JPS6387162A - Motor - Google Patents

Motor

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JPS6387162A
JPS6387162A JP61227357A JP22735786A JPS6387162A JP S6387162 A JPS6387162 A JP S6387162A JP 61227357 A JP61227357 A JP 61227357A JP 22735786 A JP22735786 A JP 22735786A JP S6387162 A JPS6387162 A JP S6387162A
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Japan
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rotor
fixed
side sliding
stator
electric machine
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Shotaro Mizobuchi
庄太郎 溝渕
Toshiya Kanamori
金森 利也
Katsumi Sasaki
勝美 佐々木
Katsutoshi Chiba
千葉 勝利
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Abstract

PURPOSE:To improve abrasion resistance and corrosion resistance, by providing a sliding section between a rotor and a stator, with a plate-formed dynamic- pressure bearing made of hard ceramics material. CONSTITUTION:As one of end surfaces in the direction of the rotary shaft of a rotor 10, a rotating side sliding surface is formed to compose a brushless flat motor. The rotor 10 is composed of a yoke 1 made of dish-formed iron, a ring-formed permanent magnet 2 fitted and fixed on the yoke, and a ceramics plate 100 fitted firmly on both the component parts. For the ceramics plate 100, hard ceramics material is used, and on the flat surface of the side surface 9 of a stator, a groove for dynamic pressure generation is formed. On the other hand, on the side of the stator, a stator coil 4 is fixed at a fixing plate 6, and on the coil, the fixing side hearing 3 of the ceramics material is fixed. Besides, the bearing 3 and the sliding surface 9 are provided with recessed sections 11-12 to contain a small ball 7. Then, by the rotation of the rotor 10, the dynamic pressure of fluid 14 is generated on sliding sections, and the rotor 10 is levitated, and sliding resistance is lowered.

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
た偏平構造で必って、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。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an electric machine, and particularly to an electric machine having a flat structure in which a rotor and a stator are arranged with a magnetic gap in the direction of the rotational axis of the rotor. Moreover, the present invention relates to an electric machine that does not require a drive shaft for transmitting rotational force.

[従来技術] 第11図tよ従来の電動機械の一例でおるブラシレスフ
ラットモータの縦断面図である。ベース21とステーク
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24.25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4Mlとなるフォトエツチングでモータコイルを装造
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 sectional view of a brushless flat motor, which is an example of a conventional electric machine. A base 21 and a board 22 for attaching stake coils are connected by stator bolts 23, and a rotor magnet is fixed to a motor shaft 26 which is pivotally mounted on bearings 24 and 25 fixed to the base 21 and the board 22, respectively. 27 is fixed. A stator coil 28 is fixed to the rotor 27 with the substrate 22 interposed therebetween, and a tacho generator 33 generated by the rotor 27 and a Hall element 29 for controlling the rotation speed are fixed to the substrate 22. The structure is the same for a sheet coil motor in which a motor coil is mounted by photo-etching in which the stator coil is 4Ml.

この電動機械の利用形r照としては、モータ軸26にポ
リゴンミラーを固定して、レーザースキャナーとしたり
、ロータ21に直接光ディスクを着脱自在に固定して光
デイスク駆動装置としたり或いは、ロータ27にファン
の興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 scanner by fixing a polygon mirror to the motor shaft 26, as an optical disk drive device by detachably fixing an optical disk directly to the rotor 21, or as an optical disk drive device by fixing an optical disk directly to the rotor 21. There are various types, such as a fan with a fixed base attached to it and used as 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。
[Problems to be Solved by the Invention] In the electric machine as described above, the radial clearance between the bearings 24 and 25 is large, and the rotor 27 may vibrate.

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。
In particular, ball bearings are used for the bearings 24 and 25, which may generate vibrations, which is a problem in tape recorders and VTRs that are sensitive to vibrations.

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おった。
Furthermore, without a shaft sealing means, radial bearings do not have excellent corrosion resistance and cannot withstand use underwater. Furthermore, the durability was insufficient even in environments 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, rotational unevenness is a particular problem in motors used in electronic application products, and the variation in frictional resistance in the radial bearing portion is large, which can sometimes cause rotational unevenness.

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
しないとモータを薄くできない。ラジアル軸受の間隔を
短かくするとラジアル荷車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。
Although it is often preferable for such an electric machine to be thin with a short axial length, the motor cannot be made thin unless the distance between the radial bearings 24 and 25 is shortened. If the distance between the radial bearings is shortened, the bearing load on the radial cart will increase, and the inclination of the motor shaft due to the bearing gap will also increase.

