JP2005237192A - 磁気軸受モーターおよびその軸受構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 モーター／ファンの運転騒音量を大幅に低下し、運転寿命を大幅に高め、生産コストを大幅に低下する磁気軸受モーター／ファンを提供する。
【解決手段】 少なくとも中心の開口を有する固定子ベース、開口内に位置する第一磁気固定構造、開口の口部周縁に位置する第二磁気固定構造と、固定子ベースの上に位置する固定子磁極を含む固定子構造、および固定子構造の側面の上を覆い、少なくとも一つのハウジング、延伸し、ハウジングから突出し、開口に入る軸、固定子磁極を囲む回転子磁石、第一磁気固定構造に対応して位置する第三磁気固定構造と、第二磁気固定構造に対応して位置する第四磁気固定構造を含む固定子構造を含み、第一磁気固定構造は、第三磁気固定構造と互いに吸引し、第二磁気固定構造は、第四磁気固定構造と互いに吸引する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気軸受モーター、ファンとその軸受構造に関し、特に、低摩擦、低騒音、低コスト、長寿命などの特性を備えた磁気軸受モーター、ファンとその軸受構造に関するものである。

従来のモーターは、スムーズに運転させるために、一般は、軸受によって回転子の軸部分をカバーし、回転子が軸受の支えにサポートされ、スムーズに運転できる。

従来の軸受は、スリーブ軸受、動圧軸受、セラミックベアリングなどからなるが、前述の各軸受は、それぞれ各自の利点、欠点を有する。

ベアリング軸受はまた、ボールベアリングと称され、このタイプの軸受の構造体がかなり弱いため、外力の衝撃に耐えることができず、且つ、高速の回転では、過剰な騒音を生じる。また、その構造の精密度が、高く求められることから、価格も高くなる。

スリーブ軸受はまた、自己潤滑性の粉末焼結軸受と言われ、これらの軸受は、回転子が潤滑の状態で回転しているため、耐衝撃力は、ボールベアリングより高く、その価格も比較的安い。しかし、長期運転では、潤滑油が蒸発するため、軸と軸受を直接摩擦させ、軸受の両端に、回転を妨げるガスを形成し、壊れ易くさせ、騒音量を増大する。また、運転中も埃を容易にモーターの中に吸い込み、運転音を引き起こし、最終的に詰まって動かなくなる。また、軸受と軸の隙間が小さいことから、モーターを駆動する効果が減少する。

動圧軸受は、前述のスリーブ軸受の変形であり、内側の壁に二つの環状アレイ型の凹溝が形成され、潤滑油の蒸発を減少し、使用寿命を少し増やす。しかし、この軸受の生産コストは一番高く、且つ、低速時は、動圧効果がない。

摩擦と騒音の問題を解決するために、多種の磁気モーターが提供されている。固定子と回転子の下方にメタルアクスルチューブを加える方式が提出され、回転子とメタルアクスルチューブの吸引力によって、磁石の吸引の効果を達成する（特許文献１参照）。しかし、この事務所が開示している構造では、径方向のサポート力がないため、運転のプロセス中、軸は、軸受と互いにぶつかり、使用寿命の低下と騒音の増大などの問題を引き起こす。

更に、その他の特許では、回転子の軸と固定子ベースに、極性が同じである磁気が設置され、同じ極の同じ斥力の磁気斥力によって、軸を固定子ベースの中で浮上させる（軸は固定子ベースと接触しない）、主な特徴がある（特許文献２〜特許文献１４参照）。しかし、磁気斥力に発散の特性があることから、回転子が外力を受けた時、磁場の均衡を失い、軸と固定子ベース間の接触を引き起こすか、または引き出させる。

また、その他、回転子の磁石の両端に、互いに吸引する補助磁石（図７参照）が形成され、磁力によって、回転子を平衡にさせるものがある（特許文献１５参照）。しかし、補助磁石の力のモーメントと吸引角度が不正確な場合、運転中に補助磁石が一緒に吸引され、スムーズに作動できなくなる。

よって、上述の特許が提供した磁気モーターが運転の際、軸が軸受と互いにぶつかることから、その騒音を増加させ、寿命を短縮し、運転までスムーズにできなくする。しかも、その磁気平衡の原因から、スムーズに駆動できないなどの問題が発生する。よって、磁気軸受は、目下まだ実験の段階にあり、量産の段階（実用段階）に入ることができない。

米国特許第６４１４４１１号 特開昭５５‐３６６３５（４） 実開昭６４−３９９２６ 特開平５−１４６１０９ 特開昭５８−８３５５２ 米国特許第６２６５７９８号 米国特許第５５０７６２９号 米国特許第５８４００７０号 米国特許第３９３４９５０号 米国特許第３６６３０７５号 米国特許第４３４０２６０号 米国特許第５８９４１８１号 米国特許第５２８０２０８号 米国特許第５０１９７３８号 米国特許第５５６１３３５号

