CN101645623A - 电动机及具有该电动机的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机是外转子型的电动机，转子包括旋转轴方向的一端侧开口的圆筒状的转子框架和安装在其内周侧的空心圆筒状的磁铁。该磁铁具有与转子框架的内侧圆筒部相接合的接合部、和从一端侧端部进一步向旋转轴方向突出的突出部，该突出部的外径比转子框架的内径大，该接合部从一端侧端部直接紧贴到内侧圆筒部的至少一部分。

Description

电动机及具有该电动机的电子设备

技术领域

本发明涉及外转子型的电动机，特别涉及具有在转子框架上直接安装了磁铁的转子的电动机以及具有该电动机的电子设备。

背景技术

近年来，电子设备的小型化不断发展，并且，在装载在复印机和打印机等电子设备上的电动机也被要求小型化。另外，作为这种电动机，通常将能够容易进行旋转控制的无刷DC电动机装载在如上述那样的设备上。

作为检测用于旋转控制的旋转速度的单元，广泛利用被称为频率发生器或简称为FG的利用了发电功能的速度检测装置。由于在频率发生器中生成用于检测速度的发电信号(以下称为FG信号)，所以在例如转子的磁铁上磁化有用于发电的磁气图形(以下称为FG磁化)。并且，与该FG磁化相对地配置由输出FG信号的锯齿状的配线图形等构成的FG图形。

但是，在实现这种无刷DC电动机的小型化的情况下，伴随着小型化，当仅使频率发生器的结构变小时，发电电力也降低，FG信号的输出电平也变小。进而，伴随着小型化，FG磁化位置更接近用于驱动电动机的主磁化位置和定子铁心芯。因此，频率发生器受到从主磁化和铁心芯产生的磁气的影响，该磁气作为干扰容易与FG信号重叠。由于这种原因，在实现无刷DC电动机的小型化的情况下，有可能使旋转速度和旋转位置的检测精度恶化。

因此，以往提出有使旋转速度和位置的检测精度提高的技术(例如，参照专利文献1、专利文献2)。即，在专利文献1中，在磁铁上设置从转子框架的下端面突出的突出部，在该突出部形成实施了速度检测磁化的速度检测磁化部，在速度检测磁化部的外周配置有速度检测传感器。由此，在专利文献1中，降低主磁化对速度检测磁化的影响，以获取稳定的速度检测信号。

另外，在专利文献2中，在驱动用磁铁上设置从转子架的下端面突出的突出部，进一步，在该突出部的外周面上通过压入固定用于检测速度和位置的磁铁。然后，对该检测用磁铁的下端面实施频率发生器用的FG磁化。由此，由于FG磁化和驱动用磁化的距离远，所以，频率发生器难以受到来自驱动用磁化的磁气的影响。其结果，速度检测的读取精度提高。

另外，在实现无刷DC电动机的小型化的情况下，存在如下的其他课题。即，例如当转子的结构和重量的平衡恶化时，越是小型，对旋转的同心度和圆度的影响越大。进而，作为在外转子型的转子框架上接合驱动用磁铁的方法，例如利用粘着剂。但是，由于粘着剂的固化前后的体积变化等，粘着剂的厚度因位置不同容易变得不均匀。由此，产生转子的圆度的降低和旋转不均匀。并且，越是小型，由粘着剂引起的这种问题就越容易显著地发生。

对于这种课题，以往也提出了如下技术(例如参照专利文献3)，不使用粘着剂而通过在转子框架压入驱动用磁铁来将磁铁和转子框架接合在一起，从而提高旋转精度。即，在专利文献3中，将具有比转子框架的内径稍大的外径的粘结磁石制造的磁铁压入到转子框架内。并且，利用从磁铁的中心向放射方向作用的磁铁的弹性力，将磁铁框架和该磁铁接合在一起。通过使用这种方法，与使用粘着剂的情况相比，工序变得格外简单。进而，也能够充分确保驱动磁铁的位置精度和圆度等。

但是，在专利文献1和专利文献2的情况下，是在比磁铁的外周更靠外侧，配置速度检测传感器或配置检测用磁铁的结构。因此，在这两个文献的电动机结构中，在结构上变大，不适合于小型化。进而，在专利文献2的情况下，还存在如下问题，即，由于除了驱动用磁铁，还需要检测用磁铁，所以零件数量增加，组装工序的工序数也增加。