ざらに、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。
Generally speaking, in this type of electric machine, the thrust load from the rotor magnet is constantly applied, and if the machine is stopped for a long time, the metal balls and retainers of the ball bearings may become permanently deformed, making it impossible to start. be. In addition, when used as a high-speed laser scanner that reproduces highly clear images, the machining precision of the motor shaft 26 and bearings 24 and 25 must be extremely high in order to reduce the amount of vibration of the surface of the polygon mirror, and at the same time, The assembly precision 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が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、ざら
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。
[Objective] The present invention provides an electric machine with a simple structure and high durability, in which a rotor and a stator are arranged with a magnetic gap in the direction of the rotational axis of the rotor. It also provides an electric machine that minimizes rotor vibration and surface shaking.It also has excellent durability and wear resistance, and can be used in a wide range of environments such as in gases and liquids. The present invention provides an electric machine that can be used in a usage environment.

[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fflで構成し、該回転側I
S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。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides an electric machine in which a stator is disposed opposite to an end face of a rotor in the rotation axis direction, and a rotation side sliding surface is formed on an end face of the rotor facing the stator. The stator surface facing the rotating side sliding surface is a fixed side bearing surface, the rotating side sliding surface and the fixed side bearing surface are each made of a hard ceramic material ffl, and the rotating side I
This is an electric machine in which one of the S moving surface and the stationary bearing surface is a smooth plane, and the other surface is a plane with grooves for generating dynamic pressure.

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11臂動面を形成し、−方の回転側
1習動而と対向してステータを配し、他方の回転側!S
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おる。
Furthermore, in a second aspect of the present invention, rotation side 11 arm movement surfaces are formed on both end surfaces of the rotor in the direction of the rotation axis, and the stator is arranged opposite to the rotation side 1 movement surface on the - side, The other rotating side! S
In an electric machine having a swingable bearing surface facing the moving surface, the surface of the stator facing the rotating side sliding surface is the stationary side bearing surface, and the two rotating side sliding surfaces and the opposing surface are arranged as a fixed side bearing surface. each of the two bearing surfaces made of a hard ceramic material, and
An electric machine is used in which a groove for generating dynamic pressure is provided on one of the two surfaces constituting the sliding portion formed by both end surfaces of the rotor in the rotational axis direction, and the other surface is made a smooth plane.

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
部に貞通孔を形成してラジアル軸となし、 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 a third aspect of the present invention, rotating side sliding surfaces are formed on both end surfaces of the rotor in the direction of the rotating shaft, the stator is disposed opposite to one rotating side sliding surface, and the stator is disposed opposite to one rotating side sliding surface, and In an electric machine having a swingable bearing surface facing a rotating sliding surface of the rotor, a fixed shaft extending on the rotational axis of the rotor is fixed to the stator, and a shaft corresponding to the fixed shaft is fixed to the stator. A through hole is formed in the center of the rotor to form a radial shaft, the surface of the stator opposite to the rotating side sliding surface is a stationary side bearing surface, and the two rotating side sliding surfaces and the two opposite thereto.
Each of the two bearing surfaces is made of a hard ceramic material, and a groove for generating dynamic pressure is provided on one of the two surfaces forming the sliding part formed on both end surfaces in the direction of the rotor's rotational axis. , an electric machine whose other surface is a smooth plane.

[作 用1 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、この時の囲動抵抗は極め
て小さい。
[Function 1] In the electric machine of the present invention, the sliding parts between the rotor and the stator are each made of a hard ceramic material, and grooves for generating dynamic pressure are formed on one of the surfaces. As the rotor rotates, fluid dynamic pressure is generated in the sliding part, and the rotor floats and rotates, and the surrounding 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。
Moreover, the vibration of the rotor is suppressed by the damping effect 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
るのでロータの撮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 rotational axis are supported by sliding portions each having a damping effect, the rotor is less likely to be photographed.

さらに、第3の態様においては、U−夕の中央に形成さ
れた掃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!占勅抵抗は小さい。
Furthermore, in the third aspect, a sliding part that supports a radial load is formed between the sweeping hole formed in the center of the U-shaped shaft and the fixed shaft, but a fluid film is similarly formed. To be that! Resistance to imperial orders 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。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(よロータ10の回転軸方向の端面の一つに回転
側1動面を形成した一般用のブラシレスフラットモータ
の縦断面図でおる。平面が円形の皿形鉄製のヨーク1と
]−り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。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a general-purpose brushless flat motor in which a rotary side 1 moving surface is formed on one end surface in the rotational axis direction of a rotor 10. A dish-shaped iron yoke 1 with a circular plane] A rotor 10 is constituted by 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 periphery of the permanent magnet 2.

7南 永久fj1石2には環状に複数の磁4セか等間!で着磁
されている。セラミックス板700はra= rsのセ
ラミックス材料、例えば、β−5iC,α−S* C。
7 South permanent fj 1 stone 2 has multiple magnetic 4 se or equal intervals in a ring! It is magnetized with The ceramic plate 700 is made of a ceramic material with ra=rs, for example, β-5iC, α-S*C.

