JP2826157B2 - スピンドルモータ - Google Patents
スピンドルモータInfo
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- ceramic member
- rotating
- rotating body
- spindle motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
ドルモータでは、モータケース内に配置したモータ軸
を、ラジアル用及びスラスト用の軸受けを介してモータ
ケースの一部に対し回転可能に支持して、モータ軸の回
転をモータ軸の外端部に取付けたドリル等の回転部材に
伝達するようになっている。
れており、モータ時の高速回転によるボールの磨耗が激
しいため、使用寿命が短く、1年毎、場合によっては半
年毎に定期的な交換が必要となり、交換作業が煩雑であ
るのみならず、不経済であるという問題を残していた。
あり、その目的は軸受け手段の使用寿命が長くて交換を
ほとんど必要とせず、それ故に経済性に優れると共に、
高速回転に適したスピンドルモータを提供することにあ
る。
は、 動力伝達用シャフトと、そのシャフトの周囲において
複数のN極及びS極を互いに隣接する磁極が異極となる
ように円環状に配設されてなる界磁マグネットと、その
界磁マグネットの外周面を包囲する円筒状の回転セラミ
ックス部材と、この回転セラミックス部材の両端部にそ
れぞれ一対のバランス調整体とを介して配置された一対
の第1磁性部材が一体固定されてなる回転体と、 前記回転セラミックス部材の外側に配設され、回転体
のラジアル方向への移動を規制して回転体を回転可能に
支持する円筒状の固定セラミックス部材と、 前記回転体の両側に配置され、同回転体のスラスト方
向への移動を規制する一対の第2磁性部材と、 前記固定セラミックス部材の外側に配置され、前記界
磁マグネットとの協働により回転体を駆動するステータ
電機子とを備え、 さらに、前記第1磁性部材と第2磁性部材との磁極反
発によってスラスト軸受けを構成するとともに、前記固
定セラミックス部材に、同固定セラミックス部材に設け
た小孔を介して同固定セラミックス部材と回転セラミッ
クス部材との間隙に加圧空気を導入して静圧ラジアル軸
受けを構成したことをその要旨とする。
ータ電機子との協働により、回転体が回転駆動される
と、固定セラミックス部材の小孔から回転体の回転セラ
ミックス部材及び固定セラミックス部材の間隙に加圧空
気が導入される。さらに、回転体は第1及び第2磁性部
材の磁極反発によりラジラル方向及びスラストの両方向
において、回転体を取り巻く各部材に対し非接触状態を
保持して回転される。そのため、モータを構成する部材
の磨耗が極力少なくなって、耐久性が高められると共
に、高速回転が可能となる。
ミックス部材の間に界磁マグネートを備える構造である
ため、スピンドルモータはその直径を小さくすることが
でき、全体として容易に小型化できる。
される回転体の回転周面セラミックス部材及び固定周面
セラミックス部材は、セラミックス材料によって形成さ
れているため、界磁マグネットとステータ電機子との磁
気的相互作用に悪影響を及ぼすことがなく、回転体が円
滑に回転される。
ることが望ましい。その理由は取付けが簡単でかつモー
タ全体の小型化を図ることができるためである。更に、
静圧軸受及び回転体の外周部をセラミックスによって形
成することが望ましい。その理由は回転体の回転時に発
生する熱に対する耐久性に優れているためである。
が望ましい。その理由は用意に入手できるためである。
窒素等の不活性ガスも使用可能である。
の漏洩磁束を防止する磁性体からなる漏洩磁束防止体で
あることが好ましい。
の磁気的相互作用が高められ、回転体が円滑に回転され
る。
着するための凹部が形成されてることが望ましい。
り、回転体が最適状態に調整される。
え、この磁極の検出に基づき、前記ステータ電機子への
通電制御を行うことは好ましい。
することができ、モータの寿命を向上させることができ
る。
ス部材に使用するセラミックス部材としては、炭化珪素
焼結材料、アルミナ焼結材料、窒化珪素焼結材料等の非
磁性材料があげられる。こによれば、回転体の起動時に
おいて、気体軸受けが作用するまでの間に、各部材間の
摺接によって発生する摩擦熱に対する耐久性が高めら
れ、スピンドルモータの寿命を延ばすことができる。
る場合、各セラミックス部材の肉厚を薄くしてモータ全
体の小型化を図ることができるのみならず、耐磨耗性を
飛躍的に向上させて、更に寿命の長いモータとすること
ができる。
クス部材との間に形成される間隙は3〜20μmの範囲で
あることがを望ましい。この範囲未満であると、回転体
の回転が不可能になり、この範囲を超過すると、モータ
全体が大型化したり、回転体の回転時にガタ付きが発生
して高速回転に支障を来す。
タに具体化した一実施例を図面に従って詳述する。
おいて、横長の円筒部材1の一端部(右端部)は第1閉
塞板2にて閉塞され、さらに同閉塞板2の外周端面と円
筒部材1の内周面との間がOリング3によって密閉され
ている。また、前記円筒部材1の他端部には内周面全体
に延びる取付け環条4が形成され、その外方に配置した
第2閉塞板5が複数のネジ6により前記環条4に固着さ
れて円筒部材1の他端部が閉塞されている。そして、円
筒部材1内において両閉塞板2にて閉塞された領域にモ
ータ室7が形成されている。
ア流入孔8が透設され、これらに接続した外部のブロア
