JPH0833260A - モータの軸受装置及び軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コストで、しかも、トルクロスや消費電力
の増大を抑えたモータの軸受装置及び軸受の製造方法を
得る。 【構成】 ホルダー１に保持された円筒状の焼結含油軸
受２と、焼結含油軸受２の内孔に挿通されて回転自在に
支承される回転軸３と、回転軸３と一体に回転するよう
に取着されたスラスト座金４とを備えたモータの軸受装
置。焼結含油軸受２のスラスト座金４と対向する端面に
は鏡面仕上げ加工が施され、焼結含油軸受２の端面とス
ラスト座金４とが摺動接触してロータのスラスト荷重が
支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの軸受装置及び
軸受の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータの回転軸を回転自在に支承する軸
受装置の従来例を図１１ないし図１３に示す。図１１、
図１３において、ホルダー２１は中央に孔を有してお
り、孔の内部の上端部側と下端部側にはそれぞれ段部２
１ａと段部２１ａ’が形成されている。孔の上側と下側
からは円筒状の焼結含油軸受２２、２２’が圧入されて
おり、上側の焼結含油軸受２２の下端面は段部２１ａ
と、下側の焼結含油軸受２２’の上端面は段部２１ａ’
とそれぞれ当接されている。焼結含油軸受２２よりも上
方のホルダー２１の開口部は段状に削り取られており、
この削り取られた部分には座金２６が取り付けられてい
る。一方、焼結含油軸受２２’よりも下方のホルダー２
１の開口部も段状に削り取られており、この削り取られ
た部分には座金２６’が取り付けられている。

【０００３】座金２６の上方には、中央に孔を有するス
ラスト座金２４が載置されている。スラスト座金２４は
座金２６上を摺動するため、例えばナイロンやテフロン
等の摩擦抵抗や摩耗の少ない樹脂、あるいは、表面に低
摩擦用の樹脂をコーティングした金属体から形成されて
いる。また、スラスト座金２４の形状は円盤状で、上端
面に軸方向から見て扇形の突出部２４ａを有している。

【０００４】焼結含油軸受２２、２２’とスラスト座金
２４の中央孔には回転軸２３が挿通されており、回転軸
２３は焼結含油軸受２２、２２’によって回転自在とな
るように支持されている。回転軸２３の座金２６より上
方の外周面には溝部２３ａが形成されており、この溝部
２３ａには掛止具２５が取り付けられている。

【０００５】図１３に示すように、掛止具２５はＥリン
グと称されるもので、両端と中央部の三箇所に爪部２５
ａが形成されており、各爪部２５ａの先端部が溝部２３
ａに嵌まり、かつ、この溝部２３ａを周囲から挟み込む
ことにより、回転軸２３に対して掛止具２５が固定され
ている。掛止具２５は、下側に位置するスラスト座金２
４の上端面に載置されており、掛止具２５の扇形に切り
欠かれた部分とスラスト座金２４の突出部２４ａが嵌ま
り合っている。

【０００６】掛止具２５はスラスト座金２４で支持さ
れ、スラスト座金２４は座金２６に当接して支持されて
いる。掛止具２５、スラスト座金２４、座金２６の各部
品からスラスト軸受が構成されており、このようなスラ
スト軸受によって回転軸２３は、スラスト方向の荷重が
支持されている。

【０００７】図１１において、ホルダー２１の外周面に
はフランジ２１ｂが形成されており、フランジ２１ｂに
はステータコア２９の内縁部が取り付けられている。ス
テータコア２９は構成単位であるコア素体を複数枚積層
することによって構成されており、外周には複数の突極
が形成されている。また、各突極にはコイル３０が巻回
されている。ホルダー２１のステータコア２９より上方
の外周面にはスペーサ２８の介在のもとに基板２７が取
り付けられている。

【０００８】回転軸２３の下端部にはカップ状のロータ
３１が、ステータコア２９を下側から覆うような形態で
取り付けられている。ロータ３１の周壁内面には駆動マ
グネット３２が取り付けられており、駆動マグネット３
２は一定の間隙をおいてステータコア２９の突極と向か
い合っている。従って、突極に巻回されたコイル３０を
通電制御することにより、駆動マグネット３２は付勢さ
れて、ロータケース３１及び回転軸２３が回転駆動され
る。

