JPH01269718A - Bearing device for motor - Google Patents

Bearing device for motor

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Publication number
JPH01269718A
JPH01269718A JP10073788A JP10073788A JPH01269718A JP H01269718 A JPH01269718 A JP H01269718A JP 10073788 A JP10073788 A JP 10073788A JP 10073788 A JP10073788 A JP 10073788A JP H01269718 A JPH01269718 A JP H01269718A
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JP
Japan
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bearing
spiral groove
thrust plate
shaft
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP10073788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukako Nojima
野島 由佳子
Shigenori Uda
宇田 成徳
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01269718A publication Critical patent/JPH01269718A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0436Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
    • F16C32/0438Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO

Abstract

PURPOSE:To avoid abrasion due to contact between a shaft and a bearing by providing a thrust plate comprising a magnet and a spiral groove bearing which has spiral grooves on the opposite surface to the thrust plate and is formed from superconducting ceramics. CONSTITUTION:A thrust plate 12a comprising a magnet is fitted to the forward end of a shaft 1, and a spiral groove bearing 13a formed by superconducting ceramics is disposed on a bracket 10 opposite to the thrust plate. A spiral groove is provided on the surface of the spiral groove bearing 13a that is opposite to the thrust plate 12a, and grease is disposed therebetween. The resiliency due to Meissner effect acts across the bearing 13a and the thrust plate 12a, so that even when the rotation of the shaft 1 is stopped, the thrust plate 12a is kept from contacting the bearing 13a. During rotation, the shaft 1 can be supported out of contact by the spiral groove.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えばテープレコーダー、ビデオテープレコ
ーダーなどのテープ駆動源となる小型モータのスラスト
軸受として用いられるモータの軸受装置に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a motor bearing device used as a thrust bearing for a small motor that serves as a tape drive source for, for example, a tape recorder, a video tape recorder, or the like.

従来の技術 近年、小型モータは、家庭用および産業用の市場の拡大
に伴い軽薄短小のニーズが高まり超小型モータの開発が
望まれて来た。このモータをコアレス直流モータの例で
第3図に従って説明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, with the expansion of the domestic and industrial markets, there has been an increasing need for compact motors to be lighter, thinner, and smaller, and there has been a desire for the development of ultra-compact motors. This motor will be explained with reference to FIG. 3 using an example of a coreless DC motor.

第3図において、1は先端を円弧状に形成したシャフト
で、フレーム2に設けたラジアル軸受3にて回転自在に
支持されている。
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a shaft having an arcuate tip, which is rotatably supported by a radial bearing 3 provided on a frame 2. As shown in FIG.

このシャフト1には、プラスチック成形材4により一体
成形された複数個の成形巻線5と整流子6が取りつけら
れて回転子を構成している。7は成形巻線5(、こ対向
してフレーム2に固着されたマグネット、8は成形巻線
5を介してマグネット7に対向するヨーク、9は整流子
6にしゅう動接触するブラシ、10はフレーム2の端部
開口を覆うブラケットで、内底部の中央にはンヤフト1
の先端を受けるスラスト軸受11が装備されている。
A plurality of molded windings 5 and a commutator 6 integrally molded from a plastic molded material 4 are attached to the shaft 1 to constitute a rotor. 7 is a shaped winding 5 (a magnet fixed to the frame 2 facing the magnet; 8 is a yoke that faces the magnet 7 via the shaped winding 5; 9 is a brush that slides into contact with the commutator 6; 10 is a magnet fixed to the frame 2); This is a bracket that covers the opening at the end of frame 2.
A thrust bearing 11 is equipped to receive the tip of the shaft.

