(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の内部に回転機構を搭載する薄型の電子機器であって、前記回転機構が、
ラジアル方向が流体動圧軸受で支持されたシャフトに結合されている回転体と、
前記シャフトを回転させるブラシレス直流モータと、
前記ブラシレス直流モータの複数の電機子コイルに中点がそれぞれ接続された複数のスイッチング素子の組と、
前記複数のスイッチング素子の組をＰＷＭ制御して前記ブラシレス直流モータの回転速度を制御することが可能な駆動部とを有し、
前記駆動部が、前記スイッチング素子の組に、現在の回転速度から最低の回転速度まで複数回ステップ状に下位のデューティ比を設定して所定の回転速度で回転する前記ブラシレス直流モータを停止させる電子機器。
【請求項２】
前記ブラシレス直流モータが永久磁石を備えるロータが回転するアウターロータ型のモータである請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記流体動圧軸受が多孔質部に潤滑油を含んだ焼結金属で形成されている請求項１に記載の電子機器。
【請求項４】
前記シャフトと前記流体動圧軸受の間隙にあらかじめ充填された潤滑油を含む請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記ブラシレス直流モータが前記所定の回転速度で回転している間は、前記流体動圧軸受が流体潤滑で動作する請求項１に記載の電子機器。
【請求項６】
前記回転機構が前記電子機器の筐体内部の熱を放熱する放熱ファンを構成する請求項１に記載の電子機器。
【請求項７】
前記回転機構がハードディスク・ドライブまたは光学ドライブを構成する請求項１に記載の電子機器。
【請求項８】
前記電子機器がノートブック型パーソナル・コンピュータまたはタブレット端末である請求項１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型の電子機器に使用する流体動圧軸受の摩耗を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートブック型パーソナル・コンピュータ（ノートＰＣ）やタブレット端末などの薄型の電子機器は、放熱ファン、ハードディスク・ドライブ、または光学ドライブなどの回転機構を含むデバイスを搭載する。そしてこれらの回転機構は多くの場合に、小型化および薄型化などの点で優れているすべり軸受を採用している。すべり軸受は摩擦を低減するための潤滑形態により、軸と軸受の間の摺動面に流体潤滑膜を形成する方式と、軸受の摺動面に特殊な固体物質を付与して摩擦や摩耗を低減する固体潤滑という方式に分類することができる。
【０００３】
流体潤滑膜による潤滑方式を採用した軸受は、シャフトの摺動面を支える圧力を得る方式の違いにより流体動圧軸受（Fluid Dynamic Bearing）と流体静圧軸受（Fluid Dynamic Bearing）に分類することができる。流体動圧軸受では、シャフトと軸受の相対すべり運動によって流体潤滑膜に動圧を発生させる。流体静圧軸受では、軸受の外部から加圧した潤滑流体を摺動面に供給して流体潤滑膜にシャフトを支持する圧力を付与する。
【０００４】
特許文献１は、流体動圧軸受を組み込んだアウターロータ型のファン・モータを開示する。同文献には、鋳鉄部の軸部材の間に充填された潤滑油が軸部材の相対回転時に流体潤滑状態を形成することが記載されている。特許文献２は、軸受の潤滑状態を評価するストライベック曲線について開示する。特許文献３は、電子システムの電源がオフになったときに電機子コイルを短絡してブレーキをかけ、慣性によりモータが回転し続けている間にユーザが接触してけがをしたり、電源の再開が遅れることを防いだりする技術を開示する。特許文献４は、電源が切断されたときに、ファン・モータの駆動部に過大な電流を流さないようにするために、モータに複数の制動信号を付与する。制動回路はモータを発電制動するための抵抗素子を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４９１８２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２６９７６号公報
【特許文献３】特開２００７−１５９３９１号公報
【特許文献４】特開２０１１−１７２３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
