JP4194582B2 - 低磨耗回転構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転構造に関し、特に、低磨耗効果を有する低磨耗回転構造に関するものである。

日常生活におけるモーターの応用は、例えば、コンピュータの熱放散ファン、または空調システムの圧縮機など、かなり広範囲である。モーターの回転構造は、モーターが回転する時の品質の良し悪しに影響する重要なカギの一つである。よって、良好な回転構造の設計は、モーターの運転寿命の延長、雑音の低減などに対して重大な位置を有する。

図１に示すように、従来の回転構造は、丸い孔または凹溝を設置した軸受ベース１１、軸孔１２１を設置し、軸受ベース１１の丸い孔または凹溝の中にしっかりと配置された軸受１２、軸孔１２１の中に回転可能に設置された回転軸１３と、回転軸１３の一端に留められ、回転軸１３が軸受１２から外れるのを防ぐ回転軸留め具１４を含む。軸受１２は、銅系、鉄系、銅鉄系の粉末冶金を油に浸した後、焼結固化されてなる自動注油材料の含油銅材料であり、より良い潤滑性を提供する。または、ＡｌＯ、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、または窒化ケイ素（ＳｉＮ）などのセラミック材料であり、より良い耐磨耗性を提供する。

上述の回転構造１が高速で回転する時、軸受１２の両端と回転軸１３の間の接触面は、容易に磨耗する。仮に、含油銅材料の軸受１２を用いた場合、より良い潤滑性を提供することができるが、耐磨耗性が低いため、粉末を生じ、潤滑液と容易に混合し、潤滑液が変質する状態を発生する。よって、使用寿命を短くさせる。仮に、セラミック材料の軸受１２を用いた場合、より良い耐磨耗性を提供することができるが、潤滑性が低いため、雑音が大きい問題がある。

また、上述の回転構造では、軸受１２と回転軸１３の間の間隙が極めて小さいことから、より大量の潤滑液を保留することできず、軸孔１２１の内壁に極浅い溝の方式で少量の潤滑液を保留するしかできない。仮に、過度の潤滑液を含んだ場合、潤滑液が漏れる状態が発生する。

よって、どのように軸受の磨耗を改善し、回転構造の使用寿命を延長し、回転構造の回転時の雑音を低減し、より大量の潤滑液を軸受の中に保留して漏れる状態が発生しないようにするかが目下、努力しなければならない目標である。

上述の問題について、本発明の目的は、軸受の磨耗を改善し、回転構造の使用寿命を延長することができる低磨耗軸受構造を提供する。

本発明のもう一つの目的は、回転構造の回転時の雑音を低減することができる低磨耗軸受構造を提供する。

本発明のもう一つの目的は、固定子セットと回転子セットの間により大量の潤滑液を軸受の中に保留することができ、漏れる状態が発生しない低磨耗軸受構造を提供する。

上述の目的を達成するために、本発明の低磨耗軸受構造は、固定子セット、回転子セットと、回転軸を含む。前記固定子セットの中心は、固定子軸穴が設置され、前記回転子セットの中心は、回転子軸穴が設置される。前記回転軸は、前記固定子軸穴と前記回転子軸穴の中に設置され、前記固定子セットと前記回転子セットを接続する。また、前記回転軸は、前記固定子セットと前記回転子セットに対して、それぞれ自由に回転できる。本発明の低磨耗軸受構造は、前記回転子セットと前記固定子セットの間に設置され、且つ、その螺旋方向と前記回転軸の回転方向が同じである螺旋コイルを更に含む。

本発明の低磨耗軸受構造によれば、固定子セットと回転子セットの間は、少なくとも二つ以上の回転配置を有する部材によって形成され、単一でない回転配置の関係で回転軸が固定子スリーブ、回転子スリーブにもたらす磨耗を大幅に低減することができる。また、回転軸と、固定子セットと回転子セットの相対速度が低減することから、本発明の低磨耗回転構造は、回転時の雑音を効果的に低減することができる。また、螺旋コイルの螺旋方向と回転子セットの螺旋方向が同じであることから、固定子セットが回転する時、潤滑液は、螺旋コイルの螺旋方向に沿って、固定子セットの凹溝の内部に流れ、潤滑液が漏れる状態が発生するのを防ぐ。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。
〔実施例〕

