(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース体に対して回転自在なモータ軸と、前記ケース体内に配設されて通電により磁力を発生するコイルと、該コイルとの吸引・反発力を利用して回転力を発生するマグネットと、前記モータ軸の周囲を覆うスリーブを有した動圧気体軸受とを備えたモータにおいて、
前記動圧気体軸受に対する補助軸受が、前記動圧気体軸受と直列配置され、
前記補助軸受における回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構が、前記補助軸受と並列配置され、
前記非接触式ディテントトルク発生機構の回転抑制時の所定のディテントトルクの大きさと補助軸受の摩擦トルクの大きさとの和が、前記モータ軸とスリーブとの揺動接触により発生する動圧気体軸受の接触摩擦トルクのモータ軸とスリーブとの凝着時の凝着時接触摩擦トルクの大きさより小に設定され、前記モータ軸とスリーブとを互いに離間した状態での動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクの大きさより大に設定されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記非接触式ディテントトルク発生機構が、前記モータ軸の周方向に極の替わる内周側磁石と、該内周側磁石より外周側に配設されて周方向に極の替わる外周側磁石とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記補助軸受が、転がり軸受であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記回転抑制時に、前記モータ軸が、前記ケース体に対して回転せず、前記スリーブが、前記ケース体に対して回転することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のモータ。
【請求項５】
前記モータ軸回転時のモータ軸の振動を吸収する振動吸収用Ｏリングが、前記ケース体と補助軸受との間に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動圧気体軸受を備えて回転体が高速回転するモータであって、特に、シロッコファンやターボブロワーなどと称される送風機器に用いられるモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータとして、シャフトをスリーブで支持する動圧気体軸受を用いたモータが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０７３０６８号公報（特に、図１参照）
【特許文献２】実開昭５７−１１３２号公報（特に、図１乃至図３、図６参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述した従来のモータは、単に、シャフトが回転することによってシャフトの外周面とスリーブの内周面との間に動圧が発生して軸受剛性が生じる構造であったため、モータに外乱が加えられるなどして回転体の回転軸が傾く方向にシャフトとスリーブとが相対的に揺動して接触すると動圧気体軸受の接触摩擦トルクが増大して動圧気体軸受の凝着や焼付きであるかじりが発生するという虞がある。
そこで、安全に回転を持続するために、滑り軸受と、この滑り軸受の外側に設けた転がり軸受と、滑り軸受から転がり軸受へ伝達される回転トルクが基準回転トルク以上となるまでは転がり軸受の回転を規制する回転規制手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の回転規制手段は、外側環状部材に取り付けられた弾性部材や連結部材が内側環状部材と当接する接触式の構造であったため、伝達される回転トルクが基準回転トルクを超えて転がり軸受で回転しているときも回転毎に弾性部材が当接して弾性部材が破損してしまうという問題や、伝達される回転トルクが基準回転トルクを超えたときに連結部材が破断して回転規制手段の構造自体が破損してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、モータに外乱が加えられるなどしてモータ軸とスリーブとが揺動接触して動圧気体軸受の接触摩擦トルクが増大する際の動圧気体軸受の凝着であるかじりを防止するとともに構造が破壊されることなく回転体のケース体に対する総回転数を揺動接触の発生前後で略一定にするモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本請求項１に係る発明は、ケース体に対して回転自在なモータ軸と、前記ケース体内に配設されて通電により磁力を発生するコイルと、該コイルとの吸引・反発力を利用して回転力を発生するマグネットと、前記モータ軸の周囲を覆うスリーブを有した動圧気体軸受とを備えたモータにおいて、前記動圧気体軸受に対する補助軸受が、前記動圧気体軸受と直列配置され、前記補助軸受における回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構が、前記補助軸受と並列配置され、前記非接触式ディテントトルク発生機構の回転抑制時の所定のディテントトルクの大きさと補助軸受の摩擦トルクの大きさとの和が、前記モータ軸とスリーブとの揺動接触により発生する動圧気体軸受の接触摩擦トルクのモータ軸とスリーブとの凝着時の凝着時接触摩擦トルクの大きさより小に設定され、前記モータ軸とスリーブとを互いに離間した状態での動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクの大きさより大に設定されていることにより、前述した課題を解決するものである。
