JPH0821444A - モータの軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 簡単な構造で回転軸の軸振れを極めて小さく
抑えるとともに、部品点数が少なく、安価なモータの軸
受装置の提供。 【構成】 中央にモータの回転軸が挿通される軸挿通孔
２を有し、潤滑剤が含浸または塗布された円筒状の滑り
軸受１を用いたモータの軸受装置であって、軸挿通孔の
両端部近傍に回転軸を支持する軸受面部３，５を有する
とともに、それら軸受面部の間に軸受面部より直径の大
きい大径部７を備え、且つそれら軸受面部の両方または
片方に、回転軸の回転時に回転軸と軸受面部との間に形
成される油膜の圧力を周方向に偏在させる偏圧手段９，
１０を備えて構成されている。

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に係
り、特に潤滑油が含浸又は塗布された円筒状の滑り軸受
を用いたモータの軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータの軸受装置としては、円筒
状の軸受保持部材に２個一対の軸受部材を間隔をおいて
共軸的に保持させて、これら一対の軸受部材によってモ
ータの回転軸を回転自在に支持する構成が一般的であ
る。この軸受部材としては、大別して滑り軸受と転がり
軸受とがあり、モータの用途や性能に応じて種々組み合
わせて使用されている。また、１個の筒状の軸受部材と
外周面に動圧発生用の溝を設けた回転軸を備えたいわゆ
る動圧グルーブ軸受の構造も種々提案されている。

【０００３】そして、ボールベアリング等の転がり軸受
は、適当な予圧手段を用いることにより、回転軸の振れ
を数マイクロメートル以下の高精度とすることができ、
また一般に剛性が高い等の特徴があり、グルーブ軸受
は、軸受部材に対して回転軸を非接触状態で支持できる
ので、毎分１００００回転を越えるような高速回転でも
騒音が小さく寿命が長い等の特徴がある。

【０００４】一方、オイルレスメタル等の滑り軸受は、
構造も簡単で安価であり、また、図４に示すように、単
一の部品で軸方向の２箇所で回転軸を支承できる構造、
即ち中空円筒状の軸受部材（３０）の両端面部近傍にそ
れぞれ回転軸（３１）を回転自在に支持する２つの軸受
面部（３２）、（３３）を有するとともにそれらの間に
軸受面部（３２）、（３３）の直径より大きい直径の大
径部（３４）を備えた構造にも構成できるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グルー
ブ軸受は一般に回転方向が一定のモータの軸受装置に好
適するが、正転及び逆転の２方向の動作モードを有する
モータには不適であるという欠点がある。さらに、動圧
発生用の溝の加工が複雑で高価な部品となるという難点
もある。また、ボールベアリングは２個一対で用いる
か、滑り軸受と組み合わせて用いる必要があり、部品点
数が多くなるとともに、別に予圧手段を必要とする等、
軸受構造が複雑になるという難点がある。さらに、ボー
ルベアリング自体が、外輪、内輪、ボール、リテーナ等
多数の部品から構成されているので、それらの転動によ
り騒音や振動が発生するという難点もあるし高価であ
る。

【０００６】滑り軸受は、回転軸と軸受部材が摺動しな
がら支持される構造のものであるから、必然的に軸受部
材と回転軸との間に適当な間隙（クリアランス）を設け
る必要がある。回転軸の振れを小さくするためには、こ
のクリアランスは小さいほどよいわけであるが、軸受部
材の内周面（軸受面部）及び回転軸外周面の寸法のバラ
ツキや、温度変化による形状寸法の変化、軸受部材に回
転軸を挿通する際の作業性等を勘案して、通常２〜１０
マイクロメートル程度に設定される。ところが、例えば
図４に示すような軸受部材（３０）を用いて軸受面部
（３２）（３３）と回転軸（３１）とのクリアランスを
５マイクロメートル程度に設定したとき、回転軸が図４
に一点鎖線で示すような歳差運動をすると、軸受部材
（３０）から突出した回転軸（３１）の先端部近傍では
振れが１０〜２０マイクロメートル程度にもなってしま
うという難点があった。

【０００７】本発明はこのような状況の下になされたも
のであって、簡単な構造で回転軸の軸振れを小さく抑え
るとともに、作業性が良くて部品点数の少ない、安価な
モータの軸受装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述したような課題を解
決するために本発明のモータの軸受装置は、中央にモー
タの回転軸が挿通される軸挿通孔を有し潤滑油を備えた
円筒状の滑り軸受を用いた軸受装置であって、その軸挿
通孔の両端面部近傍に回転軸を回転自在に支持する軸受
面部を有するとともに、その２つの軸受面部の間にそれ
ら軸受面部よりも直径の大きな大径部を備え、且つそれ
ら軸受面部の両方または片方に、回転軸の回転時にこの
回転軸と軸受面部との間に形成される油膜の圧力を周方
向に偏在させる偏圧手段を備えて構成されている。

