(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントフレームを係合したステータと、前記ステータに巻回されたコイルの磁界により回転するロータユニットと、前記フロントフレームの前記ステータと係合した面と反対側の端面に設けられたスリーブと、前記スリーブの中心部を貫通する貫通孔の内周壁に前記ロータユニットのシャフトを支持する複数のラジアル軸受と、前記スリーブの外周面と内周面との間を連通したオイル供給孔と、潤滑用のオイルを保持するオイルタンクから成る動圧型流体軸受であって、前記オイルタンクが前記スリーブの端部と連結することを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記オイルタンクが前記シャフトに非接触に設置されることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記オイルタンクの内部を多孔質材料で満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動機。
【請求項４】
前記オイルタンクが弾性材から成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかの項に記載の電動機。
【請求項５】
前記オイルタンクが前記スリーブの端面近傍でリング状をしていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかの項に記載の電動機。
【請求項６】
前記オイル供給孔はザグリ部を有し、前記ザグリ部の径を約ｒとすると、前記複数のラジアル軸受の動圧発生溝部の両側に設けたオイル溜まりまでの貫通部の径を約ｒ／３とすることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかの項に記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種電気機器の駆動源として用いられる電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電動機を図７，図８および図９（以下、これを『従来例』という）に示す。図７は従来例の電動機の側断面図、図８は従来例の電動機の正面図、図９は従来例の電動機の動圧型流体軸受の拡大断面図である。
【０００３】
図７，図８および図９において、１はシャフト、２はロータ、３はシャフト１とロータ２を固着して構成するロータユニット、２２はシャフト１をラジアル方向に指示するスリーブ、５はステータ、２３はフロントフレーム、７はスラスター、８はスラストフレーム、９はシャフト１とスラスター７によって構成されるスラスト軸受、１０はコイル、１１は隈取コイルであり、１２はステータユニットでステータ５，コイル１０，フロントフレーム２３，スラストフレーム８から構成される。また、１３は動圧発生溝部、１４は潤滑油としてのオイル、１５はシャフト１と動圧発生溝部１３によって構成されるラジアル軸受、１６はオイル溜まりをそれぞれ示す。
【０００４】
スリーブ２２はフロントフレーム２３のステータ５と係合した面と反対側の端部に設けられ、中央部に貫通孔が設けられている。スラスター７は、スラストフレーム８のステータ５と係合する面と反対側の端部に設けられている。
【０００５】
また、軸受について説明すると、スリーブ２２の貫通孔の内周壁にはボール転造等により複数の動圧発生溝部１３が加工され、潤滑油としてオイル１４が注油され、シャフト１と動圧発生溝部１３は数μｍの隙間を保って複数のラジアル軸受１５を構成している。なお、シャフト１のスラスター７側端面は球面に仕上げられており、スラスター７と接触しスラスト軸受９を構成する。
【０００６】