另外，在专利文献3的情况下，是驱动用磁铁被压入固定在转子框架内的结构。因此，当例如对驱动用磁铁的下表面实施FG磁化时，如上所述，FG磁化位置接近主磁化位置和定子的铁心芯。进而，伴随于此，也需要使例如速度检测用的FG图形接近主磁化位置。其结果，在这种结构中，存在如下问题，即，FG图形容易受到由主磁化和铁心芯产生的磁气的影响，速度检测的读取精度降低。

专利文献1：日本特开平11-18393号公报

专利文献2：日本特开2006-314165号公报

专利文献3：日本特开2000-69698号公报

发明内容

本发明的电动机具有如下结构。

本发明的电动机为外转子型电动机，具有：定子、和与所述定子相对且旋转自如地配置在外周侧的转子，所述转子包括：圆筒状的转子框架，其旋转轴方向的一端侧开口；空心圆筒状的磁铁，其安装在所述转子框架的内周侧，所述转子框架在内周侧具有规定内径的内侧圆筒部，所述磁铁具有：接合部，其与所述内侧圆筒部相接合；突出部，其从所述转子框架的所述一端侧端部进一步向旋转轴方向突出。

在此，所述磁铁的突出部的外径比转子框架的内径大，所述磁铁的接合部从所述转子框架的一端侧端部直接紧贴到内侧圆筒部的至少一部分。

本发明包括一种电子设备，该电子设备具有主体壳体、设置在所述主体壳内的被驱动体、经由连接机构连接在所述被驱动体上的电动机，所述电动机具有上述结构。

通过上述结构，本发明能够提供一种电动机和具有该电动机的电子设备，该电动机能够通过降低组装工序数而实现低成本化，并且，不会导致旋转精度下降而能实现小型化。

附图说明

图1是本发明实施方式1中的电动机的剖视图。

图2是该电动机的磁铁和框架分离的状态下的立体图。

图3是将该电动机的磁铁安装在框架上时的放大部分的剖视图。

图4是表示该电动机的其他结构例的剖视图。

图5是本发明实施方式2中的电子设备的概略说明图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1是本发明实施方式1中的电动机的剖视图。首先，参照图1对该电动机的整体结构进行说明。

如图1所示，本实施方式的电动机作为一例是外转子型的无刷DC电动机，具有定子10和与该定子10相对且旋转自如地配置在外周侧的转子20。

定子10具有装载在配线基板11上的定子铁芯12。该定子铁芯12形成为将多张板状体层叠而成的层叠体。在定子铁芯12的外周部，沿着圆周方向以规定间隔配置有作为磁极的多个齿。另外，在各齿的构成内侧的磁路的臂部卷绕有线圈13。这样，构成在定子铁芯12上卷绕了线圈13的定子10。另外，定子铁芯12经壳体14固定在配线基板11上。在该壳体14的内周设置有轴承15。并且，在上下方向上贯通该轴承15配置旋转轴21。此外，在本实施方式中，在旋转轴21的轴向即长度方向，相对于配线基板11，将装载了定子10和转子20的一侧作为上、将其相反一侧作为下来进行说明。

转子20包括上述旋转轴21、框架22和磁铁23。框架22由旋转轴21的轴向的一端侧即、下侧开口的圆筒状的磁性体形成。磁铁23具有空心圆筒状的形状，安装在框架22的内周侧。并且，旋转轴21的作为另一端侧的上端在框架22的顶面中央固定在框架22上。

磁铁23具有在其内周面实施了第一磁化即主磁化的主磁化部23m以及在其下端部的前端端面实施了第二磁化即FG磁化的FG磁化部23f。这样，在磁铁23上实施了主磁化和FG磁化的两种磁化。因此，在不增加零件数的情况下，能够以简单的结构进行驱动以及速度检测。

主磁化部23m每隔第一规定间隔交替实施成为N极和S极的异极的主磁化。该主磁化是用于产生旋转驱动力的磁化。即，通过对线圈13通上交变电流，从各齿交替产生N极和S极的磁场。另外，定子铁芯12的外周部的齿在磁铁23的内周与主磁化部23m相对。因此，在来自各齿的磁场和磁铁23的主磁化之间产生吸引力和排斥力，这成为转子20的旋转驱动力。

FG磁化部23f每隔第二规定间隔交替实施比主磁化更多的成为N极和S极的异极的FG磁化，以使FG磁化的磁极距比主磁化的磁极距窄。如上所述，FG磁化是用于速度检测的磁化。即，由于借助利用磁气的发电生成速度检测用的FG信号，所以，在FG磁化部23f磁化有这种磁气图形。

