JP2016158391A - モータ、モータ制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動圧気体軸受130と直列配置された補助軸受171、172と、補助軸受と並列配置されて補助軸受の回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構180とを備え、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクをTa、動圧気体軸受に損傷を与える虞のある接触摩擦トルクをTka、補助軸受の回転摩擦トルクをTb、非接触式ディテントトルク発生機構により補助軸受の回転を抑制した状態で発生する最大トルクをTdmax、としたときに、(Ta+Tka)>(Tb+Tdmax)>(Ta)と設定されているとともに、補助軸受の回転を検出する回転検出手段190を設けた。
【選択図】図3
Description
そこで、安全に回転を持続するために、滑り軸受と、この滑り軸受の外側に設けた転がり軸受と、滑り軸受から転がり軸受へ伝達される回転トルクが基準回転トルク以上となるまでは、転がり軸受の回転を規制する回転規制手段とを備えたものが知られている(例えば、特許文献2)。
(Ta+Tka)>(Tb+Tdmax)>(Ta)
となるようにTdmaxの値を設定するとともに、前記補助軸受の回転を検出する回転検出手段を設けることにより、前述した課題を解決するものである。
さらに、ディテントトルク発生機構が非接触式であるため、補助軸受の回転が開始された場合であっても、ディテントトルク発生機構の構造が破壊されることなく回転を継続することができる。
また、補助軸受の回転を検出する回転検出手段を備えていることにより、仮に補助軸受の回転が開始された場合であっても、リアルタイムに補助軸受が回転していることを検知することができる。
一方、補助軸受が回転しているときのディテントトルクは、回転側磁石と固定側磁石との相対的な角度に応じて正弦波状に変化し、この頂点に当たるトルクが最大トルクとなり、一方、補助軸受が1回転したときの平均トルクは0になるため、補助軸受が回転しているときには、ディテントトルクによる実質的な損失は発生しない。
そして、必要に応じて、モータや補助軸受の交換をユーザに対して促すことができる。
そして、例えば、この寿命予測に基づいて、モータや補助軸受の交換を促すことができる。
そして、例えば、この寿命予測に基づいて、モータや補助軸受の交換を促すことができる。
(Ta+Tka)>(Tb+Tdmax)>(Ta)
となるようにTdmaxの値を設定するとともに、補助軸受の回転を検出する回転検出手段を設けることにより、仮にモータに外乱が加えられるなどしてモータ軸とスリーブとが揺動接触して動圧気体軸受の接触摩擦トルクが増大した場合であっても、回転体のモータケース体に対する回転数を揺動接触の発生前後で変化なく略一定にし、補助軸受の回転が開始された場合であっても、非接触式ディテントトルク発生機構の構造が破壊されることなく回転を継続するとともに、補助軸受の回転を検知することができるものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
また、モータは、ブラシレスDCモータ(ブラシレス直流モータ)、ACモータ(交流モータ)など高速回転するものであれば如何なるものであっても構わない。
補助軸受は、ボールベアリング等の転がり軸受、面接触または線接触する滑り軸受、略一点で接触するピボット軸受など、他の接触式軸受であっても構わない。
また、磁気的センサを用いる場合には、ディテントトルク発生機構の近傍にセンサを設けることにより、ディテントトルク発生機構の一部を構成する永久磁石、すなわち回転側磁石の回転検出を行うための磁力発生源として利用することができるため、別部材を設ける必要がなく望ましいが、必ずしも回転検出手段はケース体内に設けなくてもよい。
特に光学的センサを用いる場合には、ディテントトルク発生機構の磁力を利用しないため、ディテントトルク発生機構の配置場所とは無関係に、回転位置検出手段を適宜配置することができる。
