JPH11341737A - ファンモータ用動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 性能、耐久性に優れ加工容易で部品点数も少
なく、構造全体もコンパクトなファンモータ用動圧軸受
装置の提供を目的とする。 【解決手段】 ラジアル・スラスト一体の樹脂製の動圧
軸受とし、動圧発生用の溝は羽根の推力と軸方向に逆向
きに作用する力を発生する溝パターンを有し、回転軸の
自由端とスラスト軸受面とのうち一方を球面にし、軸受
の潤滑剤として油を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ファンモータ用動
圧軸受装置、さらに詳しくはラジアル・スラスト一体の
樹脂製の軸受を用いたファンモータ用動圧軸受装置に関
し、特に、性能及び耐久性に優れ、加工及び組立が容易
なファンモータ用動圧軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、事務機等に使用するファンモータ
としては、実願平２−８２１５号に示すものがあり、図
５は従来のファンモータ用動圧軸受装置の断面図であ
る。支持部材３３の内周部にはロータ３１、外周部には
羽根３０が固着されている。ロータ３１は磁石３２で構
成されている。支持部材３３は動圧発生部（動圧発生用
の溝３６）を有する回転軸３７の一端に固定されてい
る。ケース３９の中央部に円筒状のスリーブ３５が突設
されており、スリーブ３５の外周部にロータ３１に対向
してステータ３４が固定されている。また、スリーブ３
５の下方には回転軸３７を支持する樹脂製の受け部材４
０がケース３９に取り付けられている。回転軸３７がス
リーブ３５に回転自在に嵌合することによって動圧軸受
３８を構成し、スリーブ３５と回転軸３７との間に形成
される円筒状の空間にはグリース４１が満たされてい
る。この動圧軸受３８を介して、羽根３０およびロータ
３１をラジアル方向に支持し、羽根３０およびロータ３
１をステータ３４まわりに回転自在に支持している。つ
まり、ステータ３４が発生する回転磁界によってロータ
３１を回転させて羽根３０を回転させ（図中矢印Ｚで示
す方向）、図中矢印Ｘで示す方向に空気流れを発生し送
風する。羽根３０の推力の反力として回転軸３７に作用
するスラスト荷重（図中矢印Ｙ）はステータ３４の鉄心
とロータ３１の磁石３２との間に作用する吸引力の軸方
向成分によって支えられる。この吸引力が羽根３０の推
力により生ずるスラスト荷重より一定の割合だけ大きく
なるように、ステータ３４とロータ３１の位置を軸方向
にずらして設ける。そして、ステータ３４とロータ３１
との間に作用する吸引力から羽根３０の推力を差し引い
た軸方向成分の残りのスラスト荷重を回転軸３７の端面
をケース３９に設けた樹脂製の受け部材４０に接触させ
て支持するようにしていた。

【０００３】しかしながら、従来のファンモータ用軸受
は、軸受の部品点数がラジアル軸受、スラスト受け部材
（樹脂製の受け部材４０）の二点になり、組立工数も多
く構造が複雑になる。さらに、スラスト荷重を支える軸
端面の直角度について高い加工精度が必要となり、コス
トダウンが図れない。また、スラスト荷重を受ける軸端
面とスラスト受け部材面が平面であるため、軸端のエッ
ヂがスラスト受け部材面に接触し、スラスト受け部材面
に傷をつけやすい。さらに、ステータ３４をロータ３１
に対して軸方向に位置をずらすことにより、ステータ３
４の鉄心とロータ３１の磁石３２とに作用する吸引力の
軸方向成分を羽根の推力より大きくして羽根の推力とは
軸方向に逆向きの磁力によってロータ３１を軸方向に吸
引しているため、軸方向の寸法が大きくなりコンパクト
化（薄型）の妨げになるとともに、ステータ３４とロー
タ３１の軸方向位置を大きくずらすため回転軸３７（羽
根３０）が振動しやすくノイズも発生しやすい。さら
に、潤滑剤としてグリース４１を使用しているため、回
転軸３７を挿入時に軸受内部の空気を排出することが困
難なため、軸受内部に大量の空気が残る可能性があり、
その場合動圧軸受としての性能の低下を招き、トルクが
大きくなりやすくなるおそれがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、簡易な構造でコンパクト化（薄型）が図れ十分な性
能を確保できるファンモータ用動圧軸受装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
射出成形により円筒部内面に動圧発生用の溝を有するラ
ジアル軸受部と、それに接続する円筒部底面にスラスト
軸受部とが設けられたラジアル・スラスト一体の樹脂ス
リーブを備えた動圧軸受であるファンモータ用動圧軸受
装置を提供するものである。このようにラジアル・スラ
スト一体の樹脂スリーブを備えた動圧軸受とすることに
より、加工が容易で部品点数が少なく、組立も容易なた
め低コストとすることができる。

