JPH11351257A - 高速小型モ―タ用モ―タ軸受 - Google Patents
高速小型モ―タ用モ―タ軸受Info
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- JPH11351257A JPH11351257A JP11147370A JP14737099A JPH11351257A JP H11351257 A JPH11351257 A JP H11351257A JP 11147370 A JP11147370 A JP 11147370A JP 14737099 A JP14737099 A JP 14737099A JP H11351257 A JPH11351257 A JP H11351257A
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸受の製造費が安く、軸受特性が高く、運転
寿命が長く、組立・分解が容易なモータ軸受を提供する
こと。 【解決手段】 高速小型モータはラジアル軸受とアクシ
ャル軸受より成り、アクシャル軸受は磁気軸受として構
成され、ラジアル軸受は空気軸受（１２）として構成さ
れる。
寿命が長く、組立・分解が容易なモータ軸受を提供する
こと。 【解決手段】 高速小型モータはラジアル軸受とアクシ
ャル軸受より成り、アクシャル軸受は磁気軸受として構
成され、ラジアル軸受は空気軸受（１２）として構成さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラジアル軸受部及
びアキシャル軸受から成る高速小型モータ用モータ軸受
に関する。毎分２０，０００回転までの速度で駆動され
るこのような小型モータにおいては、できるだけ遊びが
なくかつ磨耗が少ない軸受を取付ることが必要である。
このような小型モータはディスクメモリの駆動と、スキ
ャナ、複写機及びこれらに類似する小型機器の駆動とに
使用することが最適である。
びアキシャル軸受から成る高速小型モータ用モータ軸受
に関する。毎分２０，０００回転までの速度で駆動され
るこのような小型モータにおいては、できるだけ遊びが
なくかつ磨耗が少ない軸受を取付ることが必要である。
このような小型モータはディスクメモリの駆動と、スキ
ャナ、複写機及びこれらに類似する小型機器の駆動とに
使用することが最適である。
【０００２】
【従来の技術】適切なアキシャル軸受及びラジアル軸受
を用いて、回転駆動ロータを固定されたベースフランジ
に支持することは全てのモータに共通なことである。駆
動原理としては、ベースフランジに積層ステータコアを
設け、このコアを被駆動ロータの内側に設けられたマグ
ネットと共に、即ち、ロータドラムとして知られている
ものと共に、エアギャップを介して作動することが知ら
れている。そこで、ステータ積層コアに適宜に回転磁界
を発生させて磁気分路によって回転ドラムに回転運動を
させる。
を用いて、回転駆動ロータを固定されたベースフランジ
に支持することは全てのモータに共通なことである。駆
動原理としては、ベースフランジに積層ステータコアを
設け、このコアを被駆動ロータの内側に設けられたマグ
ネットと共に、即ち、ロータドラムとして知られている
ものと共に、エアギャップを介して作動することが知ら
れている。そこで、ステータ積層コアに適宜に回転磁界
を発生させて磁気分路によって回転ドラムに回転運動を
させる。
【０００３】従って、このような小型モータにおいて
は、高速度で回転するロータ、即ち、ロータドラムにラ
ジアル軸受及びアキシャル軸受を設けることが通常のこ
とである。軸受はできるだけ磨耗を少なくしなければな
らない。このような軸受装置の典型的な構造は、アキシ
ャル軸受同様ラジアル軸受としても機能する深溝玉軸受
を使用している。このような玉軸受には、潤滑されなけ
ればならないこと及びモータの使用寿命を短くする望ま
しくない機械的振動を生じる可能性があるという不利益
がある。更に、ロータドラムを設ける対象、例えば、デ
ータメモリ（ハードディスク）がこれらの振動運動によ
って悪影響が与えられ、その結果、読み取り・書き込み
精度が劣化する。
は、高速度で回転するロータ、即ち、ロータドラムにラ
ジアル軸受及びアキシャル軸受を設けることが通常のこ
とである。軸受はできるだけ磨耗を少なくしなければな
らない。このような軸受装置の典型的な構造は、アキシ
ャル軸受同様ラジアル軸受としても機能する深溝玉軸受
を使用している。このような玉軸受には、潤滑されなけ
ればならないこと及びモータの使用寿命を短くする望ま
しくない機械的振動を生じる可能性があるという不利益
がある。更に、ロータドラムを設ける対象、例えば、デ
ータメモリ（ハードディスク）がこれらの振動運動によ
って悪影響が与えられ、その結果、読み取り・書き込み
精度が劣化する。
【０００４】更に、各々がそれぞれの軸受操作を行う２
つの異なる軸受を設けることによってラジアル軸受をア
キシャル軸受から分離する事が知られている。ラジアル
軸受についてはラジアル荷重を受けるニードルベアリン
グ又はローラ軸受として知られているものを使用し、他
方アキシャル軸受として玉軸受又は流体軸受を使用する
ことが知られている。
つの異なる軸受を設けることによってラジアル軸受をア
キシャル軸受から分離する事が知られている。ラジアル
軸受についてはラジアル荷重を受けるニードルベアリン
グ又はローラ軸受として知られているものを使用し、他
方アキシャル軸受として玉軸受又は流体軸受を使用する
ことが知られている。
【０００５】更に、一対の流体軸受から成る組合わせが
知られている。具体的には、両流体軸受共空気軸受で、
一方はラジアル荷重を受け、他方はアクシャル荷重を受
けるようになっている。
知られている。具体的には、両流体軸受共空気軸受で、
一方はラジアル荷重を受け、他方はアクシャル荷重を受
けるようになっている。
【０００６】アキシャル荷重を受けるための空気軸受を
設けることは比較的難しくかつ費用がかかる。何故なら
ば、アキシャル軸受の遊びとして許容される数値を非常
に狭く維持しなければならず、このことがこのような軸
受の製造費をかなり高くするからである。
設けることは比較的難しくかつ費用がかかる。何故なら
