JPH09103043A - スリーブ軸受を備えたモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動に対してスラスト部材の変形破壊がなく
寿命の長い、潤滑油流出による寿命低下のないスリーブ
軸受を備えたモータ。 【解決手段】 モータベースに電機子捲線を施した電機
子鉄心とスリーブ軸受及びスラスト部材とを配設し、前
記スリーブ軸受に嵌合するシャフトを備えた回転自在な
ロータヨークを備え、該ロータヨークには前記電機子鉄
心と所定隙間を介して対向する駆動磁極を有する駆動マ
グネットが備えられたスリーブ軸受を備えたモータにお
いて、前記スリーブ軸受の内周の軸線方向に溝を設け、
該溝にグリスを充填したスリーブ軸受を備えたモータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフレキシブ
ルディスクドライブや、ＣＤ−ＲＯＭのスピンドルモー
タに好適なスリーブ軸受を備えたモータの改善に関わ
り、振動に強く高温での使用に耐えるスリーブ軸受を備
えたモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のスリーブ軸受を備えたモー
タの例であり、金属板からなる平板状のモータベース１
には、プレス絞り加工などによりスラスト部材２を保持
するスラスト部材保持部１ａが形成してある。電機子捲
線３を施した電機子鉄心４は、モータベース１上の軸受
ホルダ５を介してねじ６によってモータベース１に一体
的に固定されている。そして、軸受ホルダ５の内周には
スリーブ軸受７は圧入され固定されている。

【０００３】シャフト８がスリーブ軸受７に嵌合される
カップ状のロータヨーク９は、内周に駆動マグネット１
０が固着されており、この駆動マグネット１０の電機子
鉄心４の外周とわずかな隙間を介して対向する内周面に
は１６極の駆動磁極が着磁され、モータベース１上のプ
リント基板１１とわずかな隙間を介して対向する端面に
は、１２０極のＦＧ磁極が着磁されている。上記電機子
鉄心４は１２スロットで３相の電機子捲線３が施されて
おり、図示しないロータ位置検出手段とブラシレスモー
タ駆動回路とにより通電駆動され界磁磁界を発生し、駆
動マグネット１０に回転駆動力を生じさせる。プリント
基板１１の駆動マグネット１０と対向する部分にはＦＧ
発電用の繰り返しパターンコイルが形成されており、こ
のＦＧパターンコイルは周波数がロータの回転速度に比
例する信号を発電出力する。この発電出力信号の周波数
に応じて前記した電機子捲線の駆動電流を制御するよう
構成することによりモータの回転速度は一定に保たれ、
所期の機能を果たす。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のスリーブ軸受を備えたモータには以下のような問題
点がある。

【０００５】第１の問題点は、モータを取り付けた機器
の振動とともにロータも主としてスラスト方向に上下動
する。ロータに上方向の振動加速度が加わるとロータと
シャフト８とともにスリーブ軸受７から抜ける方向に移
動する。この際スリーブ軸受７とシャフト８はシリンダ
ーとピストンのように作用し、シャフト８の上方向への
移動量が増すに従いスリーブ軸受７内には負圧を生じシ
ャフト８を下方向に吸引する力となる。

【０００６】ここで振動の方向が交番し、ロータに下方
向の加速度が加わるとシャフト８には負圧による吸引力
との合成力が作用し急激に下方向に加速されスラスト部
材２に激突する。実験によるとモータを取りつけた機器
に通常使用の振動を与えた場合、スラスト部材２にはピ
ーク時２００Ｇの衝撃が繰り返し加わることが判明し、
この現象がスラスト部材２の変形や破壊をまねき、モー
タの回転寿命をも短くする問題があった。