ここで、図1は、本発明の第1実施例であるモータ100を用いた送風機器Bを示す斜視図であり、図2(A)は、図1の符号2A−2Aで視た側断面図であって、モータ軸120とスリーブ130とを互いに離間した状態での回転を示す図であり、図2(B)は、図2(A)の符号2B−2Bで視た要部側断面図であり、図3(A)および図3(B)は、図2(A)および図2(B)とそれぞれ対応して、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクTaと、何らかの外乱によりモータ軸100とスリーブ130とが揺動接触することにより、動圧気体軸受に損傷を与える虞のある接触摩擦トルクTkaとの和が、ボールベアリング171、172の摩擦トルクTbと、回転抑制時の非接触ディテントトルク発生機構180により、補助軸受であるボールベアリング171、172の回転を抑制した状態で発生する最大トルクTdmaxとの和より大なる値、すなわち(Ta+Tka)>(Tb+Tdmax)となったときの回転を示す側断面図であり、図4(A)は、ボールベアリング回転検出手段190としてのホールセンサ191を示す平面原理図であり、図4(B)は、図4(A)の符号4B−4Bで視た側断面原理図であり、図4(C)は、ボールベアリング回転検出手段190としてのフラックスゲートパターン192を示す平面原理図であり、図4(D)は、図4(C)の符号4D−4Dで視た側断面原理図であり、図4(E)は、ボールベアリング回転検出手段190としての渦電流センサ193を示す平面原理図であり、図4(F)は、図4(E)の符号4F−4Fで視た側断面原理図であり、図5は、モータ軸120とスリーブ130との揺動接触前後の動圧気体軸受およびボールベアリング171、172のそれぞれの回転数の変化を示す図であり、図6(A)は、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクTaとボールベアリング171、172の摩擦トルクTbと回転数との関係を示す図であり、図6(B)は、羽根車W(モータ)の回転数Nと、動圧気体軸受の回転数Naとボールベアリング171、172の回転数Nbとの関係を示す図であり、図7は、本発明の第1実施例であるモータ100を用いたモータ制御システムMSの概略ブロック図であり、図8は、モータ制御システムMSの第1モードを示すチャート図であり、図9は、モータ制御システムMSの第2モードを示すチャート図であり、図10は、モータ制御システムMSの第3モードを示すチャート図であり、図11は、モータ制御システムMSの第4モードを示すチャート図である。
第1実施例のモータ100は、モータケース体110内においてモータ軸120に対してスリーブ130が回転するスリーブ回転タイプである。
ハブHは、回転子であるスリーブ130と一体に嵌合されている。
空気吸引口Iは、図1におけるモータ100のモータケース体110の上部中央に設けられ、空気排出口Eは、図1におけるモータケース体110の側部に設けられている。
羽根車Wが高速回転することにより、外部の空気が、空気吸引口Iを介して内部の羽根車室内へ吸引され、羽根車室内の気圧が高まり、羽根車室内の空気が、空気排出口Eから排出される。
カバープレートCは、間隔を空けて空気吸引口Iの図1における上方に配設され、異物の侵入などを防止するように構成されている。
モータ100は、モータケース体110と、モータ軸120と、スリーブ130と、ロータマグネット140と、通電により磁力を発生する駆動コイル150と、絶縁コアとしてのヨーク160と、補助軸受としてのボールベアリング171、172と、ボールベアリング171、172の回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構180とを備えている。
スリーブ130は、モータ軸120の周囲に微小の隙間を隔てて設置されており、この微小隙間を隔てて対向した部分が動圧気体軸受となっている。
ロータマグネット140は、永久磁石で形成され、スリーブ130の外周に嵌合されてスリーブ130と一体に回転するように構成されている。
ヨーク160は、駆動コイル150の外周に設置されており、駆動コイル150の磁力を高める効果がある。
具体的には、ボールベアリング171は、ベアリングホルダ173に保持され、図2(A)におけるモータ軸120の上端を回転自在に支持している。
また、ベアリングホルダ173は、弾性材料で形成された振動吸収用Oリング177を介してモータケース体110に取り付けられており、振動吸収用Oリング177は、ベアリングホルダ173に予圧を与える機能も有している。
同様に、ボールベアリング172は、ベアリングホルダ174に保持され、図2(A)におけるモータ軸120の下端側を回転自在に支持している。
また、ベアリングホルダ174は、弾性材料で形成された振動吸収用Oリング178を介してモータケース体110に取り付けられており、振動吸収用Oリング178は、ベアリングホルダ174に予圧を与える機能も有している。
具体的には、非接触式ディテントトルク発生機構180は、モータ軸120と一体的に回転して周方向に極の替わる回転側磁石としての可動側環状磁石181と、可動側環状磁石181より外周側に配設されて周方向に極の替わる固定側磁石としての固定側環状磁石182とを備えている。