ここで、本明細書において、「直列配置」とは、トルクが伝達される経路で直列となる関係の配置をいう。
また、「並列配置」とは、トルクが伝達される経路で並列となる関係の配置をいう。
【０００８】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたモータの構成に加えて、前記非接触式ディテントトルク発生機構が、前記モータ軸の周方向に極の替わる内周側磁石と、該内周側磁石より外周側に配設されて周方向に極の替わる外周側磁石とを備えていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【０００９】
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載されたモータの構成に加えて、前記補助軸受が、転がり軸受であることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１０】
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載されたモータの構成に加えて、前記回転抑制時に、前記モータ軸が、前記ケース体に対して回転せず、前記スリーブが、前記ケース体に対して回転することにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１１】
本請求項５に係る発明は、請求項４に記載されたモータの構成に加えて、前記モータ軸回転時のモータ軸の振動を吸収する振動吸収用Ｏリングが、前記ケース体と補助軸受との間に配設されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のモータは、ケース体に対して回転自在なモータ軸と、ケース体内に配設されて通電により磁力を発生するコイルと、このコイルとの吸引・反発力を利用して回転力を発生するマグネットと、モータ軸の周囲を覆うスリーブを有した動圧気体軸受とを備えていることにより、モータ軸およびスリーブの少なくとも一方が回転体として高速回転することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。
【００１３】
本請求項１に係る発明のモータによれば、動圧気体軸受に対する補助軸受が、動圧気体軸受と直列配置され、補助軸受における回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構が、補助軸受と並列配置され、非接触式ディテントトルク発生機構の回転抑制時の所定のディテントトルクの大きさと補助軸受の摩擦トルクの大きさとの和が、モータ軸とスリーブとの揺動接触により発生する動圧気体軸受の接触摩擦トルクのモータ軸とスリーブとの凝着時の凝着時接触摩擦トルクの大きさより小に設定され、モータ軸とスリーブとを互いに離間した状態での動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクの大きさより大に設定されていることにより、モータに外乱が加えられるなどしてモータ軸とスリーブとが揺動接触して動圧気体軸受の接触摩擦トルクが増大する際における動圧気体軸受に焼付きや凝着などのかじりが生じる前に動圧気体軸受の接触摩擦トルクと回転時粘性摩擦トルクとの和が回転抑制時の所定のディテントトルクと補助軸受の摩擦トルクとの和より大となり接触摩擦トルクが補助軸受に伝達されて動圧気体軸受だけでなく補助軸受においても回転が開始されるため、動圧気体軸受に致命的な損傷を与えることなく、回転体のケース体に対する総回転数を揺動接触の発生前後で変化なく略一定にすることができる。
さらに、ディテントトルク発生機構が非接触式であるため、補助軸受において回転が開始された場合であっても構造が破壊されることを回避することができる。
【００１４】
本請求項２に係る発明のモータによれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、非接触式ディテントトルク発生機構が、モータ軸の周方向に極の替わる内周側磁石と、この内周側磁石より外周側に配設されて周方向に極の替わる外周側磁石とを備えていることにより、補助軸受で回転が開始される前は内周側磁石と外周側磁石との吸引力が回転抑制時の所定のディテントトルクとなり、補助軸受で回転が生じているときは内周側磁石と外周側磁石との間で吸引力と反発力とが交互に作用して１回転の平均トルクが０になるため、補助軸受で回転が生じているときのディテントトルクによる損失を無にすることができる。
言い換えると、ディテントトルクが内周側磁石と外周側磁石との相対的な角度に応じて変化し、回転速度に応じては変化しないため、補助軸受で回転が生じているときのディテントトルクによる損失を無にすることができる。
【００１５】
本請求項３に係る発明のモータによれば、請求項１または請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、補助軸受が、転がり軸受であることにより、急激な劣化がなくてかじりが生じにくいため、モータ軸とスリーブとが揺動接触して動圧気体軸受の接触摩擦トルクと回転時粘性摩擦トルクとの和が回転抑制時の所定のディテントトルクと補助軸受の摩擦トルクとの和より大となったときに確実に補助軸受においても回転を開始させることができる。