図２を参照する。本発明の低磨耗回転構造２は、固定子セット２１、回転子セット２２と、回転軸２３を含む。固定子セット２１は、固定子ベース２１１と固定子スリーブ２１２によって形成される。固定子ベース２１１は、固定子スリーブ２１２を収容し、しっかりと配置できる凹溝を設置する。固定子スリーブ２１２の中心はまた、固定子軸穴２１２１を含む。回転子セット２２は、回転子ベース２２１と回転子スリーブ２２２によって形成される。回転子ベース２２１もまた、回転子スリーブ２２２を収容し、しっかりと配置できる凹溝を設置する。回転子スリーブ２２２の中心はまた、回転子軸穴２２２１を含む。回転軸２３は、固定子軸穴２１２１と回転子軸穴２２２１の中に設置され、固定子セット２１と回転子セット２２を接続する。また、回転軸２３は、固定子セット２１と回転子セット２２に対して、それぞれ自由に回転できるため、回転子セット２２は、固定子セット２１に対して自由に回転できる。

本発明の低磨耗回転構造２は、回転軸２３の両端に留められ、回転軸２３が固定子軸穴２１２１、または回転子軸穴２２２１から外れるのを防ぐ２つの回転軸留め具２４を更に含む。回転軸留め具２４は、固定子ベース２１１の凹溝底部と、回転子ベース２２１の凹溝底部にそれぞれ固定され、回転軸留め具２４が振動するのを防ぎ、回転の安定性を増すことができる。また、回転軸２３の両端は、弧状であり、固定子セット２１、または回転子セット２２の凹溝底部に接触する面積を減少し、回転軸２３と固定子セット２１または回転子セット２２の間の摩擦を低減する。また、固定子セット２１または回転子セット２２の凹溝底部に耐磨耗プレート２５を設置することもでき、回転軸２３の両端に隣接させて磨耗で生じる間隙による振動を減少する。

本発明の低磨耗回転構造２はまた、例えば、環状をした永久磁石の１組の磁性部材２６を含み、固定子セット２１と回転子セット２２の相対した面にそれぞれ設置される。また、２つの相対した面の磁性部材２６は、互いに相反した極性である。異性の磁極が互いに引き合うことから、固定子セット２１と回転子セット２２は互いに引き合い、接近するが、回転軸２３の両端がそれぞれ耐磨耗プレート２５に隣接して支えを得ていることから、回転子セット２２は、固定子セット２１と適当な間隙を保持することができ、自由に回転することができる。また、回転軸２３の端が耐磨耗プレート２５の上に隣接するのを確保し、回転の安定性を増加する。主な磨耗を耐磨耗プレート２５の上に集中することもでき、回転軸２３、固定子セット２１と回転子セット２２がその寿命を延長できるようにする。また更に、回転軸２３が固定子セット２１と回転子セット２２に対して、自由に回転できることから、回転子セット２２が固定子セット２１に対する相対速度は、仮に、従来と同じ状況では、本発明の構造に基づくと、その回転軸２３が固定子セット２１に対する相対速度、または回転軸２３が回転子セット２２に対する相対速度は、それに伴って低下する。よって、回転軸２３が固定子セット２１に対する間と、回転軸２３が回転子セット２２に対する間の磨耗が自然に低減し、その寿命が延長する。

図２に示すように、本発明の低磨耗回転構造２は、固定子軸穴２１２１と回転軸２３の適当な設計によって、既に十分な回転の安定性を提供できる。よって、固定子セット２１と回転子セット２２の間により大きな間隙ｄを有することができ、より大量の潤滑液を間隙ｄの中に保留することができる。本発明の低磨耗回転構造２は、螺旋コイル２７を前記間隙ｄの中に設置することができる。つまり、螺旋コイル２７は、固定子セット２１と回転子セット２２の間に設置される。図３を参照下さい。螺旋コイル２７の螺旋方向Ｒ_２と回転子セット２２の回転方向Ｒ_１は、同じである。

図４を参照する。本発明のもう一つの実施例の低磨耗回転構造３を示している。本発明の低磨耗回転構造３は、第一固定子セット３１、第二固定子セット３２、第一回転子セット３３と、回転軸２３を含む。第一固定子セット３１は、第一固定子ベース３１１と第一固定子スリーブ３１２によって形成される。第一固定子ベース３１１は、第一固定子スリーブ３１２を収容し、しっかりと配置できる凹溝を設置する。第二固定子セット３２は、第二固定子ベース３２１と第二固定子スリーブ３２２によって形成される。第二固定子ベース３２１は、第二固定子スリーブ３２２を収容し、しっかりと配置できる凹溝を設置する。第一固定子スリーブ３１２と第二固定子スリーブ３２２の中心は、固定子軸穴３１２１、３２２１を含む。注意するのは、上述の第一固定子セット３１と第二固定子セット３２は、合わせて固定子セットと呼ぶことができる。回転子セット３３は、回転子ベース３３１と回転子スリーブ３３２によって形成される。回転子ベース３３１は、回転子スリーブ３３２を収容し、しっかりと配置できる凹溝を設置する。回転子スリーブ３３２の中心は、回転子軸穴３３２１を含む。回転軸２３は、固定子軸穴３１２１、３２２１と回転子軸穴３３２１の中に設置され、回転子セット３３を第一固定子セット３１と第二固定子セット３２の間に接続させる。また、回転軸２３は、第一固定子セット３１、第二固定子セット３２と回転子セット３３に対して、それぞれ自由に回転できるため、回転子セット３３は、第一固定子セット３１と第二固定子セット３２に対して自由に回転できる。また、図４に示した回転軸留め具２４、耐磨耗プレート２５、螺旋コイル２７の機能と図２に示した実施例の機能は同じであり、ここでは述べない。

