JP5770039B2 - Air dynamic pressure bearing and blower using the air dynamic pressure bearing - Google Patents

Air dynamic pressure bearing and blower using the air dynamic pressure bearing Download PDF

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Description

本発明は送風機、光偏向器、カラーホイルモータ等に使用される空気動圧軸受および該空気動圧軸受を用いた送風機に関する。   The present invention relates to an air dynamic pressure bearing used for a blower, an optical deflector, a color wheel motor, and the like, and a blower using the air dynamic pressure bearing.

従来の空気動圧軸受はシャフトあるいはスリーブにヘリングボーンタイプの動圧発生溝を形成したり、スキュー溝タイプの動圧発生溝を形成している。
しかしながら、へリングボーンタイプの動圧発生溝を形成したものは、溝の軸方向外側から進入した空気が、溝の中央部先端近傍の平坦部で圧縮されて圧力が高くなり、空気中の水分が結露する可能性があり、結露した水分がその部分にとどまり、軸受負荷が大きくなり、電流が増え、最悪の場合、水の剪断力により軸受にダメージを与えるという欠点があった。
また、中央部までヘリングボーン溝が延びていると、溝の中央部付近のみ圧力が高くなり、所謂片持ち支持のような状態となることから、回転安定性が悪くなるという欠点があった。
前記スキュー溝タイプの動圧発生溝を形成したものは、ヘリングボーン溝タイプのような軸受剛性が得られないとともに、特に低速回転領域(10Kr/min)での軸受剛性が低いため、起動から高速回転に至るまで、また、高速回転から減速させて停止に至るまでの比較的高い回転数において、シャフトとスリーブが接触するという欠点があった。
A conventional air dynamic pressure bearing has a herringbone type dynamic pressure generating groove or a skew groove type dynamic pressure generating groove formed on a shaft or sleeve.
However, in the case where a herringbone type dynamic pressure generating groove is formed, the air that has entered from the outside in the axial direction of the groove is compressed at the flat part near the tip of the central part of the groove, and the pressure becomes high, and moisture in the air Condensation may occur, the condensed moisture stays there, the bearing load increases, the current increases, and in the worst case, the bearing is damaged by the shearing force of water.
Further, when the herringbone groove extends to the center portion, the pressure is increased only in the vicinity of the center portion of the groove, so that the state becomes a so-called cantilevered support, resulting in a drawback that the rotational stability is deteriorated.
Since the skew groove type dynamic pressure generating groove is formed, the bearing rigidity as in the herringbone groove type cannot be obtained, and the bearing rigidity is particularly low in the low speed rotation region (10 Kr / min). There has been a drawback that the shaft and the sleeve are in contact with each other at a relatively high number of rotations from the high speed rotation to the stoppage until the rotation is reached.

特開平9−210052号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-210052 特開平11−190329号公報JP-A-11-190329 特開2000−92774号公報JP 2000-92774 A 特開2001−304246号公報JP 2001-304246 A

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、十分な軸受剛性が得られるとともに、ヘリングボーンタイプの動圧発生溝で圧縮されることにより生じる空気の結露に起因する水分をストレートタイプの結露防止溝により除去して、結露した水分による影響の不具合の発生を効率よく阻止することができる空気動圧軸受および該空気動圧軸受を用いた送風機を提供することを目的としている。   In view of the above-mentioned conventional drawbacks, the present invention can provide sufficient bearing rigidity, and moisture caused by air condensation caused by compression in a herringbone type dynamic pressure generating groove can be used to remove moisture caused by straight type condensation prevention grooves. It is an object of the present invention to provide an air dynamic pressure bearing that can be efficiently removed and prevent the occurrence of defects caused by condensed moisture and a blower using the air dynamic pressure bearing.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will become more fully apparent when the following description is read in conjunction with the accompanying drawings.

ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   However, the drawings are for explanation only and do not limit the technical scope of the present invention.

上記目的を達成するために、本発明はシャフトあるいはスリーブにヘリングボーンタイプの動圧発生溝を形成した空気動圧軸受において、前記へリングボーンタイプの動圧発生溝により、圧力が高められた直後に大気圧または負圧にできる少なくとも1本以上のストレートタイプの結露防止溝を該動圧発生溝が形成されている部位よりも進行(回転)方向後方近傍に形成して空気動圧軸受を構成している。
また、本発明はシャフトあるいはスリーブにヘリングボーンタイプの動圧発生溝を形成した空気動圧軸受を用いた送風機において、前記ヘリングボーンタイプの動圧発生溝により、圧力が高められた直後に大気圧または負圧にできる少なくとも1本以上のストレートタイプの結露防止溝を該動圧発生溝が形成されている部位よりも進行(回転)方向後方近傍に形成した空気動圧軸受を用いて送風機を構成している。
In order to achieve the above object, the present invention provides an air dynamic pressure bearing in which a herringbone type dynamic pressure generating groove is formed on a shaft or a sleeve, immediately after the pressure is increased by the herringbone type dynamic pressure generating groove. An air dynamic pressure bearing is constructed by forming at least one straight type dew condensation prevention groove that can be at atmospheric pressure or negative pressure near the rear in the traveling (rotating) direction from the portion where the dynamic pressure generating groove is formed. ing.
Further, the present invention provides a blower using an air dynamic pressure bearing in which a herringbone type dynamic pressure generating groove is formed on a shaft or a sleeve, and the atmospheric pressure immediately after the pressure is increased by the herringbone type dynamic pressure generating groove. Alternatively, a blower is configured by using an air dynamic pressure bearing in which at least one straight type dew condensation prevention groove capable of generating a negative pressure is formed near the rear in the traveling (rotating) direction from the portion where the dynamic pressure generating groove is formed. ing.