【００１６】
本請求項４に係る発明のモータによれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、回転抑制時に、モータ軸が、ケース体に対して回転せず、スリーブが、ケース体に対して回転する所謂、スリーブ回転タイプであることにより、非接触式ディテントトルク発生機構が補助軸受における回転を抑制しているときにスリーブがケース体に対して回転せずにモータ軸がケース体に対して回転する所謂、シャフト回転タイプと比べて補助軸受の大きさが小さくなるため、その分だけ補助軸受の摩擦トルクを小さくして補助軸受による損失を小さくすることができる。
また、補助軸受は、軸受剛性がそれほど要求されないため、補助軸受を小さくしてモータ全体の重量増加を最小限に抑えることができる。
【００１７】
本請求項５に係る発明のモータによれば、請求項４に係る発明が奏する効果に加えて、モータ軸回転時のモータ軸の振動を吸収する振動吸収用Ｏリングが、ケース体と補助軸受との間に配設されていることにより、モータ軸回転時のモータ軸の振動が吸収されるため、モータ軸の振動による騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例であるモータを用いた送風機器を示す斜視図。
【図２】図１の符号２−２で視た側断面図であってモータ軸とスリーブとを互いに離間した状態での回転を示す図。
【図３】接触摩擦トルクと回転時粘性摩擦トルクとの和が回転抑制時の所定のディテントトルクとボールベアリングの摩擦トルクとの和より大となったときの回転を示す側断面図。
【図４】モータ軸とスリーブとの揺動接触前後の動圧気体軸受およびボールベアリングにおける回転数の変化を示す図。
【図５】モータ軸とスリーブとの揺動接触前後の動圧気体軸受およびボールベアリングにおける回転数とトルクの変化を示す図。
【図６】（Ａ）は動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクとボールベアリングの摩擦トルクと回転数との関係を示す図であり、（Ｂ）は羽根車の回転数と動圧気体軸受での回転数とボールベアリングでの回転数との関係を示す図。
【図７】本発明の第２実施例であるモータを用いた送風機器を示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、ケース体に対して回転自在なモータ軸と、ケース体内に配設されて通電により磁力を発生するコイルと、このコイルとの吸引・反発力を利用して回転力を発生するマグネットと、モータ軸の周囲を覆うスリーブを有した動圧気体軸受とを備えたモータにおいて、動圧気体軸受に対する補助軸受が、動圧気体軸受と直列配置され、補助軸受における回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構が、補助軸受と並列配置され、非接触式ディテントトルク発生機構の回転抑制時の所定のディテントトルクの大きさと補助軸受の摩擦トルクの大きさとの和が、モータ軸とスリーブとの揺動接触により発生する動圧気体軸受の接触摩擦トルクのモータ軸とスリーブとの凝着時の凝着時接触摩擦トルクの大きさより小に設定され、モータ軸とスリーブとを互いに離間した状態での動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクの大きさより大に設定されていることにより、モータに外乱が加えられるなどしてモータ軸とスリーブとが揺動接触して動圧気体軸受の接触摩擦トルクが増大した場合であっても回転体のケース体に対する総回転数を揺動接触の発生前後で変化なく略一定にし、補助軸受において回転が開始された場合であっても構造が破壊されることを回避するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
【００２０】
例えば、モータは、外乱が加えられる前の通常回転時に、動圧気体軸受において、モータ軸が回転せずにスリーブ側が回転する所謂、スリーブ回転タイプでもよいし、スリーブ側が回転せずにモータ軸が回転する所謂、シャフト回転タイプでもよい。
また、モータは、ブラシレスＤＣモータ（ブラシレス直流モータ）、ＡＣモータ（交流モータ）など高速回転するものであれば如何なるものであっても構わない。
補助軸受は、ボールベアリング等の転がり軸受、面接触または線接触する滑り軸受、略点で接触するピボット軸受など接触式軸受であれば如何なるものであっても構わない。
【００２１】
非接触式ディテントトルク発生機構は、永久磁石の磁力を用いてディテントトルクを発生させるもの、電磁石の磁力を用いてディテントトルクを発生させるもの、風力を用いてディテントトルクを発生させるものなど非接触式であれば如何なるものであっても構わない。
なお、風力を用いる場合は単に風を当てるだけではなく、回転方向一方へのトルクだけでなく回転方向他方へのトルクも発生させて回転抑制時のディテントトルクとし、補助軸受での回転が開始した後においては、磁力を用いた場合と同様、相対的な角度（位置）に応じて正弦波のように変化し、補助軸受での回転が開始した後の１回転あたりの平均ディテントトルクが０となるようにすることが望ましい。
【実施例１】
【００２２】