【０００９】回転軸２３が回転すると、回転軸２３に取
り付けられた掛止具２５も一体に回転する。掛止具２５
が回転することによって、掛止具２５の両端の爪部２５
ａ、２５ａのうち、一方の爪部２５ａの側面がスラスト
座金２４の突出部２４ａの側面に当たり、スラスト座金
２４が座金２６上を摺動する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のモータの軸
受装置において、座金２６上にはスラスト座金２４が載
置され、スラスト座金２４が座金２６上を摺動する。従
って、座金２６は、摩擦抵抗を抑えて摺動性を良くする
ために、例えば、ナイロンやテフロンなどの摩擦や摩耗
の少ない樹脂、あるいは、表面に低摩擦用の樹脂がコー
ティングされた金属体から構成されている。このため、
座金２４自体は非常に高価であり、モータの軸受装置の
コストを高騰させていた。

【００１１】座金２６を使用せずに、焼結含油軸受２２
の端面上に直接スラスト座金２４を載置し、かつ、焼結
含油軸受２２の端面上でスラスト座金２４が摺動するよ
うに構成することも可能である。しかし、このような構
成では、座金２６が不要な分コストを低減できるという
効果を奏する反面、焼結含油軸受２２の端面は面が粗
く、スラスト座金２４との摩擦抵抗が大きなるため、ト
ルクロスにより消費電力が増大してしまうと共にスラス
ト座金２４が摺動摩耗し、摩耗粉が回転摺動へも悪影響
を及ぼすという問題点が生じてしまう。

【００１２】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、低コストで、しかも、
トルクロスや消費電力の増大を抑えたモータの軸受装置
及び軸受の製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ホルダーに保持された円筒状の焼結含油軸受と、ロータ
の中心に固着されると共に焼結含油軸受の内孔に挿通さ
れて回転自在に支承される回転軸と、回転軸と一体に回
転するように取着されたスラスト座金とを備えたモータ
の軸受装置において、焼結含油軸受のスラスト座金と対
向する端面には鏡面仕上げ加工が施され、焼結含油軸受
の端面とスラスト座金とが摺動接触してロータのスラス
ト荷重が支持されていることを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の発明は、鏡面仕上げ加工が
施された焼結含油軸受のスラスト座金と対向する端面
に、低摩擦部材がコーティングされていることを特徴と
する。

【００１５】請求項３記載の発明は、少なくとも複合金
属粉末を混合して円筒状に加圧成形すると共に、焼成し
て焼結体を得る工程、焼結体の端面に鏡面仕上げ加工を
する工程、焼結体を所定の形状にサイジングする工程、
焼結体のポーラスに潤滑油を含浸する工程をこの順に備
えていることを特徴とする。

【００１６】請求項４記載の発明は、少なくとも複合金
属粉末を混合して円筒状に加圧成形すると共に、焼成し
て焼結体を得る工程、焼結体を所定の形状にサイジング
する工程、焼結体の端面に鏡面仕上げ加工をする工程、
焼結体のポーラスに潤滑油を含浸する工程この順に備え
ていることを特徴とする。

【００１７】

【作用】焼結含油軸受の端面には鏡面仕上げ加工を施さ
れ、この鏡面仕上げ加工が施された端面に対して直接ス
ラスト座金が載置されるため、スラスト座金と焼結含油
軸受の端面との摺動性がよく、回転軸が円滑に回転す
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明にかかるモータの軸受装置及び
軸受の製造方法の実施例について、図面を参照しながら
説明する。図１において、円筒状のホルダー１の内周面
には段部１ａが形成されている。ホルダー１の上端部内
周面には円筒状の焼結含油軸受２が圧入されており、こ
の焼結含油軸受２の下端面の外周側縁部はホルダー１の
段部１ａに当接されている。焼結含油軸受１の上端面に
は直接スラスト座金４が載置されている。なお、焼結含
油軸受１の上端面のスラスト座金４が載置された部分に
は、予め、鏡面仕上げ加工が施されている。スラスト座
金４は円盤状で中央に孔を有すると共に、上端面に軸方
向から見て扇形状の突出部４ａを有している。

