KR0160176B1 - Method for manufacturing motor sintered oil-impregnated bearing - Google Patents
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Abstract
이 발명은 소결함유 동압베어링을 채용한 모터 및 그 제조방법을 개시하며, 일방향으로 회전하는 저부하용 모터에 적합하다. 이 발명의 동압베어링은 그 내측에 〈 형상의 홈이 구비되도록 소결성형되고, 상기 소결성형된 베어링의 내측에는 충분한 오일이 고르게 도포될 수 있도록 진공상태에서 오일이 주입된다. 따라서 절삭가공에 의한 베어링 제조에 비하여 제조원가 및 제조공정이 대폭 낮아진다.The present invention discloses a motor employing a sintered containing dynamic pressure bearing and a manufacturing method thereof, and is suitable for a low load motor rotating in one direction. The dynamic pressure bearing of the present invention is sintered to be provided with a <-shaped groove in the inside thereof, and oil is injected under vacuum so that sufficient oil can be evenly applied to the inside of the sintered bearing. Therefore, the manufacturing cost and manufacturing process are significantly lower than the bearing manufacturing by cutting.
Description
제1도는 종래 기술에 따른 레이저 빔 프린터용 스캐너 모터를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a scanner motor for a laser beam printer according to the prior art.
제2도는 제1도에 도시한 동압베어링을 확대하여 나타낸 부분단면도.2 is a partial cross-sectional view showing an enlarged dynamic bearing shown in FIG.
제3도는 이 발명에 따라 제조된 동압베어링을 나타낸 부분단면도이다.3 is a partial sectional view showing a dynamic pressure bearing manufactured according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 스테이터 11 : 돌출부10: stator 11: protrusion
12 : 인쇄회로기판 13 : 지지대12: printed circuit board 13: support
14 : 스테이터 코어 15 : 코일14 stator core 15 coil
16 : 모터축 17 : 상부 베어링16 motor shaft 17 upper bearing
17a : 홈 18 : 하부 베어링17a: groove 18: lower bearing
19 : 회전자 요크 20 : 마그네트19: rotor yoke 20: magnet
이 발명은 소결함유 동압베어링(sintered oil-impregnated bearing)을 채용한 모터 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 모터축의 고속회전에 대응하고 특히 모터축의 초기 기동 및 정지시 모터축과 베어링간의 마찰로 인한 마모를 줄일 수 있도록한 소결함유 동압베어링을 채용한 모터 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor employing a sintered oil-impregnated bearing and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a motor employing a sintered-containing dynamic pressure bearing that can cope with high-speed rotation of the motor shaft and to reduce wear caused by friction between the motor shaft and the bearing during the initial start and stop of the motor shaft, and a manufacturing method thereof.
일반적으로 레이저 빔 프린터의 스캐너용 모터로는 일방향으로 회전하며, 축계부하가 적은 저부하용 모터가 사용된다. 이 스캐너용 모터는 고속회전을 하게 되므로, 이러한 스캐너용 모터축의 고속회전에 대응하여 이 모터축을 그 방향이 어긋나지 않도록 잘 유지하면서 또한 모터축과 베어링간의 마찰에 의한 마모를 줄이기 위해 여러가지 방법들이 시도되어 왔다. 여기에는 고강도(high strength)를 가진 재질로 만들어진 베어링을 사용하는 방법, 자기력을 이용하여 모터축과 베어링간의 간극(clearance)을 유지하는 자기 베어링을 사용하는 방법 등이 있다.In general, as a motor for a scanner of a laser beam printer, a low load motor which rotates in one direction and has a small shaft load is used. Since the scanner motor rotates at a high speed, various methods have been attempted to maintain the motor shaft well so as not to be displaced in response to the high speed rotation of the scanner motor shaft and to reduce wear caused by friction between the motor shaft and the bearing. come. This includes using a bearing made of a material having a high strength, a method of using a magnetic bearing to maintain the clearance between the motor shaft and the bearing by using a magnetic force.