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
(1) 請求項1により、ヘリングボーンタイプの動圧発生溝の圧力が高まり、空気が結露し易い部位の近傍で該動圧発生溝が形成されている側に少なくとも1本以上のストレートタイプの結露防止溝を形成しているので、ヘリングボーンタイプの動圧発生溝の圧力が高まる部位での結露による水分を、結露防止溝により圧力を低下させ、結露した水分を吸引、あるいは、水蒸気圧を下げることにより除去して、効率よく結露を防止することができる。
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
(1) According to claim 1, the pressure of the herringbone type dynamic pressure generating groove is increased, and at least one straight type dew condensation is formed on the side where the dynamic pressure generating groove is formed in the vicinity of the portion where air is likely to condense. Since the prevention groove is formed, the moisture due to condensation at the site where the pressure of the herringbone type dynamic pressure generation groove is increased is reduced by the condensation prevention groove, and the condensed moisture is sucked or the water vapor pressure is lowered. It is possible to remove condensation efficiently and prevent condensation.

また、結露防止溝が空気(潤滑流体)の中を横切るため、万一結露による水分が発生したとしても、この水分を結露防止溝の中に吸引して排出することができる。   In addition, since the dew condensation prevention groove crosses the air (lubricating fluid), even if moisture is generated due to condensation, the moisture can be sucked into the condensation prevention groove and discharged.

したがって、従来の結露による不具合の発生を阻止することができる。
(2)前記(1)によって、ヘリングボーンタイプの動圧発生溝の圧力が高まり、空気が結露し易い部位の近傍で該動圧発生溝が形成されている側に少なくとも1本以上のストレートタイプの結露防止溝を形成するだけでよいので、構造が容易で、安価に製造することができる。
(3)前記(1)によって、ヘリングボーンタイプの動圧発生溝により高められた圧力をほとんど低下させることがないので、ヘリングボーンタイプの動圧発生溝本来の軸受剛性を得ることができる。
(4)請求項2も前記(1)〜(3)と同様な効果を得ることができる。
(5)請求項3も前記(1)〜(3)と同様な効果を得ることができるとともに、軸受剛性を保ちつつ、結露した水分による影響の不具合が発生しない送風機を得ることができる。
Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems due to conventional condensation.
(2) The pressure of the herringbone type dynamic pressure generating groove is increased by the above (1), and at least one straight type of the dynamic type generating groove is formed on the side where the dynamic pressure generating groove is formed in the vicinity of the portion where air is likely to condense. Since it is only necessary to form the anti-condensation groove, the structure is easy and it can be manufactured at low cost.
(3) According to the above (1), the pressure increased by the herringbone type dynamic pressure generating groove is hardly lowered, so that the original bearing rigidity of the herringbone type dynamic pressure generating groove can be obtained.
(4) Claim 2 can also obtain the same effect as said (1)-(3).
(5) Claim 3 can also obtain the same effect as the above (1) to (3), and can obtain a blower that does not cause a problem of influence due to condensed moisture while maintaining bearing rigidity.

