JP2000078796A - 小型モータ - Google Patents

小型モータ

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JP2000078796A
JP2000078796A JP10259343A JP25934398A JP2000078796A JP 2000078796 A JP2000078796 A JP 2000078796A JP 10259343 A JP10259343 A JP 10259343A JP 25934398 A JP25934398 A JP 25934398A JP 2000078796 A JP2000078796 A JP 2000078796A
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JP
Japan
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bearing
peripheral surface
inner peripheral
permanent magnet
rotating shaft
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Withdrawn
Application number
JP10259343A
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English (en)
Inventor
Kazuya Nakamura
一也 中村
Shigeru Ogura
茂 小倉
Shohei Kawai
昭平 河合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Namiki Precision Jewel Co Ltd
Original Assignee
Namiki Precision Jewel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Namiki Precision Jewel Co Ltd filed Critical Namiki Precision Jewel Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0423Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
    • F16C32/0429Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for both radial and axial load, e.g. conical magnets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受に負荷される荷重を低減し、軸受あるい
は回転軸の摩耗を抑制し、小型モータの長寿命化を図
る。 【解決手段】 円筒状ハウジングの内周面に配置した回
転磁界形成用のコイルと、回転軸を回転自在に支承する
軸受を装着してなるブラケットからなる固定子と、円筒
永久磁石を回転軸中央部に備えた回転子とからなる小型
モータにおいて、前記軸受部近傍の円筒状ハウジングの
両端内周面あるいはハウジング両端に配置するブラケッ
トの内周面、及び永久磁石型回転子の回転軸両端外周
に、それぞれ対向する一対のリング状の永久磁石を同心
上に配置し、磁極同士が磁気的に反発または吸引する位
置に組み込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば腕時計搭載
用の振動モータやミリマシーン用の小型モータなど、極
小径サイズの円筒型駆動用モータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、小型モータの需要は、振動モータ
としてペイジャー・PHS・携帯電話等の移動体通信機
器、及び駆動用モータとしてOA機器部品・精密機器部
品・ラジコン模型等の装置内部に数多く搭載され、実用
化されてきた。そして近年になって、例えば胎空内診断
・治療等の医療機器、あるいは自走型管内環境確認等の
産業機器への搭載を目的とした、小型モータの更なる小
径化・小尺化の要望が高まっている。
【0003】しかしモータが小型になればなるほど、内
部損失に占める軸受摺動損とブラシ摺動損からなる機械
損の割合が増大するため、特に、外径3mm以下の小型モ
ータでは、機械損が小さく、また長寿化に有利な、ブラ
シ、整流子を必要としないブラシレスモータが主流とな
りつつある。また同時に、モータのエネルギー効率が高
くなるという理由から、永久磁石型の回転子が多く用い
られている。
【0004】一般に、永久磁石型回転子を有する小型モ
ータは、図3に示すように、円筒状永久磁石11の内径
に回転軸10を貫通させて挿入し、一体に固定した回転
子が知られている。また固定子側は、ハウジング1の内
径内壁に回転磁界形成用の円筒型の界磁コイル2が固定
され、軸受6、7を軸方向中心に装着した一体のブラケ
ット8、及び9がハウジング1開口部両端で嵌合し固定
されており、回転子全体が軸受6、7の2点間で、回転
自在に支承されている。
【0005】また、図では省略して判りにくいが、記号
3は前記界磁コイル2に電流を供給するリード線で、電
流を供給し回転磁界を発生させることにより、回転子側
は回転磁界に追従して回転する。この時、回転子の回転
運動に伴うスラスト方向のガタ防止としては、回転軸1
0両端にそれぞれ摺動板4、5を装着し、同摺動板4、
5と軸受6、7との間隙寸法設定により、回転子のスラ
