JP2006329351A - 磁気軸受およびそれを用いたファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】非接触でオイル等の流体も不要な軸受を実現でき、ファンモータの歩留まり向上、信頼性向上、長寿命化および静音化ならびにコストダウンを図ること。
【解決手段】本発明は、円筒形状のステータマグネット１１と、ステータマグネット１１の外側に被せられる状態で配置される袋形状のロータマグネット１２とを備えており、ステータマグネット１１の外側とロータマグネット１２の内側とで磁力の反発を利用して、ステータマグネット１１とロータマグネット１２との間におけるラジアル方向およびスラスト方向の各々にギャップＧ１、Ｇ２が構成されている磁気軸受１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステータマグネットとロータマグネットとの磁力の反発を利用した磁気軸受およびこの磁気軸受を用いたファンモータに関し、より詳しくは、ステータマグネットとロータマグネットとの磁力の反発でラジアル方向およびスラスト方向の両方にギャップを構成して非接触の軸受を構成する磁気軸受およびこの磁気軸受を利用してファンを回転させるファンモータに関する。

一般に、軸受として用いられるボールベアリング（玉軸受）はインナーとアウターとがボール等の回転体を介して係合されているため、回転体との接触によるノイズや耐摩耗性の問題が生じる。このため、ファンモータに利用される軸受としては、動圧流体軸受を用いたものが考えられている（特許文献１、２参照。）。また、軸受としては、磁石を利用したものも考えられている（特許文献３〜６参照。）

特開平５−８３９１４号公報 特開２０００−３４１９０７号公報 特開２０００−１６１３５９号公報 特開昭４５−６８５８号公報 特開昭５８−６１３２５号公報 特開昭５９−１１３３１６号公報

しかしながら、動圧流体軸受ではオイル漏れや異物混入による不良を引き起こしやすく、ファンモータに利用した場合の歩留まりの悪化を招く原因となる。また、動圧流体軸受では、起動時や停止時の回転がある一定速以下になった時は動圧が働かないため、実際にはシャフトと軸受との金属接触を防止することは不可能である。また、特許文献３に記載の磁石を利用した軸受では、ラジアル方向およびスラスト方向に対する十分な支持力を得ることができず、ファンモータへ適用するには不十分である。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、円筒形状のステータマグネットと、ステータマグネットの外側に被せられる状態で配置される袋形状のロータマグネットとを備えており、ステータマグネットの外側とロータマグネットの内側とで磁力の反発を利用して、ステータマグネットとロータマグネットとの間におけるラジアル方向およびスラスト方向の各々にギャップが構成されている磁気軸受である。

このような本発明では、円筒形状のステータマグネットの外側に被せられる状態で袋形状のロータマグネットが配置されていることから、各々のマグネットの磁力の反発によってラジアル方向およびスラスト方向の各々に十分なギャップを構成でき、ステータマグネットと連結される回転対象物が回転する際には、ラジアル方向およびスラスト方向の各々に対して非接触かつ十分な支持力を得ることができる。

ここで、円筒形状のステータマグネットに対してロータマグネットは、ステータマグネットの外径より僅かに大きな内径を有する袋形状となっており、ステータマグネットの上側に被せられる構成となる。これにより、袋形状の内部でラジアル方向およびスラスト方向の両方向に十分な磁力による支持を行うことができる。

このロータマグネットの上方にはスラストマグネットを配置してもよく、スラストマグネットによってロータマグネットに対する浮き上がりを防止できる。また、スラストマグネットとして、ロータマグネットの上側部分を囲み込む形状にすれば、スラストマグネットによってローラマグネットの上部でのスラスト方向およびラジアル方向の支持を強化することができる。

また、本発明では、ステータマグネットとロータマグネットとの間で、ラジアル方向を反発させるための磁極と、スラスト方向を反発させるための磁極とが反転している。これにより、各マグネットへの着磁が容易となる。

さらに、本発明では、ステータマグネットとロータマグネットとの上側と下側とで磁力の構成が分離していることにより、各マグネットへの着磁の容易性を得るとともに、ラジアル方向およびスラスト方向の支持に必要な磁力のバランスを保つことができる。

