JPH0742214Y2 - 流体軸受モータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は流体軸受モータに関するものである。

［従来の技術］ 流体軸受モータは、代表的には情報処理機器のレーザー
プリンタのポリゴンミラーの回転用に用いられるものが
あり高回転数（5000rpm以上）と耐久性（数千時間以
上）とが要求されることから通常のボールベアリングで
は仕様を満足できず、ポリゴンミラーを設けたロータの
回転支持用には専ら流体軸受が使用されている。

第６図は、流体軸受を用いた従来技術の流体軸受モータ
の形式の内の本願出願人の提案になる流体軸受モータの
中心断面図である。本図において流体軸受モータの各構
成要素は図示のように全てがハウジング100内に収容さ
れており外気に対して気密状態に保たれてゴミ等を含む
外気が内部に流入しないようにしている。そして、この
ハウジング100の底面の中心位置からは、外周面上に多
数の流体溝9aを設けた軸体９が垂設されており、ロータ
を構成するスリーブ２を図示のように挿入して支持して
いる。このスリーブ２の内径は軸体９の外形よりも内径
が若干大きくされる一方、スリーブ２の上端開口部に適
度な流体透過性を有する焼結体2aを固定している。

このスリーブ２の上部にはフランジ部３が形成されてお
り、このフランジ部でポリゴンミラー４を位置決め固定
する。更に、スリーブ２の下部の外周面にはラジアル方
向に多極着磁された回転用の磁石６が固定されている。

一方、この磁石６の外周面を囲う位置には回転磁界を発
生させるステータ８がハウジング100の内周面に対して
固定されている。

このように支持される、スリーブ２の磁石６に前述のス
テータ８による回転磁界が作用してスリーブ２が軸体９
の回りに高速回転する状態においては、軸体９の外周面
上に設けられた多数の流体溝9aの作用により、流体（空
気）を軸体９の外周面とスリーブ２の内周面との間に積
極的に導入して流体膜を形成して軸体９とスリーブ２と
を非接触状態にするとともに、軸受内の回転用マグネッ
トとステータの吸着力によつて、ロータをスラスト方向
へ浮上させ流体を焼結体2aを通じて適宜上方に排気する
ことでロータのスラスト振動を防止している。また、こ
の他に、スラスト方向の動圧溝を持つたスラスト流体軸
受が装着されている場合もある。

［考案が解決しようとする課題］ 第７図は第６図の流体軸受モータの流体の流れる方向と
流体の圧力分布を夫々表した図であり、第７図（ａ）は
流体軸受モータの流体の流れを矢印で示す一方、第７図
（ｂ）は第７図（ａ）のＹ−Ｙ′断面における圧力分布
を示しており、第７図（ｃ）は第７図（ａ）のＸ−Ｘ′
断面における圧力分布を夫々示している図である。

先ず、第７図（ａ）において、スリーブ２がステータ８
に発生される回転磁界により磁石６が吸引追動されてス
リーブ２が高速回転される結果、ハウジング100内の流
体は矢印図示の方向に流れて対流を形成してスリーブ２
の外周面における圧力分布を発生する。すなわち、第７
図（ｂ）において、スリーブ２上に固定されているポリ
ゴンミラー４の外周面においては流体の圧力は正圧
（＋）となるが他の部分においては負圧（−）となる。
特に、流体の排気を行なう焼結体2a近くの圧力が大きな
負圧となる。

次に、第７図（ｃ）において、圧力分布は回転中心部分
を頂点にして暫増してゆきポリゴンミラー４の外周面上
の相当位置では、正圧となる結果、ポリゴンミラー４と
スリーブ２の形状如何では焼結体2a近くの圧力が大きな
負圧との協働により図中の矢印Ｆ方向に浮力が発生して
流体膜を形成できなくなつたり、異常にロータが浮上し
すぎる問題点がある。

次に、第８図は別構成の従来の流体軸受モータの中心断
面図を表しており、第６図の流体軸受モータと基本的に
同様の構成を備えており、相違部分はポリゴンミラー４
がスリーブ２の外周面上の下方に設けられており、ハウ
ジングのＺ面とミラー面の距離が約10mm以下となつてい
る点である。

第９図は第８図の流体軸受モータの高速回転時に発生す
る流体の流れる方向と流体の圧力分布を夫々表したもの
であり、第９図（ａ）は流体軸受モータの流体の流れを
矢印で示す一方、第９図（ｂ）は第７図（ａ）のＹ−
Ｙ′断面における圧力分布を示している図である。