另一方面，由于从FG磁化的磁气图形生成FG信号，所以，在配线基板11上配置有FG图形24，以使该FG图形24与磁铁23的下端部的FG磁化部23f相对。FG图形24是在配线基板11上呈环状形成例如锯齿状的配线的配线图形。当伴随转子20的旋转，磁铁23进行旋转时，由该FG图形24产生电动势。该电动势包括与转子20的旋转速度相应的频率成份，该电动势作为FG信号被输出。这样，FG信号包括旋转速度信息，用于电动机的旋转速度控制。

并且，如图1所示，在该实施方式中，包含主磁化部23m的磁铁23的上部以直接紧贴在框架22的内周侧的方式被固定。并且，磁铁23安装在框架22上，使得包含FG磁化部23ff的磁铁23的下部从框架22的内周下端向外周方向扩展的同时向下方突出。该实施方式的电动机具有这样的磁铁23的安装结构，从而能够抑制无用的磁气对FG图形24的感应。进而，在本实施方式中，在框架22的内周侧下端部形成有锥形部222，该锥形部222进行引导，使磁铁23的下部向外周方向扩展。

通过以上的结构，对上述线圈13通上交变电流，从各齿交替产生N极和S极的磁场，在各齿与主磁化部23m之间产生吸引力和排斥力。于是，转子20以旋转轴21为中心进行旋转，另外，该旋转力经由旋转轴21传递到负载。关于详细内容，在后面叙述。

接着，针对本实施方式的电动机中的磁铁23以及安装该磁铁的框架22的详细结构进行说明。

在本实施方式中，举出下述例子进行说明，即通过压入将具有弹性的粘结磁石即磁铁23安装在框架22的内侧圆筒部。粘结磁石是将磁石粉末和作为其粘合剂的树脂混合而成型。

图2是本实施方式的电动机的磁铁23和框架22分离状态下的立体图。

如图2所示，框架22在内周侧具有内侧圆筒部221和锥形部222。内侧圆筒部221具有规定的内径尺寸di。另外，锥形部222的内径从内侧圆筒部221的一端侧即下侧端部向框架22的下侧端部变大。在图2中，示出这样的例子，即，在框架22的下侧端部，向外周方向扩展锥形宽度的尺寸wt，使锥形部222的内径尺寸直到比内径尺寸di大的内径尺寸dt。另外，磁铁23是外径尺寸为do的粘结磁石。

即，在框架22和磁铁23分离的状态下，磁铁23的外径尺寸do比框架22的下侧端部的内径尺寸dt和内侧圆筒部221的内径尺寸di大。另一方面，磁铁23是具有弹性的粘结磁石。因此，通过在由铁等金属磁性体形成的框架22内压入该磁铁23，从而磁铁23直接紧贴固定在框架22的内周。

图3是通过压入将本实施方式中的电动机的磁铁23安装在框架22上时的放大局部的剖视图。

如图3所示，锥形部222的内径从内侧圆筒部221的下侧端部向框架22的下侧端部变大。另一方面，磁铁23具有接合部231和突出部232。接合部231其外周侧从框架22的下侧端部经由锥形部222直接紧贴到内侧圆筒部221的至少一部分。进而，突出部232从框架22的下侧端部进一步向下侧突出轴向尺寸Lp。并且，如图3所示，突出部232的外径比框架22的下侧端部中的锥形部22的直径即内径尺寸dt大。

此外，接合部231包括上述的第一磁化部即主磁化部23m。另外，由于框架22由金属磁性体形成，所以，框架22相对于接合部231作为后磁轭(バツクヨ一ク)发挥功能，在该接合部231集中磁通。

由于形成这种结构，本实施方式的电动机使用适当的压入夹具等将空心圆筒状的磁铁23压入到框架22内，从而使磁铁23安装在框架22，该空心圆筒状的磁铁23具有比内侧圆筒部221的内径尺寸di和框架22的下侧端部内径尺寸dt大的外径尺寸do。即，在磁铁23的接合部231，由磁铁23向外侧方向作用弹性力。由于该弹性力，在磁铁23收缩的状态下，在框架22和磁铁23的接合面，磁铁23和框架22直接紧贴在一起。因此，在不使用粘着剂等的情况下，能够实现框架22和磁铁23的一体化，能够使制造简单化并能够容易确保转子的圆度。