軸受は、シャフトからラジアル荷重を受けるラジアル軸受とスラスト荷重を受けるスラスト軸受に分類することができる。ラジアル方向の荷重を支持する流体動圧軸受は、シャフトが回転している間にシャフトと軸受を流体潤滑膜で完全に分離して両者が直接接触しないようにしているため、一般的に摺動面の損傷による故障は少ないと考えられている。ところが、近年の薄型の電子機器に採用されている流体動圧軸受（ラジアル軸受）は比較的故障が発生し易い傾向にある。そして故障現象を分析すると、大半がシャフトと軸受の隙間に金属粉が堆積したことによる焼き付きであることが判明している。
【０００７】
したがって、金属粉が堆積する原因を解明して適切な対策を講じる必要がある。そこで本発明の目的は、薄型の電子機器に使用する流体動圧軸受の寿命を延長することが可能な回転機構を提供することにある。さらに本発明の目的は、簡単な方法で流体動圧軸受の寿命を延長することが可能な回転機構を提供することにある。さらに本発明の目的は、流体動圧軸受の寿命を延長する方法およびそのような方法を採用した電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、薄型の電子機器の筐体の内部に搭載する回転機構に採用する流体動圧軸受の寿命を延長する技術に関する。本発明の原理は、所定の回転速度で回転するモータを停止する際に、制動力を加えた方が制動力を加えない場合よりも流体動圧軸受におけるメタル・コンタクトの総コンタクト時間が低減するという新たな知見に基づいている。回転体は、ラジアル方向が流体動圧軸受で支持されたシャフトに結合されている。モータはシャフトに駆動力を付与して回転させる。駆動部は、モータによるシャフトに対する駆動力を停止してからシャフトが停止するまでの間の少なくとも一部の期間においてモータに制動力を付与する。
【０００９】
その結果、回転体が惰性で回転するときよりも停止までの時間を短縮することができ、停止時の総コンタクト時間を低減することができる。電子機器に搭載する回転機構では一般に運転と停止の繰り返し頻度が高いため、停止時の流体動圧軸受の摩耗を低減することは寿命の延長に有効である。モータが回転体と永久磁石が取り付けられたロータが結合されたシャフトを流体動圧軸受が支持するアウターロータ型のブラシレス直流モータでとすることができる。このようなモータは、慣性モーメントおよび回転エネルギーが大きいため惰性で停止する場合には、遅い回転速度で動作する時間が長くなり、総コンタクト時間が長くなるため本発明が特に有効である。
【００１０】
薄型の電子機器の筐体の内部に搭載する回転機構では、流体動圧軸受のシャフト方向の長さＬが短くなるため、混合潤滑または境界潤滑で動作し易くなり本発明が有効である。流体動圧軸受は多孔質部に潤滑油を含んだ焼結金属で形成することができる。そしてシャフトと流体動圧軸受の間隙にあらかじめ充填された潤滑油を含むように構成することができる。駆動部は、モータに印加する電圧をステップ状に低下させて制動力を加えることができる。この場合、駆動部に制動のための回路を追加する必要がなく速度制御だけを行う駆動部を利用して本発明を実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、薄型の電子機器に使用する流体動圧軸受の寿命を延長することが可能な回転機構を提供することができた。さらに本発明により、簡単な方法で流体動圧軸受の寿命を延長することが可能な回転機構を提供することができた。さらに本発明により、流体動圧軸受の寿命を延長する方法およびそのような方法を採用した電子機器を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】回転機構の機械的な構造を示す断面図である。
【図２】流体動圧軸受１０３を拡大した図である。
【図３】流体動圧軸受１０３の寿命を延長するシステム２００の機能ブロック図である。
【図４】ステップ状に速度を低下させてモータ１０７を停止させるときの様子を示す図である。
【図５】流体動圧軸受の設計パラメータを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
流体動圧軸受の設計パラメータには、摺動面の接触圧力であるｐ値、摺動面の周速度であるＶ値、およびそれらの積であるｐＶ値などがある。Ｖ値は、シャフトの回転速度に対応する。ｐ値は軸受金属の疲労強度に関連し、Ｖ値はシャフトの振動による固体接触に関連し、ｐＶ値は発熱に関連する。ここに、接触圧力ｐは軸受の内径をＤ、軸受のシャフト方向の長さをＬ、およびシャフトによる軸受荷重をＰとしたときにｐ＝Ｐ／ＤＬの関係がある。
【００１４】
