JPH0691717B2 - Electric machine - Google Patents

Electric machine

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JPH0691717B2
JPH0691717B2 JP61227357A JP22735786A JPH0691717B2 JP H0691717 B2 JPH0691717 B2 JP H0691717B2 JP 61227357 A JP61227357 A JP 61227357A JP 22735786 A JP22735786 A JP 22735786A JP H0691717 B2 JPH0691717 B2 JP H0691717B2
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JP
Japan
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rotor
stator
side sliding
rotation
bearing surface
Prior art date
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JP61227357A
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Japanese (ja)
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庄太郎 溝渕
利也 金森
勝美 佐々木
勝利 千葉
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電動機械に関し、特に、ロータの回転軸方向に
磁気ギャップを有して、ロータとステータとが配置され
た偏平構造であって、しかも、回転力を伝達する駆動軸
を必要としない電動機械に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric machine, and more particularly to a flat structure in which a rotor and a stator are arranged with a magnetic gap in the direction of the rotation axis of the rotor, Moreover, the present invention relates to an electric machine that does not require a drive shaft that transmits a rotational force.

[従来技術] 第11図は従来の電動機械の一例であるブラシレスフラッ
トモータの縦断面図である。ベース21とステータコイル
取付用の基板22はステータボルト23により連結枠組みさ
れており、ベース21及び基板22に夫々固定した軸受24,2
5に枢着されたモータ軸26にはロータマグネットを固定
したロータ27が固定されている。ロータ27に対し基板22
を間にしてステータコイル28が基板22に固定され、基板
22にはロータ27により起電されるタコゼネレータ33及び
回転数制御のためのホール素子29が固定されている。ス
テータコイルが極薄となるフォトエッチングでモータコ
イルを製造したシートコイルモータについても構造は同
様である。
[Prior Art] FIG. 11 is a vertical cross-sectional view of a brushless flat motor which is an example of a conventional electric machine. The base 21 and the stator coil mounting substrate 22 are connected together by a stator bolt 23 to form a frame. Bearings 24 and 2 fixed to the base 21 and the substrate 22, respectively.
A rotor 27 having a rotor magnet fixed thereto is fixed to a motor shaft 26 pivotally attached to the motor 5. Substrate 22 to rotor 27
The stator coil 28 is fixed to the substrate 22 with the
A tachogenerator 33 electromotive force generated by a rotor 27 and a hall element 29 for controlling the rotation speed are fixed to the rotor 22. The structure is the same for the sheet coil motor in which the motor coil is manufactured by photo etching in which the stator coil is extremely thin.

この電動機械の利用形態としては、モータ軸26にポリゴ
ンミラーを固定して、レーザーキャナーとしたり、ロー
タ27に直接光ディスクを着脱自在に固定して光ディスク
駆動装置としたり或いは、ロータ27にファンの翼を固着
して送風機としたりなどとさまざまなものがある。
This electric machine can be used as a laser canner by fixing a polygon mirror to the motor shaft 26, as an optical disk drive device by directly fixing an optical disk directly to the rotor 27, or as a fan blade on the rotor 27. There are various things, such as fixing and making it a blower.

[発明が解決しようとする問題点] 上述したような電動機械では軸受24,25のラジアルすき
まが大きくロータ27が振動を生ずることがある。特に軸
受24,25に玉軸受を用いるところがあり振動を発生する
おそれがあり、振動をきらうテープレコーダやVTRでは
問題となる。
[Problems to be Solved by the Invention] In the electric machine as described above, the radial clearances of the bearings 24 and 25 may be large and the rotor 27 may vibrate. In particular, there are places where ball bearings are used for the bearings 24 and 25, which may cause vibrations, which is a problem in tape recorders and VTRs that resist vibration.

また、ラジアル軸受は軸封手段なしでは耐食的に優れた
ものがなく水中での使用には耐えられない。また、結露
が繰り返される環境中でも耐久性が不十分であった。
Further, the radial bearing cannot be used in water without the excellent corrosion resistance without the shaft sealing means. Further, the durability was insufficient even in an environment where dew condensation was repeated.

このほか電子応用製品に用いられるモータでは特に回転
むらが問題となるが、ラジアル軸受部分における摩擦抵
抗の変動が大きく、回転むらが発生する場合があった。
In addition, rotation unevenness is a problem particularly in motors used in electronic products, but there are cases in which rotation unevenness occurs due to large fluctuations in frictional resistance in the radial bearing portion.

このような電動機械は軸方向長さの短かい薄形が好適な
場合が多いが、ラジアル軸受24,25の間隔を短かくしな
いとモータが薄くできない。ラジアル軸受の間隔を短か
くするとラジアル荷重に対する軸受負荷が大きくなり、
軸受隙間によるモータ軸の傾きも大きくなる。
In such an electric machine, a thin type having a short axial length is often suitable, but the motor cannot be made thin unless the interval between the radial bearings 24 and 25 is shortened. If the radial bearing spacing is shortened, the bearing load with respect to the radial load increases,
The inclination of the motor shaft due to the bearing clearance also increases.

さらに、この形式の電動機械では、ロータマグネットに
よるスラスト荷重が常時作用し、長時間に亘って停止し
ておくと玉軸受の金属製ボール及びリテナーに永久変形
が生じ、起動不能となることがある。また、高鮮明な画
像を再生する高速レーザスキャナーとして用いた場合に
はポリゴンミラーの面の揺れ幅を小さくするためにモー
タ軸26と軸受24,25との加工精度を極めて高いものと
し、同時に、ポリゴンミラーとの組立精度も高いもので
なければならない。
Further, in this type of electric machine, the thrust load by the rotor magnet always acts, and if it is stopped for a long time, the metal balls of the ball bearing and the retainer may be permanently deformed and may not start. . Further, when used as a high-speed laser scanner for reproducing high-definition images, the machining accuracy of the motor shaft 26 and the bearings 24, 25 is extremely high in order to reduce the swing width of the surface of the polygon mirror, and at the same time, The assembly accuracy with the polygon mirror must also be high.

[目的] 本発明はこのようなロータの回転軸方向に磁気ギャップ
を有して、ロータとステータとか配置された電動機械に
おいて、簡単な構造で、且つ、耐久性に富む電動機械を
提供するものであり、また、ロータの振動や面揺れを可
及的に小さくした電動機械を提供するものであり、さら
に、耐久性、耐摩耗性にも優れ、気体中、液体中など広
範囲の使用環境において使用可能な電動機械を提供する
ものである。
[Object] The present invention provides an electric machine having a magnetic gap in the rotational axis direction of the rotor and having a rotor and a stator arranged therein, which has a simple structure and is highly durable. It also provides an electric machine that minimizes vibration and surface vibration of the rotor. Furthermore, it has excellent durability and wear resistance, and can be used in a wide range of operating environments such as in gas and liquid. An electric machine that can be used is provided.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、 ロータの回転軸方向の端面と対向してステータを配した
電動機械において、 該ロータの該ステータに対向する端面に回転側摺動面を
形成し、該回転側摺動面と対向するステータ表面を固定
側軸受面となし、該回転側摺動面及び該固定側軸受面を
夫々硬質のセラミックス材料で構成し、該回転側摺動面
と該固定側軸受面とのいづれか一方の面を平滑な平面と
し、他方の面を動圧発生用の溝が形成された平面とした
電動機械である。回転側摺動面及び固定側軸受面を構成
する硬質セラミックス材料は、β−SiC、Si3N4、又はBe
O含有α−SiCのいずれかである。
[Means for Solving the Problems] The present invention relates to an electric machine in which a stator is arranged so as to face an end surface of a rotor in the rotation axis direction, and a rotation-side sliding surface is formed on the end surface of the rotor that faces the stator. The surface of the stator facing the sliding surface of the rotating side is a fixed bearing surface, and the sliding surface of the rotating side and the bearing surface of the fixed side are each made of a hard ceramic material. One of the fixed-side bearing surfaces is a smooth flat surface, and the other surface is a flat surface in which a groove for generating dynamic pressure is formed. The hard ceramic materials that make up the rotating-side sliding surface and the stationary-side bearing surface are β-SiC, Si 3 N 4 , or Be.
It is one of O-containing α-SiC.