本発明を実施するための第1の形態の使用状態の平面図。The top view of the use condition of the 1st form for implementing this invention. 図1の2−2線に沿う拡大断面図。The expanded sectional view which follows the 2-2 line of FIG. 本発明の第1の実施の形態の説明図。Explanatory drawing of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態のシャフトの展開図。The expanded view of the shaft of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態のスリーブの断面図。Sectional drawing of the sleeve of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の羽根車の平面図。The top view of the impeller of the 1st Embodiment of this invention. 図4のA−A線部分の溝深さおよび圧力分布を示す説明図。Explanatory drawing which shows the groove depth and pressure distribution of the AA line part of FIG. 図4のB−B線部分の溝深さおよび圧力分布を示す説明図。Explanatory drawing which shows the groove depth and pressure distribution of the BB line part of FIG. 図4の圧力分布の三次元モデルを示す説明図。Explanatory drawing which shows the three-dimensional model of the pressure distribution of FIG. 本発明を実施するための第2の形態の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the 2nd form for implementing this invention. 本発明を実施するための第2の形態の空気動圧軸受の説明図。Explanatory drawing of the air dynamic pressure bearing of the 2nd form for implementing this invention. 本発明を実施するための第2の形態のスリーブの展開図。The expanded view of the sleeve of the 2nd form for implementing this invention. 本発明を実施するための第3の形態の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the 3rd form for implementing this invention. 本発明を実施するための第3の形態の空気動圧軸受の説明図。Explanatory drawing of the air dynamic pressure bearing of the 3rd form for implementing this invention. 本発明を実施するための第3の形態のシャフトの展開図。The expanded view of the shaft of the 3rd form for carrying out the present invention. 本発明を実施するための第4の形態の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the 4th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第4の形態の空気動圧軸受の説明図。Explanatory drawing of the air dynamic pressure bearing of the 4th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第4の形態のシャフトの展開図。The expanded view of the shaft of the 4th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第5の形態の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the 5th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第5の形態の空気動圧軸受の説明図。Explanatory drawing of the air dynamic pressure bearing of the 5th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第5の形態のシャフトの展開図。The expanded view of the shaft of the 5th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第6の形態の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the 6th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第6の形態の空気動圧軸受の説明図。Explanatory drawing of the air dynamic pressure bearing of the 6th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第6の形態のシャフトの展開図。The expanded view of the shaft of the 6th form for implementing this invention. 図24のA−A線部分の溝深さおよび圧力分布を示す説明図。FIG. 25 is an explanatory diagram showing a groove depth and a pressure distribution at the line AA in FIG. 本発明を実施するための第7の形態の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the 7th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第7の形態の空気動圧軸受の説明図。Explanatory drawing of the air dynamic pressure bearing of the 7th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第7の形態のシャフトの展開図。The expanded view of the shaft of the 7th form for implementing this invention.

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

図1ないし図9に示す本発明を実施するための第1の形態において、1は本発明の空気動圧軸受2を用いた送風機で、この送風機1は空気吸引口3と排出口4が形成されたケース体5と、このケース体5内に取付けられた高速回転で駆動される空気動圧軸受2を用いたモータ6と、このモータ6の外周部に位置するように、該モータ6の回転部材に固定された、回転により前記ケース体5の空気吸引口3より空気を吸引し、前記排出口4より排出することができる羽根車7とで構成されている。   In the first embodiment for carrying out the present invention shown in FIGS. 1 to 9, reference numeral 1 denotes a blower using an air dynamic pressure bearing 2 of the present invention. The blower 1 is formed by an air suction port 3 and a discharge port 4. Of the motor 6 using the case body 5, the motor 6 using the air dynamic pressure bearing 2 attached to the case body 5 and driven at high speed rotation, and the motor 6 so as to be positioned on the outer periphery of the motor 6. It is comprised with the impeller 7 fixed to the rotation member which can attract | suck air from the air suction port 3 of the said case body 5 by rotation, and can discharge | emit it from the said discharge port 4.

前記ケース体5は図1ないし図3に示すようにベース板8と、このベース板8上に複数本のビス9で固定された、前記モータ6の外周部および前記羽根車7の下部を覆う下部ケース10と、この下部ケース10の上部に複数本のビス11で固定される上面中央部に空気吸引口3が形成され、前記羽根車7の上部を覆う上部ケース12と、この上部ケース12と前記下部ケース10の外周部に形成された排出口4とで構成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the case body 5 covers a base plate 8 and an outer peripheral portion of the motor 6 and a lower portion of the impeller 7 fixed on the base plate 8 with a plurality of screws 9. A lower case 10, an air suction port 3 is formed at the center of the upper surface fixed with a plurality of screws 11 at the upper part of the lower case 10, and an upper case 12 covering the upper part of the impeller 7, and the upper case 12 And a discharge port 4 formed on the outer peripheral portion of the lower case 10.

前記モータ6は図3ないし図5に示すように、前記ケース体5のベース板8の上面に固定されたモータ駆動回路(図示せず)が設けられた基板13と、この基板13より上方へ突出するように固定されたシャフト14、このシャフト14の外周部に微小隙間15を介して配置されたスリーブ16とからなる空気動圧軸受2と、この空気動圧軸受2のスリーブ16の外周部に取付けられたバックヨーク17と、このバックヨーク17の外周部に位置するように、前記基板13に取付けられたコアレス波形連続コイル18と、このコアレス波形連続コイル18の外周部に位置するように設けられた永久磁石が配置されたロータ19と、前記スリーブ16、バックヨーク17およびロータ19を支持するとともに、前記シャフト14の上部およびロータ19の外周部を覆う回転部材としてのハブ20を備え、前記シャフト14を覆うハブ20の上部の凹部21に固定されたリング状のスラストマグネット22と、このスラストマグネット22と対向するように、前記シャフト14の上部に固定されたリング状のスラストマグネット23とで構成されている。   As shown in FIGS. 3 to 5, the motor 6 includes a substrate 13 provided with a motor drive circuit (not shown) fixed to the upper surface of the base plate 8 of the case body 5, and the substrate 13 above the substrate 13. An air dynamic pressure bearing 2 including a shaft 14 fixed so as to protrude, and a sleeve 16 disposed on the outer peripheral portion of the shaft 14 via a minute gap 15, and the outer peripheral portion of the sleeve 16 of the air dynamic pressure bearing 2 The back yoke 17 attached to the substrate 13, the coreless corrugated continuous coil 18 attached to the substrate 13 so as to be located on the outer periphery of the back yoke 17, and the outer periphery of the coreless corrugated continuous coil 18 The rotor 19 provided with the provided permanent magnets, the sleeve 16, the back yoke 17 and the rotor 19 are supported, and the upper portion of the shaft 14 and the rotor 19 are supported. A ring-shaped thrust magnet 22 fixed to a recess 21 at the top of the hub 20 covering the shaft 14, and a thrust member 22 so as to face the thrust magnet 22. The ring-shaped thrust magnet 23 is fixed to the upper portion of the shaft 14.

