JP3558710B2

JP3558710B2 - Electric motor

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Publication number: JP3558710B2
Application number: JP32944294A
Authority: JP
Inventors: 義和市山
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JPH08163821A

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、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連通孔として構成され；前記スラスト軸受部のうち前記スリーブの端部側は、介在される流体潤滑剤が軸部材側へ移動するよう動圧発生溝が設けられ；前記ロータが回転駆動されることにより、前記ラジアル軸受部からの前記流体潤滑剤は、前記連通孔を経て前記スラストカバー側の前記スラスト軸受部へ送出されると共に、前記スラストカバー側のスラスト軸受部から前記スリーブの端部側のスラスト軸受部へ移動した前記流体潤滑剤は、前記スリーブの端部側のスラスト軸受部により前記軸部材側に送出されて、前記ラジアル軸受部に還流されてなるものである。
【０００８】
そして本発明の電動機は、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ることが望ましい。
【０００９】
【作用】
本発明の電動機によれば、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。この為、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、連通孔に押し込められるよう作用力を受け、この連通孔を経てスラストプレートのスラストカバー側へ送り出される。この流体潤滑剤は、スラストカバー側のスラスト軸受部に供給される一方、スリーブの遠心力等により環状間隙を経てスリーブ側のスラスト軸受部へ供給される。スリーブ側のスラスト軸受部では、介在される流体潤滑剤が軸部材側へ移動するよう動圧発生溝が設けられている為、スリーブ側のスラスト軸受部の流体潤滑剤は、軸部材側へ移動し、軸部材側に設けられたラジアル軸受部へ流れる。
【００１０】
前記連通孔は、ラジアル軸受部から送り出される流体潤滑剤の還流路をなし、ラジアル軸受部の動圧発生力の一部を利用することにより、ラジアル軸受部からスラスト軸受部へ、流体潤滑剤が送り出される。そしてスラスト軸受部におけるスリーブ側の動圧発生力を利用して、スラスト軸受部からラジアル軸受部へ流体潤滑剤が送り出される。これにより流体潤滑剤は電動機内部の軸受部を満遍なく循環する。このため、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。こうして流体潤滑剤の変質・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。
【００１１】
また上記の電動機によれば、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。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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構わない。
【００２０】
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。
【００２１】
スラストプレート５の上端部３３には、スラストカバー６に対向して開口する孔部８１が穿設されている。そして孔部８１は、スラストプレート５の内周端縁部、即ちシャフト２と動圧発生溝７７との中間部に位置付けられて開口している。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（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に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と用いることができ、圧入，接着等で固定する他、接着剤等で貫通孔８４を充填してもよい。
【００２２】
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、スラストプレート上端部３３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上端部３３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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。）
【００２５】
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。
【００２６】
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（後述する）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８１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。孔部８１は動圧発生溝７７に掛かっていないいから、スラスト動圧軸受支持になんら支障を与えない。
【００２７】
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。また、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、ほどなくスラスト軸受部Ｄにも供給される。
【００２８】
スラスト軸受部Ｄの動圧発生溝７８は、スラストプレート５の下端部３４に設けられているが、流体潤滑剤をシャフト２の方向へ移動させるよう形成されている。すなわち図３（ｃ）に示すように、そのヘリングボーン状溝において、くの字状をなす内周側の溝形状が外側の溝形状よりも短く構成されている。従って、スリーブ４との相対回転により、動圧軸受支持されると共に、介在される流体潤滑剤は内周側のシャフト２側へ移動するよう作用力を受ける。シャフト２側へ移動した流体潤滑剤は、ほどなく両ラジアル軸受部Ａ，Ｂへ供給される。なお、スラストプレート上端部３３の動圧発生溝７７は、同様にヘリングボーン状溝であるが、内外周が対称状に構成されており、通常の動圧発生による軸受支持を行なう。また、特に動圧発生溝７８は、ヘリングボーン状溝の他、図６に示すようにスパイラル状の溝でも構わない。（図６の動圧発生溝７８は一部のみ図示している。）この場合も、流体潤滑剤はシャフト２側へ移動するよう作用を受ける。
【００２９】
このように、連通路８０は、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をなし、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、そしてスラスト軸受部Ｄの動圧作用で流体潤滑剤はラジアル軸受部Ａ，Ｂへ還流する。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、特にその数は問わない。一箇所または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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
次に示す図７は、別の実施例を示す電動機である。図７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７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。
【００３６】
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。なお、フィルタ９４は、図示の他、連通路８０の任意の部位に装着することができる。またフィルタ９４を連通路８０の開口端である孔部８１，８２，８３等に設けるようにしても構わない。
【００３７】
次に示す図８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。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８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。そして図８においては、図１乃至図７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。
【００３８】
図８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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
図８（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。
【００４２】
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８における実施例を上記図１乃至図７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。
【００４３】
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。また、スラストプレート５とシャフト２とは別部材から構成されていたが、これらが一体に形成されていても構わない。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８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。
【００４４】
【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、連通路８０を、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へ流通する流体潤滑剤還流路とした。そして、ラジアル軸受部Ａ，Ｂの動圧圧力の一部を利用して、流体潤滑剤を連通路８０へ送り出す送出作用をさせる一方、スラスト軸受部Ｄの動圧発生作用の一部を利用してシャフト２側へ流体潤滑剤を移動させる作用により、流体潤滑剤を再びラジアル軸受部Ａ，Ｂへ還流させることができる。これにより、流体潤滑剤は連通孔８０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。
【００４５】
また本発明の請求項２記載の電動機によれば、連通路８０の途中または開口孔部に、流体潤滑剤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一部分の平面図である。
【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[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an electric motor using a hydrodynamic bearing using a fluid lubricant in a bearing portion.