以下に、本発明の第１実施例であるであるモータ１００を用いた送風機器Ｂについて、図１乃至図６に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の第１実施例であるモータ１００を用いた送風機器Ｂを示す斜視図であり、図２は、図１の符号２−２で視た側断面図であってモータ軸１２０とスリーブ１３０とを互いに離間した状態での回転を示す図であり、図３は、接触摩擦トルクＴｓａと回転時粘性摩擦トルクＴａとの和が回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和より大となったときの回転を示す側断面図であり、図４は、モータ軸１２０とスリーブ１３０との揺動接触前後の動圧気体軸受であるスリーブ１３０およびボールベアリング１７１、１７２における回転数の変化を示す図であり、図５は、モータ軸１２０とスリーブ１３０との揺動接触前後の動圧気体軸受であるスリーブ１３０およびボールベアリング１７１、１７２における回転数とトルクの変化を示す図であり、図６（Ａ）は、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクＴａとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂと回転数との関係を示す図であり、図６（Ｂ）は、羽根車Ｗの回転数Ｎと動圧気体軸受であるスリーブ１３０での回転数Ｎａとボールベアリング１７１、１７２での回転数Ｎｂとの関係を示す図である。
【００２３】
本発明の第１実施例である送風機器Ｂは、図１および図２に示すように、モータ１００と、ハブＨと、羽根車Ｗと、空気吸引口Ｉと、空気排出口Ｅと、カバープレートＣとを備えている。
第１実施例のモータ１００は、ケース体１１０内においてモータ軸１２０に対してスリーブ１３０が回転するスリーブ回転タイプである。
ハブＨは、回転子であるスリーブ１３０と一体に嵌合されている。
羽根車Ｗは、ハブＨを介してスリーブ１３０と一体に嵌合され、羽根車Ｗには、モータ軸１２０が回転自在に挿通されている。
空気吸引口Ｉは、図１におけるモータ１００のケース体１１０の上部中央に設けられ、空気排出口Ｅは、図１におけるケース体１１０の側部に設けられている。
羽根車Ｗが高速回転することにより、外部の空気が、空気吸引口Ｉを介して内部の羽根車室内へ吸引され、羽根車室内の気圧が高まり、羽根車室内の空気が、空気排出口Ｅから排出される。
カバープレートＣは、間隔を空けて空気吸引口Ｉの図１における上方に配設され、異物の侵入などを防止するように構成されている。
【００２４】
続いて、モータ１００について詳しく説明する。
モータ１００は、ケース体１１０と、モータ軸１２０と、動圧気体軸受としてのスリーブ１３０と、マグネットとしてのロータマグネット１４０と、通電により磁力を発生するコイル１５０と、絶縁コアとしてのヨーク１６０と、補助軸受としてのボールベアリング１７１、１７２と、ボールベアリング１７１、１７２における回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構１８０とを備えている。
スリーブ１３０は、モータ軸１２０の周囲に微小の隙間を空けて配設されている。
【００２５】
スリーブ１３０の内周面およびモータ軸１２０の外周面の一方に、例えば、ヘリンボーン形状の溝を形成することにより、相対的に回転したときにモータ軸１２０の外周面とスリーブ１３０の内周面との間に動圧が発生して軸受剛性が生じる。
ロータマグネット１４０は、永久磁石で形成され、スリーブ１３０の外周に嵌合されてスリーブ１３０と一体に回転するように構成されている。
コイル１５０は、ロータマグネット１４０の外周でロータマグネット１４０と対向する位置にステータとして配置されるとともに基板１５１に取り付けられ、通電することにより磁力を発生するように構成されている。
ヨーク１６０は、コイル１５０の外周に配設されている。
【００２６】
補助軸受としての２つのボールベアリング１７１、１７２は、トルクが伝達される経路で動圧気体軸受であるスリーブ１３０と直列となる関係で配置されている。
具体的には、ボールベアリング１７１は、ベアリングホルダ１７３に保持され、図２におけるモータ軸１２０の上端を回転自在に支持している。
また、ベアリングホルダ１７３は、弾性材料で形成された振動吸収用Ｏリング１９１を介してケース体１１０に取り付けられている。
同様に、ボールベアリング１７２は、ベアリングホルダ１７４に保持され、図２におけるモータ軸１２０の下端側を回転自在に支持している。
また、ベアリングホルダ１７４は、弾性材料で形成された振動吸収用Ｏリング１９２を介してケース体１１０に取り付けられている。
【００２７】
非接触式ディテントトルク発生機構１８０は、トルクが伝達される経路で補助軸受としてのボールベアリング１７１、１７２と並列となる関係で配置されている。
具体的には、非接触式ディテントトルク発生機構１８０は、モータ軸１２０の周方向に極の替わる内周側磁石としての可動側環状磁石１８１と、可動側環状磁石１８１より外周側に配設されて周方向に極の替わる外周側磁石としての固定側環状磁石１８２とを備えている。
可動側環状磁石１８１は、図２におけるモータ軸１２０の下端にモータ軸１２０と一体に回転するように嵌合されている。
固定側環状磁石１８２は、可動側環状磁石１８１と対向する位置でケース体１１０に取り付けられている。
そして、可動側環状磁石１８１と固定側環状磁石１８２との吸引力により、ボールベアリング１７１、１７２における回転を抑制している。
【００２８】
また、モータ軸１２０の上端側には、内側スラストマグネット１７５が、モータ軸１２０と一体に回転するように嵌合されている。
内側スラストマグネット１７５の外周側で対向する位置には、外側スラストマグネット１７６が、ハブＨと一体に回転するように配設されている。
