JP2006217744A - 永久磁石を用いたモータの軸受け構造 - Google Patents
永久磁石を用いたモータの軸受け構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006217744A JP2006217744A JP2005028640A JP2005028640A JP2006217744A JP 2006217744 A JP2006217744 A JP 2006217744A JP 2005028640 A JP2005028640 A JP 2005028640A JP 2005028640 A JP2005028640 A JP 2005028640A JP 2006217744 A JP2006217744 A JP 2006217744A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- bearing
- permanent magnet
- permanent magnets
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0423—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
- F16C32/0425—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for radial load mainly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
【課題】偏平タイプなどのモータにおいて、軸と回転部を支える軸受けまたはロータ外周部とモータ外枠側に永久磁石を配置し、永久磁石の磁力を利用することにより軸受け部分の軸のラジアル方向を非接触、スラスト方向をスラスト軸受け一点のみで支持することにより、騒音の低減化および長寿命化を図ることができるモータの軸受け構造を提供する。
【解決手段】ロータ1に固定された軸2の2個所にリング状の永久磁石5a,5bが取り付けられ、磁気軸受け7の内周部には前記磁石に対向するようにリング状の永久磁石4a,4bが取り付けられている。永久磁石4bに対し、永久磁石5bを厚さの半分程度下側に設け、ラジアル方向およびスラスト下方向に磁力の反発力を発生させることによりラジアル方向は非接触でスラスト軸受けの一点のみで支持する。
【選択図】 図1A
【解決手段】ロータ1に固定された軸2の2個所にリング状の永久磁石5a,5bが取り付けられ、磁気軸受け7の内周部には前記磁石に対向するようにリング状の永久磁石4a,4bが取り付けられている。永久磁石4bに対し、永久磁石5bを厚さの半分程度下側に設け、ラジアル方向およびスラスト下方向に磁力の反発力を発生させることによりラジアル方向は非接触でスラスト軸受けの一点のみで支持する。
【選択図】 図1A
Description
本発明は、偏平タイプ,ラジアルタイプの小型薄形モータ等に好適に適用できる、永久磁石を用いて軸を支持する軸受け構造に関する。
ファンモータは、動作音の低減化、長寿命化が課題の1つであり、これを解決するために騒音の発生源になり易く、モータの耐久力にも関係する軸受け部の構造の改良が図られている。
図8A,8Bに従来の薄形モータの軸受け部の構造を示す。
図8Aはモータ外枠98に固定されたハウジング97にメタル軸受け95が圧入されている。ロータ93に固定されたシャフト94はメタル軸受け95に挿入され、半球状に加工された軸先端部94aはスラスト軸受け96で支持された状態となっている。
また、図8Bは、軸受け部を2個のボールベアリング98a,98bで構成し、ボールベアリング98aおよび98bに軸を圧入またはすきばばめして接着するなどして組み立てしたものである。
図8Aは軸94がメタル軸受け95内を接触して回転するものであり、図8Bは軸94とベアリングの内輪およびハウジング内周面とベアリングの外輪は固定されるが、ベアリング内輪および外輪がボールと接触して回転するもので、前後者とも軸94と軸受けが接触する構造である。したがって、摩擦力を極限まで小さくしたとしても、この部分から発生する騒音の抑制には限界があり、軸受けの長寿命化にも限度がある。
特許文献1は本件出願人が提案したもので、上記接触タイプの一軸受けファンモータの一例を示したものである。
図8A,8Bに従来の薄形モータの軸受け部の構造を示す。
図8Aはモータ外枠98に固定されたハウジング97にメタル軸受け95が圧入されている。ロータ93に固定されたシャフト94はメタル軸受け95に挿入され、半球状に加工された軸先端部94aはスラスト軸受け96で支持された状態となっている。
また、図8Bは、軸受け部を2個のボールベアリング98a,98bで構成し、ボールベアリング98aおよび98bに軸を圧入またはすきばばめして接着するなどして組み立てしたものである。
図8Aは軸94がメタル軸受け95内を接触して回転するものであり、図8Bは軸94とベアリングの内輪およびハウジング内周面とベアリングの外輪は固定されるが、ベアリング内輪および外輪がボールと接触して回転するもので、前後者とも軸94と軸受けが接触する構造である。したがって、摩擦力を極限まで小さくしたとしても、この部分から発生する騒音の抑制には限界があり、軸受けの長寿命化にも限度がある。
特許文献1は本件出願人が提案したもので、上記接触タイプの一軸受けファンモータの一例を示したものである。
騒音を少なくし、軸受けの寿命を向上させる手段として軸受け部を非接触型のものにすることが考えられる。
特許文献2,3および4は、磁石を用いその反発力を利用して非接触軸受けを実現した例である。
特許文献2は、安定して高速に回転可能な小型のモータおよびその回転体装置を得ることを目的とするもので、回転軸10に磁性材料よりなるスラスト軸受けディスク21を固定し、軸方向電磁石22をスラスト軸受けディスク21を間に介在させてスラスト方向に対応して対となるように備え、軸方向電磁石22による軸方向の力によりスラスト軸受けディスク21をスラスト方向に支持し、非接触で回転軸を支持するものである。