そして、これらのパラメータには図５（Ａ）に示すようにそれぞれ許容最大値が存在している。流体潤滑膜を形成する潤滑方式に関しては、摩擦係数と摩擦に関連する軸受のパラメータの関係を図５（Ｂ）に示すストライベック線図が説明している。ストライベック線図では、軸受の摩耗に関連する摩擦係数と、潤滑油の粘度η、Ｖ値、およびｐ値を組み合わせて計算した軸受定数（ηＶ／ｐ）の関係により、動作状態を流体潤滑、混合潤滑、および境界潤滑に分類している。ここに軸受定数は、流体潤滑膜の厚さを支配するパラメータとしての意義を有している。
【００１５】
流体潤滑は、摺動面の荷重が十分な厚さの流体潤滑膜に支持されている動作領域で、シャフトと軸受が直接接触しないため摩擦は小さく摩耗はほとんど発生しない。流体潤滑は、一般的にはＶ値やｐＶ値の制限を受けない。混合潤滑は、流体潤滑よりもｐ値が大きくなったり、Ｖ値が小さくなったりしたときの動作領域である。混合潤滑では、摺動面が薄い流体潤滑膜に支持されて軸受面とシャフトの凸部同士に接触が生ずるため、一般的にはｐＶ値の制限を受ける。
【００１６】
境界潤滑は、混合潤滑よりもさらにｐ値が大きくなったり、Ｖ値が小さくなったりしたときの動作領域である。境界潤滑では、流体潤滑膜が摺動面の一部にしか存在しないため軸受面とシャフトの凸部同士の接触が混合潤滑よりも頻繁に発生し、一般的にはｐＶ値やＶ値の制限を受ける。混合潤滑および境界潤滑では、シャフトと軸受の接触により軸受の内面が摩耗する。
【００１７】
電子機器に使用する流体動圧軸受は、通常の使用状態ではシャフトが鉛直方向を向くように配置されているため接触圧力ｐが小さく、さらに回転速度も比較的高速に設定できるため流体潤滑で動作させることができる。流体潤滑で動作する限りシャフトと軸受は接触しないため金属粉が発生することはないが、金属粉が発生している事実から推定するとシャフトと軸受が何らかの原因で金属粉を生成する程度以上に接触していることは明らかである。
【００１８】
シャフトと軸受が接触しているということは、設計パラメータを流体潤滑になるように設定したにもかかわらず流体動圧軸受が混合潤滑または境界潤滑で動作していると考えることができる。ここで、薄型の電子機器に搭載された回転機構に使用する流体動圧軸受に特有の故障原因が存在するか否かを検討してみる。薄型の電子機器に搭載する回転機構では軸受のシャフト方向の長さＬが短くなる。
【００１９】
そのため軸受荷重Ｐが従来と同じであったとしても接触圧力（ｐ＝Ｐ／ＤＬ）が増加してその分だけ軸受定数（ηＶ／ｐ）が低下する。また、軸受定数の低下を補うためにシャフトと軸受内面の隙間を可能な限り小さくして流体潤滑膜の動圧を増大させているために、軸受定数が低下して流体潤滑が崩れるとシャフトと軸受の直接接触（メタル・コンタクト）の頻度が一層増加する特質を備えている。
【００２０】
回転部が回転するときの運動エネルギーは、回転部の慣性モーメント（ＧＤ２）と角速度の２乗に比例する。回転部が惰性で自然に停止するときは、回転部の運動エネルギーを流体軸受とシャフトの摩擦力や回転体の風損などで消費するため、運動エネルギーが大きいほどまた消費エネルギーが小さいほど停止までの時間が長くなる。たとえば、電子機器の筐体の熱を放熱する放熱ファンでは慣性モーメントが大きく回転速度も速いため惰性で停止するまでの間に遅い回転速度で動作する時間が長くなる。このとき流体動圧軸受は遅い回転速度のときに混合潤滑または境界潤滑で動作していると考えられる。
【００２１】
ここで、シャフトに制動力を付与して停止すれば、惰性で停止させるよりも停止までの時間を短縮して混合潤滑または境界潤滑で動作する時間を短くできることは推定できるが、それが流体動圧軸受の摩耗の低減に有効か否かはさらに検証が必要である。本発明においては現実に摩耗が少なくなるかどうかを確証するために、特別な装置を開発した。その装置は、シャフトと流体動圧軸受の間に印加した電圧を監視して、電圧が低下したときに両者の接触を検出することができる。装置を接続した回転機構を回転させると、一定値以上の回転速度においては装置が継続的に高い電圧を検出するが、モータを惰性で停止させると停止するまでの間に電圧が上下してメタル・コンタクトが頻発していることがわかった。
【００２２】
つぎに、惰性で停止するよりも停止時間を短縮するために、モータの駆動力を停止した瞬間から停止するまでの間にシャフトに制動力を加えてみた。その結果、制動を付与して停止させるほうが惰性で停止させるよりもメタル・コンタクトの回数が少ないことがわかった。さらに、両者それぞれの１回当たりのメタル・コンタクトの合計時間（総コンタクト時間）も制動を付与した方が少なくなることがわかった。したがって、流体動圧軸受を備える回転機構を停止させる際には、惰性で停止させるよりも制動を付与した方が流体動圧軸受の摩耗を低減できることを確認できた。
【００２３】