また、本発明では、ステータマグネットの下端位置とロータマグネットの下端位置とをずらして設けることにより、各々のマグネットの端部での磁力の悪影響を解消することができる。ステータマグネットとロータマグネットとの間に形成されるギャップとしては、１０μｍ〜１５０μｍが好ましく、さらに好ましくは約１００μｍである。さらに、ステータマグネットのロータマグネットとの間に形成されるギャップを構成する領域の軸方向に沿った長さと軸方向と垂直な方向に沿った長さとの比は０．８〜１．０である。これにより、ステータマグネットとロータマグネットとの間の磁力の反発によってラジアル方向およびスラスト方向にバランス良く支持できるようになる。

ステータマグネットやロータマグネットとしては、例えばネオジウム系プラスチックマグネットを用いることで、成型性や着磁性の点で有利となる。なお、ネオジウム系プラスチックマグネットのほか、焼結マグネットなど他の材質を用いてもよい。

また、本発明は、このような磁気軸受を用い、ロータマグネットに連結してフィンを設け、このフィンをモータで回転させるファンモータである。上記の磁気軸受を用いることで、フィンの回転による接触音を無くし、効率良く回転させることができる。

したがって、本発明によれば、非接触でオイル等の流体も不要な軸受を実現でき、ファンモータの歩留まり向上、信頼性向上、長寿命化および静音化ならびにコストダウンを図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、第１実施形態に係る軸受を説明する模式断面図である。第１実施形態に係る磁気軸受１は、台座１０に取り付けられた円筒形状のステータマグネット１１と、このステータマグネット１１の上側に被せられる状態で配置される袋形状のロータマグネット１２とを備えており、ステータマグネット１１の外側とロータマグネット１２の内側とで磁力の反発を利用して、ステータマグネット１１とロータマグネット１２との間におけるラジアル方向およびスラスト方向の各々にギャップＧ１、Ｇ２が構成されているものである。

円筒形状のステータマグネット１１は、例えばネオジウム系プラスチックマグネットや焼結マグネットなど、成型性の良いマグネット材料が用いられる。ネオジウム系プラスチックマグネットは、ネオジウム磁石粉末と熱硬化性または熱可塑性の樹脂をバインダーとして圧縮成型または射出成型によって成形されるもので、磁気特性および機械的性に優れている。特に、ネオジウム系プラスチックマグネットは高強度のため薄肉化や所望の形状を構成するのが容易である。また、ネオジウム系プラスチックマグネットは等方性磁石であることから、各種パターンの着磁が可能である。したがって、ステータマグネット１１としては、ネオジウム系プラスチックマグネットを用いることが望ましい。

また、ロータマグネット１２も同様にネオジウム系プラスチックマグネットで構成するのが望ましい。ロータマグネット１２はステータマグネット１１の上部に被せられるよう、ステータマグネット１１の外径よりも僅かに大きい内径を有する袋形状に成形されている。なお、袋形状を構成するには、ネオジウム系プラスチックマグネットで一体成形しても、また筒状に成形したものに円盤状の蓋を取り付けて袋形状にしてもよい。

このようなステータマグネット１１にロータマグネット１２を被せた状態で、両マグネット間に磁力の反発を発生させてギャップＧ１、Ｇ２を構成するため、両マグネットが対向する面において同じ磁極となるよう着磁されている。例えば、ラジアル方向のギャップＧ１を構成するため、ステータマグネット１１のラジアル方向の外周面（外側面）はＮ極に着磁され、それに対向するロータマグネット１２のラジアル方向の内周面（内側面）もＮ極に着磁されている。これによってステータマグネット１１とロータマグネット１２との間でラジアル方向に沿った反発力が発生し、ラジアル方向のギャップＧ１が構成される。

また、スラスト方向のギャップＧ２を構成するため、ステータマグネット１１のスラスト方向の外周面（上面）はＳ極に着磁され、それに対向するロータマグネット１２のスラスト方向の内周面（下面）もＳ極に着磁されている。これによってステータマグネット１１とロータマグネット１２との間でスラスト方向に沿った反発力が発生し、スラスト方向のギャップＧ２が構成される。