特許文献2,3および4は、磁石を用いその反発力を利用して非接触軸受けを実現した例である。
特許文献2は、安定して高速に回転可能な小型のモータおよびその回転体装置を得ることを目的とするもので、回転軸10に磁性材料よりなるスラスト軸受けディスク21を固定し、軸方向電磁石22をスラスト軸受けディスク21を間に介在させてスラスト方向に対応して対となるように備え、軸方向電磁石22による軸方向の力によりスラスト軸受けディスク21をスラスト方向に支持し、非接触で回転軸を支持するものである。
特許文献3は、軸長を短くできるとともにマイナストルクの発生を阻止することを目的とし、そのために導電性磁性材からなるロータ21の中間部に鍔部22を一体に設け、鍔部22の縁部の上下外側にスラスト制御固定子23を配置することにより、非接触でロータ21を支持するものである。
特許文献4は、ロータのラジアル方向の浮上位置制御およびスラスト方向の浮上位置制御を行う軸受け兼用モータを提供することを目的とするもので、そのためにシャフト11の外周に、軸方向に沿ってテーパ状のロータ磁極12を固定し、その周囲にステータ極1,2,3および4を配置し、浮上位置制御用巻線6,7,8および9に制御信号を流すことによりスラスト方向およびラジアル方向の浮上位置を制御するものである。
なお、上記各特許文献の説明で使用した符号は、特許文献に付されている符号を用いている。
特開平10−174362号公報
特開2000−60056号公報
特開2001−124077号公報
特開平8−84455号公報
特許文献4は、ロータのラジアル方向の浮上位置制御およびスラスト方向の浮上位置制御を行う軸受け兼用モータを提供することを目的とするもので、そのためにシャフト11の外周に、軸方向に沿ってテーパ状のロータ磁極12を固定し、その周囲にステータ極1,2,3および4を配置し、浮上位置制御用巻線6,7,8および9に制御信号を流すことによりスラスト方向およびラジアル方向の浮上位置を制御するものである。
なお、上記各特許文献の説明で使用した符号は、特許文献に付されている符号を用いている。
上記特許文献2,3および4は永久磁石と電磁石を利用するか、電磁石のみを利用することにより、ロータ軸を非接触で支持する提案であるが、スラストの一方向に力を発生させてモータ軸を常にスラスト一方端に押し当てることによりスラスト位置を維持するものではなく、また、ロータにディスクや鍔部、さらには上下がテーパ状の円筒体を取り付けたものであるので、偏平タイプの薄形モータなどに用いるには適していない構造である。
本発明の目的は、偏平タイプまたはラジアルタイプのモータにおいて、軸と回転部を支える軸受けまたはロータ外周部とモータ外枠側に永久磁石を配置し、永久磁石の磁力を利用することにより軸受け部分の軸のラジアル方向を非接触、スラスト方向をスラスト軸受け一点のみで支持することにより、騒音の低減化および長寿命化を図ることができるモータの軸受け構造を提供することにある。
本発明の目的は、偏平タイプまたはラジアルタイプのモータにおいて、軸と回転部を支える軸受けまたはロータ外周部とモータ外枠側に永久磁石を配置し、永久磁石の磁力を利用することにより軸受け部分の軸のラジアル方向を非接触、スラスト方向をスラスト軸受け一点のみで支持することにより、騒音の低減化および長寿命化を図ることができるモータの軸受け構造を提供することにある。
前記目的を達成するために本発明の請求項1は、ロータに固定された軸に2以上のリング状の軸側永久磁石を設けるとともに、軸受け側に前記2以上のリング状の軸側永久磁石にそれぞれ対向するようにリング状の軸受け側永久磁石を設け、1組の対向するリング状の前記軸側永久磁石および前記軸受け側永久磁石は、軸の同じ高さ位置に設置するとともに同極を対向させ、他の1組の対向するリング状の前記軸側永久磁石および前記軸受け側永久磁石は、軸受け側永久磁石に対し、軸側永久磁石をその厚さの略1/2下側にずれた位置に設置するとともに略1/2重なる部分は異極を対向させ、かつ、前記軸を、その先端部がスラスト軸受けに接するように構成し、前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする。
本発明の請求項2は、ロータに固定された軸の2個所以上に軸側永久磁石を形成するとともに、軸受け側に前記2個所以上の軸側永久磁石にそれぞれ対向するようにリング状の軸受け側永久磁石を設け、1組の対向する前記軸側永久磁石およびリング状の前記軸受け側永久磁石は、軸の同じ高さ位置に設置するとともに同極を対向させ、他の1組の対向する前記軸側永久磁石とリング状の前記軸受け側永久磁石は、軸受け側永久磁石に対し、軸側永久磁石をその厚さの略1/2下側にずれた位置に設置するとともに略1/2重なる部分は異極を対向させ、かつ、前記軸を、その先端部がスラスト軸受けに接するように構成し、前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする。
本発明の請求項3は、 ロータの外周部にロータ側永久磁石が下側になるように、モータの外枠に連なる蓋部に蓋側永久磁石が上側で被さるように同極を対向させて設置し、
前記ロータに固定された軸を、軸受け部に対し、所定の隙間が生じるように嵌合させ、かつ前記軸の先端部を半球状に形成し、スラスト軸受け部は前記軸の先端部形状に略相補的な凹部を設けることにより、前記軸の先端部を前記スラスト軸受け部の凹部に収容するように構成し、前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする。
本発明の請求項4は、ロータの外周部にロータ側永久磁石が下側になるように、モータの外枠に連なる蓋部に蓋側永久磁石が上側で被さるように同極を対向させて設置し、前記ロータに固定された軸にリング状の軸側永久磁石を設けるとともに、軸受け側にリング状の永久磁石をリング状の前記軸側永久磁石に同極が対向するように設け、かつ、前記軸を、その先端部がスラスト軸受けに接するように構成し、前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする。