よって、上述の問題を解決するために、本発明は、モーター／ファンの運転騒音量を大幅に低下する磁気軸受モーター／ファンを提供する。

更に、本発明はまた、モーター／ファンの運転寿命を大幅に高める磁気軸受モーター／ファンを提供する。

更に、本発明はまた、モーター／ファンの生産コストを大幅に低下する磁気軸受モーター／ファンを提供する。

また、本発明は他に、各種現在のファン／モーターの装置の実装を変えない状態で、低摩擦、高効能、長寿命、低騒音を備えるファン／モーターを得る軸受構造を提供する。

本発明は、固定子構造、回転子構造とハウジングによって構成され、磁気吸収力によって回転子構造を固定子構造の上に浮上させた磁気軸受モーターを提供する。固定子構造は、少なくとも中心に開口を有する固定子ベース、この開口の底部に位置する磁気固定構造と、固定子ベースの上に位置する固定子磁極を含む。回転子構造は、固定子構造の一つの側面の上を覆い、少なくとも一つのハウジング、延伸し、ハウジングの両側面から突出し、前述の開口に入る軸、固定子磁極を囲む回転子磁石、軸両端部の周縁にそれぞれ位置した二つの磁気固定構造を含む。ハウジングは、固定子構造と回転子構造を覆い、少なくとも磁気固定構造を有する。開口の底部に位置する磁気固定構造は、軸の一端に位置する磁気固定構造と、軸と互いに吸引し、ハウジングに位置する第四磁気固定構造は、軸のもう一端に位置する磁気固定構造と、軸と互いに吸引する。

互いに吸引の効果を備える固定子構造と回転子構造によって構成された磁気軸受モーターを提供する。固定子構造は、少なくとも中心に開口を有する固定子ベース、この開口の底部に位置する磁気固定構造、開口の口部周縁に位置する磁気固定構造と、固定子ベースの上に位置する固定子磁極を含む。回転子構造は、固定子構造の一つの側面の上を覆い、少なくともハウジング、延伸し、ハウジングから突出し、開口に入る軸、固定子磁極を囲む回転子磁石、開口の底部に位置した磁気固定構造に対応して位置する磁気固定構造と、開口の口部周縁に位置した磁気固定構造に対応して位置する磁気固定構造を含む。開口の底部に位置する磁気固定構造は、対応する磁気固定構造と、軸と互いに吸引し、開口の口部周縁に位置する磁気固定構造と、対応する磁気固定構造は、互いに吸引する。

上述の磁気軸受モーターでは、開口の底部に位置する磁気固定構造は、少なくとも中心磁石と、中心磁石の周縁を囲んだ包囲磁石を含み、中心磁石と包囲磁石は互いに吸引する。回転子構造では、この磁気固定構造と対応する磁気固定構造は、包囲磁石と互いに吸引し、軸は、中心磁石と互いに吸引する。

上述の磁気軸受モーターでは、軸の端部の表面形状は、平面状、弧状、トップが弧状の円錐状、凹曲面、凸曲面で構成されたグループの中の一つから選ぶ。軸の端部と磁気固定構造の接触は、点接触、小面積接触で構成されたグループの中の一つから選ぶ。

上述の磁気軸受モーターは、磁気固定構造の接触表面に耐摩擦を形成し、軸と接触することもできる。耐摩擦構造の表面形状は、平面状、弧状、トップが弧状の円錐状、凹曲面、凸曲面で構成されたグループの中の一つから選ぶ。

上述の磁気軸受モーターでは、磁気固定構造の接合方法は、係合、接着、一体成型、嵌め込み、挟み合せで構成されたグループの中の一つから選ぶ。また、磁気固定構造の磁気作用面の対応する面にも透磁材料層を形成することができる。透磁材料層の軸方向断面の形式は、鋸歯型（内歯または外歯）、リング形、円形、楕円形、多辺形、多角形、平面状、外周縁にノッチを有する形状、内周縁にノッチを有する形状で構成されたグループの中の一つから選ぶ。透磁材料層は、透磁シート／プレート、透磁金属シート／プレート、非金属透磁シート／プレートで構成されたグループの中の一つから選ぶ。

上述の磁気軸受モーターは、ハウジング周縁に少なくとも一つの回転翼を設置し、磁気軸受ファンを形成することもできる。

本発明は、もう一つの互いに吸引する上、下ハウジングによって構成された磁気軸受モーターを提供する。上ハウジングは、少なくとも開口、開口底部に位置する磁気固定構造と、開口の口部周縁に位置する磁気固定構造を有する。下ハウジングは少なくとも本体、延伸し、本体から突出し、開口に入る軸、開口底部に位置した磁気固定構造に対応して位置する磁気固定構造と、開口の口部周縁に位置した磁気固定構造に対応して位置する磁気固定構造を含む。開口の底部に位置する磁気固定構造は、対応する磁気固定構造と、軸と互いに吸引し、開口の口部周縁に位置する磁気固定構造と、対応する磁気固定構造は、互いに吸引する。

本発明は、互いに吸引するハウジングと回転子構造で構成された磁気軸受構造を提供する。ハウジングは、少なくとも中空部、ハウジングの一端の内表面に位置する磁気固定構造と、ハウジングに対応する端の内表面に位置する磁気固定構造を有する。回転子構造は、少なくともローダ、ローダのトップに位置し、延伸し、ハウジングから突出した接続部、ローダ底面に位置したピボット構造、ハウジングの二つの磁気固定構造に対応して位置した二つの磁気固定構造を有する。ハウジングの磁気固定構造は、回転子構造の磁気固定構造とピボット構造と、互いに吸引する。

上述の本発明の磁気軸受モーターでは、回転子の軸は、一点のみが固定子構造と接触し、回転の時には気体浮力によって完全に接触しないため、大幅にモーターの騒音量を低下し、モーターの回転寿命を伸ばすことができる。

