JP2020159556A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載の二重構造の含油軸受を用いてモータを構成する際、二重構造の含油軸受をハウジング内に圧入すると、シャフトを直接支持するインナー部の内径精度を維持することが難しく、高精度な回転性能を実現することが難しいという問題がある。
シャフトを有するロータと、オイルを媒介として前記シャフトの径方向を支持する筒状の軸受と、上端が開口し内部に前記軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記軸受は、多孔質含油材からなるインナー軸受と、該インナー軸受の外周面に装着された多孔質含油材からなるアウター軸受とを有し、
前記インナー軸受は、径方向内方に凸に形成された複数の軸受部を有し、
前記アウター軸受は、前記インナー軸受よりも含油率が大きく、
アウター軸受は、インナー軸受よりも軸方向に若干長く、かつインナー軸受とアウター軸受の上端面は略面一となっており、
すべての前記軸受部の軸方向全体に亘って、前記軸受部と該軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングとの間に間隙部が設けられている、
ことを特徴とする。
「前記軸受部は、前記インナー軸受の上端部に設けられた上側軸受部と、前記インナー軸受の下端部に設けられた下側軸受部を有し、前記上側軸受部と該軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングとの間に上部間隙部が設けられており、前記下側軸受部と該軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングとの間に下部間隙部が設けられていること」、
「前記上側軸受部の軸方向全体に亘って、前記上側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記上部間隙部が設けられており、
前記下側軸受部の軸方向全体に亘って、前記下側軸受部と該下側軸受部の径方向外方に位置する前記アウター軸受との間に前記下部間隙部が設けられていること」、
「前記上側軸受部の軸方向全体に亘って、前記上側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記上部間隙部が設けられており、
前記下側軸受部の軸方向全体に亘って、前記下側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記下部間隙部が設けられていること」、
「前記インナー軸受の外周面と前記アウター軸受の内周面との間に、軸方向に連通する溝が設けられていること」、
「前記アウター軸受の外周面と前記軸受ハウジングの内周面との間に、軸方向に連通する溝が設けられていること」、
「前記シャフトの外表面には、前記インナー軸受から前記軸受ハウジングの開口側に突出した部分に環状溝が形成されていること」、
「前記軸受ハウジングの前記開口に環状の撥油部材が装着されており、前記撥油部材の下面は前記環状溝の上端よりも高い位置にあること」、
を含む。
なお、本明細書では、図1の上方向を「上側」と呼び、下方向を「下側」と呼ぶ。また、上下方向は、モータが実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、シャフトの中心軸に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする半径方向を「径方向」と呼ぶ。
本発明の第1の実施形態例を、図1〜図3を用いて説明する。
本例のブラシレスモータは、主に、取付板10と、ステータ20と、ロータ30と、軸受ユニット140で構成されている。
この取付板10には、後述の駆動用マグネット33の下端と軸方向(図1の上下方向)で対向するようにホール素子(不図示)が設けられており、このホール素子によってロータ30の回転を検出することができるようになっている。
ステータコア21は、中心に円形の開口を有し複数の突極が形成された板状コアの積層体からなり、その表面を絶縁性樹脂からなるコアカバー22で被覆し、このコアカバー22を介して各突極にコイル23が巻かれている。
シャフト31の下端近傍に位置する部分には被係止部31aが形成され、シャフト31の中間よりやや上方に位置する部分には環状溝31bが形成されている。この被係止部31aと環状溝31bは、いずれもシャフト31の外周に形成された環状の凹部で構成されている。
また、バーリング部32cの外周には、円筒状の吸引用マグネット34が取り付けられている。
インナー軸受141とアウター軸受142は、いずれも筒状の焼結メタル等にオイル(潤滑油)が含浸された多孔質含油材からなり、アウター軸受142はインナー軸受141よりも含油率の大きいものが用いられている。
一例を挙げると、インナー軸受141として密度が約5.5〜6.6g/cm3のものを用いた場合の含油率は約22〜26vol%となり、アウター軸受142として密度が約4.1〜4.9g/cm3のものを用いた場合の含油率は約38〜48vol%となる。
上部軸受部141aと下部軸受部141bの内径はシャフト31の外径よりも僅かに大きく、上部軸受部141aと下部軸受部141bによってシャフト31の径方向を回転自在に支持することができる。また、中逃げ部141cを設けたことにより、シャフト31との摺動抵抗を減少させてモータが過熱するのを抑制することができる。