先ず、第９図（ａ）において、スリーブ２がステータ８
に発生される回転磁界により磁石６が追動されてスリー
ブ２が高速回転される結果、ハウジング100内の流体は
矢印図示の方向に流れて対流を形成してスリーブ２の外
周面における圧力分布を発生する。すなわち、第９図
（ｂ）において、スリーブ２上に固定されているポリゴ
ンミラー４の外周面を境界にしてスリーブ２の上部では
流体の圧力は正圧となる一方、スリーブ２の上部では負
圧となる。

この結果、ポリゴンミラー４とスリーブ２の形状如何で
は矢印Ｆ図示方向に沈む力が発生して、軸受のスラスト
保持力以上のもの、もしくは十分な影響を与えるものに
なつて、軸受の形成ができなくなつたり、寿命を短くす
る場合がある。

したがつて、本考案は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、第１の考案の目的とするところは、流体溝を
外周面に形成するとともに密閉式のハウジング内に固定
される軸体と、軸体間に発生するスラスト加重を受けつ
つ回転自在に保持しかつ流体圧力を適宜通過させる焼結
体を開口端に設けたスリーブとからなる流体軸受により
回転自在に支持されるとともに、駆動手段から回転駆動
力を得るようにしたロータの回転時に発生する外形面部
位の圧力分布の偏りを均一にすることにより、ロータの
全体形状如何に関わらずロータの浮力発生を防止して正
常な流体膜を流体軸受において形成して流体軸受の機能
を確保した流体軸受モータを提供することにある。

また、第２の考案の目的とするところは、ロータの全体
形状如何に関わらずロータの回転時に発生する外形面部
位の圧力分布の偏りを均一にすることにより、ロータの
沈降発生を防止して正常な流体膜を流体軸受において形
成して流体軸受の機能を確保した流体軸受モータを提供
することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上述の課題を解決し、目的を達成するために、本考案の
流体軸受モータは以下の構成を備える。即ち、流体溝を
外周面に形成するとともに密閉式のハウジング内に固定
される軸体と、該軸体間に発生するスラスト加重を受け
つつ回転自在に保持しかつ流体圧力を適宜通過させる焼
結体を開口端に設けたスリーブとからなる流体軸受によ
り回転自在に支持されるとともに、駆動手段から回転駆
動力を得るようにしたロータを備える流体軸受モータで
あつて、前記ロータの回転時に発生する前記ロータの外
形面部位の圧力分布の偏りを均一にするために、前記焼
結体の近傍において一端が開口するとともに前記ハウジ
ングの内周面において他端が開口した流体通路を形成す
ることを特徴とする。

また、好ましくは、流体溝を外周面に形成するとともに
密閉式のハウジング内に固定される軸体と、該軸体間に
発生するスラスト加重を受けつつ回転自在に保持しかつ
流体圧力を適宜通過させる焼結体を開口端に設けたスリ
ーブとからなる流体軸受により回転自在に支持されると
ともに、駆動手段から回転駆動力を得るようにしたロー
タを備える流体軸受モータであつて、前記ロータの回転
時に発生する前記ロータの外形面部位の圧力分布の偏り
を均一にするために、前記スリーブを前記軸体に挿通す
るための開口部位の近傍において一端が開口するととも
に前記ハウジングの内周面において他端が開口した流体
通路を形成することを特徴とする。

［作用］ 上記の構成により、ロータの回転時に発生するロータの
外形面部位の圧力分布の偏りをハウジングの内面に両端
を開口させて配設された流体通路により均一にするよう
に働く。

［実施例］ 以下に添付の図面を参照しながら、本考案に係わる流体
軸受モータの好適な実施例を説明する。

第１図は第１実施例の流体軸受モータの中心断面図であ
る。

本図において、流体軸受モータの各構成要素は、図示の
ように全てが全密閉型のハウジング100内に収容されて
おり外気に対して気密状態に保たれてゴミ等を含む外気
がハウジング100の内部に流入しないような構造にして
いる。

そして、このハウジング100の底面の中心位置からは、
外周面上に多数の流体溝9aを設けた軸体９が垂設されて
おり、スリーブ２を図示のように挿入して支持してい
る。このスリーブ２の内径は軸体９の外形よりも内径が
若干大きくされる一方、スリーブ２の上端開口部に適度
な流体透過性を有する焼結体2aを固定している。