ば、アキシャル軸受の遊びとして許容される数値を非常
に狭く維持しなければならず、このことがこのような軸
受の製造費をかなり高くするからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基本的な目的
は、上述の形式の軸受装置を有する小型モータを、基本
的にはどのような形式のラジアル軸受を用いてもこれに
関連していてこれとは別個のものであるアキシャル軸受
の製造費をかなり減少させると同時に軸受特性をかなり
向上させるよう改良することである。
は、上述の形式の軸受装置を有する小型モータを、基本
的にはどのような形式のラジアル軸受を用いてもこれに
関連していてこれとは別個のものであるアキシャル軸受
の製造費をかなり減少させると同時に軸受特性をかなり
向上させるよう改良することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、ラジア
ル軸受及びアキシャル軸受から成る高速小型モータ用軸
受において、該アキシャル軸受をアキシャル磁気軸受と
して構成し、該ラジアル軸受を動圧軸受として構成する
ことによって特徴づけられている。
ル軸受及びアキシャル軸受から成る高速小型モータ用軸
受において、該アキシャル軸受をアキシャル磁気軸受と
して構成し、該ラジアル軸受を動圧軸受として構成する
ことによって特徴づけられている。
【０００９】本発明の基本的な特徴は、従来のラジアル
軸受、望ましくは、空気軸受として構成されたものにア
キシャル荷重を受ける磁気軸受を付属させることであ
る。
軸受、望ましくは、空気軸受として構成されたものにア
キシャル荷重を受ける磁気軸受を付属させることであ
る。
【００１０】アキシャル軸受として磁気軸受を用い、こ
れを望ましくは能動磁気軸受として構成するというこの
所与の技術的教示はかなりの利点がある。
れを望ましくは能動磁気軸受として構成するというこの
所与の技術的教示はかなりの利点がある。
【００１１】本発明の第１の実施形態においては、能動
磁気軸受は磁気バイアスに抗して一側で操作して磁気バ
イアスに抗するが、第２の実施形態においては該能動磁
気軸受は両側で操作して両側から掛けられる磁気バイア
スに抗する。
磁気軸受は磁気バイアスに抗して一側で操作して磁気バ
イアスに抗するが、第２の実施形態においては該能動磁
気軸受は両側で操作して両側から掛けられる磁気バイア
スに抗する。
【００１２】本発明の更に重要な特徴は、本発明に基づ
くこのアキシャル磁気軸受は一側、即ち、ロータドラム
の両側ではなくその一側に配設されることである。
くこのアキシャル磁気軸受は一側、即ち、ロータドラム
の両側ではなくその一側に配設されることである。
【００１３】かくして、この構成により軸受のコストが
かなり低くなり、軸受がただ１個しかないにもかかわら
ず、アキシャル磁気軸受が今や１方向及び他方向に作用
するアキシャル軸受力を受けることができるという本質
的な利点が生じる。
かなり低くなり、軸受がただ１個しかないにもかかわら
ず、アキシャル磁気軸受が今や１方向及び他方向に作用
するアキシャル軸受力を受けることができるという本質
的な利点が生じる。
【００１４】この構成では、ロータドラムを簡単に上方
向へ取り外すことができ、その結果、ロータドラムの内
側に配設されたアキシャル磁気軸受が分離されるから、
分解を容易に行うことができるという他の利点が生じ
る。
向へ取り外すことができ、その結果、ロータドラムの内
側に配設されたアキシャル磁気軸受が分離されるから、
分解を容易に行うことができるという他の利点が生じ
る。
【００１５】故に、当該技術分野では公知なように第２
の軸受（ここには無い）を取り外すことは必要でない。
の軸受（ここには無い）を取り外すことは必要でない。
【００１６】従って、能動磁気軸受をロータドラムの内
側上部に配設するか、他の実施形態におけるように、ロ
ータドラムの下側に配設することができるのが重要であ
る。両実施形態において、アキシャル磁気軸受がただ１
個だけあることが重要である。何故ならば、この軸受が
−これが両方向に作用するアキシャル軸受力を受けられ
るように−両側のバイアスに対して作用するからであ
る。このため、このような小型モータの製造費がかなり
減少し、このことがまたロータドラムを安定にする。何
故ならば、ロータドラムはこのアキシャル磁気軸受によ
って傾斜するのが防止され、−機械的軸受で知られてい
る−機械的振動が入り込まず、その結果、円滑な運転が
得られるからである。またこれによって使用寿命が向上
する。
側上部に配設するか、他の実施形態におけるように、ロ
ータドラムの下側に配設することができるのが重要であ
る。両実施形態において、アキシャル磁気軸受がただ１
個だけあることが重要である。何故ならば、この軸受が
−これが両方向に作用するアキシャル軸受力を受けられ
るように−両側のバイアスに対して作用するからであ
る。このため、このような小型モータの製造費がかなり
減少し、このことがまたロータドラムを安定にする。何
故ならば、ロータドラムはこのアキシャル磁気軸受によ
って傾斜するのが防止され、−機械的軸受で知られてい
る−機械的振動が入り込まず、その結果、円滑な運転が
得られるからである。またこれによって使用寿命が向上
する。
【００１７】本発明の望ましい実施形態において、アキ
シャル磁気軸受は、主に、ループバックリングを有する
コイルから成るが、このループバックリングは熱的にラ
ジアル空気軸受から切断されている。コイルは１つのア
ーマチャに対してアキシャル方向に作用し、この結果と
してアーマチャがコイルによってアキシャル方向にある
いは多くあるいは少なく引張られる。
シャル磁気軸受は、主に、ループバックリングを有する
コイルから成るが、このループバックリングは熱的にラ
ジアル空気軸受から切断されている。コイルは１つのア
ーマチャに対してアキシャル方向に作用し、この結果と
してアーマチャがコイルによってアキシャル方向にある
いは多くあるいは少なく引張られる。
【００１８】第１の実施形態においては、ロータドラム
のアキシャル方向バイアスは、例えば、同様の極によっ
て互いに相手を反発し合う２個の永久磁石によって得ら
れ、このアキシャル方向バイアスに対して付勢されたコ
