JPH1182510A - ベアリングシステム及びこれを利用したブラシレスdcモータ - Google Patents
ベアリングシステム及びこれを利用したブラシレスdcモータInfo
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- JPH1182510A JPH1182510A JP9347897A JP34789797A JPH1182510A JP H1182510 A JPH1182510 A JP H1182510A JP 9347897 A JP9347897 A JP 9347897A JP 34789797 A JP34789797 A JP 34789797A JP H1182510 A JPH1182510 A JP H1182510A
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ベアリングシステム及びこれを利用したブラ
シレスDCモータにおいて、シャフトとベアリングとの
間隔が一定速度以上で偏心を維持し、動圧が減少しない
ようにすることで、オイルの圧力発生率が増加し、高速
で動特性を向上させる。 【解決手段】 ベアリング11の内部に、電磁石20を
有する電磁気力発生手段19と、シャフト11が高速で
回転するとき、電磁気力発生手段19に電流を供給し、
シャフト11が引きつけられるように制御する制御器2
4とを設ける。
シレスDCモータにおいて、シャフトとベアリングとの
間隔が一定速度以上で偏心を維持し、動圧が減少しない
ようにすることで、オイルの圧力発生率が増加し、高速
で動特性を向上させる。 【解決手段】 ベアリング11の内部に、電磁石20を
有する電磁気力発生手段19と、シャフト11が高速で
回転するとき、電磁気力発生手段19に電流を供給し、
シャフト11が引きつけられるように制御する制御器2
4とを設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベアリングシステ
ム及びこれを利用したブラシレスDCモータに関するも
のであって、更に詳しくは軸とスリーブとの間の間隔が
一定速度以上で偏心を維持するようにし、動圧発生が減
少されないようにすることで、軸が高速で回転すると
き、オイルホワール(Oil Whirl)現象が減少すると共
に、低振動及び低騒音の動特性が向上するベアリングシ
ステム及びこれを利用したブラシレスDCモータに関す
るものである。
ム及びこれを利用したブラシレスDCモータに関するも
のであって、更に詳しくは軸とスリーブとの間の間隔が
一定速度以上で偏心を維持するようにし、動圧発生が減
少されないようにすることで、軸が高速で回転すると
き、オイルホワール(Oil Whirl)現象が減少すると共
に、低振動及び低騒音の動特性が向上するベアリングシ
ステム及びこれを利用したブラシレスDCモータに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般的に、事務機器に使用される小型精
密モータは、使用される機器の高速及び高容量の要求に
伴って、回転速度の高速化が求められ、低振動及び低騒
音の動特性が要求される。このため、使用されるベアリ
ングもボールベアリングから動的な性能が優れた流体焼
結ベアリングや流体動圧ベアリングに取り替えられてい
る。図1は、流体動圧ベアリングを使用したスピンドル
モータに関するもので、ベース1の上部中央にベアリン
グ1aがはめ込まれるように組立られ、ベアリング1a
の内部にシャフト2が回転可能な状態で設けられてい
る。そして、ベース1の上部外周縁にステータを構成す
るコア1bが備えられ、シャフト2の上端にはキャップ
形状のロータ3が設けられる。ロータ3には、内周縁に
ステータ1bを覆うマグネット3aが設けられ、ステー
タ1bに巻回されたコイル1cに電源が印加されると、
マグネット3aに磁気力が発生し、ロータ3がシャフト
2を中心に回転する。
密モータは、使用される機器の高速及び高容量の要求に
伴って、回転速度の高速化が求められ、低振動及び低騒
音の動特性が要求される。このため、使用されるベアリ
ングもボールベアリングから動的な性能が優れた流体焼
結ベアリングや流体動圧ベアリングに取り替えられてい
る。図1は、流体動圧ベアリングを使用したスピンドル
モータに関するもので、ベース1の上部中央にベアリン
グ1aがはめ込まれるように組立られ、ベアリング1a
の内部にシャフト2が回転可能な状態で設けられてい
る。そして、ベース1の上部外周縁にステータを構成す
るコア1bが備えられ、シャフト2の上端にはキャップ
形状のロータ3が設けられる。ロータ3には、内周縁に
ステータ1bを覆うマグネット3aが設けられ、ステー
タ1bに巻回されたコイル1cに電源が印加されると、
マグネット3aに磁気力が発生し、ロータ3がシャフト
2を中心に回転する。
【0003】このように構成された従来のスピンドルモ
ータはシャフト2が高速に回転する過程で、ベアリング
1aとの間に充填されたオイルに圧力が発生する。従っ
て、シャフト2が半径方向に回転支持され、またシャフ
ト2が回転する間、ロータ3の上部に載せられたディス
クが共に回転しながら、ディスクの情報が再生される。
ータはシャフト2が高速に回転する過程で、ベアリング
1aとの間に充填されたオイルに圧力が発生する。従っ
て、シャフト2が半径方向に回転支持され、またシャフ
ト2が回転する間、ロータ3の上部に載せられたディス
クが共に回転しながら、ディスクの情報が再生される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の流体動
圧ベアリングは、オイルホワール(Oil Whirl)現象と
いう不安定な現象が低速で生じるという問題がある。オ
イルホワール(Oil Whirl)現象は、ベアリング1aと
シャフト2との間のベアリング偏心率が一定速度以上か
ら徐々に減少しつつ始まる。これは、速度の増加にした
がってゾンマフェルト数(sommer felt number)の減少
にベアリング偏心率(eccentricity)が徐々に少なくな
るためである。こうした現象は、シャフト2に伴って回