このスリーブ２の上部にはフランジ部が形成されてお
り、このフランジ部でポリゴンミラー４を位置決め固定
するとともに、スリーブ２の下部の外周面にはラジアル
方向に多極着磁された磁石６が固定されている。一方、
この磁石６の外周面を囲う位置には回転磁界を発生させ
るステータ８がハウジング100の内周面に対して固定さ
れている。

このように支持される、スリーブ２の磁石６に前述のス
テータ８による回転磁界が作用してスリーブ２が軸体９
の回りに高速回転する状態においては、軸体９の外周面
上に設けられた多数の流体溝9aの作用により、流体（空
気）を軸体９の外周面とスリーブ２の内周面との間に積
極的に導入して流体膜を形成して軸体９とスリーブ２と
を非接触状態にするとともに、回転用マグネットとステ
ータの吸着力によつてロータをスラスト方向へ浮上さ
せ、軸受内の流体を焼結体2aを通じて適宜上方に排気す
ることでロータのスラスト振動を防止している。また、
焼結部材の他に、スラスト方向の動圧溝を持つたスラス
ト流体軸受が装着されている場合もある。

次に、ハウジング100の上壁部位には流体通路１がハウ
ジング100内に向けて両端を開口した開口部1a,1bが夫々
設けられている。

以上説明した流体軸受モータが起動されると、第７図
（ｂ）に基づいて説明した、スリーブ２上に固定されて
いるポリゴンミラー４の外周面において発生する流体の
正圧は開口部1bを通過されて、流体通路１が無い場合に
負圧状態になるべき焼結体2a上に開口部1aを介して作用
する結果、正圧と負圧とが打ち消し合いスリーブすなわ
ちロータの回転に伴う流体圧力分布の偏りが解消または
低減されることになる。

第２図は第１図に基づく構造の流体軸受モータの具体例
の図を示しており、第２図（ａ）は中心断面図を、ま
た、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＺ−Ｚ′矢視断面図
を夫々示したものである。

第２図の両図において、基本構造は第１図のそれと略同
様であるので同一番号を付して説明を省略して相違部分
についてのみ述べると、ハウジングは上部ハウジング５
と下部ハウジング７とを夫々のフランジ部により結合し
て構成している。また、軸体９は基部10上から垂設され
る一方、基部10と下部ハウジング７とは一体的に固定さ
れている。

一方、上部ハウジング５の上壁部分には合計８本の流体
通路１が45度間隔で溝として加工形成されているが、円
盤３がこれら溝上に接着等されて設けられており、この
結果、共通の開口部1aと８箇所の開口部1bが配設される
ようにしている。ここで、８箇所の開口部1bはポリゴン
ミラー４の外周面上に位置する結果、正圧を効率良くス
リーブ２上に作用できるようにしている。

以上、説明した具体例の試作モデルにおいては、スリー
ブ２と軸体との間には略一定厚の流体膜が回転数如何に
関わらず常に形成されることが確認された。

次に、第３図は第２実施例の流体軸受モータの中心断面
図を示したものであり、第８図に図示の従来の流体軸受
モータに流体通路１を設ける様子を表している。この第
３図に図示の流体軸受モータにおいてもスリーブ２と軸
体との間には略一定厚の流体膜が回転数如何に関わらず
常に形成されることが確認された。

また、第４図は第３実施例の流体軸受モータの中心断面
図を示したものであり、第６図に図示の従来の流体軸受
モータに流体通路１を設ける様子を表している。この第
４図に図示の流体軸受モータにおいては、開口部1aと開
口部1bに開口している部位の圧力差を除去する際に有効
であり、スリーブ２と軸体との間には略一定厚の流体膜
が回転数如何に関わらず常に形成されることが確認され
た。

また、第５図は第４実施例の流体軸受モータの中心断面
図を示したものであり、第６図に図示の従来の流体軸受
モータに流体通路１を設ける様子を表している。この第
５図に図示の流体軸受モータにおいてもスリーブ２と軸
体との間には略一定厚の流体膜が回転数如何に関わらず
常に形成されることが確認された。

ここで、以上説明の流体通路１はいづれも第２図の具体
例で説明したように構成本数は多いほうが良い。また、
第２図、第４図、第５図とに図示の流体通路１を適宜組
み合わせて設けても良い。