本発明の請求項5は、請求項1,2または4記載の発明において前記軸の先端部は、半球形状であることを特徴とする。
本発明の請求項6は、請求項1,2,3,4または5記載の発明において前記モータはスタータとロータ側永久磁石を軸方向に対向させた偏平タイプまたはスタータとロータ側永久磁石をラジアル方向に対向させたラジアルタイプであることを特徴とする。
請求項1は、第1と第4の実施の形態に対応するものである。
請求項2は、第3の実施の形態に対応するものである。
請求項3は、第2と第6の実施の形態に対応するものである。
請求項4は、第5の実施の形態に対応するものである。
請求項5は、第1,3,4および5の実施の形態に対応するものである。
請求項6は、第1,2,3,4,5および6の実施の形態に対応するものである。
本発明の請求項2は、ロータに固定された軸の2個所以上に軸側永久磁石を形成するとともに、軸受け側に前記2個所以上の軸側永久磁石にそれぞれ対向するようにリング状の軸受け側永久磁石を設け、1組の対向する前記軸側永久磁石およびリング状の前記軸受け側永久磁石は、軸の同じ高さ位置に設置するとともに同極を対向させ、他の1組の対向する前記軸側永久磁石とリング状の前記軸受け側永久磁石は、軸受け側永久磁石に対し、軸側永久磁石をその厚さの略1/2下側にずれた位置に設置するとともに略1/2重なる部分は異極を対向させ、かつ、前記軸を、その先端部がスラスト軸受けに接するように構成し、前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする。
本発明の請求項3は、 ロータの外周部にロータ側永久磁石が下側になるように、モータの外枠に連なる蓋部に蓋側永久磁石が上側で被さるように同極を対向させて設置し、
前記ロータに固定された軸を、軸受け部に対し、所定の隙間が生じるように嵌合させ、かつ前記軸の先端部を半球状に形成し、スラスト軸受け部は前記軸の先端部形状に略相補的な凹部を設けることにより、前記軸の先端部を前記スラスト軸受け部の凹部に収容するように構成し、前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする。
本発明の請求項4は、ロータの外周部にロータ側永久磁石が下側になるように、モータの外枠に連なる蓋部に蓋側永久磁石が上側で被さるように同極を対向させて設置し、前記ロータに固定された軸にリング状の軸側永久磁石を設けるとともに、軸受け側にリング状の永久磁石をリング状の前記軸側永久磁石に同極が対向するように設け、かつ、前記軸を、その先端部がスラスト軸受けに接するように構成し、前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする。
本発明の請求項5は、請求項1,2または4記載の発明において前記軸の先端部は、半球形状であることを特徴とする。
本発明の請求項6は、請求項1,2,3,4または5記載の発明において前記モータはスタータとロータ側永久磁石を軸方向に対向させた偏平タイプまたはスタータとロータ側永久磁石をラジアル方向に対向させたラジアルタイプであることを特徴とする。
請求項1は、第1と第4の実施の形態に対応するものである。
請求項2は、第3の実施の形態に対応するものである。
請求項3は、第2と第6の実施の形態に対応するものである。
請求項4は、第5の実施の形態に対応するものである。
請求項5は、第1,3,4および5の実施の形態に対応するものである。
請求項6は、第1,2,3,4,5および6の実施の形態に対応するものである。
上記各構成によれば、軸の端部をスラスト軸受けに押し当て、かつラジアル方向が非接触となる薄形小型モータを実現でき、騒音の低減化および長寿命化の効果を得ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図1Aは、本発明による永久磁石を用いたモータの軸受け構造の第1の実施の形態を示す断面図である。偏平モータのロータ部分および軸受け部分のみを記載し、他の部分を省略したものである。
ロータ1に軸2が固定され、軸2の先端部は半球形状に加工されている。ハウジング8はその底部にスラスト軸受け6が配置され、磁気軸受け7が固定されている。磁気軸受け7の内周側の最上部と中間部付近にリング状の永久磁石4aと4bがそれぞれ取り付けられている。
一方、軸2にはリング状の永久磁石4aに対向する位置にリング状の永久磁石5aが、リング状の永久磁石4bに対向する位置にリング状の永久磁石5bがそれぞれ固定されている。
図1Aは、本発明による永久磁石を用いたモータの軸受け構造の第1の実施の形態を示す断面図である。偏平モータのロータ部分および軸受け部分のみを記載し、他の部分を省略したものである。
ロータ1に軸2が固定され、軸2の先端部は半球形状に加工されている。ハウジング8はその底部にスラスト軸受け6が配置され、磁気軸受け7が固定されている。磁気軸受け7の内周側の最上部と中間部付近にリング状の永久磁石4aと4bがそれぞれ取り付けられている。
一方、軸2にはリング状の永久磁石4aに対向する位置にリング状の永久磁石5aが、リング状の永久磁石4bに対向する位置にリング状の永久磁石5bがそれぞれ固定されている。
図1Bは、図1Aの軸受け部分の拡大断面図である。
リング状の永久磁石4aと5aは同じ厚さtで、同じ高さ位置に配置され、同極同志を対向させ、両永久磁石4aと5aの間は所定幅の隙間が確保されている。両永久磁石4a,5aの間には反発力が発生するため、軸2にはラジアル方向にのみ力が作用し、中央部分に非接触の状態で保持される。
リング状の永久磁石4bと5bも同じ厚さtであるが、リング状の永久磁石4bに対しリング状の永久磁石5bは(1/2)×tの位置だけ下方に配置され、異極同志が所定幅の隙間を確保した状態で対向させられている。このような配置により、両永久磁石4b,5bとの間はラジアル方向に反発力が働くと同時にスラスト下方向に反発力が発生するため、軸2はラジアル方向の反発力によって中央部分に非接触の状態で保持されると同時にスラスト下方向に押される。その結果、軸2の半球状の先端部2aはスラスト軸受け6の中央に1点で圧接させられる。
