JPH07301238A - モータの軸受構造 - Google Patents

モータの軸受構造

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JPH07301238A
JPH07301238A JP6092183A JP9218394A JPH07301238A JP H07301238 A JPH07301238 A JP H07301238A JP 6092183 A JP6092183 A JP 6092183A JP 9218394 A JP9218394 A JP 9218394A JP H07301238 A JPH07301238 A JP H07301238A
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Noriyuki Kato
典之 加藤
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • 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
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータのスピンドル軸のホワール現象による
軸振れを抑制するとともにスピンドル軸の軸抜けを防止
することのできる軸受構造を提供する。 【構成】 モータを構成するロータは軸受2に支承され
るスピンドル軸3に支持されている。軸受2の軸受部2
1の下端はシャフト止め10により閉鎖されている。軸
受部21の内周面には上部半分の位置に4本のホワール
防止用溝211 〜214 が形成されている。スピンドル
軸3の端部とシャフト止め10との間には、軸受2の外
部と連通しない密閉空間Aが形成される。密閉空間A
は、スピンドル軸3が抜けようとする力を打ち消す方向
に軸に作用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はモータの軸受構造に関
し、特に、モータの軸振れ及び軸のスラスト方向への移
動による軸抜けを防止することのできる軸受構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般にジャーナル軸受で支えられた軸に
回転を与えると軸の不釣り合いに基づく振れ回りの他
に、軸と軸受面との間の潤滑油の油膜の作用により軸の
振れ回りの現象が発生する。この現象はホワール現象と
呼ばれるもので、軸受の破壊、場合によってはシステム
全体の破壊につながることもあり、特に、高速高性能回
転モータの開発にあたっては、その発生を抑えるための
工夫は極めて重要な課題である。
【0003】図7は、軸受の最も一般的な構造のジャー
ナル軸受100を示し、軸受部101が円滑円筒面のド
ーナツ形をなすものである。この最も基本的な円滑円筒
ジャーナル軸受100は、回転軸の回転の際、回転軸の
公転を伴うホワール現象が発生するが、ホワールに対し
ては最も不安定な軸受である。
【0004】このホワール現象の発生を抑えるための代
表的な方策として、軸受面の形状を平滑から溝付き面に
して変化を与え、軸に加わる旋回運動による遠心力を小
さくしてホワール現象を抑えるようにすることがある。
【0005】図8は、このホワール現象の発生の対策を
講じた軸受200を示す。軸受200は、軸受部201
の内周面の全長にわたって周方向に離間した4本のホワ
ール防止用の溝2021 〜2024 が形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図9に示す
ように、図7に示す構造の軸受100の軸受部101の
片側端部をモールド等の閉塞部材102で閉塞して使用
される場合にあっては、軸受部101に挿入されたシャ
フト110の円形端部と閉塞部材との間に空間Aが形成
される。シャフト110の直線状部aと軸受部101の
間には、微小なクリアランスが存在するが、実際の使用
時においては、このクリアランスには潤滑油が存在し、
その油膜によってクリアランスは閉塞され、その結果、
端部の空間Aと軸受100の外部とは連通の絶たれた状
態で空間Aは密閉空間が形成される。この密閉空間Aの
存在は、シャフト110に矢印Xの方向に力が作用した
場合、即ち、シャフト110が軸受100から抜ける方
向に力が作用した場合、それを抑制する方向の力が作用
する。また、シャフト110に矢印Xとは反対の方向の
力が作用した場合には、密閉空間Aはダンパーとしての
機能を果たす。従って、密閉空間Aの存在は、シャフト
がスラスト方向に移動するのを抑制する機能を有する。
【0007】一方、前記図8のホワール防止用の溝つき
軸受部200のものにあっては、図10に示すように、
軸受部201に形成された溝2021 〜2024 の存在
によって、下部の空間Aは、軸受200の外部と連通
し、下部空間Aは、密閉空間とはならない。従って、こ
の場合、シャフト110にシャフトを引き抜く方向に力
が作用したとしても、それを抑制する方向の力は発生せ
ず、また、ダンパー効果も生じない。
【0008】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、平滑円形面の軸受面を有する軸受構造の持つ欠点
と、溝付き軸受面を有する軸受構造の持つ欠点を互いに
