JP2000050597A

JP2000050597A - 細型円筒コアレスモータ及びそれを用いた電池駆動機器

Info

Publication number: JP2000050597A
Application number: JP10217272A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Ibata; 英一井畑; Toshiaki Tsuzaki; 敏明津崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-18
Also published as: CN1081845C; CN1244060A; US6140721A

Abstract

(57)【要約】【課題】電池駆動機器に使用される細径円筒コアレス
モータにおいて、低消費電力、高信頼性を実現し、機器
の小型化、長時間電池駆動に対応することを目的とす
る。【解決手段】一方の端部をフレーム１に固着したパイ
プ２と、パイプ２の外周に配設された円筒状のマグネッ
ト３と、シャフト５のロータ組立体４固定側を支承する
内側軸受７とを備え、パイプ２の他方の端部はマグネッ
ト３の端面３ｂより突出しない長さとし、マグネット３
の端面３ｂにその外径と同心に内側軸受７を配設し、ま
た、内側軸受７と端面との対向部を半田材により接合
し、パイプ２とマグネット３との対向部を半田材により
接合したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として電池駆動
機器に用いられる細型円筒コアレスモータに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、電池駆動機器、中でもディスクプ
レーヤ・携帯電話などの携帯情報機器においては、機器
の小型化、長時間電池駆動の要望が強い。そしてそのキ
ーポイントの一つが低消費電力化技術である。低消費電
力であれば長時間駆動と電池の軽量化を同時に達成でき
る。故に機器の中に用いられるモータにおいても低消費
電力化の一翼を担うことを強く求められる。

【０００３】本出願人は、このような携帯用途に向けた
細型円筒コアレスモータ（以下モータと略称する）の一
例を特開平９−９５５４号公報に開示している。図３に
その構造を示す。

【０００４】このモータは図のように、細型円筒状のフ
レーム５１と、フレーム５１内にありその一方の端部を
前記フレームに固着した円柱状のマグネット５３と、マ
グネット５３を囲む円筒状のコイルを有するロータ組立
体５４と、ロータ組立体５４に一端を固定したシャフト
５５と、フレーム５１の端部に配設されシャフト５５の
外部突出側を支承する外側軸受５６と、シャフト５５の
ロータ組立体５４固定側を支承する内側軸受５７と、ロ
ータ組立体５４に給電する整流子５８、刷子５９、給電
端子６０とを備え構成されている。

【０００５】そして、着磁されたマグネット５３とそれ
を囲むフレーム５１とで磁気回路を形成する。一方、給
電端子６０から刷子整流子を通じてロータ組立体５４に
給電し、励磁駆動し回転させ、シャフト５５によりモー
タ外部へ出力される。

【０００６】円筒マグネットの中央をシャフトが貫通す
る構造は従来から公知であるが、上記のモータは、シャ
フト５５、外側軸受５６、内側軸受５７と、中実のマグ
ネット５３とを軸方向に異なった位置に配置してあって
互いが干渉しないようにしたので、細径のモータを実現
するのに適している。

【０００７】しかし、さらに低消費電力化を進める観点
からみると、出力軸に大きな側圧荷重が加わる用途の場
合、この例のような両軸受間の距離が大きく採りにくい
構造では軸ロスが大きくなって低消費電力化に障害とな
るという問題点が生じた。

【０００８】一方、円筒マグネットのままで細径のモー
タを実現しようとする提案が特開平１０−８３６２２号
公報にみられる。図５にその構造を引用図示する。この
モータは、フレーム７１内にありその一方の端部をフレ
ーム７１に固着したパイプ７２と、パイプ７２の外周に
配設された円筒状のマグネット７３と、マグネット７３
を囲む円筒状のロータ組立体７４と、ロータ組立体７４
に一端を固定したシャフト７５と、フレーム７１の端部
に配設されシャフト７５の外部突出側を支承する外側軸
受７６と、シャフト７５のロータ組立体７４固定側を支
承する内側軸受７７とを備えている。

【０００９】そして、パイプ７２はマグネット７３の端
面から突出延長し、内側軸受７７にはその突出延長部７
２ａの外径に嵌合する内径及び長さを持つ凹部７７ａを
設け、この部分で互いに固着している。この構造により
マグネット７３と内側軸受７７との干渉を避けて、外径
の小さなモータを実現できるとしている。

【００１０】しかし、さらに低消費電力化を進める観点
からみると、この例のような内側軸受の取付方法は必ず
しもベストの方法とはいえない。ロータ組立体の限られ
た長さの中で、上記の固着スペースはマグネットの長さ
を犠牲にして生み出したものであるからである。マグネ
ットの発生磁束の減少はそのままトルク定数の減少すな
わち消費電力の増大となって現れる。