또한, 모터축에 대향하는 베어링 내측에 모터의 회전방향에 따라 〈 형상의 홈을 형성시키고 이 홈에 오일을 도포하여 마찰을 방지시키는 방법도 제시되어 있다. 이러한 베어링에 있어서 모터축의 회전시 〈형상 홈에 의해 방사상 동압이 생성되고 오일이 〈 형상홈의 중앙부분으로 밀리게 되어 모터축과 베어링간에는 적절한 gap이 유지되므로 이들 양자간에 마찰이 방지된다. 그러나 이러한 오일을 이용하는 종래의 동압베어링은 통상적으로 〈형상의 홈이 절삭가공에 의해 형성되므로 그 가격이 매우 고가로 되며, 제조공수 및 제조시간이 증가하게 되는 단점이 있다. 또한, 오일 주입시 오일이 베어링의 내측에 골고루 도포되기 어렵고, 또한 회전시에는 오일이 일정부분에 편중되기 때문에 특히, 모터축의 초기 기동 및 정지시에는 오일이 충분히 축적되어 있지 않는 부분에서 모터축과 베어링간의 마모 발생하는 문제점이 있었다.In addition, a method of forming a <-shaped groove in accordance with the rotational direction of the motor inside the bearing opposite to the motor shaft and applying oil to the groove is also proposed to prevent friction. In such a bearing, when the motor shaft rotates, radial dynamic pressure is generated by the <shape groove, and oil is pushed to the center portion of the <shape groove, so that an appropriate gap is maintained between the motor shaft and the bearing, thereby preventing friction between them. However, conventional dynamic pressure bearings using such oils typically have a disadvantage that the shape of grooves is formed by cutting, so that the price becomes very expensive, and the manufacturing time and manufacturing time increase. In addition, since oil is hardly evenly applied to the inside of the bearing during oil injection, and the oil is biased to a certain portion during rotation, in particular, when the motor shaft is not sufficiently accumulated at the initial start and stop of the motor shaft, There was a problem of wear between bearings.
이 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출되었다.The present invention has been made to solve the above problems.
따라서, 이 발명이 목적은 그 내측에 〈 형상의 홈이 형성되는 베어링을 소결성형에 의해 제조함으로써 종래의 절삭가공에 의한 베어링보다 그 제조원가를 대폭 낮춤과 함께 제조공정을 감소시킬 수 있는 소결함유 동압베어링을 채용한 모터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to manufacture a bearing having a <-groove formed therein by sintering molding, thereby significantly lowering the manufacturing cost and reducing the manufacturing process compared to a bearing by conventional cutting, and thus reducing the manufacturing process. A motor employing a bearing and a method of manufacturing the same are provided.
이 발명의 목적은 소결성형된 베어링의 내측에 오일을 진공상태에서 주입하여, 오일이 베어링 입자들 사이의 공간에 균일하게 도포되게 함으로써, 특히 모터축의 초기 기동 및 정지시에 발생되는 모터축과 베어링간의 마모현상을 줄일 수 있는 소결함유 동압베어링을 채용한 모터 및 그 제조방법을 제공한다.An object of the present invention is to inject oil in a vacuum state inside a sintered bearing, so that the oil is uniformly applied to the spaces between the bearing particles, and in particular, the motor shaft and the bearing generated during the initial start and stop of the motor shaft. The present invention provides a motor employing a sintering-containing dynamic pressure bearing which can reduce wear on the liver, and a method of manufacturing the same.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 이 발명의 저부하용 모터에 채용되는 소결함유 동압베어링의 제조방법은 그 내측에 〈 형상의 홈을 구비하도록 소결성형 하는 단계; 그리고 진공상태에서 그 내측에 오일을 주입하는 단계로 이루어진다.In order to achieve the above object, the manufacturing method of the sintering-containing dynamic pressure bearing employed in the low-load motor of the present invention comprises the steps of sintering molding to have a <-groove in the inside; And injecting oil therein in a vacuum state.