上記構成においてシャフト1はラジアル軸受3で支持さ
れて回転するときスラスト方向の荷重をスラスト軸受1
1で受ける構造になっている。このときスラスト軸受1
1の受ける荷重は、例えば回転子の上下動を防止するた
めに回転子に発生する磁気力を用いてスラスト荷重をか
ける方式のものにあっては、10〜600gとなり、直
径1〜2−のシャフトの場合であれば先端のスラスト軸
受接触部で直径0.2+nm程度となり単位面積当たり
の荷重は、0.3〜20kg/fc+Jとなる。前記荷
重を受け、しかも高速回転するためスラスト軸受11は
非常に摩耗しやすい。このためスラスト軸受11の耐摩
耗性を補うべく硬質の材料、例えば部分安定化ジルコニ
アや炭化珪素またはアルミナなどのセラミックで構成し
ている。
In the above configuration, the shaft 1 is supported by the radial bearing 3, and when it rotates, the load in the thrust direction is transferred to the thrust bearing 1.
It is structured to receive 1. At this time, thrust bearing 1
For example, in the case of a system that uses magnetic force generated in the rotor to apply a thrust load to prevent the rotor from moving up and down, the load that it receives is 10 to 600 g. In the case of a shaft, the diameter at the thrust bearing contact portion at the tip is approximately 0.2+nm, and the load per unit area is 0.3 to 20 kg/fc+J. The thrust bearing 11 is subject to the above-mentioned load and rotates at high speed, so it is extremely susceptible to wear. Therefore, in order to supplement the wear resistance of the thrust bearing 11, it is made of a hard material, for example, partially stabilized zirconia, silicon carbide, or ceramic such as alumina.

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のような構成では、鋼製のシャフト1が摩
耗するかセラミックからなるスラスト軸受11が衝撃に
より割れるなどの不都合が起こる。
Problems to be Solved by the Invention However, with the above-described configuration, problems occur such that the steel shaft 1 wears out or the ceramic thrust bearing 11 cracks due to impact.

このセラミックの衝撃による割れは、セラミック自体の
厚みを増せば解決できるが、しかし軽薄短小のニーズを
満足出来ないという欠点があった。
This cracking caused by impact on ceramics can be solved by increasing the thickness of the ceramic itself, but this has the disadvantage that it cannot satisfy the needs for light, thin, short and small products.

また一方で、軸受部分の摩耗を減少させるために、スラ
スト軸受にスパイラルグルーブを設けて流体軸受を形成
する場合にも、その起動時では溝を介して集める流体量
が少なく、圧力がない為に、軸受とシャフトが接触し、
そのときの摩耗は避けられない。
On the other hand, when a thrust bearing is provided with a spiral groove to form a hydrodynamic bearing in order to reduce wear on the bearing part, the amount of fluid collected through the groove at startup is small and there is no pressure. , the bearing and shaft are in contact,
At that time, wear and tear is unavoidable.

上記の状況から、優れた軸受装置が望まれている。Under the above circumstances, an excellent bearing device is desired.

本発明は、小型モータのシャフトとスラスト軸受との接
触による摩耗を避けると同時にワウ・フラッタ−の軽減
、消費電力の削減、振動騒音の軽減などの性能向上を図
るものである。
The present invention aims to avoid wear due to contact between the shaft of a small motor and a thrust bearing, and at the same time improve performance by reducing wow and flutter, power consumption, and vibration noise.

課題を解決するための手段 前記問題点を解決するために本発明は、シャフトを有す
る回転子の一端に設けたマグネットからなるスラスト板
と、前記スラスト板と対向し、この対向面にスパイラル
グルーブを設けたスパイラルグルーブベアリングとを備
え、前記スパイラルグルーブベアリングを超電導セラミ
ックスで形成したものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a thrust plate made of a magnet provided at one end of a rotor having a shaft, and a spiral groove facing the thrust plate. The spiral groove bearing is made of superconducting ceramics.

又は、シャフトを有する回転子の一端に設けた超電導セ
ラミックスからなるスラスト板と、前記スラスト板と対
向し、この対向面にスパイラルグルーブを設けたスパイ
ラルグルーブベアリングとを備え、前記スパイラルグル
ーブベアリングを磁性体で形成するとともに、該スパイ
ラルグルーブベアリングに電磁コイルを巻回したもので
ある。
Alternatively, the rotor includes a thrust plate made of superconducting ceramics provided at one end of a rotor having a shaft, and a spiral groove bearing that faces the thrust plate and has a spiral groove on the opposing surface, and the spiral groove bearing is made of a magnetic material. The spiral groove bearing is formed with a magnetic coil and an electromagnetic coil is wound around the spiral groove bearing.

作用 上記構成によれば、回転子の静止時においても、スラス
ト板とスパイラルグルーブベアリングとがマイスナー効
果によって非接触状態を保つ。そして、回転体の回転時
にはスパイラルグルーブによってスラスト板とスパイラ
ルグルーブベアリングとの非接触状態を保持できる。そ
のため、軸受およびシャフトの摩耗による機器制度の悪
化を生じることなく、モータの長寿命化がはかられ、常
に品質の安定したモータが得られる。
According to the above configuration, even when the rotor is stationary, the thrust plate and the spiral groove bearing maintain a non-contact state due to the Meissner effect. When the rotating body rotates, the spiral groove allows the thrust plate and the spiral groove bearing to maintain a non-contact state. Therefore, the life of the motor can be extended without deterioration of equipment integrity due to wear of bearings and shafts, and a motor of always stable quality can be obtained.