【００１９】スラスト座金４の中央の孔と、焼結含油軸
受２の中央の孔には回転軸３が挿入されている。回転軸
３は焼結含油軸受２によってラジアル方向に支持され
て、回転自在となっている。また、回転軸３の上端部の
外周面には溝部３ａが形成されおり、この溝部３ａには
掛止具５が取り付けられている。掛止具５は、従来例と
同様に両端と中央部の三箇所に爪部５ａが形成されてお
り、各爪部５ａの先端部が溝部３ａに嵌まり、かつ、こ
の溝部３ａを周囲から挟み込むことにより、回転軸３に
対して掛止具２５が固定されている。掛止具５は、下側
に位置するスラスト座金４の上端面に載置されており、
掛止具５の扇形に切り欠かれた部分とスラスト座金４の
突出部４ａが嵌まり合っている。

【００２０】掛止具５はスラスト座金４で支持され、ス
ラスト座金４は焼結含油軸受２に当接して支持されてい
る。従って、回転軸３は、掛止具５、スラスト座金４、
焼結含油軸受２の各部品からなるスラスト軸受によって
スラスト方向の荷重が支持されている。回転軸３が回転
すると、回転軸３に取り付けられた掛止具５も一体に回
転する。掛止具５が回転することによって、掛止具５の
両端の爪部５ａ、５ａのうち、一方の爪部５ａの側面が
スラスト座金４の突出部４ａの側面に当たり、スラスト
座金４が焼結含油軸受２の上端面を摺動する。

【００２１】なお、図示されていないが、図１１ないし
図１３に示す従来例と同様に、ホルダー１の下端部には
別の軸受が嵌められ、ホルダー１の外周部にはコアとコ
イルを有してなるステータが固定され、回転軸３にはロ
ータケースとマグネットからなるロータが一体に取り付
けられてモータを構成している。

【００２２】次に、上記モータの軸受装置に使用される
軸受の製造方法について説明する。モータの軸受として
使用される焼結含油軸受２は、図２に示すような工程を
経ることにより製造される。まず、最初の工程では原材
料である複合金属粉末が混合される。次の工程では、混
合された複合金属粉末が型に入れられ、形状が円筒状と
なるように加圧成形される。加圧成形により円筒状粉末
体が形成される。円筒状粉末体はさらに焼成されて、焼
結体が形成される。次の工程では、焼結体の少なくとも
一方の端面に対して鏡面仕上げ加工が施される。鏡面仕
上げ加工の後、焼結体は一定の寸法にサイジングされ
る。なお、サイジング後に必要に応じて再度サイジング
を施してもよい。サイジングが終了したら、焼結体は洗
浄され、洗浄の後は、焼結体に生じた多数のポーラスに
潤滑油を含浸させて、焼結含油軸受２が完成する。な
お、上記軸受の製造方法では、焼結工程の後に鏡面仕上
げ加工を施すようにしたが、これに限られたものではな
く、サイジング工程の後にに鏡面仕上げ加工を施すよう
にしてもよい。

【００２３】また、焼結含油軸受２に対して鏡面仕上げ
加工を施す場合には、図３に示すように、受け台７に固
植された固定軸９に対し、焼結含油軸受２の中央孔を挿
入して保持し、この焼結含油軸受２の端面を超音波発振
工具６によって鏡面仕上げ加工を施すようにしてもよ
い。超音波発振工具６の下端部からは超音波振動が生
じ、この超音波振動によって焼結含油軸受２の端面に鏡
面仕上げ加工を施すことができる。

【００２４】あるいは、図４（ａ）に示すように、受け
台７に固植された固定軸９に対し、焼結含油軸受２の中
央孔を挿入して保持し、この焼結含油軸受２の端面をバ
ニシング工具８によって鏡面仕上げ加工を施すようにし
てもよい。図４（ｂ）に示すように、バニシング工具８
の下端面には放射状にコロ８ａが配置されており、この
コロ８ａが焼結含油軸受２の端面と当接した状態で、バ
ニシング工具８を水平方向に回転させることにより、焼
結含油軸受２の端面に鏡面仕上げ加工を施すことができ
る。