更に本発明の第2の態様に於て、ロータの回転軸方向の
両端面に夫々回転側摺動面を形成し、一方の回転側摺動
面と対向してステータを配し、他方の回転側摺動面と対
向して揺動可能な軸受面を配した電動機械において、 該回転側摺動面に対向するステータの表面を固定側軸受
面とし、 前記2つの回転側摺動面及びこれと対向する前記2つの
軸受面を各々硬質のセラミックス材料で構成し、且つ、
ロータの回転軸方向の両端面で形成される摺動部を構成
する2つの面のいづれか一方の面に動圧発生用の溝を設
け、他方の面を平滑な平面とした電動機械である。
Further, according to the second aspect of the present invention, rotating side sliding surfaces are respectively formed on both end surfaces of the rotor in the rotation axis direction, the stator is arranged so as to face one rotating side sliding surface, and the other rotating side sliding surface is arranged. In the electric machine having a swingable bearing surface facing the side sliding surface, the surface of the stator facing the rotating side sliding surface is the fixed side bearing surface, and the two rotating side sliding surfaces and The two bearing surfaces facing each other are made of hard ceramic materials, and
This is an electric machine in which a groove for generating a dynamic pressure is provided on one of two surfaces forming a sliding portion formed on both end surfaces of the rotor in the rotation axis direction and the other surface is a smooth flat surface.

更にまた、本発明の第3の態様に於て、ロータの回転軸
方向の両端面に夫々回転側摺動面を形成し、一方の回転
側摺動面と対向してステータを配し、他方の回転側摺動
面と対向して揺動可能な軸受面を配した電動機械におい
て、該ロータの回転軸線上に延在する固定軸を該ステー
タに固設すると共に該固定軸に対応する該ロータの中心
部に貫通孔を形成し、固定軸の外周面と貫通孔の内周面
が相互に摺動係合してラジアル軸受を構成し、固定軸の
外周面は動圧発生用の溝を備え、 該回転側摺動面に対向するステータの表面を固定側軸受
面とし、前記2つの回転側摺動面及びこれと対向する2
つの軸受面を各々硬質のセラミックス材料で構成し、且
つ、ロータの回転軸方向の両端面で形成される摺動部を
構成する2つの面のいづれか一方の面に動圧発生用の溝
を設け、他方の面を平滑な平面とした電動機械である。
Furthermore, in the third aspect of the present invention, rotating side sliding surfaces are respectively formed on both end surfaces of the rotor in the rotational axis direction, and the stator is arranged so as to face one rotating side sliding surface, and the other is arranged. An electric machine having a swingable bearing surface facing the rotation side sliding surface of the rotor, the fixed shaft extending on the rotation axis of the rotor is fixed to the stator, and the fixed shaft corresponding to the fixed shaft is fixed to the stator. A through hole is formed in the center of the rotor, and the outer peripheral surface of the fixed shaft and the inner peripheral surface of the through hole are slidingly engaged with each other to form a radial bearing, and the outer peripheral surface of the fixed shaft is a groove for generating dynamic pressure. A surface of the stator facing the rotation-side sliding surface is a fixed-side bearing surface, and the two rotation-side sliding surfaces and 2 facing the rotation-side sliding surface.
Each of the two bearing surfaces is made of a hard ceramic material, and a groove for generating a dynamic pressure is provided on either one of the two surfaces that form the sliding portion formed by both end surfaces of the rotor in the rotation axis direction. , The other surface is a smooth electric machine.

[作用] 本発明の電動機械は、ロータとステータとの間の摺動部
が、夫々硬質のセラミックス材料によって構成され、そ
のいづれか一方の面に動圧発生用の溝が形成されている
ので、ロータの回転によって摺動部に流体の動圧が発生
し、ロータは浮上して回転し、この時の摺動抵抗は極め
て小さい。
[Operation] In the electric machine of the present invention, since the sliding portions between the rotor and the stator are each made of a hard ceramic material, and a groove for generating a dynamic pressure is formed on either one of the surfaces, Due to the rotation of the rotor, a fluid dynamic pressure is generated in the sliding portion, and the rotor floats and rotates, and the sliding resistance at this time is extremely small.

また、摺動部に形成された流体膜のダンピング作用によ
ってロータの振れは抑制される。
Further, the vibration of the rotor is suppressed by the damping action of the fluid film formed on the sliding portion.

第2の態様に於ては、ロータの回転軸方向の両端面が夫
々ダンピング作用を有する摺動部によって支えられてい
るのでロータの振れはより小さいものとなる。
In the second aspect, since both end surfaces of the rotor in the direction of the rotation axis are supported by the sliding portions each having a damping action, the vibration of the rotor becomes smaller.

さらに、第3の態様においては、ロータの中央に形成さ
れた貫通孔と固定軸との間にラジアル荷重を支える摺動
部が形成されるものであるが、同様に流体膜が形成され
るためにその摺動抵抗は小さい。
Further, in the third aspect, a sliding portion for supporting a radial load is formed between the through hole formed in the center of the rotor and the fixed shaft, but since a fluid film is similarly formed. Its sliding resistance is small.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。第1図
はロータ10の回転軸方向の端面の一つに回転側摺動面を
形成した一般用のブラシレスフラットモータの縦断面図
である。平面が円形の皿形鉄製のヨーク1とヨーク1に
嵌合固定された環状の永久磁石2と及び永久磁石2の内
周において、ヨーク1と永久磁石2とに固着されたセラ
ミックス板100とによってロータ10が構成されている。
永久磁石2には環状に複数の磁極が等間隔で着磁されて
いる。セラミックス板100は硬質のセラミックス材料、
例えば、β‐SiC,α‐SiC,Si3N4等の緻密なセラミック
スが用いられ、ステータ側の面8は平滑な平面に動圧発
生用の溝が形成されている。即ち、このステータに対向
する回転側摺動面9は全面におけるうねりが1μm以下
であると共に動圧発生用の溝として深さ3〜50μmのス
パイラル溝が加工されたものであり、ロータ10の回転軸
上の位置に半球状の凹部12が形成されている。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a general-purpose brushless flat motor in which a rotation-side sliding surface is formed on one of the end surfaces of the rotor 10 in the rotation axis direction. With a yoke 1 made of a dish-shaped iron having a circular plane, an annular permanent magnet 2 fitted and fixed to the yoke 1, and a ceramic plate 100 fixed to the yoke 1 and the permanent magnet 2 on the inner circumference of the permanent magnet 2. The rotor 10 is configured.
A plurality of magnetic poles are annularly magnetized in the permanent magnet 2 at equal intervals. The ceramic plate 100 is a hard ceramic material,
For example, dense ceramics such as β-SiC, α-SiC, and Si 3 N 4 are used, and the surface 8 on the stator side has a smooth flat surface on which grooves for generating dynamic pressure are formed. That is, the rotation-side sliding surface 9 facing the stator has a waviness of 1 μm or less on the entire surface, and a spiral groove having a depth of 3 to 50 μm is processed as a groove for generating a dynamic pressure. A hemispherical recess 12 is formed at a position on the axis.

他方、ステータ側は、図示しない固定側部材にネジによ
って固定される固定板6にステータコイル4が固定さ
れ、さらにステータコイル4上に硬質のセラミックス材
料からなる固定側軸受3が固定されている。
On the other hand, on the stator side, a stator coil 4 is fixed to a fixed plate 6 which is fixed to a fixed member (not shown) with screws, and a fixed bearing 3 made of a hard ceramic material is fixed on the stator coil 4.