前記空気動圧軸受2は図4および図5に示すように、シャフト14の上下位置で、かつ外周に対して3等分した部位に形成された3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24と、この3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24の圧力が高まり、空気が結露し易い部位(平坦部)の近傍で軸方向と平行に形成した3個のストレートタイプの結露防止溝25、25、25とで構成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the air dynamic pressure bearing 2 has three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24 formed at the upper and lower positions of the shaft 14 and divided into three equal parts with respect to the outer periphery. , 24, 24 and three of these three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24, 24, 24 formed in parallel with the axial direction in the vicinity of a portion (flat portion) where air is likely to condense Straight type condensation prevention grooves 25, 25, 25.

前記羽根車7は図2および図6に示すように、前記モータ6の回転部材としてのハブ20のボス部分に嵌合固定されるインロー26と、このインロー26部の下部外周部より外方へ突出するように一体成型された底板27と、この底板27に所定間隔で一体成型された、前記インロー26部より順次外側下方へ、高さ寸法が順次小さくなるような弧状の多数個の長い羽根28と、この多数個の長い羽根28、28間に配置され、起点部が長い羽根28よりも外周部寄りに設けられた、該長い羽根28とほぼ同じ高さと弧状に形成された多数個の短い羽根29と、前記底板27の中央部寄りの底面に前記長い羽根28と短い羽根29との間にそれぞれ開口し、該長い羽根28と短い羽根29の前記ケース体5の排出口側と、反排出口側とに異なる圧力が加わるのを阻止する羽根車7の軸心と同軸心となるリング状の圧力均一空間30とで構成されている。   As shown in FIGS. 2 and 6, the impeller 7 is fitted to and fixed to a boss portion of a hub 20 as a rotating member of the motor 6, and outward from a lower outer peripheral portion of the inlay 26 portion. A bottom plate 27 that is integrally molded so as to protrude, and a plurality of long blades in an arc shape that are integrally molded on the bottom plate 27 at a predetermined interval so that the height dimension sequentially decreases outward and downward from the inlay 26 portion. 28 and a plurality of long blades 28, 28, the starting point of which is provided closer to the outer peripheral portion than the long blades 28, and a large number of arcs formed in the same height and arc as the long blades 28. A short blade 29 and a bottom surface near the central portion of the bottom plate 27, each opening between the long blade 28 and the short blade 29, the discharge port side of the case body 5 of the long blade 28 and the short blade 29; Different from the anti-discharge side It is composed of a ring-shaped pressure equalization space 30 serving as the axis and coaxial the impeller 7 to prevent the applied pressure.

上記構成の送風機1は駆動させると羽根車7が高速で回転し、ケース体5の空気吸引口3より上部ケース12と下部ケース10の羽根車室31へ空気を吸引し、圧力を高めて排出口4より排出する。このため、小型でも大風量で、高圧の送風ができる。   When the blower 1 configured as described above is driven, the impeller 7 rotates at high speed, and air is sucked into the impeller chamber 31 of the upper case 12 and the lower case 10 from the air suction port 3 of the case body 5, and the pressure is increased and discharged. Discharge from outlet 4. For this reason, even if it is small, it can blow high pressure with a large air volume.

また、モータ6の空気動圧軸受2は3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24で圧力(動圧)を発生させ軸受保持を図るとともに、該3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24により圧力が高められた部位近傍の平坦部における空気の水蒸気圧が飽和水蒸気圧を超えて、結露が生じても、ヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24で高められた圧力が低下することのないように、この最大圧力が発生する箇所から僅かに離れた、進行(回転)方向やや後ろ側に設けた、ストレートタイプの結露防止溝25、25、25により圧力を低下させ、結露した水分を吸引、あるいは水蒸気圧を下げることにより、結露による水分を除去することができるとともに、ヘリングボーンタイプの動圧発生溝本来の軸受剛性を得ることができる。   In addition, the air dynamic pressure bearing 2 of the motor 6 generates pressure (dynamic pressure) by three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24, 24, 24, and holds the bearings. Even if the water vapor pressure of the air in the vicinity of the portion where the pressure is increased by the dynamic pressure generating grooves 24, 24, 24 exceeds the saturated water vapor pressure and condensation occurs, the herringbone type dynamic pressure generating grooves 24, 24 In order to prevent the pressure increased at 24 from dropping, straight type dew condensation prevention grooves 25, 25 provided slightly behind from the location where the maximum pressure is generated, slightly in the traveling (rotating) direction, By reducing the pressure by 25 and sucking condensed moisture or lowering the water vapor pressure, moisture due to condensation can be removed, and the original bearing of the herringbone type dynamic pressure generating groove Stiffness can be obtained.

