップ状のベアリングハウス内で軸方向
に並置され、かつ前記セラミックス軸受内周部をR曲面
に研磨加工して前記シャフトの円柱外周面に対して線接
触状態でラジアル方向を軸支し、またセラミックス軸受
近傍に並置され軸方向に磁極を有した前記リング状マグ
ネットが、ベアリングハウス及びベアリングハウスの開
口部側を塞ぐバックヨークにより磁気回路を形成し、こ
の磁気回路を形成した軸受構造のベアリングハウス内
で、磁性流体が前記シャフトと前記セラミック軸受との
線接触部分近傍の空隙部分に滞留していることを特徴と
する極小モータの軸受構造。 - 【請求項2】 回転するシャフトとの摺動部セラミック
ス軸受に、人工ルビー、サファイヤ、及びジルコニアか
ら選択したセラミックス材を使用したことを特徴とする
請求項1記載の極小モータの軸受構造。 - 【請求項3】 ロータと共に回転するシャフトに、人工
ルビー、サファイヤ、及びジルコニアから選択したセラ
ミックス材を使用したことを特徴とする請求項1記載の
極小モータの軸受構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1993056592U JP2603634Y2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 極小モータの軸受構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1993056592U JP2603634Y2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 極小モータの軸受構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0723964U JPH0723964U (ja) | 1995-05-02 |
JP2603634Y2 true JP2603634Y2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=13031474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1993056592U Expired - Fee Related JP2603634Y2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 極小モータの軸受構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2603634Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016208603A (ja) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | キヤノン電子株式会社 | 回転駆動装置及びステッピングモータ並びに電子機器 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP1993056592U patent/JP2603634Y2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0723964U (ja) | 1995-05-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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