JP3558708B2 - 電動機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、軸受部分に流体潤滑剤による動圧軸受を用いた電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、記録ディスク駆動装置などに組み込まれるスピンドルモータと呼ばれる電動機は、駆動負荷の性質上、回転部材であるロータハブを高精度に支持する共に、振れやガタツキを極力抑えた精度良い回転支持が要求される。こうした要求に応えるため、軸受部分には従来のボールベアリングから、オイルなどによる流体潤滑剤を用いた動圧軸受手段へ置き換えられ、それに伴う構成が種々提案されている。特にスピンドルモータでは、回転軸方向のガタツキがあってはならないため、ラジアル軸受部に加えてスラスト軸受部が設けられている。
【０００３】
軸受構成の一例として、例えば特公昭６３─４３６０６号公報に、スラスト動圧軸受が示されている。スラスト軸受の鍔（スラストプレート）１０の両端面に動圧発生溝１３，１３’が設けられ、このスラストプレート１０を挟むようにハウジング１１が構成されている。そしてスラストプレート１０とハウジング１１との間に潤滑油１２が充填され、動圧発生圧力に伴って両者は相対回転する。
【０００４】
近時、上記駆動装置等は小型化・高容量化が進み、これに伴って電動機に対する要求は増々厳しくなりつつある。即ち電動機自体の小型化に加え、実装部品の高密度化で周囲環境の温度上昇が著しく、電動機に対する影響度が高くなってきた。そして電動機の特性として、高速回転化が要求され、従来の数千ｒ．ｐ．ｍから一万ｒ．ｐ．ｍ以上の高速回転が必要となってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のような構造による電動機においては、電動機周囲の温度上昇や電動機内部の発熱部品（例えば電機子等）或いは軸受部からの発熱昇温により、動圧軸受部の潤滑油が変質を起こしやすくなる。即ち潤滑油の劣化が促進される。また電動機の起動・停止動作に伴い、特にスラスト軸受部において必然的に起こる摩耗の結果生じた摩耗粉により、潤滑油を汚濁させ、同様に劣化が促進される。このような潤滑油の劣化が進むと、高精度な回転軸受支持を長時間にわたって維持することが困難となると共に、高速回転による連続運転が困難となる。このため、電動機の耐久性・信頼性の向上をはかるため、何らかの対策を図る必要があった。
【０００６】
本発明は、従来技術に存した上記のような問題点に鑑み行われたものであって、その課題とするところは、電動機内外部の発熱昇温や、起動・停止動作に対しても、動圧軸受部に介在される流体潤滑剤の劣化を可及的に抑制することが出来、もって長期連続運転や高速回転等の環境下で初期特性を長時間維持することが出来る、耐久性と信頼性の高い電動機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の電動機は、ハウジングと、該ハウジングに固定された軸部材と、該軸部材に対して相対回転支持されるロータと、前記軸部材と前記ロータとの間に介在された流体潤滑剤による動圧軸受手段とを具備した電動機において；前記軸部材には、半径方向外方へ全周にわたって張り出したスラストプレートが設けられ、前記ロータは、前記軸部材に回転自在に支持されたスリーブと、前記スラストプレートを覆うスラストカバーとを含み；前記スリーブと前記軸部材との間に複数のラジアル軸受部が設けられ、前記スリーブの端部と前記スラストプレートとの間、及び前記スラストカバーと前記スラストプレートとの間に、夫々スラスト軸受部が設けられており；前記スラストプレートの外周端部側には、前記スリーブ及び前記スラストカバーによって規定された実質上一定間隙の環状間隙が設けられ；前記スラストプレートの外周端表面には、半径方向外方へ開口する孔部が設けられ、前記軸部材の表面のうち、前記複数のラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される対応部位には、それぞれ孔部が設けられ；前記軸部材及び前記スラストプレートにおけるそれぞれ前記孔部は、該スラストプレートと該軸部材との夫々内部を経て連通しあう第１の連通孔として構成され；前記環状間隙に対応する前記スリーブの前記端部表面には、孔部が設けられ、前記スリーブにおける前記軸部材と対向する内周面のうち、前記ラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される相互間の中心部に対応した部位に、孔部が設けられ、前記スリーブの前記両孔部は、前記スリーブ内部を経て連通しあう第２の連通孔として構成され；前記ロータが回転駆動されることにより、前記第１の連通孔を、前記流体潤滑剤が前記ラジアル軸受部から前記スラスト軸受部へ流通する流体潤滑剤還流往路とする一方、前記第２の連通孔を、前記流体潤滑剤が前記スラスト軸受部から前記ラジアル軸受部へ流通する流体潤滑剤還流復路としたものである。
【０００８】