ステータコイル4はシート状のコイルを複数枚接着固定
したものであって、ロータ10の永久磁石2の磁極を検出
するためのホール素子29とロータ10の回転速度を検出す
るためのタコゼネレータ33とが一体に固定されている。
さらにロータ10の回転側摺動面9に対応してステータコ
イル4に固定された固定側軸受3の表面8は、前記回転
側摺動面9と同様に平滑でうねりの少ない平面に加工さ
れ、ロータの回転軸上に対応する位置において、やは
り、半球状の凹部11が形成されている。そして、2つの
凹部11,12によって形成される空間にはプラスチック、
金属或いはセラミックスからなる小球7が収容されて、
小さなラジアル荷重を支える様になされている。第2図
は第1図の回転側摺動面9と固定側軸受面8との中心部
の拡大断面図である。
The stator coil 4 is formed by adhering and fixing a plurality of sheet-shaped coils, and includes a Hall element 29 for detecting the magnetic pole of the permanent magnet 2 of the rotor 10 and a tachogenerator 33 for detecting the rotation speed of the rotor 10. It is fixed together.
Further, the surface 8 of the fixed-side bearing 3 fixed to the stator coil 4 corresponding to the rotation-side sliding surface 9 of the rotor 10 is processed into a flat surface with less waviness, like the rotation-side sliding surface 9. A hemispherical recess 11 is also formed at a position corresponding to the rotation axis of the rotor. The space formed by the two recesses 11 and 12 is made of plastic,
A small ball 7 made of metal or ceramics is accommodated,
It is designed to support small radial loads. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the central portion of the rotation side sliding surface 9 and the fixed side bearing surface 8 of FIG.

ロータの回転軸13上に夫々形成された半球状の凹部11,1
2によって形成される空間は略球状であり、その空間よ
りも小さな小球7が収容されている。また、セラミック
ス板100の回転側摺動面9と固定側軸受3の固定側軸受
面8とは、ロータ10が静止している状態では実質的にす
きまがなく、互いに接しているものであるが、ロータ10
が回転するとこの摺動部に流体14の動圧が発生してロー
タ10が浮上する。ロータ10の浮上量は、摺動部に介在す
る流体の粘性、ロータ10の回転速度、摺動部におけるス
ラスト荷重及び動圧発生用の溝の形状等の諸因子によっ
て決まるものであるが、実用上流体の粘性が特に大きく
影響する。
Hemispherical recesses 11 and 1 formed on the rotary shaft 13 of the rotor, respectively.
The space formed by 2 has a substantially spherical shape, and a small ball 7 smaller than the space is accommodated therein. Further, the rotating-side sliding surface 9 of the ceramic plate 100 and the fixed-side bearing surface 8 of the fixed-side bearing 3 are in contact with each other with substantially no clearance when the rotor 10 is stationary. , Rotor 10
When is rotated, dynamic pressure of the fluid 14 is generated in this sliding portion, and the rotor 10 floats. The floating amount of the rotor 10 is determined by various factors such as the viscosity of the fluid interposed in the sliding portion, the rotation speed of the rotor 10, the thrust load in the sliding portion and the shape of the groove for generating dynamic pressure. The viscosity of the upper fluid has a particularly large effect.

第3図は回転側摺動面9の正面図であって、円形のセラ
ミックス板100に一方向のスパイラル溝15が形成されて
おり、セラミックス板の中央16も溝15と同様の深さに加
工されている。勿論、中央16はスパイラル溝15に隣接す
るランド部17と同じく平滑な平面と同じ高さであっても
よく、又、スパイラル溝15よりも深く加工されていても
良い。只、この種の電動機械においては始動トルクが大
きくなるので、回転側摺動面9における凸部であるラン
ド部17の面積を少なくすることが望ましい。
FIG. 3 is a front view of the rotary side sliding surface 9, in which a circular ceramic plate 100 is formed with a spiral groove 15 in one direction, and the center 16 of the ceramic plate is processed to the same depth as the groove 15. Has been done. Of course, the center 16 may have the same height as the flat surface, which is the same as the land portion 17 adjacent to the spiral groove 15, or may be deeper than the spiral groove 15. However, since the starting torque is large in this type of electric machine, it is desirable to reduce the area of the land portion 17 which is the convex portion on the rotation-side sliding surface 9.

第3図において矢印Aはロータ10が回転する方向であ
り、ロータ10と一体に回転側摺動面9も回転するのでス
パイラル溝15によって流体14が外周側から中央16に向っ
て流入し、スパイラル溝15部においては外周端から内周
端に向うに従って大きな動圧が発生し、さらに中央16で
は均一な圧力分布となっている。尚、ここで発生する動
圧の大きさは、ロータ10がステータ101に押しつけられ
る力の大きさに応じて比例しているものであり、ロータ
10とステータ101とは流体膜を介して極めて小さな摺動
抵抗で回転できる。
In FIG. 3, the arrow A indicates the direction in which the rotor 10 rotates, and since the rotation side sliding surface 9 also rotates integrally with the rotor 10, the spiral groove 15 causes the fluid 14 to flow from the outer peripheral side toward the center 16 to form a spiral. A large dynamic pressure is generated in the groove portion 15 from the outer peripheral edge toward the inner peripheral edge, and the center 16 has a uniform pressure distribution. It should be noted that the magnitude of the dynamic pressure generated here is proportional to the magnitude of the force with which the rotor 10 is pressed against the stator 101.
The 10 and the stator 101 can rotate with extremely small sliding resistance via the fluid film.

回転側摺動面9の最も突出した部分はランド部17であ
り、その全面におけるうねりは1μm以内となってお
り、さらに軸受面8側における突出した部分は、この平
滑な軸受面であり、その全面におけるうねりも同じく1
μm以内となっている。
The most protruding portion of the rotation side sliding surface 9 is the land portion 17, the waviness on the entire surface is within 1 μm, and the protruding portion on the bearing surface 8 side is this smooth bearing surface. The swell on the entire surface is also 1
It is within μm.

また、この摺動部に介在している流体は回転側摺動面9
と固定側の軸受面8との間隔がせまいのでダンピング作
用を併せもち、摺動部の間隔の急激な変化を抑制するも
のであるから、ロータ10が回転する場合、ロータ10の回
転軸方向の振動は極めて小さいものとなる。このように
摺動部の間隔は小さく、且つ、安定したものであるから
ロータ10の永久磁石2とステータコイル4との間隔もせ
まくなり、コイル4で発生した磁界も効果的にロータ10
側へ伝達される。コイル4の背面の固定板6は磁束のも
れを防止する場合にはケイ素鋼によって構成すればよ
い。
Further, the fluid present in this sliding portion is the sliding surface 9 on the rotation side.
Since the gap between the fixed bearing surface 8 and the fixed bearing 8 is small, it also has a damping effect and suppresses a sudden change in the gap of the sliding portion. Therefore, when the rotor 10 rotates, The vibration is extremely small. As described above, the gap between the sliding portions is small and stable, so that the gap between the permanent magnet 2 and the stator coil 4 of the rotor 10 is narrowed, and the magnetic field generated by the coil 4 is also effective.
Transmitted to the side. The fixed plate 6 on the back surface of the coil 4 may be made of silicon steel to prevent leakage of magnetic flux.

ここで、ステータコイル4と永久磁石2との間に介在す
る固定側軸受3として用いられる硬質のセラミックス材
料は回転磁界中に挿入されるものであるから、うず電流
損失を小さくするために、電気抵抗の大きなものがよ
く、前記セラミックス材料の中でも、Si3N4或いはBeOを
添加したα‐SiCを用いるのが望ましい。
Here, since the hard ceramic material used as the fixed-side bearing 3 interposed between the stator coil 4 and the permanent magnet 2 is inserted into the rotating magnetic field, in order to reduce the eddy current loss, the electric A material having a high resistance is preferable, and among the ceramic materials, it is desirable to use α-SiC added with Si 3 N 4 or BeO.

なお、第1図において、動圧発生用の溝を形成する面と
して、固定側軸受面8でもよく、その場合には、これと
対向するロータ10側の回転側摺動面9は平滑な平面のま
まとしたものを用いる。
In FIG. 1, the fixed-side bearing surface 8 may be used as the surface for forming the groove for generating the dynamic pressure, and in this case, the rotating-side sliding surface 9 facing the fixed-side bearing surface 8 is a smooth flat surface. Use the one left as it is.

第4図は、両端側が出力可能な実施例の縦断面図であ
る。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an embodiment in which both ends can output.

