ファンモータ用軸受

ファンモータは機器内部で発生した熱を放出、冷却するためのモータです。この軸受に焼結含油軸受が使用されています。
焼結含油軸受は、運転中に油が摺動面に滲み出し、油膜を形成します。摺動面の油膜が軸受と軸の金属接触を低減するので、低い摩擦係数が得られ、ファンモータの消費電流値を低減します。また油膜の介在によって摺動音が低減するので騒音が少ないというメリットがあります。
近年、軸受材料および含浸油の改良により、寿命向上も図られており、長寿命用途への採用も増えてきております。

携帯電話の振動モータ用微小軸受

直径φ3mmのモータに偏芯させた分銅を付け10,000rpm以上の高速で回転します。
材質は鉄-銅系で重量は4mg、内径φ0.7mmの微小軸受ですが、回転数と寿命に影響を及ぼす内径の油孔、含油率等は大きな軸受と同様に厳格に管理されています。
含油率：実力値20vol%　・モータ寿命規格：500時間

• 振動モータ
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リニア振動アクチュエータ用軸受

携帯電子端末に使用されるモータは、さらなる小型化，振動量，応答性の要求があり、ウェラブル端末は従来の振動モータ(シリンダー型、コイン型)に変わりリニア振動アクチュエータが採用されています。
ハプティック機能を水平リニア振動アクチュエータの振動(150Hz～200Hz)によって得るため、従来の振動モータと異なる摺動特性が必要となり、且つノイズ、強度が要求特性として求められています。
形状、材料、潤滑油の開発により振動特性、ノイズ低減、耐衝撃性を満足した焼結含油軸受がリニア振動アクチュエータ用軸受として採用されています。

アクチュエータサイズ 15mm×9mm×4mm
150～200Hz=約9000～12000rpm相当

プリンタ・複写機用支持軸受

プリンタおよび複写機の回転部には、様々な軸受が使用されています。従来、滑り軸受よりも回転精度、低トルク性、耐久性に優れる転がり軸受が使用されてきました。焼結含油軸受は転がり軸受よりも低価格ですが、潤滑状態が境界潤滑であるため、プリンタや複写機で多く用いられているアルミやニッケルめっきなどの軟質軸の場合、軸を摩耗させてしまう問題がありました。
これらの問題を解決するため、焼結金属の内径面に、低摩擦で摺動性に優れる樹脂をインサート成形した複合型軸受が使用されています。焼結軸受の高精度加工性と、気孔部に樹脂が入り込むことによるアンカー効果で強固な結合が得られるなど、焼結軸受の特長を活かした高機能軸受です。

• 複合型軸受の概観
• 複合型軸受のコンセプト

複写機の概略図
提供 NTN株式会社

プリンタ・複写機用ポリゴンスキャナモータ用動圧軸受

レーザービームプリンタなどに使用されるポリゴンスキャナモータは、軸径φ２～φ３で、数万ｍｉｎ－１の高速で回転しています。また、印刷品質に影響するため、高い回転精度が要求されます。
高速・高回転精度を満足するため、近年では動圧軸受が採用されており、焼結含油軸受を使用したタイプもあります。動圧軸受は内径面に魚の骨（へリングボーン）のような形状の動圧溝が形成された軸受であり、軸の回転に伴い、この動圧溝の効果により高められた油膜圧力によって回転軸を支持するものです。この高い油膜圧力が軸受すきま内全体に発生するため、軸と軸受が非接触となり、高い回転精度、静音性、信頼性を得ることができます。

自己給油機構付含油軸受

パソコンやプロジェクター等の冷却FAN用軸受には高温での長寿命、静音および低コストという3つの課題がありますが、焼結含油軸受は、長寿命化のために高含油率にすると、摺動特性が低下して静音化が困難でした。
自己給油機構付含油軸受は、摺動等特性の優れる鉄－黄銅系軸受と、高含油率が可能な青銅系軸受材を組み合わせることにより、ひとつの軸受材では両立できなかった長寿命化と静音化を安価な焼結含油軸受で実現しました。
雰囲気80℃での加速試験結果から、60℃では5万時間以上の長寿命が期待できます。

内径にディンプルを付与した高効率含油軸受

「内径にディンプル（凹み）を付与した高効率含油軸受」は、軸受の内径表面に複数の微細な凹みをつけ摺動面積を低減、回転軸との摩擦を減らすことで小型モータの高効率化を実現します。
小型軸受の内径表面に複数の小さな凹みを規則的に付けていく技術を確立し量産化、内径は最小2.5ミリメートルまで対応可能です。
既存の含油軸受に比べ摩擦係数を40％低減。特に高速回転や低温環境など含浸油の粘性抵抗が高くなる条件で効果が大きく、冷蔵庫に使用される冷気の循環用ファンモータなどに多く採用頂いています。ボールベアリングの摩擦特性に近づき、低摩擦が必要な幅広い分野で活躍できる軸受です。

軸受けの摩擦係数測定結果

• ディンブル3D顕微鏡写真
• 内径にディンブルを付与した高効率含油軸受

ロボット掃除機吸引モータ用軸受

近年、定期的に自動で室内の掃除を担ってくれるロボット掃除機の利便性が広く市場に受け入れられ普及が進んでいます。この吸引モータ用軸受には静音性、長寿命、低摩擦、高速回転が要求され、従来は信頼性の観点からボールベアリングが主流で使用されていましたが、軸受形状、軸受材質及び含浸油を最適化する事で焼結含油軸受が採用されました。

電子オーブンレンジ用高温耐久性の焼結含油軸受

家庭用オーブンレンジのコンパクト化と熱効率向上のため調理空間の空気撹拌用ファンモータに、更なる高温耐久性が要求されました。銅系または鉄銅系の焼結含油軸受との組み合せで高温耐久性を発揮する含浸油を開発しました。オイル単独の蒸発試験120℃、2000時間で5％の低蒸発性。150℃、2000時間のファンモータ実機耐久試験にも合格しました。

フードプロセッサ用軸受

ジューサ、ミキサー、コーヒーミル等の高速回転仕様に適した軸受です。　銅被覆鉄粉を原料に使用することで、一般に高速仕様に適すると言われる銅系軸受よりも高含油率、低通気性が可能となりました。低通気性により油膜強度が向上し軸と軸受の接触を防ぎます。また、高速回転仕様では軸と軸受が接触しなくても、潤滑油の剪断による発熱が大きいため、軸受の潤滑油を循環させて冷却する必要があり、そのために高含油率の軸受が必要になります。写真は軸受の断面を拡大したものです。主原料である銅被覆鉄粉の特徴が活かされています。

銅被覆鉄分を使用した軸受断面

CPAP

CPAP(経鼻的持続陽圧呼吸療法)とは、睡眠時無呼吸症候群の治療に有効な方法です。CPAP用ブロワモータは、圧力をかけた空気を送り込むため、高速回転かつ回転数の追従性が求められる他、寿命や静音性も重要です。低摩擦化のための内径テクスチャ加工、長寿命化のための焼結シールキャップ(非接触オイルシール)の採用、軸受形状・材質・オイルの最適化により要求特性を満足することで、焼結含油軸受が採用されました。