また本発明の別の電動機は、ハウジングと、該ハウジングに固定された軸部材と、該軸部材に対して相対回転支持されるロータと、前記軸部材と前記ロータとの間に介在された流体潤滑剤による動圧軸受手段とを具備した電動機において；前記軸部材には、半径方向外方へ全周にわたって張り出したスラストプレートが設けられ、前記ロータは、前記軸部材に回転自在に支持されたスリーブと、前記スラストプレートを覆うスラストカバーとを含み；前記スリーブと前記軸部材との間に複数のラジアル軸受部が設けられ、前記スリーブの端部と前記スラストプレートとの間、及び前記スラストカバーと前記スラストプレートとの間に、夫々スラスト軸受部が設けられており；前記スラストプレートの外周端部側には、前記スリーブ及び前記スラストカバーによって規定された実質上一定間隙の環状間隙が設けられ；前記スラストプレートにおける前記スラストカバー側の対向面には、前記スラスト軸受部の内周端縁部に対応して、前記スラストカバー側へ開口する孔部が設けられ；前記軸部材の表面のうち、前記ラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される対応部位には、それぞれ孔部が設けられ；前記軸部材及び前記スラストプレートにおけるそれぞれ前記孔部は、該スラストプレートと該軸部材との夫々内部を経て連通しあう第１の連通孔として構成され；前記環状間隙に対応する前記スリーブの前記端部表面には、孔部が設けられ、前記スリーブにおける前記軸部材と対向する内周面のうち、前記ラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される相互間の中心部に対応した部位に、孔部が設けられ；前記スリーブの前記両孔部は、前記スリーブ内部を経て連通しあう第２の連通孔として構成され；前記ロータが回転駆動されることにより、前記第１の連通孔を、前記流体潤滑剤が前記ラジアル軸受部から前記スラスト軸受部へ流通する流体潤滑剤還流往路とする一方、前記第２の連通孔を、前記流体潤滑剤が前記スラスト軸受部から前記ラジアル軸受部へ流通する流体潤滑剤還流復路としている。
【０００９】
更に本発明の電動機は、上記構成のそれぞれの電動機に対して、前記第１の連通孔及び／または前記第２の連通孔の途中または開口孔部に、前記流体潤滑剤中の異物または不純物等を濾過するフィルタ部材が装着されることが望ましい。
【００１０】
【作用】
本発明の電動機によれば、第１の連通孔における軸部材側の孔部は、ラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される部位に対応して設けられている。このため、電動機が回転駆動されるに伴い、ラジアル動圧の発生圧力により、流体潤滑剤の圧力は１気圧以上となり、流体潤滑剤の一部は、第１の連通孔に押し込められるよう作用力を受け、この第１の連通孔を経てスラストプレート端部側へ流通する。この流体潤滑剤は、スラストプレート端部側の環状間隙に滞留すると共に、毛管現象により容易にスラスト軸受部へ連絡し供給される。そしてスラスト軸受部に供給され、余分となった或いは保持しきれなかった流体潤滑剤は、環状間隙に滞留する。
【００１１】
環状間隙に対応するスリーブ端部の部位と、軸部材に対応するスリーブ内周面のそれぞれに開口孔部を持つ第２の連通孔には、スリーブ内周面側において、ラジアル軸受部の動圧発生による反作用で１気圧以下の負圧が作用している。これはラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される相互間の中心部に対応して孔部が設けられていることによる。従って、環状間隙に滞留する流体潤滑剤の一部は開口孔部において、吸引されるよう作用力を受け、流体潤滑剤は、この第２の連通孔を経てラジアル軸受部側へ還流することになる。
【００１２】
すなわち第１の連通孔は、流体潤滑剤がラジアル軸受部からスラスト軸受部へ流通する流体潤滑剤還流往路とする一方、第２の連通孔は、流体潤滑剤がスラスト軸受部からラジアル軸受部へ流通する流体潤滑剤還流復路として作用する。これにより、流体潤滑剤は第１，第２の連通孔を通して電動機内部を満遍なく循環する。従って、流体潤滑剤は、電動機内外部の発熱昇温に対して部分的に帯熱することなく、また均等に循環して放熱されるから、流体潤滑剤の温度上昇が抑制される。また起動・停止動作による摩耗粉が発生しても、部分的に流体潤滑剤内に含有や滞留することなく、流体潤滑剤の循環によって汚濁の均質化が図られる。これらにより、流体潤滑剤の変質・劣化は可及的に低減され、長期連続運転や高速回転等の環境下で初期特性を長時間維持することができ、耐久性と信頼性の向上が図れる。
【００１３】
また上記の別の電動機によれば、第１の連通孔の一方の開口孔部がスラストプレートのスラストカバー側に設けられており、しかもこの孔部はスラスト軸受部の内周端縁部に対応して位置付けられている。従って、流体潤滑剤還流往路となる第１の連通孔には、ラジアル軸受部からの流体潤滑剤が、スラストプレートのスラストカバー側のスラスト軸受部へ供給され、そして、同様に環状間隙を経て、流体潤滑剤還流復路となる第２の連通孔へ流通される。本構成の電動機によれば、上記電動機と同様な作用により耐久性と信頼性の向上が図れる他、本構成の電動機では、主として電動機の使用姿勢が上部側となるスラストカバー側スラスト軸受部へ、まず流体潤滑剤が供給される。このため、先ず、重力作用により流出し易いスラストプレート上側のスラスト軸受部へ、安定した流体潤滑剤を供給することができ、より円滑な流体潤滑剤の循環流通が実現できる。
【００１４】
そして更に、上記構成のそれぞれの電動機に対して、第１の連通孔及び／または第２の連通孔の途中または開口孔部に、流体潤滑剤の異物や不純物等を濾過するフィルタ部材が装着されることにより、流体潤滑剤の汚濁が防止され、流体潤滑剤の変質・劣化がより低減される。
【００１５】
【実施例】