図１は、薄型の電子機器の内部に搭載する、流体動圧軸受を採用した回転機構の断面図である。図２は、図１の軸受部分を拡大した図である。回転機構１００は、モータ１０７と回転体１１１を含む。回転機構１００が、電子機器の筐体の熱を放熱する放熱ファンの場合は回転体がブレードとなり、ハードディスク・ドライブまたは光学ドライブの場合はディスクおよびディスク・テーブルとなる。このような回転機構は、電子機器に搭載されるときはシャフトが鉛直方向を向くため、流体潤滑が十分に維持されている。
【００２４】
しかし、このような回転機構は電子機器の消費電力および騒音を低減するために、電子機器の動作状態に応じて頻繁に運転と停止を繰り返すため、停止時の流体動圧軸受に対するストレスが大きくなる。また、これらの回転機構は慣性モーメントが大きいため、惰性で停止するときは、モータの駆動を停止してから回転が停止するまで比較的長い時間を費やす。
【００２５】
ここに、惰性で停止するとは、モータのシャフト１０１に対する所定方向の駆動力を停止してから回転時の運動エネルギーを主としてシャフトの摩擦と回転部の風損で消費しながら停止することをいう。さらに惰性で停止するとは、モータの巻線の接続を変更したり駆動時と異なる極性の磁極を形成したりして発電制動、回生制動または逆転制動を付与しないことをいう。またモータによる駆動とは、回転体を目的に沿う方向に回転させることをいう。
【００２６】
モータ１０７は、ロータ１１５、ロータ１１５に結合されたシャフト１０１、シャフト１０１によるラジアル方向の軸受荷重を支持する流体動圧軸受１０３、流体動圧軸受１０３が使用する潤滑油をシールするシール・キャップ１３１、流体動圧軸受１０３を収納するハウジング１３３、ハウジング１３３に固定された電機子鉄心１２５、電機子鉄心１２５に巻回された電機子コイル１２３、およびロータ１１５の内側に固定された永久磁石１２１を含んで構成されている。
【００２７】
モータ１０７の下部には駆動部を実装した回路基板１２７が設けられている。モータ１０７は、ロータ１１５がシャフト１０１と一体になって電機子鉄心１２５の周囲を回転するアウターロータ型のブラシレスＤＣモータである。シャフト１０１が回転するときの慣性モーメントは、回転体１１１、ロータ１１５、永久磁石１２１、およびシャフト１０１の慣性モーメントの合計になり、インナーロータ型のブラシレスＤＣモータに比べて惰性で停止するまでの時間が長くなる。
【００２８】
一般に流体動圧軸受の中には、使用開始後にほとんど給油を必要としないオイルレス・ベアリング（無給油軸受または自己潤滑型軸受ともいう。）がある。オイルレス・ベアリングは、材料の違いによりプラスチック系、金属系、複層系、炭素黒鉛系、およびセラミック系などに分類することができる。金属系のオイルレス・ベアリングには、潤滑油を含油するための多孔質部を備える含油材料として、銅系または鉄系の粉末を焼結した焼結材、および特殊な処理をして多孔質化した鋳成銅合金材または成長鋳鉄材などがある。流体動圧軸受１０３は、銅系の焼結材に潤滑油を含油させた焼結含油軸受である。焼結材が含む潤滑油はシャフト１０１が回転するとポンプ作用でシャフト１０１と流体動圧軸受１０３の内面との間隙１５１に吸い出されシャフト１０１が停止すると毛細管現象で再び焼結材に入り込む。
【００２９】
流体動圧軸受１０３は、さらにあらかじめ間隙１５１に潤滑油を給油して使用する。その意味で流体動圧軸受１０３は、焼結材が含む潤滑油以外の潤滑油を使用しないオイルレス・ベアリングとは異なる。ただし、本発明は事前の給油を必要としないオイルレス・ベアリングに適用することもできる。流体動圧軸受１０３は動圧を効果的に生成するために内面に溝１５３を備えている。
【００３０】
シャフト１０１のスラスト荷重は、図示しないスラスト軸受で上下いずれの方向も負担する。スラスト軸受は本発明の説明に必要がないため説明を省略する。シール・キャップ１３１には多少の柔軟性があるため、シャフト１０１が停止して間隙１５１の潤滑油に動圧が生じない間は、シャフト１０１と流体動圧軸受１０３の内面がメタル・コンタクトする。シャフト１０１が回転するとポンプ作用により焼結材から吸い出された潤滑油とあらかじめ隙間１５１に充填された潤滑油がいわゆる油のくさびを形成して、シャフト１０１と流体動圧軸受１０３の間に動圧を生じさせる。
【００３１】
シャフト１０１が一定以上の回転速度で回転するときに、潤滑油膜の動圧がシャフト１０１と流体動圧軸受１０３がメタル・コンタクトをしないように分離する。所定の動圧が発生している間は、シャフト１０１は潤滑油膜の上を滑るように回転する。シャフト１０１はステンレスで形成されているため、停止時には動圧が小さくなるにしたがってシャフト１０１と流体動圧軸受１０３との間の潤滑油膜が薄くなってメタル・コンタクトが発生してシャフト１０１が焼結材を削り取る。削り取られた金属粉は間隙１５１に堆積して焼き付きの原因になる。