スト方向のガタを機械的に制限している。
【0006】このように、従来型の円筒状磁石内径に回
転軸を挿入固定した永久磁石型回転子を有するモータで
は、前述のように間隔を置いた2個の軸受にて回転子を
両端で回転自在に支承するのが一般的である。
【0007】この場合、軸受には回転子全体の自重、及
び外部負荷、さらに高速回転中には、回転子のアンバラ
ンスに起因する回転数に依存した遠心力や、回転軸が軸
受内径側とのクリアランスで暴れ回ることに起因した衝
撃荷重等が負荷され、小径軸に対してかなりの動力損、
摩擦増大となることが考えられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような荷重負荷の
要因により、軸受あるいは回転軸の摩耗が促進され、結
果的に、モータの起動時および運転時のエネルギー損失
や寿命縮小の大きな要因となり、小型化が難しくなる。
【0009】一般的に軸受の摩耗は、単位面積当たりの
荷重と周速との積にて表すPV値や、使用環境による温
度、湿度、運転モード(連続運転・間欠運転)等に依存
し、特に負荷荷重による影響が大きいことから、小型化
を進めるには、この負荷荷重を低減する新規な軸受構造
が望まれていた。
【0010】本発明はモータの小型化に対し、磁気吸引
力・磁気反発力を利用した軸受構造により、軸受の負荷
荷重を低減し、軸受損あるいは軸受回転軸の摩耗を最小
限に抑え、小径モータの長寿命化や起動時および運転時
のエネルギー損失を低減することを目的としたものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、軸受部近傍の円筒状ハウジングの両端内
周面あるいはハウジング両端に配置するブラケットの内
周面、及び永久磁石型回転子の回転軸両端外周に、それ
ぞれ対向する一対のリング状の永久磁石を同心上に配置
し、その一対の永久磁石が発生する磁気的な吸引・反発
力により、摺動部軸受に発生するラジアル方向の負荷荷
重を補助的に低減するものである。
【0012】また、組み合わす一対の永久磁石の取り付
け位置をオフセットすることにより、相互間に発生する
磁気的吸引・反発力はラジアル方向のみならず、スラス
ト方向への配分も可能となり、この構造により回転軸を
回転自在に支承する軸受部における、ラジアル方向の負
荷荷重の低減と回転子全体のスラスト振れ止め効果が同
時に得られる。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例を図1を用いて以下に説明
する。なお、図1及び図2において前記図3と同符号の
部分は、同じ機能を有する同等部品であるため、ここで
の説明は省略する。
【0014】本発明は固定子及び回転子の軸受近傍部
に、軸方向に着磁されたリング状磁石12と14、13
と15が配置され、回転子の回転軸に装着されたリング
状磁石12、13と、固定子に装着されたリング状磁石
14、15が、共に同極同士が対向する配置となってい
る。
【0015】このため前記、対向するリング状磁石12
−14間、13−15間には、同極間で磁気的反発力が
生じ、反発力は径方向成分、及び軸方向成分に分かれ、
それぞれ回転子のラジアル方向、スラスト方向で磁気的
に支持されるため、軸受摺動部に影響を与える負荷荷重
が低減できる。
【0016】リング状磁石12と14、13と15がそ
れぞれ対向する部分は、オフセット量を変えることによ
り、回転子の支持方向配分は適宣設定することができ
る。例えば、回転子のラジアル方向、スラスト方向をほ
ぼ均等に支持したい場合には、対向する部分のオフセッ
ト量は、単極厚み幅の1/2とすることで可能である。
【0017】また、図2に示すように、回転軸上の軸受
の外側にリング状磁石12、13を、ブラケット内にリ
ング状磁石14、15を配置した構造であっても、同様
の効果を得ることができる。また、本実施例ではブラシ
レスモータを例に説明したが、特にブラシレスモータに
限定されるものではない。
【0018】以上のような磁石の磁気的反発力を併用し
た軸受構造とすることにより、従来構造に比較して、軸
受の負荷荷重を低減することができ、軸受損あるいは軸
受回転軸の摩耗を最小限に抑えることができた。なお、
本実施例ではリング状磁石を軸方向に着磁し、同極同士
の磁気反発力を利用した例を説明したが、リング状磁石
の異極同士を対向させ、磁気吸引力を利用することもで
きる。さらにリング状磁石の着磁方向をラジアル方向に
することも可能で、この場合、スラスト方向の支持配分
は少なくなるが、ラジアル方向の負荷荷重が低減でき
る。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、回転子が軸受と併用し
て磁気的に支持され、軸受に負荷される荷重が低減でき
るため、軸受あるいは回転軸の摩耗を抑制でき、小型モ
ータの長寿命化を実現することができた。
【0020】また、回転軸方向のスラスト振れ止めとし
ても、磁気的ダンパー効果を併用して強化しているの
で、衝撃荷重を緩和し、耐衝撃性を向上させた高品質な
小型モータを実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軸受構造を説明する断面図。
【図2】本発明の他の軸受構造を説明する断面図。
【図3】従来の軸受構造を説明する断面図。
【符号の説明】
1 ハウジング 2 界磁コイル 3 リード線 4,5 摺動板 6,7 軸受 8,9 ブラケット 10 回転軸 11 回転子永久磁石 12,13,14,15 リング状永久磁石
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年11月11日(1998.11.