注意するのは、前述の固定子スリーブ２１２、第一固定子スリーブ３１２、第二固定子スリーブ３２２と、回転子スリーブ２２２、３３２は、銅系、鉄系、銅鉄系の粉末冶金を油に浸した後、焼結固化されてなる含油銅材料、または、ＡｌＯ、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、または窒化ケイ素（ＳｉＮ）などのセラミック材料である。どの種類の材料を用いるかは、設計者の考えに依るものだけで本発明の精神を逸脱しない。

本発明の低磨耗回転構造に基づくと、固定子セットと回転子セットの間は、少なくとも二つ以上の回転配置を有する部材によって形成される。単一でない回転配置の関係で回転軸が固定子スリーブ、回転子スリーブにもたらす磨耗を大幅に低減することができる。図２に示した本発明の低磨耗回転構造２によって説明をする。固定子セット２１と回転軸２３の間は、回転可能の配置であり、回転子セット２２と回転軸２３の間も回転可能の配置であり、しっかりと配置されている。よって、回転軸２３と固定子セット２１、回転子セット２２の関係は、以下の３つの状況を有する：（１）固定子セット２１と回転軸２３の間の摩擦力と、回転子セット２２と回転軸２３の間の摩擦力は、等しい。固定子セット２１と回転軸２３の間の相対速度は、回転子セット２２と回転軸２３の間の相対速度とほぼ等しい。（２）固定子セット２１と回転軸２３の間の摩擦力が回転子セット２２と回転軸２３の間の摩擦力より小さい時、固定子セット２１と回転軸２３の間の相対速度は、回転子セット２２と回転軸２３の間の相対速度より大きい。（３）固定子セット２１と回転軸２３の間の摩擦力が回転子セット２２と回転軸２３の間の摩擦力より大きい時、固定子セット２１と回転軸２３の間の相対速度は、回転子セット２２と回転軸２３の間の相対速度より小さい。上述がどんな状況でも、回転軸２３が固定子セット２１に対する相対速度と、回転軸２３が回転子セット２２に対する相対速度は、回転子セット２２が固定子セット２１に対する相対速度より小さくなくてはならない。

再度、図１に示した従来の軸受１と図２に示した本発明の低磨耗回転構造２を例に説明をする。仮に、固定子と回転子の間の相対速度が毎秒10,000回転である場合、従来の軸受１の固定子スリーブ１２は、回転軸１３の毎秒10,000回転で生じた摩擦を受ける。また、本発明の低磨耗回転構造２は、仮に、固定子セット２１と回転軸２３の間の摩擦力と、回転子セット２２と回転軸２３の間の摩擦力が等しい時、固定子セット２１と回転子セット２２の間の相対速度は、毎秒10,000回転であるが、回転子セット２２が回転軸２３に対する相対速度は、毎秒5,000回転しかない。固定子セット２１が回転軸２３に対する相対速度も毎秒5,000回転であり、よって、固定子スリーブ２１２と回転子スリーブ２２２は、回転軸２３の毎秒5,000回転で生じた摩擦のみを受けるため、固定子スリーブ２１２と回転子スリーブ２２２の摩擦を大幅に低減し、低磨耗回転構造２の使用寿命を延長することができる。また、回転軸と、固定子セットと回転子セットの相対速度が低減することから、本発明の低磨耗回転構造は、回転時の雑音を効果的に低減することができる。

また、本発明の低磨耗回転構造によれば、固定子セットと回転子セットの間は、比較的大きな間隙ｄがあるため、より大量の潤滑液を間隙ｄの中に保留し、潤滑の効果を増すことができる。また、螺旋コイルの螺旋方向Ｒ_２と回転子セットの螺旋方向Ｒ_１が同じであることから、固定子セットが回転する時、潤滑液は、螺旋コイルの螺旋方向に沿って、固定子セットの凹溝の内部に流れ、潤滑液が漏れる状態が発生するのを防ぐ。