【０００９】上記滑り軸受は、焼結含油合金で形成する
ことができ、また、２つの軸受面部の軸方向長さを異な
らせて形成することもできる。

【００１０】上記偏圧手段としては、軸受面部に軸方向
に形成された凹溝で形成できる。

【００１１】

【作用】このような手段を備えた本発明のモータの軸受
装置は、モータの回転軸が回転支持される軸受面部に、
回転時に回転軸と軸受面部との間に形成される油膜の圧
力が周方向で局部的に低く、または高くなるような偏圧
手段を備えているので、回転軸が、その偏在した圧力に
よって滑り軸受内の一定の位置に拘束され、歳差運動を
生じない。

【００１２】また、滑り軸受を潤滑油を含浸させた焼結
合金で形成すれば、回転軸と軸受面部との摺動部分に良
好な油膜が形成されて円滑な回転が得られる。

【００１３】さらに、回転軸を含む回転子全体の重心の
位置により２つの軸受面部の軸方向長さを調整すれば、
より有効に軸振れを抑えながら摩擦損失を低減できる。

【００１４】偏圧手段を、軸受面部に形成される凹溝と
すれば、簡単な形状で周方向に油膜の圧力の相対的に低
い部分を生じさせ得る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図３を参照
して説明する。図１は本発明に用いられる滑り軸受の一
実施例を示す一部破断した斜視図、図２は本発明の軸受
装置の一実施例をモータとともに示す縦断面図、図３は
本発明の作用を説明するための縦断面図及び平面図であ
る。

【００１６】図１において、符号（１）は本発明に用い
られる滑り軸受の一例であり、例えば銅系の合金粉末を
焼結して多孔質に形成される。この滑り軸受（１）に
は、潤滑油が含浸されており、いわゆる無給油軸受（オ
イルレスメタル）となっている。この滑り軸受け（１）
の中央には、後述するモータの回転軸（１１）が挿通さ
れる軸挿通孔（２）が貫通形成されており、この軸挿通
孔（２）の両端面部近傍にはそれぞれ軸受面部（３）及
び（５）が高い寸法精度で形成されている。これら２つ
の軸受面部（３）及び（５）の間には、これら軸受面部
（３）及び（５）より直径の大きい大径部（７）が形成
されている。さらに、各軸受面部（３）及び（５）に
は、偏圧手段としての軸方向に延びる浅い凹溝（９）及
び（１０）が形成されて、滑り軸受（１）を構成してい
る。

【００１７】図２は、本発明のモータの軸受装置の一例
を、外部回転子型ブラシレスモータに使用した例を示す
縦断面図である。図において、カップ型の回転子ハブ
（１３）の中心部には回転軸（１１）が取り付けられて
おり、回転子ハブ（１３）の側壁内周面には、回転子駆
動用のリング状の界磁マグネット（１５）が固着されて
モータの回転子を構成している。

【００１８】固定子側は、中央に滑り軸受（１）及び軸
密封装置（２８）が保持された貫通孔を備え、その外周
部に回路基板（２６）が収納された底板部を有するハウ
ジングブラケット（２０）の外周に駆動コイル（２４）
の巻かれた電機子コア（２２）が取り付けられて構成さ
れている。

【００１９】回転軸（１１）は、図１に示すような円筒
状の滑り軸受（１）の２つの軸受面部（３）及び（５）
にて回転自在に軸支されている。ここで、軸受面部
（３）あるいは（５）の軸方向長さについて説明する。
まず、回転軸（１１）の軸振れを小さく抑えるために
は、軸受面部（３）や（５）の軸方向長さは長くするこ
とが好ましい。ところが、軸受面部（３）（５）の軸方
向長さを長くすると、軸受面部（３）（５）と回転軸
（１１）との摺動による摩擦損失が大きくなり、モータ
の駆動電流が大きくなり、消費電力が増加するという問
題がある。よって、これらの関係を考慮して寸法を決定
する必要がある。

【００２０】回転軸（１１）が歳差運動をするとき、重
心を中心に円錐形の回転運動をするので、重心近くの振
れは小さく、重心から遠ざかる程、振れが大きくなる。
図２に示した例では、回転子全体の重心は、回転軸（１
１）の軸方向の中央部近くにある。従って、回転軸（１
１）の中央部近くの振れは比較的小さく、回転軸（１
１）の両端部で振れが大きくなる。そこで図示の例で
は、滑り軸受（１）の２つの軸受面部（３）及び（５）
のうち、回転軸（１１）の中央部に近い軸受面部（３）
の軸方向長さを短く、回転軸（１１）の端部を支持する
軸受面部（５）の軸方向長さを摩擦損失が問題とならな
い程度に比較的長く設定している。