本実施形態では、ステータマグネット１１とロータマグネット１２との磁力による反発を利用してラジアル方向およびスラスト方向の両方向で非接触の支持を行うが、ラジアル方向とスラスト方向とで各々磁極が反転している。図１に示す例では、ラジアル方向がＮ極による反発、スラスト方向がＳ極による反発となっている。これは、袋形状のマグネットに対して着磁を行う際に表裏の関係から生じるものである。このようにラジアル方向およびスラスト方向で磁極が異なっていても、各々の方向で対向するマグネット同士は同極になることから、問題なく各方向の反発による支持を実現できる。

また、ロータマグネット１２の上側には、ギャップＧ３を介してスラストマグネット１３が設けられており、ロータマグネット１２のスラスト方向上側から下側に向けての支持を行っている。すなわち、ステータマグネット１１とロータマグネット１２とでは、ラジアル方向については袋形状になっている部分で図中左右両方向の磁力バランスが保たれており、スラスト方向については図中上側に向けての支持を行っている。したがって、ロータマグネット１２の回転が低速の場合には問題ないが、高速に回転する場合にはロータマグネット１２の浮き上がりが発生する。

このため、ロータマグネット１２の上側にスラストマグネット１３を設けることで、ロータマグネット１２のスラスト方向に対する支持をステータマグネット１１とスラストマグネット１３とで挟み込むようにして、ロータマグネット１２について図中上下方向の磁力バランスを保ち、これによってロータマグネット１２の浮き上がりを防止している。

また、本実施形態の磁気軸受１においては、ステータマグネット１１の下端位置１１ａとロータマグネット１２の下端位置１２ａとがずれて配置されている。すなわち、ステータマグネット１１の下端位置１１ａとロータマグネット１２の下端位置１２ａとがスラスト方向に沿ってずれた位置関係となっている。このように下端位置１１ａ、１２ａをずらすことによって、下端位置１１ａ、１２ａで発生している相対向する面の裏側の磁極の影響で反発力が弱まってしまうことを防止できる。

ここで、ステータマグネット１１およびロータマグネット１２のサイズの関係ならびにギャップＧ１、Ｇ２について説明する。本実施形態の磁気軸受１では、円筒形状のステータマグネット１１に袋形状のロータマグネット１２を被せることでラジアル方向およびスラスト方向の両方向について磁力の反発を利用して非接触支持を行っているため、各方向での磁力バランスを保つ観点から、ラジアル方向およびスラスト方向でギャップＧ１、Ｇ２を構成する領域のサイズが重要となる。

本実施形態では、ギャップＧ１、Ｇ２を構成する領域の軸方向に沿った長さと軸方向と垂直な方向に沿った長さとの比（以下、「縦横比」と言う。）を０．８〜１．０にしている。また、ギャップＧ１、Ｇ２、Ｇ３は１０μｍ〜１５０μｍ、好ましくは１００μｍに設定している。この際、ギャップＧ１、Ｇ２、Ｇ３が１０μｍより狭いと各マグネット間の接触が起こりやすく、１５０μｍより広いと磁力のバランスが崩れて支持が不安定となる。したがって、このようなサイズとなるようステータマグネット１１およびロータマグネット１２を構成すれば、ステータマグネット１１に対してロータマグネット１２をラジアル方向およびスラスト方向の両方向にバランス良く支持できるようになる。

図２は、第１実施形態に係る軸受を用いたファンモータを説明する概略断面図である。ファンモータ１００は、第１実施形態に係る磁気軸受１を中心として、そのロータマグネット１２にロータ１０１が取り付けられ、このロータ１０１にフィン１０２が取り付けられた構造となっている。磁気軸受１の上側に配置されるスラストマグネット１３は、ファンモータ１００の外装の上蓋１００ａの裏面に取り付けられており、上蓋１００ａを取り付けることでスラストマグネット１３とロータマグネット１２とのギャップが正確に構成される。また、ロータ１０１の内側には駆動源となるモータ１０３が組み込まれている。

このようなファンモータ１００では、上記説明した第１実施形態に係る磁気軸受１によってロータ１０１およびフィン１０２が非接触で支持されていることから、ロータ１０１をモータ１０３によって回転させることによりメカニカルノイズを発生させずにフィン１０２を回転させることが可能となる。また、流体を用いない非接触の磁気軸受１によってダスト飛散や信頼性向上、長寿命化を図ることができる。