【０００７】次に、第２の問題点について説明する。一
般にスリーブ軸受の回転寿命を長くするためにスリーブ
軸受に多孔性の焼結金属に潤滑油を含浸して用いる。焼
結金属を用いたスリーブ軸受とシャフトにはポンプ作用
があり、シャフト８の回転に伴い潤滑油が軸受７の内周
とシャフト８の外周の隙間にしみ出て潤滑作用を為す。
しかし、長時間回転していると、この潤滑油がスリーブ
軸受７とシャフト８の境界面からにじみ出てくる。にじ
み出た潤滑油は表面張力により保持され、軸受の表面に
接触している部分はポンプ作用により軸受内部に取り込
まれ循環するが、この例では図６の矢印で示す部分にお
ける保持できる量は少なく、多くの部分がシャフトの表
面を伝わり流出してしまう現象がある。

【０００８】一方、モータを組み込む機器の高密度化に
伴い使用時の機器内部の温度上昇は大きくなり容易に８
０℃以上にもなることが予測されるが、この潤滑油の流
出現象は８０℃程度の高温になると潤滑油の粘度低下に
より顕著になり油切れを生じ易く、回転寿命が極端に短
くなる問題がある。また流出した潤滑油が機器を汚染し
たり動作障害の原因ともなる。

【０００９】本発明はこれらの問題点に鑑みなされたも
ので、振動に対してスラスト部材の変形破壊がなく寿命
の長い、潤滑油流出による寿命低下のないスリーブ軸受
を備えたモータを提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は、モータベースに
電機子捲線を施した電機子鉄心とスリーブ軸受及びスラ
スト部材とを配設し、前記スリーブ軸受に嵌合するシャ
フトを有する回転自在なロータヨークを備え、該ロータ
ヨークには前記電機子鉄心と所定隙間を介して対向する
駆動磁極を有する駆動マグネットが備えられたスリーブ
軸受を備えたモータにおいて、前記スリーブ軸受の内周
の軸線方向に溝を設け、該溝にグリスを充填したことを
特徴とするスリーブ軸受を備えたモータを提供する。

【００１１】そして、第２の発明は、モータベースに電
機子コイルとスリーブ軸受けとスラスト部材とを配設
し、シャフトは該スリーブ軸受けに内挿され回転自在に
支持され、該シャフトにロータヨークが固着され該ロー
タヨークには該電機子コイルとわずかな隙間を介して対
向する面に駆動磁極が備えられた駆動マグネットが備え
られたスリーブ軸受けを備えたモータにおいて、前記ス
リーブ軸受の前記シャフトの軸端との境界部分に潤滑油
保持溝を備えたことを特徴とするスリーブ軸受を備えた
モータをそれぞれ提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係わるスリーブ軸
受を備えたモータの一実施例を図１乃至図４を参照して
詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明構成のスリーブ軸受を備えた
モータの一実施例の断面図である。

【００１４】金属板からなるモータベース２０はプレス
絞り加工などにより一体形成されており、電機子鉄心２
１を載置するようその内周に嵌合し位置決めする突出し
た円盤状の鉄心嵌合部２０ａと、この鉄心嵌合部２０ａ
の一方と連設され、スリーブ軸受２２の外周に嵌合して
軸受２２を保持する円筒状の軸受嵌合部２０ｂと、鉄心
嵌合部２０ａの他方と連設されて金属製のプリント基板
２３の内周に嵌合してこのプリント基板２３の位置決め
するプリント基板嵌合部２０ｃとからなる。

【００１５】そして、電機子鉄心２１はプリント基板嵌
合部２０ｃの他側に嵌合してスラスト部材２４を保持す
るスラストホルダ２５と共にモータベース２０の台座と
なる鉄心嵌合部２０ａ部にねじ２６で固定されている。

【００１６】電機子鉄心２１は従来と同様に１２スロッ
トで３相の電機子捲線２７が施されているものである。

【００１７】シャフト２８がスリーブ軸受２２に嵌合さ
れるカップ状のロータヨーク２９は、内周に駆動マグネ
ット３０が固着されており、この駆動マグネット３０の
電機子鉄心２１の外周とわずかな隙間を介して対向する
内周面には１６極の駆動磁極が着磁され、モータベース
２０上に位置決めされたプリント基板２３とわずかな隙
間を介して対向する端面には、１２０極のＦＧ磁極が着
磁されている。また、スリーブ軸受２２の底面の一部に
切欠を設けスラスト部材２５との間にゴム製のＯリング
３１を挟み気密性を高めている。