이 발명은 소결함유 동압베어링을 채용한 모터 및 그 제조방법을 개시하며, 일방향으로 회전하는 저부하용 모터에 적합하다. 이 발명의 동압베어링은 그 내측에 〈 형상의 홈이 형성되도록 소결성형되고; 상기 소결성형된 베어링의 내측에는 항상 충분한 오일이 축적될 수 있게 진공상태에서 오일이 주입된다.The present invention discloses a motor employing a sintered containing dynamic pressure bearing and a manufacturing method thereof, and is suitable for a low load motor rotating in one direction. The dynamic pressure bearing of the present invention is sintered so as to form a <-shaped groove in the inside thereof; Inside the sintered bearing, oil is injected under vacuum so that sufficient oil can always accumulate.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 이 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 일반적으로 레이저 빔 프린터에 사용되는 스캐너용 모터가 도시되어 있다. 제1도에 도시한 바와 같이, 외주면에 돌출부(11)가 형성된 스테이터(10)가 마련되어 있고, 이 스테이터(10)의 외주면에는 인쇄회로기판(12)이 설치되어 있으며, 이 인쇄회로기판(12)은 돌출부(11)에 의해 지지받게 된다.1 shows a motor for a scanner generally used in laser beam printers. As shown in FIG. 1, a stator 10 having a protrusion 11 formed on an outer circumferential surface thereof is provided, and a printed circuit board 12 is provided on an outer circumferential surface of the stator 10, and the printed circuit board 12 is provided. ) Is supported by the protrusion (11).
또한, 인쇄회로기판(12)의 상부에는 지지대(13)가 설치되어 있고, 일 지지대(13)에는 규소(Si) 강판을 프레스 가공하여 적충시킨 스테이터 코어(14)가 지지대(13)에 의해 고정되어 있으며, 이 스테이터 코어(14)에는 전류인가시 소정자계를 형성하는 코일(15)이 권선되어 있다.In addition, a support 13 is provided at an upper portion of the printed circuit board 12, and a stator core 14, which is formed by pressing a silicon (Si) steel sheet and filled with one support 13, is fixed by the support 13. The stator core 14 is wound around a coil 15 which forms a predetermined magnetic field when a current is applied.
한편, 스테이터(10)의 내측에는 회전가능하도록 모터축(16)이 삽입되어 있으며, 이 모터축(16)은 스테이터(10) 내측 상, 하부에 형성된 상부 베어링(18)에 의해 수직 및 수평으로 지지받게 된다.On the other hand, the motor shaft 16 is inserted into the stator 10 so as to be rotatable, and the motor shaft 16 is vertically and horizontally formed by the upper bearing 18 formed on the inside and the bottom of the stator 10. Supported.
또한, 모터축(16)의 상부 외주면에는 회전자 요크(19)가 압입고정되어 있으며, 이 회전자 요크(19)의 내측에는 스테이터 코어(14)와 소정간격이 유지되도록 마그네트(20)가 부착되어 있다. 상기와 같이 구성된 종래의 스캐너용 모터는 스테이터(10)의 외주면에 장착된 인쇄회로기판(12)을 통해 스테이터 코어(14)에 권선된 코일(15)에 전류가 인가되면 스테이터 코어(14)에 소정자계가 형성되고, 이 스테이터 코어(14)는 소정의 간격이 유지된 마그네트(20)와 작용하여 회전자 요크(19)가 회전하게 되고, 회전자 요크(19)가 회전함에 따라 회전자 요크(19)에 압입된 모터축(16)도 회전하게 된다.In addition, the rotor yoke 19 is press-fitted to the upper outer circumferential surface of the motor shaft 16, and the magnet 20 is attached to the inside of the rotor yoke 19 so as to maintain a predetermined distance from the stator core 14. It is. The conventional scanner motor configured as described above is applied to the stator core 14 when current is applied to the coil 15 wound on the stator core 14 through the printed circuit board 12 mounted on the outer circumferential surface of the stator 10. A predetermined magnetic field is formed, and the stator core 14 works with the magnet 20 having a predetermined interval to rotate the rotor yoke 19, and the rotor yoke 19 rotates as the rotor yoke 19 rotates. The motor shaft 16 pressed into 19 is also rotated.