シートコイルを積層してなるコイル4を2枚のセラミッ
クスの固定側軸受3,3によって両面から固定し、固定側
軸受3,3は中央部の軸受面8,8が平滑な平面であり、タコ
ゼネレータ33は中央部の軸受面8よりも凹となってロー
タ10の対向面との固体接触がないようにしてある。
A coil 4 formed by stacking sheet coils is fixed from both sides by two ceramic fixed-side bearings 3,3. The fixed-side bearings 3,3 have a central bearing surface 8,8 that is a smooth flat surface. The reference numeral 33 is concave relative to the bearing surface 8 in the central portion so that there is no solid contact with the facing surface of the rotor 10.

第4図において、下側にロータ10に取付けられた永久磁
石2の位置をホール素子29によって検出し、図示しない
制御装置から所定のコイル4に通電されて下側のロータ
10が回転することとなる。そしてこの時発生するコイル
4による磁束はコイル4の上面側にも現われるので、上
側のロータ10も同様に回転することとなる。
In FIG. 4, the position of the permanent magnet 2 attached to the rotor 10 on the lower side is detected by a hall element 29, and a predetermined coil 4 is energized by a control device (not shown) to lower the rotor.
10 will rotate. Since the magnetic flux generated by the coil 4 at this time also appears on the upper surface side of the coil 4, the upper rotor 10 also rotates.

但し、上下のロータ10は対向する極が全く正反対とな
り、その結果ロータ10,10は互いに吸引することとな
り、格別な固定手段を設けなくとも、2つのロータ10,1
0はステータに保持される。
However, the opposite poles of the upper and lower rotors 10 are completely opposite to each other, and as a result, the rotors 10 and 10 attract each other, so that the two rotors 10 and 1 can be attracted without providing special fixing means.
0 is held by the stator.

尚、小球7は一種のラジアル軸受に相当するものであ
る。この小球7によって、ロータ10,10とステータ101と
が半径方向即ち、ラジアル方向に移動するのが防止でき
る効果があり、又、位置決めとしての目安にもなる。前
述のように小球としては、鉄球、ステンレス球、セラミ
ックス球の他に、形状として、円柱、両円錐体、等さま
ざまなものが利用できる。
The small balls 7 correspond to a kind of radial bearing. The small balls 7 have an effect of preventing the rotors 10, 10 and the stator 101 from moving in the radial direction, that is, the radial direction, and also serve as a guide for positioning. As described above, as the small spheres, in addition to iron spheres, stainless spheres, and ceramic spheres, various shapes such as a cylinder and both cones can be used.

本発明において、摺動部を構成する部材として硬質のセ
ラミックス材料を用いる主な理由は、高い精度で動圧発
生用の溝を加工することができ、かつ、その動圧発生に
適した摺動部の形状が動圧が発生した状態においても維
持され、しかも、起動、停止の際に生じる固体摺擦に対
しても、ある程度の負荷であれば耐久性をもつからであ
る。
In the present invention, the main reason for using a hard ceramic material as a member that constitutes the sliding portion is that a groove for generating a dynamic pressure can be processed with high accuracy, and a slide suitable for generating the dynamic pressure is used. This is because the shape of the portion is maintained even in the state where the dynamic pressure is generated, and furthermore, it has durability against a solid rubbing generated at the time of starting and stopping as long as a certain load is applied.

また、硬質のセラミッスク材料の表面に動圧発生用の溝
を加工する方法としては、平滑な平面に仕上げたセラミ
ックス材料の表面に、ランドに対応した樹脂マスクを添
着するか、又は、ランドに対応する部分にスクリーン印
刷などによって樹脂を塗布し硬化するかしたのち、露出
しているセラミックスの部分に対してAl2O3粒子、SiC粒
子などを高圧空気で吹きつけることが行われ、このショ
ットブラトス工程の後、セラミックスの表面の樹脂層を
除去すればよい。その結果、ランドは平滑な平面に仕上
げた時のままの表面となり溝部は梨地の加工面となる。
なお、後述する動圧効果を利用したラジアル軸受を製作
する場合も同様に、上述のショットブラストによる溝加
工をすることができる。
Also, as a method of processing a groove for dynamic pressure generation on the surface of a hard ceramic material, a resin mask corresponding to the land is attached to the surface of the ceramic material finished to a smooth flat surface, or After applying a resin by screen printing to the area to be cured and hardening it, Al 2 O 3 particles, SiC particles, etc. are blown to the exposed ceramic area with high pressure air. After the tossing step, the resin layer on the surface of the ceramic may be removed. As a result, the land becomes the surface as it is when it is finished to be a smooth flat surface, and the groove becomes a processed surface of satin finish.
Incidentally, also in the case of manufacturing a radial bearing utilizing the dynamic pressure effect described later, the groove processing by the shot blast can be similarly performed.

さらに、本発明の電動機械をさまざまな用途に用いる場
合の形態としては、ロータの外周縁に多面鏡を形成して
ポリゴンミラーとすること、ロータに直接翼を固定して
ポンプとすること、ロータの上面にディスクを着脱自在
に固定する手段を設けて磁気ディスクや光ディスクの駆
動装置とすることなどがある。
Furthermore, when the electric machine of the present invention is used in various applications, polygonal mirrors are formed on the outer peripheral edge of the rotor to form polygon mirrors, blades are directly fixed to the rotor to form pumps, There is a case where a device for detachably fixing the disk is provided on the upper surface of the disk to be a drive device for the magnetic disk or the optical disk.

第5図は本発明の第2の態様の電動機械をポリゴンミラ
ーの駆動装置とした時の縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view when the electric machine according to the second aspect of the present invention is used as a polygon mirror driving device.

第5図において、50は図示しない固定部材に締結される
支持台であり、支持台50上にはキャップ51がねじ止めさ
れるように配置されている。キャップ51は内部の回転部
を外界から離隔するもので、内部のポリゴンミラー52に
対応する位置にガラス窓53が設けられている。
In FIG. 5, reference numeral 50 denotes a support base fastened to a fixing member (not shown), and a cap 51 is arranged on the support base 50 so as to be screwed. The cap 51 separates an inner rotating part from the outside, and a glass window 53 is provided at a position corresponding to the inner polygon mirror 52.

支持台50には、ステータコイル54が固定され、ステータ
コイル54の上面には表面が平滑な平面に仕上げられた硬
質のセラミックスの円板からなる固定側軸受55が固着さ
れ、該平滑な平面56は固定側軸受面となる。この固定側
軸受面56のポリゴンミラー52の回転軸に対応する位置に
は半球状の凹部57が形成され、凹部57の外側には動圧発
生用の溝が形成されている。固定側軸受55の上方にはポ
リゴンミラー52が回転自在に設置され、ポリゴンミラー
52の上方には、押圧板58が設けられている。
A stator coil 54 is fixed to the support base 50, and a fixed-side bearing 55 made of a hard ceramic disc whose surface is finished to have a smooth surface is fixed to the upper surface of the stator coil 54, and the smooth flat surface 56. Is the fixed bearing surface. A hemispherical recess 57 is formed at a position of the fixed bearing surface 56 corresponding to the rotation axis of the polygon mirror 52, and a groove for generating dynamic pressure is formed outside the recess 57. A polygon mirror 52 is rotatably installed above the fixed-side bearing 55.
A pressing plate 58 is provided above the 52.

ポリゴンミラー52は、ステータコイル54に対向する面の
硬質のセラミックス材料からなる下部回転側摺動板59と
押圧板58に対向する面の硬質セラミックス材料からなる
上部回転側摺動板60との間に永久磁石61及びミラー部62
を固着したものである。下部及び上部回転側摺動板59,6
0の表面は、同様に平滑で、うねりの少ない平面に研磨
され、且つ、ポリゴンミラー52の回転軸線上の位置に夫
々半球状の凹部63,64が形成されている。押圧板58は、
鉄製の背面板65、ゴム板66及び硬質のセラミックス材料
からなる軸受板67とを積層して接着したものであって、
軸受板67はポリゴンミラー52と対向している。
The polygon mirror 52 includes a lower rotation side sliding plate 59 made of a hard ceramic material on a surface facing the stator coil 54 and an upper rotation side sliding plate 60 made of a hard ceramic material on a surface facing the pressing plate 58. Permanent magnet 61 and mirror section 62
Is fixed. Lower and upper rotating side sliding plates 59,6
The surface of 0 is similarly polished to a flat surface with less waviness, and hemispherical recesses 63 and 64 are formed at positions on the rotation axis of the polygon mirror 52, respectively. The pressing plate 58 is
A back plate 65 made of iron, a rubber plate 66, and a bearing plate 67 made of a hard ceramic material are laminated and adhered,
The bearing plate 67 faces the polygon mirror 52.