Si3N4等の緻密なセラミックスが用いられ、ステー
ク側の面9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1n動而9
は全面にお()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−しのでおり、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。
A dense ceramic such as Si3N4 is used, and the stake-side surface 9 is a smooth plane with grooves for generating dynamic pressure formed therein. That is, the rotating side 1n moving member 9 facing this stator
The waviness on the entire surface is less than 1 μm, and a spiral groove with a depth of 3 to 50 μm is machined as a groove for generating dynamic pressure. A recess 12 is formed.

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数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 number 6 fixed to a fixed side member (not shown) with screws, and a fixed side bearing 3 made of a hard ceramic material is further 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
したもので市って、ロータ1o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1o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1習動而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−C,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、小ざなラジアル荷重を支える様に4
1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おる。
The stator coil 4 is made up of a plurality of sheet-like coils bonded and fixed, and includes a Hall element 29 for detecting the magnetic pole of the permanent magnet 2 of the rotor 1o, and a tacho generator 33 for detecting the rotational speed of the rotor 10. are fixed together. Furthermore, the surface 8 of the stationary side bearing 3 fixed to the stator coil 4 in correspondence with the rotating side sliding surface 9 of the rotor 1o is processed into a smooth flat surface with less waviness, similar to the rotating side 1 sliding surface 9. , a hemispherical recess 11 is also formed at a position corresponding to the rotation axis of the rotor. Then, a small ball 7 made of plastic, metal, or ceramics is housed in the space formed by the two recesses 11 and 12, and the ball 4 is arranged to support a small radial load.
1 has been done. FIG. 2 is an enlarged sectional view of the central portion of the rotating side sliding surface 9 and the stationary side bearing surface 8 shown in FIG.

ロータの回転軸13上に夫々形成された半球状の凹部1
1.12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8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、「」−タ10が静出している状態で
は実τ1的にすきまがなく、R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
iMの形状答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 1 formed on the rotating shaft 13 of the rotor, respectively.
The space formed by 1.12 is approximately spherical, and a small sphere 7 smaller than the space is housed 8. Furthermore, when the rotary 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, there is actually no gap in terms of τ1 when the rotor 10 is stationary. However, when the rotor 10 rotates, dynamic pressure of the fluid 14 is generated in this sliding portion, causing the rotor 10 to float. The flying height of the rotor 10 is determined by various factors such as the viscosity of the fluid in the sliding part, the rotational speed of the rotor 10, the thrust load in the sliding part, and the shape of the iM for generating dynamic pressure. The viscosity of the upper fluid has a particularly large effect.

第3図tま回転側摺動面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i苫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。
FIG. 3 is a front view of the rotation side sliding surface 9, in which a unidirectional spiral groove 15 is formed on a circular ceramic plate 100, and the center 16 of the ceramic plate has the same depth as the groove 15. It is processed into. Of course, the center 16 may be at the same height as the smooth plane like the land portion 17 adjacent to the spiral groove 15, or may be machined deeper than the spiral groove 15.

只、この種の電動機械においては胎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1
7の面積を少なくすることが望ましい。
However, in this type of electric machine, since the fetal movement torque becomes large, the land portion 1, which is a convex portion on the rotating side sliding surface 9,
It is desirable to reduce the area of 7.

第3図【こおいて矢印A(ユロータ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、
ざらに中央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ざ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l囲動抵抗で回転できる。
FIG. 3 shows arrow A (direction in which the rotor 10 rotates, and since the rotating side sliding surface 9 also rotates together with the rotor 10, the fluid 14 flows from the outer circumferential side toward the center 16 by the spiral groove 15). However, in the spiral groove 15 portion, a large dynamic pressure is generated from the outer peripheral end to the inner peripheral end,
The pressure distribution is roughly uniform in the center 16. still,
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, and the rotor 10 and stator 101 are connected via a fluid film to an extremely small Can be rotated by dynamic resistance.

回転側摺動面9の最も突出した部分はランド部17で必
り、その仝而におけるうねりは1μm以内となっており
、ざらに軸受面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1μ
m以内となっている。
The most protruding part of the rotating side sliding surface 9 is the land part 17, and the waviness therein is within 1 μm, and the protruding part on the bearing surface 8 side is roughly the same as this smooth bearing surface. The undulation on the entire surface is also 1μ.
It is within m.

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ざいものとなる。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。
In addition, the fluid interposed in this sliding part is the rotating side sliding surface 9.
Since the distance between the bearing surface 8 on the fixed side and the bearing surface 8 on the fixed side is narrow, it also has a damping effect and suppresses sudden changes in the distance between the sliding parts.
The vibration in the direction of the rotation axis is extremely small. Since the distance between the sliding parts is small and stable in this way, the distance between the permanent magnets 2 of the rotor 10 and the stator coil 4 is also small, and the magnetic field generated by the coil 4 is effectively transferred to the rotor 10 side. communicated. The fixing plate 6 on the back side of the coil 4 may be made of silicon steel in order to prevent leakage of magnetic flux.