内側スラストマグネット１７５と外側スラストマグネット１７６との吸引力により、モータ軸１２０とスリーブ１３０とのスラスト方向における相対的な位置関係が安定するように構成されている。
【００２９】
そして、コイル１５０が通電して磁力を発生してロータマグネット１４０と協働して回転力が生じると、図２の太線一点鎖線で示すように、スリーブ１３０とロータマグネット１４０とハブＨと羽根車Ｗと外側スラストマグネット１７６とが、第１の回転子として回転する。
ここで、非接触式ディテントトルク発生機構１８０の回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和の大きさが、モータ軸１２０とスリーブ１３０とを互いに離間した状態での動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクＴａの大きさより大に設定されている。
そのため、モータ軸１２０は、まだ回転しない。
【００３０】
ここで、何らかにより、モータ１００に外乱が加えられて、モータ軸１２０とスリーブ１３０とが相対的に揺動して接触したとする。
このとき、動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａが発生して増大する。
ここで、非接触式ディテントトルク発生機構１８０の回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和の大きさが、モータ軸１２０とスリーブ１３０との揺動接触により発生する動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａのモータ軸１２０とスリーブ１３０との凝着時の凝着時接触摩擦トルクＴｋａの大きさより小に設定されている。
これにより、図３乃至図５に示すように、動圧気体軸受に焼付きや凝着などのかじりが生じる前に、動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａと回転時粘性摩擦トルクＴａとの和が、回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和より大となり、接触摩擦トルクＴｓａがボールベアリング１７１、１７２に伝達されて動圧気体軸受だけでなくボールベアリング１７１、１７２においても回転が開始される。
つまり、図３の太線二点鎖線で示すように、モータ軸１２０とボールベアリング１７１、１７２の内径側と可動側環状磁石１８１と内側スラストマグネット１７５とが、スリーブ１３０とロータマグネット１４０とハブＨと羽根車Ｗと外側スラストマグネット１７６とからなる第１の回転子から接触摩擦トルクＴｓａを受けて、第２の回転子として回転し始める。
【００３１】
なお、モータ軸１２０とスリーブ１３０とが接触して動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａと回転時粘性摩擦トルクＴａとの和が、回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和に満たない場合は、ボールベアリング１７１、１７２においてほとんど回転せず（接触の瞬間わずかに動くが半回転未満）、図２の太線一点鎖線で示すように、スリーブ１３０とロータマグネット１４０とハブＨと羽根車Ｗと外側スラストマグネット１７６とからなる第１の回転子だけが回転し続ける。
これは、かじりが生じる虞がないからである。
【００３２】
図４および図５に示すように、動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａと回転時粘性摩擦トルクＴａとの和が、回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和より大となった場合の移行期間は、数十ミリ秒と短い。
これは、モータ軸１２０とスリーブ１３０とが再び離間して動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａが０になり、可動側環状磁石１８１と固定側環状磁石１８２とが相対的に回転することにより吸引・反発を繰り返して相対的な角度（位置）に応じて可動側環状磁石１８１と固定側環状磁石１８２とによるディテントトルクＴｄが正弦波のように変化し、ボールベアリング１７１、１７２での回転が開始した後の１回転あたりの平均ディテントトルクが０になり、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクＴａとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとが釣り合い、すぐに動圧気体軸受のスリーブ１３０での回転数Ｎａと、ボールベアリング１７１、１７２での回転数Ｎｂが一定となるからである。
【００３３】
移行期間において、ボールベアリング１７１、１７２での回転数Ｎｂは、接触摩擦トルクＴｓａによって発生してＮｂまで増加する他方で、動圧気体軸受での回転数Ｎａは、接触摩擦トルクＴｓａによってＮ−Ｎｂまで減少するが、羽根車Ｗの回転数Ｎは、動圧気体軸受での回転数Ｎ−Ｎｂとボールベアリング１７１、１７２での回転数Ｎｂとの和であるため、殆ど変化しない。
また、移行後においても、羽根車Ｗの回転数Ｎは、動圧気体軸受での回転数Ｎ−Ｎｂとボールベアリング１７１、１７２での回転数Ｎｂとの和であるため、変化しない。