実施例 以下、本発明の実施例を第1図及び第2図にもとづいて
説明する。なお、従来の構成と同じ部分については、従
来例での符号を付し、その説明を省略する。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described based on FIGS. 1 and 2. Note that the same parts as the conventional configuration are given the same reference numerals as in the conventional example, and the explanation thereof will be omitted.

第1図は第1の発明の一実施例を示すものである。FIG. 1 shows an embodiment of the first invention.

図において、シャフト1の先端は、マグネットからなる
スラスト板12aが取りつけられており、このスラスト
板12aと対向させてブラケット10にはセラミックス
からなるスパイラルグルーブベアリング13aを設けて
いる。このスパイラルグルーブベアリング13aのスラ
スト板12a七対向する面にはスパイラルグルーブを設
けており、該スラスト板12a(!l:スパイラルグル
ーブベアリング13aの間にグリース〈図示せず)を配
設している。このベアリング13aとスラスト板12a
との間には、マイスナー効果による反ばつ力が働(ため
、シャフト1の回転停止時にもスラスト板12aとベア
リング13aとが接触しない。また、回転時にはスパイ
ラルグルーブによって、非接触状態のままシャフト1を
軸支できる。
In the figure, a thrust plate 12a made of a magnet is attached to the tip of a shaft 1, and a spiral groove bearing 13a made of ceramic is provided on a bracket 10 facing the thrust plate 12a. A spiral groove is provided on the opposite surface of the thrust plate 12a of this spiral groove bearing 13a, and grease (not shown) is provided between the thrust plate 12a (!l: spiral groove bearing 13a). This bearing 13a and thrust plate 12a
A repulsive force due to the Meissner effect acts between the thrust plate 12a and the bearing 13a (therefore, even when the shaft 1 stops rotating, the thrust plate 12a and the bearing 13a do not come into contact with each other. Also, during rotation, the spiral groove keeps the shaft 1 in a non-contact state). can be pivoted.

第2図は、第2の発明の一実施例を示すもので、磁性体
からなるスパイラルグルーブヘアリング13bに超電導
セラミックス材料の電磁コイル14を巻きつけ超電導マ
グネットとし、スラスト板12bを超電導セラミックス
で形成している。
FIG. 2 shows an embodiment of the second invention, in which an electromagnetic coil 14 made of superconducting ceramic material is wound around a spiral groove hair ring 13b made of a magnetic material to form a superconducting magnet, and a thrust plate 12b is made of superconducting ceramic. are doing.

この構造によりモータ静止時に電磁コイル14に通電し
て、磁束を発生させ、マイスナー効果によってスラスト
板12bが反ばつして、シャフトが浮上し、スラスト板
12bとベアリング13bとを非接触状態にすることが
できる。
With this structure, when the motor is stationary, the electromagnetic coil 14 is energized to generate magnetic flux, and the thrust plate 12b is refracted due to the Meissner effect, causing the shaft to float and bring the thrust plate 12b and the bearing 13b into a non-contact state. I can do it.

この時使用される超電導セラミックスの例を以下に記載
する。
Examples of superconducting ceramics used at this time are described below.

絶対温度90にで超電導を示す材料としては、例えばY
Ba2  Cu307−を用いる事が出来る。
Examples of materials that exhibit superconductivity at an absolute temperature of 90°C include Y
Ba2Cu307- can be used.

製造に際しては、まず、原料粉末の粉砕・混合を行う。During production, first, the raw material powder is crushed and mixed.

それを900℃、空気中で5時間焼成した後粉砕し、そ
れを繰り返すことにより均一性を高める。
It is baked at 900° C. in air for 5 hours and then pulverized, and this process is repeated to improve uniformity.

その粉末を成形し、930℃〜950℃の空気中又は酸
素中で5時間加熱することにより焼結し炉中で冷却する
The powder is shaped, sintered by heating in air or oxygen at 930°C to 950°C for 5 hours, and cooled in a furnace.