可動側環状磁石181は、図2(A)におけるモータ軸120の下端側であってボールベアリング172の上方近傍にモータ軸120と一体的に回転するように嵌合されている。
固定側環状磁石182は、可動側環状磁石181と対向する位置でモータケース体110に取り付けられている。
そして、可動側環状磁石181と固定側環状磁石182との吸引力により、ボールベアリング171、172の回転を抑制している。
内側スラストマグネット175の外周側で対向する位置には、外側スラストマグネット176が、ハブHと一体的に回転するように設置されている。
内側スラストマグネット175と外側スラストマグネット176との吸引力により、モータ軸120とスリーブ130とのスラスト方向における相対的な位置関係が安定するように構成されている。
ボールベアリング回転検出手段190は、図2(B)、図3(B)、図4(A)、図4(B)に示すように、例えば、2極着磁の可動側環状磁石181と、この可動側環状磁石181と対向する位置で、基板151に設置したホールセンサ191とにより構成してもよい。
可動側環状磁石181が回転したときに、その磁力が正弦波状に変化することを受けて、ホール電圧が変化する所謂、ホール効果を利用して検出することにより、ボールベアリング171、172の回転が検出される構成である。
可動側環状磁石181が回転したときのインダクタンスの変化を検出することにより、ボールベアリング171、172の回転が検出される構成である。
金属製凹凸部194の外周面は、凹凸形状に形成され、金属製凹凸部194が回転したときの渦電流磁界の変化(検出コイル誘起電圧の振幅と位相の変化)を検出することにより、ボールベアリング171、172の回転が検出される構成である。
なお、ボールベアリング回転検出手段190は、回転による磁気的変化を検出する構成だけでなく、回転による光学的変化を検出する構成などその他公知の構成でもよく、必ずしもモータケース体内に配置しなくてもよいのは言うまでもない。
ここで、ボールベアリング171、172の摩擦トルクTbと、ボールベアリング171、172の回転を抑制したときに非接触式ディテントトルク発生機構180により発生する最大トルクTdmaxとの和が、モータ軸120とスリーブ130とを互いに離間した状態での動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクTaより大なる値、すなわち(Tb+Tdmax)>(Ta)に設定されているため、この状態ではモータ軸120は回転しない。
これは、かじりが生じるなど、動圧気体軸受に損傷を与える虞がないからである。
これは、モータ軸120とスリーブ130とが再び離間すると、動圧気体軸受は損傷を受けていないことから接触摩擦トルクTsaが0になり、一方で可動側環状磁石181と固定側環状磁石182とが相対的に回転することにより、吸引・反発を繰り返して相対的な角度(位置)に応じて、可動側環状磁石181と固定側環状磁石182とによるディテントトルクTdが正弦波状に変化するが、ボールベアリング171、172が回転を開始した後の1回転あたりの平均ディテントトルクは0であるため実質的な損失は発生しない。
そして、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクTaとボールベアリング171、172の摩擦トルクTbとが釣り合うところで、動圧気体軸受によるスリーブ130の回転数Naと、ボールベアリング171、172によるモータ軸120の回転数Nbが一定となる。
ここで、羽根車W(モータ)の回転数Nは、動圧気体軸受の回転数Naと、ボールベアリング171、172の回転数Nbとの和、すなわち、(N=Na+Nb)の関係にあり、動圧気体軸受の回転数Naが減少した分だけ、ボールベアリング171、172の回転数Nbが増加するため、結果的に羽根車W(モータ)の回転数Nは殆ど変化しない。
また、接触摩擦トルクTsaが動圧気体軸受に損傷を与える虞のある大きさTkaに至り、ボールベアリング171、172の回転が開始されても、可動側環状磁石181と固定側環状磁石182との1回転あたりの平均ディテントトルクは0であり実質的な損失がないため、移行後においても、羽根車W(モータ)の回転数Nに変化はなく、揺動接触の発生前後での羽根車W(モータ)の回転数Nは略一定になる。
言い換えると、移行後においては、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクTaとボールベアリング171、172の摩擦トルクTbとが釣り合うので、そのトルクに対応したそれぞれの回転数Na、Nbとなるからである。