つまり、ボールベアリング１７１、１７２での回転が開始された後においては、可動側環状磁石１８１と固定側環状磁石１８２との１回転あたりの平均ディテントトルクが０になって損失がないため、羽根車Ｗの回転数Ｎは、揺動接触の発生前後で変化なく略一定になる。
【００３４】
ここで、図４に示すように、移行後の動圧気体軸受での回転数Ｎａが、ボールベアリング１７１、１７２での回転数Ｎｂより大である理由は、動圧気体軸受とボールベアリング１７１、１７２とが、図６（Ａ）に示す動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクＴａとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂと回転数との関係を有しているからである。
言い換えると、移行後においては、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクＴａとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとが釣り合うので、そのトルクに対応したそれぞれの回転数Ｎａ、Ｎｂとなるからである。
【００３５】
本実施例では、補助軸受が、転がり軸受の一例であるボールベアリング１７１、１７２である。
これにより、急激な劣化がなく、かじりが生じにくい。
つまり、動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａと回転時粘性摩擦トルクＴａとの和が回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和より大となったときに確実にボールベアリング１７１、１７２においても回転が開始されることに加えて、ボールベアリング１７１、１７２のボールが転がるので、そもそも、かじりが生じにくい。
【００３６】
さらに、一般的にボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂの大きさと動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクＴａ（摩擦トルク）の大きさとが釣り合ったときの、ボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂは、動圧気体軸受における回転数Ｎａより小さい。
つまり、動圧気体軸受を主、ボールベアリング１７１、１７２を従とした主従関係が維持される。
【００３７】
また、本実施例では、回転抑制時に、モータ軸１２０が、ケース体１１０に対して回転せず、スリーブ１３０が、ケース体１１０に対して回転する所謂、スリーブ回転タイプである。
これにより、シャフト回転タイプと比べて、ボールベアリング１７１、１７２の大きさが小さくなる。
つまり、シャフト回転タイプと比べて、ボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂが小さくなる。
【００３８】
さらに、本実施例では、モータ軸回転時のモータ軸１２０の振動を吸収する振動吸収用Ｏリング１９１、１９２が、ケース体１１０とボールベアリング１７１、１７２との間に配設されている。
これにより、モータ軸１２０も回転したときのモータ軸１２０の振動が吸収される。
つまり、モータ軸１２０の振動による騒音が低減される。
【００３９】
続いて、復旧までの一連の動作について説明する。
図６（Ｂ）の矢印Ａ１に示すように、コイル１５０へ電流を流すことにより、当初は、スリーブ１３０とロータマグネット１４０とハブＨと羽根車Ｗと外側スラストマグネット１７６とからなる第１の回転子が停止している状態から回転して（図２の状態）、例えば、所定の回転数である８０，０００回転／分まで羽根車Ｗの回転数Ｎが増加する。
言い換えると、動圧気体軸受において、停止している状態から回転して、所定の回転数である８０，０００回転／分まで羽根車Ｗの回転数Ｎが増加する。
【００４０】
そして、何らかにより、モータ１００に外乱が加えられて、モータ軸１２０とスリーブ１３０とが相対的に揺動して接触し、動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａが発生して増大し、動圧気体軸受に焼付きや凝着などのかじりが生じる前に、動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａと回転時粘性摩擦トルクＴａとの和が、回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和より大となる。
すると、矢印Ａ２に示すように、動圧気体軸受における回転数Ｎａが、５，１０００回転／分まで減少すると同時に、矢印Ｂ２に示すように、接触摩擦トルクＴｓａがボールベアリング１７１、１７２に伝達されて動圧気体軸受だけでなくボールベアリング１７１、１７２においても回転が開始されてボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂが、２９，０００回転／分まで増加する（図３の状態）。
このまま、第１の回転子および第２の回転子を回転させてもよいが、ボールベアリング１７１、１７２は補助軸受であるため、第１の回転子のみが回転している元の状態に戻すことが望ましい。
【００４１】
そこで、コイル１５０への電流を制御することにより、矢印Ａ３および矢印Ｂ３に示すように、羽根車Ｗの回転数Ｎを減少させて動圧気体軸受における回転数Ｎａおよびボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂを減少させる。