【００１１】また、この構成ではパイプ先端の円筒部で
軸受を保持しているが、マグネットから突出する長いパ
イプは、直径の細さに対して長過ぎるためにその形状精
度を保ち難い。したがってその外径を基準に内側軸受を
取り付け、さらにマグネットを取り付ける構造は、内側
軸受とマグネット外径の同心度を保つのが困難である。
故にロータ組立体とマグネットとのエアギャップを大き
く採らざるを得ない。これも、さらに低消費電力化を進
める観点からみたときの問題点である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
細径モータにおいて、側圧荷重の大きな用途における軸
ロス増大を防ぎ、そしてさらに上に説明した、細径のな
かでその軸受取付構成が困難なために軸方向にマグネッ
ト領域を損失している問題、ロータ組立体とマグネット
との同心度が保てないために径方向にマグネット領域を
損失している問題を解決するものである。加えて、耐環
境性の向上、信頼性の向上、生産性の向上など、常に前
進を求められている課題についても対応する。

【００１３】そしてそれによって、低消費電力化を実現
した優れた細型円筒コアレスモータを提供し機器の小型
化・長時間駆動の要望に応えることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、一方の端部をフレームに固着したパイプ
と、パイプの外周に配設された円筒状のマグネットと、
フレームの端部に配設されシャフトの外部突出側を支承
する外側軸受と、シャフトのロータ組立体固定側を支承
する内側軸受とを備え、パイプの他方の端部はマグネッ
トの端面より突出しない長さとし、マグネットの端面に
その外径と同心に内側軸受を配設したモータとしたもの
である。また、内側軸受と端面との対向部を半田材によ
り接合し、パイプとマグネットとの対向部を半田材によ
り接合したものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、パイプの他方の端部はマグネットの端面より突出し
ない長さとし、マグネットの端面にその外径と同心に内
側軸受を配設したものであり、この構成によって、内側
軸受を固着するための軸方向長さを最小限にでき、且つ
ロータ組立体内径とマグネット外径との同心度を向上で
きる。さらにパイプに高い形状精度を要求する必要がな
くなる。

【００１６】本発明の請求項２に記載の発明は、パイプ
の他方の端部はマグネットの端面より突出しない長さと
し、マグネット端面にその外径と同心に内側軸受を配設
し、内側軸受とマグネット端面との対向部を半田材によ
り接合したものである。これによって、上記と同様の作
用を発揮するとともに、内側軸受の接合部において、一
般的な接着構造に比べ接合強度を増大できる。

【００１７】本発明の請求項３に記載の発明は、パイプ
とマグネットとの対向部を半田材により接合したもので
ある。これによって、パイプの接合部において、接合構
造の剛性が増大し、モータ構造体寸法の経時変化を小さ
くできる。さらに前記内側軸受とマグネット端面および
前記パイプと前記マグネットを同時に接合したとき、軸
受からフレームにいたる熱伝導性を増大させる、接着剤
のない工程を実現する、さらに接合工数を低減するなど
の作用が得られる。

【００１８】本発明の請求項４に記載の発明は、内側軸
受は略円筒状ケースに内側軸受メタルを収容したもので
あり、ケースにはその表面にＮｉメッキを施したもので
ある。これによって、内側軸受接合部の半田付け性が向
上し、接合工数が低下する。

【００１９】本発明の請求項５に記載の発明は、パイプ
にはその表面にＮｉメッキを施したものである。これに
よって、上記同様、パイプ接合部の半田付け性が向上
し、接合工数が低下する。

【００２０】本発明の請求項６に記載の発明は、内側軸
受メタルを収容したケースを非磁性金属により形成した
ものである。これによって、マグネットの端部の磁束が
短絡して損失することを防ぐ。

【００２１】本発明の請求項７に記載の発明は、上記の
作用を有する細型円筒コアレスモータをもちいて電池駆
動機器を構成したものである。機器の中で大きな比重を
占めるモータ消費電流を低減でき、機器の消費電流を減
らせる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。