また、本発明の磁気軸受モーターをなくし、代わりに軸吸引力とファン回転時の気体浮力によって、回転子の軸を接触しない状態で運転させることができることで、大幅にモーターの騒音量を低下し、モーターの回転寿命を伸ばすことができる。

本発明の磁気軸受モーターは、一般に用いられる軸受を用いる必要がないことから、この部材の製造、実装コストを避けることができることで、大幅に生産コストを低下させうる。

本発明の提供した軸受構造は、従来の軸受の効果に適合するため、各種現存のモーター／ファンの部材実装を変えない状態で低摩擦、高効能、長寿命、低騒音を備えるファン／モーターを得ることができる。

本発明の磁気軸受モーター／ファンは、駆動、平衡などの問題がないため、本発明の磁気軸受モーター／ファンは、実用性と量産性を有する。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図１は、本発明の第一の好ましい実施例の磁気軸受モーター１００の概略図を示している。図１を参照下さい。磁気軸受モーター１００は、回転子構造１４２と固定子構造１３６によって構成される。静止状態では、回転子構造１４２と固定子構造１３６の間は、一つの点のみ接触し、運転状態では、回転子構造１４２と固定子構造１３６の間は、一つの点のみ接触するか、または接触しない。

固定子構造１３６は、固定子ベース１０２、固定子磁極１５２、磁気固定構造１３４、１３８によって構成される。固定子ベース１０２は、中心に開孔１５６を有する凸状構造、または筒状構造からなり、回転子構造１４２を載せる。固定子ベース１０２の材質は、例えば、プラスチック、非磁性の剛性材料、金属、合金である。

固定子磁極１５２は、固定子ベース１０２の周縁を囲い、固定子ベース１０２の上に固定される。固定子磁極１５２は、シリコン鋼１０４とソレノイド１２０によって構成され、回転子構造を駆動し、運転を作動する。固定子磁極１５２は、例えば、軸方向のソレノイド（図１）、径方向のソレノイドである。シリコン鋼１０４の材料はまた、その他の透磁性の効果を有する剛性材料に帰ることもできる。ソレノイド１２０の材料は、例えば金属、合金、導電材料である。

シリコン鋼１０４とソレノイド１２０間はまた、絶縁構造１０６ａ、１０６ｂを形成することができ、この絶縁構造１０６ａ、１０６ｂは更に、ソレノイド１２０とシリコン鋼１０４間の電気的接続を防止することができる。

磁気固定構造１３４は、耐摩擦構造１１４、磁石１１０、磁石１１２によって構成され、磁石１１０の磁気と、磁石１１２の磁気は異なり、且つ、磁石１１２は、磁石１１０の周囲を囲む。磁気固定構造１３４は、例えば、係合、接着、一体成型、嵌め込み、挟み合せなどの方式で開孔１５６の底部に固定接続する。固定子構造１３６は、磁石１１８によって構成され、且つ、例えば、係合、接着、一体成型、嵌め込み、挟み合せなどの方式で開孔１５６の周縁の固定子ベース１０２の上に固定接続する。磁石１１０、１１２、１１８の形式は、例えば、円筒形、円形、多辺形、多角形、平面形、密閉型、ブロック型である。磁石１１０、１１２、１１８の材料は、例えば、磁気材料、磁気化した透磁材料である。耐摩擦構造１１４は、耐摩擦材料によって構成され、回転子構造１４２の一つ側の表面に面しており、表面形状は、例えば、平面状、弧状、トップが弧状の円錐状、凹曲面、凸曲面である。

更に、磁石１１０、１１２、１１８に単一の磁気を持たせ、磁気の効果を増強するために、磁石１１０、１１２、１１８の面の反対面に透磁材料層１０８、１１６を形成することもできる。更に、磁石１１０、１１２、１１８と透磁材料層１０８、１１６の接続方式は、例えば、接着、嵌め込み、係合、挟み合せである。

続いて、挟み合せ方式を例に磁気固定構造１３４（１３８）の固定方式を説明する。まず、先に磁石１１０、１１２（１１８）を透磁材料層１０８（１１６）の上に固定接続する。透磁材料層１０８（１１６）の周縁は、例えば、斜辺に軸方向に湾曲し、斜辺の最大（最小）内径は、僅かに開口１５６の内径より大きい。次に、透磁材料層１０８（１１６）を開口１５６の底部まで押し下げる。この時、透磁材料層１０８（１１６）の縁に弾性の回復力が生じるため、この弾性の回復力によって開口１５６の底部（口部）に固定することができる。また、開口１５６の底部に係合構造がある時、または開口１５６と透磁材料層１０８（１１６）が対応する係合構造を形成する時、透磁材料層１０８（１１６）を用いなくてもよい。または、透磁材料層１０８（１１６）は、斜辺を形成する必要がない。または、透磁材料層１０８（１１６）の最大（最小）内径は、開口１５６の内径と等しい。

透磁材料層１０８（１１６）の軸方向断面の形式は、例えば、鋸歯型（内歯または外歯）、リング形、円形、楕円形、多辺形、多角形、平面状である。図７Ａに示すように外周縁は、ノッチ７０２の形状の透磁材料層７００を有する。図７Ａに示す内周縁は、ノッチ７０６の形状の透磁材料層７０４を有する。また、透磁材料層１０８、１１６は、例えば、透磁シート／プレート、透磁金属シート／プレート、非金属透磁シート／プレートである。