ここで、ステータコイル4と永久磁石2どの間に介在す
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
損失を小ざくするために、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B
eO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 stationary side bearing 3 interposed between the stator coil 4 and the permanent magnet 2 is inserted into a rotating magnetic field, electrical A material with a high resistance is preferable, and among the above ceramic materials, Si3N4 or B
It is desirable to use α-SiC doped with eO.

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 surface on which the grooves for generating dynamic pressure are formed may be the stationary side bearing surface 8. In that case, the rotating side sliding surface 9 on the rotor 10 side facing this may be a smooth flat surface. Use the one left as 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
である。
A coil 4 made of stacked sheet coils is fixed from both sides by two ceramic fixed-side bearings 3, 3, and the fixed-side bearings 3, 3 have a smooth bearing surface 8°8 in the center, and the tacho generator 33 is more concave than the central bearing surface 8 to prevent solid contact with the opposing 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。
In FIG. 4, the position of the permanent magnet 2 attached to the rotor 10 on the lower side is detected by the Hall element 29, and a predetermined coil 4 is energized from a control device (not shown) to rotate the lower rotor 10. Become.

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。
The magnetic flux generated by the coil 4 at this time also appears on the upper surface of the coil 4, so that the upper rotor 10 also rotates in the same way.

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1
0.10はステータに保持される。
However, the opposing poles of the upper and lower rotors 10 are completely opposite, and as a result, the rotors 10 and 10 attract each other, and the two rotors 1
0.10 is held in 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1
01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、位買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、両日錐体、
答ざまざまなものが利用できる。
Note that the small ball 7 corresponds to a type of radial bearing. With this small ball 7, the rotor 10.10 and the stator 1
01 from moving in the radial direction, and also serves as a guide for determining the position. As mentioned above, small balls include iron balls, stainless steel balls,
In addition to ceramic spheres, shapes include cylinders, cones, and
A variety of answers are available.

本発明において、■動部を構成する部材として硬v1の
セラミックス+A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′Cき、かつ、その動圧
発生に適した1占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、必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 reasons for using hard V1 ceramics + A material as the members constituting the moving parts are that it is possible to machine grooves for generating dynamic pressure with high precision, and The suitable shape of the 1-shaft part is maintained even when dynamic pressure is generated, and it is durable against solid friction that occurs when starting and stopping, provided the load is at the necessary level. It is.

また、硬質のセラミックス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、11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!jl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へ120
3粒子、SiC粒子などを高圧空気で吹きつけることで
行われ、このショツトブラスト工程の後、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、上述のショツトブ
ラストによる溝加工をすることができる。
In addition, as a method of machining grooves for generating dynamic pressure on the surface of a hard ceramic material, a resin mask corresponding to the land is attached to the surface of the ceramic material 11 that has been finished into a smooth plane, or a resin mask corresponding to the land is attached. Screen mark on the corresponding part! After applying the resin using a method such as jl and curing it, apply 120 ml to the exposed ceramic part.
This shot blasting process is carried out by blowing 3 particles, SiC particles, etc. with high pressure air, and after this shot blasting process, the resin layer on the surface of the ceramics may be removed. As a result, the land becomes a smooth flat surface as it was when finished, and the groove becomes a satin finished surface. Note that when manufacturing a radial bearing that utilizes the hydrodynamic effect, which will be described later, grooves can be formed by the above-mentioned shot blasting.

ざらに、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、ロータに直接列を固定して
ポンプとすること、ロータの上面にディスクを@脱自在
に固定する手段を設(プ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。
Broadly speaking, the electric machine of the present invention can be used for various purposes, such as forming a polygon mirror by forming a polygon mirror on the outer periphery of the rotor, fixing a row directly to the rotor to use it as a pump, A means for removably fixing a disk is provided on the upper surface of the rotor to form a drive device for a magnetic disk or 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 longitudinal cross-sectional view when the electric machine according to the second aspect of the present invention is used as a driving device for a polygon mirror.

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, 50 is 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 isolates the internal rotating part from the outside world, and a glass window 53 is provided at a position corresponding to the polygon mirror 52 inside.

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。
A stator coil 54 is fixed to the support base 50, and on the upper surface of the stator coil 54 is a fixed-side bearing 55 made of a hard ceramic disc with a smooth surface.
is fixed, and the smooth plane 56 becomes the fixed side bearing surface.

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5
7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 hemispherical recess 57 is formed in the fixed side bearing surface 56 at a position corresponding to the rotation axis of the polygon mirror 52.
A groove for generating dynamic pressure is formed on the outside of 7. A polygon mirror 52 is rotatably installed above the fixed side bearing 55, and a press plate 58 is provided above the polygon mirror 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のセラミックス材
itからなる上部回転側摺動、仮60との間に永久11
石61及びミラ一部62を固着したものである。下部及
び上部回転側摺動板59.60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63.6
4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■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 has a lower rotating side sliding plate 59 made of a hard ceramic material on the surface facing the stator coil 54 and an upper rotating side sliding plate 59 made of a hard ceramic material on the surface facing the pressing plate 58. Eternal 11 between
A stone 61 and a part of Mira 62 are fixed. The surfaces of the lower and upper rotation side sliding plates 59.60 are similarly polished to flat surfaces with few undulations, and are each provided with hemispherical recesses 63.6 at positions on the rotation axis of the polygon mirror 52.
4 is formed. 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 (2) are laminated and bonded together.
faces the polygon mirror 52.