另外，在本实施方式中，以留出磁铁23的下部的一部分的方式将磁铁23压入到框架22中。通过这种压入，形成从框架22的内周下端向下方突出的突出部232。另外，特别是，相对于磁铁23的接合部231处于收缩的状态，突出部232没有被强制压缩。因此，突出部232自然地向外周方向扩展。这样，通过留出突出部232而将磁铁23压入到框架22中，从而能够容易地形成从框架22的内周下端向外周方向扩展且向下方突出的突出部232的结构。

另外，如上所述，突出部232在其前端端面具有磁极距比第一磁化部的磁极距窄的第二磁化部即FG磁化部23f，与该FG磁化部23f相对地配置有FG图形24。在此，突出部232从框架22的内周下端向外周方向扩展的同时向下方突出。

即，由于突出部232向下方突出，所以，与突出部232的前端相对地配置的FG图形24的位置远离主磁化部23m。由此，FG图形24难以受到主磁化部23m的磁气的影响。进而，FG图形24的位置从框架22的内周下端进一步向外周方向配置，从而更加远离配置在磁铁23的内周侧的定子铁芯12。由此，难以受到定子铁芯12的磁气的影响。这样，本实施方式的电动机具有从框架22的内周下端向外周方向扩展且向下方突出的突出部232，且在其前端端面实施FG磁化，所以，能够降低从主磁化和铁芯产生的磁气对与FG磁化相对配置的FG图形24的影响。

但是，在仅将框架的内周部作为内侧圆筒部，在其内周安装磁铁并设置突出部的结构的情况下，在与内侧圆筒部的下端部相接触的突出部的根部，产生强的应力。即，与内侧圆筒部紧贴的磁铁的位置被压缩，且在突出部的根部，其压缩力被释放，所以强的应力集中作用在成为突出部的根部的窄的范围。当这种应力发生作用时，会产生在磁铁产生裂缝或破裂等问题。

为了防止这种问题，在本实施方式中，在框架22中，设置内径从内侧圆筒部221的下侧端部向框架22的下侧端部变大的锥形部222。通过在框架22的内周下侧设置这种锥形部222，由此，对磁铁23的压缩力从内侧圆筒部221的下侧端部向框架22的下侧端部、沿着锥形部222被分散且渐渐变弱。这样，锥形部222产生作用，以使从框架22的下侧端部作用在突出部232上的应力渐渐变弱。由于这种作用，作用在突出部232的根部的应力也被缓冲变弱，因此，能够防止磁铁23的裂缝或破裂。另外，磁铁23将锥形部222作为引导件从框架22内向外侧扩展，因此，突出部232经由锥形部222圆滑地扩展，也能够容易确保突出部232的下侧端部的圆度。进而，由于锥形部222，框架22的下部并不是尖锐的凸形状，所以，还具有防止插入时的切削、损伤和裂缝等效果。进而，在压入磁铁23时，也能够将该锥形部222用作压入时的引导件，并能够在缓慢提高压缩力的同时将粘结磁石即磁铁23顺畅地压入到框架22中，因此，也具有防止制造时的分裂或破裂的效果。

此外，在以上的说明中，说明了锥形部222是锥形形状，但是，锥形部222也可以是曲面形状来代替锥形形状。

另外，如果磁铁23在强度上没有问题等，则也可以为不设置锥形部222的结构。图4是为不设置锥形部222的结构的本实施方式的其他结构的电动机的剖视图。根据这种结构，也能够为具有从框架22的内周下端向外周方向扩展且向下方突出那样的突出部232的结构，能够降低来自主磁化和铁芯产生的磁气对FG图形24的影响。

另外，在以上的说明中，举出了磁铁23直接紧贴在框架22的内侧圆筒部221以及锥形部222的一个例子进行了说明。也可以取代该例子为如下结构，即，在磁铁的表面上实施例如用于防锈的涂敷，被涂敷的磁铁直接紧贴在框架的内侧圆筒部和锥形部。

另外，在以上的说明中，举出了磁铁23的接合部231从框架22的下端侧端部直接紧贴到内侧圆筒部221的一部分的一个例子进行了说明。也可以取代该例子，使接合部231从下端侧端部直接紧贴到框架22的顶面部。

另外，在以上述的说明中，举出了磁铁23为粘结磁石的一个例子进行了说明，但是也可以通过烧结磁石和铁氧体磁石等构成。

本发明的电动机为如上那样的结构，从而能够将检测FG磁化的FG图形配置在抑制来自主磁化和定子铁芯的磁气的影响的位置。因此，能够确保速度检测的精度，并且，不必在磁铁的外周的外侧配置速度检测传感器等，能够实现适于小型化的结构的电动机。