更に、図１を参照下さい。固定子構造１３６には、駆動回路板１２２も形成することができ、固定子磁極１５２の磁気を変える。また、駆動回路板１２２も固定子ベース１０２の上に直接固定することができ、外部接続の方式で磁気軸受モーター１００の外部に設置することもできる。

回転子構造１４２は、固定子構造１３６の一つ側の面を覆い、回転子構造１４２は、ハウジング１２８、磁気固定構造１４０、１５０、軸１４４、回転子磁石１３２によって構成される。ハウジング１２８の形式は、例えば、筒型、山型であり、ハウジング１２８の材料は、例えば、プラスチック、金属またはその他の硬度の充分な材料である。

軸１４４は、軸方向に延伸し、ハウジング１２８から突出し、回転子構造１４２が回転する時の回転軸として用いられる。更に、軸１４４は、開口１５６の中に延伸し、且つ、開口１５６の側壁に接触しない。軸１４４の材料は、例えば、透磁金属、透磁プラスチック、またはその他の透磁材料である。軸１４４は、耐摩擦構造１１４と接触することができ、円球などの界面構造によって耐摩擦構造１１４と接触することもできる。軸１４４の端部の表面形状は、例えば、平面状、弧状、トップが弧状の円錐状、凹曲面、凸曲面であり、軸１４４の端部と耐摩擦構造１１４は、点接触、または小面積のみ接触する。

回転子磁石１３２は、固定子磁石１５２を囲み、少なくとも１つの磁石から構成される。回転子磁石１３２は、複数の磁極を有し、各磁極と隣接する磁極は、異なる磁性を有する。回転子磁石１３２の位置と磁極数は、固定子磁石１５２の位置と磁極数に対応する。回転子磁石１３２は、例えば、永久磁石、永久磁石テープ、プラスチック磁石、プラスチック磁石テープ、その他の磁気構造を含む。

更に、ハウジング１２８と回転子磁石１３２の間は、透磁材料層１３０を形成することもでき、回転子磁石１３２の磁力を集結し、回転子磁石１３２の磁力が外へ拡散するのを防ぐ。透磁材料層１３０は、例えば、透磁シート／プレート、透磁金属シート／プレート、非金属透磁シート／プレートである。更に、ハウジング１２８の材料に透磁の効果がある時、透磁材料層１３０を形成しなくてもよい。

磁気固定構造１４０、１５０は、ハウジング１２８の上に位置され、それぞれ磁気固定構造１３８、１３４と互いに吸引する。磁気固定構造１４０、１５０の位置と磁気は、それぞれ磁気固定構造１３８、１３４と対応する。磁気固定構造１４０は、磁石１２６から構成され、磁石１２６は、磁石１１８と互いに吸引する（即ち、両方の磁性は異なる）。更に、磁気固定構造１４０は、磁石１２６の上に磁気材料層１２４を接続することもできる。また、磁気固定構造１５０は、磁石１４６と透磁材料層１４８によって構成され、磁石１４６は、磁石１１２と互いに吸引する（即ち、両方の磁性は異なる）。透磁材料層１４８の透磁効果によって、軸１４４と磁石１１０の間の吸引力が増加する。また、磁気構造１５０は、軸１４４の端部の周囲に位置することもできる。磁石１２６、１４６の軸方向の断面形状は、例えば、円形またはその他の密閉性の形状である。磁気材料層１２４、１４８の材料、形式と接続方式は、前述と同じであり、ここでは省略する。

また、回転子構造１４２の周縁に複数の回転翼１５４を囲むこともでき、回転子構造１４２が回転している時、磁気軸受モーター１００によって気流が作られる。回転翼１５４は、例えば、遠心分離式回転翼、平面式回転翼、軸流式回転翼である。

続いて、図１に示した磁気軸受モーター１００を例に回転子構造１４２の平衡方式を説明する。仮に、回転の時、回転子構造１４２、または固定子構造１３６が径方向の作用力を受け、径方向の偏移を生じた時、軸１４４の底部にある磁気固定構造１３４、１５０が有する磁石１１２と磁石１４６が互いに吸引する作用力と、磁石１１０と磁石１４６が互いに反発する作用力（この二つの作用力の方向は、前述の径方向の作用力の方向に従って変わり、且つ、作用方向が相反する）と、回転子構造１４２の頂部に近い磁気固定構造１３８、１４０が互いに吸引する吸引力（吸引力の方向は、磁気固定構造１３８、１４０が囲んでいる中心に向う）など、二つの部位、三つの作用力の作用から、軸１４４を迅速に元の位置に導くことができる。

更に、回転子構造１４２が傾斜の作用力をいくらか受けた時、磁気固定構造１３８、１４０が互いに吸引する吸引力（吸引力の方向は、磁気固定構造１３８、１４０が囲んでいる中心に向う）に、中心に向って正しく導く効果があることから、前述の傾斜の作用力を迅速に消し、回転子構造１４２の軸１４４を磁気固定構造１３８、１４０が囲んでいる中心位置に位置させることができる。

また、回転子構造１４２が軸方向の作用力を受け、軸方向の偏移を生じた時、磁気固定構造１３８、１４０間の軸方向の吸引力、磁石１１２、１４６間の軸方向の吸引力、磁石１４４と磁石１１０間の軸方向の吸引力と、耐摩擦構造１１４が軸１４４に提供した軸方向のサポート力によって、前述の軸方向の作用力を消すことができ、回転子構造１４２を既定の位置区間の中に保持する。