このため、毎分1万回転ぐらいの低速回転領域から10万回転ぐらいの高速回転領域まで、安定した回転が可能で、かつ結露による不具合も防止することができる。
ここで、ある条件下における、空気(潤滑流体)が結露により水分が生じた場
合と、そうでない場合の剪断力について説明する。
軸受隙間:3μm、シャフト径:φ8mm、回転数:毎分30万回転の場合、
空気の剪断力と水の剪断力は、次式により求めることができる。
剪断力τ=μ・v/Cr
=μ・r・ω/Cr
=2πμ・r・N・/60Cr(N/m^2)
(ただし、^は階乗を表すものとする。)
μ:粘度(Pa・S)
v:軸受の周速(m/sec)
Cr:軸受隙間(半径方向のクリアランス)(m)
r:軸受半径(m)
ω:軸受回転速度(rad/sec)
N:軸受回転数(r/min)
上記式に空気の粘度(数値1)と水の粘度(数値2)を入れて計算すると、
空気の剪断力: 80N/平方メートル
水の剪断力:4,226N/平方メートル
のようになる。
空気の結露は、動圧発生溝により空気(潤滑流体)が圧縮され、溝の中央部先
端(軸内側の先端部分)付近の平坦部の圧力が高まり、この圧力が飽和水蒸気圧
を超えると、空気が結露して水分の液化が生じる。
前記水の剪断力が発生するのは、シャフトとスリーブ間に速度差が生じている
ことに加えて、軸受隙間(シャフトとスリーブの間)が狭く、両者間に水が渡っ
た状態のときであると考えられる。
このため、結露により水分の液化が生じても、直ちにこのような剪断力が発生
するとは考え難いが、高速回転を続けることにより、軸受隙間が水で埋まり、突
如として軸受に大きなダメージを与える結果となる。
本発明の結露防止溝は、回転中に大気圧または負圧となっており、へリングボ
ーンタイプの動圧発生溝により圧力が高められ、空気に結露が生じたとしても、
その直後に結露防止溝により圧力が下がり、それに伴って結露した水分を吸引、
あるいは、空気の水蒸気圧を下げることができるため、結露による水分を除去す
ることができる。
また、結露防止溝が必ず空気(潤滑流体)の中を横切るため、万一結露による
水分が発生したとしても、この水分を結露防止溝の中に吸引して排出することができる。
このように、結露そのものが生じないように水蒸気圧を下げる効果と、万一結
露が生じたとしても、直ちにその水分を結露防止溝に吸引排出する2つの効果により、本発明の空気動圧軸受は、軸受隙間に水の剪断力が働くことはない。
また、へリングボーンタイプの動圧発生溝により高められた圧力が低下するこ
とのないように、この最大圧力が発生する箇所(平坦部)から僅かに離れた、進
行(回転)方向やや後ろ側にストレートタイプの結露防止溝を設けていることか
ら、へリングボーンタイプの動圧発生溝本来の軸受剛性を得ることができる。
(発明を実施するための異なる形態)
次に、図10ないし図28に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第1の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
For this reason, stable rotation is possible from a low-speed rotation region of about 10,000 rotations per minute to a high-speed rotation region of about 100,000 rotations, and problems due to condensation can be prevented.
Here, the shearing force in the case where moisture is generated by dew condensation in the air (lubricating fluid) under certain conditions and the shearing force in the case where moisture does not occur will be described.
Bearing clearance: 3 μm, shaft diameter: φ8 mm, rotation speed: 300,000 revolutions per minute,
The shearing force of air and the shearing force of water can be obtained by the following equations.
Shear force τ = μ · v / Cr
= Μ ・ r ・ ω / Cr
= 2πμ · r · N · / 60Cr (N / m ^ 2)
(However, ^ represents the factorial.)
μ: Viscosity (Pa · S)
v: Bearing peripheral speed (m / sec)
Cr: Bearing clearance (radial clearance) (m)
r: Bearing radius (m)
ω: Bearing rotation speed (rad / sec)
N: Bearing rotation speed (r / min)
When calculating by adding the viscosity of air (numerical value 1) and the viscosity of water (numerical value 2) to the above formula,
Shear force of air: 80 N / square meter Water shear force: 4,226 N / square meter
Condensation of air occurs when air (lubricating fluid) is compressed by the dynamic pressure generation groove, and the pressure in the flat part near the tip of the center part of the groove (the tip part inside the shaft) increases. When this pressure exceeds the saturated water vapor pressure, Air condenses and liquefies moisture.
The water shear force is generated when the bearing gap (between the shaft and the sleeve) is narrow and water crosses between them, in addition to the speed difference between the shaft and the sleeve. It is believed that there is.
For this reason, even if moisture liquefies due to condensation, it is unlikely that such shearing force will immediately occur, but by continuing high-speed rotation, the bearing gap is filled with water and suddenly damages the bearing. It becomes.
The condensation prevention groove of the present invention is at atmospheric pressure or negative pressure during rotation, and even if the pressure is increased by the herringbone type dynamic pressure generation groove and condensation occurs in the air,
Immediately after that, the pressure drops due to the anti-condensation groove, and the condensed moisture is sucked with it.
Or since the water vapor pressure of air can be reduced, the water | moisture content by dew condensation can be removed.
In addition, since the condensation prevention groove always crosses the air (lubricating fluid), even if moisture is generated due to condensation, the moisture can be sucked into the condensation prevention groove and discharged.
As described above, the air dynamic pressure bearing of the present invention has the effect of lowering the water vapor pressure so that condensation itself does not occur and the two effects of immediately sucking and discharging the moisture into the condensation prevention groove even if condensation occurs. The shearing force of water does not act on the bearing gap.
In order to prevent the pressure increased by the herringbone type dynamic pressure generating groove from dropping, the direction of travel (rotation) is slightly rearward from the location where the maximum pressure is generated (flat part). Since the straight type anti-condensation groove is provided, the inherent bearing rigidity of the herringbone type dynamic pressure generating groove can be obtained.
(Different forms for carrying out the invention)
Next, different modes for carrying out the present invention shown in FIGS. 10 to 28 will be described. In the description of the different embodiments for carrying out the present invention, the same components as those in the first embodiment for carrying out the present invention are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図10ないし図12に示す本発明を実施するための第2の形態において、前記本発明を実施するための第1の形態と主に異なる点は空気動圧軸受2Aで、この空気動圧軸受2Aはスリーブ16に3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24と、ストレートタイプの結露防止溝25、25、25を形成するとともに、外周部に溝のないシャフト14Aを用いた点で、このように形成した空気動圧軸受2Aを用いた送風機1Aにしても、前記本発明を実施するための第1の形態と同様な作用効果が得られるとともに、結露防止溝25、25、25がスリーブ16の内周部に形成されていることから、スリーブ16が回転することにより、空気(潤滑流体)にも遠心力が作用するため、結露した水分による不具合の発生をより確実に阻止することができる。   The second embodiment for carrying out the present invention shown in FIGS. 10 to 12 is mainly different from the first embodiment for carrying out the present invention in an air dynamic pressure bearing 2A, which is the air dynamic pressure bearing. In 2A, three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24, 24, 24 and straight type condensation prevention grooves 25, 25, 25 are formed in the sleeve 16, and a shaft 14A having no grooves on the outer peripheral portion is used. Thus, even with the blower 1A using the air dynamic pressure bearing 2A formed as described above, the same effects as the first embodiment for carrying out the present invention can be obtained, and the dew condensation preventing grooves 25, 25, 25 is formed on the inner peripheral portion of the sleeve 16, and the rotation of the sleeve 16 causes the centrifugal force to act on the air (lubricating fluid), thereby more reliably preventing the occurrence of problems due to condensed moisture. It can be.