[0002]
[Prior art]
For example, an electric motor called a spindle motor incorporated in a recording disk drive device or the like is required to support the rotor hub, which is a rotating member, with high precision due to the nature of the driving load, and to provide high-precision rotation support that minimizes runout and rattling. You. In order to meet such demands, conventional ball bearings have been replaced by hydrodynamic bearing means using a fluid lubricant such as oil, and various configurations have been proposed accordingly. In particular, a spindle motor is provided with a thrust bearing portion in addition to the radial bearing portion so that there should be no backlash in the rotation axis direction.
[0003]
As an example of a bearing configuration, for example, Japanese Patent Publication No. 63-43606 discloses a thrust dynamic pressure bearing. Dynamic pressure generating grooves 13, 13 ′ are provided on both end surfaces of a flange (thrust plate) 10 of a thrust bearing, and a housing 11 is configured to sandwich the thrust plate 10. The space between the thrust plate 10 and the housing 11 is filled with the lubricating oil 12, and the two rotate relative to each other according to the dynamic pressure.
[0004]
In recent years, the size and capacity of the above-described drive device and the like have been reduced, and accordingly, demands for electric motors have been increasing. That is, in addition to the downsizing of the motor itself, a rise in the temperature of the surrounding environment is remarkable due to a high density of mounted components, and the degree of influence on the motor has been increased. As a characteristic of the electric motor, high-speed rotation is required. p. m to 10,000 r. p. m or more high-speed rotation is required.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the motor having the above-described structure, the lubricating oil in the dynamic pressure bearing portion is liable to be deteriorated due to a rise in temperature around the motor, a heat generation component (for example, an armature) or a heat generation from a bearing portion in the motor. Become. That is, deterioration of the lubricating oil is promoted. In addition, with the start / stop operation of the motor, the lubricating oil is polluted by wear powder generated as a result of wear, which necessarily occurs in the thrust bearing portion, and the deterioration is promoted similarly. When such deterioration of the lubricating oil progresses, it becomes difficult to maintain a high-precision rotation bearing support for a long time, and it becomes difficult to continuously operate by high-speed rotation. For this reason, it was necessary to take some measures to improve the durability and reliability of the electric motor.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and the subject thereof is to increase the heat generation inside and outside the electric motor, and also to start / stop operation. The deterioration of the fluid lubricant interposed in the dynamic pressure bearing can be suppressed as much as possible, so that the initial characteristics can be maintained for a long time under the environment such as long-term continuous operation and high-speed rotation. An object is to provide a highly reliable electric motor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electric motor according to the present invention includes a housing, a shaft member fixed to the housing, a rotor that is rotatably supported relative to the shaft member, and a motor between the shaft member and the rotor. A dynamic pressure bearing means using a fluid lubricant interposed in the motor; the shaft member is provided with a thrust plate projecting radially outward over the entire circumference; and the rotor is rotated by the shaft member. A freely supported sleeve, and a thrust cover covering the thrust plate; a radial bearing portion provided between the sleeve and the shaft member, between an end of the sleeve and the thrust plate, and A thrust bearing portion is provided between the thrust cover and the thrust plate, and the thrust bearing portion is provided on an outer peripheral end side of the thrust plate. And an annular gap having a substantially constant gap defined by the thrust cover; and a thrust plate-facing surface of the thrust plate corresponding to an inner peripheral edge of the thrust bearing portion. A hole opening to the cover side is provided; a hole is provided at a portion of the surface of the shaft member where a substantially maximum dynamic pressure of the radial bearing portion is generated; Each of the holes in the thrust plate is formed as a communication hole that communicates with the inside of the thrust plate and the shaft member through the inside of the thrust plate; A dynamic pressure generating groove is provided so that the agent moves to the shaft member side; by rotating the rotor, the fluid lubricant from the radial bearing portion is The fluid lubricant that has been sent out to the thrust bearing portion on the thrust cover side through the communication hole and that has moved from the thrust bearing portion on the thrust cover side to the thrust bearing portion on the end side of the sleeve is the sleeve. Is sent out to the shaft member side by a thrust bearing portion on the end portion side, and is returned to the radial bearing portion.
[0008]
In the electric motor according to the present invention, it is preferable that a filter member for filtering foreign substances, impurities, and the like in the fluid lubricant is mounted in the middle of the communication hole or in the opening.
