JP3407010B2 - 回転電機の軸承構造 - Google Patents
回転電機の軸承構造Info
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Description
造に関し、特にアウターロータ型ブラシレスDCモータ
の軸承構造に関するものである。
用されるフロッピーディスクドライバには、フロッピー
ディスクを駆動するために扁平に形成されたアウターロ
ータ型ブラシレスDCモータが使用されている。この種
のアウターロータ型ブラシレスDCモータは、固定子が
平板状に形成され、その突極は回転軸を中心にして放射
方向に突出している。回転子は薄い皿を逆に返した構造
を有し、その内側縁にリング状の回転子磁石が取付けら
れていて、固定子の突極先端と対峙している。回転子の
中心に設けられた回転軸は、固定子を固定している基板
に設けられた軸承機構に回転自在に軸承されている。
た軸承筒に2個のボールベアリングを固定し、これらボ
ールベアリングに回転軸を取付ける構造を持っている
が、最近簡易軸承形として、基板にスリーブ形の軸承を
設け、これに回転軸を軸承したものが使われている。
承機構において、スリーブ形軸承の内径と回転軸の直径
とが同じであれば、問題はないが、これらの加工時に生
じる許容誤差があるため、これらの間に隙間を生じる。
モータを回転させた時、回転軸と軸承機構との間にクリ
アランスがあるとき、回転軸がすりこ木状に回転し、こ
のため、モータにトルクリップルやコギングトルクが生
じ、レコードプレーヤーターンテーブル駆動モータやフ
ロッピーディスクスピンドルモータのように低速で回転
し、しかもこのような回転むらを嫌うものにとってこれ
らの不都合は許されるものではない。
情に鑑みてなされたもので、スリーブ状の軸承筒に回転
子の回転軸が軸承されている軸承機構を有する回転電機
の軸承構造において、効率及びトルク定数を低下させる
ことなくモータの軸フレを押さえ、トルクリップル、コ
ッギングトルクを低減し、ひいては回転むらが少ない軸
承構造を提供しようとするものである。
本願の請求項1に記載の発明は、回転軸をもつ円筒状回
転子の磁極に空隙を介して対向して円周上に配列した軟
磁性体からなるすべての固定子の突極部に、該固定子の
突極部毎に巻線を施した回転電機の軸受構造において、
該円筒状回転子の回転軸は円筒状の軸受構造であり、該
回転軸の底面が一点で軸承されるとともに円筒状の軸受
けの側面と上端縁が軸承され、かつ円周上に配列した該
固定子の突極部の内、一部の互いに隣接した複数の該突
極部の先端部の一部に該回転子磁極との磁気抵抗を減じ
る軟磁性体からなる補助磁性板を設けたことを特徴とす
る回転電機の軸受構造を提供する。本願の請求項2に係
る発明は、請求項1に係る発明に加えて、補助磁性板を
回転子の磁極と対向する突極部先端に設け、該補助磁性
板は該突極部先端の円周方向の幅より大きく、かつ該回
転子の磁極に沿わせた形状をもつことを特徴とする回転
電機の軸受構造を提供する。本願の請求項3に係る発明
は、請求項1に係る発明に加えて、コの字形状の補助磁
性板が該固定子の突極部の嵌合部と嵌合する形状を具備
したことを特徴とする回転電機の軸受構造を提供する。
本願の請求項4に係る発明は、回転軸をもつ円筒状回転
子の磁極に空隙を介して対向して円周上に配列した軟磁
性体からなるすべての固定子の突極部に、該固定子の突
極部毎に巻線を施した回転電機の軸受構造において、該
円筒状回転子の回転軸は円筒状の軸受構造であり、該回
転軸の底面が一点で軸承されるとともに円筒状の軸受け
の側面と上端縁が軸承され、かつ円周上に配列した該固
定子の突極部の内、一部の互いに隣接した複数の該突極
部の先端部を回転子の磁極に沿わせて、他の突極部と比
較して磁気抵抗を減ずる形状にしたことを特徴とする回
転電機の軸受構造を提供する。本願の請求項5に係る発
明は、請求項4に係る発明に加えて、固定子の突極部の
内、一部の互いに隣接した複数の該突極部の先端部の形
状を他の突極部と比較して、回転子の磁極との空隙を狭
めるようにしたことを特徴とする回転電機の軸受構造を
提供する。本願の請求項6に係る発明は、請求項4に係
る発明に加えて、固定子の突極部の内、一部の互いに隣
接した複数の該突極部の先端部の形状を他の突極部と比
較して、回転子の磁極と対向する面積を大きくしたこと
を特徴とする回転電機の軸受構造を提供する。本願の請
求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6の内の何れ
か1に記載の発明に加えて、該回転電機はアウターロー
タ型ブラシレスDCモータであることを特徴とする回転
電機の軸受構造を提供する。
磁極の位置により、回転子を引き付ける力が異なる。こ
の結果、ロータにはこれの面を傾けるような回転力が付
与されることになり、回転軸は軸受筒内の3点で接触し
て安定に回転する。これによりモータの軸フレを押さ
え、コギングトルク/トルクリップルの改善効果も生ま
れる。
細に説明する。図1は固定子部分を取付け、プリント配
線を施した基板にロータを回転自在に設けた状態を示す
断面図である。図1において、1はフロッピーディスク
駆動装置を構成する基板であり、鉄などの強磁性体から
なっている。該基板1には複数個の孔2が穿たれ、この
孔2を取付部として合成樹脂製の固定基台3が射出成型