さらに背面板65とキャップ51とはばね68によって弾性的
に結合され、押圧板58をポリゴンミラー52へ押圧してい
る。ばね68の内側にはソレノイド69が備えられ、ソレノ
イド69に電源を投入すると背面板58がソレノイド69へ吸
引されてポリゴンミラー52への押圧力は軽減又は解消さ
れる。
Further, the back plate 65 and the cap 51 are elastically coupled by the spring 68, and press the pressing plate 58 against the polygon mirror 52. A solenoid 69 is provided inside the spring 68, and when the solenoid 69 is powered on, the back plate 58 is attracted to the solenoid 69 and the pressing force on the polygon mirror 52 is reduced or eliminated.

軸受板67の表面(図においては下面)は平滑でうねりの
少ない平面に深さ3〜50μmの動圧発生用の溝が形成さ
れ、ポリゴンミラー52の回転軸線上の位置に半球状の凹
部70が形成されている。
The surface (the lower surface in the figure) of the bearing plate 67 has a flat surface with less undulations and a groove for dynamic pressure generation having a depth of 3 to 50 μm is formed, and a hemispherical recess 70 at a position on the rotation axis of the polygon mirror 52. Are formed.

そして、前記凹部57,63及び64,70は夫々互いに対向する
ものでありこの凹部によって形成される略球状の空間に
は硬質材料(セラミックス又は金属)の小球71,72が収
容されている。
The recesses 57, 63 and 64, 70 face each other, and small balls 71, 72 made of a hard material (ceramic or metal) are housed in the substantially spherical space formed by the recesses.

第6図は第5図のA-Aにおける水平断面図であって、永
久磁石61は円板状であり、8極の磁極が環状に着磁さ
れ、その外周がミラー部62となっている。レーザ光線を
反射する部分は、ミラー部62の正多角形の辺の部分73で
あり、各辺は、反射率の高い鏡面に仕上げられている。
第5図及び第6図において、ポリゴンミラー52を回転さ
せる場合には、ソレノイド69に通電して押圧板58を僅か
に持ち上げ、次いで、ステータコイル54へ電源を投入す
る。ステータコイル54の上面には前記実施例と同じく速
度検出用の回路と、磁極検出用の素子とが設けられてい
るのでそれらの出力信号を受けた図示しない駆動制御装
置によって、最適のコイルに通電がなされ、ポリゴンミ
ラー52は所望の回転速度で回転する。ここで、ソレノイ
ド69への通電は、ポリゴンミラー52の回転速度が定格回
転速度となる以前に断つものであり、従って、ポリゴン
ミラー52は、ばね68の弾性によって、押圧板58が押圧さ
れた状態で、且つ、ポリゴンミラー52の回転軸方向の両
端間における摺動部において流体膜が形成された状態で
回転する。
FIG. 6 is a horizontal sectional view taken along the line AA in FIG. 5, in which the permanent magnet 61 has a disk shape, eight magnetic poles are magnetized in an annular shape, and the outer circumference thereof forms a mirror portion 62. The part that reflects the laser beam is the part 73 of the regular polygonal side of the mirror part 62, and each side is finished as a mirror surface with high reflectance.
5 and 6, when rotating the polygon mirror 52, the solenoid 69 is energized to slightly lift the pressing plate 58, and then the stator coil 54 is powered on. Since a circuit for speed detection and an element for magnetic pole detection are provided on the upper surface of the stator coil 54 as in the above-described embodiment, the optimum coil is energized by a drive control device (not shown) that receives output signals from these circuits. Then, the polygon mirror 52 rotates at a desired rotation speed. Here, the energization of the solenoid 69 is cut off before the rotation speed of the polygon mirror 52 reaches the rated rotation speed. Therefore, the polygon mirror 52 is in a state in which the pressing plate 58 is pressed by the elasticity of the spring 68. In addition, the polygon mirror 52 rotates with the fluid film formed in the sliding portion between both ends in the rotation axis direction of the polygon mirror 52.

この実施例においては、ポリゴンミラー52の両面に形成
される流体膜のダンピング作用によってロータであるポ
リゴンミラー52の回転軸方向の振れが抑制される。ま
た、ポリゴンミラー52のミラー部62は上下の回転側摺動
板59,60の外周縁にほぼ内接する正多角形てあるため、
ポリゴンミラー52を取扱ううえで、ミラー部62を汚染す
ることがない。
In this embodiment, the vibration of the polygon mirror 52, which is the rotor, in the direction of the rotation axis is suppressed by the damping action of the fluid film formed on both sides of the polygon mirror 52. Further, since the mirror portion 62 of the polygon mirror 52 is a regular polygon that is almost inscribed in the outer peripheral edges of the upper and lower rotary side sliding plates 59, 60,
When handling the polygon mirror 52, the mirror portion 62 is not contaminated.

第7図及び第8図は本願の第3の態様に関係する実施例
であり、第7図はポリゴンミラーの駆動装置の縦断面
図、第8図は第7図のB-B断面における水平断面図であ
る。第7図において、第5図と共通する部分には同一の
番号を付し、類似の部分には「100」を加えた番号とし
てある。
7 and 8 show an embodiment related to the third aspect of the present application, FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a driving device for a polygon mirror, and FIG. 8 is a horizontal cross-sectional view taken along the line BB in FIG. Is. In FIG. 7, parts common to those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and similar parts are designated by adding “100”.

第7図について述べれば、支持台50にキャップ51がねじ
止めされ、さらに、中央の貫通孔75には硬質のセラミッ
クス材料からなる固定軸74の端部76が嵌合、固着されて
いる。固定軸74の外側にはステータコイル54が環状に配
置され、このステータコイル54も接着剤又は公知の締結
手段によって支持台50に固定されている。ステータコイ
ル54の上面、即ち、ポリゴンミラー152に対向する面に
は硬質のセラミックス材料の環状円板からなる固定側軸
受155が固着され、固定側軸受のポリゴンミラー152と対
向する面はうねりが少ない平滑な平面に仕上げられると
共に深さ3〜50μmの動圧発生用の溝が形成されてい
る。また、この固定側軸受の表面と固定軸74の軸芯とは
直角になるべく固定されている。
Referring to FIG. 7, the cap 51 is screwed to the support base 50, and the end portion 76 of the fixed shaft 74 made of a hard ceramic material is fitted and fixed to the through hole 75 in the center. A stator coil 54 is annularly arranged outside the fixed shaft 74, and this stator coil 54 is also fixed to the support base 50 by an adhesive or a known fastening means. A fixed bearing 155 made of an annular disk made of a hard ceramic material is fixed to the upper surface of the stator coil 54, that is, the surface facing the polygon mirror 152, and the surface of the fixed bearing facing the polygon mirror 152 has less waviness. The surface is finished to have a smooth flat surface and a groove for dynamic pressure generation having a depth of 3 to 50 μm is formed. Further, the surface of the fixed-side bearing and the axis of the fixed shaft 74 are fixed at a right angle.