[0009]
[Action]
According to the electric motor of the present invention, the hole on the shaft member side in the communication hole is provided corresponding to a portion of the radial bearing portion where substantially the maximum dynamic pressure is generated. Therefore, as the electric motor is driven to rotate, the pressure of the fluid lubricant becomes 1 atm or more due to the generated pressure of the radial dynamic pressure, and a part of the fluid lubricant receives an acting force to be pushed into the communication hole, The thrust plate is sent out to the thrust cover side through the communication hole. The fluid lubricant is supplied to the thrust bearing portion on the thrust cover side, while being supplied to the thrust bearing portion on the sleeve side through an annular gap due to centrifugal force of the sleeve. In the thrust bearing portion on the sleeve side, a dynamic pressure generating groove is provided so that the interposed fluid lubricant moves to the shaft member side, so the fluid lubricant in the thrust bearing portion on the sleeve side moves to the shaft member side. Then, the fluid flows to a radial bearing provided on the shaft member side.
[0010]
The communication hole forms a return path for the fluid lubricant sent out from the radial bearing portion, and by utilizing a part of the dynamic pressure generating force of the radial bearing portion, the fluid lubricant flows from the radial bearing portion to the thrust bearing portion. Will be sent out. The fluid lubricant is sent from the thrust bearing portion to the radial bearing portion by using the dynamic pressure generating force on the sleeve side in the thrust bearing portion. Thereby, the fluid lubricant circulates evenly in the bearing portion inside the electric motor. Therefore, the heat is circulated and radiated uniformly without partially heating the internal and external heat generated by the motor, so that the temperature increase of the fluid lubricant is suppressed. Also, even if abrasion powder is generated due to the start / stop operation, contamination is homogenized by circulation of the fluid lubricant without being partially contained or staying in the fluid lubricant. In this way, deterioration and deterioration of the fluid lubricant are reduced as much as possible, and the initial characteristics can be maintained for a long time in an environment such as long-term continuous operation or high-speed rotation, thereby improving durability and reliability.
[0011]
Further, according to the above-described electric motor, a filter member for filtering foreign matter, impurities, and the like of the fluid lubricant is mounted in the middle of the communication hole or in the opening hole, so that the fluid lubricant is prevented from being polluted. Deterioration / deterioration is reduced.
[0012]
【Example】
An embodiment of a motor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an overall sectional view of an electric motor for rotating a recording disk such as an optical / magnetic disk. FIG. 2 is an enlarged sectional view mainly showing a portion where the rotor 3 is rotatably supported on the shaft 2 by the dynamic pressure bearing of FIG. 3 shows the members in FIG. 1, (a) is a side view showing a state in which the shaft 2 and the thrust plate 5 are fixed, (b) is a plan view seen from the upper end 33 side of the thrust plate 5, (C) is a plan view of the thrust plate 5 viewed from the lower end 34 side, and (d) is a cross-sectional view of the sleeve 4. In these figures, the same members / parts are given the same numbers.
[0013]
1 to 3, the housing 1 is made of an aluminum alloy, and a boss 16 is provided at the center of the housing 1 so as to protrude upward (inside the electric motor). The boss 16 is provided with a hole 15 at the center thereof, and a cylindrical bush 70 is fitted and fixed inside the hole 15. The bush 70 is formed from a steel material or the like. The lower end of the shaft 2 is fitted and fixed in the hole 71 of the bush 70. The bush 70 is an interposed member interposed between the housing 1 and the shaft 2, adjusts the dimensions of the housing 1 and the shaft 2, and secures the rigidity of the shaft 2 fitted to the aluminum alloy housing 1. It is for doing.
[0014]
The shaft 2 is mounted substantially perpendicular to the mounting surface 72 of the housing 1. The shaft 2 is made of, for example, an iron-based alloy or the like. The outer peripheral portion on the upper end side is slightly reduced in diameter (a reduced diameter portion 73), and a disk-shaped thrust plate is formed on the reduced diameter portion 73. 5 is externally fitted and fixed. The thrust plate 5 is formed substantially at right angles to the longitudinal (axial) direction of the shaft 2 and is formed so that the surfaces of its upper and lower ends 33 and 34 are substantially parallel.
[0015]
The rotor 3 rotatably supported by the shaft 2 has a substantially cylindrical sleeve 4 and a hub 10 fixed to the outer peripheral side of the sleeve 4. The hub 10 is formed of, for example, stainless steel of a magnetic material, and a recording disk (not shown) serving as a rotational load is externally fitted to the outer peripheral portion 49 and mounted. The flange 41 of the hub 10 is formed to protrude outward to receive the recording disk. Note that the recording disk is integrally fixed to the hub 10 by a well-known clamp means (not shown).