大径部141dの外周面には、軸方向に沿って複数本の溝141fが周方向に等間隔に形成されており、本例では8本の溝141fが形成されている。
アウター軸受142の外形は、インナー軸受141の上部軸受部141aから中逃げ部141cの上端近傍までの径方向外方に位置する領域については、外径の小さい縮径部142aとなっており、縮径部142aよりも下の領域は縮径部142aより外径の大きい大径部142bとなっている。
アウター軸受142の大径部142bの外周面には、軸方向に沿って複数本の溝142cが周方向に等間隔に形成されており、本例では12本の溝142cが形成されている。
この軸受ハウジング143は、金属材料の深絞り品や切削品などを用いることができ、本例では深絞り品を用いている。
軸受ハウジング143の底部は2段底の構造を成しており、第1底部143bと、第1底部143bの中央部が凹んだ第2底部143cを有している。
抜止め部材145の内径部は、シャフト31の被係止部31aに挿入されている。これにより、シャフト31は上方への移動を制限され、ロータ30が軸受ユニット140から抜けるのを防止することができる。
撥油部材146の下面とインナー軸受141及びアウター軸受142の上面との間には空間Sが形成され、シャフト31の環状溝31bは空間Sに位置している。
なお、本例では撥油部材146として磁性金属材料を用いており、この撥油部材146と対向配置される吸引用マグネット34との間に作用する磁気吸引力によって、ロータ30が回転中に浮上するのを防止している。
さらに本例のブラシレスモータでは、アウター軸受142の内径は軸方向の全体に亘って一定であるものの、インナー軸受141の所定領域に外径の小さい縮径部141eを設けている。これにより、下側軸受部141bの軸方向全体に亘って、下側軸受部141bと該下側軸受部141bの径方向外方に位置するアウター軸受142との間に下部間隙部148が形成されている。
このように、本例のブラシレスモータでは、インナー軸受141のすべての軸受部(上部軸受部141aと下部軸受部141b)の軸方向全体に亘って、軸受部と軸受ハウジング143との間に全周に亘って間隙部(上部間隙部147と下部間隙部148)が設けられている。
このような構成によれば、インナー軸受141とアウター軸受142からなる二重構造の軸受を軸受ハウジング143内に圧入した際に、シャフト31を直接支持するインナー軸受141の上部軸受部141aと下部軸受部141bに径方向の大きな圧縮力が掛かるのを効果的に抑制できる。このため、上部軸受部141aと下部軸受部141bの内径が収縮するのを抑制して、軸受部の内径精度を維持することができ、高精度な回転性能を得ることができる。
このような構成によれば、インナー軸受141からその外周面に染み出したオイルと、アウター軸受142からその内周面に染み出したオイルを溝141fに保持することができ、モータのさらなる長寿命化を図ることができる。
このような構成によれば、モータ駆動時の熱によってオイルが膨張した際、溝142cにオイルを保持でき、軸受外部へのオイル漏れを抑制することができる。
このような構成によれば、シャフト31の回転によってインナー軸受141の内周面に滲み出したオイルは、インナー軸受141の上端面を超えて環状溝31bにある程度溜まると、シャフト31の回転に伴う遠心力によって径方向外方に飛ばされるため、オイルをインナー軸受141とアウター軸受142に効果的に戻すことができる。
このような撥油部材146を設けることにより、特にモータを水平状態やこれに近い状態で用いる場合において、シャフト31の回転に伴う遠心力によって径方向外方に飛ばされるオイルの量が多い場合であっても、軸受ユニット外部へのオイルの飛散を極めて効果的に抑制し、さらなるモータの長寿命化を図ることができる。
本発明の第2の実施形態例に係るブラシレスモータは、軸受ユニットの構造だけが第1の実施形態例と異なる。
本例の軸受ユニット240を図4に示す。図4において、図1〜図3中の部材と同等の部材には同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。
インナー軸受241の外形は、下部軸受部241bから中逃げ部241cの大半に亘る領域については外径が一定の大径部241dとなっており、中逃げ部241cの上端近傍から上部軸受部241aの領域については大径部241dよりも外径の小さい縮径部241eとなっている。
大径部241dの外周面には、軸方向に沿って複数本の溝241fが周方向に等間隔に形成されている。
アウター軸受242の大径部242bの外周面には、軸方向に沿って複数本の溝242cが周方向に等間隔に形成されている。
また、本例のブラシレスモータでは、軸受ハウジング143の筒部143aの内径は一定であるものの、アウター軸受242の所定領域に外径の小さい縮径部242aを設けている。これにより、下側軸受部241bの軸方向全体に亘って、下側軸受部241bの径方向外方に位置する軸受ハウジング143とアウター軸受242との間に下部間隙部248が形成されている。
このように、本例のブラシレスモータでは、インナー軸受241のすべての軸受部(上部軸受部241aと下部軸受部241b)の軸方向全体に亘って、軸受部と軸受ハウジング143との間に全周に亘って間隙部(上部間隙部247と下部間隙部248)が設けられている。