図３は、第２実施形態に係る軸受を説明する模式断面図である。第２実施形態に係る磁気軸受１は、台座１に取り付けられた円筒形状のステータマグネット１１、ステータマグネット１１の上側に被せられるロータマグネット１２、ロータマグネット１２の上側に配置されるスラストマグネット１３を備える点で図１に示す第１実施形態と同様であるが、ステータマグネット１１およびロータマグネット１２の上側と下側とで磁力の構成を分離して設けている点で相違する。

つまり、ステータマグネット１１については上側１１１と下側１１２とで磁力の構成が分離し、ロータマグネット１２については上側１２１と下側１２２とで磁力の構成が分離している。ステータマグネット１１の上側１１１とロータマグネット１２の上側１２１とは各々対向する面の磁極が同じになっており、ステータマグネット１１の上面およびロータマグネット１２の下面での反発力でスラスト方向のギャップＧ２を構成している。また、ステータマグネット１１の上側１１１の外側面およびロータマグネット１２の上側１２１の内側面での反発力で上側部分におけるラジアル方向のギャップＧ１１を構成している。

一方、ステータマグネット１１の下側１１２とロータマグネット１２の下側とは各々対向する面の磁極が同じとなっており、ステータマグネット１１の下側１１２の外側面およびロータマグネット１２の下側１２２の内側面での反発力で下側部分におけるラジアル方向のギャップＧ１２を構成している。なお、ギャップＧ１１、Ｇ１２、Ｇ２は１０μｍ〜１５０μｍ、好ましくは１００μｍである。

この磁気軸受１の上側部分においては、ステータマグネット１１の上側１１１の上面がＳ極、外側面がＮ極に着磁され、ロータマグネット１２の上側１２１の下面がＳ極、内側面がＮ極に着磁されている。これにより、ラジアル方向およびスラスト方向で着磁が各々同極となり、反発力が発生してギャップＧ１１、Ｇ２が構成される。

また、ステータマグネット１１の下側１１２の外側面はＮ極に着磁され、ロータマグネット１２の下側１２２の内側面もＮ極に着磁されている。これにより、ラジアル方向での着磁が同極となって反発力が発生し、ギャップＧ１２が構成される。

さらに、ロータマグネット１２の上面は、下面の磁極（Ｓ極）とは反対のＮ極に着磁される。したがって、ロータマグネット１２の上側に配置さえるスラストマグネット１３は、下面がＮ極に着磁されることでロータマグネット１２との間にギャップＧ３を構成できることになる。

また、ステータマグネット１１の上側１１１とロータマグネット１２の上側１２１における磁力の構成の各々の下端位置は、第１実施形態と同様にずらした状態で設けられている。また、ステータマグネット１１の下側１１２とロータマグネット１２の下側１２２における磁力の構成の各々の下端位置もずらした状態で設けられている。これにより、各々対向面の裏側の磁極による影響を緩和でき、確実な反発力による支持を行うことが可能となる。

ステータマグネット１１およびロータマグネット１２の上側と下側とで磁力構成を分離するには、例えば、各々のマグネットの中央部分の肉厚を薄くしたり、中央部分のみ非磁性体で構成したり、中央部分の着磁を行わないように構成すればよい。

このようにステータマグネット１１およびロータマグネット１２の上側と下側とで磁力構成を分離すると、高さのあるステータマグネット１１およびロータマグネット１２であっても着磁が容易となり、また、上記説明したギャップＧ１、Ｇ２を構成する領域の縦横比の設定を的確に行うことが可能となる。

図４は、第２実施形態に係る軸受を用いたファンモータを説明する概略断面図である。ファンモータ１００は、第２実施形態に係る磁気軸受１を中心として、そのロータマグネット１２にロータ１０１が取り付けられ、このロータ１０１にフィン１０２が取り付けられた構造となっている。磁気軸受１の上側に配置されるスラストマグネット１３は、ファンモータ１００の外装の上蓋１００ａの裏面に取り付けられており、上蓋１００ａを取り付けることでスラストマグネット１３とロータマグネット１２とのギャップが正確に構成される。また、ロータ１０１の内側には駆動源となるモータ１０３が組み込まれている。

このようなファンモータ１００では、上記説明した第２実施形態に係る磁気軸受１によってロータ１０１およびフィン１０２が非接触で支持されていることから、ロータ１０１をモータ１０３によって回転させることによりメカニカルノイズを発生させずにフィン１０２を回転させることが可能となる。また、流体を用いない非接触の磁気軸受１によってダスト飛散や信頼性向上、長寿命化を図ることができる。