[0016]
The sleeve 4 includes a cylindrical peripheral wall 24 occupying most of the entire length thereof, and an enlarged-diameter portion 25 integrally provided on an upper portion thereof, and these are formed coaxially with the shaft 2. The sleeve 4 is formed of a copper alloy material such as lead bronze. The thrust cover 6 is attached to the upper part of the step portion 27 of the enlarged diameter portion 25 in the sleeve 4. The thrust cover 6 has a ring shape, and its outer peripheral portion is fitted on the upper inner peripheral side 74 of the sleeve 4, and is tightly fixed to the sleeve 4 by caulking the upper end 32 of the sleeve. The inner peripheral portion 57 of the thrust cover 6 is opposed to the outer peripheral portion 19 (the reduced diameter portion 73) of the shaft 2 with a small gap. An integral member including the sleeve 4, the hub 10 and the thrust cover 6 fixed to the sleeve 4 is rotatably supported on the shaft 2.
[0017]
A step 17 is formed on the boss 16 of the housing 1 at the upper part of the outer periphery thereof, and the stator 7 is fixed to the step 17. The stator 7 has a stator coil 11 wound around a stator core 12 having predetermined magnetic pole teeth. A coil lead wire 13 drawn from the stator coil 11 is connected to a flexible circuit board 14 attached to the housing 1, and a connection wire, not shown, is led out of the motor via an insulating bush 23. A rotor magnet 8 is mounted on the hub 10 side (the inner peripheral portion 18 of the hub 10) that faces the stator 7 in the radial direction. Therefore, when a predetermined electric signal is applied to the coil lead wire 13, the rotor 3 (the hub 10) is driven to rotate by the electromagnetic interaction between the rotor magnet 8 and the stator 7.
[0018]
Rotation support of the rotor 3 with respect to the shaft 2 is provided by a dynamic pressure bearing via a fluid lubricant made of lubricating oil. At a substantially central portion of the outer peripheral portion 19 of the shaft 2, there is provided a reduced diameter portion 35 formed by slightly reducing the outer diameter of the outer peripheral portion 19. On both sides in the vertical direction, outer peripheral portions 47 and 48 having outer peripheral surfaces formed with a predetermined outer diameter are provided. Radial dynamic pressure bearing portions A and B are formed by the outer peripheral portions 47 and 48 and the sleeve 4 facing outwardly in a radial direction. In order to form the radial dynamic pressure bearing portions A and B, a fluid lubricant is interposed, and a corresponding portion of the inner peripheral portion 31 of the sleeve 4 has a predetermined interval in the circumferential direction as shown in FIG. Are formed over the entire circumference. Note that these dynamic pressure generating grooves 75 and 76 may be provided instead on the outer peripheral portions 47 and 48 of the shaft 2 facing the sleeve 4 side.
[0019]
On the other hand, the lower end portion 52 of the thrust cover 6, the upper end portion 33 of the thrust plate 5 axially (vertically) opposed thereto, and the sleeve 4 (peripheral wall 24) facing the same direction as the lower end portion 34 of the thrust plate 5. ) Upper ends 44 constitute thrust dynamic pressure bearing portions C and D. Since the thrust dynamic pressure bearing portions C and D are configured, a fluid lubricant is interposed, and the upper and lower ends 33 and 34 of the thrust plate 5 are shown in FIGS. 3B and 3C. As described above, herringbone-shaped dynamic pressure generating grooves 77 and 78 formed at predetermined intervals in the circumferential direction are provided over the entire circumference. The dynamic pressure generating grooves 77 and 78 may be formed in a spiral shape. The respective dynamic pressure generating grooves 77 and 78 are provided on the lower end portion 52 of the thrust cover 6 and the upper end portion 44 of the sleeve 4 instead of being formed on the thrust plate 5 side. No problem. Alternatively, a combination of these may be used.
[0020]
On the outer peripheral end 79 side of the thrust plate 5, the thrust cover 6 (the lower end 52) and the sleeve 4 (the inner peripheral portion 61 of the step portion 25 and the upper end 44 of the peripheral wall 24) are defined. An annular gap 60 is provided over the entire circumference of the ring. The outer peripheral end 79 of the thrust plate 5 is provided with an annular groove 29 which is open outward over the entire circumference, and the annular groove 29 has a maximum opening at the outer peripheral end and becomes narrower inward. It is in a state.
[0021]
A hole 81 is formed in the upper end 33 of the thrust plate 5 so as to face the thrust cover 6. The hole 81 is positioned and opened at the inner peripheral edge of the thrust plate 5, that is, at an intermediate portion between the shaft 2 and the dynamic pressure generating groove 77. The hole 81 forms an opening on the thrust plate side of the communication passage 80 communicating with the center of the inner shaft of the shaft 2. As shown in FIG. 2, the communication passage 80 (communication hole) communicates the axial center portion of the shaft 2 in the axial direction, and one of the branching portions is opened (hole portion 82) at the outer peripheral portion 47 of the shaft 2. The other is formed so as to open (hole 83) at the outer peripheral portion 48 of the shaft 2. The through-hole 84 formed on the upper end side of the shaft 2 is formed through processing for forming the communication passage 80, and a closing member 85 for sealing the through-hole 84 is inserted into the through-hole 84. I have. The closing member 85 can be made of various metal materials or resin materials, and may be fixed by press-fitting, bonding, or the like, or may be filled in the through-hole 84 with an adhesive or the like.
