JP3637632B2

JP3637632B2 - 電動機

Info

Publication number: JP3637632B2
Application number: JP12613095A
Authority: JP
Inventors: 彰友山下; 利夫光安
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-05-25
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: JPH08322191A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動圧型流体軸受を用いた電動機の一例の構成を図８、図９、図１０に示す。図８は電動機の正面図、図９は電動機の断面図、図１０はラジアル軸受部の断面図である。図８、図９において、ステータ１にはコイル２、隈取コイル３ａ，３ｂ、フレーム４，５が取り付けられ、さらにフレーム５には樹脂等で作られたスラスター６が固定され、フレーム４にはスリーブ７が固定され、ステータユニット８を構成している。また、回転軸９にはロータ１０が固定され、スリーブ７をはさんでオイルもれ防止リング１１，１２が配置され、回転軸先端には負荷が接続されており、ロータユニット１３を構成し、軸受を介して回転自在に取り付けられている。
【０００３】
次に、軸受について図１０を用いて説明すると、スリーブ内周面の負荷側及びロータ側の２箇所にはボール転造等により、動圧発生溝１４，１５が形成されている。この動圧発生溝１４，１５には潤滑油としてオイル１６が注油され、ラジアル軸受１７，１８を構成している。また、図９において回転軸９の反負荷側端面は球面に仕上げられておりスラスター６と接触しスラスト軸受１９を構成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の電動機の構成では、オイル１６の蒸発や、回転によるオイル１６の飛散や、２箇所の動圧発生溝１４，１５のポンピング力の差等によるオイル１６の流れ出し等が起こり、最終的には動圧発生溝１４，１５のオイル不足が発生することで回転数の低下や電流値の増加、異音が発生し、さらには、ロータユニット１３のロックが発生し、信頼性を確保することが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するもので、動圧発生溝１４，１５のオイル不足を少なくし円滑な運転が可能で高信頼性、長寿命の電動機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動機は上記目的を達成するために、請求項１記載に係る発明は、軸とスリーブを備え、軸の外周面又はスリーブの内周面にオイルだまりを挟んで両側に動圧発生溝を形成し、動圧発生溝にオイルを保持する動圧型流体軸受を用いた電動機であって、動圧発生溝のオイルだまりがない側の近傍にそれぞれオイルと特性が同一のオイルを含浸させた多孔質体を配置したものである。
【０００７】
また、請求項２記載に係る発明は、多孔質体は、軸と隙間を保ってスリーブに固定したリングとしたものである。
【０００８】
また、請求項３記載に係る発明は、スリーブに固定されているリングと軸との隙間は、動圧発生溝の部分のスリーブと軸の隙間より大寸法もしくは同寸法としたものである。
【０００９】
また、請求項４記載に係る発明は、多孔質体は、軸に固定されているリングとしたものである。
【００１０】
また、請求項５記載に係る発明は、軸と複数のスリーブを備え、複数のスリーブには各々動圧発生溝が形成されており、動圧発生溝にオイルを保持する動圧型流体軸受を用いた電動機であって、複数のスリーブの間及び外周面に設けられ該複数のスリーブ端より軸方向に突出しオイルと特性が同一のオイルを含浸させた多孔質体を配置するとともに、複数のスリーブの軸方向外側にオイルもれ防止リングを配置したものである。
【００１３】
また、請求項６記載に係る発明は、多孔質体の内周面の全部もしくは一部に動圧発生溝を形成したものである。
【００１５】
【作用】