本発明に従う電動機の実施例について、添付の図面を参照しながら説明する。図１は、例えば光・磁気ディスクなどの記録ディスクを回転駆動するための電動機であり、その全体断面図である。図２は図１の動圧軸受によりロータ３がシャフト２に対して回転支持される部分を中心に示した拡大断面図である。また図３は図１における部材を示し、（ａ）はシャフト２とスラストプレート５とが固定された状態を示す側面図、（ｂ）はスラストプレート５の上端部３３側から見た平面図、（ｃ）は同じくスラストプレート５の下端部３４側から見た平面図、（ｄ）はスリーブ４の断面図である。これらの図において、同じ部材・部位には、同じ番号が付してある。
【００１６】
図１乃至図３において、ハウジング１はアルミ合金から形成され、その中心部には上方（電動機内部側）に隆起して形成されたボス部１６が設けられている。ボス部１６には、その中央部において孔部１５が設けられ、孔部１５の内側に筒状のブッシュ７０が嵌め込まれて固定されている。ブッシュ７０は鉄鋼材などから形成されている。そしてブッシュ７０の孔部７１にシャフト２の下端部が嵌め込まれて固定されている。ブッシュ７０はハウジング１とシャフト２とに介在される介在部材であり、ハウジング１とシャフト２との寸法調整をなすと共に、アルミ合金のハウジング１に対して嵌合されるシャフト２の固定剛性を確保するためのものである。
【００１７】
シャフト２はハウジング１の取付面７２に対して、実質上、垂直に取り付けられている。シャフト２は、例えば鉄基合金等から形成されており、上端部側の外周部が僅かに縮径されて形成され（縮径部７３）、この縮径部７３に円板状をなすスラストプレート５が外嵌固定されている。スラストプレート５は、シャフト２の長手（軸心）方向に対して、実質上、直角に形成されると共に、その上下端部３３，３４の面が実質上平行となるよう形成されている。
【００１８】
シャフト２に回転支持されるロータ３は、略円筒状をなすスリーブ４と、スリーブ４の外周側に固定されたハブ１０とを有している。ハブ１０は、例えば磁性材のステンレス鋼から形成され、その外周部４９に例えば回転負荷としての記録ディスク（図示省略）が外嵌して装着される。ハブ１０の鍔４１は記録ディスクを受け止めるために外方へ張り出して形成されている。なお、記録ディスクは、図示省略する既に周知のクランプ手段により、ハブ１０へ一体に固定される。
【００１９】
スリーブ４はその全長の大部分を占める円筒状の周壁２４と、その上部に一体に設けられた拡径部２５とからなり、これらはシャフト２に対して同軸的に形成されている。スリーブ４は、例えば鉛青銅等の銅合金材料により形成されている。スリーブ４における拡径部２５の段部２７上部には、スラストカバー６が装着される。スラストカバー６は、リング形状をなし、その外周部がスリーブ４の上部内周側７４にて嵌め込まれ、スリーブ上端部３２を加締めることにより、スリーブ４に対してきつく固定される。スラストカバー６の内周部５７は、シャフト２の外周部１９（縮径部７３）と僅かな隙間をもって対向している。これらスリーブ４、ハブ１０及びスリーブ４に固定されたスラストカバー６を含む一体部材が、シャフト２に対して回転支持される。
【００２０】
ハウジング１のボス部１６には、その外周上部に段部１７が形成され、段部１７にステータ７が固定されている。ステータ７は、所定の磁極歯を有するステータコア１２に、ステータコイル１１が巻回されている。ステータコイル１１から引き出されたコイルリード線１３は、ハウジング１上に貼着されたフレキシブル回路基板１４に接続され、さらに図示省略する接続線は絶縁ブッシュ２３を介して電動機外部へ導出される。ステータ７と半径方向へ対向したハブ１０側（ハブ１０の内周部１８）には、ロータマグネット８が装着されている。従ってコイルリード線１３に所定の電気信号が通電されると、ロータマグネット８とステータ７との電磁相互作用により、ロータ３（ハブ１０）が回転駆動される。
【００２１】
シャフト２に対するロータ３の回転支持は、潤滑油による流体潤滑剤を介した動圧軸受によっている。シャフト２の外周部１９における略中央部には、外周部１９の外径寸法より僅かに縮径して形成された縮径部３５が設けられている。そしてその上下方向の両側には、所定の外径寸法で形成された外周面を有する外周部４７，４８が設けられている。外周部４７，４８は、これらと半径方向に外嵌して対面するスリーブ４とにより、ラジアル動圧軸受部Ａ，Ｂが構成される。ラジアル動圧軸受部Ａ，Ｂを構成するために、流体潤滑剤が介在されると共に、スリーブ４の内周部３１の対応部には、図３（ｄ）に示すように周方向に所定間隔で形成されたヘリングボーン状の動圧発生溝７５，７６が全周にわたり設けられている。なお、これらの動圧発生溝７５，７６はこれに代えて、スリーブ４側と相対するシャフト２の外周部４７，４８側に設けられていてもよい。
【００２２】
一方、スラストカバー６の下端部５２とこれに軸方向（上下方向）に対向するスラストプレート５の上端部３３、そしてスラストプレート５の下端部３４と同じく同方向に対向するスリーブ４の（周壁２４の）上端部４４により、スラスト動圧軸受部Ｃ，Ｄが構成される。スラスト動圧軸受部Ｃ，Ｄが構成されるために、流体潤滑剤が介在されると共に、スラストプレート５の上下両端部３３，３４には、図３（ｂ）及び同図（ｃ）に示すように、周方向に所定間隔で形成されたヘリングボーン状の動圧発生溝７７，７８が全周にわたり設けられている。なお、動圧発生溝７７，７８は、この他に図示省略するがスパイラル状にすることもできる。またそれぞれの動圧発生溝７７，７８は、スラストプレート５側に形成することに代えて、これと相対するスラストカバー６の下端部５２、及びスリーブ４の上端部４４側にそれぞれ設けられていても構わない。またはこれらの組み合わせであっても差し支えない。