또한, 모터축(16)은 인쇄회로기판(12)에 조립된 자극인식소자(도시하지 않음)에 의한 전류절환으로 연속적으로 고속회전하게 되며, 이 모터축(16)으 스테이터(10)의 내측에 마련된 상부 베어링(17)과 하부 베어링(18)에 의해 수직 및 수평으로 지지받게 된다.In addition, the motor shaft 16 is continuously rotated at a high speed by the current switching by the magnetic pole recognition element (not shown) assembled to the printed circuit board 12, the motor shaft 16 is the inside of the stator 10 It is supported vertically and horizontally by the upper bearing 17 and the lower bearing 18 provided in the.
제2도는 제1도에 도시한 상부 베어링을 나타낸 부분단면도로서, 원통형의 상부 베어링(17)의 내측에는 절삭가공에 의해 수직방향으로 〈 형상의 홈(17a)이 형성되어 있으며, 이 홈(17a)에는 오일(도시하지 않음)이 도포되어 있다. 따라서, 모터축(16)의 회전에 따라 상기 홈(17a)에 의해 공기가 간극내로 유도되어 동압이 발생되고 오일이 화살표(B) 방향으로 밀리게 되어 모터축(16)의 비접촉 부상력이 발생되게 된다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the upper bearing shown in FIG. 1, in which a groove 17a having a shape <is formed in the vertical direction by cutting, inside the cylindrical upper bearing 17. This groove 17a is shown in FIG. ) Is coated with oil (not shown). Therefore, as the motor shaft 16 rotates, air is induced into the gap by the groove 17a to generate dynamic pressure, and oil is pushed in the direction of the arrow B, thereby generating a non-contact floating force of the motor shaft 16. Will be.
이에 따라 모터축과 베어링간에는 적절한 간극이 유지될 수 있고, 따라서 모터축의 회전시에 모터축과 베어링간의 마모현상이 방지되는 것이다.Accordingly, an appropriate gap can be maintained between the motor shaft and the bearing, and thus wear phenomenon between the motor shaft and the bearing is prevented when the motor shaft rotates.
제3도는 이 발명에 따라 제조된 동압베어링을 나타낸 부분단면도로서, 고속회전하는 모터축에 대응하기 위해 장착되는 원통형의 동압베어링(30)은 그 내측에 〈 형상의 홈(30a)이 형성되도록 소결성형 공정에 의해 제조되고, 소결성형된 베어링(30)의 내부에는 진공상태에서 오일(도시하지 않음)이 주입되게 된다.3 is a partial cross-sectional view showing a dynamic pressure bearing manufactured according to the present invention, wherein a cylindrical dynamic pressure bearing 30 mounted to correspond to a motor shaft rotating at high speed is sintered so as to form a <-shaped groove 30a therein. The oil (not shown) is injected into the inside of the bearing 30 manufactured by the molding process and sintered and molded in a vacuum state.
따라서, 절삭가공으로 홈(17a)을 형성하던 종래에 비해 제조공정이 대폭 단축되는 한편 생산원가를 절감할 수 있다. 또한, 베어링(30)의 내부에 진공으로 오일을 주입함으로써, 베어링(30)의 내면과 〈 형상의 홈에 고르게 도포되어 충분한 오일이 모터축과 베어링(30)간의 마모를 줄일 수 있다.Therefore, the manufacturing process can be significantly shortened compared to the conventional method of forming the grooves 17a by cutting, and the production cost can be reduced. In addition, by injecting oil into the interior of the bearing 30 in a vacuum, the oil is evenly applied to the inner surface of the bearing 30 and the " -shaped groove, so that sufficient oil can reduce wear between the motor shaft and the bearing 30.
즉, 〈 형상의 홈을 가진 동압베어링은 회전시에는 충분한 동압이 발생되고 오일이 〈 형상홈의 중앙부분으로 밀려 모터축과 베어링간의 마찰을 방지할 수 있는 적절한 간주를 유지할 수 있다.That is, a dynamic pressure bearing having a <-shaped groove can maintain a proper view that sufficient dynamic pressure is generated during rotation and oil is pushed to the center portion of the <-shaped groove to prevent friction between the motor shaft and the bearing.