このような構成によれば、インナー軸受241とアウター軸受242からなる二重構造の軸受を軸受ハウジング143内に圧入した際に、インナー軸受241の上部軸受部241aと下部軸受部241bに径方向の大きな圧縮力が掛かるのを効果的に抑制できる。このため、上部軸受部241aと下部軸受部241bの内径が収縮するのを抑制して、軸受部の内径精度を維持することができ、高精度な回転性能を得ることができる。
本発明の第3の実施形態例に係るブラシレスモータは、軸受ユニットの構造だけが第1の実施形態例と異なる。
本例の軸受ユニット340を図5に示す。図5において、図1〜図3中の部材と同等の部材には同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。
また、インナー軸受341の外周面には、軸方向に沿って複数本の溝341fが周方向に等間隔に形成されている。
アウター軸受342の大径部342bの外周面には、軸方向に沿って複数本の溝342cが周方向に等間隔に形成されている。
このような構成によれば、インナー軸受341とアウター軸受342からなる二重構造の軸受を軸受ハウジング143内に圧入した際に、インナー軸受341の上部軸受部341aと下部軸受部341bに径方向の大きな圧縮力が掛かるのを効果的に抑制できる。このため、上部軸受部341aと下部軸受部341bの内径が収縮するのを抑制して、軸受部の内径精度を維持することができ、高精度な回転性能を得ることができる。
本発明の第4の実施形態例に係るブラシレスモータは、軸受ユニットの構造だけが第1の実施形態例と異なる。
本例の軸受ユニット440を図6に示す。図6において、図1〜図3中の部材と同等の部材には同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。
インナー軸受441の外形は、上部軸受部441aから中逃げ部441cの大半に亘る領域については外径が一定の大径部441dとなっており、中逃げ部441cの下端近傍から下部軸受部441bの領域については大径部441dよりも外径の小さい縮径部441eとなっている。
大径部441dの外周面には、軸方向に沿って複数本の溝441fが周方向に等間隔に形成されている。
また、本例のブラシレスモータでは、アウター軸受442の内径は軸方向の全体に亘って一定であるものの、インナー軸受441の所定領域に外径の小さい縮径部441eを設けている。これにより、下側軸受部441bの軸方向全体に亘って、下側軸受部441bと該下側軸受部441bの径方向外方に位置するアウター軸受442との間に下部間隙部448が形成されている。
このように、本例のブラシレスモータでは、インナー軸受441のすべての軸受部(上部軸受部441aと下部軸受部441b)の軸方向全体に亘って、軸受部と軸受ハウジング443との間に全周に亘って間隙部(上部間隙部447と下部間隙部448)が設けられている。
このような構成によれば、インナー軸受441とアウター軸受442からなる二重構造の軸受を軸受ハウジング443内に圧入した際に、インナー軸受441の上部軸受部441aと下部軸受部441bに径方向の大きな圧縮力が掛かるのを効果的に抑制できる。このため、上部軸受部441aと下部軸受部441bの内径が収縮するのを抑制して、軸受部の内径精度を維持することができ、高精度な回転性能を得ることができる。
本発明の第5の実施形態例に係るブラシレスモータは、軸受ユニットの構造だけが第1の実施形態例と異なる。
本例の軸受ユニット540を図7に示す。図7において、図1〜図3中の部材と同等の部材には同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。
また、インナー軸受541の外周面には、軸方向に沿って複数本の溝541fが周方向に等間隔に形成されている。
アウター軸受542の大径部542bの外周面には、軸方向に沿って複数本の溝542cが周方向に等間隔に形成されている。
また、本例のブラシレスモータでは、インナー軸受541の外径とアウター軸受542の内径は軸方向の全体に亘って一定であるものの、アウター軸受542の所定領域に外径の小さい縮径部542aを設けている。これにより、下側軸受部541bの軸方向全体に亘って、下側軸受部541bの径方向外方に位置するアウター軸受542と軸受ハウジング443との間に下部間隙部548が形成されている。
このように、本例のブラシレスモータでは、インナー軸受541のすべての軸受部(上部軸受部541aと下部軸受部541b)の軸方向全体に亘って、軸受部と軸受ハウジング443との間に全周に亘って間隙部(上部間隙部547と下部間隙部548)が設けられている。
このような構成によれば、インナー軸受541とアウター軸受542からなる二重構造の軸受を軸受ハウジング443内に圧入した際に、インナー軸受541の上部軸受部541aと下部軸受部541bに径方向の大きな圧縮力が掛かるのを効果的に抑制できる。このため、上部軸受部541aと下部軸受部541bの内径が収縮するのを抑制して、軸受部の内径精度を維持することができ、高精度な回転性能を得ることができる。
付記に記載した請求項の項番は、この出願の出願当初の特許請求の範囲のとおりである。