【００２３】
スラストプレート５の外周端部７９側には、スラストカバー６（下端部５２）とスリーブ４（段部２５の内周部６１，周壁２４の上端部４４）とで規定されると共に、スラストプレート５の全周にわたり形成される環状間隙６０が設けられている。そしてスラストプレート５の外周端部７９には、全周にわたり外方へ開口した環状溝２９が設けられており、環状溝２９は外周端を最大開口とし内方に従い狭小した形状、図例ではテーパ状をなしている。
【００２４】
更にスラストプレート５の外周端部７９には、環状溝２９の一部に、半径方向外方へ開口する孔部８１が穿設されている。孔部８１は、シャフト２の内方軸中心部へ連通する連通路８０のスラストプレート側開口部をなす。連通路８０（第１の連通孔）は、図２に示すように、シャフト２の軸中心部を軸方向へ連通し、途中で分岐した一方がシャフト２の外周部４７にて開口（孔部８２）し、他方がシャフト２の外周部４８にて開口（孔部８３）するよう形成されている。なお、シャフト２の上端部側に形成された貫通孔８４は、連通路８０を形成する加工上生成されたものであり、この貫通孔８４はこれを封止する閉塞部材８５が挿入されている。閉塞部材８５には、種々の金属材料や樹脂材料を用いることができ、圧入，接着等で貫通孔８４を充填してもよい。
【００２５】
シャフト２に穿設された孔部８２，８３は、いずれもラジアル動圧軸受部Ａ，Ｂの動圧発生中心部、即ち動圧発生圧力が最大となる部位（図例では、図３（ｄ）の動圧発生溝７５，７６における部位８６，８７に対応する部位）に位置付けられている。従って、電動機が回転駆動され、ロータ３が相対回転すると、ラジアル軸受部Ａ，Ｂに介在された流体潤滑剤は、その一部が孔部８２，８３へ流入して連通路８０を通り、これを経て、スラストプレート外周端部７９の孔部８１から流出する。この流体潤滑剤の流れを図２の矢印で示す。これは動圧軸受部Ａ，Ｂの動圧発生圧力が大気圧力より大きくなり、即ち１気圧以上となり、一方スラストプレート外周端部７９側は実質上１気圧であるから、流体潤滑剤はスラストプレート５側へ移動するよう作用力を受ける。
【００２６】
孔部８２，８３は、動圧軸受部Ａ，Ｂにて生成される動圧発生圧力の一部を利用して、流体潤滑剤を流入するよう作用させている。このため、動圧軸受部Ａ，Ｂは本来の軸受支持を維持するに必要な動圧発生圧力に加え、スラストプレート５側へ流体潤滑剤を送り出すための動圧発生圧力が得られるよう、予めその発生圧力が設定されている。動圧軸受部Ａ，Ｂに対する動圧発生圧力を損なわず、かつ適切な圧力の流体潤滑剤を孔部８２，８３側へ送り出すために、連通路８０は流体潤滑剤に対して適切な流通抵抗を持たせる必要がある。
【００２７】
本実施例では、連通路８０の横断面積を所定寸法に対応するよう予め穿設されている。連通路８０の横断面積が加工の都合上、所定より大きくなるような場合には、連通路８０の開口部である孔部８２，８３あるいは８１等を縮径して「絞り」を設けるようにしてもよい。「絞り」は塑性変形加工等により容易に形成することができる。また「絞り」は、図４に示すように、開口径を所定開口面積に縮径した絞り部材１０２，１０３としてシャフト２に嵌合固定することもできる。（なお、以下に示す図面において、図１の電動機と同様の部位、部材については、同じ番号が付してある。）さらに図４において、スラストプレート５側の開口部に絞り部材１０１を嵌合固定するもよい。またこれらの組み合わせを設けることもできる。さらに開口形状を円や円弧、方形や星形等種々を選択することにより、実質上面積を変更、調整することができる。一方これとは逆に、本実施例では一つの連通路８０が設けられているが、横断面積を増加させるため、これを例えば複数路をシャフト２の周方向に配置して設けてもよい。また、図５に示すように、連通路８０の途中部位の貫通孔８４に、ネジ１０４を螺着し、ネジ１０４の螺進度合いにより任意調整することもできる。この場合、ネジ１０４で調整後、貫通孔８４には、閉塞部材１０５で貫通孔８４を密閉する。
【００２８】
ラジアル軸受部Ａ，Ｂから送り出された流体潤滑剤は、スラストプレート５の孔部８１から流出される。孔部８１は環状溝２９が設けられているから、孔部８１からの流体潤滑剤は、毛管現象及び表面張力により環状溝２９に伝い流れて、スラストプレート外周端部７９側へ容易に流出する。そしてスリーブ内周部６１とスラストプレート外周端部７９との隙間、即ち環状間隙６０内にほどなく滞留保持される。環状間隙６０における、スラストプレート外周端部７９と、スリーブ４における（段部２７の）内周部６１との間隙（半径方向）寸法は、流体潤滑剤が毛細管現象で作用する程度の間隙となっている。このため、環状間隙６０内に滞留・保持された流体潤滑剤は、ほどなく両スラスト軸受部Ｃ，Ｄに供給される。
【００２９】
環状間隙６０には、スリーブ４における拡径部２５の上端部４４に開口する孔部９１が穿設されている。そしてこの孔部９１は、スリーブ４の周壁２４を垂下して、スリーブ内周部３１に開口して形成された孔部９２と連通している。これら孔部９１，９２により連通路９０（第２の連通路）が構成される。孔部９２は、スリーブ内周部３１における、ラジアル軸受部Ａ，Ｂの実質上中間部（ラジアル軸受部Ａ，Ｂ相互間の中心部）に位置付けられた部位９３に設けられている。中間部位９３は、電動機の回転駆動に伴う両ラジアル軸受部Ａ，Ｂの動圧発生圧力により、その反作用により、１気圧以下の負圧が生じる。このため環状間隙６０に滞留・保持される流体潤滑剤は、図２の矢印に示すように、孔部９１から連通路９０を通って孔部９２へ流れるよう作用力を受け、ほどなく両ラジアル軸受部Ａ，Ｂへ供給される。