[0022]
The holes 82 and 83 formed in the shaft 2 are both central portions of the dynamic pressure generation of the radial dynamic pressure bearing portions A and B, that is, portions where the dynamic pressure generation pressure is maximum (in the example of FIG. ) Of the dynamic pressure generating grooves 75, 76). Therefore, when the electric motor is driven to rotate and the rotor 3 relatively rotates, a part of the fluid lubricant interposed in the radial bearing portions A and B flows into the holes 82 and 83 and passes through the communication passage 80, and the fluid lubricant passes through the communication passage 80. Through the hole 81 of the upper end 33 of the thrust plate. The flow of the fluid lubricant is indicated by an arrow in FIG. This is because the dynamic pressure generation pressure of the dynamic pressure bearings A and B becomes higher than the atmospheric pressure, that is, 1 atm or more, while the upper end 33 side of the thrust plate is substantially 1 atm. Acts to move to the side.
[0023]
The holes 82 and 83 use a part of the dynamic pressure generation pressure generated in the dynamic pressure bearings A and B to cause the fluid lubricant to flow. For this reason, the dynamic pressure bearing portions A and B are set in advance so that a dynamic pressure generating pressure for sending the fluid lubricant to the thrust plate 5 side can be obtained in addition to the dynamic pressure generating pressure necessary to maintain the original bearing support. The generated pressure is set. In order not to impair the dynamic pressure generation pressure on the dynamic pressure bearing portions A and B and to send out the fluid lubricant of an appropriate pressure to the holes 82 and 83, the communication passage 80 has an appropriate flow resistance to the fluid lubricant. It is necessary to have.
[0024]
In this embodiment, the cross-sectional area of the communication passage 80 is formed in advance so as to correspond to a predetermined dimension. When the cross-sectional area of the communication passage 80 is larger than a predetermined value for the sake of machining, the diameter of the hole 82, 83, 81, or the like, which is the opening of the communication passage 80, is reduced to provide a "restrictor". You may. “Drawing” can be easily formed by plastic deformation processing or the like. Further, as shown in FIG. 4, the “aperture” can be fitted and fixed to the shaft 2 as aperture members 102 and 103 whose opening diameters are reduced to a predetermined opening area. (In the drawings described below, the same parts and members as those of the electric motor in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.)
[0025]
Further, in FIG. 4, the diaphragm member 101 may be fitted and fixed to the opening on the thrust plate 5 side. Also, a combination of these can be provided. Further, by selecting various shapes such as a circle, an arc, a square, and a star for the opening shape, the area can be substantially changed and adjusted. On the other hand, in contrast to this, one communication passage 80 is provided in the present embodiment, but in order to increase the cross-sectional area, this may be provided by, for example, arranging a plurality of passages in the circumferential direction of the shaft 2. As shown in FIG. 5, a screw 104 may be screwed into the through hole 84 at an intermediate position of the communication passage 80, and the screw 104 may be arbitrarily adjusted according to the degree of screwing. In this case, after adjustment with the screw 104, the through hole 84 is sealed with the closing member 105 in the through hole 84.
[0026]
The fluid lubricant sent from the radial bearings A and B flows out of the hole 81 of the thrust plate 5. The portion where the hole portion 81 is opened is a gap 98 formed by the thrust plate 5 (upper end portion 33) and the thrust cover 6 (tapered portion 62). This is a part that forms a sealing function part and holds a fluid lubricant. Therefore, the fluid lubricant sent out from the hole 81 is temporarily held in the gap 98 and is supplied to the thrust bearing C. Since the hole 81 does not cover the dynamic pressure generating groove 77, it does not hinder the support of the thrust dynamic pressure bearing.
[0027]
The fluid lubricant from the thrust bearing portion C stays in the circumferential wall 61 or directly in the gap 60 from the upper end portion 33 of the thrust plate 5 due to the centrifugal force of the sleeve 4 or other acting force. Further, since the annular groove 29 is provided, the fluid lubricant from the hole 81 flows into the annular groove 29 by capillary action and surface tension, and easily flows out to the thrust plate outer peripheral end 79 side. Then, it is retained in the gap between the inner circumferential portion 61 of the sleeve and the outer circumferential end portion 79 of the thrust plate, that is, in the annular gap 60 soon. The gap (in the radial direction) between the outer peripheral end portion 79 of the thrust plate and the inner peripheral portion 61 (of the step portion 27) of the sleeve 4 in the annular gap 60 is such that the fluid lubricant acts by capillary action. ing. Therefore, the fluid lubricant retained and held in the annular gap 60 is also supplied to the thrust bearing portion D soon.
[0028]
The dynamic pressure generating groove 78 of the thrust bearing D is provided at the lower end 34 of the thrust plate 5 and is formed to move the fluid lubricant in the direction of the shaft 2. That is, as shown in FIG. 3 (c), in the herringbone-shaped groove, the groove shape on the inner peripheral side in a U shape is shorter than the groove shape on the outer side. Therefore, by the relative rotation with respect to the sleeve 4, the hydrodynamic bearing is supported, and the interposed fluid lubricant receives an acting force to move to the shaft 2 side on the inner peripheral side. The fluid lubricant moved to the shaft 2 side is supplied to both radial bearings A and B soon. The dynamic pressure generating groove 77 of the upper end 33 of the thrust plate is also a herringbone-shaped groove, but the inner and outer circumferences are configured symmetrically to support the bearing by generating the normal dynamic pressure. Further, in particular, the dynamic pressure generating groove 78 may be a spiral groove as shown in FIG. 6 in addition to the herringbone groove. (Only a part of the dynamic pressure generating groove 78 in FIG. 6 is shown.) In this case as well, the fluid lubricant is affected to move to the shaft 2 side.