常湿付近で超電導を示す材料としては、5rYBa2 
 Cu3 07−が知られている。(イハラ他、JAP
ANESE  JouRNAL OF  APPIED
  PHYSIC8)、Vol、26.No。
5rYBa2 is a material that exhibits superconductivity near normal humidity.
Cu3 07- is known. (Ihara et al., JAP
ANESE JouRNAL OF APPIED
PHYSIC8), Vol. 26. No.

8、Augus t、1987.PP、161−製造に
際しては、まず原料粉末の粉砕・混合を行う。それを9
20℃、空気中で5時間焼成した後粉砕し、それを3回
繰り返す。
8, August 1987. When producing PP, 161-, raw material powder is first ground and mixed. 9 it
After firing in air at 20°C for 5 hours, the mixture is pulverized and repeated three times.

その粉末を成形し、1000℃、空気中で5時間加熱し
て焼結し、炉中で冷却する。このようにして作成された
焼結体は、338K(65℃)で超電導を示す。
The powder is shaped, sintered by heating at 1000° C. in air for 5 hours, and cooled in a furnace. The sintered body thus produced exhibits superconductivity at 338 K (65° C.).

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、下記の
効果を奏する。
Effects of the Invention As is clear from the above description, the present invention provides the following effects.

モータ起動時および停止時におけるシャフトと軸受の接
触がない為、シャフトと軸受の摩耗が発生しない。また
、ヘリングボーンへの異物混入によるモータの回転ロッ
クが発生しない。
There is no contact between the shaft and bearing when the motor starts and stops, so there is no wear on the shaft and bearing. Furthermore, rotational lock of the motor does not occur due to foreign matter entering the herringbone.

この結果により、小型モータの品質が向上し寿命を大幅
に延ばすことができ、軽薄短小設計のモータが実現でき
た。
As a result, the quality of the small motor has been improved and its lifespan has been significantly extended, making it possible to realize a motor with a light, thin, short and small design.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明における第1の発明の一実施例を示すも
ので(a)はモータの断面図、(b)はスパイラルグル
ーブベアリングの斜視図、第2図は本発明における第2
の発明の一実施例を示すもので、(a)はモータの断面
図、(b)はスパイラルグルーブベアリングの斜視図、
第3図は従来例のモータの断面図である。 1・・・・・・シャフト、12a、12b・・・・・・
スラスト板、13a、13b・・・・・・スパイラルグ
ルーブベアリング、14・・・・・・電磁コイル。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第1図 1−一−シャフヒ 2a (b) 第2図 +2b−−−スラスト急 第3図
FIG. 1 shows an embodiment of the first aspect of the present invention, in which (a) is a sectional view of a motor, (b) is a perspective view of a spiral groove bearing, and FIG.
1 shows an embodiment of the invention, in which (a) is a sectional view of a motor, (b) is a perspective view of a spiral groove bearing,
FIG. 3 is a sectional view of a conventional motor. 1...Shaft, 12a, 12b...
Thrust plate, 13a, 13b... Spiral groove bearing, 14... Electromagnetic coil. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao (1 person) Figure 1 1-1-Shafhi 2a (b) Figure 2 + 2b --- Thrust Express Figure 3

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)シャフトを有する回転子の一端に設けたマグネッ
トからなるスラスト板と、前記スラスト板と対向し、こ
の対向面にスパイラルグルーブを設けたスパイラルグル
ーブベアリングとを備え、前記スパイラルグルーブベア
リングを超電導セラミックスで形成したモータの軸受装
置。
(1) A thrust plate made of a magnet provided at one end of a rotor having a shaft, and a spiral groove bearing that faces the thrust plate and has a spiral groove on the opposing surface, and the spiral groove bearing is made of superconducting ceramics. Motor bearing device made of.
(2)シャフトを有する回転子の一端に設けた超電導セ
ラミックスからなるスラスト板と、前記スラスト板と対
向し、この対向面にスパイラルグルーブを設けたスパイ
ラルグルーブベアリングとを備え、前記スパイラルグル
ーブベアリングを磁性体で形成するとともに、該スパイ
ラルグルーブベアリングに電磁コイルを巻回したモータ
の軸受装置。
(2) A thrust plate made of superconducting ceramics provided at one end of a rotor having a shaft, and a spiral groove bearing that faces the thrust plate and has a spiral groove on the opposing surface, and the spiral groove bearing is magnetically attached. A motor bearing device in which an electromagnetic coil is wound around the spiral groove bearing.
JP10073788A 1988-04-22 1988-04-22 Bearing device for motor Pending JPH01269718A (en)

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