【０００６】特に、スリーブの円筒部内面に設けた動圧
発生用の溝（ラジアル動圧軸受部）をラジアル方向の支
持と、羽根の推力とは軸方向に逆向きに作用する力を発
生することができる溝パターンにしたことによって、構
造が簡単で軸方向寸法を小さく出来るためコンパクト
（薄型）にできる。具体的には、全体として溝パターン
の上側の幅より下側の幅を広くするという構造である。
さらに、この構造によりステータとロータを軸方向に大
きくずらさなくてよいため羽根が軸方向に振動し難くな
りノイズ等の発生を防止できる。また、動圧発生用の溝
をスリーブの円筒部内面に設けるかわりに回転軸に動圧
発生用の溝を設けることができる。この場合、回転軸は
外周面に動圧発生用の溝を有する動圧軸受部となり、ス
リーブに動圧発生用の溝を設けた場合と同様の効果が得
られる。

【０００７】また、スリーブをラジアル・スラスト一体
の樹脂スリーブとし、回転軸の自由端とスラスト軸受面
とのうちの一方を球面にして点接触でスラスト荷重を受
けるようにしたことにより、低摩擦で軸のエッヂでスラ
スト軸受面を傷つけることもなくなる。具体的には、樹
脂スリーブの底面であるスラスト受け部材に凸球面を設
けて、回転軸の端面を支持する構造とするか、あるいは
回転軸の端面に凸球面を設けて、樹脂スリーブの底面で
あるスラスト受け部材で支持する構造となる。さらに、
ラジアル軸受も樹脂製であるため、起動時（起動及び停
止時は軸とスリーブ内径は接触する）の摩擦抵抗も減少
でき、軸受全体として低摩擦で耐摩耗に優れる。樹脂材
料としては強度があり、耐摩耗性に優れるものが好まし
いが、特に樹脂材料は限定されない。例えば、炭素繊維
を含むＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等が
該当する。また、潤滑剤に油を使用したことにより、回
転軸の挿入時に軸受内部の空気の排出が容易になる。そ
のため軸受内部に空気がほとんど残らず動圧軸受として
の性能を低下を招き難い。さらに潤滑剤として油を用い
た場合、グリースと比較してトルクが小さい。

【０００８】具体的には、請求項１記載の発明は一端に
羽根およびロータを支持部材を介して固着され他端が自
由端とされた回転軸と、外周部に上記ロータと対向する
ステータが配設され、略中央部に前記回転軸が隙間を隔
てて嵌入されて前記回転軸と共に動圧軸受が構成される
略円筒形状のスリーブとからなり、前記羽根およびロー
タを回転自在に支持するファンモータ用動圧軸受装置に
おいて、前記スリーブは円筒部内面に動圧発生用の溝を
有するラジアル動圧軸受部と、それに接続する円筒部底
面にスラスト軸受部とが設けられたラジアル・スラスト
一体の樹脂製の動圧軸受からなり、前記ラジアル動圧軸
受の溝は前記羽根の推力とは軸方向に逆向きに作用する
力を発生する溝パターンであり、前記回転軸の自由端と
前記スラスト軸受面とのうち一方が球面であり、潤滑剤
として油を用いたことを特徴とするファンモータ用動圧
軸受装置を提供するものである。