【００２１】次に図３を参照して、偏圧手段の作用につ
いて説明する。図３（ａ）は本発明のモータの軸受装置
に用いられる滑り軸受（１）と回転軸（１１）の関係を
示す縦断面図であり、図３（ｂ）はその平面図である。
図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面である。

【００２２】滑り軸受（１）に支持された回転軸（１
１）が回転すると、そのポンプ作用によって、滑り軸受
（１）に含浸されている潤滑油（図示しない）が軸受面
部（３）及び（５）に滲出し油膜を形成する。従って、
回転軸（１１）はその油膜を介して軸受面部（３）及び
（５）に支持される。ここで、各軸受面部（３）及び
（５）には、それぞれ偏圧手段としての凹溝（９）及び
（１０）が形成されているため、回転軸（１１）と軸受
面部（３）（５）との間で、その凹溝（９）（１０）の
部分の油膜の圧力が低くなり、周方向に圧力差が生じ
る。その結果、回転軸（１１）には、凹溝（９）（１
０）の方に押しつけられるような力が作用し、回転軸
（１１）の位置が安定する。

【００２３】なお、本図面では、理解を容易にするた
め、回転軸（１１）と軸受面部（３）（５）との間のク
リアランスや凹溝（９）（１０）の深さ等を誇張して図
示している。実際には軸受面部（３）（５）と回転軸
（１１）との間のクリアランスの設計値（軸受面部
（３）（５）の半径と回転軸（１１）の半径との差）は
５マイクロメートル程度であり、そのとき凹溝（９）
（１０）の深さは上記クリアランスの２倍以上、例えば
１０〜５０マイクロメートル程度である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のモータの軸
受装置は、回転軸を回転自在に軸支する軸受面部に、周
方向に油膜の圧力を偏在させる偏圧手段を備えているか
ら、その偏在した圧力によって回転軸がの位置が安定し
て、軸の振れを極めて小さく抑えることができる。ま
た、ボールベアリングやグルーブ軸等を使用しないの
で、軸受装置の構造が簡単で安価であるし、正転及び逆
転するタイプのモータにも利用できる。

【００２５】さらに、回転子の重心の位置を考慮して２
つの軸受面部の軸方向長さを設定すれば、より有効に軸
振れを抑制でき、摩擦損失による電力消費を低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの軸受装置に用いられる滑り軸
受の一例を示す、一部を破断した斜視図である。

【図２】本発明のモータの軸受装置の一実施例を、モー
タとともに示す縦断面図である。

【図３】本発明のモータの軸受装置の作用を説明するた
めの図で、図３（ａ）は回転軸と滑り軸受との関係を示
す縦断面図、図３（ｂ）はその平面図である。

【図４】従来のモータの軸受装置の一例を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

（１）（３０） 滑り軸受 （２） 軸挿通孔 （３）（５）（３２）（３３） 軸受面部 （７）（３４） 大径部 （９）（１０） 凹溝（偏圧手段） （１１）（３１） 回転軸 （１３） 回転子ハブ （１５） 界磁マグネット （２０） ハウジングブラケット （２２） 電機子コア （２４） 駆動コイル （２６） 回路基板 （２８） 軸密封装置

フロントページの続き (72)発明者 秋元 力 埼玉県熊谷市万平町２丁目122番地 熊谷 精密株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央にモータの回転軸が挿通される軸挿
   通孔を有し、潤滑油を備えた円筒状の滑り軸受を用いた
   モータの軸受装置において、前記軸挿通孔がその両端面
   部近傍にそれぞれ前記回転軸を回転自在に支持する軸受
   面部を有するとともに、それら軸受面部の間にそれら軸
   受面部よりも直径の大きな大径部を備え、且つ前記軸受
   面部の両方または片方に、前記回転軸の回転時にこの回
   転軸と前記軸受面部との間に形成される油膜の圧力を周
   方向に偏在させる偏圧手段を具備してなることを特徴と
   するモータの軸受装置。
2. 【請求項２】 前記滑り軸受が焼結含油合金で形成され
   ている請求項１記載のモータの軸受装置。
3. 【請求項３】 前記軸挿通孔の両端面部近傍に設けられ
   た２つの軸受面部が、異なる軸方向長さを有するように
   形成されている請求項１又は請求項２記載のモータの軸
   受装置。
4. 【請求項４】 前記偏圧手段が、前記軸受面部に軸方向
   に形成された凹溝である請求項１乃至請求項３記載のモ
   ータの軸受装置。