【００３０】
連通路８０と同様に、連通路９０においても、その横断面積を調整して流体潤滑剤の流通調整を行なうことができる他、その開口部にあたる孔部９１，９２に「絞り」を設けたり、横断面形状や開口形状を種々の形状に選択することができる。さらに連通路９０をスリーブ４に複数路設けることもできる。なお、スリーブ４に連通路９０を複数路設ける場合には、回転動バランスを考慮して、周方向に均等配置することが望ましい。
【００３１】
このように、上記で明らかなように、連通路８０，９０により、電動機内部の動圧軸受部に介在される流体潤滑剤を循環させるための循環路が形成され、連通路８０は電動機の回転駆動により、ラジアル軸受部Ａ，Ｂからスラスト軸受部Ｃ，Ｄへ流通させる還流往路の役目を、また連通路９０はスラスト軸受部Ｃ，Ｄからラジアル軸受部Ａ，Ｂへ流通させる還流復路の役目をなすものである。このため、流体潤滑剤は、電動機内外部の発熱昇温に対して部分的に帯熱することなく、そして均等に循環して放熱されるから、流体潤滑剤の温度上昇が抑制される。
【００３２】
なお、本実施例の図例では、ラジアル軸受部はＡ，Ｂの二箇所が一対の軸受手段を構成しているが、三箇所以上のラジアル軸受部にも対応できる。その際、流体潤滑剤が流入する孔部（本実施例の孔部８２，８３に対応）を、それぞれの動圧発生圧力が最大となる部位に対応して設ける。また還流復路の開口出口となる孔部（本実施例の孔部９２に対応）をそれぞれの相互間の中心部に設ける。さらに一箇所のラジアル軸受部で構成する場合にも対応できる。その際、還流復路となる連通路９０の流出孔９２は、ラジアル軸受部の動圧発生溝の端部近傍に位置付けられるように設定すれば、容易に負圧作用を得ることができる。
【００３３】
ステータ７から発熱する温度上昇により、電動機内部温度を昇温させ、また電動機の起動・停止が頻繁に繰り返されることにより、特にスラスト軸受部Ｃ，Ｄとスラストプレート５との（起動・停止時に必然的に発生する）摩耗により、発熱が生ずる。しかしながら、本構成によれば、こうした温度上昇による流体潤滑剤の温度変質・劣化が可及的に防止されると共に、電動機内部で発熱する温度上昇分布を均質化させて全体として電動機の温度上昇を低減させることができる。
【００３４】
また起動・停止動作に伴い、スラストプレート５とスリーブ４とによる摩耗粉が発生しても、部分的に流体潤滑剤９内に含有や滞留することなく、流体潤滑剤９の循環によって汚濁の均質化が図られる。これらにより、流体潤滑剤の変質・劣化は可及的に低減され、長期連続運転や高速回転等の環境下で初期特性を長時間維持することができ、耐久性と信頼性の向上が図れる。
【００３５】
図２において、スラスト動圧軸受部Ｃ側の動圧発生部に保持される流体潤滑剤は、電動機外側、即ち図の上方側に対して次のような構成により漏出防止を図っている。シャフト２の外周部１９（縮径部７３）に、環状溝３６が設けられ、この環状溝３６とスラストカバー６の（内周部５７の）環状溝８８とが対向する間隙を大きくしている。また、スラストカバー６の内周部５７の内側６２をテーパ状に形成している。このため、動圧発生部の流体潤滑剤が電動機外側へ（図の上側へ）漏出しようとしても、これら二つの間隙により、流体潤滑剤に作用する表面張力で漏出することが防止される。
【００３６】
特にテーパ部６２によるスラストプレート５との間隙９８は、電動機外方に向けて順次大きくなるよう構成されている。このため、流体潤滑剤の移動や変動に対しても、表面張力・毛細管現象により、所定の間隙幅に対応し平衡する部位で、確実に流体潤滑剤が保持される。即ちテーパ部６２により流体潤滑剤の漏出防止の為のシール機能を有する。そして更に上記環状溝３６，８８により、より効果的に漏出防止が図ることができる。なお、これらスラストカバー６の各部位５７，６２やシャフト２の外周部１９，環状溝３６の部位に流体潤滑剤を撥油する撥油剤を塗布しておくことでより流体潤滑剤の漏出を防止することができる。
【００３７】
一方、図２に示すスリーブ４の下側においては、ラジアル動圧軸受部Ｂが設けられている。この動圧発生部の流体潤滑剤が電動機の外部へ漏出することを防止するため、以下の構成が図られている。即ち、シャフト外周部１９には、その下端部側にテーパ部４０が設けられており、スリーブ４の内周部３１との間隙により、流体潤滑剤の移動に対して、所定の表面張力で平衡する部位にて保持され、電動機外部（図の下側）へ漏出することが防止される。なお、両環状溝３７，４３の部位に流体潤滑剤を撥油する撥油剤を塗布することにより、漏出防止効果を高めることができる。
【００３８】
次に示す図６は、別の実施例を示す電動機である。図６における電動機の特徴は、連通路８０の通路中に、流体潤滑剤を濾過するフィルタ９４を装着したことである。フィルタ９４は流体潤滑剤に含まれる摩耗粉等の不純物を分離して除去することを目的とするものであり、例えば多孔質金属、セラミックス、繊維、そして金属網などを用いることができる。従って、図１の実施例に比べ、さらに流体潤滑剤の変質・劣化が抑制されることになり、長期連続運転や高速回転等の環境下で初期特性を長時間維持することができ、耐久性と信頼性の向上をより図ることができる。図６のフィルタ９４は、連通路８０の上端部貫通孔８４が拡径されているため、容易に装着される。なおシャフト上端部は閉塞部材９５で封止される。そして本実施例ではフィルタ９４が固定部材であるシャフト２側に設けられているため装着が容易であり、また電動機の回転特性に直接影響を与えることがない。