図13ないし図15に示す本発明を実施するための第3の形態において、前記本発明を実施するための第1の形態と主に異なる点は空気動圧軸受2Bで、この空気動圧軸受2Bはシャフト14の上下部に異なる長さの3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24A、24A、24Aを形成している。このようなシャフト14に3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24A、24A、24Aを形成した空気動圧軸受2Bを使用した送風機1Bにしても、前記本発明を実施するための第1の形態と同様な作用効果が得られるとともに、シャフト14の上下で異なる軸受剛性が要求される場合であっても容易に対応することができる。   The third embodiment for carrying out the present invention shown in FIGS. 13 to 15 is mainly different from the first embodiment for carrying out the present invention in an air dynamic pressure bearing 2B, which is the air dynamic pressure bearing. 2B has three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24A, 24A, 24A of different lengths formed on the upper and lower portions of the shaft 14. Even in the blower 1B using the air dynamic pressure bearing 2B in which three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24A, 24A and 24A are formed on the shaft 14 as described above, the first embodiment for carrying out the present invention is used. The same effect as that of the embodiment can be obtained, and even when different bearing rigidity is required between the upper and lower sides of the shaft 14, it can be easily handled.

図16ないし図18に示す本発明を実施するための第4の形態において、前記本発明を実施するための第1の形態と主に異なる点は空気動圧軸受2Cで、この空気動圧軸受2Cはシャフト14に弧状の3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24B、24B、24Bを形成している。このようなシャフト14に3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24B、24B、24Bを形成した空気動圧軸受2Cを使用した送風機1Cにしても、前記本発明を実施するための第1の形態と同様な作用効果が得られる。   The fourth embodiment for carrying out the present invention shown in FIGS. 16 to 18 is mainly different from the first embodiment for carrying out the present invention in an air dynamic pressure bearing 2C, and this air dynamic pressure bearing. 2C has three pairs of arcuate herringbone type dynamic pressure generating grooves 24B, 24B, 24B formed in the shaft 14. Even in the blower 1C using the air dynamic pressure bearing 2C in which three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24B, 24B and 24B are formed on the shaft 14 as described above, the first embodiment for carrying out the present invention is used. The same effect as the form can be obtained.