転するオイルが一定の速度分布を有するために発生する
のだが、一般的にシャフト2の外周面に動圧発生用溝
(groove)がない真円形の流体動圧ベアリングで発生す
る。従って、高速で低振動及び低騒音の動特性が低下す
るなどの問題がある。
圧ベアリングは、オイルホワール(Oil Whirl)現象と
いう不安定な現象が低速で生じるという問題がある。オ
イルホワール(Oil Whirl)現象は、ベアリング1aと
シャフト2との間のベアリング偏心率が一定速度以上か
ら徐々に減少しつつ始まる。これは、速度の増加にした
がってゾンマフェルト数(sommer felt number)の減少
にベアリング偏心率(eccentricity)が徐々に少なくな
るためである。こうした現象は、シャフト2に伴って回
転するオイルが一定の速度分布を有するために発生する
のだが、一般的にシャフト2の外周面に動圧発生用溝
(groove)がない真円形の流体動圧ベアリングで発生す
る。従って、高速で低振動及び低騒音の動特性が低下す
るなどの問題がある。
【0005】これを改善するため、日本国、特許公開公
報、特開平7−110028号公報に動圧型流体軸受け
についての技術が開示されている。しかし、シャフトと
ベアリング面とに形成される溝(groove)の加工が難し
く、また、軸とスリーブの組立性が低下するなどの問題
がある。
報、特開平7−110028号公報に動圧型流体軸受け
についての技術が開示されている。しかし、シャフトと
ベアリング面とに形成される溝(groove)の加工が難し
く、また、軸とスリーブの組立性が低下するなどの問題
がある。
【0006】本発明は、上記のような従来の問題点を解
決するためになされたものであって、その主な目的は、
シャフトとベアリングとの間隔が一定速度以上で偏心を
維持し、動圧が減少しないようにすることで、オイルの
圧力発生率が増加し、高速で動特性が向上するベアリン
グシステム及びこれを利用したブラシレスDCモータを
提供することにある。
決するためになされたものであって、その主な目的は、
シャフトとベアリングとの間隔が一定速度以上で偏心を
維持し、動圧が減少しないようにすることで、オイルの
圧力発生率が増加し、高速で動特性が向上するベアリン
グシステム及びこれを利用したブラシレスDCモータを
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シャフトが内部で回転可能となるように
流体流れの空間を維持しつつ、前記シャフトを囲んで支
持する内部壁(innorwall portion)と、前記内部壁を
囲みつつ、前記ベアリングシステムを固定させることが
できる外部壁(outer wall portion)と、前記内部壁と
外部壁との間に位置し、前記シャフトと内部壁との間の
流体に一定の動圧を発生させるため、前記シャフトに半
径方向の引力が作用するようにするひとつ以上の電磁気
力発生手段と、前記内部壁と外部壁とを連結する上下端
壁と、前記シャフトが高速で回転する過程で、動圧が下
がるとき、前記電磁気力発生手段に電流を供給し、前記
シャフトが引きつけられるように制御する制御器とが備
えられたことに特徴がある。
に、本発明は、シャフトが内部で回転可能となるように
流体流れの空間を維持しつつ、前記シャフトを囲んで支
持する内部壁(innorwall portion)と、前記内部壁を
囲みつつ、前記ベアリングシステムを固定させることが
できる外部壁(outer wall portion)と、前記内部壁と
外部壁との間に位置し、前記シャフトと内部壁との間の
流体に一定の動圧を発生させるため、前記シャフトに半
径方向の引力が作用するようにするひとつ以上の電磁気
力発生手段と、前記内部壁と外部壁とを連結する上下端
壁と、前記シャフトが高速で回転する過程で、動圧が下
がるとき、前記電磁気力発生手段に電流を供給し、前記
シャフトが引きつけられるように制御する制御器とが備
えられたことに特徴がある。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面にしたがって、詳細に説明する。
添付図面にしたがって、詳細に説明する。
【0009】図2は、本発明の第1実施形態のモータの
断面図である。ベアリングシステムを構成するベアリン
グ11を結合したベース10が設けられ、ベース10の
上部外周縁にはコイル15が巻かれたステータ14が設
けられる。そして、ベアリング11の内部にシャフト1
2が回転可能にはめ込まれ、シャフト12の上段にハブ
16が嵌合される。ロータ17は、ステータと同軸上
(coaxially)に位置し、ステータ14を覆うシリンダ
状の壁(cylindrical wall portion)と、シリンダ状の
壁の内部に付着され、ステータ14と空隙をおいている
マグネット18と、前記マグネット18が回転可能とな
るようにシャフト12を支持するハブ16とから構成さ
れる。従って、コイル15に電源が印加されると、マグ
ネット18に磁気力が発生し、ロータ17がシャフト1
2と共に高速回転する。
断面図である。ベアリングシステムを構成するベアリン
グ11を結合したベース10が設けられ、ベース10の
上部外周縁にはコイル15が巻かれたステータ14が設
けられる。そして、ベアリング11の内部にシャフト1
2が回転可能にはめ込まれ、シャフト12の上段にハブ
16が嵌合される。ロータ17は、ステータと同軸上
(coaxially)に位置し、ステータ14を覆うシリンダ
状の壁(cylindrical wall portion)と、シリンダ状の
壁の内部に付着され、ステータ14と空隙をおいている
マグネット18と、前記マグネット18が回転可能とな
るようにシャフト12を支持するハブ16とから構成さ
れる。従って、コイル15に電源が印加されると、マグ
ネット18に磁気力が発生し、ロータ17がシャフト1
2と共に高速回転する。
【0010】また、前記ベアリング11の内部には、シ
ャフト12を偏心させる電磁気力発生手段19が設けら
れる。この電磁気力発生手段19はシャフト12が一定
速度以上に回転するとき、発生するオイルホワール(Oi
l Whirl)現象を抑制させることでシャフト12を一方