また、図２を参照する。本発明の第二の好ましい実施例の磁気軸受モーター２００の概略図を示している。第二の好ましい実施例と第一の好ましい実施例の違いは、軸１４４にハウジング１２８のもう一つ側から突出した突出部２０２を有しており、且つ、突出部２０２（またはハウジング１２８の外表面）と対応するハウジング２１６の上にそれぞれ、互いに対応する磁気固定構造２０４、２１８を形成しており、磁気固定構造２０４、２１８は、互いに吸引する（即ち、磁性が異なる）。

ハウジング２１６は、固定子構造１３６と回転子構造１４２をカバーするために用いられる。ハウジング２１６は、ハウジング２１２とハウジング２１４から組立てられて成ることができ、一体成型から成ることもでき、複数のハウジングから組立てられて成ることもできる。また、ハウジング２１６の上は、空気流動用に通風開口を有することもできる。

磁気固定構造２０４は、ハウジング１２８の外表面、または軸１４４の突出部２０２の周縁の上に位置し、磁気固定構造２０４の材料は、例えば、磁気材料、磁気化した透磁材料である。磁気固定構造２０４の軸向き断面の形状は、例えば、円形またはその他の密閉性の形状である。磁気固定構造２０４もまた透磁材料層を増加することができ、磁気固定構造２０４を単一に磁気化する。また、磁気固定構造２０４とハウジング１２８の外表面、または突出部２０２の接合方式は、例えば、係合、接着、一体成型、嵌め込み、挟み合せである。

また、磁気固定構造２１８は、耐摩擦構造２１０、磁石２０６、２０８によって構成される。磁石２０６の磁性と磁気固定構造２０８の磁性は異なる。また、磁石２０６の磁性と磁気固定構造２０４の磁性は異なり、且つ、磁石２０６は、磁石２０８の周囲を囲む。磁気固定構造２１８は、例えば、係合、接着、一体成型、嵌め込み、挟み合せなどの方式でハウジング２１６の対応する軸１４４の部位の上に固定接続する。磁石２０６、２０８の形式は、例えば、円筒形、円形、多辺形、多角形、平面形、密閉型、ブロック型である。磁石２０６、２０８の材料は、例えば、磁気材料、磁気化した透磁材料である。耐摩擦構造２１０は、耐摩擦材料によって構成され、回転子構造１４２の一つ側の表面に面しており、表面形状は、例えば、平面状、弧状、トップが弧状の円錐状、凹曲面、凸曲面である。

この実施例では、軸の両端の接触面（一端は接触しており、もう一端は回転時、接触する）に耐摩擦構造と吸引作用力を有することから、より好ましい軸方向の固定力を得ることができ、回転子構造を軸方向で振動など現象を発生させ難くする。

また、この実施例では、実際の需要を見て、互いに対応する磁気固定構造１３８、１４０、または互いに対応する磁気固定構造２０４、２０６を省くことができる。

図３は、本発明の磁気軸受モーターのもう一つの実例の局部概略図を示している。図１と図３を一緒に参照する。この実例では、軸１４４は、直接、磁気固定構造１３４の耐摩擦構造１１４と接触せず、磁気固定構造１３４、１５０の間に界面構造３０２を加える。界面構造３０２と耐摩擦構造１１４間は、点接触、または小面積のみ接触し、操作の時、界面構造３０２は、回転子構造１４２に従って運転する。界面構造３０２の材料は、例えば、透磁金属、透磁プラスチック、またはその他の透磁材料である。界面構造３０２の形式は、例えば、球状、楕円状、渦巻き状、トップが弧状の円錐状、対応する両側に曲面を有する構造、トップが弧状の矢の形、一つ側に曲面を有する構造の形式である。界面構造３０２と耐摩擦構造１１４が接触する表面形状は、例えば、弧状、トップが弧状の円錐状、凹曲面、凸曲面など、少なくとも一つの円の曲面を有する形状である。界面構造３０２と磁気固定構造１３４の接合方式は、例えば、挟み合せ、係合、接着、溶接、嵌め込みである。

更に、本実施例では、界面構造３０２は、磁気固定構造１５０、軸１４４、ハウジング１２８、またはこれらによって構成された組合せの一つの上に固定することができる。ハウジング１２８の材料が透磁材料の時、軸１４４を形成しないこともできる。

図８は、本発明の第三の好ましい実施例の磁気軸受モーター８００の局部概略図を示している。本実施例と第一実施例の違いは、固定子ベース８０２の開口８１２の側壁から突出部８０４が突出し、突出部８０４の下側に磁気固定構造８０６、または突出部８０４の上側に磁気固定構造８１６を形成している（図９参照）。軸１４４の上に固定接続された磁気固定構造８０８（８１４）は、対応する磁気固定構造８０６（８１６）の位置の上に位置し、磁気固定構造８０６、８０８（８１４、８１６）は、互いに吸引する。更に、開口８１２の底部に耐摩擦構造８１０を形成し、軸１４４と互いに点接続、小面積接続、または無接触する。磁気固定構造８０６、８０８、８１４、８１６は、前述の磁気固定構造と同じで、ここでは省く。

更に、本実施例は、実際の需要を見て、軸部分を省き、直接、界面構造を回転子構造として軸を回転することができる。また、本実例は、第二の実施例を応用することもでき、回転子構造によって界面構造の中段と接合し、直接、界面構造を軸の変わりとすることもできる。

