JP2006314165A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転体の回転中心と位置検出部分の回転中心とのずれをなくし、位置検出精度を向上させたモータを提供することである。
【解決手段】駆動用マグネット９０はロータホルダ８０の下端面８２ａより突出する突出部９１が設けられ、その突出部９１の外周面に位置検出用マグネット１００が圧入にて固定される。この位置検出用マグネット１００は、内周面に傾斜面１０１と半径方向外側に突部１０２が設けられる。そして位置検出用マグネット１００の下端面に、ＦＧパルスが着磁され、外周面にはインデックス信号が着磁されている。これにより、駆動用マグネット９０からの磁気影響を受けることがなくなり、位置検出の読み取り精度を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、位置検出が必要なモータ、特に位置検出用マグネットが駆動用マグネットに取り付けられたモータに関する。

従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の機器の駆動用モータとして、ブラシレスモータが使用されている。特にモータの回転位置が必要な部分では、位置検出手段を用いるとともに、モータのマグネット側にも位置検出手段と対応する信号を発する機能を持たせている（このような従来のモータの例として、例えば特許文献１参照）。

特許３２９４０９４号公報

しかしながら、特許文献１では、ロータヨークの下端部の半径方向外側に当接するように回転位置検出部を固定しているので、回転位置検出部は当接するロータヨークの形状に依存してしまう。そのため、ロータヨークの形状が当接部分にバリや打痕が発生していたり、半径方向の厚みが少なかったりした場合、回転位置検出部の回転中心とモータの回転中心とがずれてしまう可能性がある。その結果、位置検出精度が低下してしまう可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータの回転体の回転中心と位置検出部分の回転中心とのずれをなくし、位置検出精度を向上させたモータを提供することである。

本発明の請求項１によれば、軸方向に一端側が開口している略円筒形状の回転体と、該回転体の円筒部に同心状に取り付けられる駆動用マグネットと、を備えるモータであって、前記駆動用マグネットの一端側の一部は、前記回転体の円筒部の一端側端面より一端側に突出している突出部を有し、該突出部の半径方向には、位置検出用マグネットが前記回転体と同心状に取り付けられていることを特徴とする。

本発明の請求項１に従えば、駆動用マグネットと位置検出用マグネットとを分けることにより、位置検出用マグネットが駆動用マグネットの磁気影響を受けることがなくなる。これにより、位置検出の読み取り精度を向上させることができる。

本発明の請求項２によれば、請求項１に係り、前記位置検出用マグネットの一端側の面には、ＦＧパルスが着磁されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に従えば、ＦＧパルスが着磁されることにより、精密な回転制御を行うことができ、低速回転に好適である。

本発明の請求項３によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係り、前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットとの取り付けは、圧入であることを特徴とする。

本発明の請求項３に従えば、圧入することにより、駆動用マグネットと位置検出用マグネットとの当接面に間隙はなくなるので、より同心精度の高い取付けを行うことができる。それにより、読み取り精度を向上させることができる。

本発明の請求項４によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに係り、前記駆動用マグネットは、前記位置検出用マグネットより柔軟な材料にて形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項４に従えば、駆動用マグネットに柔軟な素材を使用することにより、駆動用マグネットに突部やバリ等が形成されている場合にも、位置検出用マグネットとの取り付けに際して、弾性変形により、突部やバリ等を吸収できるので安定した固定が可能である。

本発明の請求項５によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに係り、前記位置検出用マグネットの前記駆動用マグネットの前記突出部との当接部の他端側の端部と前記回転体の円筒部の一端側端面とは、軸方向に間隙が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項５に従えば、回転体の端面にバリ等が発生したとしても間隙を設けていることから影響を受けることがない。

本発明の請求項６によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかに係り、前記駆動用マグネットの一端側の端面と前記位置検出用マグネットの一端側の端面とは、軸方向高さが同等であることを特徴とする。

本発明の請求項６に従えば、駆動用マグネットの下端面を基準として位置検出用マグネットを取り付ければよいので、位置検出用マグネットの軸方向の位置決めを容易に行うことができる。

本発明の請求項７によれば、請求項１乃至請求項６のいずれかに係り、前記位置検出用マグネットの一端側の端面の内周縁には、前記駆動用マグネット側に向うに従い軸方向他端側に傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項７に従えば、傾斜面を設けることにより、駆動用マグネットと位置検出用マグネットとの当接面の面積を減少させることができるので、駆動用マグネットの当接面の形状の影響を受け難くすることができる。

本発明の請求項８によれば、請求項１乃至請求項７のいずれかに係り、前記位置検出用マグネットの前記駆動用マグネットとは半径方向反対側の一部には、前記回転体の円筒部の一端側の端面より一端側に伸びる突部を形成しており、前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットとが取り付けられることで凹部を形成することを特徴とする。