これにより、仮にボールベアリング171、172が回転を開始した場合に、ボールベアリング171、172の回転が検出される。
つまり、モータ100の内部の状態変化を把握することができる。
つまり、動圧気体軸受に損傷を与える虞のある接触摩擦トルクTkaとなった((Ta+Tka)>(Tb+Tdmax))ときに、確実にボールベアリング171、172の回転が開始されることにより、動圧気体軸受が損傷を受けるのを未然に回避することができることに加えて、ボールベアリング171、172はボールが転がる構造であるので、そもそも、かじりが生じにくいという特徴を有する。
結果的に、動圧気体軸受を主、ボールベアリング171、172を従とした主従関係が維持されるため、ボールベアリング171、172は余裕を持った状態で回転することになり、著しく寿命が短くなることはない。
図6(B)の矢印A1に示すように、駆動コイル150に通電することにより、当初は、スリーブ130とロータマグネット140とハブHと羽根車Wと外側スラストマグネット176とからなる第1の回転子が停止している状態から回転し始めて(図2(A)の状態)、例えば、所定の回転数である80,000回転/分まで羽根車W(モータ)の回転数Nが増加する。
言い換えると、動圧気体軸受により回転自在に支持されて、停止している状態から所定の回転数である80,000回転/分まで、羽根車W(モータ)の回転数Nが増加する。
このまま、第1の回転子および第2の回転子を回転させてもよいが、補助軸受であるボールベアリング171、172は接触式の軸受であるため、モータ寿命の観点から第1の回転子のみが回転している元の状態に戻すことが望ましい。
この際、図6(B)に示す動圧気体軸受の回転数Naおよびボールベアリング171、172の回転数Nbの曲線の傾きは、図6(A)に示す回転数と摩擦トルクとの関係に応じてそれぞれ変化する。
そして、少なくとも、ボールベアリング171、172の回転数Nbが0になるA4、B4まで、駆動コイル150への通電を制御して羽根車W(モータ)の回転数Nを減少させると、非接触式ディテントトルク発生機構180により、再びボールベアリング171、172の回転が抑制され、図2(A)に示す第1の回転子のみが回転している元の状態に復帰する。
そして、必要に応じて、駆動コイル150への通電を制御して、矢印A1に示すように、羽根車W(モータ)の回転数Nを増加させる。
また、矢印A3および矢印B3に示すように、駆動コイル150への通電を制御して羽根車W(モータ)の回転数Nを減少させて、第1の回転子のみが回転している状態にする以外にも、完全に羽根車Wを停止させてから再び矢印A1に示すように、羽根車W(モータ)を回転させてもよい。
さらに、非接触式ディテントトルク発生機構180が、永久磁石ではなく電磁石である場合には、電磁石の吸引力を強めて、ボールベアリング171、172の回転数Nbを0にしてから、電磁石による吸引力を元の大きさに戻してもよい。
この場合、ボールベアリング171、172の回転数Nbを0にしたいときにだけ、図示しない電磁石による非接触式ディテントトルク発生機構に電磁力を発生させればよいため、電磁石への通電を最小限に抑えることができ効率的である。
図7に示すように、モータ制御システムMSは、モータ100と、制御部CLと、駆動回路CTと、報知手段ALと、表示手段DPとを備えている。
このうち、制御部CLは、駆動回路CTを介してモータ100の回転を制御するように構成されている。
また、制御部CLは、ボールベアリング回転検出手段190からの回転検出信号を受信するようにも構成されている。
駆動回路CTは、例えばインバータ回路を構成して制御部CLからの回転指示をモータ100に合わせた信号に変換してモータ100へ一例としてパルス信号を送るように構成されている。
また、表示手段DPは、制御部CLからの指示によって、ボールベアリング171、172が回転している旨や、モータ100やボールベアリング171、172の交換時期が迫っている旨をディスプレイなどに表示するように構成されている。
なお、必要に応じて制御部CLから外部へ信号を出力してもよく、この外部出力信号を図示しない外部の制御機器に入力することにより、複数のモータを集中管理するなど多目的に利用してもよい。
そして、ステップS12では、動圧気体軸受が揺動接触して接触摩擦トルクTsaが発生したとする。
ステップS13では、制御部CLが、ボールベアリング回転検出手段190からの回転検出信号の受信の有無により、ボールベアリング171、172が回転しているか否かを判断する。
回転していると判断した場合は、ステップS14へ進む。