ざらに背面板65とキャップ51とはばね68によって
弾性的に結合され、抑圧、仮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5
8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。
Roughly, the back plate 65 and the cap 51 are elastically connected by a spring 68, and the temporary 58 is pressed against the polygon mirror 52.
It's being pushed to. A solenoid 69 is provided inside the spring 68, and when the solenoid 69 is powered on, the back plate 5
8 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 (lower surface in the figure) of the bearing plate 67 is a smooth flat surface with few undulations, and grooves for generating dynamic pressure with a depth of 3 to 50 μm are formed, and a hemispherical recess 70 is formed at a position on the rotation axis of the polygon mirror 52. is 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 are opposed to each other, and a small ball 71.72 of a hard material (ceramic or metal) is accommodated in the approximately spherical space formed by the recesses.

第6図は第5図の△−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、その外周がミラ一部62どなっている。レーザ光
線を反射する部分は、ミラ一部62の正多角形の辺の部
分73で市り、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5
2を回転させる場合には、ソレノイド69に通電して抑
圧板58を僅かに持ち上げ、次いで、ステータコイル5
4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、vi1極検比検
出用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(ま、ばね6
8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 at Δ-A in FIG. 5,
The permanent magnet 61 is disk-shaped, and has eight magnetic poles that are magnetized in an annular shape, and the outer periphery of the permanent magnet 61 is shaped like a mirror portion 62 . The portions that reflect the laser beam are the regular polygonal side portions 73 of the mirror portion 62, and each side is finished with a mirror surface with high reflectance. In FIGS. 5 and 6, the polygon mirror 5
When rotating the stator coil 5, the solenoid 69 is energized to slightly lift the suppression plate 58, and then the stator coil 5 is rotated.
Turn on the power to 4. The top surface of the stator coil 54 is provided with a speed detection circuit and a vi1 pole detection ratio detection circuit as in the previous embodiment, so that a drive control device (not shown) receiving the output signals from these circuits selects the optimum coil. is energized, and the polygon mirror 52 rotates at a desired rotation speed. Here, the power supply to the solenoid 69 is cut off before the rotation speed of the polygon mirror 52 reaches the rated rotation speed, so that the polygon mirror 52 (and the spring 6
8, the pressing plate 58 rotates in a pressed state and in a state in which a fluid film is formed at the sliding portion between both ends of the polygon mirror 52 in the direction of the rotation axis.

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。
In this embodiment, the vibration of the polygon mirror 52, which is a rotor, in the rotational axis direction is suppressed by the damping effect of the fluid film formed on both surfaces of the polygon mirror 52.

また、ポリゴンミラー52のミラ一部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で
あるため、ポリゴンミラー52を取扱ううえで、ミラ一
部62を汚染することがない。
In addition, since the mirror portion 62 of the polygon mirror 52 is a regular polygon that is almost inscribed in the outer periphery of the upper and lower rotation side sliding plates 59 and 60, when handling the polygon mirror 52, the mirror portion 62 may be contaminated. Never.

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−8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l’−100Jを加えた番
号としである。
7 and 8 are embodiments related to the third aspect of the present application, in which FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of the polygon mirror driving device, and FIG. 8 is a horizontal cross-sectional view taken along section B-8 in FIG. FIG. In FIG. 7, parts common to those in FIG. 5 are given the same numbers, and similar parts are given numbers with l'-100J added.

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が環状に配置ざ札、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, a cap 51 is screwed to the support base 50, and an end 76 of a fixed shaft 74 made of a hard ceramic material is fitted into the central through hole 75.
It is fixed. A stator coil 54 is arranged in an annular manner on the outside of the fixed shaft 74, and the stator coil 54 is also fixed to the support base 50 by adhesive or known fastening means. A fixed side 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 side bearing facing the polygon mirror 152 has little undulation. It is finished to have a smooth surface, and grooves with a depth of 3 to 50 μm for generating dynamic pressure are formed. Further, the surface of the stationary side bearing and the axis of the stationary shaft 74 are fixed to be perpendicular to each other as much as possible.