さらに、動圧発生溝部１３の両端にはオイル溜まり１６が設けられており、オイル１４を保持している。複数のオイル溜まり１６に保持されたオイル１４は、毛細管力等により動圧発生溝部１３へオイル１４を供給する。さらにまた、オイル溜まり１６はロータユニット３の回転によって発生する摩擦熱の低減等の働きもしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの従来例の構成では、ロータユニットの回転によって発生する摩擦熱により、オイルの粘性等の性質が変化し、潤滑油としての機能を消失してロータユニットのロックが発生し、電動機の長寿命化が図れないと言う問題を有していた。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ラジアル軸受に必要な潤滑油のオイルがスリーブ内周部とオイルタンクとを循環する補油機構を設けることによって、長寿命で信頼性を向上させた電動機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、フロントフレームを係合したステータと、ステータに巻回されたコイルの磁界により回転するロータユニットと、フロントフレームのステータと係合した面と反対側の端面に設けられたスリーブと、スリーブの中心部を貫通する貫通孔の内周壁にロータユニットのシャフトを支持する複数のラジアル軸受と、スリーブの外周面と内周面との間を連通したオイル供給孔と、潤滑用のオイルを保持するオイルタンクから成る動圧型流体軸受であって、オイルタンクがスリーブの端部と連結する電動機である。また好ましくは、
オイルタンクがシャフトに非接触に設置される電動機である。さらに望ましくは、
オイルタンクの内部を多孔質材料で満たす電動機である。かつ好ましくは、
オイルタンクが弾性材から成る電動機である。さらにまた望ましくは、
オイルタンクがスリーブの端面近傍でリング状をしている電動機である。なお、好ましくは
オイル供給孔はザグリ部を有し、ザグリ部の径を約ｒとすると、複数のラジアル軸受の動圧発生溝部の両側に設けたオイル溜まりまでの貫通部の径を約ｒ／３とする電動機である。
【００１０】
【作用】
本発明の電動機は上記構成により、ロータユニットの回転時に潤滑用のオイルがスリーブ内周部とオイルタンクとを循環するため、ロータユニットの回転によって発生する摩擦熱によるオイルの劣化を防ぎ、ロータユニットのロックを回避し、電動機の長寿命化、信頼性の向上を実現する。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の各実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明の第１の実施例は、図１の本発明の第１の実施例における電動機の側断面図，図２の本発明の第１の実施例における電動機の正面図，図３の本発明の第１の実施例における電動機の動圧型流体軸受の拡大断面図により示す。
【００１３】
図１，図２および図３において、１はシャフト、２はロータ、３はシャフト１とロータ２を固着させて構成しているロータユニット、４はシャフト１をラジアル方向に指示するスリーブ、５はステータ、６はフロントフレーム、７はスラスター、８はスラストフレーム、９はシャフト１とスラスター７によって構成されるスラスト軸受、１０はコイル、１１は隈取コイルである。
【００１４】
また、１２はステータユニットで、ステータ５，コイル１０，隈取コイル１１，フロントフレーム６，スラストフレーム８から形成されている。
【００１５】
そして、１３は動圧発生溝部、１４は潤滑油としてのオイル、１５はラジアル軸受、１６はオイル溜まり、１７はスリーブ４の外周面とオイル溜まり１６との間に設けられ連通したオイル供給孔、１８はオイルを保持するためのオイルタンク、１９はオイル１４を毛細管力で吸収保持可能な多孔質部材をそれぞれ示す。
【００１６】
スリーブ４はフロントフレーム６のステータ５と係合した面と反対側の端部に設けられ、中心部に貫通孔が開設されている。スラスター７は、スラストフレーム８のステータ５と係合する面と反対側の端部に設けられている。
【００１７】
軸受について説明すると、図３において、スリーブ４の貫通孔の内周壁にはボール転造等により複数の動圧発生溝部１３が加工され、潤滑油としてオイル１４が注油され、シャフト１と動圧発生溝部１３は数μｍの隙間を保って複数のラジアル軸受１５を構成している。
【００１８】
また、シャフト１のスラスター７側端面は球面に仕上げられており、スラスター７と接触しスラスト軸受９を構成する。なお、スリーブ材料としては銅合金等が通常使われる。シャフト材料はＳ４５ＣやＳＵＳ３０３，ＳＵＳ４２０Ｊ２等が用途によって使い分けられるが、特に使用温度範囲が広い場合、スリーブ材料と線膨張係数の近い材料が好ましく、例えばスリーブ材料としては銅合金とした時、シャフト材料はＳＵＳ３０３等を使用することが好ましい。オイルはジエステル、ポリオールエステル、ａ−オレフィン、鉱油等を用い、条件によっては若干の添加物を加えたものを用いる。