図４は、本発明の磁気軸受モーターの軸受構造４００の一つの実施例の概略図を示している。本実例と第一実施例の同じ標号で表示の同じ構造は、詳細の説明を省略する。

この実施例では、軸受構造４００は、ハウジング４０２、４０４、軸４０６によって構成される。ハウジング４０２は、磁気固定構造１３８、１３４を有し、ハウジング４０４と軸４０６は、それぞれ対応する磁気固定構造１３８、１３４の磁気固定構造１４０、１５０に設置される。具体的に言えば、磁気固定構造１３４は、開口４０８の底部に設置され、磁気固定構造１３８は、開口４０８の口部周縁に設置される。磁気固定構造１５０の磁性と位置は、磁気固定構造１３４に対応し、軸４０６の開口４０８の端部に設置され、磁気固定構造１４０の磁性と位置は、磁気固定構造１３８に対応し、ハウジング４０４の上に設置される。軸４０６は、ハウジング４０４の一つ側の表面に突出することができ、同時にハウジング４０４の両側の表面に突出することもできる。

また、軸４０６とハウジング４０４は、一体成型であることができ、嵌め込み、係合、接着などの方式によって接合することもできる。軸４０６の材料は、例えば、透磁金属、透磁プラスチック、またはその他の透磁材料である。軸４０６は、耐摩擦構造１１４と接触することができ、円球などの界面構造によって耐摩擦構造１１４と接触することもできる。軸４０６の端部の表面形状は、例えば、平面状、弧状、トップが弧状の円錐状、凹曲面、凸曲面であり、軸４０６の端部と耐摩擦構造１１４は、点接触、または小面積のみ接触する。軸４０４、４０２の材料は、例えば、プラスチック、透磁金属、透磁プラスチック、またはその他の透磁材料である。

軸受構造４００は、ハウジング４０２によって現存するファン／モーターの固定子ベース内に嵌め込むことができ、ハウジング４０４を現存するファン／モーターの回転子の上に接合し（この時回転子はその他の軸を形成する必要がない）、現存のファン／モーターを低摩擦、高効能、長寿命、低騒音のファン／モーターに変えることができる。

更に、本発明の軸受構造は、図５に示した軸受構造５００を変えることもできる。軸受構造５００と軸受構造４００の違いは、軸受構造５００は、直接、ハウジング５０２に開口５０４を含む中央突出部を形成し、回転子構造とするもので、開口５０４の口部は、磁気固定構造１３４のハウジング５０２の中央部に位置する。この時、現存する軸を有するファン／モーターは、直接軸を開口５０４に挿入する方式によって、回転子をハウジング５０２と接合させることができる。

また、本発明の軸受構造は、図６に示した軸受構造６００を変えることもできる。軸受構造６００と軸受構造４００の違いは、軸受構造６００は、独立の密閉した軸受である。軸受構造６００は、ハウジング６１４と回転子構造６０８から構成され、ハウジング６１４は、中空部６１８を有する。回転子構造６０８は、中空部６１８内に位置し、磁気浮上または接触点の接触の方式でハウジング６１４内に覆われる。ハウジング６１４は、一体成型であることができ、ハウジング６１０、６１２から組み合わせられて成ることもでき、複数のハウジングから組み合わせられることもできる。ハウジング６１４の上下両端の内表面に、それぞれ磁気固定構造１４０、１３４が形成される。

回転子構造６０８は、ローダ６０２、ローダ６０２のトップに位置した接続部６０４と、ローダ６０２の底面に位置し、回転ピボット点とするピボット構造６０６によって構成される。ローダ６０２の磁気固定構造１４０、１３４に近い部位の上に、それぞれ磁性の異なる磁気固定構造１３８、１５０が形成される。磁気固定構造１４０、１３８間の吸引力と、磁気固定構造１３４、１５０間の吸引力によって、回転子構造６０８は、ハウジング６１４内で磁気浮上することができる。

更に、前述のハウジング４０２とハウジング４０４、ハウジング５０２とハウジング４０２、回転子構造６０８とハウジング６１４は、点接触、小面積接触、または実質上接触しないことができる。

また、本発明の軸受構造は、上述の実例によって説明を行ったが、上述に限らず、上述の磁気軸受モーターの各実例を適度に変化し、軸受構造を形成することもできる。

実践では、本実例の接続部をファン／モーターの回転子の上に固定接続し、ハウジングを固定子ベースの上に固定することで、低摩擦、高効能、長寿命、低騒音を備えるファン／モーターを得ることができる。また、上述の軸受構造は、上述の界面構造を増やすこともできる。

更に、上述の固定子の磁極の上のソレノイドは、径方向ソレノイドの方式で説明を行ったが、これのみに限らず、軸方向ソレノイドの方式に変えることもできる。また、本発明の磁気軸受モーターは、軸流式に適用するファンモーターを例に説明を行ったが、これのみに限らず、フレームレスモーター、遠心式ファンモーター、径方向ソレノイドモーター、軸方向ソレノイドモーター、アウターローターモーター、インナーローターモーターなど各種類のタイプのモーターにも適用することができる。

更に、上述の各実施例は、本発明の基本精神を変えずに、実際の需要を見て、上述の二つの実施例以上の、部分、または全部の部材を組み合わせて実装し、必要な構造に見合う磁気軸受モーター／ファンを得ることができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