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!言動板1
60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1晋動板15
9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eA74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3〜15
μmが適当でおり、ざらに、固定軸74と回転スリーブ
79とのすきまは片側が各々2〜3μ面の範囲が望まし
い。
The polygon mirror 152 has rotation side sliding surfaces formed on both end faces in the direction of the rotation axis, and the upper rotation side! Behavior board 1
60 and the lower rotating side sliding plate 159 are each made of a hard ceramic material, especially the lower rotating side 1 sliding plate 15.
9 is integrated with the rotating sleeve 79 of the polygon mirror 152. The inner peripheral surface of the rotating sleeve 79 is a smooth cylindrical surface, and the stator coil 54 of the rotating side sliding plate 159
The perpendicularity with the facing surface is well maintained. Also, the rotating sleeve 79 of the polygon mirror 152 of the fixed eA74
A groove 80 for generating dynamic pressure is formed in a portion corresponding to . The groove depth of this herringbone-shaped groove 80 is 3 to 15
Roughly speaking, it is desirable that the clearance between the fixed shaft 74 and the rotating sleeve 79 be in the range of 2 to 3 μm on each side.

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18動面の平行度が良
好に維持されている程好適に形成サレルものであるが、
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)が短がいため、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 fluid film for supporting the radial load formed by the relative rotational movement between the fixed shaft 74 and the rotating sleeve 79 is preferably maintained as well as the parallelism of the 18 moving surfaces between the fixed shaft 74 and the rotating sleeve 79. Although it is formed in Sarel,
In this embodiment, since the length of the rotating sleeve 79 of the polygon mirror 152 (substantially equal to the thickness of the polygon mirror 152) is short, machining of the outer circumferential surface of the fixed shaft 74 and the inner circumferential surface of the rotating sleeve 79 is difficult. This method is easier than the conventional example and can achieve higher machining accuracy.

なお、ポリゴンミラー152を構成するミラ一部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159(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。
Note that the mirror part 62 that constitutes the polygon mirror 152,
After the upper rotating side sliding plate 160, the permanent magnet 161, and the lower rotating side sliding plate 159 (including the rotating sleeve 79) are glued together, the upper and lower rotating side sliding plates are made to have good parallelism. Polish the surface of the upper rotating side sliding plate 160 as much as possible,
Furthermore, the balance has been adjusted.

第8図は第7図のB −B111fi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 shows the B-B111fi plane of FIG. 7, and the permanent magnet 161 is annularly magnetized with eight magnetic poles, and the outer periphery 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、8
2は固定軸74が貞通する貫通孔である。固定側軸受1
55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、満83の内周端は均圧溝85
で互いに連絡されている。ざらに、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
面上に位バする。
An arrow 81 indicates the rotation direction of the polygon mirror 152;
2 is a through hole through which the fixed shaft 74 passes. Fixed side bearing 1
On the surface of 55, spiral grooves 83 for generating dynamic pressure, which are shown in black, and similarly spiral lands 84 are formed alternately over the entire circumference, and the inner peripheral end of 83 is equalized by pressure equalizing grooves 85.
are in contact with each other. Roughly speaking, the inner peripheral side of the pressure equalizing groove 85 is a land 86. Lands 84 and 86 lie 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 circumferential side to the inner circumferential side of the spiral groove 83, and dynamic pressure of the fluid is generated in the sliding part. .

第10図は高速回転用のポリゴンミラーに適した動圧発
生用の溝の例で市り、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貴
通孔89が形成され、n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)が形
成され、隣接するランド924ま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d3す、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の外周側稈大きな動圧が発生する。
FIG. 10 shows an example of a groove for generating dynamic pressure suitable for a polygon mirror for high-speed rotation, when it is formed on the rotation side sliding surface. Arrow 87 is the rotation direction of the polygon mirror,
A through hole 89 through which a fixed shaft passes is formed in the center of the rotating side sliding plate 88, and an inner circumferential surface 90 of the n through hole 89 forms a rotating side sleeve. A spiral groove 91 (black portion) for generating dynamic pressure is formed on the surface of the rotating side sliding plate 88, and an adjacent land 924 is also finished to have a smooth surface. Furthermore, the outer peripheral edge 93 of the rotating side sliding plate 88 also forms a continuous land d3 over the entire circumference. When the polygon mirror rotates in the direction of the arrow 87, the centrifugal force of the spiral groove 91 causes the fluid to The fluid flows from the inner circumferential side toward the outer circumferential side, and the fluid pressure is contained by the land 93 surrounding the outer circumference. Therefore, a large dynamic pressure is generated on the outer periphery 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
る場合には仝休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 using the type of groove pattern for generating dynamic pressure shown in FIG. 10, the fluid flows from the center to the outer periphery, so that It is necessary to form a pressure equalization path in the center that communicates with the atmosphere on the outer peripheral side so that 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vJ機域において、ロータとステータとの
1a動部にvlM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、小形軽聞で長寿
命の電動機械が構成できる。
[Effects] The present invention provides a dynamic pressure bearing in the form of a flat plate made of ceramic material of vlM in the 1a moving part between the rotor and the stator in an electric VJ machine region in which the stator is disposed facing the end face in the direction of the rotational axis of the rotor. 1. A small and light electric machine with a long life 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
保守が容易でおる。
2. The thrust bearing has improved wear resistance and corrosion resistance, making maintenance easier.