【００１９】
そして、動圧発生溝部１３の両端には複数のオイル溜まり１６が設けられており、オイル１４を保持している。オイル溜まり１６に保持されたオイル１４は、毛細管力等により複数の動圧発生溝部１３へオイル１４を保持する。さらに、オイル溜まり１６はロータユニット３の回転によって発生する摩擦熱の低減等の働きもしている。
【００２０】
ここで、補油機構について説明する。図３において、スリーブ４には、動圧発生溝部１３へオイル１４を供給するためのオイル供給孔１７が設けられている。本実施例においては、オイル供給孔１７はザグリ部を有し、ザグリ部の径をφ３ｍｍ、オイル溜まり１６までの貫通部の径をφ１ｍｍとしている。
【００２１】
このオイル供給孔１７のザグリ部にオイルタンク１８の中心の突起部を圧入し、両端部がスリーブ４の端部に接するようにオイルタンク１８を設置する。
【００２２】
このとき、オイルタンク１８及び多孔質部材１９がシャフト１に接すると、ロータユニット３の円滑な回転を阻害したり、ロータユニット３のロックの原因となるダストを発生したりするので、オイルタンク１８及び多孔質部材１９はシャフト１と接することのないように設置する。
【００２３】
オイルタンク１８内は多孔質部材１９で満たされており、オイル１４を含浸して保持している。ステータ５に設けられたコイル１０及び隈取コイル１１の磁界によってロータユニット３が回転すると、オイル１４は動圧発生溝部１３の溝中心を挟んで常に左右に移動する。
【００２４】
スリーブ４の端部からオイル１４が漏れ出す程オイル１４が移動すると、それに伴いオイル供給孔１７からオイルタンク１８内のオイル１４が吸い出される。また、スリーブ４の端面から漏れたオイル１４は、スリーブ４の端部に接しているオイルタンク１８の端部によって吸収され、オイルタンク１８に保持される。
【００２５】
つまり、複数のラジアル軸受１５におけるオイル１４の移動現象に伴って、オイルタンク１８からのオイル１４の吸引とスリーブ４の端面でのオイル１４のオイルタンク１８への吸引とが発生し、オイル１４はスリーブ４の内周部とオイルタンク１８とを循環する。
【００２６】
以上述べたように、オイル１４がスリーブ４の内周部とオイルタンク１８とを循環することにより、オイル１４が軸受部に長時間留まることがなくなる。そのため、ロータユニット３の回転によって、複数のラジアル軸受１５で発生する摩擦熱によるオイル１４の劣化を防止することが可能となる。
【００２７】
また、ラジアル軸受１５には常にオイル１４が供給されるため、オイル１４の不足によるロータユニット３とラジアル軸受１５のロックを回避することが可能となり、本発明は長寿命化と信頼性を向上した電動機を実現するものであると言える。
【００２８】
本発明の第２の実施例について、図４，図５および図６を用いて説明する。
図４は本発明の第２の実施例における電動機の側断面図、図５はその正面図及び図６はその動圧型流体軸受の拡大断面図である。
【００２９】
図４，図５および図６において、図１，図２および図３で示したものと同一機能のものは同一符号を付す。
【００３０】
図６において、２０は両端部がリング状をしたオイルを保持するためのオイルタンク、２１はオイル１４を毛細管力で吸収保持可能であり端部がリング状をした多孔質部材を示す。
【００３１】
電動機および軸受の構成は、本発明の第１の実施例と同様であり、ここでは省略する。
【００３２】
ここで、捕油機構について説明する。
図６において、スリーブ４には、動圧発生溝部１３へオイル１４を供給するためのオイル供給孔１７が設けられている。本実施例においては、オイル供給孔１７はザグリ部を有し、ザグリ部の径をφ３ｍｍ、オイル溜まり１６までの貫通部の径をφ１ｍｍとしている。
【００３３】
オイルタンク２０の両端の突起部は端部がリング状になっており、シャフト１はこのリングの中心を貫通する。オイルタンク２０は、中心の突起部をオイル供給孔１７のザグリ部に圧入し、端部をスリーブ４の端面に接するように設置されている。
【００３４】