本発明の請求項８に従えば、凹部を形成させることにより、駆動用マグネットと位置検出用マグネットとの当接面に接着剤を塗布するとしても、この凹部が接着剤溜めの役割を果たすので接着剤漏れを防ぐことができる。

本発明の請求項９によれば、請求項１乃至請求項８のいずれかに係り、前記位置検出用マグネットの駆動用マグネットとは半径方向反対側の側面には、インデックス信号が着磁されており、前記位置検出用マグネットと半径方向に間隙を介して対向するように位置検出手段が配置されていることを特徴とする。

本発明の請求項９に従えば、インデックス信号を設けることにより、モータの回転に基準が設けられるので、モータ回転の初期位置が必要な機器には好適である。

本発明の請求項１０によれば、請求項１乃至請求項９のいずれかに係り、前記回転体は、軸体と、略円筒形状のロータホルダと、にて構成され、該ロータホルダの円筒部内周面に前記ロータホルダと同心状に前記駆動用マグネットが取り付けられ、前記駆動用マグネットの前記突出部の半径方向外側に位置検出用マグネットが前記ロータホルダと同心状に取り付けられていることを特徴とする。

本発明の効果は、駆動用マグネットに位置検出用マグネットが軸心に対して精度よく取付けることができるので、位置検出の読み取り精度を向上させたモータを提供することができる。

＜モータの全体構造＞
図１は、本発明に係る実施例の一例を示した軸方向の模式断面図である。以下に使用する上下方向は、図１の上下方向を示す。

図１を参照して、ベアリングホルダ１０は、アルミニウム若しくは亜鉛をダイカスト等の鋳造にて略中空円筒形状に形成されている。このベアリングホルダ１０の上部および下部には、２つのボールベアリング２０、２１が収容される上側凹部１１および下側凹部１２が形成されている。そしてベアリングホルダ１０の中空部１３に挿通し、各ボールベアリング２０，２１の中空部を略円柱状のシャフト３０が挿通し、ボールベアリング２０、２１によって回転自在に支持される。ここで、この上側凹部１１および下側凹部１２に収容されるのは、ボールベアリングに限定することなく、含油焼結部材を収容してもよい。この下側に配置されたボールベアリング２１との下側凹部１２との軸方向の間には、ボールベアリング２１の外輪を支持して予圧を加える弾性部材２２が配置されている。そしてボールベアリング２１の下端面の内輪に当接保持するように保持部材２３がシャフト３０に取付けられている。この保持部材２３はシャフト３０に一体的に成形されてもよい。

またシャフト３０の下部には、ハスバ歯車等の歯車が形成されている。これにより、モータを取付ける機器側の歯車と噛み合い回転力を伝達する。

ベアリングホルダ１０の円筒下部の半径方向外側には、軸方向に高さの異なる２種類の突出部が各３個ずつ形成されている。軸方向の高さが高い第一突出部１４と軸方向の高さが低い第二突出部１５とは、半径方向同位置に形成される。そして、第一突出部１４と第二突出部１５とのそれぞれは周方向に等間隔（実施例では１２０°）にて形成される。

ベアリングホルダ１０の下端面１６には、第一円環突部１７が形成されており、この第一円環突部１７の外周面と係合するように鋼板をプレス等の塑性変形にて成形された取付板４０が固定される。この取付板４０は、モータを搭載する機器にモータを取り付ける取り付け穴４１が形成されている。また下端面１６には、第一円環突部１７より半径方向内側に第一円環突部１６より軸方向下側に突出した第二円環突部１８が形成されている。この第二円環突部１８により、モータを搭載する機器とのシャフト３０の位置決めを行う。

ベアリングホルダ１０の第一突出部１４の上端面および円筒部には、円環状のステータ５０が当接されるように固定配置される。これらの固定は、ステータ５０の第一突出部１４の対応部分に軸方向に貫通孔が設けられ、そして第一突出部１４の上端面にも穴が設けられ、これらに挿通するようにネジ６０にて締結することにて行われる。また第二突出部の上端面には、紙フェノール等にて成形された基板７０が固定配置されている。これらの固定も同様にネジ６１にて固定される。基板７０には、回転速度を検出するホール素子７１とホール素子７１からの信号を制御する集積回路７２が固定されている。

シャフト３０の上側のボールベアリング２０より上部には、鋼板をプレス等の塑性加工にて成形した略中空円筒形状のロータホルダ８０が軸心と同心状にステータ５０を覆うように固定される。このロータホルダ８０の中空部８１に、シャフト３０が圧入固定される。そして円筒部８２の内周面には、駆動用マグネット９０が軸心と同心状に接着等にて固定されている。そしてこの駆動用マグネット９０はロータホルダ８０の円筒部８２の下端面８２ａより、下側に突出する突出部９１を有しており、その突出部９１の外周面には、位置検出用マグネット１００が軸心と同心状に圧入接着により固定されている。駆動用マグネット９０の内周面は、ステータ５０の外周面と半径方向に間隙を介して対向するように配置される。また駆動用マグネット９０と位置検出用マグネット１００とは、基板７０の上面と軸方向に間隙をもって対向している。