向に牽引し、偏心率を増加させる。こうした電磁気力発
生手段19は、電磁気力で作動する電磁石20がベアリ
ング11の内部に備えられる。図3は、本発明の第1実
施形態の電磁気力発生手段の分解斜視図であり、図4
は、本発明の第1実施形態の電磁気力発生手段の平断面
図である。電磁石20は長方形に構成され、ベアリング
11の一側には電磁石20がはめ込まれる嵌合凹部23
が設けられる。
ャフト12を偏心させる電磁気力発生手段19が設けら
れる。この電磁気力発生手段19はシャフト12が一定
速度以上に回転するとき、発生するオイルホワール(Oi
l Whirl)現象を抑制させることでシャフト12を一方
向に牽引し、偏心率を増加させる。こうした電磁気力発
生手段19は、電磁気力で作動する電磁石20がベアリ
ング11の内部に備えられる。図3は、本発明の第1実
施形態の電磁気力発生手段の分解斜視図であり、図4
は、本発明の第1実施形態の電磁気力発生手段の平断面
図である。電磁石20は長方形に構成され、ベアリング
11の一側には電磁石20がはめ込まれる嵌合凹部23
が設けられる。
【0011】また、電磁石20には、シャフト12に向
かう前方に4つの電磁気力発生部21が備えられる。そ
して、各電磁気力発生部21にはコイル22が巻回さ
れ、これらコイル22はシャフト12の回転速度に従っ
て電源が印加される。即ち、シャフト12が高速に回転
する過程で偏心量が減少するとき、電源が各コイル22
に印加され、そのため電磁気力発生部21で電磁気力が
発生することで、シャフト12が電磁石20側に引きつ
けられる。未説明符号24はシャフト12の回転数を感
知し、一定速度以上であるとき、コイル22側に電源印
加信号を発生させる制御器を示す。
かう前方に4つの電磁気力発生部21が備えられる。そ
して、各電磁気力発生部21にはコイル22が巻回さ
れ、これらコイル22はシャフト12の回転速度に従っ
て電源が印加される。即ち、シャフト12が高速に回転
する過程で偏心量が減少するとき、電源が各コイル22
に印加され、そのため電磁気力発生部21で電磁気力が
発生することで、シャフト12が電磁石20側に引きつ
けられる。未説明符号24はシャフト12の回転数を感
知し、一定速度以上であるとき、コイル22側に電源印
加信号を発生させる制御器を示す。
【0012】このように、構成された本発明は、ベアリ
ング11の内部にシャフト12を強制に偏心させる電磁
気力発生手段19が備えられる。電磁気力発生手段19
は、シャフト12が高速で回転する過程で、偏心量が減
少され、オイル13の動圧が減少されないようにするこ
とで、オイルホワール(Oil Whirl)現象が減少する。
電磁気力発生手段19は、電磁石20を備え、電磁石2
0はベアリング11の一側に形成された嵌合凹部23に
はめ込み組立られる。また、電磁石20には、シャフト
12に向かう前方に多数個の電磁気力発生部21が備え
られ、これら電磁気力発生部21に巻回されたコイル2
2に電源が印加されると、電磁気力が発生する。
ング11の内部にシャフト12を強制に偏心させる電磁
気力発生手段19が備えられる。電磁気力発生手段19
は、シャフト12が高速で回転する過程で、偏心量が減
少され、オイル13の動圧が減少されないようにするこ
とで、オイルホワール(Oil Whirl)現象が減少する。
電磁気力発生手段19は、電磁石20を備え、電磁石2
0はベアリング11の一側に形成された嵌合凹部23に
はめ込み組立られる。また、電磁石20には、シャフト
12に向かう前方に多数個の電磁気力発生部21が備え
られ、これら電磁気力発生部21に巻回されたコイル2
2に電源が印加されると、電磁気力が発生する。
【0013】本発明によれば、シャフト12が回転する
過程で、高速に回転すると、偏心量が減少する。このと
き、シャフト12の回転速度を制御器24が感知するよ
うになり、制御器24から各コイル22側に電源印加信
号をマイコンで送る。このため、電源が当該コイル22
に印加されると、各電磁気力発生部21で電磁気力が発
生し、シャフト12を一側に引きつける。従って、シャ
フト12がベアリング11に対して強制的に偏心され、
オイル13の動圧が増加し、オイルホワール(Oil Whir
l)現象が減少することで、高速回転時の動特性が向上
される。
過程で、高速に回転すると、偏心量が減少する。このと
き、シャフト12の回転速度を制御器24が感知するよ
うになり、制御器24から各コイル22側に電源印加信
号をマイコンで送る。このため、電源が当該コイル22
に印加されると、各電磁気力発生部21で電磁気力が発
生し、シャフト12を一側に引きつける。従って、シャ
フト12がベアリング11に対して強制的に偏心され、
オイル13の動圧が増加し、オイルホワール(Oil Whir
l)現象が減少することで、高速回転時の動特性が向上
される。
【0014】図5は、本発明の第2実施形態のスピンド
ルモータの断面図であり、本発明の第1実施形態と同一
の構成要素は、同一符号を使用しながら本発明の第1実
施形態を説明する。本発明の第2実施形態は、ベアリン
グ11の内部にシャフト12を電磁気力で引きつける電
磁気力発生手段19が設けられる。電磁気力発生手段1
9は、シャフト12が一定速度以上に回転するときに発
生するオイルホワール(Oil Whirl)現象を抑制させる
もので、シャフト12を所望の方向に牽引し、偏心率が
増加するようになる。
ルモータの断面図であり、本発明の第1実施形態と同一
の構成要素は、同一符号を使用しながら本発明の第1実
施形態を説明する。本発明の第2実施形態は、ベアリン
グ11の内部にシャフト12を電磁気力で引きつける電
磁気力発生手段19が設けられる。電磁気力発生手段1
9は、シャフト12が一定速度以上に回転するときに発
生するオイルホワール(Oil Whirl)現象を抑制させる
もので、シャフト12を所望の方向に牽引し、偏心率が
増加するようになる。
【0015】電磁気力発生手段19は、電磁気力を発生
させる電磁石20がベアリング11の内部に放射状に多
数個形成される。これら電磁石20は、長方形状に構成
され、ベアリング11の外周面には各電磁石20がはめ
込まれる多数個の嵌合凹部23が備えられる。また、各