このとき、オイルタンク２０及び多孔質部材２１がシャフト１に接すると、ロータユニット３のロックの原因となるダストを発生したりするので、オイルタンク２０及び多孔質部材２１はシャフト１と接することないように設置する。
【００３５】
オイルタンク２０内は多孔質部材２１で満たされており、オイル１４を含浸して保持している。ステータ５に設けられたコイル１０及び隈取コイル１１の磁界によってロータユニット３が回転すると、オイル１４は動圧発生溝部１３の溝中心を挟んで常に左右に移動する。
【００３６】
スリーブ４の端部からオイル１４が漏れ出す程オイル１４が移動すると、それに伴いオイル供給孔１７からオイルタンク２０内のオイル１４が吸い出される。また、スリーブ４の端面から漏れたオイル１４は、スリーブ４の端部に接しているオイルタンク２０の端部によって吸収され、オイルタンク２０に保持される。
【００３７】
つまり、複数のラジアル軸受１５におけるオイル１４の移動現象に伴って、オイルタンク２０からのオイル１４の吸引とスリーブ４の端面でのオイル１４のオイルタンク２０への吸引とが発生し、オイル１４はスリーブ４の内周部とオイルタンク２０とを循環する。
【００３８】
さらに、オイルタンク２０の端部はリング状をしており、シャフト１の周囲を囲んでいる。そのため、スリーブ４の端面から漏れたオイル１４がロータユニット３の回転によって円周方向に飛散させられたとしても、全てオイルタンク２０に吸収することができ、周囲へのオイル１４の飛散を防止できる。
【００３９】
以上述べたように、オイル１４がスリーブ４の内周部とオイルタンク２０とを循環することにより、オイル１４が軸受部に長時間留まることがなくなる。そのため、ロータユニット３の回転によって、複数のラジアル軸受１５で発生する摩擦熱によるオイル１４の劣化を防止することが可能となる。
【００４０】
また、ラジアル軸受１５には常にオイル１４が供給されるため、オイル１４の不足によるロータユニット３とラジアル軸受１５のロックを回避することが可能となる。さらに、オイルタンク２０の端部をリング状にすることにより、ロータユニット３の回転により飛散したオイル１４の捕獲も可能となり、本発明はより安定したオイル１４の循環，供給を可能とし、長寿命化と更なる信頼性の向上を実現した電動機を提供するものである。
【００４１】
なお、電動機構造，電動機形式，軸受構造，動圧発生溝の形状，オイル等は、特許請求の範囲内において適宜に変更して実施するものであり、これまでの各実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、スリーブ内周部とオイルタンクとを循環する構造とすることにより、ロータユニットの回転によって発生する摩擦熱によるオイルの劣化を防ぐことができ、随時劣化していないオイルを軸受部に供給可能となり、長寿命で信頼性を向上させた電動機を提供可能という特段の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における電動機の側断面図
【図２】本発明の第１の実施例における電動機の正面図
【図３】本発明の第１の実施例における電動機の動圧型流体軸受の拡大断面図
【図４】本発明の第２の実施例における電動機の側断面図
【図５】本発明の第２の実施例における電動機の正面図
【図６】本発明の第２の実施例における電動機の動圧型流体軸受の拡大断面図
【図７】従来例の電動機の側断面図
【図８】従来例の電動機の正面図
【図９】従来例の電動機の動圧型流体軸受の拡大断面図
【符号の説明】
１  シャフト
２  ロータ
３  ロータユニット
４，２２  スリーブ
５  ステータ
６，２３  フロントフレーム
７  スラスター
８  スラストフレーム
９  スラスト軸受
１０  コイル
１１  隈取コイル
１２  ステータユニット
１３  動圧発生溝部
１４  オイル
１５  ラジアル軸受
１６  オイル溜まり
１７  オイル供給孔
１８，２０  オイルタンク
１９，２１  多孔質部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003617093.tif 000007
【図７】
0003617093.tif 000008
【図８】
0003617093.tif 000009
【図９】
0003617093.tif 000010