本発明の電動機は前記の構成により、十分な量のオイルを保持した多孔質体からオイルがにじみ出し動圧発生溝へオイルを供給するため、動圧発生溝のオイル不足を抑えることが出来る。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図１、図２、図８を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例１の電動機の断面図、図２は同電動機のラジアル軸受部の断面図である。なお、図１、図２及び後述する図３、図４、図５、図６において従来構成と同一あるいは同一機能のものは同一符号を付す。図１、図８において、ステータ１にはコイル２、及び隈取コイル３ａ，３ｂ、フレーム４，５が取り付けられ、さらにフレーム５には樹脂等で作られたスラスター６が固定され、フレーム４にはスリーブ７が固定され、ステータユニット８を構成している。また、回転軸９には珪素鋼板およびアルミニウムで作られたロータ１０が固定され、回転軸先端には負荷が接続されており、ロータ１０とスリーブ７の間には弾性を有する樹脂等（例えば、ＰＥＳやＰＢＴ等）で作られたオイルもれ防止リング２０、スリーブ７の負荷側にはオイルもれ防止リング２１が配置され、ロータユニット１３を構成し、軸受を介して回転自在に取り付けられている。
【００１７】
次に、軸受について図２を用いて説明すると、スリーブ内周面の負荷側及びロータ側の２箇所にはボール転造等により、動圧発生溝１４，１５が形成されている。なお、ここではスリーブ７の内周面に動圧発生溝１４，１５を形成した場合の説明をするが、回転軸９の外周面に動圧発生溝１４，１５を形成した場合でも同様である。この動圧発生溝１４，１５には潤滑油としてオイル１６が注油され、回転軸９と数μｍの隙間を保ちラジアル軸受１７，１８を構成している。また、動圧発生溝１４，１５の間にはオイルだまりを設け動圧発生溝１４，１５に保持したオイル１６の余剰分を保持している。また、回転軸９の反負荷側端面は球面に仕上げられておりスラスター６と接触しスラスト軸受１９を構成する（図１）。尚、スリーブ材料としては銅合金等が通常使われる。回転軸材料はＳ４５ＣやＳＵＳ３０３，ＳＵＳ４２０Ｊ２等が用途によって使い分けられるが、特に使用温度範囲が広い場合、スリーブ材料と線膨張係数の近い材料が好ましく、例えば、スリーブ材料を銅合金とした時、回転軸材料はＳＵＳ３０３等を使用することが好ましい。オイル１６はジエステル、ポリオールエステル、ａ−オレフィン、ふっ素樹脂オイル、鉱油等を用い、条件によっては若干の添加剤を加えたものを用いる。
【００１８】
また、スリーブ両端に多孔質体のリングとしての焼結メタル２２，２３が固定され、この焼結メタル２２，２３には動圧発生溝１４，１５に注油したオイルと同一のオイル１６が含浸され、軸受ユニット２４を構成している。
【００１９】
上記構成において動作を説明すると、オイル１６は蒸発や、回転による飛散や、２箇所の動圧発生溝１４，１５のポンピング力の差等による流れ出し等が起こり、オイル１６が流出しようとするが、スリーブ両端に設置されたオイル１６を含浸した焼結メタル２２，２３が、回転軸９の回転偏芯により内周面へオイル１６がにじみ出し、又動圧発生溝１４，１５のポンピング力、回転軸９と動圧発生溝１４，１５との小さな隙間Ｒによる毛細管現象でオイル１６が動圧発生溝１４，１５に引き込まれ、焼結メタル２２，２３から動圧発生溝１４，１５へオイル１６が供給され、動圧発生溝１４，１５のオイル不足を抑え、さらに、動圧発生溝１４，１５から流出したオイル１６を焼結メタル２２，２３が保持する働きによって、オイルの流出を減少させることで、電動機の高信頼性、長寿命化に効果がある。
【００２０】
また、焼結メタル２２，２３と回転軸９の隙間ｒ１は、動圧発生溝１４，１５と回転軸９の隙間Ｒと同じかまたは大きくしている。これは、動圧発生溝部１４，１５に発生した圧力で回転軸９が軸受ユニット２４と非接触で回転するが、焼結メタル２２，２３と回転軸９の隙間ｒ１を動圧発生溝１４，１５と回転軸９の隙間Ｒより小さくすれば、焼結メタル２２，２３と回転軸９が軸受ユニット２４と接触回転し、非接触回転するが故の低振動、低騒音、低軸受摩擦トルク、耐摩耗性等の特性の低下につながる。よって、焼結メタル２２，２３と回転軸９の隙間ｒ１は、動圧発生溝１４，１５と回転軸９の隙間Ｒと同じか又は大きくしていることで、回転軸９が軸受ユニット２４と非接触回転をし、低振動、低騒音、低軸受摩擦トルク、耐摩耗性等の特性を保ち効果がある。
【００２１】
さらに、スリーブ７の焼結メタル２２，２３が固定された外側は、回転軸９に固定されたオイルもれ防止リング２０，２１がスリーブ７に覆われるように、オイルもれ防止リング２０，２１の外径よりも若干スリーブ７の内径を大きくしているので、オイル１６が回転軸９を伝わって流出するのをオイルもれ防止リング２０，２１が防止し、回転によってオイル１６がスリーブ内に飛ばされ、スリーブ７に固定された焼結メタル２２，２３によってオイル１６が保持される。特に冷蔵庫庫内空気循環用モータ等、食品の近くで使用するような場合、回転軸９を伝わってオイル１６が周囲に飛散することは禁物であるため、オイルもれ防止リング２０，２１によって、周囲へのオイル１６の飛散を抑え、また、周囲から埃等のスリーブ内への混入防止も行うという効果がある。