【０００９】また、回転軸の外周面に動圧発生用の溝を
設ける場合には、一端に羽根およびロータを支持部材を
介して固着され他端が自由端とされた回転軸と、外周部
に上記ロータと対向するステータが配設され、略中央部
に前記回転軸が隙間を隔てて嵌入されて前記回転軸と共
に動圧軸受が構成される略円筒形状のスリーブとからな
り、前記羽根およびロータを回転自在に支持するファン
モータ用動圧軸受装置において、前記回転軸の外周面に
動圧発生用の溝を有するラジアル動圧軸受部と、前記ス
リーブの底面にスラスト軸受部とが設けられたラジアル
・スラスト一体の樹脂製の動圧軸受からなり、前記ラジ
アル動圧軸受の溝は前記羽根の推力とは軸方向に逆向き
に作用する力を発生する溝パターンであり、前記回転軸
の自由端と前記スラスト軸受面とのうち一方が球面であ
り、潤滑剤として油を用いたことを特徴とするファンモ
ータ用動圧軸受装置となる。

【００１０】

【実施例】（第一実施例）以下、本発明の実施例を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第一実施例のファ
ンモータ用動圧軸受装置の断面図である。図２は図１の
動圧軸受部の断面図である。支持部材６の外周部には周
方向に一定の間隔をあけて複数の羽根１が固着されてお
り、支持部材６の内周部にはロータ２が固着されてい
る。ケース９の中心に円筒状部９ａが設けられ、円筒状
部９ａの外周部にはロータ２と対向するステータ５が配
設されている。円筒状部９ａ内には略円筒形状のスリー
ブである有底の樹脂スリーブ８が固着されている。嵌合
部８ｃには一端に羽根１およびロータ２を支持部材６を
介して固着された回転軸７が径方向に一定の隙間を隔て
て回転自在かつ、抜き差し自由に嵌入されている。これ
により樹脂スリーブ８は円筒部内面に動圧発生用の溝８
ｂを有するラジアル動圧軸受部と、それに接続する円筒
部底面にスラスト軸受部とが設けられたラジアル・スラ
スト一体の樹脂製の動圧軸受を構成している。つまり樹
脂スリーブ８の内径面に設けられた動圧発生用の溝８ｂ
と樹脂スリーブ８の底面に設けられた凸球面８ａ（スラ
スト軸受の中心）を有したスラスト軸受とでラジアル・
スラスト一体の樹脂製の動圧軸受を構成している。そし
て、回転軸７とラジアル・スラスト一体の樹脂製の動圧
軸受で構成される軸受隙間には潤滑剤として油４が満た
されている。

【００１１】ロータ２はステータ５が発生する回転磁界
によって図中矢印ａで示す方向に回転し、その外周部に
設けた羽根１によって矢印ｂで示す方向に送風する。こ
の回転に際し、樹脂スリーブ８の内径面の動圧発生用の
溝８ｂにより油４に圧力が発生しラジアル方向に支持さ
れ、回転軸７は嵌合部８ｃと非接触で回転する。そし
て、送風時に羽根１の送風作用の反力として回転軸７に
作用するスラスト荷重（図中矢印ｃ）は、動圧発生用の
溝８ｂにより発生する羽根１の推力と逆の動圧力により
支えられる。