ポリゴンミラー152は回転軸方向の両端面に回転側摺動
面が形成されるものであり、上部の回転側摺動板160及
び下部の回転側摺動板159は夫々硬質のセラミックス材
料で構成され、特に下部の回転側摺動板159はポリゴン
ミラー152の回転スリーブ79と一体となっている。回転
スリーブ79の内周面78は平滑な円筒面であると共に回転
側摺動板159のステータコイル54と対向する面と直角度
が良好に維持されている。また固定軸74のポリゴンミラ
ー152の回転スリーブ79に対応する部分には動圧発生用
の溝80が形成されている。このヘリングボーン状の溝80
の溝深さは3〜15μmが適当であり、さらに、固定軸74
と回転スリーブ79とのすきまは片側が各々2〜3μmの
範囲が望ましい。固定軸74と回転スリーブ79との相対回
転運動によって形成されるラジアル荷重を支えるための
流体膜は、固定軸74と回転スリーブ79との摺動面の平行
度が良好に維持されている程好適に形成されるものであ
るが、この実施例においてはポリゴンミラー152の回転
スリーブ79の長さ(実質的にポリゴンミラー152の厚み
にほぼ等しい)が短かいため、固定軸74の外周面及び回
転スリーブ79の内周面の加工は前記従来例のものに比べ
て容易であり、且つ、高い加工精度が達成できる。
The polygon mirror 152 has rotation-side sliding surfaces formed on both end surfaces in the rotation axis direction, and the upper rotation-side sliding plate 160 and the lower rotation-side sliding plate 159 are each made of a hard ceramic material. In particular, the lower rotary side sliding plate 159 is integrated with the rotary sleeve 79 of the polygon mirror 152. The inner peripheral surface 78 of the rotary sleeve 79 is a smooth cylindrical surface and maintains a good squareness with the surface of the rotary sliding plate 159 facing the stator coil 54. Further, a groove 80 for generating dynamic pressure is formed in a portion of the fixed shaft 74 corresponding to the rotary sleeve 79 of the polygon mirror 152. This herringbone groove 80
The groove depth of 3 to 15 μm is suitable, and the fixed shaft 74
The clearance between the rotary sleeve 79 and the rotary sleeve 79 is preferably in the range of 2 to 3 μm on each side. The fluid film for supporting the radial load formed by the relative rotational movement between the fixed shaft 74 and the rotary sleeve 79 is preferably such that the parallelism of the sliding surface between the fixed shaft 74 and the rotary sleeve 79 is maintained well. However, in this embodiment, since the length of the rotary sleeve 79 of the polygon mirror 152 (substantially equal to the thickness of the polygon mirror 152) is short, the outer peripheral surface of the fixed shaft 74 and the rotary shaft are rotated. Processing of the inner peripheral surface of the sleeve 79 is easier than that of the conventional example, and high processing accuracy can be achieved.

なお、ポリゴンミラー152を構成するミラー部62、上部
回転側摺動板160、永久磁石161及び下部回転側摺動板15
9(回転スリーブ79を含む)は、一体に接着されたの
ち、上部及び下部回転側摺動板の平行度を良好にすべく
上部回転側摺動板160の表面を研磨し、さらに、バラン
スを調整したものである。
It should be noted that the mirror section 62, the upper rotary side sliding plate 160, the permanent magnet 161, and the lower rotary side sliding plate 15 which form the polygon mirror 152.
9 (including the rotating sleeve 79) is bonded together, and then the surface of the upper rotating side sliding plate 160 is polished to improve the parallelism of the upper and lower rotating side sliding plates, and the balance is further improved. It has been adjusted.

第8図は第7図のB-B断面であって、永久磁石161は、環
状に8極の磁極が着磁され、ミラー部62の外周縁は正八
角形の形状となっている。
FIG. 8 is a cross section taken along the line BB in FIG. 7. The permanent magnet 161 has eight poles magnetized in an annular shape, and the outer peripheral edge of the mirror portion 62 has a regular octagonal shape.

第9図は、ステータコイル54の上面に固定された固定側
軸受155の摺動面の模様を示したものである。
FIG. 9 shows the pattern of the sliding surface of the stationary bearing 155 fixed to the upper surface of the stator coil 54.

矢印81はポリゴンミラー152の回転方向を示し、82は固
定軸74が貫通する貫通孔てある。固定側軸受155の表面
には黒塗りで示したスパイラル状の動圧発生用の溝83と
同じくスパイラル状のランド84とが全周に亘って交互に
形成され、溝83の内周端は均圧溝85で互いに連絡されて
いる。さらに、均圧溝85の内周側はランド86となってい
る。ランド84,86は同一平面上に位置する。
An arrow 81 indicates the rotation direction of the polygon mirror 152, and a reference numeral 82 indicates a through hole through which the fixed shaft 74 penetrates. Spiral-shaped dynamic pressure generating grooves 83 shown in black and spiral lands 84 are alternately formed all over the surface of the fixed-side bearing 155, and the inner peripheral end of the groove 83 is even. The pressure grooves 85 communicate with each other. Further, a land 86 is formed on the inner peripheral side of the pressure equalizing groove 85. The lands 84 and 86 are located on the same plane.

従って、ポリゴンミラーが矢印81の方向に回転すると、
周囲の流体(空気)はスパイラル状の溝83の外周側から
内周側へ向う力を受けて、摺動部に流体の動圧が発生す
る。
Therefore, when the polygon mirror rotates in the direction of arrow 81,
The surrounding fluid (air) receives a force from the outer peripheral side of the spiral groove 83 toward the inner peripheral side, and a dynamic pressure of the fluid is generated in the sliding portion.

第10図は高速回転用のポリゴンミラーに適した動圧発生
用の溝の例であり、回転側摺動面に形成した時のもので
ある。矢印87はポリゴンミラーの回転方向であり、回転
側摺動板88の中央には固定軸が貫通するための貫通孔89
が形成され、貫通孔89の内周面90は回転側スリーブとな
っている。回転側摺動板88の表面にはスパイラル状の動
圧発生用の溝91(黒塗りの部分)か形成され、隣接する
ランド92は平滑な平面に仕上げられている。また、回転
側摺動板88の外周縁93も全周に亘って連続したランドと
なっており、ポリゴンミラーが矢印87の方向に回転した
場合、スパイラル状の溝91の遠心力によって、流体が内
周側から外周側に向って流れることになり、外周をとり
まくランド93によってその流体圧が封じ込められる。従
って、スパイラル状の溝91の外周側程大きな動圧が発生
する。
FIG. 10 shows an example of a groove for generating a dynamic pressure suitable for a polygon mirror for high speed rotation, which is formed on the rotation side sliding surface. An arrow 87 indicates the rotation direction of the polygon mirror, and a through hole 89 for the fixed shaft to pass through is provided in the center of the rotation side sliding plate 88.
Is formed, and the inner peripheral surface 90 of the through hole 89 serves as a rotating sleeve. Spiral-shaped dynamic pressure generating grooves 91 (black-painted portions) are formed on the surface of the rotation-side sliding plate 88, and the adjacent lands 92 are finished into a smooth flat surface. In addition, the outer peripheral edge 93 of the rotation side sliding plate 88 is also a continuous land over the entire circumference, and when the polygon mirror rotates in the direction of the arrow 87, the fluid is generated by the centrifugal force of the spiral groove 91. The fluid flows from the inner peripheral side toward the outer peripheral side, and the fluid pressure is contained by the lands 93 surrounding the outer peripheral side. Therefore, a larger dynamic pressure is generated on the outer peripheral side of the spiral groove 91.

この第10図に示した形式の動圧発生用の溝模様を用いる
場合には全体として流体が中心部から外周へ流れること
になるので、押圧板58の中央部及び/又はステータコイ
ル54の中央部に外周側の大気と連通する均圧路を形成
し、流体が補給されるようにする必要がある。
When the groove pattern for dynamic pressure generation of the type shown in FIG. 10 is used, the fluid as a whole flows from the central portion to the outer periphery, and therefore, the central portion of the pressing plate 58 and / or the central portion of the stator coil 54. It is necessary to form a pressure-equalizing passage in the portion that communicates with the atmosphere on the outer peripheral side so that the fluid can be replenished.

[効果] 本発明は、ロータの回転軸方向の端面と対向してステー
タを配した電動機械において、ロータとステータとの摺
動部に硬質のセラミックス材料からなる平板状の動圧軸
受を配したものであるから、 1.小形軽量で長寿命の電動機械が構成できる。
[Effects] In the present invention, in the electric machine in which the stator is arranged so as to face the end surface of the rotor in the rotation axis direction, the flat dynamic bearing made of a hard ceramic material is arranged at the sliding portion between the rotor and the stator. Therefore, 1. a small, lightweight, long-life electric machine can be constructed.

2.スラスト軸受部の耐摩耗性、耐食性が向上したので保
守が容易である。
2.Thrust bearing has improved wear resistance and corrosion resistance, so maintenance is easy.