図19ないし図21に示す本発明を実施するための第5の形態において、前記本発明を実施するための第1の形態と主に異なる点は空気動圧軸受2Dで、この空気動圧軸受2Dはシャフト14に3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24と連通しないストレートタイプの結露防止溝25A、25A、25Aを、その端部が3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24の内側端部と軸方向にオーバーラップするように形成している。このようなシャフト14に3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝24、24、24と連通しないストレートタイプの結露防止溝25A、25A、25Aを形成した空気動圧軸受2Dを使用した送風機1Dにしても、前記本発明を実施するための第1の形態と同様な作用効果が得られる。   The fifth embodiment for carrying out the present invention shown in FIGS. 19 to 21 is mainly different from the first embodiment for carrying out the present invention in an air dynamic pressure bearing 2D, which is the air dynamic pressure bearing. 2D is a straight type dew condensation prevention groove 25A, 25A, 25A that does not communicate with the three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24, 24, 24 on the shaft 14; It forms so that it may overlap with the inner edge part of the groove | channels 24, 24, 24 in an axial direction. A blower 1D using an air dynamic pressure bearing 2D in which straight type dew condensation preventing grooves 25A, 25A, 25A that do not communicate with the three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves 24, 24, 24 are formed on the shaft 14 as described above. Also, the same effect as the first embodiment for carrying out the present invention can be obtained.

なお、動圧発生溝24、24、24の内側端部と、結露防止溝25A、25A、25A端部とは、同一周面上(オーバーラップ長さ=0mm)に形成されていてもよい。   The inner end portions of the dynamic pressure generating grooves 24, 24, 24 and the end portions of the condensation prevention grooves 25A, 25A, 25A may be formed on the same peripheral surface (overlap length = 0 mm).

図22ないし図25に示す本発明を実施するための第6の形態において、前記本発明を実施するための第3の形態と主に異なる点は空気動圧軸受2Eで、この空気動圧軸受2Eはシャフト14に軸方向に対して傾きがある状態でストレートタイプの結露防止溝25B、25B、25Bを形成している。このようなシャフト14に傾きのあるストレートタイプの結露防止溝25B、25B、25Bを形成した空気動圧軸受2Eを使用した送風機1Eにしても、前記本発明を実施するための第3の形態と同様な作用効果が得られる。   In the sixth embodiment for carrying out the present invention shown in FIGS. 22 to 25, the main difference from the third embodiment for carrying out the present invention is an air dynamic pressure bearing 2E, which is the air dynamic pressure bearing. 2E forms straight type dew condensation prevention grooves 25B, 25B, 25B in a state where the shaft 14 is inclined with respect to the axial direction. Even in the blower 1E using the air dynamic pressure bearing 2E in which the straight type dew condensation preventing grooves 25B, 25B, and 25B having such an inclination on the shaft 14 are formed, it is the same as the third embodiment for carrying out the present invention. Effects can be obtained.

図26ないし図28に示す本発明を実施するための第7の形態において、前記本発明を実施するための第1の形態と主に異なる点は空気動圧軸受2Fで、この空気動圧軸受2Fはシャフト14に1本のストレートタイプの結露防止溝25を形成している。このようなシャフト14に1本のストレートタイプの結露防止溝25を形成した空気動圧軸受2Fを使用した送風機1Fにしても、前記本発明を実施するための第1の形態と同様な作用効果が得られる。   In the seventh embodiment for carrying out the present invention shown in FIGS. 26 to 28, the main difference from the first embodiment for carrying out the present invention is an air dynamic pressure bearing 2F. 2F forms one straight type dew condensation prevention groove 25 in the shaft 14. Even in the blower 1F using the air dynamic pressure bearing 2F in which one straight type dew condensation prevention groove 25 is formed on the shaft 14 as described above, the same effects as the first embodiment for carrying out the present invention are obtained. can get.

なお、本発明を実施する形態では送風機について説明したが、本発明はこれに限らず、送風機以外の光偏向器、カラーホイルモータ等の空気動圧軸受として使用することができる。   In addition, although the air blower was demonstrated in embodiment which implements this invention, this invention is not restricted to this, It can be used as air dynamic pressure bearings, such as optical deflectors other than an air blower, and a color wheel motor.