【００２５】さらに、図５に示すように、受け台７に固
植された固定軸９に対し、焼結含油軸受２の中央孔を挿
入して保持する。この焼結含油軸受２の端面に研削工具
６の下端面を当接し、水平方向に回転させることによ
り、焼結含油軸受２の端面に鏡面仕上げ加工を施すこと
ができる。

【００２６】以上のような構成のモータの軸受装置によ
れば、焼結含油軸受２の上端面に直接スラスト座金４を
載置すると共に、スラスト座金４が載置される焼結含油
軸受２の上端面には予め鏡面仕上げ加工を施したため、
スラスト荷重を加えても、互いに摺動する焼結含油軸受
２の上端面とスラスト座金４の部分の摩擦抵抗は小さ
く、回転軸３を円滑に回転駆動することができる。従っ
て、トルクロス及び消費電流が増大するのを解消し、軸
受装置の寿命を延ばすことができる。また、スラスト座
金４との摩擦抵抗を抑えるのに、特別な加工が施された
高価な座金などの高価な別部品が不要であるため、製造
コストも低く抑えることができる。さらに、焼結含油軸
受２の上端面に鏡面仕上げ加工を施したことにより、上
端面の表面が硬化するため、耐摩耗性も向上させること
ができる。

【００２７】なお、焼結含油軸受２において、鏡面仕上
げ加工が施される前と後で、端面の粗度について調べて
みた。この結果を図８に示す。図８（ａ）は端面に鏡面
仕上げ加工が施される前の焼結含油軸受２の粗度を、図
８（ｂ）は端面に鏡面仕上げ加工が施された後の焼結含
油軸受２の粗度を示している。図８（ｂ）の鏡面仕上げ
加工を施した方が、端面に凹凸が減少してほぼ均一な面
となり、明らかに摩擦抵抗が小さくなっていることが理
解できる。

【００２８】また、端面に鏡面仕上げ加工前の焼結含油
軸受と、鏡面仕上げ加工後の焼結含油軸受で、それぞれ
モータを構成して、各モータの制御電流ｍＡとワウ・フ
ラッターを比較してみた。なお、図９に示すように、モ
ータの制御電流を調査する測定器はモータに電源を供給
するＤＣ電源の途中に、ワウ・フラッターを調査する測
定器は周波数発電機（ＦＧ）に配置した。各測定器によ
る測定結果を結果を図１０に示す。図１０でＡは鏡面仕
上げの加工前、Ｂは鏡面仕上げ加工後を示している。鏡
面仕上げ加工の前後で、制御電流ｍＡの違いを示した図
１０（ａ）、及び、ワウ・フラッターの違いを示した図
１０（ｂ）の何れも、加工前より加工後の方が低い値を
示している。このことからも、鏡面仕上げ加工を施した
方が焼結含油軸受とスラスト座金の摩擦抵抗が減少して
摺動性が向上するため、ワウ・フラッターの原因である
トルクロスや、消費電力を低減できるということが理解
できる。

【００２９】また、図６に示すように、鏡面仕上げ加工
を施した軸受２の上端面を、摩擦抵抗が少なく、しか
も、摺動特性の良好な、２硫化モリブデン、カーボン、
テフロンなどの底摩擦部材１１でコーティングしてもよ
い。こうすれば、焼結含油軸受２とスラスト座金４との
摩擦抵抗をさらに減少させ、摺動性をさらに向上させる
ことができる。また、低摩擦部材１１で焼結含油軸受２
の端面を覆うという工程は、焼結含油軸受２の仕上げ加
工内に容易に組み込めるので、コスト高騰の心配もな
い。