【００３２】
モータ１０７はアウターロータ型であるため、回転体１１１、ロータ１１５、永久磁石１２１およびシャフト１０１などによるラジアル方向のすべての軸受荷重は流体動圧軸受１０３が負担する。回転機構１００は薄型化を図っているため軸受の長さＬが短く軸受定数が小さい傾向にある。流体動圧軸受１０３は、動圧を大きくするために間隙１５１のサイズｔを２μｍ〜４μｍ程度まで狭くしている。したがって流体動圧軸受１０３は回転速度が低下すると混合潤滑または境界潤滑で動作し易い。
【００３３】
図３は、流体動圧軸受１０３の寿命を延長するシステム２００の機能ブロック図である。回転機構１００は一例として、回転体１１１をブレードとする電子機器の放熱ファンとすることができる。システム２００は、直流電源１７９、制御部１８１、駆動部１７７およびモータ１０７を含んでいる。直流電源１７９は、ＡＣ／ＤＣアダプタまたは電池などの電力源と、電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを含んでいる。
【００３４】
直流電源１７９は、制御部１８１、駆動部１７７、およびモータ１０７に所定の直流電圧で電力を供給する。システム１８１は、プログラム、温度センサ、およびコントローラなどで構成され、温度センサが検出した温度に応じてモータ１０７の回転速度を決定して駆動部１７７に速度設定値を送る。駆動部１７７は、システム１８１から受け取った速度設定値とモータ１０７の回転速度により速度制御したり停止したりする。駆動部１７７は、モータ１０７の回転速度を検出してシステム１８１に送る。
【００３５】
モータ１０７は、ステータの電機子鉄心１２５にスター接続で巻回された３個の電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃと、ロータ１１５に取り付けられた極性の異なる２個の永久磁石１２１ａ、１２１ｂを含んでいる。電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃの中性点は、ライン１７１で駆動部に接続されている。電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃは、それぞれ直流電源１７９とグランドとの間に直列に接続された３対のＮ型のＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃの中点に接続されている。
【００３６】
ＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃはそれぞれ、ハイサイドのＦＥＴのドレインが直流電源１７９に接続され、ローサイドのＦＥＴのソースがグランドに接続され、ゲートが駆動部１７７に接続されている。ＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃは、電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃとの間で３個のＨブリッジ回路を構成する。モータ１０７の構成は周知である。
【００３７】
つぎにシステム２００の動作を説明する。制御部１８１は、現在の回転速度と温度センサの出力によりモータ１０７の回転速度を決定する。一例として制御部１８１は、モータの回転数を、４５５０、３８５０、３５００、２８００ｒｐｍの４段階のいずれかに制御するか停止させる。たとえば４５５０ｒｐｍで一定に制御するときに、制御部１８１はそれに対応する速度設定値を駆動部１７７に送る。
【００３８】
駆動部１７７は、モータ１０７の回転速度と速度設定値が一致するようにＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｄをＰＷＭ制御して、電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃに印加する電圧を制御する。駆動部１７７は、あるタイミングではいずれか一つの対のハイサイドのＦＥＴと他の一つの対のローサイドのＦＥＴを選択して、モータ１０７が速度設定値に対応する回転速度で回転するようにそれらのデューティを調整する。残りのＦＥＴはオフになり、ローサイドのＦＥＴがオフになる電機子コイルは電流が流れないフローティング状態になる。
【００３９】