電磁石20は、シャフト12に向かう前方に上下側で一
対の電磁気力発生部21が設けられる。そして、各電磁
気力発生部21はコイル22が巻回され、これらコイル
22にはシャフト12の回転速度にしたがって電源が印
加される。即ち、シャフト12が高速で回転する過程
で、偏心量が減少するとき、電源が各コイル22に印加
され、そのため電磁気力発生部21で電磁気力が発生す
ることで、シャフト12が電磁石20側に引きつけられ
る。
させる電磁石20がベアリング11の内部に放射状に多
数個形成される。これら電磁石20は、長方形状に構成
され、ベアリング11の外周面には各電磁石20がはめ
込まれる多数個の嵌合凹部23が備えられる。また、各
電磁石20は、シャフト12に向かう前方に上下側で一
対の電磁気力発生部21が設けられる。そして、各電磁
気力発生部21はコイル22が巻回され、これらコイル
22にはシャフト12の回転速度にしたがって電源が印
加される。即ち、シャフト12が高速で回転する過程
で、偏心量が減少するとき、電源が各コイル22に印加
され、そのため電磁気力発生部21で電磁気力が発生す
ることで、シャフト12が電磁石20側に引きつけられ
る。
【0016】また、当該電磁気力発生部21ごとに誘導
電流を発生させる感知コイル22aが設けられる。感知
コイル22aは、シャフト12と電磁石20との間の距
離差にしたがって誘導電流を発生させ、誘導電流は増幅
器25で増幅された後、制御器24側に印加され、制御
器24を介して各電磁石20が制御される。即ち、制御
器24から送られる制御信号にしたがって当該電磁石2
0のコイル22に電源が印加され、そのため電磁気力発
生部21で電磁気力が発生し、シャフト12が所望の方
向に引きつけられる。例えば、シャフト12が回転する
過程で、ある一方向に引きつけられ、偏心された状態で
回転させることができる。そして、シャフト12が各電
磁石20に向けて連続的に偏心する状態、即ち、ベアリ
ング11の内部でスクロール(scroll)の状態に空転す
るようにオイル13の圧縮性が増加するようにできる。
電流を発生させる感知コイル22aが設けられる。感知
コイル22aは、シャフト12と電磁石20との間の距
離差にしたがって誘導電流を発生させ、誘導電流は増幅
器25で増幅された後、制御器24側に印加され、制御
器24を介して各電磁石20が制御される。即ち、制御
器24から送られる制御信号にしたがって当該電磁石2
0のコイル22に電源が印加され、そのため電磁気力発
生部21で電磁気力が発生し、シャフト12が所望の方
向に引きつけられる。例えば、シャフト12が回転する
過程で、ある一方向に引きつけられ、偏心された状態で
回転させることができる。そして、シャフト12が各電
磁石20に向けて連続的に偏心する状態、即ち、ベアリ
ング11の内部でスクロール(scroll)の状態に空転す
るようにオイル13の圧縮性が増加するようにできる。
【0017】このように構成された本発明の第2実施形
態では、ベアリング11の内部に放射状に構成された多
数個の電磁石20が設けられ、各電磁石20は、ベアリ
ング11内部に多数個備えられた嵌合凹部23にはめ込
み組立られる。また、各電磁石20は、シャフト12に
向かう前方に上下側で一対の電磁気力発生部21が備え
られ、これら電磁気力発生部21に巻回されたコイル2
2に電源が印加されると電磁気力が発生する。
態では、ベアリング11の内部に放射状に構成された多
数個の電磁石20が設けられ、各電磁石20は、ベアリ
ング11内部に多数個備えられた嵌合凹部23にはめ込
み組立られる。また、各電磁石20は、シャフト12に
向かう前方に上下側で一対の電磁気力発生部21が備え
られ、これら電磁気力発生部21に巻回されたコイル2
2に電源が印加されると電磁気力が発生する。
【0018】また、各電磁気力発生部21には、誘導電
流を発生させる感知コイル22aが備えられる。感知コ
イル22aはシャフト12と各電磁石20との距離差が
発生するとき、誘導電流を発生させ、かかる誘導電流は
増幅器25を経て制御器24側に送られる。従って、各
電磁石20に備えられた感知コイル22aで発生する誘
導電流に従い、制御器24により当該電磁石20が制御
される。
流を発生させる感知コイル22aが備えられる。感知コ
イル22aはシャフト12と各電磁石20との距離差が
発生するとき、誘導電流を発生させ、かかる誘導電流は
増幅器25を経て制御器24側に送られる。従って、各
電磁石20に備えられた感知コイル22aで発生する誘
導電流に従い、制御器24により当該電磁石20が制御
される。
【0019】シャフト12の制御過程を説明すると、シ
ャフト12が回転する過程で、高速回転すると、偏心量
が減少する。このとき、多数個の電磁石20に設けられ
た感知コイル22aでシャフト12との距離差、又は、
回転速度にしたがって誘導電流が発生し、これが増幅器
25で増幅された後、制御器24側に出力される。そし
て、制御器24は当該コイル22側に電源印加信号をマ
イコンで送る。このため、電源が当該コイル22に印加
されると、各電磁気力発生部21で電磁気力が発生し、
シャフト12を所望の方向に引きつける。従って、シャ
フト12がベアリング11に対して強制的に偏心され、
オイル13の動圧が増加して、オイルホワール(Oil Wh
irl)現象が減少することで、高速回転時の動特性が向
上される。また、シャフト12には各電磁石20に印加
される電源に伴って連続的に偏心されスクロール状態に
回転し、オイル13の圧力が増加する。
ャフト12が回転する過程で、高速回転すると、偏心量
が減少する。このとき、多数個の電磁石20に設けられ
た感知コイル22aでシャフト12との距離差、又は、
回転速度にしたがって誘導電流が発生し、これが増幅器
25で増幅された後、制御器24側に出力される。そし
て、制御器24は当該コイル22側に電源印加信号をマ
イコンで送る。このため、電源が当該コイル22に印加
されると、各電磁気力発生部21で電磁気力が発生し、
シャフト12を所望の方向に引きつける。従って、シャ
フト12がベアリング11に対して強制的に偏心され、
オイル13の動圧が増加して、オイルホワール(Oil Wh
irl)現象が減少することで、高速回転時の動特性が向