【００３０】さらに、焼結含油軸受２の端面に鏡面仕上
げ加工を施し、スラスト軸受との摩擦抵抗を低減させる
には、図７に示すような、スラスト軸受が回転軸の外周
面に取り付けられたスラスト座金４のみから構成される
場合も有効である。このような構成においても、スラス
ト座金４と焼結含油軸受２の上端面との摩擦抵抗が減少
するため、ワウ・フラッターの原因であるトルクロスや
消費電流をおさえることができる。また、スラスト座金
を支持するのに特別な部材を必要とせず、直接焼結含油
軸受２で支持することができるため、部品点数を減ら
し、コストの低減に寄与することができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１、請求項３、請求項４記載の発
明によれば、焼結含油軸受のスラスト座金と対向する端
面には鏡面仕上げ加工が施され、この焼結含油軸受の端
面とスラスト座金とが直接摺動接触してロータのスラス
ト荷重を支持しているため、スラスト座金と摺動するた
めの別の部品が不要となり、低コスト化に寄与すること
が可能となる。また、鏡面仕上げ加工により、焼結含油
軸受とスラスト座金の間の摩擦抵抗が小さくなるため、
トルクロスを低減し、消費電流を抑えることが可能とな
る。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、鏡面仕上げ
加工が施された焼結含油軸受のスラスト座金と対向する
端面に低摩擦部材をコーティングしたため、焼結含油軸
受とスラスト座金の間の摩擦抵抗が小さくなり、トルク
ロスを低減し、消費電流を抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるモータの軸受装置の実施例を示
す断面図。

【図２】本発明にかかる軸受の製造方法の実施例を示す
工程図。

【図３】上記軸受の製造方法に適用可能な一工程の例を
示す断面図。

【図４】上記軸受の製造方法に適用可能な一工程の別の
例を示す断面図。

【図５】上記軸受の製造方法に適用可能な一工程のさら
に別の例を示す断面図。

【図６】本発明にかかるモータの軸受装置に適用可能な
軸受の、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部を拡大して示す
断面図。

【図７】本発明にかかるモータの軸受装置の別の実施例
を示す断面図。

【図８】本発明にかかるモータの軸受装置に適用される
軸受と、従来のモータの軸受装置に適用される軸受とで
端面の粗度を比較した波形図。

【図９】モータへのワウ・フラッター測定器と制御電流
測定器の配置例を示す略図。

【図１０】本発明にかかるモータの軸受装置に適用され
る軸受と、従来のモータの軸受装置に適用される軸受と
で、（ａ）は制御電流を比較した線図、（ｂ）はワウ・
フラッターを比較した線図。

【図１１】従来のモータの軸受装置の例を示す断面図。

【図１２】上記モータの軸受装置を要部を拡大して示す
断面図。

【図１３】上記モータの軸受装置を要部を拡大して示す
斜視図。

【符号の説明】

１ ホルダー ２ 焼結含油軸受 ３ 回転軸 ４ スラスト座金

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホルダーに保持された円筒状の焼結含油
   軸受と、 ロータの中心に固着されると共に上記焼結含油軸受の内
   孔に挿通されて回転自在に支承される回転軸と、 該回転軸と一体に回転するように取着されたスラスト座
   金とを備えたモータの軸受装置において、 上記焼結含油軸受の上記スラスト座金と対向する端面に
   は鏡面仕上げ加工が施され、この焼結含油軸受の端面と
   上記スラスト座金とが摺動接触して上記ロータのスラス
   ト荷重が支持されていることを特徴とするモータの軸受
   装置。
2. 【請求項２】 鏡面仕上げ加工が施された上記焼結含油
   軸受の上記スラスト座金と対向する端面には、低摩擦部
   材がコーティングされていることを特徴とする請求項１
   記載のモータの軸受装置。
3. 【請求項３】 少なくとも次の工程をこの順に備えてい
   ることを特徴とする軸受の製造方法、 （１） 複合金属粉末を混合して円筒状に加圧成形する
   と共に、焼成して焼結体を得る工程、 （２） 上記焼結体の端面に鏡面仕上げ加工をする工
   程、 （３） 上記焼結体を所定の形状にサイジングする工
   程、 （４） 上記焼結体のポーラスに潤滑油を含浸する工
   程。
4. 【請求項４】 少なくとも次の工程をこの順に備えてい
   ることを特徴とする軸受の製造方法、 （１） 複合金属粉末を混合して円筒状に加圧成形する
   と共に、焼成して焼結体を得る工程、 （２） 上記焼結体を所定の形状にサイジングする工
   程、 （３） 上記焼結体の端面に鏡面仕上げ加工をする工
   程、 （４） 上記焼結体のポーラスに潤滑油を含浸する工
   程。