本発明の第一の好ましい実施例の磁気軸受モーター／ファンの概略図を示している。 本発明の第二の好ましい実施例の磁気軸受モーターの概略図を示している。 本発明の磁気軸受モーターのもう一つの実例の局部概略図を示している。 本発明の磁気軸受モーターの軸受構造の一つの実施例の概略図を示している。 本発明の磁気軸受モーターの軸受構造のもう一つの実施例の概略図を示している。 本発明の磁気軸受モーターの軸受構造のもう一つの実施例の概略図を示している。 磁気材料送の実例の概略図を示している。 磁気材料送の実例の概略図を示している。 本発明の第三の好ましい実施例の磁気軸受モーターの局部概略図を示している。 本発明の第三の好ましい実施例の磁気軸受モーターの変化例の局部概略図を示している。

符号の説明

１００、２００、８００ 磁気軸受モーター
１０２、８０２ 固定子ベース
１０４ シリコン鋼
１０６ａ、１０６ｂ 絶縁構造
１０８、１１６、１２４、１３０、１４８、７００、７０４ 透磁体層
１１０、１１２、１１８、１４６、２０６、２０８ 磁石
１１４、２１０、８１０ 耐摩擦構造
１２０ ソレノイド
１２２ 駆動回路板
１２８、２１２、２１４、２１６、４０２、４０４、５０２、６１０、６１２、６１４ ハウジング
１３２ 回転子磁石
１３４、１３８、１４０、１５０、２０４、２１８、８０６、８０８、８１４、８１６ 磁気固定構造
１３６ 固定子構造
１４２、６０８ 回転子構造
１４４、４０６ 軸
１５２ 固定子磁石
１５４ 回転翼
１５６、４０８、５０４、６１６、８１２ 開口
２０２、８０４ 突出部
３０２ 界面構造
４００、５００、６００ 軸受構造
６０２ ローダ
６０４ 接続部
６０６ ピボット構造
６１８ 中空部
７００、７０６ ノッチ

Claims (26)