【００１２】図２には樹脂スリーブ８の断面図が示して
ある。樹脂スリーブ８の内径面に設けられた二ヶ所の動
圧発生用の溝８ｂの幅はＡ＜Ｂ、Ｃ＜Ｄであり二ヶ所の
溝とも上側の幅より下側の幅が広くなっている。したが
ってＡ＋Ｃ＜Ｂ＋Ｄとなる。ロータ２が図中矢印ａで示
す方向に回転すると、動圧発生用の溝８ｂによりラジア
ル方向に回転軸７を支持する動圧力と羽根１の推力と逆
の動圧力（回転軸７をスラスト軸受方向に押しつける
力）が発生し、ステータ５が浮上することはない。この
場合、スラスト荷重は回転軸７の端面とスラスト軸受の
凸球面８ａで点接触で受ける。羽根１の推力は回転軸７
の回転数が早くなるほど大きくなるが、動圧力も回転数
が早くなるほど大きくなるため、スラスト荷重は回転数
にほとんど影響されない。このような溝パターンの動圧
発生用の溝８ｂを設けることにより、ステータ５及び磁
石３により作用する吸引力が羽根１の推力により生じる
スラスト荷重よりも一定の割合だけ大きくなるようにス
テータ５とロータ２の位置をずらす必要がなくなる。

【００１３】このようにスリーブ円筒部内面に設けた動
圧発生用の溝８ｂによりラジアル方向の支持と、羽根の
推力とは軸方向に逆向きに作用する力を発生することが
できる溝パターンにしたことによって、構造が簡単で軸
方向寸法を小さくできるため装置全体をコンパクト（薄
型）にできる。さらに、このような溝パターンを用いて
いるためステータ５とロータ２を軸方向に大きくずらす
必要がなく羽根１が軸方向に振動しないためノイズ等は
発生しない。また、回転軸７の端面とスラスト軸受面の
凸球面が点接触でスラスト荷重を受ける構造のため、低
摩擦で回転軸７のエッヂでスラスト軸受面を傷つけるこ
ともない。本発明の構造はラジアル・スラスト一体の樹
脂製の軸受であるため、起動時（起動、停止時は回転軸
７とスリーブ内径は接触する）の摩擦抵抗も減少でき、
軸受全体として低摩擦で耐摩耗に優れ高性能である。さ
らに、潤滑剤に油４を使用したことにより、回転軸７を
嵌合部８ｃへ挿入時に軸受内部の空気が容易に排出でき
るため、軸受内部に空気がほとんど残らず動圧軸受とし
て性能が低下せず、性能を十分に発揮することができ
る。潤滑剤としてグリースを用いたときと比較してトル
クを小さくできる。

【００１４】（第二、第三実施例）図３は本発明の第二
実施例における動圧発生用の溝の溝パターンを示す樹脂
スリーブ（軸受部）の断面図である。図４は本発明の第
三実施例における動圧発生用の溝の溝パターンを示す樹
脂スリーブ（軸受部）の断面図である。図３に示す樹脂
スリーブ１８に設けた動圧発生用の溝１８ｂの幅はＡ＜
Ｂ、Ｃ＝Ｄであり、図４に示す樹脂スリーブ２８に設け
た動圧発生用の溝２８ｂの幅はＡ＜Ｂ、Ｃ＞Ｄである
が、どちらもＡ＋Ｃ＜Ｂ＋Ｄであるため、図中矢印ａで
示す方向に回転軸１７、２７を回転すると、動圧発生用
の溝１８ｂ、２８ｂによりラジアル方向に軸を支持する
動圧力と羽根の推力と逆の動圧力（回転軸をスラスト軸
受方向に押しつける力）が発生するため、ステータ５が
浮上することはない。また、動圧発生用の溝の溝パター
ンは第一実施例から第三実施例に示したものに限られ
ず、羽根の推力と動圧力（羽根の推力と逆方向である回
転軸をスラスト軸受方向に押しつける力）が発生する溝
パターンおよび溝幅比であればよい。さらに、第二、三
実施例においては溝パターンが第一実施例と異なるのみ
で他の構成は同じであるので第一実施例と同様の効果が
得られる。

