JPH0560134A - 流体軸受モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータを高速回転する際のロータ軸支用の軸
振動の発生を防止でき、かつモータ全体の外形寸法を小
さくできる流体軸受けモータを提供する。 【構成】 ロータ５の内部に位置するように第１基台３
に固設される回転磁界発生部８、９と磁石６とで形成さ
れる回転力発生手段と、第１、第２基台３、４により両
支持され、かつ流体溝部１ａを有した主軸１とスリーブ
２で形成されるラジアル方向Ｒの軸受手段と、面上に流
体溝部７ｂを有し、主軸１に固定される受け部材７とロ
ータ５の天井部で形成されるスラスト方向Ｔの軸受手段
とを具備して、ロータ５の静止時には回転力発生手段の
磁気吸引分力（Ａ方向）により受け部材７と外側面を当
接状態にする構成からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体軸受モータに係り、
例えば原稿読み取り装置に用いられるレーザスキャナー
のミラー駆動部、ハード磁気ディスク装置のスピンドル
モータ、ビデオ装置のヘッド駆動用のモータのように特
に小型、かつ高精度、高速回転が要求されるブラシレス
モータに好適に適用される流体軸受モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】小型、かつ高精度、高速回転が要求され
るモータの回転軸受部に流体軸受を用いることで優れた
性能のブラシレスモータを実現できるが、本願出願人は
特開昭６３−２１４５１８号公報の流体軸受において係
る提案をしている。図４は本提案の要部断面図であっ
て、本図に基づいて概略説明すると基台３０には外周面
上に多数の流体溝部１００ａを形成した主軸１００が片
支持状態で固定されている。また基台３０には回転磁界
発生のために積層されたコア８とコイル９とからなる回
転磁界発生手段が円環状に設けられている。

【０００３】一方、外周面に永久磁石６０を固定してい
るロータ２０は円筒状に形成されるともに多孔質体２１
を天井部位に一体的に設けており、主軸１００に対して
図示のような挿通状態にされてラジアル方向Ｒとスラス
ト方向Ｔ方向の支持がなされている。以上説明の構成に
おいて、回転磁界発生手段に回転磁場が発生すると、永
久磁石６０の吸引にともなってロータ２０の高速回転が
開始されるが、これに前後して図中の矢印Ｈ方向に空気
など流体が主軸１００とロータ２０の内径面の間のに導
入される結果、ラジアル方向Ｒの保持が流体を媒体とし
て行われる。この流体はさらに主軸１００の端部と多孔
質体２１の間に導入されて余分な流体を矢印Ｋ方向に排
気して適度な間隔を維持しながらスラスト方向Ｔの支持
を行うものである。この提案は特に組み立て性に優れて
おりレーザープリンタ装置のポリゴンミラー回転用など
に実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
提案によれば、主軸は基台に対して片持ち支持されてい
ることから軸剛性を大きくする必要があり、軸剛性を高
めるために軸直径を大きくすると、モータ全体の外形が
大きくなる問題点があった。また、ロータを高速回転す
る場合において、ロータのダイナミックバランス不良な
どがあると軸振動が発生する問題点があった。したがっ
て、本発明の流体軸受モータは上述の問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、ロータを高速回転する
場合にロータ軸支用の軸振動の発生を防止でき、かつモ
ータ全体の外形寸法を小さくできる流体軸受モータを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上述の課題を解決し、目的を達成するために、
本発明の流体軸受モータは基台の主軸回りに回転する帽
子状体のロータのラジアル方向軸受手段とスラスト方向
軸受手段を流体軸受で構成する流体軸受モータであっ
て、前記ロータの内部に位置するように前記基台に固設
される回転磁界発生部と前記ロータの内周面に設けられ
る磁石とで形成される回転力発生手段と、前記基台によ
り両支持されるとともに外周面上に流体溝部を有した前
記主軸と前記ロータの回転中心部位に固定され前記主軸
により挿通支持されるスリーブとで形成される前記ラジ
アル方向軸受手段と、面上に流体溝部を有するとともに
前記主軸に固定される受け部材と前記ロータの天井部の
外側面部位とで形成される前記スラスト方向軸受手段
と、を具備してなり、前記ロータの静止時には前記回転
力発生手段の磁気吸引分力により前記受け部材と前記外
側面を当接状態にするとともに、ロータの回転時には前
記ラジアル方向軸受手段と、前記スラスト方向軸受手段
に流体が適宜導入されて流体軸受を機能させるように働
く。