なお、永久磁石4b,5bについて(1/2)×tの厚さの対向する部分は、S極とN極であるので、ラジアル方向には吸引力が発生すると考えられるが、実際に生じるのは反発力(ラジアル方向の同極同志の反発力と異極同志の吸引力のベクトル和は反発力が大となる)であり、重なる部分が厚さtの1/2以下になった場合に少しずつ吸引力が勝つようになる。
リング状の永久磁石4aと5aは同じ厚さtで、同じ高さ位置に配置され、同極同志を対向させ、両永久磁石4aと5aの間は所定幅の隙間が確保されている。両永久磁石4a,5aの間には反発力が発生するため、軸2にはラジアル方向にのみ力が作用し、中央部分に非接触の状態で保持される。
リング状の永久磁石4bと5bも同じ厚さtであるが、リング状の永久磁石4bに対しリング状の永久磁石5bは(1/2)×tの位置だけ下方に配置され、異極同志が所定幅の隙間を確保した状態で対向させられている。このような配置により、両永久磁石4b,5bとの間はラジアル方向に反発力が働くと同時にスラスト下方向に反発力が発生するため、軸2はラジアル方向の反発力によって中央部分に非接触の状態で保持されると同時にスラスト下方向に押される。その結果、軸2の半球状の先端部2aはスラスト軸受け6の中央に1点で圧接させられる。
なお、永久磁石4b,5bについて(1/2)×tの厚さの対向する部分は、S極とN極であるので、ラジアル方向には吸引力が発生すると考えられるが、実際に生じるのは反発力(ラジアル方向の同極同志の反発力と異極同志の吸引力のベクトル和は反発力が大となる)であり、重なる部分が厚さtの1/2以下になった場合に少しずつ吸引力が勝つようになる。
図1Cは、軸が斜めになったときの永久磁石の作用を説明するための拡大断面図である。
軸2が傾いた場合、リング状の永久磁石4aと5aの間の隙間は、一部狭くなると同時に反対側の隙間は広くなるため、隙間が狭くなった部分の反発力は大、隙間が広くなった部分の反発力は小になり、結果的に軸2を中央部分に戻すラジアル方向に力が作用し、軸2は常に中央位置に保持される。また、リング状の永久磁石4bと5bについても反発力が働き、軸2を中央部分に戻すラジアル方向に力が作用する。スラスト下方向への力の作用は変わらない。
この実施の形態の永久磁石のS,N極の配置は、上面をN極,下面をS極にしているが、上面をS極,下面をN極にしても良い。以降に述べる実施の形態についても同様である。
軸2が傾いた場合、リング状の永久磁石4aと5aの間の隙間は、一部狭くなると同時に反対側の隙間は広くなるため、隙間が狭くなった部分の反発力は大、隙間が広くなった部分の反発力は小になり、結果的に軸2を中央部分に戻すラジアル方向に力が作用し、軸2は常に中央位置に保持される。また、リング状の永久磁石4bと5bについても反発力が働き、軸2を中央部分に戻すラジアル方向に力が作用する。スラスト下方向への力の作用は変わらない。
この実施の形態の永久磁石のS,N極の配置は、上面をN極,下面をS極にしているが、上面をS極,下面をN極にしても良い。以降に述べる実施の形態についても同様である。
図2Aは、本発明による永久磁石を用いたモータの軸受け構造の第2の実施の形態を示す断面図、図2Bは、図2Aのスラスト軸受け部分の拡大断面図である。
この実施の形態は、ロータの外周部分と蓋に永久磁石を設けて軸を非接触にするものである。
ロータ11は有底円筒形をしており、有底部の中央に軸12が固定されている。軸12の先端部12aは半球状に加工されている。ハウジング18はその底部にスラスト軸受け16が配置されて内周部に軸受け17が固定されている。軸受け17の軸12を収容する貫通孔の径は、軸12の径より大きく、軸12の外周面と軸受け17の内周面の間に所定の隙間が形成され非接触の状態となっている。
スラスト軸受け16は半球状の先端部12aを受けるために図2Bに示すようにすり鉢状(球面)の溝16aが形成されている。この溝16aの半径は、半球状の先端部12aの径より大きな径となっている。このように軸先端部とスラスト軸受けを球面で接する構造にすることにより、スラスト軸受け面での軸の大きな動き(乱れ)がなくなり、スラスト軸受け1点で安定して回転させることができる。
この実施の形態は、ロータの外周部分と蓋に永久磁石を設けて軸を非接触にするものである。
ロータ11は有底円筒形をしており、有底部の中央に軸12が固定されている。軸12の先端部12aは半球状に加工されている。ハウジング18はその底部にスラスト軸受け16が配置されて内周部に軸受け17が固定されている。軸受け17の軸12を収容する貫通孔の径は、軸12の径より大きく、軸12の外周面と軸受け17の内周面の間に所定の隙間が形成され非接触の状態となっている。
スラスト軸受け16は半球状の先端部12aを受けるために図2Bに示すようにすり鉢状(球面)の溝16aが形成されている。この溝16aの半径は、半球状の先端部12aの径より大きな径となっている。このように軸先端部とスラスト軸受けを球面で接する構造にすることにより、スラスト軸受け面での軸の大きな動き(乱れ)がなくなり、スラスト軸受け1点で安定して回転させることができる。
ロータ11の有底円筒形の下方先端部には磁石取付部11aが一体形成されており、この磁石取付部11aにリング状の永久磁石15が取り付けられている。
一方、ハウジング18はモータ外枠21に固定され、モータ外枠21の外周部には蓋20が取り付けられている。蓋20も有底円筒形で、底部にはロータ11の円筒の直径よりかなり大きい孔20bが形成され、この孔20bにロータ11が緩く嵌合するようになっている。該蓋20の底部20aにはリング状の永久磁石14が取り付けられている。
組み立ての工程でこの蓋20の孔20bにロータ11が嵌合させられ、リング状の永久磁石14と15の同極同志が一定の隙間を確保された状態で対向させられ蓋20がモータ外枠21の外周部分に固定される。
一方、ハウジング18はモータ外枠21に固定され、モータ外枠21の外周部には蓋20が取り付けられている。蓋20も有底円筒形で、底部にはロータ11の円筒の直径よりかなり大きい孔20bが形成され、この孔20bにロータ11が緩く嵌合するようになっている。該蓋20の底部20aにはリング状の永久磁石14が取り付けられている。