図５は、第３実施形態に係る軸受を説明する模式断面図である。第３実施形態に係る磁気軸受１は、台座１に取り付けられた円筒形状のステータマグネット１１、ステータマグネット１１の上側に被せられるロータマグネット１２、ロータマグネット１２の上側に配置されるスラストマグネット１３、ステータマグネット１１およびロータマグネット１２の磁力構成が上下分離して設けられている点で図３に示す第２実施形態と同様であるが、ロータマグネット１２の上側に設けられるスラストマグネット１３が、ロータマグネット１２の上側部分を囲み込む形状に設けられている点で相違する。

すなわち、スラストマグネット１３は図中下方に開口する袋形状に設けられており、ロータマグネット１２の上側部分に被せるよう配置されることで、磁力の反発でロータマグネット１２をスラスト方向上側から支持するととも、ロータマグネット１２の上側部分をラジアル方向にも支持できるようになる。

ここで、この磁気軸受１のステータマグネット１１およびロータマグネット１２の着磁は第２実施形態と同様であり、上側部分においては、ステータマグネット１１の上側１１１の上面がＳ極、外側面がＮ極に着磁され、ロータマグネット１２の上側１２１の下面がＳ極、内側面がＮ極に着磁されている。これにより、ラジアル方向およびスラスト方向で着磁が各々同極となり、反発力が発生してギャップＧ１１、Ｇ２が構成される。

また、ステータマグネット１１の下側１１２の外側面はＮ極に着磁され、ロータマグネット１２の下側１２２の内側面もＮ極に着磁されている。これにより、ラジアル方向での着磁が同極となって反発力が発生し、ギャップＧ１２が構成される。

また、ステータマグネット１１の上側１１１とロータマグネット１２の上側１２１における磁力の構成の各々の下端位置は、第１実施形態と同様にずらした状態で設けられている。また、ステータマグネット１１の下側１１２とロータマグネット１２の下側１２２における磁力の構成の各々の下端位置もずらした状態で設けられている。これにより、各々対向面の裏側の磁極による影響を緩和でき、確実な反発力による支持を行うことが可能となる。

この磁気軸受１において、ロータマグネット１２はステータマグネット１１に被せられていることから、ロータマグネット１２全体のラジアル方向の支持はステータマグネット１１の外側面との間の磁力によって行われることになる。しかし、ロータマグネット１２が回転する際、ロータマグネット１２の上側の揺れが発生する可能性もある。そこで、本実施形態では、スラストマグネット１３を袋形状にして、ロータマグネット１２の上側部分を囲み込むように配置している。これによって、ロータマグネット１２の上側部分をラジアル方向およびスラスト方向の両方向で確実に支持することができ、ロータマグネット１２が回転した際の上側での揺れを確実に防止できる。

スラストマグネット１３の着磁は、ロータマグネット１２の上面がＮ極に着磁されていることから、対向するスラストマグネット１３の下面はＮ極に着磁される。また、ロータマグネット１２における上側１２１の外側面はＳ極に着磁されるため、スラストマグネット１３の内側面もＳ極に着磁される。

なお、ステータマグネット１１およびロータマグネット１２とのギャップＧ１１、Ｇ１２、Ｇ２は１０μｍ〜１５０μｍ、好ましくは１００μｍであり、ロータマグネット１２とスラストマグネット１３とのギャップ３も同様に１０μｍ〜１５０μｍ、好ましくは１００μｍである。

図６は、第３実施形態に係る軸受を用いたファンモータを説明する概略断面図である。なお、この図では外装が省略されている。ファンモータ１００は、第３実施形態に係る磁気軸受１を中心として、そのロータマグネット１２にロータ１０１が取り付けられ、このロータ１０１にフィン１０２が取り付けられた構造となっている。磁気軸受１の上側に配置されるスラストマグネット１３は、ファンモータ１００の外装の上蓋（図示せず）の裏面に取り付けられており、上蓋を取り付けることでスラストマグネット１３とロータマグネット１２とのギャップが正確に構成される。また、ロータ１０１の内側には駆動源となるモータ１０３が組み込まれている。