[0029]
As described above, the communication path 80 forms a circulation path for circulating the fluid lubricant interposed in the dynamic pressure bearing section inside the electric motor, and circulates from the radial bearing sections A and B to the thrust bearing sections C and D. The fluid lubricant is returned to the radial bearings A and B by the dynamic pressure action of the thrust bearing D. In the illustrated example of this embodiment, the radial bearing portions A and B constitute a pair of bearing means in the radial bearing portion, but the number is not particularly limited. One or three or more radial bearings can be handled. At this time, holes (corresponding to the holes 82 and 83 of the present embodiment) into which the fluid lubricant flows are provided corresponding to the portions where the respective dynamic pressure generating pressures become maximum.
[0030]
The internal temperature of the motor is increased by the temperature rise generated from the stator 7, and the start and stop of the motor are frequently repeated, so that the thrust bearings C and D and the thrust plate 5 (especially at the time of start and stop) Heat) is generated by wear. However, according to this configuration, the deterioration and deterioration of the temperature of the fluid lubricant due to such temperature rise are prevented as much as possible, and the temperature rise distribution that generates heat inside the motor is homogenized to reduce the temperature rise of the motor as a whole. Can be reduced.
[0031]
Also, even if the abrasion powder generated by the thrust plate 5 and the sleeve 4 is generated by the start / stop operation, the homogenization of the contamination is achieved by the circulation of the fluid lubricant without being partially contained or staying in the fluid lubricant. It is planned. As a result, deterioration and deterioration of the fluid lubricant can be reduced as much as possible, and the initial characteristics can be maintained for a long period of time in an environment such as long-term continuous operation or high-speed rotation, thereby improving durability and reliability.
[0032]
In FIG. 2, the fluid lubricant held in the dynamic pressure generating portion on the thrust dynamic pressure bearing portion C side is prevented from leaking to the outside of the motor, that is, the upper side in the drawing by the following configuration. An annular groove 36 is provided in the outer peripheral portion 19 (the reduced diameter portion 73) of the shaft 2, and a gap between the annular groove 36 and the annular groove 88 (of the inner peripheral portion 57) of the thrust cover 6 is increased. . Further, the inside 62 of the inner peripheral portion 57 of the thrust cover 6 is formed in a tapered shape. For this reason, even if the fluid lubricant in the dynamic pressure generating section attempts to leak to the outside of the motor (upward in the figure), these two gaps prevent the fluid lubricant from leaking due to surface tension acting on the fluid lubricant.
[0033]
In particular, the gap 98 between the taper portion 62 and the thrust plate 5 is configured to gradually increase toward the outside of the motor. For this reason, even when the fluid lubricant moves or fluctuates, the fluid lubricant is reliably held at a portion corresponding to a predetermined gap width and balanced by the surface tension and the capillary phenomenon. That is, the tapered portion 62 has a sealing function for preventing leakage of the fluid lubricant. Further, the annular grooves 36 and 88 can more effectively prevent leakage. By applying an oil repellent for repelling the fluid lubricant to the portions 57 and 62 of the thrust cover 6, the outer peripheral portion 19 of the shaft 2, and the portion of the annular groove 36, leakage of the fluid lubricant is prevented. can do.
[0034]
On the other hand, a radial dynamic pressure bearing portion B is provided below the sleeve 4 shown in FIG. In order to prevent the fluid lubricant of the dynamic pressure generating portion from leaking out of the electric motor, the following configuration is provided. That is, the outer peripheral portion 19 of the shaft is provided with a tapered portion 40 at the lower end thereof, and the gap between the outer peripheral portion 19 and the inner peripheral portion 31 of the sleeve 4 balances the movement of the fluid lubricant with a predetermined surface tension. And is prevented from leaking out of the motor (the lower side in the figure). By applying an oil repellent for repelling the fluid lubricant to the portions of the two annular grooves 37 and 43, the leakage prevention effect can be enhanced.
[0035]
FIG. 7 shows an electric motor according to another embodiment. The feature of the electric motor in FIG. 7 is that a filter 94 for filtering a fluid lubricant is mounted in the communication passage 80. The filter 94 is intended to separate and remove impurities such as abrasion powder contained in the fluid lubricant, and for example, a porous metal, ceramics, fiber, a metal net, or the like can be used. Therefore, as compared with the embodiment of FIG. 1, the deterioration and deterioration of the fluid lubricant are further suppressed, and the initial characteristics can be maintained for a long time in an environment such as long-term continuous operation or high-speed rotation, and the durability can be improved. And reliability can be further improved. The filter 94 in FIG. 7 is easily mounted because the upper end through hole 84 of the communication passage 80 has an enlarged diameter. The upper end of the shaft is sealed with a closing member 95. In this embodiment, since the filter 94 is provided on the shaft 2 side, which is a fixed member, the filter 94 is easily mounted, and does not directly affect the rotation characteristics of the electric motor.
