コアレスモータ > Namikiコアレスモータの歴史

Namikiコアレスモータの歴史


何故宝石部品メーカがモータを製造?  並木モータの歴史

希土類マグネット、ドイツからの特許を導入した巻線技術、そして時計業界の精密金属加工技術を組み合わせて、今までにない、小径・小型モータを研究し、世界最小コアレスモータを開発しました。

 マグネット誕生 (レコード針からレコードカートリッジ、マグネットへ)

1960年から日本のオーディオ業界ではハイファイと呼ばれる高性能品の開発競争が進み、レコードカートリッジに音を忠実に再現させたいとの要望が高まりました。レコードカードリッジの構造は、アルミチューブの先にダイヤモンドの針をつけ、重心を支点にレコードの溝の振幅を拾います。針の反対側にマグネットを付けて、マグネットをコイルの中で振幅させると発電し、音を電気信号に変える仕組みです。音の再現性を高めるには、軽くて強いマグネットが必要でした。


市場の要望に応えるために、従来の磁石の10倍の磁力を持つ希土類マグネットを自社開発しました。このマグネットの開発により、その後の世界最小コアレスモータ、世界最小のダイナミックスピーカの誕生へ繋がりました。

 
  MC (Moving Coil) 型
MC型カートリッジの構造

 巻線技術 (磁気ヘッド)

1960年代後半、テープレコーダ用磁気ヘッドを開発、発売。
このとき確立した巻線技術はφ0.03mmの銅線を約3000回巻ける技術で、そのための生産用機械も自社開発しました。のちに、この巻線技術が、コアレスモータ用コイル巻線へと継承されました。

 コアレス巻線

Namikiコアレスモータの特長はコアレス巻線にあります。
巻線技術には占積率を向上させるための高精度整列巻を実現する巻線機を自社開発しました。
この内製巻線機によりトルク定数の向上と、低消費電流を両立させました。
またバランスのとれたコアレス巻線は滑らかな回転と共に、コギングのない低慣性モーメント化と小型化を可能にしています。
外径サイズ1mm以下のモータを製作可能にしたのは、極細線によるコアレス巻き線ノウハウ、そして巻き線機の技術なのです。

並木とモータの歴史

1972年 希土類磁石の内製に成功。
1973年 世界最小のφ10mmコアレスモータの開発に成功。
1985年 ポケベル用振動モータの製造開始。
1998年 振動モータの生産累計1億個達成。
1999年 振動スピーカの製造開始。
2004年 振動モータの年間生産1億個達成、世界シェアの 40% を占める。
世界最小φ1.5mm金属ガラス製ギヤードモータの開発に成功。
2012年 世界初 角型振動スピーカの製造開始。
2014年 φ0.6mm小型モータの開発に成功。
2015年 ドローン用ジンバルモータ製造開始。
2016年 ロボット用サーボモータ発売開始。
携帯用振動モータのサイズ変遷

 

小型コアレスモータが生んだ製品

コアレスモータの特長である、高効率、クイックレスポンスを生かしたヒット商品が生まれました。

 ラジコン比例制御サーボ 1977年

ラジコン

米国ではKraft社、日本では東京マイクロ社のラジコンサーボ用に初めて並木製φ10mm-長さ12mmのコアレスモータが使用されました。当時は小型モータを扱っているメーカが少なく、小型サーボ用で、φ10mm 長さ12mmのサイズが重宝されました。RCサーボに求められるモータ特性とは、第一に印加から最高速度に達するまでの時間(機械的時定数)で、10〜15ms(0.01〜0.015秒)以内が必要とされています。これは並木コアレスが最も得意とする性能です。のちに並木のRCサーボモータはブラシレス構造で、7msという常識の壁を打ち破りました。

 第一世代のプログラマブルカリキュレータ 1977年

ヒューレッドパッカード社 カリキュレータの磁気データストレージテープの駆動用
テキサスインスツルメンツ社 カリキュレータのプリンターペーパーフィード用、いずれも立ち上がりが早いと評価を頂きました。

 ポータブルカセットレコーダ 1979年

ポータブルカセットレコーダ

単3電池1本でカセット両面再生を可能にした低消費電力による高効率。
回転ムラによる周波数変化がない、安定した動作。

 放送用ビデオカメラ用レンズモータ 1980年

ビデオカメラ

世界を席巻している日本製放送用カメラいわゆるENGカメラ用レンズのフォーカス、アイリス調整用モータとして採用。
末永くモータを採用してもらえる理由は、画像の乱れに直結する電気ノイズが世界一極小だからです。その抑制は放送用カメラにとっては絶対条件なのです。