【００２２】
（実施例２）
本発明の実施例２について図３を参照しながら説明する。図３は本発明の実施例２の電動機のラジアル軸受部の断面図である。実施例１では、多孔質体のリングとしての焼結メタル２２，２３をスリーブ７側に設置したが、図３のように回転軸９に多孔質体のリングとしての焼結メタル２５，２６を設けると、回転による遠心力でオイル１６が焼結メタル２５，２６の外周表面ににじみ出し、動圧発生溝１４，１５のポンピング力と回転軸９と動圧発生溝１４，１５との小さな隙間による毛細管現象でオイル１６が動圧発生溝１４，１５に引き込まれ、動圧発生溝１４，１５へオイル１６が供給され、動圧発生溝１４，１５のオイル不足を抑える。
【００２３】
（実施例３）
本発明の実施例３の前提について図４を参照しながら説明する。図４は本発明の実施例３における前提の電動機のラジアル軸受部の断面図である。図４において、２個のスリーブ７ａ，７ｂが円筒部材２７に固定され、この２個のスリーブ７ａ，７ｂは同軸上に配置され、それぞれ動圧発生溝１４，１５が形成され、潤滑油としてオイル１６が注油されて、回転軸９と数μｍの隙間を保ちラジアル軸受１７，１８を構成している。また、２つのスリーブ７ａ，７ｂの間には多孔質体の焼結メタル２８が配置されており、この焼結メタル２８には動圧発生溝１４，１５に注油したオイル１６と同一のオイルが含浸され、軸受ユニット２９を構成している。尚、焼結メタル２８と回転軸９の隙間ｒ２は、動圧発生溝１４，１５と回転軸９の隙間Ｒと同じか大きくしている。
【００２４】
上記構成における動作は実施例１と同様に、スリーブ７ａ，７ｂの間に設置されたオイル１６を含浸した焼結メタル２８が、回転軸９の回転偏芯により内周面へオイル１６がにじみ出し、又動圧発生溝１４，１５のポンピング力、回転軸９と動圧発生溝１４，１５との小さな隙間Ｒによる毛細管現象でオイル１６が動圧発生溝１４，１５に引き込まれ、焼結メタル２８から動圧発生溝１４，１５へオイル１６が供給され、動圧発生溝１４，１５のオイル不足を抑え、電動機の高信頼性、長寿命化に効果がある。
【００２５】
本発明の実施例３について図５を参照しながら説明する。図５は本発明の実施例３の電動機のラジアル軸受部の断面図である。上記前提の電動機では、軸受ユニット２９の２個のスリーブ７ａ，７ｂの間に多孔質体として焼結メタル２８を配置したが、図５のように、２個のスリーブ７ａ，７ｂの外周面にも多孔質体として焼結メタル３０で覆ったものである。また、２個のスリーブ７ａ，７ｂの外側端面よりスリーブ外周面を覆った焼結メタル３０が軸方向に突出した軸受ユニット３１の構成になっている。さらに、回転軸９には軸受ユニット両端近傍にオイルもれ防止リング２０，２１が配置されている。
【００２６】
上記構成において動作を説明すると、オイル１６は蒸発や、回転による飛散や、２箇所の動圧発生溝１４，１５のポンピング力の差等による流れ出し等が起こり、オイル１６が流出しようとするが、２個のスリーブ間に設置されたオイル１６を含浸した焼結メタル３０が、回転軸９の回転偏芯により内周面へオイル１６がにじみ出し、又動圧発生溝１４，１５のポンピング力と回転軸９と動圧発生溝１４，１５との小さな隙間ｒ２による毛細管現象でオイルが動圧発生溝１４，１５に引き込まれ、焼結メタル３０から動圧発生溝１４，１５へオイル１６を供給し、さらに、動圧発生溝１４，１５から回転軸９を伝わって流出しようとするオイル１６をオイルもれ防止リング２０，２１の回転により焼結メタル内に再度保持させ、焼結メタル内と動圧発生溝の間をオイル１６が循環する。このオイルの循環により、軸受ユニット３１からオイル１６が減ることなく常に動圧発生溝１４，１５へオイルを供給し、また熱交換が促進され摩擦熱によるオイルの劣化を抑えることが出来、実施例３より更に電動機の高信頼性、長寿命化に効果がある。
【００２７】
（実施例４）
本発明の実施例４について図６を参照しながら説明する。図６は本発明の実施例４の電動機のラジアル軸受部の断面図である。実施例３では２個のスリーブ７ａ，７ｂの間の多孔質体として焼結メタル３０からオイル１６を動圧発生溝１４，１５へ供給したが、図６のようにスリーブ７ａ，７ｂの外側端付近にも多孔質体として焼結メタル３２，３３を配置し、軸受ユニット３４を構成し、回転軸９との隙間ｒ３を動圧発生溝１４，１５との隙間Ｒと同じか又は大きくしたものである。このスリーブ７ａ，７ｂの外側端付近の焼結メタル３２，３３は、２個のスリーブ７ａ，７ｂ間の焼結メタル３０と別部材とし圧入等で固定することもあるが、一体成形することもある。
【００２８】