3.液中、気体中のいづれの環境でも使用ができ、またス
ラリー中にあっても使用できる。
3. It can be used in both liquid and gas environments, and even in slurry.

4.スラスト軸受部における、すべり摩擦抵抗が0.001以
下であり、軸受における動力の損失が極めて少ない。
4. The sliding friction resistance of the thrust bearing is 0.001 or less, and the power loss in the bearing is extremely small.

5.偏平なモータができる。5. A flat motor can be created.

6.ロータに翼や反射鏡などの機能性部材を固定するかロ
ータと一体となるべく構成することによって、簡単な構
造で種々の電動機械を構成できる。
6. Various electric machines can be constructed with a simple structure by fixing functional members such as blades and reflecting mirrors to the rotor or by constructing them integrally with the rotor.

等の効果があり、第2番目の態様においては、加うるに 7.ロータの回転軸方向の両端面において、夫々、硬質の
セラミックス材料からなる動圧軸受が設けられているの
でロータは双方の摺動面のダンピング作用を受けて回転
することとなり、ロータの振れは著しく小さいものとな
る。
In addition, in the second mode, in addition, 7. Since both ends of the rotor in the direction of the rotation axis are provided with dynamic pressure bearings made of a hard ceramic material, the rotor is As the rotor rotates due to the damping action of the sliding surface, the vibration of the rotor becomes extremely small.

効果があり、第3番目の態様においては、前記1〜7の
効果の他に、 8.ロータの中央部に形成された貫通孔と、この貫通孔を
貫通して配備される固定軸とによって構成されるラジア
ル軸受は回転軸方向の長さが短かいので加工精度が良
く、大きな動圧効果が得られる。
In the third aspect, in addition to the effects of 1 to 7, there are the following effects: 8. A through hole formed in the central portion of the rotor, and a fixed shaft that extends through the through hole. Since the radial bearing thus constructed has a short length in the direction of the rotation axis, it has good machining accuracy and a large dynamic pressure effect.

9.またラジアル軸受の加工が容易である。9. Also, radial bearings are easy to process.

10.ロータの回転軸方向の両端面に形成されるスラスト
軸受が、夫々、外周から内周側に向って流体を押し込
む、所謂、ポンプイン方式の動圧軸受であれば、ラジア
ル軸受における流体の圧力が上昇し、ラジアル軸受にお
ける動圧効果がより大きいものとなる。
10. If the thrust bearings formed on both end surfaces of the rotor in the direction of the rotation axis are so-called pump-in type dynamic pressure bearings that push the fluid from the outer circumference toward the inner circumference, The pressure rises and the dynamic pressure effect in the radial bearing becomes greater.

11.ロータの回転軸方向の両端面に形成されるスラスト
軸受が一方が前記ポンプイン方式で他方がポンプアウト
方式とすれば摺動部に介在する流体に一方向の流れが生
じ、ステータコイルや摺動部の冷却が行える。
11. If one of the thrust bearings formed on both end surfaces of the rotor in the direction of the rotation axis is the pump-in type and the other is the pump-out type, the fluid intervening in the sliding portion will flow in one direction, and The sliding part can be cooled.

12.前記10の方式を採用すれば、減圧した密閉式容器に
ロータを内蔵し、ポリゴンミラーの空気抵抗を小さくす
ることもできる。
12. By adopting the method of 10 above, it is possible to reduce the air resistance of the polygon mirror by incorporating the rotor in a decompressed airtight container.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例の縦断面図、第2図は第1図の
一部拡大図、第3図は第1図の一部拡大図、第4図は本
発明の他の実施例の縦断面図、第5図は本発明の他の実
施例の縦断面図、第6図は第5図のA-A断面図、第7図
は本発明の他の実施例の縦断面図、第8図は第7図のB-
B断面図、第9,10図は第7図の部分の他の実施例、第11
図は従来例である。 尚図面に於て、 3…固定板、4…コイル 6…固定板、7…小球 8…軸受面、9…回転側摺動面 10…ローター、15…スパイラル溝 100…セラミックス板
1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIG. 4 is another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of the present invention. Fig. 8 shows B- in Fig. 7.
B sectional view, FIGS. 9 and 10 show another embodiment of the portion shown in FIG.
The figure is a conventional example. In the drawings, 3 ... Fixed plate, 4 ... Coil 6 ... Fixed plate, 7 ... Small ball 8 ... Bearing surface, 9 ... Rotating side sliding surface 10 ... Rotor, 15 ... Spiral groove 100 ... Ceramic plate