この際、図６（Ｂ）に示す動圧気体軸受における回転数Ｎａおよびボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂの曲線の傾きは、図６（Ａ）に示す回転数と摩擦トルクとの関係に応じてそれぞれ変化する。
つまり、動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクＴａとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとが釣り合ったままの関係で、動圧気体軸受における回転数Ｎａおよびボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂが減少する。
【００４２】
そして、少なくとも、ボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂが０になるＡ４、Ｂ４まで、コイル１５０への電流を制御して羽根車Ｗの回転数Ｎを減少させる。
すると、図２に示す第１の回転子のみが回転している元の状態に戻る。
【００４３】
なお、ボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂが０になったか否かは、羽根車Ｗの回転数Ｎから判断してもよいし、ボールベアリング１７１、１７２における回転の有無を検出するセンサーを設けて判断してもよい。
そして、必要に応じて、コイル１５０への電流を制御して、矢印Ａ１に示すように、羽根車Ｗの回転数Ｎを増加させる。
また、矢印Ａ３および矢印Ｂ３に示すように、コイル１５０への電流を制御して羽根車Ｗの回転数Ｎを減少させて、第１の回転子のみが回転している状態にしたが、完全に羽根車Ｗを停止させてから再び矢印Ａ１に示すように、羽根車Ｗを回転させてもよい。
さらに、非接触式ディテントトルク発生機構１８０が、永久磁石ではなく電磁石である場合、電磁石の吸引力を強めて、ボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂを０にして復旧させてから電磁石による吸引力を元の大きさに戻してもよい。
また、非接触式ディテントトルク発生機構１８０を永久磁石により構成した上で、これとは別にボールベアリング１７１、１７２の制動用として、電磁石による非接触式ディテントトルク発生機構（図示せず）を組み合わせることもできる。この場合、ボールベアリング１７１、１７２における回転数Ｎｂを０にしたいときにだけ、図示しない電磁石による非接触式ディテントトルク発生機構に電磁力を発生させればよいため、電磁石への通電を最小限に抑えることができ効率的である。
【００４４】
このようにして得られた本発明の第１実施例であるモータ１００は、動圧気体軸受に対する補助軸受の一例であるボールベアリング１７１、１７２が、動圧気体軸受と直列配置され、ボールベアリング１７１、１７２における回転を抑制する非接触式ディテントトルク発生機構１８０が、ボールベアリング１７１、１７２と並列配置され、非接触式ディテントトルク発生機構１８０の回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄの大きさとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂの大きさとの和が、モータ軸１２０とスリーブ１３０との揺動接触により発生する動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａのモータ軸１２０とスリーブ１３０との凝着時の凝着時接触摩擦トルクＴｋａの大きさより小に設定され、モータ軸１２０とスリーブ１３０とを互いに離間した状態での動圧気体軸受の回転時粘性摩擦トルクＴａの大きさより大に設定されていることにより、回転体のケース体１１０に対する総回転数である羽根車Ｗの回転数Ｎを揺動接触の発生前後で変化なく略一定にし、ボールベアリング１７１、１７２において回転が開始された場合であっても構造が破壊されることを回避することができる。
【００４５】
さらに、非接触式ディテントトルク発生機構１８０が、モータ軸１２０の周方向に極の替わる内周側磁石としての可動側環状磁石１８１と、この可動側環状磁石１８１より外周側に配設されて周方向に極の替わる外周側磁石としての固定側環状磁石１８２とを備えていることにより、ボールベアリング１７１、１７２で回転が生じているときは可動側環状磁石１８１と固定側環状磁石１８２との間で吸引力と反発力とが交互に作用して１回転の平均トルクが０になるため、ボールベアリング１７１、１７２で回転が生じているときのディテントトルクＴｄによる損失を無にすることができる。
【００４６】
また、補助軸受が、転がり軸受の一例であるボールベアリング１７１、１７２であることにより、モータ軸１２０とスリーブ１３０とが揺動接触して動圧気体軸受の接触摩擦トルクＴｓａと回転時粘性摩擦トルクＴａとの和が回転抑制時の所定のディテントトルクＴｄとボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂとの和より大となったときに確実にボールベアリング１７１、１７２においても回転を開始させ、動圧気体軸受を主、ボールベアリング１７１、１７２を従とした主従関係を維持することができる。
【００４７】
さらに、回転抑制時に、モータ軸１２０が、ケース体１１０に対して回転せず、スリーブ１３０が、ケース体１１０に対して回転するスリーブ回転タイプであることにより、シャフト回転タイプと比べてボールベアリング１７１、１７２の摩擦トルクＴｂを小さくしてボールベアリング１７１、１７２による損失を小さくすることができる。