【００３９】
また更にフィルタ９４は、上記の異物除去の物質、部材を用いることの他、活性炭あるいは化学的な活性用物質を利用して、微細物質あるいは流体潤滑剤の変性成分を除去することも可能であることは言うまでもない。
【００４０】
図７は更に別の実施例を示す電動機であり、図６ではフィルタ９４がシャフト２側、即ち流体潤滑剤の還流往路側連通路８０に設けられていたのに対し、図７の実施例ではスリーブ４側、即ち還流復路側連通路９０にフィルタ９４が設けられているものである。具体的には、スリーブ４における拡径部２５の上端部４４側に装着されている。更に図８では、連通路９０の途中に設けられ、図９ではスリーブ内周部３１側の開口部にそれぞれ設けられている。これらは、任意の部位、位置にフィルタ９４を装着することができ、同様の効果を得ることができる。なお、連通路８０，９０の両方にフィルタを装着するもよく、またこれらの組み合わせも自由に設定できることは言うまでもない。
【００４１】
図１乃至図９における電動機では、連通路８０の開口出口である孔部８１がスラストプレート５の外周端部７９側に設けられていた。次の図１０に示す別の実施例の電動機では、この孔部８１にあたる孔部９９が、スラストプレート５の上端部３３側に設けられている。そして孔部９９は、上端部３３のシャフト２側、すなわち、スラスト動圧軸受部Ｃの内周端縁部側（スラストカバー６のテーパ部６２に対応するスラストプレート上端部３３）に位置付けられている。従って、ラジアル軸受部Ａ，Ｂからの流体潤滑剤は、流体潤滑剤還流往路となる連通路８０を通って、スラストプレート５の孔部９９へ送り出される。孔部９９が開口する部分は、スラストプレート５（上端部３３）とスラストカバー６（テーパ部６２）とで構成される間隙９８であり、この間隙９８は流体潤滑剤の（外部への漏出防止用）シール機能部をなし、流体潤滑剤が保持される部分である。このため、孔部９９から送り出された流体潤滑剤は、間隙９８に一時保持され、そしてスラスト軸受部Ｃに供給される。
【００４２】
スラスト軸受部Ｃからの流体潤滑剤は、スリーブ４の遠心力や他の作用力等により、スラストプレート５の上端部３３から周壁６１あるいは直接に間隙６０に滞留する。そして流体潤滑剤はスラスト軸受部Ｄに供給される一方、スリーブ４の開口９１を経て還流復路となる連通路９０へ流通される。従って本実施例の電動機においても、図１乃至図９の電動機と同様な作用により耐久性と信頼性の向上が図れる。そして本実施例では、主として電動機の使用姿勢が上部側となるスラストカバー６側スラスト軸受部Ｃへ、まず流体潤滑剤が供給される。このため、重力作用により流出し易いスラストプレート５上側へ、安定した流体潤滑剤を供給することができ、より円滑な流体潤滑剤の循環流通が実現できる。
【００４３】
なお、孔部９９はスラストプレート上端部３３の間隙９８に対応して設けられている為、スラストプレート上端部３３上の動圧発生溝７７に掛かっていない。この為、スラスト動圧軸受部Ｃの動圧軸受支持に何等影響を与えることがない。
【００４４】
次に示す図１１は、更に別の実施例を示し、うち（ａ）は電動機を上から見た平面図であり、スラストカバー６を取り外した状態を示すものである。そして（ｂ）はその部分断面図であり、また（ｃ）はスラストカバー６を取り外した状態の斜視図である。図１１における実施例では、既に説明した実施例に加えて、或いはその組み合わせにおいて、以下の実施例をさらに併用して構成することができるものである。そして図１１においては、図１乃至図１０で用いた連通路８０，９０の図示を便宜上省略しているが、実際には構成されている前提で以下に説明する。
【００４５】
図１１において、スラストプレート５には、上下端部３３，３４のスラスト動圧軸受部Ｃ，Ｄから環状溝２９へ連通する孔部５０，５１が設けられている。孔部５１はスラストプレート５を軸方向に貫通して設けられており、孔部５０は孔部５１からスラストプレート５と実質上平行に外周端部７９側へ貫通して設けられている。更にスラストプレート５のシャフト２側には、貫通孔６６が設けられている。
【００４６】
一方、スリーブ４側におけるスラストプレート外周端部７９側には、間隙幅の小さい（流体潤滑剤が毛細管現象により充分保持される程度の）環状間隙６０に加えて１８０度回転対称状に吸気パイプ２６が設けられている。吸気パイプ２６に対応するスリーブ内周部６１には、さらに円弧状の凹部６７が設けられている。この場合、吸気パイプ２６が凹部６７の端部に位置付けられており、しかもこの位置は、シャフト２に対してロータ３（スリーブ４）の相対回転移動方向側に設けられている。
【００４７】
本実施例によれば、もし、電動機の高速回転駆動や電動機に加わる衝撃等で、それぞれの動圧発生部から流体潤滑剤が環状間隙６０へ飛散したり、環状間隙を規定する内部の周壁６１や端部４４へ漏出しても、環状間隙６０内で受け止められて保持される。環状間隙６０において滞留した流体潤滑剤は、環状溝２９にて捕捉される。環状溝２９はテーパ状に形成されているため、毛細管現象により容易に流体潤滑剤を捕捉することが出来る。環状溝２９で捕捉された流体潤滑剤は、内部の供給路５０及び５１を経て、再びスラスト動圧軸受部Ｃ，Ｄの動圧発生部へ回収される。このため、両動圧発生部において流体潤滑剤が不足しても所要量が絶えず供給されるため、流体潤滑剤の枯渇や不足に伴う軸受支持不良を来さない。なお、環状間隙６０に飛散・漏出した流体潤滑剤は、吸気パイプ２６の開口部２２が間隙空間の内方に突出しているため、この開口部２２を経て電動機外部へ漏出することはない。