 ポケベル・携帯電話用振動モータ 1985年

振動モータ

1983年にモトローラ社から並木に届いた依頼は、「この超小型モータのシャフトに、アンバランスな重りを取り付けてほしい」という突飛なものでした。
指定された重りの材質はタングステン、比重が大きく硬質で扱いにくい金属ですが同質の超硬合金で時計のケースを生産していた知識と経験を駆使し、指定の材質でその重りを作成することができました。
モータは通常、スムースな回転及び静音性の高さがメリットです。まさに逆の発想を依頼されましたが、すぐに開発に着手。「どうやらポケベルに使用するようだ」ということに気づいたのは、随分あとのことでした。
モータシャフトに偏芯した重りをつけ、これを高速回転させると振動に変化します。これが振動サイレントモードの原理です。携帯のポケベルの電源である単3電池は、安定電圧が1.2VDCしかなく、鉄心コイルモータに分銅を付けては重量が嵩みモータをスタートできません。そこで、並木は鉄心がなくロータ重量を抑えたコアレスを利用してその分タングステン合金という比重の大きな重りを付けても低電圧で振動させることに成功、こうして世界初の振動モータ技術を確立しました。その後、携帯電話(StarTAC)にも採用され、並木のコアレスモータは振動デバイスとして、業界のデファクトスタンダードになりました。
φ10mm x 12mmというサイズから始まった並木振動モータはダウンサイジングという使命を帯びて次々に進化していきました。
φ7mm x 17mm 小径にすることでボディを長くし、
φ7mm x 12mm しかしボディ長は市場で受けず、5mm短縮。
φ6mm x 15mm さらに小型化へ、但し、ボディ長を伸ばす必要がありました。 このあたりからマグネットの必要厚不足によるトルク低下、回転数の上昇をいかに抑えるかの戦いが始まりました。
そこでこれまでのコアレスモータマグネットの常識を破り、マグネットの円筒形状から空洞をなくす、棒形状(ROD)を考案しました。これによって外径は変えず磁界方向の厚みを増すことができ、その結果、
φ6mm x 12mm が誕生。これに6CR (Coreless Rod Mag type)と名付けました。棒状にしたことでサイズはさらにφ4mm x 10mm に至りました。
この最終形状 4CR-1002は世界最小の振動モータとしてNOKIA社 携帯のほぼすべてに搭載され2004年には年間出荷数が1億個に達し、世界シェアの 40% を占めました。

 小型カメラ用モータ 1988年

小型カメラ

コニカ社 デジタルカメラ レンズシャッター用として、7mmモータが採用。
立ち上がりの良さと静音性はビッグヒットに貢献しました。

 高級デジタルカメラに採用 2006年

高級デジタルカメラ

ヨーロッパの超高級カメラシャッターレンズ用として採用。
放送用カメラに搭載されている実績を買われました。

 ドローン用カメラジンバル 2015年

ドローン

小型化技術により、ドローン用のジンバルにアウターロータブラシレスモータがX/Y/Zの3軸に搭載されました。
小型・軽量でありながら高トルクのため、カメラの位置を制御出来る様になりました。

 ロボット用サーボモータ 2016年

ロボホン

お客様との開発コラボにより人型ロボットの関節に13個のサーボモータが搭載されました。 小型サーボモータには市場初となる高耐久クラッチと非接点式の位置決めを実現しています。

超小型コアレスモータ

 世界最小モータへの挑戦 (φ1.5mmギヤードモータ)

「業界最小」をモットーとする並木では、スイスのメーカがφ1.9mmのモータを開発したというニュースを受け、2004年にNEDOプロジェクトの一環としてφ1.5mmのギヤードモータを開発、一気に実用化にこぎつけました。もはやこの大きさになると各部品はマイクロメートル単位なので、いくら精密加工技術のある並木でも、削り出すことはできません。そこで、金属ガラスを精密金型からの射出成形法でつくることにしました。4段ギヤを取り付けることで元のφ1.5mmのモータトルクを1609倍の2070μNmにまで高めることができます。これは現在主流になっているφ4mmコアレスモータの80倍のトルクです。このφ1.5mmギヤードモータは超音波内視鏡・心臓カテーテルなど医療分野での応用が期待されています。この小さなアクチュエータはカテーテルの先端に組み込むことができるので、これまではできなかった患部直下での繊細なカッターの動き、血栓の削り出しといった手術が可能になるのです。ここまで来たらもう十分かといえば、そうではありません。φ1.5mmモータを見た医療関係者に「この大きさではまだ大動脈にしか入れない。φ1mm以下になれば末端血管の深い部分までたどりつける」と言われたからです。そのため、現在はφ0.9mmギヤードモータの実用化が進められています。並木の「超小型」「世界最小」への挑戦はまだまだ続きます。

1.5oギヤードモータ写真
スケールとともに置かれているのが、並木が東北大学、NEDOなどと共同開発したφ1.5ミリのギヤードモータです。金属ガラスを射出成形することでこの微細な加工が可能になりました。この小さなモータ専用のギヤ (遊星ギヤ、太陽ギヤなど) も各種用意されており、組み合わせることで高トルクが実現できます。また金属ガラス自体の強度が高いため、従来の鉄鋼材ギヤードモータよりも長寿命です。

 金属ガラス

金属ガラスは、結晶構造を持たないアモルファス金属の一種であり、東北大学を中心に開発された新素材です。
従来のアモルファス金属は、溶解した合金の状態から急速に冷却しないと結晶化してしまうため、薄くて小さいものしか作製できませんでした。金属ガラスは、溶解した合金の状態からゆっくりした速度で冷却しても結晶化しないで固体化することから、比較的大きなバルク状の製品が作製できるようになり、工業用途として応用範囲が大きく広がりました。また、金属ガラスは、高強度、低ヤング率 (撓みやすい) 、精密転写性といった優れた機械的特性を有しており、耐食性にも優れています。これらの特徴を生かし、超精密部品、外装部品、各種センサー、バネ材料、スポーツ用品、生体材料など、多岐にわたる応用が検討されています。

 

 

 

COPYRIGHT©NAMIKI PRECISION JEWEL CO.,LTD,ALL RIGHT RESERVED