イルが作用する。この結果、これらの永久磁石がコイル
によって生じる反発力に反作用する排斥力をロータドラ
ムに掛ける。かくして、ロータドラムのアキシャル方向
軸受遊びをコイルに流される電流によって非常に正確に
調整できる。
のアキシャル方向バイアスは、例えば、同様の極によっ
て互いに相手を反発し合う２個の永久磁石によって得ら
れ、このアキシャル方向バイアスに対して付勢されたコ
イルが作用する。この結果、これらの永久磁石がコイル
によって生じる反発力に反作用する排斥力をロータドラ
ムに掛ける。かくして、ロータドラムのアキシャル方向
軸受遊びをコイルに流される電流によって非常に正確に
調整できる。
【００１９】適当な値を得るためにはセンサを用いるの
がよい。これはアキシャルすきまをモニタし、関連の制
御ユニットによってコイルの動力供給装置に連結してい
るものとする。これにより、軸受すきまが自動的にしか
も常に一定に確保されるのである。
がよい。これはアキシャルすきまをモニタし、関連の制
御ユニットによってコイルの動力供給装置に連結してい
るものとする。これにより、軸受すきまが自動的にしか
も常に一定に確保されるのである。
【００２０】勿論、この軸受の遊びは調整が可能である
ように構成されている。
ように構成されている。
【００２１】ここでは種々の形式の位置センサを用いる
ことができる。第１の実施形態では、センサは、容量又
はインダクタンスによって操作し固定面から対峙する回
転面までの軸受隙間の距離を測定し、この距離を認識す
る構成になっている。
ことができる。第１の実施形態では、センサは、容量又
はインダクタンスによって操作し固定面から対峙する回
転面までの軸受隙間の距離を測定し、この距離を認識す
る構成になっている。
【００２２】本発明の別の実施形態において、センサは
光学的構成のもので、アキシャル軸受の遊びの調整は光
学センサによって行うようになっている。
光学的構成のもので、アキシャル軸受の遊びの調整は光
学センサによって行うようになっている。
【００２３】第３の実施形態においては、誘導性センサ
と、ロータドラム内に配設した回転磁石に対向して対応
の誘導電圧が誘起される固定インダクションコイルとを
設けることができるようにしている。従って、これらの
部品間のアキシャル方向のエアギャップの大きさに応じ
て或いは大きな或いは小さな大きさの誘導電圧がアキシ
ャル軸受の移動に正比例してインダクションコイル内に
誘起され、これによって軸受の遊びを非常に正確に制御
できる。
と、ロータドラム内に配設した回転磁石に対向して対応
の誘導電圧が誘起される固定インダクションコイルとを
設けることができるようにしている。従って、これらの
部品間のアキシャル方向のエアギャップの大きさに応じ
て或いは大きな或いは小さな大きさの誘導電圧がアキシ
ャル軸受の移動に正比例してインダクションコイル内に
誘起され、これによって軸受の遊びを非常に正確に制御
できる。
【００２４】本発明の別の実施形態においては、永久磁
石によってアキシャル方向にロータドラムをアキシャル
方向にバイアスする代わりに、２個の反対向きのコイル
でそれらの間に形成されたエアギャップ内でロータドラ
ムに非回転的に接続されたディスクが回転するようにし
たものによって能動的なバイアシングを行う構成になっ
ている。
石によってアキシャル方向にロータドラムをアキシャル
方向にバイアスする代わりに、２個の反対向きのコイル
でそれらの間に形成されたエアギャップ内でロータドラ
ムに非回転的に接続されたディスクが回転するようにし
たものによって能動的なバイアシングを行う構成になっ
ている。
【００２５】そこで、上部コイル又は下部コイルに流さ
れる電流に応じてロータドラムに接続固定された金属デ
ィスクが更にアキシャル方向上方へ又は下方へ移動さ
れ、これによって磁気軸受もこれに対応して同様に調整
される。
れる電流に応じてロータドラムに接続固定された金属デ
ィスクが更にアキシャル方向上方へ又は下方へ移動さ
れ、これによって磁気軸受もこれに対応して同様に調整
される。
【００２６】それで、第１の実施形態においては、付勢
されたコイルと一対の永久磁石装置が設けられている
が、第２の実施形態においては、内部でロータドラムに
非回転的に接続された金属の磁気的に能動なディスクが
回転するエアギャップを間に形成した２個の付勢された
コイルが提案されている。
されたコイルと一対の永久磁石装置が設けられている
が、第２の実施形態においては、内部でロータドラムに
非回転的に接続された金属の磁気的に能動なディスクが
回転するエアギャップを間に形成した２個の付勢された
コイルが提案されている。
【００２７】この場合は、上部コイル又は下部コイル内
を流れる電流に応じてロータに接続されたディスクは更
にアキシャル方向上方又は下方へ動かされ、上述の位置
センサ及び上述の制御装置によってこのアキシャル方向
の調整運動が正確に制御される。
を流れる電流に応じてロータに接続されたディスクは更
にアキシャル方向上方又は下方へ動かされ、上述の位置
センサ及び上述の制御装置によってこのアキシャル方向
の調整運動が正確に制御される。
【００２８】本発明の第３の実施形態において、アキシ
ャル磁気軸受と空気軸受とを組合せたものが設けられて
おり、この際、この空気軸受は単なるラジアル軸受とし
て機能するのではなくてラジアル荷重とアキシャル荷重
の両方とも支承する。この場合は、この軸受はアキシャ
ル荷重とラジアル荷重の双方を受けるトロイダルべアリ
ングとして構成されていることが望ましい。
ャル磁気軸受と空気軸受とを組合せたものが設けられて
おり、この際、この空気軸受は単なるラジアル軸受とし
て機能するのではなくてラジアル荷重とアキシャル荷重
の両方とも支承する。この場合は、この軸受はアキシャ
ル荷重とラジアル荷重の双方を受けるトロイダルべアリ
ングとして構成されていることが望ましい。
【００２９】アキシャル軸受としての能動磁気軸受の構
造としては、上述の２つの実施形態が可能である。
造としては、上述の２つの実施形態が可能である。
【００３０】このことは、本発明においては、一方で
は、円筒形空気軸受又はトロイダルベアリングがラジア
ル軸受として用いられ、他方では、アキシャル軸受とし