【００４８】
図１１（ａ）に示すようにスリーブ４は図のように回転して相対移動する。この実施例では、環状間隙６０の間隙寸法が比較的狭く、この間隙に流体潤滑剤９が充填されるような場合であっても、凹部６７の部分では、空隙６８が生成される。この空隙６８の横には、これと連通する吸気パイプ２６が設けられている。従って、空隙６８により、環状間隙６０に流体潤滑剤が充填されても、必ず気圧差が解消された部分（空隙６８）が常に生成されているから、温度変化等によっても流体潤滑剤を移動させるような作用力を受けることがない。また、吸気パイプ２６の存在により、供給路５０，５１ヘ流体潤滑剤を押し込むことができる。その際、吸気パイプ２６は、回転方向側に設けられているから、スリーブ４が高速回転しても、絶えず空隙６８を生成することができる。
【００４９】
従って、スラスト動圧軸受部Ｃ，Ｄにて保持される流体潤滑剤は、それぞれの動圧発生部において保持され、環状間隙６０は電動機内外部の気圧差が解消されているため、流体潤滑剤が移動するような作用力を受けることがなく、安定した軸受支持が維持される。そして本実施例では、スラストプレート５側には、供給路５１の内側に、スラストプレート５を貫通する貫通孔６６が更に設けられているから、ラジアル動圧軸受部Ａの動圧発生部に保持される流体潤滑剤に作用する気圧差を解消でき、流体潤滑剤の安定保持がより高められる。このように、図１１における実施例を上記図１乃至図１０の電動機に併用或いはこれらの組み合わせににより、流体潤滑剤の安定した使用ができ、信頼性と耐久性の両面において優れた軸受支持が実現できる電動機を得ることができる。
【００５０】
以上、本発明の電動機の実施例について説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲で設計変更乃至修正等自由である。例えば実施例で既に示した環状間隙６０は、いずれもスリーブ４とスラストカバー６とで規定される構成であり、その内部の周壁６１はスリーブ４の段部２７によるものであるが，これに代えて環状間隙６０の周壁をスラストカバー６側を用いるようにしても可能である。その他、動圧軸受部の溝形状や配列、数量等任意に選択できる。また図示省略するが、図１１において、スラストカバー６側に吸気パイプ２６或いは吸気孔２２を設けるようにしても構わない。また吸気パイプ２６に代えて、一体形成された構成の吸気孔２２を有するものであっても構わない。さらに、本実施例では、スラストプレート５とシャフト２とは、別部材で構成されていたが、これらが一体に形成されていてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の電動機は、上述の構成を有しているので、次の効果を奏する。即ち、本発明の請求項１に対応する電動機によれば、連通孔８０は、流体潤滑剤がラジアル軸受部Ａ，Ｂからスラスト軸受部Ｃ，Ｄへ流通する流体潤滑剤還流往路とする一方、連通孔９０は、流体潤滑剤がスラスト軸受部Ｃ，Ｄからラジアル軸受部Ａ，Ｂへ流通する流体潤滑剤還流復路としている。これにより、流体潤滑剤は連通孔８０，９０を通して電動機内部を満遍なく循環する。従って、流体潤滑剤は、電動機内外部の発熱昇温に対して部分的に帯熱することなく、また均等に循環して放熱されるから、流体潤滑剤の温度上昇が抑制される。また起動・停止動作による摩耗粉が発生しても、部分的に流体潤滑剤内に含有や滞留することなく、流体潤滑剤の循環によって汚濁の均質化が図られる。これらにより、流体潤滑剤の変質・劣化は可及的に低減され、長期連続運転や高速回転等の環境下で初期特性を長時間維持することができ、耐久性と信頼性の向上が図れる。
【００５２】
また本発明の請求項２記載の電動機によれば、連通路８０の一方の開口孔部９９がスラストプレート５のスラストカバー６側に設けられており、しかもこの孔部９９はスラスト軸受部Ｃの内周端縁部に対応して位置付けられている。従って、流体潤滑剤還流往路となる連通路８０には、ラジアル軸受部Ａ，Ｂからの流体潤滑剤が、スラストプレート５のスラストカバー６側に供給され、そして、同様に環状間隙６０を経て、流体潤滑剤還流復路となる連通路９０へ流通される。本構成の電動機によれば、上記請求項１の電動機と同様な作用により耐久性と信頼性の向上が図れる他、本構成では、特に、主として電動機の使用姿勢が上部側となるスラストカバー６側スラスト軸受部Ｃへ、まず流体潤滑剤が供給される。このため、先ず、重力作用により流出し易いスラストプレート５上側のスラスト軸受部Ｃへ、安定した流体潤滑剤を供給することができ、より円滑な流体潤滑剤の循環流通が実現できる。
【００５３】
そして更に、請求項３に対応して、連通路８０及び／または連通路９０の途中または開口孔部に、流体潤滑剤９を濾過するフィルタ部材９４が装着されることにより、流体潤滑剤９の汚濁が防止され、流体潤滑剤の変質・劣化がより低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る電動機の全体を示す断面図である。
【図２】図１の電動機の要部拡大図である。
【図３】図１の電動機の要部拡大図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は平面図、そして（ｄ）は断面図である。
【図４】本発明の別の実施例に係る電動機の要部拡大断面図である。
【図５】本発明の更に別の実施例に係る電動機の要部拡大断面図である。
【図６】本発明の更に別の実施例に係る電動機の要部拡大断面図である。
【図７】本発明の更に別の実施例に係る電動機の要部拡大断面図である。