上される。また、シャフト12には各電磁石20に印加
される電源に伴って連続的に偏心されスクロール状態に
回転し、オイル13の圧力が増加する。
【0020】図8は、本発明の第3実施形態のスピンド
ルモータの断面図であり、本発明の第1実施形態と同一
の構成要素は、同一符号を使用しながら本発明の第3実
施形態を説明する。本発明の第3実施形態は、ベアリン
グ11の内部にはシャフト12を電磁気力で引きつける
電磁気力発生手段19が設けられる。電磁気力発生手段
19は、シャフト12が一定速度以上に回転するときに
発生するオイルホワール(Oil Whirl)現象を抑制させ
るもので、シャフト12を所望の方向と位置とに牽引
し、偏心率を増加させる。この電磁気力発生手段19
は、電磁気力を発生させる電磁石20がベアリング11
の内部に放射状に、またシャフト12の上下軸方向に多
数個形成される。これら電磁石20は長方形状に構成さ
れ、ベアリング11の外周面には、各電磁石20がはめ
込まれる多数個の嵌合凹部23が上下側に形成される。
ルモータの断面図であり、本発明の第1実施形態と同一
の構成要素は、同一符号を使用しながら本発明の第3実
施形態を説明する。本発明の第3実施形態は、ベアリン
グ11の内部にはシャフト12を電磁気力で引きつける
電磁気力発生手段19が設けられる。電磁気力発生手段
19は、シャフト12が一定速度以上に回転するときに
発生するオイルホワール(Oil Whirl)現象を抑制させ
るもので、シャフト12を所望の方向と位置とに牽引
し、偏心率を増加させる。この電磁気力発生手段19
は、電磁気力を発生させる電磁石20がベアリング11
の内部に放射状に、またシャフト12の上下軸方向に多
数個形成される。これら電磁石20は長方形状に構成さ
れ、ベアリング11の外周面には、各電磁石20がはめ
込まれる多数個の嵌合凹部23が上下側に形成される。
【0021】また、各電磁石20は、シャフト12に向
かう前方に一対の電磁気力発生部21が設けられる。そ
して、各電磁気力発生部21にはコイル22が巻回さ
れ、これらのコイル22にはシャフト12の回転速度に
したがって電源が印加される。即ち、シャフト12が高
速で回転する過程で、偏心量が減少するとき、電源が各
コイル22に印加され、そのため電磁気力発生部21で
電磁気力が発生し、シャフト12が電磁石20側に引き
つけられる。
かう前方に一対の電磁気力発生部21が設けられる。そ
して、各電磁気力発生部21にはコイル22が巻回さ
れ、これらのコイル22にはシャフト12の回転速度に
したがって電源が印加される。即ち、シャフト12が高
速で回転する過程で、偏心量が減少するとき、電源が各
コイル22に印加され、そのため電磁気力発生部21で
電磁気力が発生し、シャフト12が電磁石20側に引き
つけられる。
【0022】そして、電磁気力発生部21には、発生部
21ごとに誘導電流を発生させる感知コイル22aが設
けられる。この感知コイル22aは、シャフト12と電
磁石20との間の距離差を感知して誘導電流を発生す
る。かかる誘導電流は、増幅器25で増幅された後、制
御器24側に印加され、制御器24を介して各電磁石2
0が制御される。即ち、制御器24から送られる制御信
号にしたがって当該電磁石20のコイル22に電源が印
加され、電磁気力発生部21で電磁気力が発生し、シャ
フト12が所望の方向に引きつけられる。例えば、シャ
フト12が回転する過程で、当該シャフト12をある一
方向に引きつけ、偏心させた状態で回転させることがで
きる。そして、シャフト12が各電磁石20に向けて連
続的に偏心する状態、即ち、ベアリング11の内部でス
クロール(scroll)の状態で空転するようにして、オイ
ル13の圧縮性を増加させることができる。また、シャ
フト12の上下側に備えられた電磁石20が選択的に作
動されると、図11(a)、(b)に示すように、シャ
フト12が平行な振動モード、または円錐形の振動モー
ドに作動される。
21ごとに誘導電流を発生させる感知コイル22aが設
けられる。この感知コイル22aは、シャフト12と電
磁石20との間の距離差を感知して誘導電流を発生す
る。かかる誘導電流は、増幅器25で増幅された後、制
御器24側に印加され、制御器24を介して各電磁石2
0が制御される。即ち、制御器24から送られる制御信
号にしたがって当該電磁石20のコイル22に電源が印
加され、電磁気力発生部21で電磁気力が発生し、シャ
フト12が所望の方向に引きつけられる。例えば、シャ
フト12が回転する過程で、当該シャフト12をある一
方向に引きつけ、偏心させた状態で回転させることがで
きる。そして、シャフト12が各電磁石20に向けて連
続的に偏心する状態、即ち、ベアリング11の内部でス
クロール(scroll)の状態で空転するようにして、オイ
ル13の圧縮性を増加させることができる。また、シャ
フト12の上下側に備えられた電磁石20が選択的に作
動されると、図11(a)、(b)に示すように、シャ
フト12が平行な振動モード、または円錐形の振動モー
ドに作動される。
【0023】このように構成された本発明の第3実施形
態の電磁気力発生手段19は、ベアリング11の内部に
放射状で、そして、上下側に設けられた多数個の電磁石
20より構成され、各電磁石20は、ベアリング11内
部に上下側に多数個備えられた嵌合凹部23にはめ込み
組立られる。また、各電磁石20は、シャフト12に向
かう前方に一対の電磁気力発生部21が備えられ、これ
ら電磁気力発生部21に巻回されたコイル22に電源が
印加されると電磁気力が発生する。
態の電磁気力発生手段19は、ベアリング11の内部に
放射状で、そして、上下側に設けられた多数個の電磁石
20より構成され、各電磁石20は、ベアリング11内
部に上下側に多数個備えられた嵌合凹部23にはめ込み
組立られる。また、各電磁石20は、シャフト12に向
かう前方に一対の電磁気力発生部21が備えられ、これ
ら電磁気力発生部21に巻回されたコイル22に電源が
印加されると電磁気力が発生する。
【0024】また、各電磁気力発生部21には、誘導電
流を発生させる感知コイル22aが備えられる。感知コ
イル22aはシャフト12と各電磁石20との距離差が