このようなファンモータ１００では、上記説明した第３実施形態に係る磁気軸受１によってロータ１０１およびフィン１０２が非接触で支持されていることから、ロータ１０１をモータ１０３によって回転させることによりメカニカルノイズを発生させずにフィン１０２を回転させることが可能となる。また、流体を用いない非接触の磁気軸受１によってダスト飛散や信頼性向上、長寿命化を図ることができる。さらに、ロータマグネット１２が回転する際の上側部分の揺れも確実に防止でき、ロータ１０１およびフィン１０２の回転をスムーズに行うことが可能となる。

ここで、袋形状のスラストマグネット１３およびロータマグネット１２のサイズについての一例を図７の模式断面図に沿って説明する。ロータマグネット１２は、例えば外径がφ５．２ｍｍ、スラストマグネット１３は、例えば外径がφ６．４ｍｍとなっている。これらのマグネット間で構成されるスラスト方向およびラジアル方向のギャップＧ３は各々０．１ｍｍとなっている。また、スラストマグネット１３がロータマグネット１２に被せられている部分の軸方向に沿った長さをＣ、スラストマグネット１３が被せられていないロータマグネット１２の部分の軸方向に沿った長さをＤとした場合、Ｃ≧０．６ｍｍ、Ｄ≧０．４ｍｍとなっている。また、各マグネットの肉厚は０．５ｍｍである。

図８は、各マグネットの上側の形状について説明する模式断面図である。各マグネットの上側の形状としては、先に説明したような平面形状のもののほか、図８（ａ）、（ｂ）に示すものが考えられる。図８（ａ）に示す例は、ステータマグネット１１の先端がＲ形状となっており、このＲ形状に合わせてロータマグネット１２の内側および外側もＲ形状が設けられたものである。また、ロータマグネット１２の外側のＲ形状に合わせてスラストマグネット１３の対向する面にもＲ形状が設けられている。

また、図８（ｂ）に示す例は、ステータマグネット１１の先端が円錐形状となっており、この円錐形状に合わせてロータマグネット１２の内側および外側も円錐形状が設けられたものである。また、ロータマグネット１２の外側の円錐形状に合わせてスラストマグネット１３の対向する面にも円錐形状が設けられている。

いずれの例においても各マグネット間のギャップを略均一にすることで、磁力バランスが保たれ、磁力の反発によってロータマグネット１２をラジアル方向およびスラスト方向の両方向に非接触で支持できるようになる。

図９は、着磁電源回路について説明する回路図である。この着磁電源回路は、電源回路２０１、昇圧回路２０２、整流回路２０３、定電圧充電回路２０４、コンデンサ２０５、サイリスタ２０６、通電制御部２０７およびコイル２０８を備えている。この着磁電源回路では、先ず、定電圧充電回路２０４によって指定した電圧が電源回路２０１、昇圧回路２０２および整流回路２０３を介してコンデンサ２０５に蓄えられる。この状態で通電指令３００を通電制御部２０７に与えるとサイリスタ２０６に通電信号が送られ、コンデンサ２０５からコイル２０８に向けて一気に放電が行われる。

このような着磁電源回路を用いてマグネットの着磁を行うには、図１０に示す着磁装置を用いる。この着磁装置は、第２、第３実施形態に係る磁気軸受１のステータマグネット１１を着磁する装置である。この着磁装置では、ステータマグネット１１の上側と下側とで異なるコイル２０８ａ、２０８ｂおよび着磁ヨーク２０９ａ、２０９ｂを用いている。

着磁対象となるステータマグネット１１は、上側部分がバックヨーク２１０ａ、下側部分がバックヨーク２１０ｂに保持され、中央部分を非磁性体ガイド２１１によって保持されている。ここで、バックヨーク２１０ａ、２１０ｂは、例えばＳ20Ｃによって形成し、非磁性体ガイド２１１は、例えばステンレスやアセタールコポリマー樹脂によって形成されている。

これらバックヨーク２１０ａ、２１０ｂおよび非磁性体ガイド２１１によって保持されたステータマグネット１１の上側には着磁ヨーク２０９ａの先端凸部が当接し、下側には着磁ヨーク２０９ｂの先端凸部が当接している。着磁ヨーク２０９ａの先端凸部にはコイル２０８ａが巻き付けられ、着磁ヨーク２０９ｂの先端凸部にはコイル２０８ｂが巻き付けられている。