他方、回転していないと判断した場合は、ステップS11へ戻る。
言い換えると、ボールベアリング171、172の回転開始回数のカウントアップを実行する。
ステップS15では、回転開始回数が所定回数に達したか否かを、制御部CLが判定する。
ここで、所定回数は、ボールベアリング171、172の寿命前の回数であり、使用環境や用途等に応じて適切な安全率を見込むことが望ましい。
回転開始回数が所定回数に達したと判定した場合は、ステップS16へ進む。
他方、回転開始回数が所定回数に満たないと判定した場合は、第1モードを終了する。
そして、第1モードを終了する。
第1モードにより、ボールベアリング171、172の寿命を、回転開始回数から算出して予測することができる。
そして、この寿命予測に基づいて、モータ100やボールベアリング171、172の交換時期をユーザに知らせることができる。
回転していると判断した場合は、ステップS22へ進む。
他方、回転していないと判断した場合は、ステップS21へ戻る。
ステップS22では、制御部CLが、ボールベアリング回転検出手段190からの回転検出信号を受信している間の積算時間を算出する。
ここで、所定設定時間は、ボールベアリング171、172の寿命前の回転積算時間であり、使用環境や用途等に応じて適切な安全率を見込むことが望ましい。
ボールベアリング回転積算時間がボールベアリング171、172の寿命前の所定設定時間に達したと判定した場合は、ステップS24へ進む。
ボールベアリング回転積算時間がボールベアリング171、172の寿命前の所定設定時間に満たないと判定した場合は、第2モードを終了する。
そして、第2モードを終了する。
第2モードにより、ボールベアリング171、172の寿命を、回転積算時間から算出して予測することができる。
そして、この寿命予測に基づいて、モータ100やボールベアリング171、172の交換時期をユーザに知らせることができる。
回転していると判断した場合は、ステップS32へ進む。
他方、回転していないと判断した場合は、ステップS31へ戻る。
ステップS32では、制御部CLが、ボールベアリング回転検出手段190からの回転検出信号を受信してからの時間を計測し、所定時間経過したか否かを判定する。
ここで、所定時間は、ボールベアリング171、172が回転している状態から、再び回転が抑制された状態に移行させるために設定される時間であり、ボールベアリング171、172が回転している時間を極力短くしたいという場合には数秒に設定したり、ある程度長く回転していてもよいという場合には数分から数時間に設定するといったように、使用環境や使用目的等に応じて適宜設定することができる。
そして、所定時間経過したと判定した場合は、ステップS33へ進む。
他方、所定時間経過していないと判定した場合は、ステップS32へ戻る。
ステップS34では、制御部CLが、ボールベアリング回転検出手段190からの回転検出信号の受信の有無により、ボールベアリング171、172が回転しているか否かを判断する。
回転していると判断した場合は、ステップS33へ戻る。
他方、回転していないと判断した場合、すなわち、補助軸受が非接触式ディテントトルク発生機構180により、再び回転が抑制された状態に至ったと判断した場合は、ステップS35へ進む。
ステップS36では、制御部CLが、モータ100の回転数を当初の所定回転数に合わせ、第3モードを終了する。
第3モードにより、ボールベアリング171、172の回転が抑制された、モータ軸120とスリーブ130とが揺動接触する前の回転状態および回転数に復帰する。
回転していると判断した場合は、ステップS42へ進む。
他方、回転していないと判断した場合は、ステップS41へ戻る。
カウント値が所定の閾値に達したと判定した場合は、第4モードを終了する。
他方、カウント値が所定の閾値に達していないと判定した場合は、ステップS43へ進む。
ステップS43では、制御部CLが、モータ100の回転数を減少させる。
回転していると判断した場合は、ステップS43へ戻る。
他方、回転していないと判断した場合は、ステップS45へ進む。
ステップS45では、制御部CLが、モータ100の回転数が所定回転数になるまで回転数を増加(加速)させる。
ここで、ボールベアリング171、172の回転数は、ボールベアリング回転検出手段190の例えば、磁界変化量、すなわち、単位時間当たりの磁界変化により算出する。
両者が等しいと判定した場合は、ステップS47へ進む。
他方、両者が等しくないと判定した場合は、第4モードを終了する。
再びステップS42で、制御部CLが、カウント値(k値)と、所定の閾値(一例として閾値=2)とを比べる。