【００２３】図１は本発明の実施例におけるモータの構
造図である。このモータは、細型円筒状のフレーム１
と、フレーム１内にありその一方の端部を前記フレーム
に固着したパイプ２と、パイプ２の外周に配設された円
筒状のマグネット３と、マグネット３を囲む円筒状のコ
イルを有するロータ組立体４と、ロータ組立体４に一端
を固定したシャフト５と、フレーム１の端部に配設され
シャフト５の外部突出側を支承する外側軸受６と、シャ
フト５のロータ組立体固定側を支承する内側軸受７と、
ロータ組立体４に給電する整流子８と、刷子９、給電端
子１０、これらを保持するブラケット１１とを備え構成
されている。また、内側軸受７は、カップ状ケース１２
に内側軸受メタル１３を収容して構成されている。

【００２４】そして、着磁されたマグネット３とそれを
囲むフレーム１とで磁気回路を形成する。一方、給電端
子１０から刷子９、整流子８を通じてロータ組立体４に
給電され、その磁界がマグネットの磁気回路と鎖交して
回転駆動され、シャフト５によりモータ外部へ出力され
る。

【００２５】本発明は組立方法とも関連するので、以下
に組立手順の概略を説明する。ロータ組立体４は円筒状
に形成したコイルと整流子８を有するカップ状になって
いる。その回転中心と同軸にシャフト５を固着する。ス
テータ部は、まず軸受周辺から組み立てる。パイプ２に
外側軸受５を圧入等により固着し、それにマグネット３
を挿入して対向する端面および円筒面を半田付け固定す
る。マグネットのもう一方の端面には内側軸受７を当接
させ、その対向面を半田付け固定する。さらに、外側軸
受６および内側軸受７に潤滑油を含浸する。そののち、
この中間組立品のパイプ２部分をフレーム１に圧入等に
て固着する。

【００２６】一方ブラケット部は、絶縁材料よりなるブ
ラケット１１にあらかじめ刷子９・給電端子１０を取り
付けておく。そして、このように組み立てられたステー
タ部にロータ組立体４を挿入し、さらにブラケット部を
填め合わせて圧入などにより固着し、モータが完成す
る。

【００２７】本発明の主要部であるマグネットとその近
接部品とに関する構造について説明する。

【００２８】上述のように、マグネット３の端面には内
側軸受７を半田付け固定している。この構造は、マグネ
ット３と内側軸受７とが密接していること、マグネット
３の外周面と内側軸受７の内周面とが同心に固着されて
いること、固着を半田付けにより行うことに特徴があ
る。この部分の組立はたとえば図２のように行う。

【００２９】図２において、芯出し治具４１のガイド部
４１ａはマグネット３の外周面をガイドしている。そし
てガイド部４１ａと同心にピン４２があり、内側軸受７
の内周面をガイドしている。芯出し治具４１にはマグネ
ット３と内側軸受７との対向部へのアクセス穴４１ｂが
あり、治具で同心にガイドした状態で両者を固着でき
る。ここで、半田材はあらかじめ対向面に供給しておく
のがよい。加熱方法は種々あるが、赤外線ビーム加熱に
よるのが最も安定である。

【００３０】このようにマグネット３と内側軸受７とを
密接配置したので、最小限の軸方向長さで内側軸受７を
保持固着できる。それによって、ロータ組立体４内での
マグネット３の長さを損失することがなくなり、その
分、磁束が増大できる。したがってトルク定数が大とな
り低消費電流を実現できる。若しくはその分モータ長さ
を短縮できる。

【００３１】マグネット３の外周面と内側軸受７の内周
面とを同心に固着したので、マグネット３の外径とロー
タ組立体４の内径との同心度を従来より向上できる。し
たがってその分エアギャップ（両者の間の隙間）を小さ
くしてマグネット３の外径を大きく設計でき、磁束が増
大して低消費電流を実現できる。若しくはその分細径
化、若しくは余裕度向上により衝撃信頼性を向上でき
る。

【００３２】また、パイプ２を内側軸受７の取付基準に
しない構造であるから、パイプ２に高い形状精度を要求
しなくても所定の機能を発揮できる。したがって通常の
プレス部品を用いることができ、モータを安価に提供で
きる。

【００３３】ところで、マグネット３の外周面と内側軸
受７の内周面とを同心に固着することについて、前述の
特開平９−９５５４号公報の発明との考え方の違いを説
明しておく。図４にその従来例の或る一場面を描いた。
図において、マグネット５３はフレーム５１に対して傾
き、内側端面部５３ｂがロータ組立体５４に接近してい
る。このような場合、内側軸受５７をマグネットの内側
端面部５３ｂの外径と同心に配置しようとすると、ロー
タ組立体５４の先端部５４ａはマグネット５３に接触し
てしまう。つまりこのモータは内側軸受５７をマグネッ
ト５３の外径とは独立にアライメントしなければならな
かった。内側軸受をマグネットの外径と同心に固着する
ことは、本発明の軸受配置構造においてはじめて必要且
つ有効となったものである。