この状態で図９に示す着磁電源回路よりコイル２０８ａ、２０８ｂに電流を流すと、着磁ヨーク２０９ａ、２０９ｂの各先端凸部に磁場が発生し、ステータマグネット１１の上側および下側に所定の着磁が行われる。

なお、上記の例ではステータマグネット１１の着磁について説明したが、ロータマグネット１２やスラストマグネット１３も同様に行うことができる。着磁によって構成される磁極は、図１、図３、図５の「Ｎ」、「Ｓ」の符号で示されているが、これは一例であり、「Ｎ」、「Ｓ」が各々反転していてもよい。

また、各マグネットは各々一体型に設けることで生産性を向上できるが、形状が複雑になる場合などは分割して形成し、その後、組み立てて所望の形状を構成するようにしてもよい。

また、上記説明した磁気軸受１では、円筒形状のステータマグネット１１に袋形状のロータマグネット１２を被せる構成を示したが、ステータマグネット側を袋形状にして、その袋内に円筒形状のロータマグネットを挿入する構成であっても本発明と同様な磁力バランスを持った磁気軸受を実現できる。

第１実施形態に係る軸受を説明する模式断面図である。 第１実施形態に係る軸受を用いたファンモータを説明する概略断面図である。 第２実施形態に係る軸受を説明する模式断面図である。 第２実施形態に係る軸受を用いたファンモータを説明する概略断面図である。 第３実施形態に係る軸受を説明する模式断面図である。 第３実施形態に係る軸受を用いたファンモータを説明する概略断面図である。 スラストマグネットおよびロータマグネットのサイズについての一例を説明する模式断面図である。 各マグネットの上側の形状について説明する模式断面図である。 着磁電源回路について説明する回路図である。 着磁装置を説明する模式断面図である。

符号の説明

１…磁気軸受、１０…台座、１１…ステータマグネット、１２…ロータマグネット、１３…スラストマグネット、１００…ファンモータ、１０１…ロータ、１０２…フィン、１０３…モータ、Ｇ１…ギャップ、Ｇ２…ギャップ、Ｇ３…ギャップ

Claims (10)

1. 円筒形状のステータマグネットと、
   前記ステータマグネットの外側に被せられる状態で配置される袋形状のロータマグネットとを備えており、
   前記ステータマグネットの外側と前記ロータマグネットの内側とで磁力の反発を利用して、前記ステータマグネットと前記ロータマグネットとの間におけるラジアル方向およびスラスト方向の各々にギャップが構成されている
   ことを特徴とする磁気軸受。
2. 前記ロータマグネットのスラスト方向に沿った上側にスラストマグネットが設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
3. 前記スラストマグネットは、前記ロータマグネットの上側部分を囲み込む形状に設けられている
   ことを特徴とする請求項２記載の磁気軸受。
4. 前記ステータマグネットと前記ロータマグネットとの間におけるラジアル方向を反発させるための磁極と、スラスト方向を反発させるための磁極とが反転している
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
5. 前記ステータマグネットと前記ロータマグネットとの上側と下側とで磁力の構成が分離している
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
6. 前記ステータマグネットの下端位置と前記ロータマグネットの下端位置とがずれている
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
7. 前記ギャップは１０μｍ〜１５０μｍである
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
8. 前記ステータマグネットの前記ロータマグネットとの間の前記ギャップを構成する領域の軸方向に沿った長さと軸方向と垂直な方向に沿った長さとの比は０．８〜１．０である
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
9. 前記ステータマグネットと前記ロータマグネットとの少なくとも一方は、ネオジウム系プラスチックマグネットにより構成される
   ことを特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
10. 円筒形状のステータマグネットと、前記ステータマグネットの外側に被せられる状態で配置される袋形状のロータマグネットとを有する磁気軸受と、
    前記ロータマグネットと連結されるフィンと、
    前記フィンを回転させる駆動源となるモータとを備えており、
    前記磁気軸受は、前記ステータマグネットの外側と前記ロータマグネットの内側とで磁力の反発を利用して、前記ステータマグネットと前記ロータマグネットとの間におけるラジアル方向およびスラスト方向の各々にギャップが構成されている
    ことを特徴とするファンモータ。
    

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