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、丈ベリI!!擦抵抗が0
.001以下であり、軸受における動力の10失が極め
て少ない。
4. The length of the thrust bearing is perfect! ! Friction resistance is 0
.. 001 or less, and the loss of power 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つるに 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1〜7の効果の他に、 8、ロータの中央部に形成された母連孔と、この0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1qられる。
6. By fixing functional members such as wings and reflectors to the rotor or configuring them to be integrated with the rotor, various electric machines can be mounted with a simple structure. 7. On both end faces of the rotor in the direction of the rotation axis, Since each is equipped with a dynamic pressure bearing made of a hard ceramic material, the rotor rotates under the damping effect of both sliding surfaces, and the runout of the rotor is extremely small. In addition, 8. The radial bearing, which is composed of a mother hole formed in the center of the rotor and a fixed shaft inserted through this zero hole, has a short length in the direction of the rotational axis, so it is difficult to process it. It has good accuracy and a large dynamic pressure effect of 1q.

9、またラジアル軸受の力0工が容易である。9. Also, radial bearings can be easily machined without any force.

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gjJL王軸受であれば、
ラジアル軸受における流体の圧力が上背し、ラジアル軸
受における動圧効果がより太さいものとなる。
10. If the thrust bearings formed on both end faces of the rotor in the rotation axis direction are so-called pump-in type gjJL king bearings that push fluid from the outer circumference toward the inner circumference,
The pressure of the fluid in the radial bearing increases, and the dynamic pressure effect in the radial bearing becomes larger.

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使方がポンプアウ
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、ステータコイルヤ!習動部の冷却か行える。
11. If one of the thrust bearings formed on both end faces of the rotor in the direction of the rotational axis is of the pump-in type and the other is of the pump-out type, a unidirectional flow will occur in the fluid interposed in the sliding part, and the stator coils will flow in one direction. Ya! Cooling of the learning area can be done.

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. If the above method 10 is adopted, the rotor can be housed in a sealed container with reduced pressure, and the air resistance of the polygon mirror can be reduced.

など、さまざまな効果がある。There are various effects such as

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

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tよ本発明の他の
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−8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 特許出願人  株式会社 荏原総合研究所同    株
式会社 荏原製作所 (外4名) 第3図 第6図 第8図 第9図 第10図 3+5      92 第11図
FIG. 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 longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention, Fig. 6 is a sectional view taken along line AA in Fig. 5, and Fig. 7 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention. 8 is a sectional view taken along line B-8 in FIG. 7, FIGS. 9 and 10 are other embodiments of the portion shown in FIG. 7, and FIG. 11 is a conventional example. In the drawing, 3...fixing plate 4...coil 6...
Fixed plate 7...Small ball 8...Bearing surface
9...Rotating side sliding surface 10...Rotor 15...Spiral groove 100...Ceramics plate Patent applicant Ebara Research Institute, Ltd. Ebara Corporation (4 others) Figure 3, Figure 6 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 3+5 92 Figure 11