[0036]
Further, the filter 94 can remove fine substances or denatured components of the fluid lubricant by using activated carbon or a chemical activating substance, in addition to the above-described substances and members for removing foreign substances. Needless to say. The filter 94 can be attached to an arbitrary portion of the communication path 80 in addition to the illustration. Further, the filter 94 may be provided in the holes 81, 82, 83, etc., which are the open ends of the communication passage 80.
[0037]
Next, FIG. 8 shows still another embodiment, in which (a) is a plan view of the electric motor viewed from above and shows a state in which the thrust cover 6 is removed. (B) is a partial cross-sectional view, and (c) is a perspective view with the thrust cover 6 removed. In the embodiment shown in FIG. 8, in addition to the embodiments already described, or in a combination thereof, the following embodiments can be further used. In FIG. 8, the communication paths 80 and 90 used in FIGS. 1 to 7 are omitted for the sake of convenience, but will be described below on the assumption that they are actually configured.
[0038]
8, the thrust plate 5 is provided with holes 50 and 51 communicating from the thrust dynamic pressure bearings C and D of the upper and lower ends 33 and 34 to the annular groove 29. The hole 51 is provided to penetrate the thrust plate 5 in the axial direction, and the hole 50 is provided to penetrate from the hole 51 to the outer peripheral end 79 side substantially in parallel with the thrust plate 5. Further, a through hole 66 is provided on the shaft 2 side of the thrust plate 5.
[0039]
On the other hand, on the sleeve 4 side, on the thrust plate outer peripheral end 79 side, in addition to the annular gap 60 having a small gap width (to the extent that the fluid lubricant is sufficiently retained by capillary action), the intake pipe 26 is rotated 180 degrees symmetrically. Is provided. An arc-shaped concave portion 67 is further provided in the sleeve inner peripheral portion 61 corresponding to the intake pipe 26. In this case, the intake pipe 26 is positioned at the end of the concave portion 67, and this position is provided on the side of the rotor 3 (sleeve 4) relative to the shaft 2 in the direction of rotational movement.
[0040]
According to the present embodiment, if the high-speed rotation of the electric motor or the shock applied to the electric motor causes the fluid lubricant to scatter from the respective dynamic pressure generating portions to the annular gap 60 or the inner peripheral wall 61 defining the annular gap. Even if it leaks to the end 44, it is received and held in the annular gap 60. The fluid lubricant retained in the annular gap 60 is captured by the annular groove 29. Since the annular groove 29 is formed in a tapered shape, the fluid lubricant can be easily captured by the capillary phenomenon. The fluid lubricant trapped in the annular groove 29 is returned to the dynamic pressure generating portions of the thrust dynamic pressure bearing portions C and D via the internal supply passages 50 and 51. For this reason, even if the fluid lubricant is insufficient in the two dynamic pressure generating portions, the required amount is constantly supplied, so that bearing failure due to exhaustion or lack of the fluid lubricant does not occur. The fluid lubricant scattered and leaked into the annular gap 60 does not leak out of the motor through the opening 22 because the opening 22 of the intake pipe 26 projects inward of the gap space.
[0041]
As shown in FIG. 8A, the sleeve 4 rotates and moves relative to each other as shown. In this embodiment, even when the gap size of the annular gap 60 is relatively small and the gap is filled with the fluid lubricant 9, a gap 68 is formed in the recess 67. The intake pipe 26 communicating with the space 68 is provided beside the space 68. Therefore, even if the annular gap 60 is filled with the fluid lubricant, the portion where the pressure difference is eliminated (the gap 68) is always generated even if the annular gap 60 is filled with the fluid lubricant. There is no such acting force. Further, the presence of the intake pipe 26 allows the fluid lubricant to be pushed into the supply passages 50 and 51. At this time, since the intake pipe 26 is provided on the rotation direction side, even when the sleeve 4 rotates at a high speed, the air gap 68 can be constantly generated.
[0042]
Therefore, the fluid lubricant held in the thrust dynamic pressure bearing portions C and D is held in the respective dynamic pressure generating portions, and the annular gap 60 eliminates the pressure difference between the inside and outside of the electric motor. The bearing is not subjected to an acting force to move, and stable bearing support is maintained. In the present embodiment, a through hole 66 that penetrates the thrust plate 5 is further provided inside the supply path 51 on the thrust plate 5 side, so that the thrust plate 5 is held at the dynamic pressure generating portion of the radial dynamic pressure bearing portion A. The pressure difference acting on the fluid lubricant to be performed can be eliminated, and the fluid lubricant can be more stably maintained. As described above, by using the embodiment in FIG. 8 together with the electric motors in FIGS. 1 to 7 described above, or by using a combination thereof, the fluid lubricant can be used stably, and a bearing support excellent in both reliability and durability can be obtained. An electric motor that can be realized can be obtained.