【００４８】
また、モータ軸回転時のモータ軸１２０の振動を吸収する振動吸収用Ｏリング１９１、１９２が、ケース体１１０とボールベアリング１７１、１７２との間にそれぞれ配設されていることにより、モータ軸１２０の振動による騒音を低減することができるなど、その効果は甚大である。
【実施例２】
【００４９】
続いて、本発明の第２実施例であるモータ２００を用いた送風機器Ｂについて、図７に基づいて説明する。
ここで、図７は、本発明の第２実施例のモータ２００を用いた送風機器Ｂを示す側断面図である。
第２実施例のモータ２００は、第１実施例のスリーブ回転タイプのモータ１００をシャフト回転タイプに変更したものであり、多くの要素について第１実施例のモータ１００と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を付すのみとする。
【００５０】
本発明の第２実施例である送風機器Ｂのモータ２００では、図７に示すように、羽根車ＷおよびハブＨが、モータ軸２２０と一体に回転するように取り付けられている。
また、ハブＨの下方には、ロータケース２４１が配設され、モータ軸２２０と一体に回転するように構成されている。
ロータケース２４１の内周側には、ロータマグネット２４０が配設され、モータ軸２２０と一体に回転するように構成されている。
【００５１】
ロータマグネット２４０の内周側には、ステータとしてコイル２５０が配設されている。
また、コイル２５０の内周側には、ヨーク２６０が配設されている。
補助軸受としてのボールベアリング２７１、２７２が、ベアリングホルダ２７３、２７４によってそれぞれ保持され、ベアリングホルダ２７３、２７４は、ヨーク２６０に取り付けられている。
ボールベアリング２７１、２７２が、ステータを構成するヨーク２６０に対してスリーブ２３０を回転自在の支持している。
スリーブ２３０は、モータ軸２２０の周囲に設けられている。
【００５２】
非接触式ディテントトルク発生機構２８０の内周側磁石としての可動側環状磁石２８１が、スリーブ２３０の外周にスリーブ２３０と一体に回転するように配設され、外周側磁石としての固定側環状磁石２８２が、ケース体２１０に取り付けられている。
また、内側スラストマグネット２７５が、図７におけるモータ軸２２０の下端にモータ軸２２０と一体に回転するように配設されている。
他方、外側スラストマグネット２７６は、内側スラストマグネット２７５と対向する位置でケース体２１０に取り付けられている。
そして、太線一点鎖線で示すように、モータ軸２２０と羽根車ＷとハブＨと内側スラストマグネット２７５とが、第１の回転子を構成する。
また、太線二点鎖線で示すように、スリーブ２３０と可動側環状磁石２８１とボールベアリング２７１、２７２の内径側とが、第２の回転子を構成する。
このように、モータ２００が、シャフト回転タイプであっても、上述した第１実施例のスリーブ回転タイプと同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００、２００  ・・・  モータ
１１０、２１０  ・・・  ケース体
１２０、２２０  ・・・  モータ軸
１３０、２３０  ・・・  スリーブ（動圧気体軸受）
１４０、２４０  ・・・  ロータマグネット（マグネット）
２４１  ・・・  ロータケース
１５０、２５０  ・・・  コイル
１５１、２５１  ・・・  基板
１６０、２６０  ・・・  ヨーク（絶縁コア）
１７１、２７１  ・・・  ボールベアリング（補助軸受）
１７２、２７２  ・・・  ボールベアリング（補助軸受）
１７３、２７３  ・・・  ベアリングホルダ
１７４、２７４  ・・・  ベアリングホルダ
１７５、２７５  ・・・  内側スラストマグネット
１７６、２７６  ・・・  外側スラストマグネット
１８０、２８０  ・・・  非接触式ディテントトルク発生機構
１８１、２８１  ・・・  可動側環状磁石（内周側磁石）
１８２、２８２  ・・・  固定側環状磁石（外周側磁石）
１９１          ・・・  振動吸収用Ｏリング
１９２          ・・・  振動吸収用Ｏリング
Ｂ              ・・・  送風機器
Ｃ              ・・・  カバープレート
Ｅ              ・・・  空気排出口
Ｈ              ・・・  ハブ
Ｉ              ・・・  空気吸引口
Ｎ              ・・・  羽根車の回転数
Ｎａ            ・・・  動圧気体軸受での回転数
Ｎｂ            ・・・  ボールベアリングでの回転数
Ｔａ            ・・・  （動圧気体軸受の）回転時粘性摩擦トルク
Ｔｄ            ・・・  （非接触式ディテントトルク発生機構の）ディテントトルク
Ｔｓａ          ・・・  （動圧気体軸受の）接触摩擦トルク
Ｔｋａ          ・・・  （動圧気体軸受の）凝着時接触摩擦トルク
Ｔｂ            ・・・  （ボールベアリングの）摩擦トルク
Ｗ              ・・・  羽根車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006295472.tif 000007
【図７】
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