ては常に磁気軸受を用いることが望ましいことを意味す
る。
は、円筒形空気軸受又はトロイダルベアリングがラジア
ル軸受として用いられ、他方では、アキシャル軸受とし
ては常に磁気軸受を用いることが望ましいことを意味す
る。
【００３１】別の実施形態においては、上述のラジアル
軸受で実質的には円筒状の空気軸受に更にアキシャル空
気軸受を組合わせたものが設けられている。このアキシ
ャル空気軸受はそれ自体上述のアキシャル磁気軸受と組
合わされている。つまり、ラジアル空気軸受と、アキシ
ャル磁気軸受と、組まれたアキシャル空気軸受により構
成される空気軸受の構造が用いられるのである。これに
よって更に大きな利点が生み出される。というのは、十
分に検討された別のアキシャル空気軸受の引き当てによ
ってロータのアキシャル方向の位置決めがより正確に行
われると共に、回転時のアキシャルＲＲＯ（繰り返し性
振れ）及びアキシャルＮＲＲＯ（非繰り返し性振れ）が
より正確になり得るからである。
軸受で実質的には円筒状の空気軸受に更にアキシャル空
気軸受を組合わせたものが設けられている。このアキシ
ャル空気軸受はそれ自体上述のアキシャル磁気軸受と組
合わされている。つまり、ラジアル空気軸受と、アキシ
ャル磁気軸受と、組まれたアキシャル空気軸受により構
成される空気軸受の構造が用いられるのである。これに
よって更に大きな利点が生み出される。というのは、十
分に検討された別のアキシャル空気軸受の引き当てによ
ってロータのアキシャル方向の位置決めがより正確に行
われると共に、回転時のアキシャルＲＲＯ（繰り返し性
振れ）及びアキシャルＮＲＲＯ（非繰り返し性振れ）が
より正確になり得るからである。
【００３２】従って、この別のアキシャル空気軸受は、
ピッチングバイブレーションを安定化し、そのため、ロ
ータの回転をより円滑にする別の支持体として作用す
る。
ピッチングバイブレーションを安定化し、そのため、ロ
ータの回転をより円滑にする別の支持体として作用す
る。
【００３３】本発明の目的物は、発明の請求項の各々だ
けから生じるのではなく各発明の請求項の組合せから生
じるものである。
けから生じるのではなく各発明の請求項の組合せから生
じるものである。
【００３４】要約を含む文書に開示されている記載及び
特徴の全て、特に、図面に説明されている空間的構造
は、単独で又は組合せで現技術状態に対して新規である
限り発明の重要部分として請求されている。
特徴の全て、特に、図面に説明されている空間的構造
は、単独で又は組合せで現技術状態に対して新規である
限り発明の重要部分として請求されている。
【００３５】本発明を、いくつかの構造を示す図面を参
照して以下に詳細に説明する。こうすることによって、
更なるこの発明の本質的な特徴及び利点が図面及びそれ
らの説明から生じることが分かる。
照して以下に詳細に説明する。こうすることによって、
更なるこの発明の本質的な特徴及び利点が図面及びそれ
らの説明から生じることが分かる。
【００３６】
【発明の実施の形態】図１において、ベースフランジ１
内に中央凹部２が規定されており、その中央凹部内にシ
ャフト３がねじ４によって固定されている。公知の態様
で、ベースフランジ１は、それの凹部５内に、実質的に
内側シェル１０を有する積層ステータコイル６を支持し
ており、ステータ巻線を有するコアが公知の態様でこの
内側シェルからラジアル方向外側へ延びている。
内に中央凹部２が規定されており、その中央凹部内にシ
ャフト３がねじ４によって固定されている。公知の態様
で、ベースフランジ１は、それの凹部５内に、実質的に
内側シェル１０を有する積層ステータコイル６を支持し
ており、ステータ巻線を有するコアが公知の態様でこの
内側シェルからラジアル方向外側へ延びている。
【００３７】ロータドラム９がシャフト３に回転可能に
配設されており、このロータドラム９は、その外周部の
下方内側に、積層ステータコイル６内に発生する回転磁
界によって回転される環状磁石７を担持している。
配設されており、このロータドラム９は、その外周部の
下方内側に、積層ステータコイル６内に発生する回転磁
界によって回転される環状磁石７を担持している。
【００３８】環状磁石７はロータ内の磁気回路を囲むル
ープバックリング（Rueckschlussring）８に挿入されて
いる。
ープバックリング（Rueckschlussring）８に挿入されて
いる。
【００３９】シャフト３に非回転に軸受スリーブ１１が
設けられており、そのラジアル方向外側は空気軸受１２
として構成されている。
設けられており、そのラジアル方向外側は空気軸受１２
として構成されている。
【００４０】この実施形態において、空気軸受１２はラ
ジアル軸受として構成され軸受スリーブ１１に対応する
アキシャル方向長さにわたって延びている。更に、接続
チャンネル１５からエアチャンネル１４が出ており、該
エアチャンネル１４は空気軸受１２全体に外から送られ
た空気を供給する接続チャンネル１３に導かれている。
ジアル軸受として構成され軸受スリーブ１１に対応する
アキシャル方向長さにわたって延びている。更に、接続
チャンネル１５からエアチャンネル１４が出ており、該
エアチャンネル１４は空気軸受１２全体に外から送られ
た空気を供給する接続チャンネル１３に導かれている。
【００４１】この場合、空気軸受１２は更には詳細に説
明しない螺旋溝構造を持っていることが重要で、ロータ
ドラム９が回転している時にこの溝で空気を接続チャン
ネル１３を介して自動的に引き入れ、圧力下で空気軸受
１２内に送ることが可能になる。このようにして、高速
度において対応の剛性が得られる自動保持形空気軸受１
２が実現される。
明しない螺旋溝構造を持っていることが重要で、ロータ
ドラム９が回転している時にこの溝で空気を接続チャン
ネル１３を介して自動的に引き入れ、圧力下で空気軸受
１２内に送ることが可能になる。このようにして、高速
度において対応の剛性が得られる自動保持形空気軸受１
２が実現される。
【００４２】軸受スリーブ１１は内側にこのスリーブと
同様にスリーブとして構成され熱伝導の悪い材料から成
る熱絶縁体１６を担持している。
同様にスリーブとして構成され熱伝導の悪い材料から成
る熱絶縁体１６を担持している。
【００４３】熱絶縁体１６のラジアル方向内側に、内側