以上、説明したように本考案の実施例の流体軸受モータ
においては、ロータ外部の流体の圧力分布の偏りを無く
して均一にして、正常な流体軸受の機能を阻害されるこ
との無い流体軸受モータが提供される。

尚、以上説明した実施例ではポリゴンミラーの高速回転
用の流体軸受モータについてのみ説明したが、これに限
定されることなく流体軸受をロータの回動軸支用に用い
るモータには本発明の流体軸受モータは全て適用可能で
ある。

［考案の効果］ 以上説明したように、第１の考案によれば、流体溝を外
周面に形成するとともに密閉式のハウジング内に固定さ
れる軸体と、軸体間に発生するスラスト加重を受けつつ
回転自在に保持しかつ流体圧力を適宜通過させる焼結体
を開口端に設けたスリーブとからなる流体軸受により回
転自在に支持されるとともに、駆動手段から回転駆動力
を得るようにしたロータの回転時に発生する外形面部位
の圧力分布の偏りを均一にすることにより、ロータの全
体形状如何に関わらずロータの浮力発生を防止して正常
な流体膜を流体軸受において形成して流体軸受の機能を
確保した流体軸受モータを提供できる。

また、第２の考案によれば、ロータの全体形状如何に関
わらずロータの回転時に発生する外形面部位の圧力分布
の偏りを均一にすることにより、ロータの沈降発生を防
止して正常な流体膜を流体軸受において形成して流体軸
受の機能を確保した流体軸受モータを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の流体軸受モータの中心断面図、 第２図（ａ）、（ｂ）は第１図に基づく構造の流体軸受
モータの具体例の中心断面図とＺ−Ｚ′矢視図、 第３図は第２実施例の流体軸受モータの中心断面図、 第４図は第３実施例の流体軸受モータの中心断面図、 第５図は第４実施例の流体軸受モータの中心断面図、 第６図は流体軸受を用いた従来技術の流体軸受モータの
形式の内の本願出願人の提案になる流体軸受モータの中
心断面図、 第７図（ａ）は流体軸受モータの流体の流れを矢印で示
す図、 第７図（ｂ）は第７図（ａ）のＹ−Ｙ′矢視断面におけ
る圧力分布図、 第７図（ｃ）は第７図（ａ）のＸ−Ｘ′矢視断面におけ
る圧力分布図、 第８図は別構成の従来の流体軸受モータの中心断面図、 第９図（ａ）は流体軸受モータの流体の流れを矢印で示
した図、 第９図（ｂ）は第９図（ａ）のＹ−Ｙ′矢視断面におけ
る圧力分布図である。 図中、１……流体通路、1a,1b……開口部、２……スリ
ーブ、３……円盤、４……ポリゴンミラー、５……上部
ハウジング、６……磁石、７……下部ハウジング、８…
…ステータ、９……軸体、100……ハウジングである。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体溝を外周面に形成するとともに密閉式
   のハウジング内に固定される軸体と、該軸体間に発生す
   るスラスト加重を受けつつ回転自在に保持しかつ流体圧
   力を適宜通過させる焼結体を開口端に設けたスリーブと
   からなる流体軸受により回転自在に支持されるととも
   に、駆動手段から回転駆動力を得るようにしたロータを
   備える流体軸受モータであつて、 前記ロータの回転時に発生する前記ロータの外形面部位
   の圧力分布の偏りを均一にするために、前記焼結体の近
   傍において一端が開口するとともに前記ハウジングの内
   周面において他端が開口した流体通路を形成することを
   特徴とする流体軸受モータ。
2. 【請求項２】流体溝を外周面に形成するとともに密閉式
   のハウジング内に固定される軸体と、該軸体間に発生す
   るスラスト加重を受けつつ回転自在に保持しかつ流体圧
   力を適宜通過させる焼結体を開口端に設けたスリーブと
   からなる流体軸受により回転自在に支持されるととも
   に、駆動手段から回転駆動力を得るようにしたロータを
   備える流体軸受モータであつて、 前記ロータの回転時に発生する前記ロータの外形面部位
   の圧力分布の偏りを均一にするために、前記スリーブを
   前記軸体に挿通するための開口部位の近傍において一端
   が開口するとともに前記ハウジングの内周面において他
   端が開口した流体通路を形成することを特徴とする流体
   軸受モータ。