上述の説明からわかるように、本発明の低磨耗回転構造が仮にモーターの中に用いられる場合、図２を例に、固定子セット２１は、モーターベースに接続され、回転子セット２２は、モーターの出力端子（例えばファンモーターの回転翼）に接続される。固定子セット２１の外壁と回転子セット２２の延伸端の間は、モーターの動力発生装置（例えばケイ素鋼板と電磁石の組み合わせなど）を有し、固定子セット２１と回転子セット２２の間の相対速度を発生する。上述の構造によれば、運転中のモーターを更に静かにし、低減した磨耗後もモーターの寿命を長くすることができ、モーターにより広範の応用をさせることができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来の回転構造である。 本発明の好ましい実施例の低磨耗回転構造である。 回転子セットと螺旋コイルの対応位置の概略図である。 本発明のもう一つの好ましい実施例の低磨耗回転構造である。

符号の説明

１ 従来の回転構造
１１ 軸受ベース
１２ 軸受
１２１ 軸孔
１３、２３ 回転軸
１４、２４ 回転軸留め具
２ 本発明の低磨耗回転構造
２１ 固定子セット
２１１ 固定子ベース
２１２ 固定子スリーブ
２１２１、３１２１、３２２１ 固定子軸孔
２２、３３ 回転子セット
２２１、３３１ 回転子ベース
２２２、３３２ 回転子スリーブ
２２２１、３３２１ 回転子軸孔
２５ 耐磨耗プレート
２６ 磁性部材
２７ 螺旋コイル
３ 本発明のもう一つの低磨耗回転構造
３１ 第一固定子セット
３１１ 第一固定子ベース
３１２ 第一固定子スリーブ
３２ 第二固定子セット
３２１ 第二固定子ベース
３２２ 第二固定子スリーブ
Ｒ_１ 回転子セットの回転方向
Ｒ_２ 螺旋コイルの螺旋方向

Claims (7)

1. その中心に回転子軸穴が設置される回転子セットと、
   その中心に固定子軸穴が設置される固定子セットと、
   前記固定子軸穴及び前記回転子軸穴において自由に回転できるように設置され、前記回転子セットが前記固定子セットに対して自由に回転できるようにする回転軸と、
   を有し、
   前記回転子セット及び前記固定子セットは相互に嵌めあっており、且つ前記回転子セットと前記固定子セットとの間にできた間隙においてコイルが配置され、
   前記回転軸は前記回転子セット及び前記固定子セットに対して、それぞれ自由に回転できる、
   低磨耗軸受構造。
2. 前記回転子セットは、
   凹溝が設置された回転子ベースと、
   該回転子ベースの前記凹溝にしっかりと配置されて設置され、その中心に回転子軸穴が設置され、その材料が含油銅材料とセラミック材料のグループから選ばれる、回転子スリーブと、
   を有する、
   請求項１に記載の低磨耗軸受構造。
3. 前記固定子セットは、
   凹溝が設置された固定子ベースと、
   該固定子ベースの前記凹溝にしっかりと配置されて設置され、その中心に前記固定子軸穴が設置され、その材料が含油銅材料とセラミック材料のグループから選ばれる、固定子スリーブと、
   を有する、
   請求項１に記載の低磨耗軸受構造。
4. 前記固定子セットは、第一固定子セットと第二固定子セットとを有し、
   該第一固定子セットは、凹溝が設置された第一固定子ベースと、該第一固定子ベースの前記凹溝にしっかりと配置されて設置され、その中心に前記固定子軸穴が設置され、その材料が含油銅材料とセラミック材料のグループから選ばれる第一固定子スリーブとを有し、
   前記第二固定子セットは、凹溝が設置された第二固定子ベースと、該第二固定子ベースの凹溝にしっかりと配置されて設置され、その中心に前記固定子軸穴が設置され、その材料が含油銅材料とセラミック材料のグループから選ばれる第二固定子スリーブとを有し、
   前記回転子セットは、前記第一固定子セットと前記第二固定子セットとの間に設置される、
   請求項１に記載の低磨耗軸受構造。
5. 前記回転軸の両端に留められ、前記回転軸が前記回転子軸穴または前記固定子軸穴から外れるのを防ぎ、それが前記固定子ベースの凹溝底部または前記回転子ベースの凹溝底部に固定される少なくとも一つの回転軸留め具、
   前記回転子セット、または前記固定子セットの凹溝内に設置され、前記回転軸の両端に隣接する少なくとも一つの耐磨耗プレート、
   環状をしており、互いに引き合う極性で、前記回転子セットと前記固定子セットの相対した面にそれぞれ設置される一組の永久磁石、
   前記回転子セットと前記固定子セットの間に設置され、且つ、その螺旋方向と前記回転軸の回転方向が同じである螺旋コイルを更に有する、
   請求項１に記載の低磨耗軸受構造。
6. 前記回転軸の両端は、弧状をしている、
   請求項１に記載の低磨耗軸受構造。
7. モーターに用いられ、前記モーターは、一組のケイ素鋼板と電磁石を含む動力発生装置を更に有する、
   請求項１に記載の低磨耗軸受構造。

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