により固定されている。固定基台3の中央には円筒状の
軸受筒4が固定されている。該軸受筒4の底部には、後
に述べる軸受の底面を支えるピボット5が設けられてい
る。7は回転子を構成するとともにフロッピーディスク
を回転する回転円板であり薄い円形の皿状を呈してい
る。回転円板7の外周8の内側にはリング状の永久磁石
からなる回転磁極9が固定されている。また外周8の下
部には、回転円板7の回転速度を検出する速度検出用永
久磁石10が固定されている。前記永久磁石からなる回
転磁極9はプラスチックマグネット製であって、リング
状を呈している。回転磁極9には、着磁により複数個の
永久磁石が形成されている。これ等永久磁石は回転磁極
9の直径方向に着磁されており、これ等の磁極方向は相
隣なる同士反転している。なお回転磁極9を含む回転円
板7組立体はロータ6を構成する。
付板11が固定されており、該回転軸取付板11の中心
には、回転軸12が固着されている。回転軸12は円筒
状の軸受筒4に回転自在に軸承されている。回転円板7
には穴13が明けられており、該穴13からドライブピ
ン14が突出している。図1において、21は固定子磁
極、22は固定子捲線である。該固定子磁極21は固定
基台3から突出している突起23のかしめ付けにより基
板1に固定されている。図には示されてはいないが、回
転円板7の表面には回転軸12を中心として薄いシート
状の吸引磁石が貼り付けられており、この吸引磁石は回
転駆動されるフロッピーディスクの中央に設けられた軟
鉄板を吸引して、これを回転円板7に固定させる。図1
及び図2において25はボビン鍔部28に設けられた端
子である。
2から引出された導線は端子25に巻き付けられ、この
端子25は基板1の表面に形成されたプリント配線と接
続されている。18は該基板1上に設けられた3相ブラ
シレスDCモータを駆動するための駆動ICであり、速
度サーボコントローラも内蔵されている。
定子巻線22の構造を詳細に説明する。図3は固定子磁
極21から固定子巻線21を構成するボビン24を引き
抜いた状態を示す分解斜視図である。なお図3におい
て、ボビン24には巻線が施されていない。該ボビン2
4は、例えばPBT樹脂等より形成されている。ボビン
24は中央に固定子磁極21が貫通する断面四角形の孔
26を設けた筒状の本体27を有し、その一端部には鍔
部28が形成され、該鍔部28の上面には端子25を保
持する端子台29が設けられている。ボビン24の他方
端には先端鍔30が設けられている。該先端鍔30の側
面の面積は、ヨーク部31から突出している固定子磁極
が表出する孔26の面積よりも大幅に大きく形成されて
いる。固定子磁極21の先端近傍両側面には縦方向にス
リット37が形成されている。このスリット37の断面
形状は三角形である。38は固定子磁極21の先端に嵌
め込むべき補助磁極板である。補助磁極板38の平面形
状はかたかなの「コ」字状を呈しており、軟磁性体、ひ
いては軟鉄板から形成されている。補助磁極板38のレ
グ39の内側にはナイフエッジ40が形成されている。
には、巻線が施され、その端部は端子25に配線され
る。そして固定子磁極21の先端側をボビン25の中央
の孔26に挿入し、鍔部28が固定子磁極21の根元の
ヨーク部31に達して止まるまで押し込む。この状態で
は、固定子磁極21の先端は先端鍔30から突出する。
この状態で、補助磁極板38を固定子磁極21の先端に
嵌め込む。勿論ナイフエッジ40は固定子磁極21の先
端に設けられたスリット37にきつく嵌合され、補助磁
極板38は固定子磁極21から容易に抜けでない。図4
は補助磁極板38が固定子磁極21の先端に嵌め込まれ
た状態を示す断面図である。図4から分かるように、固
定子磁極21の先端と補助磁極板38は平面に形成され
る。
は、全ての固定子磁極38先端に嵌め込まれているわけ
ではない。図5は、本発明に係るアウターロータ型ブラ
シレスDCモータの固定子磁極を展開して示した展開図
である。本発明の実施例モータは、図5から分かるよう
に、12極の固定子磁極21を備えている。このうち、
磁極番号1乃至磁極番号4には補助磁極板38が嵌めら
れている。磁極番号5乃至磁極番号7には、補助磁極板
38が嵌め込まれていない。また磁極番号8乃至磁極番
号15には、補助磁極板38が嵌め込まれている。
磁極は、固定子磁極21に取付けた補助磁極板38にも
磁束が通るので回転磁極との間の磁気抵抗が小さい。ま
た、補助磁極板38が嵌め込まれていない固定子磁極
は、その磁気抵抗が前者のものより大きい。したがっ
て、モータが動作している時、固定子磁極の位置によ
り、回転子を引き付ける力が異なる。この結果、図6に
示すように、ロータ6には点Pを中心として時計方向の
回転力が付与されることになり、回転軸12は軸受筒4
内の点Pと点Q、Sの3点で接触して安定に回転するこ
とになる。このように、固定子磁極の位置で回転子を引
き付ける力に差異を持たせることによりモータの軸フレ
を押さえコギングトルク/トルクリップルの改善効果が
生まれる。
する形式のアウターロータ型ブラシレスDCモータに関
するものであるが、図7に示すように、固定子磁極の先
端がT字形をしており、ボビンなしでコイルを巻回する
ものにおいては、引張力を制限する部分の固定子磁極2
1の先端を点線で示す部分から切断する。この結果、こ
の実施例においても回転子を傾けて回転させることがで