フロントページの続き (72)発明者 千葉 勝利 神奈川県藤沢市藤沢4720番地 株式会社荏 原総合研究所内 (56)参考文献 実開 昭57−89357(JP,U) 特公 昭31−10720(JP,B1)Continuation of front page (72) Inventor Victory Chiba 4720 Fujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Ebara Research Institute Co., Ltd. (56) Bibliography 57-89357 (JP, U) JP-B 31-10720 (JP, JP, B1)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ステータに対し回転可能に配置されるロー
タ(10)を有し、ステータは回転軸方向のロータ端面と
対向するステータ端面及びステータコイル(4)を有
し、ロータはステータコイルに間隙をおいて対向する複
数の磁極を備える永久磁石(2)を有する電動機械にお
いて、 ロータ端面は、硬質セラミックス材料製の回転側摺動面
を有し、回転側摺動面と対向するステータ端面は、回転
側摺動面と摺動係合する硬質セラミックス材料製のステ
ータ軸受面を有し、回転側摺動面とステータ軸受面との
いずれか一方が平滑な平面により構成され他方が動圧発
生用の溝(15)を備える平面により構成され、回転側摺
動面の回転軸線上の位置に回転側凹部が形成され、回転
側凹部に対向するステータ軸受面の位置に固定側凹部が
回転側凹部に対向して形成され、回転側凹部及び固定側
凹部により形成される空間内に、回転側摺動面とステー
タ軸受面の間の相対的な回転運動を可能にしながら相対
的な半径方向運動を阻止する硬質部材(7)が収容さ
れ、ステータ側受面を構成する硬質セラミックス材料
は、β−SiC、Si3N4、又はBeO含有α−SiCのいずれかで
あることを特徴とする電動機械。
1. A rotor (10) rotatably arranged with respect to a stator, the stator having a stator end surface and a stator coil (4) opposed to the rotor end surface in the rotation axis direction, and the rotor being a stator coil. In an electric machine having a permanent magnet (2) having a plurality of magnetic poles facing each other with a gap, the rotor end surface has a rotating side sliding surface made of a hard ceramic material, and the stator end surface facing the rotating side sliding surface. Has a stator bearing surface made of a hard ceramic material that slide-engages with the rotation-side sliding surface, one of the rotation-side sliding surface and the stator bearing surface is a smooth flat surface, and the other is dynamic pressure. It is composed of a flat surface with a groove (15) for generation, a rotation-side recess is formed at a position on the rotation axis of the rotation-side sliding surface, and a fixed-side recess rotates at a position of the stator bearing surface facing the rotation-side recess. In the side recess Facing each other and allowing relative rotational movement between the rotating sliding surface and the stator bearing surface while preventing relative radial movement in the space defined by the rotating and fixed recesses. The hard ceramic material that houses the hard member (7) and that constitutes the stator-side receiving surface is either β-SiC, Si 3 N 4 , or BeO-containing α-SiC.
【請求項2】ロータの回転軸方向の両端面にそれぞれ回
転側摺動面を形成し、一方の回転側摺動面に対向してス
テータを配置し、他方の回転側摺動面に対向して揺動可
能な軸受面を配置した電動機械において、 ステータはロータの一方の回転側摺動面に対向するステ
ータ端面及びステータコイル(54)を有し、ロータはス
テータコイルに間隙をおいて対向する複数の磁極を備え
る永久磁石(61)を有し、ステータ端面はその一部分に
ステータ軸受面を有し、ロータの2つの回転側摺動面、
ステータ軸受面及び揺動可能な軸受面はそれぞれ硬質セ
ラミック材料により構成され、 ステータ軸受面と一方の回転側摺動面は、相互に摺動係
合し、その内のいずれか一方が平滑な平面により構成さ
れ他方が動圧発生用の溝を備える平面により構成され、
対向する凹部(57、63)が相互に摺動係合するステータ
軸受面と一方の回転側摺動面の回転軸線上の位置に設け
られ、該対向する凹部により形成される空間内に、ステ
ータ軸受面と一方の回転側摺動面の間の相対的な回転運
動を可能にしながら相対的な半径方向運動を阻止する硬
質部材(71)が収容され、 揺動可能な軸受面とロータの他方の回転側摺動面は、相
互に摺動係合し、その内のいずれか一方が平滑な平面に
より構成され他方が動圧発生用の溝を備える平面により
構成され、別の対向する凹部(70、64)が相互に摺動係
合する揺動可能な軸受面とロータの他方の回転側摺動面
の回転軸線上の位置に設けられ、該別の対向する凹部に
より形成される空間内に、揺動可能な軸受面とロータの
他方の回転側摺動面の間の相対的な回転運動を可能にし
ながら相対的な半径方向運動を阻止する硬質部材(72)
が収容され、ステータ軸受面を構成する硬質セラミック
ス材料は、β−SiC、Si3N4、又はBeO含有α−SiCのいず
れかであることを特徴とする電動機械。
2. Rotor-side sliding surfaces are formed on both end surfaces of the rotor in the rotation axis direction, a stator is arranged facing one rotating-side sliding surface, and the other rotating-side sliding surface is opposed. In an electric machine having a swingable bearing surface, the stator has a stator end surface and a stator coil (54) that face one rotation side sliding surface of the rotor, and the rotor faces the stator coil with a gap. Has a permanent magnet (61) having a plurality of magnetic poles, the stator end surface has a stator bearing surface in a part thereof, and two rotation side sliding surfaces of the rotor,
The stator bearing surface and the swingable bearing surface are each made of hard ceramic material. And a flat surface having a groove for dynamic pressure generation, and
Opposing recesses (57, 63) are provided at positions on the rotation axis of the stator bearing surface and one rotating side sliding surface that are slidingly engaged with each other, and the stator is provided in a space formed by the opposed recesses. A hard member (71) is housed that allows relative rotational movement between the bearing surface and one of the rotary sliding surfaces while blocking relative radial movement, and the other of the swingable bearing surface and rotor The rotation-side sliding surfaces of the two are slidably engaged with each other, and one of them is formed by a smooth flat surface and the other is formed by a flat surface provided with a groove for dynamic pressure generation, and another facing concave portion ( 70, 64) are provided at positions on the rotation axis of the swingable bearing surface and the other rotation-side sliding surface of the rotor, which are slidably engaged with each other, and within the space formed by the other opposed recesses. The relative rotational movement between the swingable bearing surface and the other rotating side sliding surface of the rotor. Rigid member to prevent relative radial movement while in (72)
Is contained and the hard ceramic material forming the stator bearing surface is either β-SiC, Si 3 N 4 , or BeO-containing α-SiC.
【請求項3】特許請求の範囲第2項に記載の電動機械に
おいて、前記ロータの外周面に多面鏡が備えられたこと
を特徴とする電動機械。
3. The electric machine according to claim 2, wherein a polygonal mirror is provided on the outer peripheral surface of the rotor.
【請求項4】ロータの回転軸方向の両端面にそれぞれ回
転側摺動面を形成し、一方の回転側摺動面に対向してス
テータを配置し、他方の回転側摺動面に対向して揺動可
能な軸受面を配置した電動機械において、 ステータはロータの一方の回転側摺動面に対向するステ
ータ端面及びステータコイル(54)を有し、ロータはス
テータコイルに間隙をおいて対向する複数の磁極を備え
る永久磁石(161)を有し、ステータ端面はその一部分
にステータ軸受面を有し、ロータの2つの回転側摺動
面、ステータ軸受面及び揺動可能な軸受面はそれぞれ硬
質セラミック材料により構成され、 ステータ軸受面と一方の回転側摺動面は、相互に摺動係
合し、その内のいずれか一方が平滑な平面により構成さ
れ他方が動圧発生用の溝を備える平面により構成され、 揺動可能な軸受面とロータの他方の回転側摺動面は、相
互に摺動係合し、その内のいずれか一方が平滑な平面に
より構成され他方が動圧発生用の溝を備える平面により
構成され、 ロータの回転軸上に延在するように固定軸(74)がステ
ータに固設され、該固定軸に対応するロータの中心部に
貫通孔が形成され、固定軸の外周面と貫通孔の内周面
(78)が相互に摺動係合してラジアル軸受を構成し、固
定軸の外周面は動圧発生用の溝(80)を備え、相互に摺
動係合する固定軸の外周面と貫通孔の内周面(78)が硬
質セラミックス材料により構成され、ステータ軸受面を
構成する硬質セラミックス材料及び固定軸の外周面と貫
通孔の内周面(78)を構成する硬質セラミックス材料
は、β−SiC、Si3N4、又はBeO含有α−SiCのいずれかで
あることを特徴とする電動機械。
4. A rotor-side sliding surface is formed on each end surface of the rotor in the rotational axis direction, a stator is disposed facing one rotor-side sliding surface, and a stator is disposed on the other rotor-side sliding surface. In an electric machine having a swingable bearing surface, the stator has a stator end surface and a stator coil (54) that face one rotation side sliding surface of the rotor, and the rotor faces the stator coil with a gap. Has a permanent magnet (161) having a plurality of magnetic poles, the stator end surface has a stator bearing surface in a part thereof, and the two rotation side sliding surfaces of the rotor, the stator bearing surface and the swingable bearing surface are respectively Composed of a hard ceramic material, the stator bearing surface and one of the rotation-side sliding surfaces are in sliding engagement with each other, one of which is a smooth flat surface and the other is a groove for dynamic pressure generation. It is composed of a plane The oscillating bearing surface and the other rotation-side sliding surface of the rotor are in sliding engagement with each other, one of which is a smooth flat surface and the other is a flat surface having a groove for dynamic pressure generation. The fixed shaft (74) is fixed to the stator so as to extend on the rotary shaft of the rotor, and a through hole is formed in the center of the rotor corresponding to the fixed shaft. The inner peripheral surface (78) of the through hole is slidably engaged with each other to form a radial bearing, and the outer peripheral surface of the fixed shaft is provided with a groove (80) for generating dynamic pressure. The outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface (78) of the through hole are made of a hard ceramic material, and the hard ceramic material forming the stator bearing surface and the outer peripheral surface of the fixed shaft and the inner peripheral surface (78) of the through hole are formed. The hard ceramic material is characterized by being either β-SiC, Si 3 N 4 , or BeO-containing α-SiC. Electric machine to do.
【請求項5】特許請求の範囲第4項に記載の電動機械に
おいて、固定軸(74)はロータの貫通孔の両端にわたっ
て貫通することを特徴とする電動機械。
5. The electric machine according to claim 4, wherein the fixed shaft (74) penetrates through both ends of the through hole of the rotor.
【請求項6】特許請求の範囲第5項に記載の電動機械に
おいて、前記ロータの外周面に多面鏡が備えられたこと
を特徴とする電動機械。
6. The electric machine according to claim 5, wherein a polygonal mirror is provided on the outer peripheral surface of the rotor.
【請求項7】特許請求の範囲第4項乃至第6項のいずれ
か1項に記載の電動機械において、前記ステータ軸受面
にロータの位置検出用素子が固着されたことを特徴とす
る電動機械。
7. The electric machine according to any one of claims 4 to 6, wherein a rotor position detecting element is fixed to the stator bearing surface. .
【請求項8】特許請求の範囲第7項に記載の電動機械に
おいて、ステータ軸受面と対応する回転側摺動面の位置
検出用素子に対応する位置に磁性体が固着され、且つ多
数の磁極に着磁されていることを特徴とする電動機械。
8. The electric machine according to claim 7, wherein a magnetic body is fixed to a position corresponding to the position detecting element on the rotation side sliding surface corresponding to the stator bearing surface, and a large number of magnetic poles are provided. An electric machine characterized by being magnetized.
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US06/931,064 US4820949A (en) 1985-11-28 1986-11-17 Electrically powered apparatus
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