にコイル１８を設けた外側ループバックリング（ein ae
usserer Rueckschulussring）１７が配設されている。
にコイル１８を設けた外側ループバックリング（ein ae
usserer Rueckschulussring）１７が配設されている。
【００４４】コイル１８のラジアル方向内側に内側ルー
プバックリング(der innere Rueckschulussring） １９
が配設されている。両ループバックリング１７，１９は
相互に磁気結合されている。
プバックリング(der innere Rueckschulussring） １９
が配設されている。両ループバックリング１７，１９は
相互に磁気結合されている。
【００４５】直流電流をコイル１８に流すことによって
コイル１８がその端面でギャップ５４のアキシャル方向
へ働く。
コイル１８がその端面でギャップ５４のアキシャル方向
へ働く。
【００４６】ここで、コイル１８の上端面から短い距離
の所に、ロータドラム９に非回転に接続されかつ金属か
ら成る覆い２１によって覆われるアーマチャ２０があ
る。
の所に、ロータドラム９に非回転に接続されかつ金属か
ら成る覆い２１によって覆われるアーマチャ２０があ
る。
【００４７】それで、アーマチャ２０はコイル１８に供
給された直流電流の大きさに応じてコイル１８の端面に
よってアキシャル方向に大きくも小さくも吸引される。
給された直流電流の大きさに応じてコイル１８の端面に
よってアキシャル方向に大きくも小さくも吸引される。
【００４８】アーマチャ２０へのコイル１８の吸引作用
に対して本実施例で示された２個の同様の極化された永
久磁石２２，２３による磁気バイアスが与えられる。こ
こで、一方の永久磁石２２は覆い２１内に非回転に設け
られ従ってロータドラム９と共に回転するが、他方の永
久磁石２３は内側ループバックリング１９に固定接続さ
れている。
に対して本実施例で示された２個の同様の極化された永
久磁石２２，２３による磁気バイアスが与えられる。こ
こで、一方の永久磁石２２は覆い２１内に非回転に設け
られ従ってロータドラム９と共に回転するが、他方の永
久磁石２３は内側ループバックリング１９に固定接続さ
れている。
【００４９】従って、２個の永久磁石２２，２３間のス
ペース２４の領域にコイル１８によってアーマチャ２０
に作用された吸引力に抗する排斥力を生じる。
ペース２４の領域にコイル１８によってアーマチャ２０
に作用された吸引力に抗する排斥力を生じる。
【００５０】このようにして、ループバックリング１
７，１９の端面とアーマチャ２０の底面との間のギャッ
プ５４を非常に精密に調整することができる。
７，１９の端面とアーマチャ２０の底面との間のギャッ
プ５４を非常に精密に調整することができる。
【００５１】このギャップ５４を調整するために、固定
されている永久磁石２３内に、反対側の回転面までの距
離２４を計りこれでコイル内の電流を制御する位置セン
サ２９を設けている。
されている永久磁石２３内に、反対側の回転面までの距
離２４を計りこれでコイル内の電流を制御する位置セン
サ２９を設けている。
【００５２】それ以外は、軸受ギャップはエアギャップ
２５の形で連なっている。
２５の形で連なっている。
【００５３】最初に、本発明の改良例の１つにおいて、
ここに示されたラジアル空気軸受１２を更にアキシャル
方向に作用する空気軸受２６に結合することができるよ
うに、空気軸受２６をエアギャップ（ベアリングギャッ
プ）２５の位置に設けることができることを述べた。
ここに示されたラジアル空気軸受１２を更にアキシャル
方向に作用する空気軸受２６に結合することができるよ
うに、空気軸受２６をエアギャップ（ベアリングギャッ
プ）２５の位置に設けることができることを述べた。
【００５４】ロータドラム９は、自由な回転を保証する
ために、更に、ベースフランジ１の固定部との間にエア
ギャップ２７，２８を設けている。
ために、更に、ベースフランジ１の固定部との間にエア
ギャップ２７，２８を設けている。
【００５５】図２及び図３に別の実施形態が説明されて
おり、これでは、永久磁石によってロータドラム９にバ
イアスを掛ける代わりに、内部で磁気的に能動な金属デ
ィスク３６が回転するエアギャップ４０を間に形成して
いる反対の極性の２個のコイル３４，３５を設けて制御
可能なバイアスを生じることができるようにしてある。
おり、これでは、永久磁石によってロータドラム９にバ
イアスを掛ける代わりに、内部で磁気的に能動な金属デ
ィスク３６が回転するエアギャップ４０を間に形成して
いる反対の極性の２個のコイル３４，３５を設けて制御
可能なバイアスを生じることができるようにしてある。
【００５６】この場合、シャフトのコイルループバック
（Spulenrueckschluss) ４２に下側固定コイル３５を設
け、これに対向してコイルループバック（Spulenruecks
chluss) ４１内に同様の上側固定コイル３４を設置す
る。
（Spulenrueckschluss) ４２に下側固定コイル３５を設
け、これに対向してコイルループバック（Spulenruecks
chluss) ４１内に同様の上側固定コイル３４を設置す
る。
【００５７】内部で磁気的に能動な金属ディスク３６が
回転する上記のエアギャップ４０をコイル３４，３５間
に設けている。
回転する上記のエアギャップ４０をコイル３４，３５間
に設けている。
【００５８】この場合、金属ディスク３６がロータドラ
ムに非回転に接続されていることが大切である。
ムに非回転に接続されていることが大切である。
【００５９】金属ディスク３６をロータドラムに接続す
るために、特殊の装置を設けており、このために別個の
発明性のある保護が本発明の枠組みの中で請求されてい
る。
るために、特殊の装置を設けており、このために別個の
発明性のある保護が本発明の枠組みの中で請求されてい
る。
【００６０】前述の通り、ロータドラムは覆い２１に接
続されている。覆いの内側に凹部が設けられ、この中で
磁石３７が固定装置３８内に固定されている。従って、
磁石３７は覆い及びロータドラムと共に回転する。
続されている。覆いの内側に凹部が設けられ、この中で
磁石３７が固定装置３８内に固定されている。従って、