発生するとき、誘導電流を発生させ、誘導電流は増幅器
25を経て制御器24側に送られる。従って、各電磁石
20に備えられた感知コイル22aで発生される誘導電
流に従い、制御器24を介して当該電磁石20が制御さ
れる。
流を発生させる感知コイル22aが備えられる。感知コ
イル22aはシャフト12と各電磁石20との距離差が
発生するとき、誘導電流を発生させ、誘導電流は増幅器
25を経て制御器24側に送られる。従って、各電磁石
20に備えられた感知コイル22aで発生される誘導電
流に従い、制御器24を介して当該電磁石20が制御さ
れる。
【0025】また、図11(a)は、シャフト12が平
衡な振動モードに作動される状態を示し、シャフト12
の上下側に備えられた各電磁石20が同時に作動すると
きを示している。一方、図11bは、円錐形振動モード
を示すもので、シャフト12の上下側に備えられた電磁
石20が互いに行き違うように作動するときを示してい
る。従って、シャフト12がベアリング11に対して強
制的に偏心され、オイル13の動圧が増加して、オイル
ホワール(Oil Whirl)現象が減少する。このため、高
速回転時の動特性が向上される。また、各電磁石20に
印加される電源によって、シャフト12は、連続的に偏
心されてスクロール状態に回転するためオイル13の圧
力が増加する。
衡な振動モードに作動される状態を示し、シャフト12
の上下側に備えられた各電磁石20が同時に作動すると
きを示している。一方、図11bは、円錐形振動モード
を示すもので、シャフト12の上下側に備えられた電磁
石20が互いに行き違うように作動するときを示してい
る。従って、シャフト12がベアリング11に対して強
制的に偏心され、オイル13の動圧が増加して、オイル
ホワール(Oil Whirl)現象が減少する。このため、高
速回転時の動特性が向上される。また、各電磁石20に
印加される電源によって、シャフト12は、連続的に偏
心されてスクロール状態に回転するためオイル13の圧
力が増加する。
【0026】図12は、本発明の第4実施形態のスピン
ドルモータの断面図であり、本発明の第1実施形態と同
一の構成要素は、同一符号を使用しながら本発明の第4
実施形態を説明する。本発明の第4実施形態は、ベアリ
ング11の内部にシャフト12を偏心させる電磁気力発
生手段19が設けられる。こうした電磁気力発生手段1
9は磁気力で作動する永久磁石20であってベアリング
11の内部に備えられる。永久磁石20は長方形に構成
され、ベアリング11の一側には永久磁石20がはめ込
まれる嵌合凹部23が備えられる。また、永久磁石20
は、シャフト12に向かう前方に多数個の電磁気力発生
部21が設けられる。各電磁気力発生部21はシャフト
12を牽引することができる大きさの磁束密度が維持さ
れるように着磁(magnetization)される。
ドルモータの断面図であり、本発明の第1実施形態と同
一の構成要素は、同一符号を使用しながら本発明の第4
実施形態を説明する。本発明の第4実施形態は、ベアリ
ング11の内部にシャフト12を偏心させる電磁気力発
生手段19が設けられる。こうした電磁気力発生手段1
9は磁気力で作動する永久磁石20であってベアリング
11の内部に備えられる。永久磁石20は長方形に構成
され、ベアリング11の一側には永久磁石20がはめ込
まれる嵌合凹部23が備えられる。また、永久磁石20
は、シャフト12に向かう前方に多数個の電磁気力発生
部21が設けられる。各電磁気力発生部21はシャフト
12を牽引することができる大きさの磁束密度が維持さ
れるように着磁(magnetization)される。
【0027】このように構成された本発明の第4実施形
態は、ベアリング11の内部にシャフト12を強制に偏
心させる電磁気力発生手段19が備えられる。電磁気力
発生手段19は、シャフト12が高速回転するとき、こ
れを一方向に引きつけ偏心するようにする。従って、オ
イル13の動圧が減少されず、オイルホワール(OilWhi
rl)現象が減少する。電磁気力発生手段19は、永久磁
石20より構成され、かかる永久磁石20は、ベアリン
グ11の一側に形成された嵌合凹部23にはめ込み組立
られる。また、永久磁石20にはシャフト12に向かう
前方に多数個の電磁気力発生部21が備えられ、これら
電磁気力発生部21はシャフト12を引きつけることが
できる磁束密度が形成されるように着磁される。従っ
て、電磁気力発生部21で磁気力が発生することで、シ
ャフト12が一方向に引きつけられ、シャフト12がベ
アリング11に対して強制的に偏心され、オイル13の
動圧が増加する。従って、オイルホワール(Oil Whir
l)現象が減少し、高速回転時の動特性が向上される。
態は、ベアリング11の内部にシャフト12を強制に偏
心させる電磁気力発生手段19が備えられる。電磁気力
発生手段19は、シャフト12が高速回転するとき、こ
れを一方向に引きつけ偏心するようにする。従って、オ
イル13の動圧が減少されず、オイルホワール(OilWhi
rl)現象が減少する。電磁気力発生手段19は、永久磁
石20より構成され、かかる永久磁石20は、ベアリン
グ11の一側に形成された嵌合凹部23にはめ込み組立
られる。また、永久磁石20にはシャフト12に向かう
前方に多数個の電磁気力発生部21が備えられ、これら
電磁気力発生部21はシャフト12を引きつけることが
できる磁束密度が形成されるように着磁される。従っ
て、電磁気力発生部21で磁気力が発生することで、シ
ャフト12が一方向に引きつけられ、シャフト12がベ
アリング11に対して強制的に偏心され、オイル13の
動圧が増加する。従って、オイルホワール(Oil Whir
l)現象が減少し、高速回転時の動特性が向上される。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ベアリ
ングの内部に電磁気力、また磁気力を発生させる電磁気
力発生手段が備えられる。従って、偏心量が減少すると
きシャフトが一方向に引きつけられベアリングとの偏心
量が増加する。従って、動圧が大きくなるため、高速回
転時の低騒音、低振動の動特性が向上する等の効果を奏
する。
ングの内部に電磁気力、また磁気力を発生させる電磁気