補うようにしたもので、モータのスピンドル軸を軸支す
るすべり軸受において、ホワール現象による軸振れの発
生を防止するとともに、スピンドル軸にスラスト方向の
力が作用した場合にそれを抑制する方向の力を作用させ
ることのできる軸受構造を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるモータの軸
受構造は、ロータを支持するスピンドル軸と、前記スピ
ンドル軸を軸支するすべり軸受が設けられたステータ部
で構成されるモータの軸受構造であって、前記すべり軸
受は、前記ロータを支持する側とは反対側の端部が密閉
されており、前記すべり軸受の軸受部内周面または前記
スピンドル軸の外周面には、前記スピンドル軸の端部と
前記すべり軸受とで形成される空間と前記すべり軸受の
外部とが連通しないように溝を形成してなることを特徴
としている。
【0010】
【作用】本発明によれば、ホワールの発生し易いすべり
軸受の軸受面にホワール防止用の溝を形成してホワール
による軸振れを防止しするとともに、ホワール防止用の
溝が存在しても、軸受とスピンドル軸端部との空間を軸
受の外部とが連通することがなく、端部の空間を密閉空
間に保つことができる。これによって、モータのスピン
ドル軸に軸が抜ける方向に力が作用した場合、これを抑
制する方向の力を発生させることができ、モータの軸抜
けを防止することができる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の一実施例に係るモータの軸
受構造を示すもので、本発明のモータの軸受構造が、磁
気ディスク装置に装着される磁気ディスク駆動用のモー
タに適用された例を示している。
【0012】モータ1は、基板11上に固定された焼結
メタルからなる軸受2と、軸受2に支承されたスピンド
ル軸3と、スピンドル軸3に固定支持されたマグネット
4が装着されたロータ5と、基板11上に固定されたコ
ア6及びコイル7よりなるステータ部8とから構成され
る。なお、ロータ5に設けられた突起9は、磁気ディス
ク(図示せず)の係合用穴に係合する駆動用突起であ
る。
【0013】円筒状の軸受面を持つ軸受2の下端はナイ
ロン製のシャフト止め9によって封鎖されており、軸受
2に挿入されているスピンドル軸3の円形端部31 を支
承している。
【0014】尚、ロータ5を保持するスピンドル軸3
は、軸受2に挿入支持されているだけであり、スピンド
ル軸3の上方向に対する力に対しては、ロータ5の重力
とマグネット4に作用する吸引力によって保持されてい
る。図2は軸受2の詳細を示すもので、軸受2の円形の
軸受部21の内周面には、軸受の略上部半分の位置に周
方向に離間した4本のホワール防止用の溝211 〜21
4 が形成されている。
【0015】一端をシャフト止め10で封鎖した状態で
スピンドル軸3を挿入すると、スピンドル軸3の円形状
曲面をなす軸端部31 とシャフト止め10との間で空間
Aが形成される。ホワール防止用の溝211 〜21
4 は、下端まで到達していないため、空間Aと各溝21
1 〜214 とはスピンドル軸3によって遮断され、空間
Aは、軸受2の外部とは遮断され、前記図9に関連して
述べた理由と同様な理由により、密閉空間となる。
【0016】本実施例の作用について説明する。
【0017】軸受2に挿入されたモータのスピンドル軸
3が回転するとき、軸受部21の内面に形成されている
ホワール防止用の溝211 〜214 の存在により、ホワ
ール現象による軸振れの発生が抑制される。
【0018】次に、モータ1のスピンドル軸3に軸受2
から抜ける方向(矢印X)に力が加わった場合について
図3に基づいて説明する。
【0019】図3(a)は、スピンドル軸3が軸受部2
1内に挿入されてスピンドル軸3の軸端31 がシャフト
止め10と当接している状態を示している。
【0020】今、スピンドル軸3と軸受部21との間で
形成される密閉空間Aの体積をV、そのときの空間内の
圧力及び外部の圧力をPとすると、PV=一定(但し、
温度は一定)が成立する。
【0021】このとき、図3(b)に示すように、スピ
ンドル軸3に矢印Xで示す軸方向の上方向へ引き抜く力
が加わり、スピンドル軸3が上方向へΔxだけ変位し、
体積VからV+Δvに増加し、そのときの圧力をP’と
すると、 P’(V+Δv)=PV・・・・(1) が成立し、従って、 P’=PV/(V+Δv) ・・・・(2) となる。
【0022】このとき、外圧Pと空間内圧力P’とは、 P−P’=P−PV/(V+Δv)=PΔv/(V+Δv)・・・(3) の圧力差が生じ、Δxの変位を打ち消す方向に働く。こ
れにより、モータ1のスピンドル軸3に軸受2から抜け
ようとする力が加わったとき、これを打ち消す方向の力
が作用し、スピンドル軸3が抜けるのを防止することが
できる。
【0023】また、スピンドル軸3に矢印Xとは反対方
向の力が作用する場合には、密閉空間内の気体が圧縮さ
れ、ダンパーとしての機能を果たすこととなる。
【0024】図4は本発明に係る実施例の他のモータの
軸受30を示す。軸受30は、軸受部31の略下半分の
部分の内周面に周方向に離間した4本のホワール防止用
溝311 〜314 を形成したものである。
【0025】本実施例においても、図2に示した前記実
施例と同様に軸受下部の空間Aと軸受外部31とはスピ
ンドル軸3によって連通が遮断され、下部空間Aは、密
閉空間となる。