【００３４】さらに、固着を半田付けにより行っている
ので、接着に比べ接合強度を増大できる。選択により大
きく変わるが、少なくとも２０％以上改善できる。した
がってマグネットの内側端面３ｂの小さい接合面積にお
いても信頼性の高い接合が可能となり、高信頼性の細径
モータを実現できる。

【００３５】図１に示したように、パイプ２にはマグネ
ット３を挿入してある。そしてマグネット３の一方の端
面および内径円筒面がパイプ２に対向している。そのい
ずれの対向面も、半田付けによって固着されている。こ
れにより、内側軸受の接合部におけると同様に組立工数
を低減できるのは勿論であるが、さらに以下の作用・効
果がもたらされる。

【００３６】まず、接着に比べ接合部の剛性が増大す
る。特にマグネット３の外側端面３ａの接合部の剛性が
改善できることが耐振動性の改善に大きく寄与する。こ
れにより内側軸受７を高い剛性で支持できてロータの変
位が小さくなり、エアギャップを小さく設計できて、低
消費電力の細径モータを実現できる。

【００３７】また、接着に比べ接合寸法の経時変化が小
さくなる。マグネット３とフレーム１との間には常に磁
気吸引力が働いているが、半田材の場合接着剤に比べク
リープが小さい。したがって寸法安定性が向上し、エア
ギャップの変化を減らせる。故により信頼性の高い細径
モータとなる。

【００３８】また、パイプ２、マグネット３、内側軸受
７の全てを半田材により接合することにより、工程から
接着剤を排除できる。接着工程は数多くの管理項目を必
要とする最も品質維持の困難な工程であった。接着剤と
軸受含侵油との反応を心配する必要もない。したがって
軸受含侵油の選択自由度、工程の自由度が増す。

【００３９】さらに、内側軸受７からフレーム１にいた
る部分に断熱材が介在しないから熱伝導性が増大し、高
速回転したときの軸受の温度上昇を軽減して信頼性を向
上できる。また自明であるが、これらを同時に接合する
ことにより接合工数が大きく低下し生産性を向上でき
る。

【００４０】なお、図にあるようにパイプは細く且つ長
い。したがって形状精度を求めると高価になる。それを
避けるため形状精度の比較的低いグレードを許容した場
合、図２に示したものと同様の考え方の治具を用い、外
側軸受６に対するマグネット３の外径の同心度を保ちな
がら接合するとよい。接合にあたっては、半田材はあら
かじめ対向面に供給しておき、赤外線ビーム加熱するの
がよい。

【００４１】内側軸受の細部の説明に移る。内側軸受７
はカップ状ケース１２に内側軸受メタル１３を収容した
ものであり、ケース１２はその表面にＮｉメッキを施さ
れている。また、パイプ２はその表面にＮｉメッキを施
されている。

【００４２】細型円筒モータは希土類マグネットを用い
ることが殆どであり、多くの場合防錆のためにＮｉメッ
キが施されている。したがって半田付け可能である。そ
れに半田接合する相手材は、半田付け可能なものであれ
ばよいので、従来は、ブリキ材、半田メッキ材などを用
いていた。これで概ねうまく半田付けできるのだが、接
合面積がばらつかないこと、内側軸受７の固着工程にお
いて半田が内側軸受メタル１３まで回り込まないことな
ど、品質をより安定させるには、ケース１２およびパイ
プ２をＮｉメッキするのがよいことを見いだした。この
ようにしたとき、広い加熱温度・加熱時間で接合面積お
よび接合強度が安定し、従来より小さい接合面積で必要
な強度を確保できて、信頼性の高い細径モータを実現で
きる。

【００４３】カップ状ケース１２はまた、非磁性金属に
より形成されている。マグネット３は径方向に着磁され
ていて磁界を発生する。その端面に強磁性体が接する
と、端部の磁束が短絡する。したがってケース１２を非
磁性金属とし、磁束の損失を防止して低消費電流を実現
する一助としたものである。一方パイプ２は強磁性とし
た方が磁束の増大に役立つ。本発明ではパイプ２とケー
ス１２が別体であるから異種金属とすることが可能にな
る。

【００４４】なお、フレーム１は円筒状として説明した
が、必ずしも真円である必要はなく、磁束密度の低い部
分の外面をカットした小判型断面でもよい。パイプ２が
マグネット３の端面３ｂからわずかに突出していたとし
ても、内側軸受７の固着がパイプ２でなくマグネット３
の端面に行われていれば、本発明の範囲である。パイプ
２とマグネット３を半田材にて固着する技術は、実施例
に示した軸受形式のみならず、他の種々の構造のモータ
に適用しても上に説明した作用効果を発揮する。