また、前記本発明を実施する形態では、空気動圧軸受にシャフトの外周に対して3等分した部位にヘリングボーンタイプの動圧発生溝を形成したものについて説明したが、本発明はこれに限らず、シャフトの外周部に3等分以上のヘリングボーンタイプの動圧発生溝を形成してもよい。
また、第3、第4、第5、第6、第7の実施の形態の3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝とストレートタイプの結露防止溝をスリーブに形成しても同様な作用効果が得られる。
さらに、スキュー溝ストレートタイプの結露防止溝を、第4の実施の形態の3対のヘリングボーンタイプの動圧発生溝と同様に、弧状に形成するなど完全なストレート形状でなくてもよい。
In the embodiment for carrying out the present invention, the air dynamic pressure bearing has been described in which the herringbone type dynamic pressure generating groove is formed in a portion equally divided into three with respect to the outer periphery of the shaft. Not limited to this, a herringbone type dynamic pressure generating groove of three or more equal portions may be formed on the outer peripheral portion of the shaft.
In addition, even if the sleeves are formed with three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves and straight type dew condensation preventing grooves according to the third, fourth, fifth, sixth and seventh embodiments, the same effect is obtained. can get.
Further, the skew groove straight type dew condensation preventing groove may not be a perfect straight shape, such as being formed in an arc shape like the three pairs of herringbone type dynamic pressure generating grooves of the fourth embodiment.

本発明は空気動圧軸受および該空気動圧軸受を用いた送風機を製造する産業で利用される。   The present invention is used in an industry for manufacturing an air dynamic pressure bearing and a blower using the air dynamic pressure bearing.

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F:送風機、
2、2A、2B、2C、2D、2E、2F:空気動圧軸受、
3:空気吸引口、 4:排出口、
5:ケース体、 6:モータ、
7:羽根車、 8:ベース板、
9:ビス、 10:下部ケース、
11:ビス、 12:上部ケース、
13:基板、 14、14A:シャフト、
15:微小隙間、 16:スリーブ、
17:バックヨーク、 18:コアレス波形連続コイル、
19:ロータ、 20:ハブ、
21:凹部、 22:スラストマグネット、
23:スラストマグネット、
24、24A、24B:ヘリングボーンタイプの動圧発生溝、
25、25A、25B:ストレートタイプの結露防止溝、
26:インロー、 27:底板、
28:長い羽根、 29:短い羽根、
30:圧力均一空間、 31:羽根車室。
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F: blower,
2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F: air dynamic pressure bearing,
3: Air suction port, 4: Discharge port,
5: Case body, 6: Motor,
7: Impeller, 8: Base plate,
9: Screw, 10: Lower case,
11: Screw, 12: Upper case,
13: Substrate, 14, 14A: Shaft
15: Micro gap 16: Sleeve
17: Back yoke, 18: Coreless waveform continuous coil,
19: Rotor, 20: Hub,
21: recess, 22: thrust magnet,
23: Thrust magnet,
24, 24A, 24B: Herringbone type dynamic pressure generating grooves,
25, 25A, 25B: Straight type condensation prevention groove,
26: Inlay, 27: Bottom plate,
28: Long feather, 29: Short feather,
30: Pressure uniform space, 31: Impeller chamber.

Claims (3)

シャフトあるいはスリーブにヘリングボーンタイプの動圧発生溝を形成した空気動圧軸受において、前記へリングボーンタイプの動圧発生溝により、圧力が高められた直後に大気圧または負圧にできる少なくとも1本以上のストレートタイプの結露防止溝を該動圧発生溝が形成されている部位よりも進行(回転)方向後方近傍に形成したことを特徴とする空気動圧軸受。 In an air dynamic pressure bearing in which a herringbone type dynamic pressure generating groove is formed on a shaft or a sleeve, at least one bearing that can be brought to atmospheric pressure or negative pressure immediately after the pressure is increased by the herringbone type dynamic pressure generating groove. An air dynamic pressure bearing characterized in that the above-described straight type dew condensation prevention groove is formed near the rear in the traveling (rotating) direction from the portion where the dynamic pressure generating groove is formed . ストレートタイプの結露防止溝は軸方向と平行あるいは軸方向に対して傾きがある状態で形成されていることを特徴とする請求項1記載の空気動圧軸受。 2. The air dynamic pressure bearing according to claim 1, wherein the straight type dew condensation preventing groove is formed in a state parallel to the axial direction or inclined with respect to the axial direction. シャフトあるいはスリーブにヘリングボーンタイプの動圧発生溝を形成した空気動圧軸受を用いた送風機において、前記ヘリングボーンタイプの動圧発生溝により、圧力が高められた直後に大気圧または負圧にできる少なくとも1本以上のストレートタイプの結露防止溝を該動圧発生溝が形成されている部位よりも進行(回転)方向後方近傍に形成した空気動圧軸受を用いたことを特徴とする送風機。 In a blower using an air dynamic pressure bearing in which a herringbone type dynamic pressure generating groove is formed on a shaft or a sleeve, the herringbone type dynamic pressure generating groove can make atmospheric pressure or negative pressure immediately after the pressure is increased. A blower using an air dynamic pressure bearing in which at least one straight type dew condensation prevention groove is formed near the rear in the traveling (rotating) direction from a portion where the dynamic pressure generating groove is formed .
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