【０００６】また、好ましくは、前記受け部材と前記天
井部外側面の間に形成される第１ラビリンス部と、前記
基台と前記ロータの円筒縁部の間に形成される第２ラビ
リンス部をさらに具備してなり、潤滑流体がロータ外部
に飛散することを防止するように働く。また、好ましく
は、前記受け部材の外周縁部において磁性流体の保持手
段を設けるとともに、前記天井部の外側面の縁部に環状
凸部をさらに形成して、磁性シールを形成することで、
潤滑流体が外部に飛散することを防止するように働く。
また、好ましくは、前記ロータの前記外側面部位を前記
スリーブと一体形成することで部品数、組み立て工数の
削減をする。そして、前記外側面部位を前記スリーブと
別部材で形成し、該別部材に流体溝部を形成し一体化し
て、コストダウンを図る。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の各実施例について、図面参照
の上で詳細に説明する。図１は第１実施例の流体軸受モ
ータの中心断面であり、ポリゴンミラーや磁気ヘッド、
スピンドル他の所定動作を行う部品は省略して図示し
て、基本構成部分のみ示している。

【０００８】本図において、主軸１の端部は取付穴部３
ａを穿設した第１基台３に圧入などされて一体的に垂設
されている。この主軸１の外周面上にはヘリボーン状の
多数の流体溝１ａが特殊加工される一方、この主軸１の
他方端にはネジ部１ｂが加工形成されており、図示のよ
うに取付穴部４ａを穿設した第２基台４に対して、挿通
した後に、ネジ１２を用いて固定することで、主軸１を
第１、第２基台に対して固定した両支持状態にしてい
る。このために第１、第２基台は連結部材１０などを介
して一体的に構成される。

【０００９】次に、図２は図１のＸ−Ｘ矢視図であっ
て、主軸１に固定される受け部材７の面上の様子を示し
ており、図２に示すように受け部材７は円環状をなして
おり、主軸１の取付穴部７ｄに対して同心円状にヘリボ
ーン形状の多数の流体溝部７ｂを形成する一方、後述の
ラビリンス部を形成する凸部７ａを同心円状に形成して
いる。

【００１０】再度、図１において受け部材７は主軸１の
軸方向の所定位置に不図示のネジなどを用いて固定され
るものであり、ハブ部７ｃを一体形成している。次に、
第１基台３には主軸１に対して同心円状にされたコア取
付部３ｈと、後述のラビリンス部を形成するラビリンス
凹部３ｂが同心円状に形成されている。また、積層され
た磁性板からなるコア８にはコイル９が巻かれており、
回転磁界発生部を形成する一方、コア取付部３ｈに位置
決め固定されている。

【００１１】次に、上述の主軸１により回転自在に支持
される帽子状のロータ５は上記の回転磁界発生部を内蔵
する形状を有している。一方、このロータ５の回転中心
部位には、主軸１の外形寸法より所定のクリアランス分
大きな内径寸法を有した貫通穴部２ａとフランジ部２ｂ
を一体形成したスリーブ２が固定されておりラジアル方
向Ｒの軸受部を形成するとともに、フランジ部２ｂが上
述の受け部材７の流体溝部７ｂに対向するように一体形
成されており、スラスト方向Ｔの軸受部を形成してい
る。

【００１２】また、上述の回転磁界発生部の外周に位置
されて回転磁界により吸引される永久磁石６は所定極数
に多極着磁されるとともに、ロータ５の内周面に図示の
ように固定されている。ここで、永久磁石６はコア８よ
りも第１基台３側にややずれて位置されており、永久磁
石６とコア８間に発生する磁気吸引力の分力Ａによりロ
ータ５を受け部材７側に移動させる結果、ロータ５の静
止状態ではスリーブ２のフランジ部２ｂと受け部材７の
流体溝部７ｂとが当接状態にされる。

【００１３】一方、ロータ５の天井部の外側には上記の
スリーブ２と同心円状にラビリンス溝部ｂが形成されて
おり、受け部材５の凸部７ａに入り込むようにして第１
ラビリンスを形成するとともに、ロータ５の円筒部の縁
部はラビリンス凸部５ａを形成しており、第１基台３の
ラビリンス凹部３ｂに入り込むようにして第２ラビリン
スを形成している。以上の第１、第２ラビリンスによリ
ロータ５内部に収容された流体潤滑剤他が外部に飛散す
ることを防止する一方、外部のゴミなど異物が侵入する
ことを防止している。