【００４５】以上本発明の実施例を説明してきたが、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の
主旨の範囲で様々な応用展開が可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上の記載から明らかなように本発明に
よれば、細径のなかで新規な軸受取付構成を採用してマ
グネットの軸方向領域を拡大でき、ロータ組立体とマグ
ネットとの同心度を確保してマグネットの径方向領域を
拡大できる。そしてそれによって低消費電力の優れた細
径円筒コアレスモータを提供し、電池駆動機器の低消費
電力化、ひいてはその小型化・使用時間の延長を達成す
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のモータの構造図

【図２】本発明の実施例のモータの内側軸受の固着方法
を示す図

【図３】従来例のモータ構造図

【図４】従来例でマグネットが傾いた状態を示す構造図

【図５】他の従来例のモータ構造図

【符号の説明】

１、５１、７１フレーム２、７２パイプ３、５３、７３マグネット３ａ外側端面３ｂ、５３ｂ内側端面４、５４、７４ロータ組立体５、５５、７５シャフト６、５６、７６外側軸受７、５７、７７内側軸受８、５８、７８整流子９、５９、７９刷子１０、６０、８０給電端子１１、８１ブラケット１２、６２ケース１３、６３内側軸受メタル４１芯出し治具４１ａガイド部４１ｂアクセス穴４２ピン５４ａロータ組立体の先端部７２ａパイプ突出延長部７７ａ内側軸受凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H605 AA00 AA04 BB05 BB19 CC01 CC02 CC03 CC04 CC05 CC06 CC07 EA06 EB06 EB13 EB21 EC08 GG01 GG10 GG20 5H623 AA00 AA04 BB04 BB07 GG16 HH01 HH06 HH10 JJ03 JJ05 JJ06 LL09 LL12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細型円筒状のフレームと、前記フレーム
内にありその一方の端部を前記フレームに固着したパイ
プと、前記パイプの外周に配設された円筒状のマグネッ
トと、前記マグネットを囲む略円筒状のロータ組立体
と、前記ロータ組立体に一端を固定したシャフトと、前
記フレームの端部に配設され前記シャフトの外部突出側
を支承する外側軸受と、前記シャフトの前記ロータ組立
体固定側を支承する内側軸受とを備え、前記パイプの他
方の端部は前記マグネットの端面より突出しない長さと
し、前記マグネットの前記端面にその外径と同心に前記
内側軸受を配設してなる、細型円筒コアレスモータ。
【請求項２】細型円筒状のフレームと、前記フレーム
内にありその一方の端部を前記フレームに固着したパイ
プと、前記パイプの外周に配設された円筒状のマグネッ
トと、前記マグネットを囲む略円筒状のロータ組立体
と、前記ロータ組立体に一端を固定したシャフトと、前
記フレームの端部に配設され前記シャフトの外部突出側
を支承する外側軸受と、前記シャフトの前記ロータ組立
体固定側を支承する内側軸受とを備え、前記パイプの他
方の端部は前記マグネットの端面より突出しない長さと
し、前記マグネットの前記端面にその外径と同心に前記
内側軸受を配設し、前記内側軸受と前記端面との対向部
を半田材により接合してなる、細型円筒コアレスモー
タ。
【請求項３】細型円筒状のフレームと、前記フレーム
内にありその一方の端部を前記フレームに固着したパイ
プと、前記パイプの外周に配設された円筒状のマグネッ
トと、前記マグネットを囲む略円筒状のロータ組立体
と、前記ロータ組立体に一端を固定したシャフトと、前
記シャフトを支承する軸受とを備え、前記パイプと前記
マグネットとの対向部を半田材により接合してなる、細
型円筒コアレスモータ。
【請求項４】内側軸受は略カップ状ケースに内側軸受
メタルを収容してなり、前記ケースはその表面にＮｉメ
ッキを施してなる、請求項２に記載の細型円筒コアレス
モータ。
【請求項５】パイプはその表面にＮｉメッキを施して
なる、請求項３に記載の細型円筒コアレスモータ。
【請求項６】内側軸受は略カップ状ケースに内側軸受
メタルを収容してなり、前記ケースは非磁性金属により
形成してなる、請求項２または４のいずれかに記載の細
型円筒コアレスモータ。
【請求項７】請求項１から６のいずれかに記載の細型
円筒コアレスモータを用いた電池駆動機器。