組み立ての工程でこの蓋20の孔20bにロータ11が嵌合させられ、リング状の永久磁石14と15の同極同志が一定の隙間を確保された状態で対向させられ蓋20がモータ外枠21の外周部分に固定される。
各部品を搭載した基板24はハウジング18に取り付けられ、ハウジング18にはヨーク25が配置され、その上にステータコイル19が搭載されている。
また、ロータ11の底部にはヨーク22が配置され、その上に永久磁石23が取り付けられている。上記ヨーク22,永久磁石23,ステータコイル19,ヨーク25などによって磁気回路が形成され、ロータ11が回転する。
また、ロータ11の底部にはヨーク22が配置され、その上に永久磁石23が取り付けられている。上記ヨーク22,永久磁石23,ステータコイル19,ヨーク25などによって磁気回路が形成され、ロータ11が回転する。
図2Cは、ロータが斜めになったときのロータ外周部と蓋部に設けられた永久磁石の作用を説明するための拡大断面図である。
ロータ11が傾くと、永久磁石14と15のある位置の隙間は大きくなり、その反対側位置の隙間は小さくなる。この結果、小さくなった隙間の磁力の反発力が増加し、大きくなった隙間の磁力の反発力は減少するため、永久磁石14と15のいずれの個所も同じ隙間になるようにロータの傾きが常に調整され、軸12の非接触の状態が維持される。
この実施の形態では、軸受け付近ではなくロータ外周部付近に磁石を設けているが、軸に磁石を取り付ける場合には磁石自体を小さくする必要があるため発生する磁力も小さい。これに対し、ロータの外周部には大きな磁石を設置することができるので、図1Aに比較し、磁気軸受けの効果を一層大きくすることができる。
また、蓋20の底部20aは磁石取付部11aに対し上から被さる位置になるためロータの抜けを防止することができる。
ロータ11が傾くと、永久磁石14と15のある位置の隙間は大きくなり、その反対側位置の隙間は小さくなる。この結果、小さくなった隙間の磁力の反発力が増加し、大きくなった隙間の磁力の反発力は減少するため、永久磁石14と15のいずれの個所も同じ隙間になるようにロータの傾きが常に調整され、軸12の非接触の状態が維持される。
この実施の形態では、軸受け付近ではなくロータ外周部付近に磁石を設けているが、軸に磁石を取り付ける場合には磁石自体を小さくする必要があるため発生する磁力も小さい。これに対し、ロータの外周部には大きな磁石を設置することができるので、図1Aに比較し、磁気軸受けの効果を一層大きくすることができる。
また、蓋20の底部20aは磁石取付部11aに対し上から被さる位置になるためロータの抜けを防止することができる。
図3は、本発明による永久磁石を用いたモータの軸受け構造の第3の実施の形態を示す軸受け部断面図で、シャフトに着磁した例である。
図1Aは軸にリング状の永久磁石を固着しているが、このような構成の代わりに、軸の2個所を着磁して同様のNS極32a,32bを形成したものである。図1Aに比較し、組み立て部品を少なくすることができるとともに、軸受け部分の大きさを小さくすることができる。
図1Aは軸にリング状の永久磁石を固着しているが、このような構成の代わりに、軸の2個所を着磁して同様のNS極32a,32bを形成したものである。図1Aに比較し、組み立て部品を少なくすることができるとともに、軸受け部分の大きさを小さくすることができる。
図4は、本発明による永久磁石を用いたモータの軸受け構造の第4の実施の形態を示す軸受け部の断面図で、マグネットを多段に設けた例である。
図1Aは2個所にリング状の永久磁石を設けているが、この例は3個所に設けている。リング状の永久磁石44a,45aおよび44c,45cは、軸42の最上部と下部に設けてラジアル方向に反発磁力を発生させている。リング状の永久磁石44a,45aおよび44c,45cの中間部分にリング状の永久磁石44b,45bを設置してある。リング状の永久磁石44bに対し、(1/2)×t厚さだけ下位置の軸42に永久磁石45bを設置して、スラスト下方向に押しつける磁力を発生させている。
この例は、軸42に永久磁石を3個所設けているので、図1Aに比較しより安定した非接触を実現することができる。
図1Aは2個所にリング状の永久磁石を設けているが、この例は3個所に設けている。リング状の永久磁石44a,45aおよび44c,45cは、軸42の最上部と下部に設けてラジアル方向に反発磁力を発生させている。リング状の永久磁石44a,45aおよび44c,45cの中間部分にリング状の永久磁石44b,45bを設置してある。リング状の永久磁石44bに対し、(1/2)×t厚さだけ下位置の軸42に永久磁石45bを設置して、スラスト下方向に押しつける磁力を発生させている。
この例は、軸42に永久磁石を3個所設けているので、図1Aに比較しより安定した非接触を実現することができる。
図5は、本発明による永久磁石を用いたモータの軸受け構造の第5の実施の形態を示す断面図で、永久磁石を軸受け部分およびロータ外周部分に設けた例である。
ロータ51の有底円筒形の下方先端部には磁石取付部51aが一体に形成されており、この磁石取付部51aにリング状の永久磁石57が取り付けられている。
一方、軸受け62はモータ外枠61に固定され、モータ外枠61の外周部には蓋60が取り付けられている。蓋60も有底円筒形で、底部にはロータ51の円筒の直径よりかなり大きい孔60bが形成され、この孔60bにロータ51が緩く嵌合するようになっている。該蓋60の底部60aにはリング状の永久磁石58が取り付けられている。
組み立て工程で、この蓋60の孔60bにロータ51が嵌合させられ、リング状の永久磁石57と58の同極同志が一定幅の隙間を確保して対向させられ蓋60がモータ外枠61の外周部分に固定される。
ロータ51の有底円筒形の下方先端部には磁石取付部51aが一体に形成されており、この磁石取付部51aにリング状の永久磁石57が取り付けられている。