【００１５】第一実施例から第三実施例においては樹脂
スリーブ８の材料として炭素繊維を含むＰＰＳ（ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂）を用いている。但し、この
樹脂材料に限定されるものではなく強度、耐摩耗性に優
れる樹脂材料であれば樹脂スリーブの材料として用いる
ことが可能である。また、樹脂スリーブ８の外形形状は
第一実施例から第三実施例に示すように円形に限定され
るものではなく、四角形等の矩形形状等であってもよ
く、外形にフランジ等が設けられていてもよい。また動
圧発生用の溝も実施例に限定されるものでなく、ラジア
ル方向に軸を支持する動圧力と羽根の推力と逆の動圧力
を発生させる溝であればよく、また軸方向に一ケ所でも
よい。

【００１６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、射出成形
により円筒部内面に動圧発生用の溝を有するラジアル動
圧軸受部と、それに接続する円筒部底面にスラスト軸受
部とが設けられたラジアル・スラスト一体の樹脂製の動
圧軸受にすることで、動圧発生用の溝８ｂも射出成形時
に同時に設けることが出来るので、加工が容易で部品点
数を少なくできる。回転軸も嵌合部へ抜き差し自在に嵌
合しているので組立も容易で低コストとすることができ
ると共に、潤滑剤の補充等が容易になりメンテナンスも
簡単にできる。また、樹脂スリーブの円筒部内面に設け
た動圧発生用の溝によりラジアル方向の支持と、羽根の
推力とは軸方向に逆向きに作用する力を発生することが
できる溝パターンにしたことによって、構造が簡単で軸
方向寸法を小さくできるためコンパクト（薄型）にでき
る。このようにステータとロータを軸方向に大きくずら
さなくてよいため、回転軸（羽根）の振動によるノイズ
等の発生がない。さらに、ラジアル・スラスト一体の樹
脂製の軸受とし、回転軸の端面とスラスト軸受面とのう
ち一方を球面にして点接触でスラスト荷重を受ける構造
のため、低摩耗で軸のエッヂでスラスト軸受面を傷つけ
ることもない。潤滑剤として油を使用したことにより、
回転軸の挿入時に軸受内部の空気が容易に排出できるた
め、軸受内部に空気がほとんど残らず動圧軸受としての
機能が低下することがない。さらに、潤滑剤としてグリ
ースを使用したときと比較してトルクが小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第一実施例のファンモータ用動
圧軸受装置の断面図である。

【図２】図２は図１の動圧軸受部の断面図である。

【図３】図３は本発明の第二実施例における動圧発生用
の溝の溝パターンを示す樹脂スリーブ（軸受部）の断面
図である。

【図４】図４は本発明の第三実施例における動圧発生用
の溝の溝パターンを示す樹脂スリーブ（軸受部）の断面
図である。

【図５】図５は従来のファンモータ用動圧軸受装置の断
面図である。

【符号の説明】

１ 羽根 ２ ロータ ５ ステータ ６ 支持部材 ７ 回転軸 ８ 樹脂スリーブ ８ａ 凸球面 ８ｂ 動圧発生用の溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に羽根およびロータを支持部材を介
   して固着され他端が自由端とされた回転軸と、外周部に
   前記ロータと対向するステータが配設され、略中央部に
   前記回転軸が隙間を隔てて嵌入されて前記回転軸と共に
   動圧軸受が構成される略円筒形状のスリーブとからなる
   前記羽根およびロータを回転自在に支持するファンモー
   タ用動圧軸受装置において、前記スリーブは円筒部内面
   に動圧発生用の溝を有するラジアル動圧軸受部と、それ
   に接続する円筒部底面にスラスト軸受部とが設けられた
   ラジアル・スラスト一体の樹脂製の動圧軸受からなり、
   前記ラジアル動圧軸受の動圧発生用の溝は前記羽根の推
   力とは軸方向に逆向きに作用する力を発生する溝パター
   ンであり、前記回転軸の自由端と前記スラスト軸受面と
   のうち一方が球面であり、潤滑剤として油を用いたこと
   を特徴とするファンモータ用動圧軸受装置。