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)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、該回転側慴動面
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
ことを特徴とする電動機械。
(1) In an electric machine in which a stator is disposed opposite to an end face of the rotor in the rotational axis direction, a rotating side sliding surface is formed on the end face of the rotor facing the stator, and the rotating side sliding surface is opposed to the rotating side sliding surface. The stator surface is a fixed-side bearing surface, the rotating-side sliding surface and the fixed-side bearing surface are each made of a hard ceramic material, and either one of the rotating-side sliding surface and the fixed-side bearing surface An electric machine characterized in that one surface is a flat surface and the other surface is a flat surface with grooves for generating dynamic pressure.
(2)前記回転側摺動面及び固定側軸受面との各々の面
の回転軸線上の位置において凹部を形成し、対向する2
つの凹部によって形成される空間に前記回転側摺動面と
前記固定側軸受面とを相互に相対的な回転が可能な如く
支承する硬質部材を収容した特許請求の範囲(1)項記
載の電動機械。
(2) A recess is formed at a position on the axis of rotation of each of the rotating side sliding surface and the stationary side bearing surface, and two opposing surfaces are formed.
The electric motor according to claim (1), wherein a hard member that supports the rotating side sliding surface and the stationary side bearing surface so as to be able to rotate relative to each other is accommodated in the space formed by the two recesses. machine.
(3)前記固定側軸受面に用いられるセラミックス材料
がβ−SiC、BeOを、含有するα−SiC又はSi
_3N_4のいづれかである特許請求の範囲第(1)項
又は第(2)項記載の電動機械。
(3) The ceramic material used for the fixed side bearing surface is β-SiC, BeO-containing α-SiC or Si
The electric machine according to claim (1) or (2), which is any one of _3N_4.
(4)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ことを特徴とする電動
機械。
(4) Rotation-side sliding surfaces are formed on both end faces of the rotor in the direction of the rotation axis, and the stator is disposed facing one rotation-side sliding surface, and the stator is arranged opposite to the other rotation-side sliding surface. In an electric machine having a movable bearing surface, the surface of the stator opposite to the rotating side sliding surface is a stationary side bearing surface, and the two rotating side sliding surfaces and the two bearing surfaces opposite thereto are Each is made of hard ceramic material, and
A groove for generating dynamic pressure is provided on one of two surfaces constituting the sliding portion formed by both end surfaces in the direction of the rotor's rotational axis, and the other surface is a smooth flat surface. electric machine.
(5)前記固定側軸受面及びこれと対向する回転側摺動
面の各々の面の回転軸線上の位置において凹部を形成し
、対向する2つの凹部によって形成される空間に前記固
定側軸受面と前記回転側摺動面とを相互に相対的な回転
が可能なる如く支承する硬質部材を収容した特許請求の
範囲第(4)項記載の電動機械。
(5) A recess is formed at a position on the axis of rotation of each of the fixed side bearing surface and the rotating side sliding surface opposing thereto, and the fixed side bearing surface is provided in the space formed by the two opposing recesses. The electric machine according to claim 4, further comprising a hard member that supports the rotary side sliding surface and the rotary side sliding surface so as to be able to rotate relative to each other.
(6)前記固定側軸受面に用いられるセラミックス材料
が、BeOを含有するα−SiC又はSi_3N_4又
はβ−SiCのいづれかである特許請求の範囲第(4)
項又は第(5)項記載の電動機械。
(6) Claim No. 4, wherein the ceramic material used for the stationary side bearing surface is either α-SiC containing BeO, Si_3N_4, or β-SiC.
The electric machine described in paragraph or paragraph (5).
(7)前記ロータの外周面に多面鏡が備えられた特許請
求の範囲第(4)項乃至第(6)項いづれかに記載の電
動機械。
(7) The electric machine according to any one of claims (4) to (6), wherein a polygon mirror is provided on the outer peripheral surface of the rotor.
(8)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てラジアル軸
受となし、 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ことを特徴とする
電動機械。
(8) Rotation-side sliding surfaces are formed on both end faces of the rotor in the direction of the rotation axis, and the stator is disposed opposite to one rotation-side sliding surface, and the stator is arranged to swing opposite to the other rotation-side sliding surface. In an electric machine having a movable bearing surface, a fixed shaft extending on the rotational axis of the rotor is fixed to the stator, and a through hole is formed in the center of the rotor corresponding to the fixed shaft. A radial bearing, the surface of the stator opposite to the rotating side sliding surface is a fixed side bearing surface, and the two rotating side sliding surfaces and the two opposing thereto
Each of the two bearing surfaces is made of a hard ceramic material, and a groove for generating dynamic pressure is provided on one of the two surfaces forming the sliding part formed on both end surfaces in the direction of the rotor's rotational axis. , an electric machine characterized in that the other surface is a smooth plane.
(9)前記固定軸及び前記ラジアル軸受がそれぞれ硬質
のセラミックス材料で構成され且ついづれか一方の面に
動圧発生用の溝が形成されている特許請求の範囲第(8
)項記載の電動機械。
(9) The fixed shaft and the radial bearing are each made of a hard ceramic material, and a groove for generating dynamic pressure is formed on one of the surfaces.
) Electric machines listed in section 2.
(10)前記固定軸が前記ロータの貫通孔の両端にわた
って貫通している特許請求の範囲第(8)項または第(
9)項記載の電動機械。
(10) The fixed shaft passes through the through hole of the rotor over both ends thereof.
The electric machine described in section 9).
(11)前記硬質のセラミックス材料がSiC、Si_
3N_4のいづれかである特許請求の範囲第(8)項乃
至第(10)項記載の電動機械。
(11) The hard ceramic material is SiC, Si_
3N_4. The electric machine according to claims (8) to (10).
(12)前記ロータの外周面に多面鏡が備えられた特許
請求の範囲第(8)項乃至第(11)項いづれかに記載
の電動機械。
(12) The electric machine according to any one of claims (8) to (11), wherein a polygon mirror is provided on the outer peripheral surface of the rotor.
(13)前記固定側軸受面にロータの位置検出用素子が
固着されている特許請求の範囲第(8)項乃至第(12
)項記載の電動機械。
(13) Claims (8) to (12) in which a rotor position detection element is fixed to the fixed side bearing surface.
) Electric machines listed in section 2.
(14)前記固定側軸受面と対向する回転側摺動面の前
記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特許請求の範囲第(
13)項記載の電動機械。
(14) A magnetic body is fixed at a position corresponding to the position detection element on the rotating side sliding surface facing the stationary side bearing surface,
In addition, claim No. 2 is magnetized with a large number of magnetic poles.
13) The electric machine described in item 13).
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US06/931,064 US4820949A (en) 1985-11-28 1986-11-17 Electrically powered apparatus
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