(図示しない)から第1図に示す円筒部材1のモータ室
7内に空気が送り込まれる。また、前記第1閉塞板2に
設けた2個の透孔9a,9bから例えば歯科治療のためのエ
ア送り用及び水送り用のホースがモータ室7を迂回して
第2閉塞板5へ引き回され、同閉塞板5からその外方に
エア及び水が噴射されるようになっている。
流出孔10,11がそれぞれ形成されている。そして、第1
図に示すように、モータ室7内にはその長さ方向に延び
る回転軸12が配置され、この回転軸12の一端はその外周
面が一方の流出孔10内においてその内周面より空間S3を
置いて遊挿されるとともに、他端もその外周面が他方の
流出孔11の内周面に空間S3置いて遊貫されて外方に突出
されている。
着されている。この回転体Rについて説明すると、回転
軸12の両端部周面上にはそれぞれ環状をなすバランス調
整体としてのブッシュ13が固定され、これらの間には界
磁マグネットとしての回転用磁石14が保持されている。
この磁石14は、第3図に示すように、磁極が異なる4個
の永久磁石片15を円周方向に交互に配置して構成されて
いる。また、第1図に示すように、前記各ブッシュ13の
対向部外周にはそれぞれ嵌着部材16が環状に切欠き形成
されており、両ブッシュ13間には炭化珪素焼結材料によ
って形成された回転セラミックス部材としての筒状カバ
ー17が嵌め込まれ、これにより前記回転磁石14の外周面
が包囲されている。尚、各ブッシュ13の外周面上には、
図示しないバランサーを着脱可能に装着するための複数
の凹部が形成され、回転体Rの荷重バランスを任意に調
節している。
環状マグネット18がそれぞれ固着され、これらと対向し
て第1及び第2閉塞板2,5にそれぞれ設けた段部2a,5aに
は同じく第2磁性部材としての環状マグネット19が嵌装
されている。これら対向するマグネット18,19は磁極が
互いに異なるものが使用され、両マグネット18,19の反
発によってブッシュ13側のマグネット18が閉塞板2,5側
のマグネット19から微小空間S1を置いて離間し、回転軸
12の長手方向の移動が規制されている。そして、前記ブ
ッシュ13、回転用磁石14、筒状カバー17、マグネット18
により回転体Rが構成され、前記両マグネット18,19に
よりスラスト磁気軸受が構成されている。
に、炭化珪素焼結材料にて形成した固定セラミックス部
材としての包囲部材20の両端が支持され、その内周面と
回転体Rの筒状カバー17の外周面との間の微小空間S
2は、前記した微小空間S1に連通されている。また、前
記包囲部材20は外周面の長さ方向中央部に円周方向に並
ぶホール素子Hが埋設されるとともに、複数個の通気孔
21が透設され、前記円筒部材1の内周面に設けたヨーク
Yと包囲部材20の外周面との間の空間部23に対し微小空
間S2を連通させている。
小空間S2→微小空間S1を介して第1及び第2の閉塞板2,
5の各エア流出孔10,11に圧送される空気の圧力により、
回転軸12の各端部は外周面がエア流出孔10,11の内周面
から空間S3を隔てた位置に保持される。
の間の微小空間S2は図面においては空気の流通路を強調
するために実寸(約3μm)より広く表したが、実際に
は両者17,20はエアを介して摺接するものでり、微小空
間S2は空気が漏洩する程度の極めて狭いものである。そ
して、前記筒状カバー17及び通気孔21によりラジアル空
気軸受が構成されている。
のコイル22が配置され、図示しないホール素子が磁石片
15の磁極を検出すと、コイル22に流す電流の方向が適宜
に切換え制御されて回転体Rが正逆いずれか一方向に回
転するようになっている。
において、互いに対向するマグネット18,19の反発によ
り、両者18,19が互いに微小間隔S1だけ離間することに
より、回転軸12の長手方向の移動を規制している。ま
た、ブロアから圧送される空気がエア流入孔11からモー
タ室7の空間部23内に進入する。そして、空気は空間部
23から通気孔21を介して微小空間S2に流れ、これより両
微小空間S1を経てエア流出孔10,11から外部に抜ける。
このため、微小空間S2内に空気の静圧が発生して、回転
軸12はその端部の外周面が両エア流出孔10,11の内周面
から空間S3をおいて離間した状態に保持される。
基づき、コイル22が通電されて回転体Rが所定方向へ回
転されると、回転軸12は、モータ室7内の左右にそれぞ
れ配置した両マグネット18,19の反発力がスラスト方向
への荷重を、また空間S3内の空気がラジアル方向への荷
重を受ける。このため、従来品に使用されているボール
ベアリングと異なって非接触式の構成としたことによ
り、軸受の磨耗や劣化が回避され、長期にわたってスピ
ンドルモータを使用しても交換の必要がなくなる。
在される筒状カバー17及び包囲部材20は、非磁性の炭化
珪素焼結材料によって形成されているため、界磁マグネ
ット14と各電磁コイル24との磁気的相互作用に悪影響を
及ぼさず、回転体Rが無駄なく円滑に回転される。
めて小型であり、スラスト負荷容量は100g、ラジアル負
荷容量は2000g、使用回転数は3000〜40000rpm、静圧発
生用エア圧力は3.0kg/cm2である。
ドルモータを例に説明したが、ブラシタイプのモータを
採用してホール素子Hを省略することも可能である。
が長くてそれを交換する必要がなく、経済性に優れると
いう効果を発揮する。
第2図はその側面図、第3図は第1図のIII−III線にお