一方、軸受け62はモータ外枠61に固定され、モータ外枠61の外周部には蓋60が取り付けられている。蓋60も有底円筒形で、底部にはロータ51の円筒の直径よりかなり大きい孔60bが形成され、この孔60bにロータ51が緩く嵌合するようになっている。該蓋60の底部60aにはリング状の永久磁石58が取り付けられている。
組み立て工程で、この蓋60の孔60bにロータ51が嵌合させられ、リング状の永久磁石57と58の同極同志が一定幅の隙間を確保して対向させられ蓋60がモータ外枠61の外周部分に固定される。
一方、ロータ51に固着された軸52にはリング状の永久磁石55が取り付けられている。軸受け62は円柱体で中央に軸を挿入するための円柱溝62aが形成されている。この円柱溝62aの底部にスラスト軸受け56が配置され、内周部にリング状の永久磁石54が固着されている。軸52を円柱溝62aに嵌合させたとき、永久磁石54と55は同じ高さ位置に所定幅の隙間を確保して対向させられる。軸52の半球状の先端部はスラスト軸受け56によって1点が接触した状態となる。なお、磁気回路の構成は図2Aと同じである。
このように軸受け部分とロータ外周部分にそれぞれ永久磁石を設けることにより、図2Aよりさらに磁気軸受けの効果を大きくすることができる。
このように軸受け部分とロータ外周部分にそれぞれ永久磁石を設けることにより、図2Aよりさらに磁気軸受けの効果を大きくすることができる。
図6は、本発明による永久磁石を用いたモータの軸受け構造の第6の実施の形態を示す断面図で、永久磁石をロータに設置した羽根の外周部分に設けた例である。
磁気回路構成部分,軸72,軸受け75,スラスト軸受け76,ハウジング81は、図2Aの磁気回路(コイル19,ヨーク25,永久磁石23,ヨーク22よりなる部分),軸12,軸受け17,スラスト軸受け16,ハウジング18と同じ構成である。
ロータ71の有底円筒部71aの外周部に複数枚の羽根71bが植設されている。複数枚の羽根71bの先端部には円筒形の隔壁82が取り付けられている。円筒形の隔壁82の下端には磁石取付部82aが一体形成され、その上にリング状の永久磁石77が取り付けられている。ハウジング81を支持するモータ外枠83は上記隔壁82を収容する大きさの円筒外周部83aを有している。
磁気回路構成部分,軸72,軸受け75,スラスト軸受け76,ハウジング81は、図2Aの磁気回路(コイル19,ヨーク25,永久磁石23,ヨーク22よりなる部分),軸12,軸受け17,スラスト軸受け16,ハウジング18と同じ構成である。
ロータ71の有底円筒部71aの外周部に複数枚の羽根71bが植設されている。複数枚の羽根71bの先端部には円筒形の隔壁82が取り付けられている。円筒形の隔壁82の下端には磁石取付部82aが一体形成され、その上にリング状の永久磁石77が取り付けられている。ハウジング81を支持するモータ外枠83は上記隔壁82を収容する大きさの円筒外周部83aを有している。
蓋80は円筒外周部83aの上部に被さり、隔壁82の直径より大きい孔80bを有している。蓋80の底面80aの下面にはリング状の永久磁石78が取り付けられている。
組み立ての工程でこの蓋80の孔80bに円筒形の隔壁82が嵌合させられ、リング状の永久磁石78と77の同極同志が一定幅の隙間を確保して対向させられ蓋80がモータ外枠83の円筒外周部83aに固定される。蓋80は磁石取付部80aに対し上から被さる位置になるためロータの抜けを防止することができる。
この実施の形態は、羽根71bも含めてその外側に永久磁石を設けているため、他の実施の形態に比較し、一層磁石軸受けの効果を大きくでき安定した軸のラジアル方向の非接触状態を得ることができる。
組み立ての工程でこの蓋80の孔80bに円筒形の隔壁82が嵌合させられ、リング状の永久磁石78と77の同極同志が一定幅の隙間を確保して対向させられ蓋80がモータ外枠83の円筒外周部83aに固定される。蓋80は磁石取付部80aに対し上から被さる位置になるためロータの抜けを防止することができる。
この実施の形態は、羽根71bも含めてその外側に永久磁石を設けているため、他の実施の形態に比較し、一層磁石軸受けの効果を大きくでき安定した軸のラジアル方向の非接触状態を得ることができる。
図7は、本発明による永久磁石を用いたモータの軸受け構造の第7の実施の形態を示す断面図で、ロータの外周に永久磁石を設置した構造が図5と同一としたラジアルタイプのモータの例である。本図は、磁気回路がラジアル方向に形成されるように各部品が配置されている。
軸受け62にはステータを構成するコイル83,ヨーク86および87が取り付けられている。一方、ロータ51の円筒部内側部分にはヨーク85,永久磁石84が固着され、ラジアル方向に磁気回路が形成される。
ラジアルタイプであるので、図1A〜図6までの偏平タイプに比較し、少し厚くなるが、磁気軸受けの効果は図5と同じである。
軸受け62にはステータを構成するコイル83,ヨーク86および87が取り付けられている。一方、ロータ51の円筒部内側部分にはヨーク85,永久磁石84が固着され、ラジアル方向に磁気回路が形成される。
ラジアルタイプであるので、図1A〜図6までの偏平タイプに比較し、少し厚くなるが、磁気軸受けの効果は図5と同じである。
以上の図1A,図3,図4,図5および図6の実施の形態は偏平タイプのモータに適用した例であるが、図7で示したようなラジアルタイプのモータにも適用することもできる。また、図1A,図6を除いた実施の形態はロータに取り付けるべき羽根等を省略した例ではあるが、適宜使用目的に応じた形状の羽根などを取り付けることができる。
偏平タイプ,ラジアルタイプの小型薄形のモータなどに適用できる。
1,11,41,51,71 ロータ(回転体)
2,12,52,72 軸(シャフト)
3,13,53,73 非接触部分
4a,4b,34a,34b,44a,44b,44c,54 軸受け側永久磁石
5a,5b,45a,45b,45c,55 軸側永久磁石
6,16,36,46,56,76 スラスト軸受け
7 磁気軸受け
8,18,38,48,81 ハウジング
9 羽根
14,58,78 蓋側永久磁石
15,57,77 ロータ外周側永久磁石