【0026】従って、前記実施例と同様に、ホワール防
止用溝311 〜314 によりホワール現象による軸振れ
を抑制するとともに、軸受下部に形成される密閉空間A
の作用によりスピンドル軸が抜けるのを防止することが
できる。
【0027】図5は、本発明の第3の実施例に係るよる
モータの軸受40を示す。
【0028】本実施例による軸受40は、軸受部41の
内周面にホワール防止用の溝として、4本の上部溝42
1 〜424 と4本の下部溝431 〜432 を形成したも
のである。
【0029】ホワール防止用の上部溝421 〜424
下部溝431 〜432 とは互いに周方向で位相をずらし
て形成している。したがって、軸受40にモータのスピ
ンドル軸3が挿入されるとき、軸受下部の空間Aはスピ
ンドル軸3によって軸受の外部と遮断されることとな
り、下部空間Aは、密閉空間となる。
【0030】本実施例においても、前述の実施例と同様
に、ホワール防止用の上部溝421〜424 及び下部溝
431 〜434 によりホワール現象による軸振れが抑制
されるとともに、軸受下部に密閉空間Aが形成されるこ
とにより、スピンドル軸の抜けが防止される。本実施例
によれば、ホワール防止用の溝は、軸受の全長にわたっ
て形成されることとなるため、ホワール現象による軸振
れを抑制する効果をより効果的に達成するこができる。
【0031】以上述べた実施例は、いずれも、ホワール
防止用の溝を軸受の軸受部内周面に形成した例である
が、ホワール防止用の溝はこれに限らず、スピンドル軸
の外周面に形成することもできる。
【0032】図6はホワール防止用溝をスピンドル軸の
外周面に形成した一例を示す。
【0033】スピンドル軸50は、図1におけるモータ
のスピンドル軸3に相当するものであり、スピンドル軸
50の外周面には、ホワール防止用の溝が、スピンドル
軸30の上部半分に4本の上部溝511 〜514 が、ま
た、下部半分には4本の下部溝521 〜524 が形成さ
れている。そして、上部溝511 〜514 と下部溝52
1 〜524 とは、互いに周方向に位相をずらして配置さ
れている。
【0034】このスピンドル軸50は、軸受部が円滑な
内周面を有する軸受に挿入されて使用されることとな
る。
【0035】本実施例は、図5に示す実施例における軸
受面に形成されたホワール溝をスピンドル軸側に設けた
ものであり、図5の実施例のものと同様な作用効果が得
られる。
【0036】同様に、本発明は、図2、図4に示した実
施例の軸受側に形成したホワール溝をスピンドル軸側に
形成して実施できることはいうまでもない。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、ホワールの発生し易い
すべり軸受の軸受面にホワール防止用の溝を形成してホ
ワールによる軸振れを防止しするとともに、ホワール防
止用の溝が存在しても、軸受とスピンドル軸端部との空
間を軸受の外部とが連通することがなく、端部の空間を
密閉空間に保つことができる。これによって、モータの
スピンドル軸に軸が抜ける方向に力が作用した場合、こ
れを抑制する方向の力を発生させることができ、モータ
の軸抜けを防止することができる。また、密閉空間は一
種のダンパーとしても作用するから、モータにモータの
軸方向の衝撃や振動が加わっても、その影響を緩和する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるモータの構成図である。
【図2】本発明による軸受構造の一実施例を示す図であ
る。
【図3】本発明の作用説明図である。
【図4】本発明による軸受構造の一実施例を示す図であ
る。
【図5】本発明による軸受構造の一実施例を示す図であ
る。
【図6】本発明による軸受構造の一実施例を示す図であ
る。
【図7】従来の円滑円筒形すべり軸受を示す図である。
【図8】従来の溝付きすべり軸受を示す図である。
【図9】従来の円滑円筒すべり軸受の端部構造を示す図
である。
【図10】従来の溝付きすべり軸受の端部構造を示す図
である。
【符号の説明】
1 モータ 2、30、40 軸受 3、50 スピンドル軸 4 マグネット 5 ロータ 6 コア 7 コイル 8 ステータ部 10 シャフト止め 211 〜214 ホワール防止用溝 311 〜314 ホワール防止用溝 421 〜424 ホワール防止用溝 431 〜434 ホワール防止用溝 511 〜514 ホワール防止用溝 521 〜524 ホワール防止用溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータを支持するスピンドル軸と、前記
    スピンドル軸を軸支するすべり軸受が設けられたステー
    タ部で構成されるモータの軸受構造であって、前記すべ
    り軸受は、前記ロータを支持する側とは反対側の端部が
    密閉されており、前記すべり軸受の軸受部内周面または
    前記スピンドル軸の外周面には、前記スピンドル軸の端
    部と前記すべり軸受とで形成される空間と前記すべり軸
    受の外部とが連通しないように溝を形成してなるモータ
    の軸受構造。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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