ける断面図である。 12……動力伝達用シャフト、13……バランス調整体とし
てのブッシュ、14……界磁マグネットとしての回転磁
石、、17……回転セラミックス部材としての筒状カバ
ー、18……第1磁性部材としての環状マグネット、19…
…第2磁性部材としての環状マグネット、20……固定周
面セラミックス部材としての包囲部材、23……ステータ
電機子としての電磁コイル。
Claims (4)
- 【請求項1】動力伝達用シャフト(12)と、そのシャフ
ト(12)の周囲において複数のN極及びS極を互いに隣
接する磁極が異極となるように円環状に配設されてなる
界磁マグネット(14)と、その界磁マグネット(14)の
外周面を包囲する円筒状の回転セラミックス部材(17)
と、この回転セラミックス部材(17)の両端部にそれぞ
れ一対のバランス調整体(13)とを介して配置された一
対の第1磁性部材(18)が一体固定されてなる回転体
(R)と、 前記回転セラミックス部材(17)の外側に配設され、回
転体(R)のラジアル方向への移動を規制して回転体
(R)を回転可能に支持する円筒状の固定セラミックス
部材(20)と、 前記回転体(R)の両側に配置され、同回転体(R)の
スラスト方向への移動を規制する一対の第2磁性部材
(19)と、 前記固定セラミックス部材(20)の外側に配置され、前
記界磁マグネット(14)との協働により回転体(R)を
駆動するステータ電機子(23)とを備え、 さらに、前記第1磁性部材(18)と第2磁性部材(19)
との磁極反発によってスラスト軸受けを構成するととも
に、前記固定セラミックス部材(20)に、同固定セラミ
ックス部材(20)に設けた小孔(21)を介して同固定セ
ラミックス部材(20)と回転セラミックス部材(19)と
の間隙に加圧空気を導入して静圧ラジアル軸受けを構成
してなるスピンドルモータ。 - 【請求項2】前記バランス調整体(13)は、前記界磁マ
グネット(14)の軸方向の漏洩磁束を防止する磁性体か
らなる漏洩磁束防止体であることを特徴とする請求項1
に記載のスピンドルモータ。 - 【請求項3】前記バランス調整体(13)には、バランサ
ーを着脱可能に装着するための凹部(B)が形成されて
いることを特徴とする請求項1又は2に記載のスピンド
ルモータ。 - 【請求項4】前記界磁マグネット(14)の磁極を検出す
る検出素子(H)を備え、この磁極の検出に基づき、前
記ステータ電機子(23)への通電制御を行うことを特徴
とする請求項1又は2に記載のスピンドルモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6917990A JP2826157B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | スピンドルモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6917990A JP2826157B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | スピンドルモータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03270666A JPH03270666A (ja) | 1991-12-02 |
JP2826157B2 true JP2826157B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=13395238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6917990A Expired - Lifetime JP2826157B2 (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | スピンドルモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2826157B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100950592B1 (ko) * | 2008-03-24 | 2010-04-01 | 송영완 | 상악동 거상술을 위한 임플란트 드릴 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100367987B1 (ko) * | 1999-11-04 | 2003-01-14 | 대한민국 (창원대학 공작기계기술연구센터) | 에어베어링 스핀들의 구조 |
JP2002155938A (ja) * | 2000-02-01 | 2002-05-31 | Toto Ltd | 静圧気体軸受 |
-
1990
- 1990-03-19 JP JP6917990A patent/JP2826157B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100950592B1 (ko) * | 2008-03-24 | 2010-04-01 | 송영완 | 상악동 거상술을 위한 임플란트 드릴 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH03270666A (ja) | 1991-12-02 |
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