磁石３７は覆い及びロータドラムと共に回転する。
【００６１】この場合、金属ディスク３６の内周は覆い
２１の心決め傾斜部３９にあって、金属ディスク３６が
中心線４５を中心に正確に位置決めされるようになって
いる。磁石３７はこの金属ディスク３６を磁気的に吸引
しそれを担持する。従って、この磁気担持装置によっ
て、金属ディスクは中心線４５に対してアキシャル方向
及びラジアル方向の双方へ正確に心決めされる。
２１の心決め傾斜部３９にあって、金属ディスク３６が
中心線４５を中心に正確に位置決めされるようになって
いる。磁石３７はこの金属ディスク３６を磁気的に吸引
しそれを担持する。従って、この磁気担持装置によっ
て、金属ディスクは中心線４５に対してアキシャル方向
及びラジアル方向の双方へ正確に心決めされる。
【００６２】このようにして、全装置の組立を簡単にす
ることができる。従って、分解するには、ロータドラム
９と共に覆い２１を持ち上げることだけが必要であり、
この結果、磁石３７も持ち上げられて金属ディスク３６
への磁気による吸着が解かれることになる。従って、金
属ディスク３６は装置の中に残ることができて、それ自
体を取り外す必要がない。
ることができる。従って、分解するには、ロータドラム
９と共に覆い２１を持ち上げることだけが必要であり、
この結果、磁石３７も持ち上げられて金属ディスク３６
への磁気による吸着が解かれることになる。従って、金
属ディスク３６は装置の中に残ることができて、それ自
体を取り外す必要がない。
【００６３】２個のコイル３４，３５に別々の動力が供
給され、エアギャップ４０内でこれらの間に磁界が生
じ、これが金属ディスク３６をアキシャル方向に大きく
又は小さく上昇又は下降させるから、今ここに磁気軸受
が提案されている。この場合、（制御を外したとき）金
属ディスク３６が自動的にエアギャップ４０のほぼ中央
領域に保持されるように、これらの２個のコイル３４，
３５に動力を供給することが望ましい。
給され、エアギャップ４０内でこれらの間に磁界が生
じ、これが金属ディスク３６をアキシャル方向に大きく
又は小さく上昇又は下降させるから、今ここに磁気軸受
が提案されている。この場合、（制御を外したとき）金
属ディスク３６が自動的にエアギャップ４０のほぼ中央
領域に保持されるように、これらの２個のコイル３４，
３５に動力を供給することが望ましい。
【００６４】これに加えて、エアギャップ４０内で確実
に金属ディスク３６を精密に調整する制御システムを設
ける。この目的のために、固定された位置センサ４３を
設け、その対向縁でスペース４４の他の側にある回転ロ
ータドラムの対向縁４６を検出するようになっている。
に金属ディスク３６を精密に調整する制御システムを設
ける。この目的のために、固定された位置センサ４３を
設け、その対向縁でスペース４４の他の側にある回転ロ
ータドラムの対向縁４６を検出するようになっている。
【００６５】従って、このスペース４４は位置センサ４
３によって連続的に測定され実際値として制御ループへ
入力される。
３によって連続的に測定され実際値として制御ループへ
入力される。
【００６６】図２及び３に、ラジアル空気軸受１２は位
置３１から位置３２に延びていることが示されている。
置３１から位置３２に延びていることが示されている。
【００６７】現在あるどのディスク状のデータ媒体をも
ラジアル空気軸受と共に担持できるようにするために、
一端が覆い２１の一端に支持され他端でディスク状デー
タ媒体の上側に支持されたばね形状のキャリアが設けら
れている。
ラジアル空気軸受と共に担持できるようにするために、
一端が覆い２１の一端に支持され他端でディスク状デー
タ媒体の上側に支持されたばね形状のキャリアが設けら
れている。
【００６８】最後の実施形態においては、上記の磁気軸
受（図１に基づくもの並びに図２及び図３に基づくもの
の両方）をトロイダル空気軸受に接続することができる
ようになっている。このような空気軸受４７は図４に説
明されている。そこでは、この空気軸受はアキシャル軸
受部とラジアル軸受部との両方を受けることができ、こ
の場合には更に別のアキシャル磁気軸受に接続されてい
る。特に、少なくとも１個のコイル５１があるステータ
４８が設けられている。このコイル５１は、これに対応
し一端面で永久磁石４９に対峙している極５０に作用
し、一方ではエアギャップ内で吸引力が矢５３の方向に
発生してここで担持力が生じ、他方、上記のトロイダル
空気軸受により排斥力が矢５２の方向に発生する。ここ
でまた、エアギャップ４０内のスペースは、適宜に配設
された制御装置によって非常に精密に制御することがで
きる。
受（図１に基づくもの並びに図２及び図３に基づくもの
の両方）をトロイダル空気軸受に接続することができる
ようになっている。このような空気軸受４７は図４に説
明されている。そこでは、この空気軸受はアキシャル軸
受部とラジアル軸受部との両方を受けることができ、こ
の場合には更に別のアキシャル磁気軸受に接続されてい
る。特に、少なくとも１個のコイル５１があるステータ
４８が設けられている。このコイル５１は、これに対応
し一端面で永久磁石４９に対峙している極５０に作用
し、一方ではエアギャップ内で吸引力が矢５３の方向に
発生してここで担持力が生じ、他方、上記のトロイダル
空気軸受により排斥力が矢５２の方向に発生する。ここ
でまた、エアギャップ４０内のスペースは、適宜に配設
された制御装置によって非常に精密に制御することがで
きる。
【００６９】以上に述べた最後の実施形態は、本発明
は、ラジアル空気軸受をアキシャル磁気軸受に接続した
ものに限定するのではなくてラジアル空気軸とアキシャ
ル磁気軸受に関連する別のアキシャル軸受との組合せを
設けることが可能であることを示すものである。特許出
願人によって行われた実験は、優れた円滑な運転が達成
される一方、同時に、製造費が低くなり、運転寿命が長
くなる。ここで、「動圧軸受」という用語は、流体軸受
を意味するものである。空気軸受の場合、媒体として空
気又は液体を使用する。
は、ラジアル空気軸受をアキシャル磁気軸受に接続した
ものに限定するのではなくてラジアル空気軸とアキシャ
ル磁気軸受に関連する別のアキシャル軸受との組合せを