カウント値が所定の閾値に達したと判定した場合は、動圧気体軸受にかじりが生じている異常状態であると判断して、第4モードを終了する。
他方、カウント値が所定の閾値に達していないと判定した場合は、ステップS43へ戻る。
第4モードにより、動圧気体軸受にかじりが生じているかどうかを、モータ100の回転数を減少させて、動圧気体軸受のみによる回転を試行することにより判断することができ、動圧気体軸受が回転できない異常状態(かじりが生じている)であると判断したときには、動圧気体軸受が異常状態であることを知らしめた上で、ボールベアリング171、172のみでモータ100を回転させることもできる。
この場合は、モータ100の回転数=ボールベアリング171、172の回転数となるため、ボールベアリング171、172が寿命に至るまでの時間が短くなるため、第2モードに記載した回転積算時間を利用して、第2モードよりもさらに安全率を見込んだ寿命前の回転積算時間を設定することにより、早めにモータ100の交換を促すことが望ましい。
さらに、制御部CLが、回転検出信号を受信したときに報知手段ALに対して報知指令をすることにより、ユーザはボールベアリング171、172の回転を知ることができる。
さらに、制御部CLが、回転検出信号を受信した回数をカウントすることにより、制御部CLがボールベアリング171、172の寿命を回転開始回数から算出して予測することができる。
ここで、図12(A)は、本発明の第2実施例であるモータ200を用いた送風機器Bを示す側断面図であり、図12(B)は、図12(A)の符号12B−12Bで視た要部側断面図である。
第2実施例のモータ200は、第1実施例のスリーブ回転タイプのモータ100をシャフト回転タイプに変更したものであり、多くの要素について第1実施例のモータ100と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下2桁が共通する200番台の符号を付すのみとする。
また、ハブHの下方には、ロータケース241が配設され、モータ軸220と一体に回転するように構成されている。
ロータケース241の内周側には、ロータマグネット240が配設され、モータ軸220と一体に回転するように構成されている。
また、駆動コイル250の内周側には、ヨーク260が配設されている。
補助軸受としてのボールベアリング271、272が、ベアリングホルダ273、274によってそれぞれ保持され、ベアリングホルダ273、274は、ヨーク260に取り付けられている。
ボールベアリング271、272が、ステータを構成するヨーク260に対してスリーブ230を回転自在に支持している。
スリーブ230は、モータ軸220の周囲に設けられている。
また、内側スラストマグネット275が、図12(A)におけるモータ軸220の下端にモータ軸220と一体的に回転するように配設されている。
他方、外側スラストマグネット276は、内側スラストマグネット275と対向する位置でモータケース体210に取り付けられている。
そして、太線一点鎖線で示すように、モータ軸220と羽根車WとハブHと内側スラストマグネット275とが、第1の回転子を構成する。
また、太線二点鎖線で示すように、スリーブ230と可動側環状磁石281とボールベアリング271、272の内径側とが、第2の回転子を構成する。
可動側環状磁石281が回転したときにホール電圧が変化する所謂、ホール効果を利用して検出することにより、ボールベアリング271、272の回転が検出される構成である。
このように、モータ200が、シャフト回転タイプであっても、上述した第1実施例のスリーブ回転タイプと同様の作用効果を得ることができる。
なお、2つの実施例において、非接触式ディテントトルク発生機構として、回転側磁石と固定側磁石とを回転軸と直交する向き(径方向)に対向配置した例を示したが、回転軸と同じ方向(軸方向)に対向配置することもできる。
これは、回転検出手段についても同様である。
また、非接触式ディテントトルク発生機構の固定側磁石(永久磁石)を、例えば内歯車のギヤ歯のように、回転側磁石に向かって複数の突起部が形成された磁性部材に置き換えることもできる。
110、210 ・・・ モータケース体
120、220 ・・・ モータ軸
130、230 ・・・ スリーブ(動圧気体軸受)
140、240 ・・・ ロータマグネット
241 ・・・ ロータケース
150、250 ・・・ 駆動コイル
151、251 ・・・ 基板
160、260 ・・・ ヨーク(絶縁コア)
171、271 ・・・ ボールベアリング(補助軸受)
172、272 ・・・ ボールベアリング(補助軸受)
173、273 ・・・ ベアリングホルダ
174、274 ・・・ ベアリングホルダ