【図８】本発明の更に別の実施例に係る電動機の要部拡大断面図である。
【図９】本発明の更に別の実施例に係る電動機の要部拡大断面図である。
【図１０】本発明の更に別の実施例に係る電動機の要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の更に別の実施例に係る電動機の要部拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は斜視図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ シャフト
３ ロータ
４ スリーブ
５ スラストプレート
６ スラストカバー
７ ステータ
８ ロータマグネット
１０ ハブ
Ａ，Ｂ ラジアル動圧軸受部
Ｃ，Ｄ スラスト動圧軸受部

Claims (3)

1. ハウジングと、該ハウジングに固定された軸部材と、該軸部材に対して相対回転支持されるロータと、前記軸部材と前記ロータとの間に介在された流体潤滑剤による動圧軸受手段とを具備した電動機において、
   前記軸部材には、半径方向外方へ全周にわたって張り出したスラストプレートが設けられ、
   前記ロータは、前記軸部材に回転自在に支持されたスリーブと、前記スラストプレートを覆うスラストカバーとを含み、
   前記スリーブと前記軸部材との間に複数のラジアル軸受部が設けられ、
   前記スリーブの端部と前記スラストプレートとの間、及び前記スラストカバーと前記スラストプレートとの間に、夫々スラスト軸受部が設けられており、
   前記スラストプレートの外周端部側には、前記スリーブ及び前記スラストカバーによって規定された実質上一定間隙の環状間隙が設けられ、
   前記スラストプレートの外周端表面には、半径方向外方へ開口する孔部が設けられ、
   前記軸部材の表面のうち、前記複数のラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される対応部位には、それぞれ孔部が設けられ、
   前記軸部材及び前記スラストプレートにおけるそれぞれ前記孔部は、該スラストプレートと該軸部材との夫々内部を経て連通しあう第１の連通孔として構成され、
   前記環状間隙に対応する前記スリーブの前記端部表面には、孔部が設けられ、
   前記スリーブにおける前記軸部材と対向する内周面のうち、前記ラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される相互間の中心部に対応した部位に、孔部が設けられ、
   前記スリーブの前記両孔部は、前記スリーブ内部を経て連通しあう第２の連通孔として構成され、
   前記ロータが回転駆動されることにより、
   前記第１の連通孔を、前記流体潤滑剤が前記ラジアル軸受部から前記スラスト軸受部へ流通する流体潤滑剤還流往路とする一方、
   前記第２の連通孔を、前記流体潤滑剤が前記スラスト軸受部から前記ラジアル軸受部へ流通する流体潤滑剤還流復路とした、ことを特徴とする電動機。
2. ハウジングと、該ハウジングに固定された軸部材と、該軸部材に対して相対回転支持されるロータと、前記軸部材と前記ロータとの間に介在された流体潤滑剤による動圧軸受手段とを具備した電動機において、
   前記軸部材には、半径方向外方へ全周にわたって張り出したスラストプレートが設けられ、
   前記ロータは、前記軸部材に回転自在に支持されたスリーブと、前記スラストプレートを覆うスラストカバーとを含み、
   前記スリーブと前記軸部材との間に複数のラジアル軸受部が設けられ、
   前記スリーブの端部と前記スラストプレートとの間、及び前記スラストカバーと前記スラストプレートとの間に、夫々スラスト軸受部が設けられており、
   前記スラストプレートの外周端部側には、前記スリーブ及び前記スラストカバーによって規定された実質上一定間隙の環状間隙が設けられ、
   前記スラストプレートにおける前記スラストカバー側の対向面には、前記スラスト軸受部の内周端縁部に対応して、前記スラストカバー側へ開口する孔部が設けられ、
   前記軸部材の表面のうち、前記ラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される対応部位には、それぞれ孔部が設けられ、
   前記軸部材及び前記スラストプレートにおけるそれぞれ前記孔部は、該スラストプレートと該軸部材との夫々内部を経て連通しあう第１の連通孔として構成され、
   前記環状間隙に対応する前記スリーブの前記端部表面には、孔部が設けられ、
   前記スリーブにおける前記軸部材と対向する内周面のうち、前記ラジアル軸受部の実質上最大動圧圧力が生成される相互間の中心部に対応した部位に、孔部が設けられ、
   前記スリーブの前記両孔部は、前記スリーブ内部を経て連通しあう第２の連通孔として構成され、
   前記ロータが回転駆動されることにより、
   前記第１の連通孔を、前記流体潤滑剤が前記ラジアル軸受部から前記スラスト軸受部へ流通する流体潤滑剤還流往路とする一方、
   前記第２の連通孔を、前記流体潤滑剤が前記スラスト軸受部から前記ラジアル軸受部へ流通する流体潤滑剤還流復路とした、ことを特徴とする電動機。
3. 前記第１の連通孔及び／または前記第２の連通孔の途中または開口孔部に、前記流体潤滑剤中の異物や不純物等を濾過するフィルタ部材が装着された、請求項１または請求項２記載の電動機。

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