【００１８】図示しないロータ位置検出手段とブラシレ
スモータ駆動回路とにより通電駆動され界磁磁界を発生
し、駆動マグネット３０に回転駆動力を生じさせる。プ
リント基板２３の駆動マグネット３０と対向する部分に
はＦＧ発電用の繰り返しパターンコイルが形成されてお
り、このＦＧパターンコイルは周波数がロータの回転速
度に比例する信号を発電出力する。この発電出力信号の
周波数に応じて前記した電機子捲線の駆動電流を制御す
るよう構成することによりモータの回転速度は一定に保
たれ、所期の機能を果たす。

【００１９】この様に、モータベース２０上には電機子
鉄心２１、スリーブ軸受２２及びＦＧパターンコイルを
配置したプリント基板２３などの主要部品が同心状に位
置決めされるため、各部品が高精度で組み立てられる。
従って、電機子鉄心２１の外周のシャフト回転中心に対
する振れと、駆動マグネット３０の内周の振れとが共に
向上し、これらの隙間も小さく設計できトルクが増す効
果がある。同様にしてプリント基板も直接モータベース
に嵌合するように組み立てられるから、ＦＧパターンの
振れも小さく出力されるＦＧ信号の周波数変動が少なく
回転ムラが小さくなる効果を有する。

【００２０】ここで請求範囲１に記載した溝及びこれに
充填したグリスの機能について説明する。図２に示すよ
うにスリーブ軸受２２の内周にはスラスト方向（軸線方
向）に沿って６本の溝（グリス保持溝）２２ａが形成さ
れている。この溝２２にグリスを満たしておくと、モー
タを取りつけた機器の振動とともにロータのシャフト２
８がスリーブ軸受２２から抜ける方向に移動したとき、
スリーブ軸受２２内に生じる負圧によって図３の（Ｂ）
に示すようにグリス３１が溝２２ａから軸受内に吸い出
されシャフト２８とスラスト部材２４の間の空間に出て
くる。ここで振動の方向が交番しロータに下方向に加速
されても図３の（Ｃ）のようにグリス３２が緩衝材とし
て作用するためにスラスト部材２４に接触したときの衝
撃は緩和される。実験によるとモータを取りつけた機器
に通常使用の振動を与えた場合、スラスト部材２４には
ピーク時でも３０Ｇ程度の衝撃に緩和され、この程度の
衝撃ではスラスト部材２４の変形を生じることはないこ
とが判明した。また、実験ではシャフト径３〜６ｍｍの
場合、溝の幅は０．５〜１ｍｍ程度が、溝の深さは３０
〜１５０μｍ程度が、数は４本〜１２本程度が好ましい
効果を呈した。

【００２１】このように本発明によれば振動によっても
スラスト受け部材に加わる衝撃を緩和しその変形を防止
し、モータの回転寿命をも長くする効果がある。

【００２２】さらに請求範囲２に記載したスリーブ軸受
２４のシャフト２８の軸端との境界部分に潤滑油保持溝
２２ｂを備えたスリーブ軸受２２の機能について説明す
る。保持溝はスリーブ軸受２２のシャフト２８との境界
部分に幅０．３ｍｍ、深さ０．３ｍｍで円周状に形成さ
れている。長時間回転しスリーブ軸受けとシャフトの境
界面から潤滑油がにじみ出ても図４（Ａ）のごとく保持
溝に表面張力によって保持されその量は従来例で示した
図６の５倍程度にもなる。焼結金属を用いたスリーブ軸
受２２の外周に付着している潤滑油はこのポンプ作用に
よって内部に取り込まれるから、保持溝に保持されてい
る潤滑油も内部に取り込まれ循環をなす。図７は軸受と
シャフトの境界部の構造と流出割合の比較実験の結果を
示したもので、本実施例の構造では８０℃で１００Ｈで
も従来例の１／１０程度である。