上記構成により、スリーブ７ａ，７ｂの両端よりオイル１６を供給することが可能となり、実施例４より更に電動機の高信頼性、長寿命化に効果がある。
【００２９】
（実施例５）
本発明の実施例５について図７を参照しながら説明する。図７は本発明の実施例５の電動機のラジアル軸受部の断面図である。実施例４では単に焼結メタル３２，３３を配置しているだけであるが、図７のように多孔質体としての焼結メタル３５，３６，３７，３８の一部にも動圧発生溝１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを形成し軸受ユニット３９を構成したことにより、焼結メタル３５，３６，３７，３８と回転軸９の隙間ににじみ出したオイル１６が動圧発生溝１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂに沿って動圧発生溝１４，１５の中心に集まろうと働くため、動圧発生溝１４，１５への焼結メタル３５，３６，３７，３８からのオイル１６の供給がより積極的に行われ、さらに、焼結メタル３５，３６，３７，３８の一部にも動圧が発生するため、焼結メタル３５，３６，３７，３８からのオイル１６のにじみ出し及び焼結メタル３５，３６，３７，３８へのオイル１６の流入がより積極的に行われる。このように、常時オイル１６が焼結メタル内と動圧発生溝の間を循環することにより、実施例４より更に電動機の高信頼性、長寿命化に効果がある。
【００３０】
なお、電動機構造、電動機形式、軸受構造、オイル、多孔質体等は各実施例に限定されるものではなく、様々な設計変更が可能であることは言うまでもない。また、上記実施例において、動圧発生溝はスリーブ内周面に形成したが、回転軸に形成してもよく、さらに、軸が回転するようにしているが、軸受ユニットが回転し、軸が固定される構成でもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば動圧発生溝の近傍に配置した焼結メタルから動圧発生溝へオイルが供給され、動圧発生溝のオイル不足を抑え、さらに焼結メタルと動圧発生溝の間をオイルが循環することで常時動圧発生溝へオイルを供給し、高信頼性、長寿命の電動機が得られるという大きな効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の電動機の断面図
【図２】本発明の実施例１の電動機のラジアル軸受部の断面図
【図３】本発明の実施例２の電動機のラジアル軸受部の断面図
【図４】本発明の実施例３における前提の電動機のラジアル軸受部の断面図
【図５】本発明の実施例３の電動機のラジアル軸受部の断面図
【図６】本発明の実施例４の電動機のラジアル軸受部の断面図
【図７】本発明の実施例５の電動機のラジアル軸受部の断面図
【図８】従来例の電動機の正面図
【図９】従来例の電動機の断面図
【図１０】従来例のラジアル軸受部の断面図
【符号の説明】
１ステータ
２コイル
３ａ，３ｂ隈取コイル
４，５フレーム
６スラスター
７，７ａ，７ｂスリーブ
８ステータユニット
９回転軸
１０ロータ
１１，１２，２０，２１オイルもれ防止リング
１４，１４ａ，１４ｂ，１５，１５ａ，１５ｂ動圧発生溝
１６オイル
１９スラスト軸受
２２，２３，２５，２６，２８，３０，３２，３３，３５，３６，３７，３８焼結メタル（多孔質体）
２４，２９，３１，３４，３９軸受ユニット

Claims

軸とスリーブを備え、前記軸の外周面又は前記スリーブの内周面にオイルだまりを挟んで両側に動圧発生溝を形成し、前記動圧発生溝にオイルを保持する動圧型流体軸受を用いた電動機であって、前記動圧発生溝の前記オイルだまりがない側の近傍にそれぞれ前記オイルと特性が同一のオイルを含浸させた多孔質体を配置していることを特徴とする電動機。
多孔質体は、軸と隙間を保ってスリーブに固定したリングとしたことを特徴とする請求項１記載の電動機。
スリーブに固定されているリングと軸との隙間は、動圧発生溝部の前記スリーブと前記軸の隙間より大寸法もしくは同寸法としたことを特徴とする請求項２記載の電動機。
多孔質体は、軸に固定したリングとしたことを特徴とする請求項１記載の電動機。
軸と複数のスリーブを備え、前記複数のスリーブには各々動圧発生溝が形成されており、前記動圧発生溝にオイルを保持する動圧型流体軸受を用いた電動機であって、前記複数のスリーブの間及び外周面に設けられ該複数のスリーブ端より軸方向に突出し前記オイルと特性が同一のオイルを含浸させた多孔質体を配置するとともに、前記複数のスリーブの軸方向外側にオイルもれ防止リングを配置したことを特徴とする電動機。
前記多孔質体の内周面の全部もしくは一部に動圧発生溝を形成したことを特徴とする請求項５記載の電動機。