1. 少なくとも中心に一つの開口を有する一つの固定子ベース、前記開口内に位置する一つの第一磁気固定構造、前記開口の口部周縁に位置する一つの第二磁気固定構造と、前記固定子ベースの上に位置する一つの固定子磁極を含む固定子構造、および
   前記固定子構造の一つの側面の上を覆い、少なくとも一つのハウジング、延伸し、前記ハウジングから突出し、前記開口に入る一つの軸、前記固定子磁極を囲む一つの回転子磁石、前記第一磁気固定構造に対応して位置する一つの第三磁気固定構造と、前記第二磁気固定構造に対応して位置する一つの第四磁気固定構造を含む固定子構造を含み、
   前記第一磁気固定構造は、前記第三磁気固定構造と互いに吸引し、前記第二磁気固定構造は、前記第四磁気固定構造と互いに吸引する磁気軸受モーター。
2. 前記固定子構造は、一つの耐摩擦構造を更に有し、前記軸は、前記耐摩擦構造と小面積接触、および／または点接触する請求項１に記載の磁気軸受モーター。
3. 前記第一磁気固定構造は、前記開口底部に位置し、少なくとも一つの第一磁石と前記第一磁石の周縁を囲む一つの第二磁石を含み、且つ、前記第一磁石と前記第二磁石は、互いに吸引し、前記第三磁気固定構造と前記第二磁石は、互いに吸引し、前記軸と前記第一磁石は、互いに吸引する請求項１に記載の磁気軸受モーター。
4. 前記第一磁気固定構造、前記第二磁気固定構造、前記第三磁気固定構造と、前記第四磁気固定構造が構成したグループの中の一つの磁気作用面の相対面は、透磁材料層を更に含む請求項１に記載の磁気軸受モーター。
5. 前記固定子構造と前記回転子構造を覆うハウジングを更に含む請求項１に記載の磁気軸受モーター。
6. 前記軸は、延伸し、前記ハウジングの両側面から突出し、且つ、前記第二磁気固定構造は、前記ハウジングの対応する前記軸の位置の上に設置され、少なくとも一つの第三磁石と前記第三磁石の周縁を囲む一つの第四磁石を含み、且つ、前記第三磁石と前記第四磁石は、互いに吸引し、前記第四磁気固定構造は、前記第四磁石と互いに吸引し、前記軸は、前記第三磁石と互いに吸引する請求項５に記載の磁気軸受モーター。
7. 前記ハウジングの対応する前記軸の位置の上に設置された一つの第五磁気固定構造、および
   前記ハウジングの上に設置され、且つ、前記第五磁気固定構造と対応して位置され、互いに吸引する一つの第六磁気固定構造を更に含む請求項５に記載の磁気軸受モーター。
8. 前記軸は延伸し、前記ハウジングの両側面から突出し、且つ、前記第五磁気固定構造は、少なくとも一つの第五磁石と前記第五磁石の周縁を囲む一つの第六磁石を含み、且つ、前記第五磁石と前記第六磁石は、互いに吸引し、前記第六磁気固定構造は、前記第六磁石と互いに吸引し、前記軸は、前記第五磁石と互いに吸引する請求項７に記載の磁気軸受モーター。
9. 前記回転子構造と前記固定子構造の間に位置する一つの界面構造を更に含み、前記回転子構造は、前記界面構造を通して前記固定子構造と互いに接触し、且つ、前記界面構造の形式は、球状、楕円状、渦巻き状、トップが弧状の円錐状、対応する両側に曲面を有する構造、トップが弧状の矢の形、一つ側に曲面を有する構造で構成されたグループの中の一つから選ぶ請求項１に記載の磁気軸受モーター。
10. 前記界面構造は、前記軸として機能する請求項９に記載の磁気軸受モーター。
11. 前記固定子磁極のソレノイドの形式は、径方向のソレノイド、軸方向のソレノイドで構成されたグループの中の一つから選ぶ請求項１に記載の磁気軸受モーター。
12. 少なくとも一つの第一開口、前記開口内に位置する一つの第一磁気固定構造と、前記開口の口部周縁に位置する一つの第二磁気固定構造を有する一つの第一ハウジング、および
    少なくとも一つの本体、延伸し、前記本体から突出し、且つ、前記開口に入る一つの軸、前記第一磁気固定構造に対応して位置する一つの第三磁気固定構造と、前記第二磁気固定構造に対応して位置する一つの第四磁気固定構造を有する一つの第二ハウジング含み、
    前記第一磁気固定構造は、前記第三磁気固定構造と互いに吸引し、前記第二磁気固定構造と前記第四磁気固定構造は、互いに吸引する磁気軸受構造。
13. 前記第一ハウジングは、一つの耐摩擦構造を更に有し、前記軸は、前記耐摩擦構造と小面積接触、および／または点接触する請求項１２に記載の磁気軸受構造。
14. 前記第一磁気固定構造は、前記開口底部に位置し、少なくとも一つの第一磁石と前記第一磁石の周縁を囲む一つの第二磁石を含み、且つ、前記第一磁石と前記第二磁石は、互いに吸引し、前記第三磁気固定構造は、前記第二磁石と互いに吸引し、且つ、前記軸は、前記第一磁石と互いに吸引する請求項１２に記載の磁気軸受構造。
15. 前記第一磁気固定構造、前記第二磁気固定構造、前記第三磁気固定構造と、前記第四磁気固定構造が構成したグループの中の一つの磁気作用面の対応面は、透磁材料層を更に含む請求項１２に記載の磁気軸受構造。
16. 前記軸は、延伸し、前記本体の一つの側面、または両側面に突出する請求項１２に記載の磁気軸受構造。
17. 前記本体の一つ中央突出部は、延伸し、前記本体に突出し、前記開口に入り、前記軸として機能する請求項１２に記載の磁気軸受構造。
18. 前記中央突出部は、挿入開口を有し、その口部は、前記第一磁気固定構造の前記本体の中央部から離れている請求項１７に記載の磁気軸受構造。
19. 前記第一ハウジングと前記第二ハウジングの間に位置する一つの界面構造を更に含み、前記第二ハウジングは、前記界面構造を通して前記第一ハウジングと互いに接触し、且つ、前記界面構造の形式は、球状、楕円状、渦巻き状、トップが弧状の円錐状、対応する両側に曲面を有する構造、トップが弧状の矢の形、一つ側に曲面を有する構造で構成されたグループの中の一つから選ぶ請求項１２に記載の磁気軸受構造。
20. 前記界面構造は、前記軸として機能する請求項１９に記載の磁気軸受構造。
21. 少なくとも一つの中空部を有し、前記ハウジングの一端の内表面に位置する第一磁気固定構造と、前記ハウジングに対応する端の内表面に位置する第二磁気固定構造を有するハウジング、および
    少なくとも一つのローダ、前記ローダのトップに位置し、且つ、延伸し、ハウジングから突出した一つの接続部、前記ローダの底面に位置した一つのピボット構造、前記第一磁気固定構造に対応して位置した一つの第三磁気固定構造と、前記第二磁気固定構造に対応して位置した一つの第四磁気固定構造を有する回転子構造を含み、
    前記第一磁気固定構造は、前記第三磁気固定構造と前記ピボット構造と互いに吸引し、前記第二磁気固定構造と前記第四磁気固定構造が互いに吸引する磁気軸受構造。
22. 前記第一磁気固定構造は、少なくとも一つの第一磁石と前記第一磁石の周縁を囲む一つの第二磁石を含み、且つ、前記第一磁石と前記第二磁石は、互いに吸引し、前記第三磁気固定構造は、前記第二磁石と互いに吸引し、且つ、前記ピボット構造は、前記第一磁石と互いに吸引する請求項２１に記載の磁気軸受構造。
23. 前記第一磁気固定構造の一つ側の表面は、一つの耐摩擦構造を有し、前記ピボット構造は、前記耐摩擦構造と点接触、および／または小面積接触する請求項２１に記載の磁気軸受構造。
24. 前記第一磁気固定構造、前記第二磁気固定構造、前記第三磁気固定構造と、前記第四磁気固定構造が構成したグループの中の一つの磁気作用面の相対面に透磁材料層を更に含む請求項２１に記載の磁気軸受構造。
25. 前記回転子構造と前記ハウジングの間に位置する一つの界面構造を更に含み、前記回転子構造は、前記界面構造を通して前記ハウジングと互いに接触し、且つ、前記界面構造の形式は、球状、楕円状、渦巻き状、トップが弧状の円錐状、対応する両側に曲面を有する構造、トップが弧状の矢の形、一つ側に曲面を有する構造で構成されたグループの中の一つから選ぶ請求項２１に記載の磁気軸受構造。
26. 前記界面構造は、前記ピボット構造として機能する請求項２５に記載の磁気軸受構造。

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