設けることが可能であることを示すものである。特許出
願人によって行われた実験は、優れた円滑な運転が達成
される一方、同時に、製造費が低くなり、運転寿命が長
くなる。ここで、「動圧軸受」という用語は、流体軸受
を意味するものである。空気軸受の場合、媒体として空
気又は液体を使用する。
【００７０】
【発明の効果】上述の通り、本発明に基づくモータ軸受
には、製造費が安く、軸受特性が高く、運転寿命が長
く、組立・分解が容易であるという効果がある。
には、製造費が安く、軸受特性が高く、運転寿命が長
く、組立・分解が容易であるという効果がある。
【図１】ラジアル空気軸受とアキシャル磁気軸受とを有
し永久磁石によってバイアスを掛ける軸受の第１の実施
形態の断面図である。
し永久磁石によってバイアスを掛ける軸受の第１の実施
形態の断面図である。
【図２】ラジアル空気軸受と二重作動のアキシャル磁気
軸受を有する本発明の第２の実施形態の断面図である。
軸受を有する本発明の第２の実施形態の断面図である。
【図３】図２の拡大説明図である。
【図４】アキシャル磁気軸受に組合わされたトロイダル
空気軸受を説明する本発明の他の実施形態である。
空気軸受を説明する本発明の他の実施形態である。
１ ベースフランジ ２ 中央凹部 ３ シャフト ４ ねじ ５ 凹部 ６ 積層ステータコイル ７ 環状磁石 ８ ループバックリング ９ ロータドラム １０ 内側シェル １１ 軸受スリーブ １２ 空気軸受 １３ 接続チャンネル １４ エアチャンネル １５ 接続チャンネル １６ 熱絶縁体 １７ 外側ループバックリング １８ コイル １９ 内側ループバックリング ２０ アーマチャ ２１ 覆い ２２ 永久磁石 ２３ 永久磁石 ２４ スペース ２５ エアギャップ ２６ 空気軸受 ２７ エアギャップ ２８ エアギャップ ２９ 位置センサ ３１ 位置 ３２ 位置 ３４ コイル（上側） ３５ コイル（下側） ３６ 金属ディスク ３７ 磁石 ３８ 固定装置 ３９ 心決め傾斜部 ４０ エアギャップ ４１ コイルループバック ４２ コイルループバック ４３ 位置センサ ４４ スペース ４５ 中心線 ４６ 縁 ４７ 空気軸受 ４８ ステータ ４９ 永久磁石 ５０ 極 ５１ コイル ５２ 矢 ５３ 矢 ５４ ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンフレート・ラウアー ドイツ連邦共和国、デー−78112 ザンク ト ゲオルゲン、ホーホアッカーシュトラ ーセ １ (72)発明者 ヘルムート・ハンス ドイツ連邦共和国、デー−78112 ザンク ト ゲオルゲン、グラースバッハベーク ５
Claims (14)
- 【請求項１】 ラジアル軸受及びアキシャル軸受から成
る高速小型モータ用軸受において、前記アキシャル軸受
はアキシャル磁気軸受として構成されており、前記ラジ
アル軸受は動圧軸受として構成されていることを特徴と
するモータ軸受。 - 【請求項２】 前記アキシャル軸受は、二側で両側から
掛けられる磁気バイアスに抗して作動するアキシャル磁
気軸受として構成される請求項１に記載のモータ軸受。 - 【請求項３】 前記アキシャル軸受は一側で磁気バイア
スに抗して作動する能動磁気軸受として構成されること
を特徴とする請求項１に記載のモータ軸受。 - 【請求項４】 前記磁気バイアスを、制御装置とアキシ
ャル軸受の遊びをモニタするための適宜なセンサとを使
用する少なくとも１個のコイルによって発生させる構成
になっていることを特徴とする請求項２又は３記載のモ
ータ軸受。 - 【請求項５】 アキシャル方向の磁気的な取付を、磁気
的に能動な金属ディスク（３６）と、互いに独立な２つ
の磁場を生じるように作用する２個のコイル（３４，３
５）とによって行うことを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかの１に記載のモータ軸受。 - 【請求項６】 金属ディスク（３６）をロータドラム
（９）に非回転的に磁力により離脱可能に固定すると共
に、覆い（２１）から内側へ突き出る受部の心決め傾斜
部（３９）によってその中央孔にラジアル方向及びアキ
シャル方向に心決めすることを特徴とする請求項１乃至
５のいずれかの１に記載のモータ軸受。 - 【請求項７】 金属ディスク（３６）は、固定用の磁力
を克服することによって覆い（２１）から分離され得る
と共に、相対向して設けられた２つのコイル（３４，３
５）間に留まるように配設されていることを特徴とする
請求項１乃至６のいずれかの１に記載のモータ軸受。 - 【請求項８】 前記アキシャル磁気軸受は、ループバッ
クリングを有するコイルから成り、該コイルはロータド
ラムに固定接続されたアーマチャにアキシャル方向に作
用する構成になっていることを特徴とする請求項１乃至
７のいずれかの１に記載のモータ軸受。 - 【請求項９】 モータのシャフト（３）に設けられた単
独の磁気軸受としての前記アキシャル軸受のみが両方向
からのアキシャル方向の力を受けることを特徴とする請
求項１乃至８のいずれかの１に記載のモータ軸受。 - 【請求項１０】 前記アキシャル軸受は回転磁気軸受の
形態になっていて、傾斜しないようにラジアル方向の力
を受けることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかの
１に記載のモータ軸受。 - 【請求項１１】 前記アキシャル軸受が中心線（４５）
から或る距離離間されており、傾斜しないようにラジア
ル方向の力を受けることを特徴とする請求項１乃至１０
のいずれかの１に記載のモータ軸受。 - 【請求項１２】 空気軸受としての前記ラジアル軸受
が、ラジアル方向の力に加えてアキシャル方向の力を受
けるのに適しているトロイダル軸受の形態に構成されて
いることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかの１
に記載のモータ軸受。 - 【請求項１３】 前記ラジアル軸受は、従来の空気軸受
とトロイダル軸受の２つの空気軸受から成ることを特徴
とする請求項１乃至１２のいずれかの１に記載のモータ
軸受。 - 【請求項１４】 前記アキシャル磁気軸受はラジアル方
向に配列された空気軸受から熱的に分離されていること