力発生手段が備えられる。従って、偏心量が減少すると
きシャフトが一方向に引きつけられベアリングとの偏心
量が増加する。従って、動圧が大きくなるため、高速回
転時の低騒音、低振動の動特性が向上する等の効果を奏
する。
【図1】 従来のモータの流体動圧ベアリング装置を示
す断面図。
す断面図。
【図2】 本発明の第1実施形態のモータを示す断面
図。
図。
【図3】 本発明の第1実施形態の電磁気力発生手段の
分離斜視図。
分離斜視図。
【図4】 本発明の第1実施形態の電磁気力発生手段の
平断面図。
平断面図。
【図5】 本発明の第2実施形態のモータを示す断面
図。
図。
【図6】 本発明の第2実施形態の電磁気力発生手段の
分離斜視図。
分離斜視図。
【図7】 本発明の第2実施形態の電磁気力発生手段の
平断面図。
平断面図。
【図8】 本発明の第3実施形態のモータを示す断面
図。
図。
【図9】 本発明の第3実施形態の電磁気力発生手段の
分離斜視図。
分離斜視図。
【図10】 本発明の第3実施形態の電磁気力発生手段
の平断面図。
の平断面図。
【図11】 (a)(b)は、本発明の第3実施形態の
振動モードを示す概略図。
振動モードを示す概略図。
【図12】 本発明の第4実施形態のモータを示す断面
図。
図。
【図13】 本発明の第4実施形態の電磁気力発生手段
の平断面図。
の平断面図。
10…ベース、11…ベアリング、12…シャフト、1
3…オイル、14…ステータ、15…コイル、16…ハ
ブ、17…ロータ、18…マグネット、19…電磁気力
発生手段、20…電磁石、20…永久磁石、21…磁気
力発生部、22…コイル、23…嵌合部、24…制御
器。
3…オイル、14…ステータ、15…コイル、16…ハ
ブ、17…ロータ、18…マグネット、19…電磁気力
発生手段、20…電磁石、20…永久磁石、21…磁気
力発生部、22…コイル、23…嵌合部、24…制御
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 1997−44168 (32)優先日 1997年8月30日 (33)優先権主張国 韓国(KR)
Claims (22)
- 【請求項1】 シャフトが内部で回転可能となるように
流体流れの空間を維持しつつ、前記シャフトを囲んで支
持する内部壁と、前記内部壁を囲みつつ、ベアリングシ
ステムを固定させることができる外部壁と、前記内部壁
と外部壁との間に位置し、前記シャフトと内部壁との間
の流体に一定の動圧を発生させるため、前記シャフトに
半径方向の引力が作用するようにするひとつ以上の電磁
気力発生手段と、前記内部壁と外部壁とを連結する上下
端壁と、前記シャフトが高速で回転する過程で動圧が下
がるとき、前記電磁気力発生手段に電流を供給し、前記
シャフトが引きつけられるように制御する制御器とから
なることを特徴とするベアリングシステム。 - 【請求項2】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発生
部と、該電磁気力発生部に巻かれているコイルとからな
る請求項1記載のベアリングシステム。 - 【請求項3】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発生
部と、該電磁気力発生部に巻かれると共に前記シャフト
と前記ベアリングの内部壁との間に形成された流体流れ
の空間の大きさが変化するにしたがい誘導電流を発生さ
せる感知コイルと、前記感知コイルに連結され誘導電流
を増幅させつつ、増幅された誘導電流量に伴って前記制
御器が制御されるようにする増幅器と、前記電磁気力発
生部に巻かれると共に、前記制御器の制御信号にしたが
って電磁気力を発生させ、前記シャフトを一方向に引き
つけるコイルとからなる請求項1記載のベアリングシス
テム。 - 【請求項4】 前記電磁気力発生手段が前記シャフトを
中心として半径方向に一定の角度を維持しながら2個以
上形成されることを特徴とする請求項1記載のベアリン
グシステム。 - 【請求項5】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発生
部と、該電磁気力発生部を巻いているコイルとからなる
請求項4記載のベアリングシステム。 - 【請求項6】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発生
部と、該電磁気力発生部に巻かれると共に前記シャフト
と前記ベアリングの内部壁との間に形成された流体流れ
の空間の大きさが変化するにしたがい誘導電流を発生さ
せる感知コイルと、前記感知コイルに連結され誘導電流
を増幅させつつ、増幅された誘導電流量に伴って前記制
御器が制御されるようにする増幅器と、前記電磁気力発
生部に巻かれると共に、前記制御器の制御信号にしたが
って電磁気力を発生させ、前記シャフトを一方向に引き
つけるコイルとからなる請求項4記載のベアリングシス
テム。 - 【請求項7】 前記電磁気力発生手段が前記シャフトの
軸方向に2個以上形成されることを特徴とする請求項1
記載のベアリングシステム。 - 【請求項8】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発生
部と、該電磁気力発生部を巻いているコイルとからなる
請求項7記載のベアリングシステム。 - 【請求項9】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発生
部と、該電磁気力発生部に巻かれると共に前記シャフト
と前記ベアリングの内部壁との間に形成された流体流れ
の空間の大きさが変化するにしたがい誘導電流を発生さ
せる感知コイルと、前記感知コイルに連結され誘導電流
を増幅させつつ、増幅された誘導電流量に伴って前記制
御器が制御されるようにする増幅器と、前記電磁気力発
生部に巻かれると共に、前記制御器の制御信号にしたが
って電磁気力を発生させ、前記シャフトを一方向に引き
つけるコイルとからなる請求項7記載のベアリングシス
テム。 - 【請求項10】 シャフトが内部で回転可能となるよう
に流体流れの空間を維持しつつ、前記シャフトを囲んで
支持する内部壁と、前記内部壁を囲みつつ、前記ベアリ