17,37,62,75 軸受け
20,60,80 蓋
21,61 モータ外枠
24 基板
32 着磁軸
59,79 コイル
82 隔壁
2,12,52,72 軸(シャフト)
3,13,53,73 非接触部分
4a,4b,34a,34b,44a,44b,44c,54 軸受け側永久磁石
5a,5b,45a,45b,45c,55 軸側永久磁石
6,16,36,46,56,76 スラスト軸受け
7 磁気軸受け
8,18,38,48,81 ハウジング
9 羽根
14,58,78 蓋側永久磁石
15,57,77 ロータ外周側永久磁石
17,37,62,75 軸受け
20,60,80 蓋
21,61 モータ外枠
24 基板
32 着磁軸
59,79 コイル
82 隔壁
Claims (6)
- ロータに固定された軸に2以上のリング状の軸側永久磁石を設けるとともに、軸受け側に前記2以上のリング状の軸側永久磁石にそれぞれ対向するようにリング状の軸受け側永久磁石を設け、
1組の対向するリング状の前記軸側永久磁石および前記軸受け側永久磁石は、軸の同じ高さ位置に設置するとともに同極を対向させ、
他の1組の対向するリング状の前記軸側永久磁石および前記軸受け側永久磁石は、軸受け側永久磁石に対し、軸側永久磁石をその厚さの略1/2下側にずれた位置に設置するとともに略1/2重なる部分は異極を対向させ、
かつ、前記軸を、その先端部がスラスト軸受けに接するように構成し、
前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする永久磁石を用いたモータの軸受け構造。 - ロータに固定された軸の2個所以上に軸側永久磁石を形成するとともに、軸受け側に前記2個所以上の軸側永久磁石にそれぞれ対向するようにリング状の軸受け側永久磁石を設け、
1組の対向する前記軸側永久磁石およびリング状の前記軸受け側永久磁石は、軸の同じ高さ位置に設置するとともに同極を対向させ、
他の1組の対向する前記軸側永久磁石とリング状の前記軸受け側永久磁石は、軸受け側永久磁石に対し、軸側永久磁石をその厚さの略1/2下側にずれた位置に設置するとともに略1/2重なる部分は異極を対向させ、
かつ、前記軸を、その先端部がスラスト軸受けに接するように構成し、
前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする永久磁石を用いたモータの軸受け構造。 - ロータの外周部にロータ側永久磁石が下側になるように、モータの外枠に連なる蓋部に蓋側永久磁石が上側で被さるように同極を対向させて設置し、
前記ロータに固定された軸を、軸受け部に対し、所定の隙間が生じるように嵌合させ、
かつ前記軸の先端部を半球状に形成し、スラスト軸受け部は前記軸の先端部形状に略相補的な凹部を設けることにより、前記軸の先端部を前記スラスト軸受け部の凹部に収容するように構成し、
前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする永久磁石を用いたモータの軸受け構造。 - ロータの外周部にロータ側永久磁石が下側になるように、モータの外枠に連なる蓋部に蓋側永久磁石が上側で被さるように同極を対向させて設置し、
前記ロータに固定された軸にリング状の軸側永久磁石を設けるとともに、軸受け側にリング状の永久磁石をリング状の前記軸側永久磁石に同極が対向するように設け、
かつ、前記軸を、その先端部がスラスト軸受けに接するように構成し、
前記軸がスラスト方向について前記スラスト軸受けに1点支持されるとともにラジアル方向について軸受けに対し非接触となることを特徴とする永久磁石を用いたモータの軸受け構造。 - 前記軸の先端部は、半球形状であることを特徴とする請求項1,2または4記載の永久磁石を用いたモータの軸受け構造。
- 前記モータはステータとロータ側永久磁石を軸方向に対向させた偏平タイプまたはステータとロータ側永久磁石をラジアル方向に対向させたラジアルタイプであることを特徴とする請求項1,2,3,4または5記載の永久磁石を用いたモータの軸受け構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005028640A JP2006217744A (ja) | 2005-02-04 | 2005-02-04 | 永久磁石を用いたモータの軸受け構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005028640A JP2006217744A (ja) | 2005-02-04 | 2005-02-04 | 永久磁石を用いたモータの軸受け構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006217744A true JP2006217744A (ja) | 2006-08-17 |
Family
ID=36980472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005028640A Pending JP2006217744A (ja) | 2005-02-04 | 2005-02-04 | 永久磁石を用いたモータの軸受け構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006217744A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010263849A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Eiji Sugano | 押出式製麺機 |
JP2014176727A (ja) * | 2010-08-31 | 2014-09-25 | Healthy Foods Llc | 食品用ホモジナイザ |
JP2016163495A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 国立大学法人東京工業大学 | 電動機および電動機システム |