たとえば、電機子コイル１２３ａ、１２３ｃに流れた電流により生成された磁界が合成されて、磁界の空間ベクトルが形成される。駆動部１７７は、フローティング状態の電機子コイル１２３ｂに誘起された電圧を検出してロータ１１５の回転位置を検出しＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃの動作を制御して磁界の空間ベクトルを回転させる。永久磁石１２１ａ、１２１ｂは、電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃの回転するベクトル磁界から吸引力または反発力を受けてとベクトル磁界と同じ方向に回転する。
【００４０】
制御部１８１は、回転速度を変更するときに速度設定値を変更する。これまでの停止方法では、制御部１８１がモータ１０７の回転を停止するときに速度設定値をゼロにすると、駆動部１７７はデューティをゼロにしてＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃをすべてオフにして惰性で停止させていた。このとき電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃはすべてフローティング状態になり、モータ１０７の電磁力による制動力は生成されない。本実施の形態では制御部１８１が、モータ１０７を停止させる際に現在の回転速度に対応する速度設定値を回転速度の遅い速度設定値にステップ状に変更して駆動部１７７に送る。
【００４１】
図４は、ステップ状に速度を低下させてモータ１０７を停止させるときの様子を示す図である。ライン２０１は、惰性により停止する状態を示しており、時刻ｔ０でＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃをオフにしたときに、時刻ｔ１で回転が停止する様子を示している。ライン２０３は、回転速度をステップ状に低下させたときに時刻ｔ２で回転が停止する様子を示している。ライン２０３では、回生制動が行われるためステップ状の各回転速度間で低下する回転速度の単位時間当たりの低下率がライン２０１に比べて大きくなっている。
【００４２】
たとえば制御部１８１は、モータ１０７が４５５０ｒｐｍで回転しているときに回転を停止するために時刻ｔ０で３８５０ｒｐｍに相当する速度設定値を送り、回転数が３８５０ｒｐｍまで減速するとただちに３５００ｒｐｍに相当する速度設定値を送る。同様の手順で順番に２８００、２０００ｒｐｍに相当する速度設定値を送り、２０００ｒｐｍまで減速するとただちに時刻ｔ３ですべてのＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃをオフにする。
【００４３】
すなわち、駆動部１７７が４５５０ｒｐｍで回転しているときに３８５０ｒｐｍに相当するデューティで電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃの電圧を制御すると、３８５０ｒｐｍに回転数が低下するまでモータ１０７は直流発電機として動作し、ＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃのオン期間に直流電源１７９で電力が回収されて制動力が発生する。ＦＥＴ１７３ａ〜１７３ｃのオフ期間は回生制動が行われないため、オン期間の長い速い回転速度の方が制動力は大きい。したがって、４５５０ｒｐｍから２０００ｒｐｍまで１段で回転速度を低下させるよりもステップ状に回転速度を低下させた方が停止までの時間を短くすることができる。実験の結果では図４のようにステップ状に回転速度を低下させることで、ｔ２をｔ１の７０％から９０％程度まで短縮することができた。
【００４４】
制動を付与するためのステップ状の各回転速度は、通常動作で使用する回転速度とは異なるものであってもよい。上記構成は、モータ１０７を停止させるときに制御部１８１がステップ状の速度設定値を送るようにプログラムを変更するだけでよいため、ハードウェアの変更をしないでも実現することができる。また、ステップ状に減速する際に、駆動部１７７が電機子コイル１２３ａ〜１２３ｃを短絡して制動したり、逆方向に回転する磁界を発生させたりして制動したりすることも可能である。また、停止操作を開始してから完全に停止するまで制動を継続的に付与するようにしてもよい。
【００４５】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００４６】
１０１  シャフト
１０３  流体動圧軸受
１０７  モータ
１１１  回転体
１１５  ロータ
１２１  永久磁石
１２３  電機子コイル
【図１】
0005711185.tif 000002
【図２】
0005711185.tif 000003
【図３】
0005711185.tif 000004
【図４】
0005711185.tif 000005
【図５】
0005711185.tif 000006