【００２３】また，図４の（Ｂ）のように、潤滑油保持
溝２２ｂに溝張出部２２ｂ1 を形成する形状にすればさ
らに保油効果は高くなる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係るスリーブ軸受
を備えたモータによると、高温での潤滑油の流出が低減
され、回転寿命が長くなる効果を奏するものである。ま
た潤滑油の流出が機器を汚染することも防止される。

【００２５】また更に、モータベース上には電機子鉄
心、スリーブ軸受及びプリント基板などの主要部品が位
置決めされるため、高精度で各部品が組み立てられ、電
機子鉄心の外周のシャフト回転中心に対する振れと、駆
動マグネットの内周の振れとが共に向上し、これらの隙
間も小さく設計できトルクが増す効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスリーブ軸受を備えたモータの一実施
例を示す断面図である。

【図２】スリーブ軸受の説明図である。

【図３】スリーブ軸受とシャフトとの関係を示す動作説
明図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すスリーブ軸受とシャ
フト端部との部分拡大図である。

【図５】従来のスリーブ軸受を備えたモータの断面図で
ある。

【図６】図５におけるスリーブ軸受とシャフト端部との
部分拡大図である。

【図７】潤滑油流出量における比較グラフである。

【符号の説明】

２０…モータベース、２１…電機子鉄心、２２…スリー
ブ軸受、２２ａ…溝、２３…プリント基板、３０…駆動
マグネット、３２…グリス。

【手続補正書】

【提出日】平成８年１月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 スリーブ軸受を備えたモータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータベースに電機子捲線を施した電機子
   鉄心とスリーブ軸受及びスラスト部材とを配設し、前記
   スリーブ軸受に嵌合するシャフトを有する回転自在なロ
   ータヨークを備え、該ロータヨークには前記電機子鉄心
   と所定隙間を介して対向する駆動磁極を有する駆動マグ
   ネットが備えられたスリーブ軸受を備えたモータにおい
   て、 前記スリーブ軸受の内周の軸線方向に溝を設け、該溝に
   グリスを充填したことを特徴とするスリーブ軸受を備え
   たモータ。
2. 【請求項２】モータベースに電機子コイルとスリーブ軸
   受けとスラスト部材とを配設し、シャフトは該スリーブ
   軸受けに内挿され回転自在に支持され、該シャフトにロ
   ータヨークが固着され該ロータヨークには該電機子コイ
   ルとわずかな隙間を介して対向する面に駆動磁極が備え
   られた駆動マグネットが備えられたスリーブ軸受けを備
   えたモータにおいて、 前記スリーブ軸受の前記シャフトの軸端との境界部分に
   潤滑油保持溝を備えたことを特徴とするスリーブ軸受を
   備えたモータ。
3. 【請求項３】前記モータベースは、前記電機子鉄心を載
   置するようその内周に嵌合し位置決めする突出した鉄心
   嵌合部と、該鉄心嵌合部の一方と連設され、前記スリー
   ブ軸受の外周に嵌合して該軸受を保持する軸受嵌合部
   と、前記鉄心嵌合部の他方と連設されて前記プリント基
   板の内周に嵌合して該プリント基板の位置決めするプリ
   ント基板嵌合部とを一体形成してなる請求項１または２
   記載のスリーブ軸受を備えたモータ。
4. 【請求項４】前記モータベースはプレス成形にて形成し
   てなる請求項３記載のスリーブ軸受を備えたモータ。
5. 【請求項５】前記駆動マグネット面と対向する前記プリ
   ント基板上にはＦＧ発電用の繰り返しパターンコイルが
   形成されてなる請求項４記載のスリーブ軸受を備えたモ
   ータ。