CN108361280A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-08-03 | 南京高明环保科技有限公司 | 永磁磁悬浮轴承 |
PL423034A1 (pl) * | 2017-10-02 | 2019-04-08 | Artur Łukasiewicz | Łożysko magnetyczne |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06235420A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-23 | Koyo Seiko Co Ltd | スピンドルモ−タ |
JPH09250543A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-09-22 | Toshiba Corp | 軸受装置及びモータ並びにポリゴンミラー駆動用スキャナモータ |
JP2000341907A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Nsk Ltd | 冷却ファンモータ |
-
2005
- 2005-02-04 JP JP2005028640A patent/JP2006217744A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06235420A (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-23 | Koyo Seiko Co Ltd | スピンドルモ−タ |
JPH09250543A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-09-22 | Toshiba Corp | 軸受装置及びモータ並びにポリゴンミラー駆動用スキャナモータ |
JP2000341907A (ja) * | 1999-05-27 | 2000-12-08 | Nsk Ltd | 冷却ファンモータ |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010263849A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Eiji Sugano | 押出式製麺機 |
JP2014176727A (ja) * | 2010-08-31 | 2014-09-25 | Healthy Foods Llc | 食品用ホモジナイザ |
JP2016163495A (ja) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | 国立大学法人東京工業大学 | 電動機および電動機システム |
PL423034A1 (pl) * | 2017-10-02 | 2019-04-08 | Artur Łukasiewicz | Łożysko magnetyczne |
CN108361280A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-08-03 | 南京高明环保科技有限公司 | 永磁磁悬浮轴承 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7315100B2 (en) | Motor and magnetic bearing assembly thereof | |
US7417345B2 (en) | Fan assembly with magnetic thrust bearings | |
JP5217205B2 (ja) | モータ | |
EP1578005A2 (en) | Motor and magnetic bearingassembly thereof | |
JP2006226388A (ja) | 軸受機構、軸受機構を用いたスピンドルモータおよびスピンドルモータを搭載した記録ディスク駆動装置 | |
US20140134020A1 (en) | Electric blower | |
JP2006217744A (ja) | 永久磁石を用いたモータの軸受け構造 | |
US11799349B2 (en) | Motor | |
US20110127867A1 (en) | Bearing assembly and scanning motor | |
KR100641995B1 (ko) | 스핀들 모터 | |
JP2007236118A (ja) | モータ | |
JP2000358350A (ja) | ステッピングモータ | |
GB2417616A (en) | A motor without bearing | |
JP5095329B2 (ja) | モータおよび送風ファン | |
JP2001016820A (ja) | 回転電機の回転軸の取付構造 | |
JP2007060801A (ja) | モータ | |
JP6553153B2 (ja) | モータ | |
JP7103103B2 (ja) | ファンモータ | |
JPH11341734A (ja) | ディスク形モータ | |
US20090001836A1 (en) | Spindle Motor | |
JP2017099255A (ja) | ブラシレスモータ | |
CN117461246A (zh) | 飞轮装置及旋转电机 | |
JP2017022801A (ja) | モータ | |
KR20210094310A (ko) | 모터 | |
JPH10174354A (ja) | モータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100813 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100928 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110301 |