[原出願の出願当初の請求項1] シャフトを有するロータと、オイルを媒介として前記シャフトの径方向を支持する筒状の軸受と、上端が開口し内部に前記軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記軸受は、多孔質含油材からなるインナー軸受と、該インナー軸受の外周面に装着された多孔質含油材からなるアウター軸受とを有し、
前記インナー軸受は、径方向内方に凸に形成された軸受部を有し、
前記アウター軸受は、前記インナー軸受よりも含油率が大きく、
前記軸受部の軸方向全体に亘って、前記軸受部と該軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングとの間に間隙部が設けられている、
ことを特徴とするブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項2] 前記軸受部は、前記インナー軸受の上端部に設けられた上側軸受部と、前記インナー軸受の下端部に設けられた下側軸受部を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項3] 前記上側軸受部の軸方向全体に亘って、前記上側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記間隙部が設けられており、
前記下側軸受部の軸方向全体に亘って、前記下側軸受部と該下側軸受部の径方向外方に位置する前記アウター軸受との間に前記間隙部が設けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載のブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項4] 前記上側軸受部の軸方向全体に亘って、前記上側軸受部と該上側軸受部の径方向外方に位置する前記アウター軸受との間に前記間隙部が設けられており、
前記下側軸受部の軸方向全体に亘って、前記下側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記間隙部が設けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載のブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項5] 前記上側軸受部の軸方向全体に亘って、前記上側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記間隙部が設けられており、
前記下側軸受部の軸方向全体に亘って、前記下側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記間隙部が設けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載のブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項6] 前記上側軸受部の軸方向全体に亘って、前記上側軸受部と該上側軸受部の径方向外方に位置する前記アウター軸受との間に前記間隙部が設けられており、
前記下側軸受部の軸方向全体に亘って、前記下側軸受部と該下側軸受部の径方向外方に位置する前記アウター軸受との間に前記間隙部が設けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載のブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項7] 前記インナー軸受の外周面と前記アウター軸受の内周面との間に、軸方向に連通する溝が設けられている、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項8] 前記アウター軸受の外周面と前記軸受ハウジングの内周面との間に、軸方向に連通する溝が設けられている、
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項9] 前記シャフトの外表面には、前記インナー軸受から前記軸受ハウジングの開口側に突出した部分に環状溝が形成されている、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。
[原出願の出願当初の請求項10] 前記軸受ハウジングの前記開口に環状の撥油部材が装着されており、前記撥油部材の下面は前記環状溝の上端よりも高い位置にある、
ことを特徴とする請求項9に記載のブラシレスモータ。
11 バーリング部
20 ステータ
21 ステータコア
22 コアカバー
23 コイル
30 ロータ
31 シャフト
31a 被係止部
31b 環状溝
32 ロータケース
32a 円筒部
32b 上面部
32c バーリング部
33 駆動用マグネット
34 吸引用マグネット
140、240、340、440、540 軸受ユニット
141、241、341、441、541 インナー軸受
141a、241a、341a、441a、541a 上部軸受部
141b、241b、341b、441b、541b 下部軸受部
141c、241c、341c、441c、541c 中逃げ部
141d、241d、441d 大径部
141e、241e、441e 縮径部
141f、241f、341f、441f、541f 溝
142、242、342、442、542 アウター軸受
142a、242a、342a、542a 縮径部
142b、242b、342b、542b 大径部
142c、242c、342c、442c、542c 溝