[0043]
The embodiments of the electric motor according to the present invention have been described above, but the design can be changed or modified freely without departing from the gist of the present invention. For example, each of the annular gaps 60 already shown in the embodiment has a configuration defined by the sleeve 4 and the thrust cover 6, and the inner peripheral wall 61 is formed by the step portion 27 of the sleeve 4. It is also possible to use the thrust cover 6 side for the peripheral wall of the annular gap 60. Further, although the thrust plate 5 and the shaft 2 are composed of separate members, they may be formed integrally. In addition, the groove shape, arrangement, quantity and the like of the dynamic pressure bearing portion can be arbitrarily selected. Although not shown, in FIG. 8, the intake pipe 26 or the intake hole 22 may be provided on the thrust cover 6 side. Instead of the intake pipe 26, the intake pipe 22 may have the intake hole 22 formed integrally.
[0044]
【The invention's effect】
Since the electric motor of the present invention has the above-described configuration, the following effects can be obtained. That is, according to the electric motor according to the first aspect of the present invention, the communication passage 80 is a fluid lubricant return passage through which the fluid lubricant flows from the radial bearing portions A and B to the thrust bearing portion C. Then, a part of the dynamic pressure of the radial bearings A and B is used to send out the fluid lubricant to the communication passage 80, and a part of the dynamic pressure generating action of the thrust bearing D is used. By moving the fluid lubricant toward the shaft 2 side, the fluid lubricant can be returned to the radial bearing portions A and B again. Thereby, the fluid lubricant circulates evenly inside the motor through the communication hole 80. Accordingly, the fluid lubricant does not partially heat up the heat generated inside and outside the motor, and is evenly circulated and dissipated, so that the temperature rise of the fluid lubricant is suppressed. Also, even if abrasion powder is generated due to the start / stop operation, contamination is homogenized by circulation of the fluid lubricant without being partially contained or staying in the fluid lubricant. As a result, deterioration and deterioration of the fluid lubricant can be reduced as much as possible, and the initial characteristics can be maintained for a long period of time in an environment such as long-term continuous operation or high-speed rotation, thereby improving durability and reliability.
[0045]
Further, according to the electric motor according to the second aspect of the present invention, the filter member 94 for filtering the fluid lubricant is mounted in the middle of the communication passage 80 or in the opening, thereby preventing the fluid lubricant from being polluted. Deterioration / deterioration of the fluid lubricant is further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an entire electric motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the electric motor of FIG.
3 is an enlarged view of a main part of the electric motor in FIG. 1, (a) is a side view, (b) is a plan view, (c) is a plan view, and (d) is a cross-sectional view .
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of a motor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of a motor according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a part of an electric motor according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged sectional view of a main part of a motor according to still another embodiment of the present invention.
8 is an enlarged view of a main part of a motor according to still another embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view, (b) is a cross-sectional view, and (c) is a perspective view.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Shaft 3 Rotor 4 Sleeve 5 Thrust plate 6 Thrust cover 7 Stator 8 Rotor magnet 10 Hub A, B Radial dynamic pressure bearing parts C, D Thrust dynamic pressure bearing part

Claims

A housing, a shaft member fixed to the housing, a rotor supported for relative rotation with respect to the shaft member, and a dynamic pressure bearing means using a fluid lubricant interposed between the shaft member and the rotor. In the equipped motor,
The shaft member is provided with a thrust plate projecting radially outward over the entire circumference,
The rotor includes a sleeve rotatably supported by the shaft member, and a thrust cover that covers the thrust plate,
A radial bearing portion is provided between the sleeve and the shaft member,
Thrust bearings are provided between the end of the sleeve and the thrust plate, and between the thrust cover and the thrust plate, respectively.
An annular gap having a substantially constant gap defined by the sleeve and the thrust cover is provided on an outer peripheral end side of the thrust plate,
On the surface of the thrust plate facing the thrust cover, a hole is provided that opens toward the thrust cover, corresponding to an inner peripheral edge of the thrust bearing.
In the surface of the shaft member, a hole is provided in a corresponding portion of the radial bearing portion where substantially the maximum dynamic pressure is generated,
Each of the holes in the shaft member and the thrust plate is configured as a communication hole that communicates with the thrust plate and the shaft member through the inside thereof,
The end side of the sleeve of the thrust bearing portion is provided with a dynamic pressure generating groove so that the interposed fluid lubricant moves toward the shaft member,
When the rotor is driven to rotate,
The fluid lubricant from the radial bearing portion is sent out to the thrust bearing portion on the thrust cover side through the communication hole,
The fluid lubricant that has moved from the thrust bearing on the thrust cover side to the thrust bearing on the end of the sleeve is delivered to the shaft member by the thrust bearing on the end of the sleeve, and An electric motor, wherein the electric motor is recirculated to a bearing.

2. The electric motor according to claim 1, wherein a filter member for filtering foreign substances, impurities, and the like in the fluid lubricant is mounted in the middle of the communication hole or in the opening.