另外，通过使磁铁为具有弹性的粘结磁石，从而能够以简单的制造方法，实现如下结构，即，磁铁的一端侧端部配置在转子框架的外侧且从转子框架的内径扩展的位置。

进而，由于不使用粘着剂而能够通过压入将磁铁与转子框架相接合，所以，能够提高旋转精度。

进而，通过在转子框架设置锥形部，从而能够防止磁铁发生破裂或裂缝。

如上所述，根据本发明的电动机，能够提供一种电动机，其能够通过降低组装工序数而实现低成本化，并且，不会导致旋转精度下降而能实现小型化。

(实施方式2)

图5是本发明实施方式2的电子设备(例如激光打印机)的概略说明图。在图5中，在实施方式1中说明的电动机30装载在配线基板11上。并且，在该配线基板11上除了装载速度检测用的FG图形24(图1所示)，也一起装载电子设备整体所需要的电子零件(未图示)等。

转子30的旋转轴21的下端贯通配线基板11的贯通孔(图1所示)而延伸到配线基板11的下部，在该旋转轴21的下部连接有齿轮箱51。如在实施方式1详细叙述那样，在该配线基板11上配置有FG图形24，进行电动机30的速度检测。电动机30的旋转通过齿轮箱51减速。电动机30的旋转驱动力进一步经由连接机构52传递到包含多个送纸辊54的被驱动体53。由此，使多个送纸用辊54转动，从而进行送纸。

根据本发明的电子设备，能够提供一种电子设备，其能够通过降低组装工序数而实现低成本化，并且，不会导致旋转精度而能实现小型化。

Claims (8)

1、一种电动机，其为外转子型电动机，具有：定子、和与所述定子相对且旋转自如地配置在外周侧的转子，

所述转子包括：圆筒状的转子框架，其旋转轴方向的一端侧开口；空心圆筒状的磁铁，其安装在所述转子框架的内周侧，

所述转子框架在内周侧具有规定内径的内侧圆筒部，

所述磁铁具有：接合部，其与所述内侧圆筒部相接合；突出部，其从所述转子框架的所述一端侧端部进一步向旋转轴方向突出，

所述磁铁的所述突出部的外径比所述转子框架的内径大，所述磁铁的所述接合部从所述转子框架的所述一端侧端部直接紧贴到所述内侧圆筒部的至少一部分。

2、如权利要求1所述的电动机，

所述磁铁在其内周具有第一磁化部，在所述突出部的前端端面具有磁极距比所述第一磁化部窄的第二磁化部。

3、如权利要求1所述的电动机，

所述磁铁是粘结磁石，通过压入安装在所述转子框架的所述内侧圆筒部。

4、如权利要求1所述的电动机，

所述转子框架还具有内径朝向所述一端侧端部而变大的锥形部，

所述磁铁的所述突出部的外径比所述锥形部的内径大，

所述磁铁的所述接合部从所述转子框架的所述一端侧端部经由所述锥形部直接紧贴到所述内侧圆筒部的至少一部分。

5、一种电子设备，具有主体壳体、设置在所述主体壳内的被驱动体、经由连接机构连接在所述被驱动体上的电动机，所述电动机为外转子型电动机，具有：定子、和与所述定子相对且旋转自如地配置在外周侧的转子，

所述转子包括：圆筒状的转子框架，其旋转轴方向的一端侧开口；空心圆筒状的磁铁，其安装在所述转子框架的内周侧，

所述转子框架在内周侧具有规定内径的内侧圆筒部，

所述磁铁具有：接合部，其与所述内侧圆筒部相接合；突出部，其从所述转子框架的所述一端侧端部进一步向旋转轴方向突出，

所述磁铁的所述突出部的外径比所述转子框架的内径大，所述磁铁的所述接合部从所述转子框架的所述一端侧端部直接紧贴到所述内侧圆筒部的至少一部分。

6、如权利要求5所述的电子设备，

所述磁铁在其内周具有第一磁化部，在所述突出部的前端端面具有磁极距比所述第一磁化部窄的第二磁化部。

7、如权利要求5所述的电子设备，

所述磁铁是粘结磁石，通过压入安装在所述转子框架的所述内侧圆筒部。

8、如权利要求5所述的电子设备，

所述转子框架还具有内径朝向所述一端侧端部而变大的锥形部，

所述磁铁的所述突出部的外径比所述锥形部的内径大，

所述磁铁的所述接合部从所述转子框架的所述一端侧端部经由所述锥形部直接紧贴到所述内侧圆筒部的至少一部分。

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