11)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】本発明はモータの小型化に対し、磁気吸引
力・磁気反発力を利用した軸受構造により、軸受の負荷
荷重を低減し、軸受損あるいは軸受と回転軸の摩耗を最
小限に抑え、小径モータの長寿命化や起動時および運転
時のエネルギー損失を低減することを目的としたもので
ある。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、軸受部近傍の円筒状ハウジングの両端内
周面あるいはハウジング両端に配置するブラケットの内
周面、及び永久磁石型回転子の回転軸両端外周に、それ
ぞれ対向する一対のリング状の永久磁石を同心上に配置
し、その一対の永久磁石が発生する磁気的な吸引・反発
力により、軸受摺動部に発生するラジアル方向の負荷荷
重を補助的に低減するものである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】以上のような磁石の磁気的反発力を併用し
た軸受構造とすることにより、従来構造に比較して、軸
受の負荷荷重を低減することができ、軸受損あるいは軸
受と回転軸の摩耗を最小限に抑えることができた。な
お、本実施例ではリング状磁石を軸方向に着磁し、同極
同士の磁気反発力を利用した例を説明したが、リング状
磁石の異極同士を対向させ、磁気吸引力を利用すること
もできる。さらにリング状磁石の着磁方向をラジアル方
向にすることも可能で、この場合、スラスト方向の支持
配分は少なくなるが、ラジアル方向の負荷荷重が低減で
きる。
フロントページの続き Fターム(参考) 3J102 AA01 BA03 BA17 CA04 DA03 DA07 DA11 DA12 GA13 5H607 AA04 BB01 BB14 CC01 DD02 DD03 DD09 GG02 GG18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状ハウジングの内周面に配置した回
    転磁界形成用のコイルと、回転軸を回転自在に支承する
    軸受を装着してなるブラケットからなる固定子と、円筒
    永久磁石を回転軸中央部に備えた回転子とからなる小型
    モータにおいて、前記軸受部近傍の円筒状ハウジングの
    両端内周面あるいはハウジング両端に配置するブラケッ
    トの内周面、及び永久磁石型回転子の回転軸両端外周
    に、それぞれ対向する一対のリング状の永久磁石を同心
    上に配置し、磁極同士が磁気的に反発または吸引する位
    置に組み込んだことを特徴とする小型モータ。
  2. 【請求項2】 円筒状ハウジングの内周面に配置した回
    転磁界形成用のコイルと、回転軸を回転自在に支承する
    軸受を装着してなるブラケットからなる固定子と、円筒
    永久磁石を回転軸中央部に備えた回転子とからなる小型
    モータにおいて、前記軸受部近傍の円筒状ハウジングの
    両端内周面あるいはハウジング両端に配置するブラケッ
    トの内周面、及び永久磁石型回転子の回転軸両端外周
    に、それぞれ対向する一対のリング状の永久磁石を同心
    上に配置し、磁極同士が磁気的に反発又は吸引する位置
    に組み、かつ対向する永久磁石の取り付け位置を、軸方
    向にオフセットしたことを特徴とする小型モータ。
  3. 【請求項3】 請求項1及び2において、軸受部近傍の
    円筒状ハウジングの両端内周面あるいはハウジング両端
    に配置するブラケットの内周面、及び永久磁石型回転子
    の回転軸両端外周に、軸方向に着磁されたそれぞれ対向
    する一対のリング状の永久磁石を同心上に配置したこと
    を特徴とする小型モータ。
  4. 【請求項4】 請求項1及び2において、軸受部近傍の
    円筒状ハウジングの両端内周面あるいはハウジング両端
    に配置するブラケットの内周面、及び永久磁石型回転子
    の回転軸両端外周に、ラジアル方向に着磁されたそれぞ
    れ対向する一対のリング状の永久磁石を同心上に配置し
    たことを特徴とする小型モータ。
JP10259343A 1998-08-28 1998-08-28 小型モータ Withdrawn JP2000078796A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7105967B2 (en) * 2000-11-10 2006-09-12 Delta Electronics Inc. Heat dissipating device with a combination bearing assembly having magnetic bearing rings and a sleeve bearing
CN104728264A (zh) * 2015-03-30 2015-06-24 北京石油化工学院 一种外转子洛伦兹力轴向磁轴承
CN104895921A (zh) * 2015-05-13 2015-09-09 北京石油化工学院 一种两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承
CN106090010A (zh) * 2016-07-26 2016-11-09 北京石油化工学院 一种双永磁体偏转洛伦兹力磁轴承

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN104895921A (zh) * 2015-05-13 2015-09-09 北京石油化工学院 一种两自由度洛伦兹力外转子球面磁轴承
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 20051101