그러나 모터축의 초기 기동 및 정지시와 같이 회전이 거의 없는 상태에서는 위와 같이 회전에 의해 동압이 발생되고 오일이 홈의 중앙부분으로 밀려서 생기는 비접촉 부상력이 거의 없으므로 모터축과 베어링간의 마찰을 방지할 수 없다. 따라서 이러한 마찰에 의해 모터축과 베어링간의 마모 현상을 줄이기 위해서는 오일이 항상 베어링의 내측에 골고루 도포될 것이 요구된다.However, when there is almost no rotation, such as during initial start and stop of the motor shaft, dynamic pressure is generated by the rotation as above, and there is almost no non-contact floating force caused by oil being pushed to the center part of the groove, thus preventing friction between the motor shaft and bearing. none. Therefore, in order to reduce the wear phenomenon between the motor shaft and the bearing due to such friction, oil is always required to be evenly applied inside the bearing.
이 발명의 동압베어링은 소결성형공정에 의해 제조되므로 입자들 사이에 많은 공간이 존재한다. 이 발명에서는 이러한 입자들 사이의 공간에 진공상태에서 오일을 주입합으로써 모터축의 회전시는 물로 초기 기동시 및 정지시에도 항상 오일이 베어링 내측에 골고루 축적될 수 있게 된다.Since the dynamic bearing of the present invention is manufactured by the sintering molding process, there is a lot of space between the particles. In the present invention, oil is injected into the space between the particles in a vacuum state so that oil can be accumulated evenly inside the bearing at the time of initial start and stop with water at the time of rotation of the motor shaft.
한편, 모터축과 베어링간의 발생할 수 있는 마찰에 대비하여 베어링을 고강도의 재질로 만드는 것이 좋으며, 바람직한 예로서는 질화 규소 세라믹(silicon nitride ceramics)이 있다.On the other hand, in order to prepare for the friction between the motor shaft and the bearing it is good to make the bearing of a high strength material, silicon nitride ceramics (silicon nitride ceramics) is a preferred example.
상기와 같은 이 발명에 따르면, 축계부하가 적으며 일방향으로 회전하는 저부하형 모터의 베어링을 소결성형공정에 의해 제조함으로써 절삭가공에 의해 베어링을 제조하는데 비해 생산원가 및 공정이 절감된다. 그리고, 베어링 입자들 사이의 공간에 진공상태로 오일을 주입함으로써 베어링에 항상 충분한 오일이 도포될 수 있어 모터축의 초기 기동 및 정지시에도 모터축과 베어링간의 마모 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to this invention as described above, the production cost and the process is reduced compared to manufacturing the bearing by cutting by manufacturing the bearing of the low load type motor which has a small shaft load and rotates in one direction by the sinter molding process. Further, by injecting oil in a vacuum state into the space between the bearing particles, sufficient oil can be applied to the bearing at all times, thereby reducing the wear phenomenon between the motor shaft and the bearing even when the motor shaft is initially started and stopped.
비록 지금까지 이 발명을 레이저 빔 프린터에 사용되는 스캐너용 모터와 관련하여 구체적으로 설명하였지만, 이 발명의 범위가 상기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 이 발명은 일방향으로 회전하는 저부하용 모터에 광범위하게 적용될 수 있다. 또한, 본 기술분야에 숙련된 자에게는 상술한 기재에 비추어 많은 변형, 수정 및 변화가 가능하다는 것이 명백할 것이다. 따라서 이 명세서의 청구범위는 이러한 여러가지 변형, 수정 및 변화를 모두 포함시키고자 하는 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to a motor for a scanner used in a laser beam printer, the scope of the present invention is not limited by the above embodiment, and the present invention is directed to a low load motor rotating in one direction. It can be widely applied. It will also be apparent to those skilled in the art that many modifications, variations and variations are possible in light of the above teaching. Accordingly, the claims of this specification are intended to cover all such various modifications, modifications and variations.
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