【００１４】以上説明の構成において、回転磁界発生部
に回転磁界が作用するとロータ５が回転されるが、この
回転にともない上述のスラスト軸受部の内圧が流体溝部
の作用により上昇する結果、スリーブ２と受け部材７の
当接状態から離間状態にバランスしてスラスト方向Ｔの
流体軸受を形成する。また、主軸１の外周面とスリーブ
２の貫通穴２ａの間の内圧も流体溝部１ａの作用により
上昇する結果、スリーブ２と主軸１は離間状態にバラン
スしてラジアル方向Ｒの流体軸受を形成する。以上のよ
うに構成した結果、ロータ５の高速度回転に伴って発生
する主軸１の振動発生を防止できた。また、主軸１の直
径を小さくしても軸の剛性を確保できるので設計上の自
由度を大きくできるようになり、モータ全体の外形を小
さくできた。

【００１５】次に、図３（ａ）は第２実施例の中心断面
図であり、上述の構成と略同一の構成であるので、同一
部分には図１と同様の符号を付して説明を割愛して、相
違部分に限定して説明する。先ず、第１基台３のラビリ
ンス溝３ｂは図示のように２列分が設けられており、こ
の溝にロータ５の２列のラビリンス凸部５ａが図示のよ
うに潜入して、より気密性の高いラビリンスを形成して
いる。また、受け部材７にはラビリンス凹部７ｆが形成
される一方、ロータ５側にはラビリンス凸部５ｆが形成
されており、ラビリンス凹部７ｆにロータ５側のラビリ
ンス凸部５ｆが潜入することでラビリンスを形成してい
る。

【００１６】一方、受け部材７の外周縁部には磁性流体
を吸着保持する鉄板と磁石とからなる磁性流体保持部１
１が設けられるとともに、ロータ５の天井部の外周縁部
からは円環状に凸部５ｅが一体形成されている。この磁
性流体保持部１１と凸部５ｅの間に磁性流体を流入する
ことで内部をより気密状態に保持できる。また、図３
（ｂ）に示すように、スリーブ２の受け部材７側に対向
する面を別部材２２で形成して、この別部材２２に上述
の流体溝部を形成して、受け部材７側を平滑面状に加工
してスラスト軸受部を形成しても良い。以上説明の第２
実施例においても、第１実施例の動作と同様に機能する
とともに、内部に蓄えられた液体潤滑剤の消耗を大幅に
削減できた。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の流体軸受モ
ータによれば、ロータを高速回転する場合にロータ軸支
用の軸振動の発生を防止でき、かつモータ全体の外形寸
法を小さくできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の流体軸受モータの中心断面であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｘ矢視図である。

【図３】（ａ）は第２実施例の中心断面図、（ｂ）はス
リーブ２の中心断面図である。

【図４】本願出願人の特開昭６３−２１４５１８号公報
の流体軸受である。

【符号の説明】

１ 主軸、 ２ スリーブ、 ３ 第１基台、 ４ 第２基台、 ５ ロータ、 ６ 永久磁石、 ７ 受け部材、 ８ コア、 ９ コイル、 １１ 磁性流体保持部、 １２ ネジである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台の主軸回りに回転する帽子状体のロ
   ータのラジアル方向軸受手段とスラスト方向軸受手段を
   流体軸受で構成してなる流体軸受モータであって、 前記ロータの内部に位置するように前記基台に固設され
   る回転磁界発生部と前記ロータの内周面に設けられる磁
   石とで形成される回転力発生手段と、 前記基台により両支持されるとともに外周面上に流体溝
   部を有した前記主軸と前記ロータの回転中心部位に固定
   され前記主軸により挿通支持されるスリーブとで形成さ
   れる前記ラジアル方向軸受手段と、 面上に流体溝部を有するとともに前記主軸に固定される
   受け部材と前記ロータの天井部の外側面部位とで形成さ
   れる前記スラスト方向軸受手段と、 を具備してなり、 前記ロータの静止時には前記回転力発生手段の磁気吸引
   分力により前記受け部材と前記外側面を当接状態にする
   ことを特徴とする流体軸受モータ。
2. 【請求項２】 前記受け部材と前記天井部外側面の間に
   形成される第１ラビリンス部と、 前記基台と前記ロータの円筒縁部の間に形成される第２
   ラビリンス部を、 さらに具備することを特徴とする請求項１に記載の流体
   軸受モータ。
3. 【請求項３】 前記受け部材の外周縁部において磁性流
   体の保持手段を設けるとともに、前記天井部の外側面の
   縁部に環状凸部をさらに形成して、 磁性シールを形成することを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の流体軸受モータ。
4. 【請求項４】 前記ロータの前記外側面部位を前記スリ
   ーブと一体形成することを特徴とする請求項１から請求
   項３のいずれかに記載の流体軸受モータ。
5. 【請求項５】 前記外側面部位を前記スリーブと別部材
   で形成し、該別部材に流体溝部を形成し一体化すること
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の
   流体軸受モータ。