175、275 ・・・ 内側スラストマグネット
176、276 ・・・ 外側スラストマグネット
177 ・・・ 振動吸収用Oリング
178 ・・・ 振動吸収用Oリング
180、280 ・・・ 非接触式ディテントトルク発生機構
181、281 ・・・ 可動側環状磁石(回転側磁石)
182、282 ・・・ 固定側環状磁石(固定側磁石)
190、290 ・・・ ボールベアリング回転検出手段
191、291 ・・・ ホールセンサ
192 ・・・ フラックスゲートパターン
193 ・・・ 渦電流センサ
194 ・・・ 金属製凹凸部
AL ・・・ 報知手段
B ・・・ 送風機器
C ・・・ カバープレート
CL ・・・ 制御部
CT ・・・ 駆動回路
DP ・・・ 表示手段
E ・・・ 空気排出口
H ・・・ ハブ
I ・・・ 空気吸引口
MS ・・・ モータ制御システム
N ・・・ 羽根車の回転数
Na ・・・ 動圧気体軸受での回転数
Nb ・・・ ボールベアリングでの回転数
Ta ・・・ (動圧気体軸受の)回転時粘性摩擦トルク
Td ・・・ (非接触式ディテントトルク発生機構の)ディテントトルク
Tsa ・・・ (動圧気体軸受の)接触摩擦トルク
Tka ・・・ 動圧気体軸受に損傷を与える虞のある接触摩擦トルク
Tb ・・・ (ボールベアリングの)摩擦トルク
W ・・・ 羽根車
Claims (8)
- モータケース体と、このモータケース体に対して回転自在に支持されたモータ軸と、前記モータケース体内に配設されて通電により磁力を発生する駆動コイルと、前記駆動コイルとの吸引・反発力を利用して回転力を発生するロータマグネットと、前記モータ軸の周囲を覆うスリーブを有した動圧気体軸受とを備えたモータにおいて、
前記動圧気体軸受と直列配置され、前記モータ軸を回転自在に支持する補助軸受と、
前記補助軸受と並列配置され、該補助軸受の回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構とを備え、
前記モータ軸と前記スリーブとを互いに離間した状態での動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクをTa、
前記モータ軸と前記スリーブとが揺動接触することにより、前記動圧気体軸受に損傷を与える虞のある接触摩擦トルクをTka、
前記補助軸受の回転摩擦トルクをTb、
前記非接触式ディテントトルク発生機構により前記補助軸受の回転を抑制した状態で発生する最大トルクをTdmax、としたときに、
(Ta+Tka)>(Tb+Tdmax)>(Ta)
となるようにTdmaxの値を設定するとともに、
前記補助軸受の回転を検出する回転検出手段を設けたことを特徴とするモータ。 - 前記非接触式ディテントトルク発生機構が、前記モータ軸と一体的に回転して周方向に極の替わる回転側磁石と、該回転側磁石より外周側あるいは該回転側磁石の軸方向に対向配設されて周方向に極の替わる固定側磁石とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。
- 前記補助軸受が、転がり軸受であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ。
- モータと、該モータの回転を制御する制御部とを備えてモータを制御するモータ制御システムにおいて、
前記モータが、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載のモータであり、
前記制御部が、前記回転検出手段からの回転検出信号を受信することを特徴とするモータ制御システム。 - 前記制御部が、前記回転検出手段からの回転検出信号を受信したときに、報知手段に対して報知指令を発することを特徴とする請求項4に記載のモータ制御システム。
- 前記制御部が、前記回転検出信号を受信したときに、前記補助軸受の回転積算時間を計測することを特徴とする請求項4または請求項5に記載のモータ制御システム。
- 前記制御部が、前記回転検出信号を受信した回数をカウントすることを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれか1つに記載のモータ制御システム。
- 前記制御部が、前記回転検出信号を受信した後、前記回転検出信号が受信されなくなるまで前記モータの回転数を減少させ、前記回転検出信号が受信されなくなった後に前記モータの回転数を増加させ、補助軸受の回転を抑制した状態に復帰させることを特徴とする請求項4乃至請求項7のいずれか1つに記載のモータ制御システム。
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