き、前記実施例と同様の効果を生じる。
磁極の先端をそれ以外のものよりも短くしてギャップを
広げたり、あるいはその先端を細く形成するなど、固定
子磁極と回転子磁極間の磁気抵抗を大きくしても、前記
実施例と同様の効果を生じる。
らず軟磁性体のコアを使用して突極部を構成する全ての
モータあるいは発電機に流用できることはもちろんであ
り、当然インナーロータ/アウターロータ両タイプにも
応用できることは明らかである。またボビン全体を軟磁
性体の金属で形成することもできる。
の軸承構造で軸承するとともに、動作時に所定位置の突
極のロータを引きつける力を強める手段を具備している
ので、モータが動作している時、固定子磁極の位置によ
り、回転子を引き付ける力が異なる。この結果、ロータ
にはこれの面を傾けるような回転力が付与されることに
なり、回転軸は軸受筒内の3点で接触して安定に回転す
る。これにより、コギングトルク/トルクリップルの改
善効果も生まれる。
る。
る。
態を示す分解斜視図である。
を示す部分断面図である。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】回転軸をもつ円筒状回転子の磁極に空隙を
介して対向して円周上に配列した軟磁性体からなるすべ
ての固定子の突極部に、該固定子の突極部毎に巻線を施
した回転電機の軸受構造において、該円筒状回転子の回
転軸は円筒状の軸受構造であり、該回転軸の底面が一点
で軸承されるとともに円筒状の軸受けの側面と上端縁が
軸承され、かつ円周上に配列した該固定子の突極部の
内、一部の互いに隣接した複数の該突極部の先端部の一
部に該回転子磁極との磁気抵抗を減じる軟磁性体からな
る補助磁性板を設けたことを特徴とする回転電機の軸受
構造。 - 【請求項2】補助磁性板を回転子の磁極と対向する突極
部先端に設け、該補助磁性板は該突極部先端の円周方向
の幅より大きく、かつ該回転子の磁極に沿わせた形状を
もつことを特徴とする請求項1記載の回転電機の軸受構
造。 - 【請求項3】コの字形状の補助磁性板が該固定子の突極
部の嵌合部と嵌合する形状を具備したことを特徴とする
請求項1記載の回転電機の軸受構造。 - 【請求項4】回転軸をもつ円筒状回転子の磁極に空隙を
介して対向して円周上に配列した軟磁性体からなるすべ
ての固定子の突極部に、該固定子の突極部毎に巻線を施
した回転電機の軸受構造において、該円筒状回転子の回
転軸は円筒状の軸受構造であり、該回転軸の底面が一点
で軸承されるとともに円筒状の軸受けの側面と上端縁が
軸承され、かつ円周上に配列した該固定子の突極部の
内、一部の互いに隣接した複数の該突極部の先端部を回
転子の磁極に沿わせて、他の突極部と比較して磁気抵抗
を減ずる形状にしたことを特徴とする回転電機の軸受構
造。 - 【請求項5】固定子の突極部の内、一部の互いに隣接し
た複数の該突極部の先端部の形状を他の突極部と比較し
て、回転子の磁極との空隙を狭めるようにしたことを特
徴とする請求項4記載の回転電機の軸受構造。 - 【請求項6】固定子の突極部の内、一部の互いに隣接し
た複数の該突極部の先端部の形状を他の突極部と比較し
て、回転子の磁極と対向する面積を大きくしたことを特
徴とする請求項4記載の回転電機の軸受構造。 - 【請求項7】該回転電機はアウターロータ型ブラシレス
DCモータであることを特徴とする請求項1乃至請求項
6の内の何れか1に記載の回転電機の軸受構造。
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JP17922995A JP3407010B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 回転電機の軸承構造 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP17922995A JP3407010B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 回転電機の軸承構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0937533A JPH0937533A (ja) | 1997-02-07 |
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ID=16062205
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JP17922995A Expired - Fee Related JP3407010B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 回転電機の軸承構造 |
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JP (1) | JP3407010B2 (ja) |
-
1995
- 1995-07-14 JP JP17922995A patent/JP3407010B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0937533A (ja) | 1997-02-07 |
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