を特徴とする請求項１乃至１３のいずれかの１に記載の
モータ軸受。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823630.1 | 1998-05-27 | ||
| DE19823630A DE19823630C2 (de) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | Motorlager für schnelldrehende Kleinmotoren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11351257A true JPH11351257A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=7869038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11147370A Withdrawn JPH11351257A (ja) | 1998-05-27 | 1999-05-27 | 高速小型モ―タ用モ―タ軸受 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6504279B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11351257A (ja) |
| DE (1) | DE19823630C2 (ja) |
| WO (1) | WO1999061810A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7494182B2 (en) * | 2005-04-11 | 2009-02-24 | West & Knowles Design & Engineering, L.L.C. | Access and support system for convertible furniture |
| DE102007036692A1 (de) | 2006-09-22 | 2008-03-27 | Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg | Lüfter |
| AU2010227505A1 (en) | 2009-03-25 | 2011-10-27 | Dsm Ip Assets B.V. | Improved anti-biofouling coating |
| US8304969B2 (en) * | 2010-01-13 | 2012-11-06 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Heat insulation structure for cooling fan |
| CN102158003B (zh) * | 2011-02-27 | 2013-06-26 | 江西中船航海仪器有限公司 | 一种空气磁力轴承电动机 |
| US10167871B1 (en) * | 2017-09-20 | 2019-01-01 | Upwing Energy, LLC | Sealless downhole system with magnetically supported rotor |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2248695A1 (de) * | 1972-10-04 | 1974-04-11 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh | Lagerung fuer mit hoher drehzahl rotierende wellen |
| FR2377549A1 (fr) * | 1977-01-12 | 1978-08-11 | Europ Propulsion | Montage de rotor court de grand diametre |
| JPS5843421A (ja) * | 1981-09-09 | 1983-03-14 | Toshiba Corp | 回転鏡光偏向器 |
| JPS58142025A (ja) * | 1982-02-13 | 1983-08-23 | Toshiba Corp | スピンドル装置 |
| US4523800A (en) * | 1982-07-20 | 1985-06-18 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Polygonal mirror optical deflector |
| JPH0226215Y2 (ja) * | 1984-12-07 | 1990-07-17 | ||
| FR2613791B1 (fr) * | 1987-04-09 | 1992-03-13 | Europ Propulsion | Palier magnetique radial a atterrisseur de secours et application a une turbomachine a suspension magnetique active |
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| JPS6412126A (en) | 1987-07-01 | 1989-01-17 | Sankyo Seiki Seisakusho Kk | Rotary device |
| JP2961117B2 (ja) * | 1988-10-07 | 1999-10-12 | 株式会社フェローテック | 磁気軸受装置 |
| US4920291A (en) * | 1989-01-19 | 1990-04-24 | Contraves Goerz Corporation | Magnetic thrust bearing with high force modulation capability |
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