143、443 軸受ハウジング
143a 筒部
143a1 鍔
143b 第1底部
143c 第2底部
144 スラスト板
145 抜止め部材
146 撥油部材
147、247、347、447、547 上部間隙部
148、248、348、448、548 下部間隙部
443d 段差部
443e 大径部
443f 小径部
シャフトを有するロータと、オイルを媒介として前記シャフトの径方向を支持する筒状の軸受と、上端が開口し内部に前記軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記軸受は、多孔質含油材からなるインナー軸受と、該インナー軸受の外周面に装着された多孔質含油材からなるアウター軸受とを有し、
前記インナー軸受は、径方向内方に凸に形成された複数の軸受部を有し、
前記アウター軸受は、前記インナー軸受よりも含油率が大きく、
前記アウター軸受は、前記インナー軸受よりも軸方向に若干長く、かつ前記インナー軸受と前記アウター軸受の上端面は略面一となっており、
すべての前記軸受部の軸方向全体に亘って、前記軸受部と該軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングとの間に間隙部が設けられている、
ことを特徴とする。
Claims (8)
- シャフトを有するロータと、オイルを媒介として前記シャフトの径方向を支持する筒状の軸受と、上端が開口し内部に前記軸受を支持する軸受ハウジングとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記軸受は、多孔質含油材からなるインナー軸受と、該インナー軸受の外周面に装着された多孔質含油材からなるアウター軸受とを有し、
前記インナー軸受は、径方向内方に凸に形成された複数の軸受部を有し、
前記アウター軸受は、前記インナー軸受よりも含油率が大きく、
アウター軸受は、インナー軸受よりも軸方向に若干長く、かつインナー軸受とアウター軸受の上端面は略面一となっており、
すべての前記軸受部の軸方向全体に亘って、前記軸受部と該軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングとの間に間隙部が設けられている、
ことを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記軸受部は、前記インナー軸受の上端部に設けられた上側軸受部と、前記インナー軸受の下端部に設けられた下側軸受部を有し、前記上側軸受部と該軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングとの間に上部間隙部が設けられており、前記下側軸受部と該軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングとの間に下部間隙部が設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。 - 前記上側軸受部の軸方向全体に亘って、前記上側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記上部間隙部が設けられており、
前記下側軸受部の軸方向全体に亘って、前記下側軸受部と該下側軸受部の径方向外方に位置する前記アウター軸受との間に前記下部間隙部が設けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載のブラシレスモータ。 - 前記上側軸受部の軸方向全体に亘って、前記上側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記上部間隙部が設けられており、
前記下側軸受部の軸方向全体に亘って、前記下側軸受部の径方向外方に位置する前記軸受ハウジングと前記アウター軸受との間に前記下部間隙部が設けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載のブラシレスモータ。 - 前記インナー軸受の外周面と前記アウター軸受の内周面との間に、軸方向に連通する溝が設けられている、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。 - 前記アウター軸受の外周面と前記軸受ハウジングの内周面との間に、軸方向に連通する溝が設けられている、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。 - 前記シャフトの外表面には、前記インナー軸受から前記軸受ハウジングの開口側に突出した部分に環状溝が形成されている、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のブラシレスモータ。 - 前記軸受ハウジングの前記開口に環状の撥油部材が装着されており、前記撥油部材の下面は前記環状溝の上端よりも高い位置にある、
ことを特徴とする請求項7に記載のブラシレスモータ。
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JP2020100621A JP6900079B2 (ja) | 2015-12-10 | 2020-06-10 | ブラシレスモータ |
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