ングシステムを固定させることができる外部壁と、前記
内部壁と外部壁とを連結する上下端壁と、前記内部壁と
外部壁との間に位置し、前記シャフトと内部壁との間の
流体に一定の動圧を発生させるため、前記シャフトに引
力が作用するように磁気力を発生させ、前記シャフトを
半径方向に引きつける永久磁石とからなることを特徴と
するベアリングシステム。 - 【請求項11】 前記永久磁石が前記シャフトの軸方向
に沿って2個以上設けられたことを特徴とする請求項1
0記載のベアリングシステム。 - 【請求項12】 コイルが巻かれたステータと、前記ス
テータを上部に固定させるベースと、モータの回転軸と
して定義されるシャフトと、前記ステータと同軸上に位
置し、前記ステータを覆うシリンダ状の壁と、前記シリ
ンダ状の壁の内部に付着されて前記ステータと空隙をお
いているマグネットと、前記マグネットが回転可能とな
るようにシャフトに支持されるハブとから構成されるロ
ータと、シャフトが内部で回転可能となるように流体流
れの空間を維持しつつ、前記シャフトを囲んで支持する
内部壁と、前記内部壁を囲みつつ、前記ベアリングシス
テムを固定させることができる外部壁と、前記内部壁と
外部壁とを連結する上下端壁と、前記内部壁と外部壁と
の間に位置し、前記シャフトと内部壁との間の流体に一
定の動圧を発生させるため、前記シャフトに半径方向の
引力が作用するようにするひとつ以上の電磁気力発生手
段と、前記シャフトが高速で回転する過程で動圧が下が
るとき、前記電磁気力発生手段に電流を供給し、前記シ
ャフトが引きつけられるように制御する制御器とを備
え、前記シャフトが前記ステータと同軸上で回転するよ
うに前記ベースの上部に前記ステータを貫通して設置さ
れたベアリングシステムとからなることを特徴とするブ
ラシレスDCモータ。 - 【請求項13】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発
生部と、該電磁気力発生部に巻かれているコイルとから
なる請求項12記載のモータ。 - 【請求項14】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発
生部と、該電磁気力発生部に巻かれると共に前記シャフ
トと前記ベアリングの内部壁との間に形成された流体流
れの空間の大きさが変化するにしたがい誘導電流を発生
させる感知コイルと、前記感知コイルに連結され誘導電
流を増幅させつつ、増幅された誘導電流量に伴って前記
制御器が制御されるようにする増幅器と、前記電磁気力
発生部に巻かれると共に、前記制御器の制御信号にした
がって電磁気力を発生させ、前記シャフトを一方向に引
きつけるコイルとからなる請求項12記載のモータ。 - 【請求項15】 前記電磁気力発生手段が前記シャフト
を中心として半径方向に一定の角度を維持しながら2個
以上形成されることを特徴とする請求項12記載のモー
タ。 - 【請求項16】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発
生部と、該電磁気力発生部を巻いているコイルとからな
る請求項15記載のモータ。 - 【請求項17】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発
生部と、該電磁気力発生部に巻かれると共に前記シャフ
トと前記ベアリングの内部壁との間に形成された流体流
れの空間の大きさが変化するにしたがい誘導電流を発生
させる感知コイルと、前記感知コイルに連結され誘導電
流を増幅させつつ、増幅された誘導電流量に伴って前記
制御器が制御されるようにする増幅器と、前記電磁気力
発生部に巻かれると共に、前記制御器の制御信号にした
がって電磁気力を発生させ、前記シャフトを一方向に引
きつけるコイルとからなる請求項15記載のモータ。 - 【請求項18】 前記電磁気力発生手段が前記シャフト
の軸方向に2個以上設けられることを特徴とする請求項
12記載のモータ。 - 【請求項19】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発
生部と、該電磁気力発生部を巻いているコイルとからな
る請求項18記載のモータ。 - 【請求項20】 前記電磁気力発生手段は、電磁気力発
生部と、該電磁気力発生部に巻かれると共に前記シャフ
トと前記ベアリングの内部壁との間に形成された流体流
れの空間の大きさが変化するにしたがい誘導電流を発生
させる感知コイルと、前記感知コイルに連結され誘導電
流を増幅させつつ、増幅された誘導電流量に伴って前記
制御器が制御されるようにする増幅器と、前記電磁気力
発生部に巻かれると共に、前記制御器の制御信号にした
がって電磁気力を発生させ、前記シャフトを一方向に引
きつけるコイルとからなる請求項18記載のモータ。 - 【請求項21】 コイルが巻かれたステータと、前記ス
テータを上部に固定させるベースと、モータの回転軸と
して定義されるシャフトと、前記ステータと同軸上に位
置し、前記ステータを覆うシリンダ状の壁と、前記シリ
ンダ状の壁の内部に付着されて前記ステータと空隙をお
いているマグネットと、前記マグネットが回転可能とな
るようにシャフトに支持されるハブとから構成されるロ
ータと、シャフトが内部で回転可能となるように流体流
れの空間を維持しつつ、前記シャフトを囲んで支持する
内部壁と、前記内部壁を囲みつつ、前記ベアリングシス
テムを固定させることができる外部壁と、前記内部壁と
外部壁とを連結する上下端壁と、前記内部壁と外部壁と
の間に位置し、前記シャフトと内部壁との間の流体に一
定の動圧を発生させるため、前記シャフトに引力が作用
するように磁気力を発生させ、前記シャフトを半径方向
に引きつける永久磁石とを備え、前記シャフトが前記ス
テータと同軸上で回転するように前記ベースの上部に前
記ステータを貫通して設置されたベアリングシステムと
からなることを特徴とするブラシレスDCモータ。 - 【請求項22】 前記永久磁石が前記シャフトの軸方向
に沿って2個以上設けられたことを特徴とする請求項2
1記載のモータ。
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