モータの駆動は、ステータ５０に通電されることにより磁場が発生し、この磁場と駆動用マグネット９０との相互作用により回転トルクが発生することにより駆動する。

＜ロータホルダ・駆動用マグネット・位置検出用マグネット＞
次に本発明の主要部となるロータホルダ８０、駆動用マグネット９０、および位置検出用マグネット１００の関係について図２を参照して説明する。図２は図１の点線円部の拡大図である。

図２を参照して、前述のように駆動用マグネット９０は、ロータホルダ８０の円筒部８２の下端面８２ａより下側に突出する突出部９１の外周面に、位置検出用マグネット１００が固定されている。特に駆動用マグネット９０の下端面と位置検出用マグネット１００の下端面とは高さが一致する。これは、位置検出用マグネット１００を固定する際に、駆動用マグネット９０の下端面を基準にすることができるので容易に軸方向の位置決めを行うことができる。

またこの位置検出用マグネット１００は、略円環形状であり、その下端面の内周縁には、半径方向内側に向うにつれて上側に傾斜する傾斜面１０１が形成されている。これにより、駆動用マグネット９０と位置検出用マグネット１００との当接面を小さくすることができる。その結果、駆動用マグネット９０の外周面の形状に影響され難い固定となるので、精度のよい取付けを行うことができる。

また位置検出用マグネット１００の上部には、ロータホルダ８０の下端面８２ａより上側に形成され、ロータホルダ８０と半径方向に間隙を介して突部１０２が円環状に形成され、駆動用マグネット９０と位置検出用マグネット１００とが当接することにより、凹部１０３を形成する。これは圧入により当接後、補強のために接着剤を当接面に塗布するが、この凹部１０３はこの接着剤の溜め場所となり、接着剤漏れ等の不具合がなくなり安定した接着が可能となる。そしてロータホルダ８０の下端面８２ａおよび駆動用マグネット９０と位置検出用マグネット１００との当接面は軸方向に間隙を介して配置されている。これは、ロータホルダ８０の成形時にその下端面８２ａにバリが発生する場合があるので、この下端面８２ａまで、位置検出用マグネット１００を当接してしまうとバリによってこの位置検出用マグネット１００が傾いてしまう不具合を生じさせない効果がある。

また位置検出用マグネット１００の下端面には、ＦＧ（Frequency Generator）着磁が行われている。そしてこの下端面と軸方向に対向する基板７０には、円環状にＦＧパターン（図示せず）が設けられている。これにより、低速回転でも回転の精密な制御を行うことができる。駆動用マグネット９０の下端面にＦＧ着磁を行ってもよいが、駆動用マグネット９０の内周面に行われる駆動用着磁と距離が近いためにＦＧの読み取りの際に、駆動用着磁の影響を受けてしまう。そのため、ＦＧの読み取り精度が低下してしまい、回転制御に悪影響を及ぼしてしまう。しかし、位置検出用マグネット１００にＦＧ着磁を行うことで、駆動用着磁とは距離が遠くなるために影響を受けない。そのため、ＦＧの読み取り精度を向上させることができる。

さらに位置検出用マグネット１００の外周面には、インデックス信号（例えば１つ）を生成する着磁が行われている。そしてこの外周面と半径方向に間隙を介して対向するようにホール素子等の位置検出手段７３が基板７０に配置されている。これにより、モータの回転位置に１つの基準が設けられるので、モータの初期位置を決定する際には好適である。

＜駆動用マグネット９０および位置検出用マグネットの素材＞
駆動用マグネット９０の素材は、位置検出用マグネット１００の素材より、柔軟な素材である、例えば、ニトリルゴムや塩化ポリエチレン等のラバー材ことが望ましい。これは、駆動用マグネット９０の外周面に、位置検出用マグネット１００が圧入される際に、駆動用マグネット９０が弾性変形のしない硬い素材を用いると、駆動用マグネット９０および位置検出用マグネット１００が欠けや割れを生じてしまう可能性がある。これは、駆動用マグネット９０に突部やバリを有している場合に生じる。さらに欠けやわれを生じないまでも位置検出用マグネット１００が軸心とずれて固定しまう可能性がある。これによりＦＧパターンや位置検出手段との位置がずれてしまうのでこれらの読み取り精度が低下してしまう可能性がある。したがって、駆動用マグネット９０をラバー材にすることにより、これら突部やバリを弾性変形により吸収するので、マグネットの欠けや割れを生じることはない。そして駆動用マグネット９０と位置検出用マグネット１００との固定の際に軸心のずれはなくなる。その結果、安定した固定および読み取り精度の向上を実現することができる。

また位置検出用マグネット１００の素材は、例えば、ナイロン６、ナイロン１２およびポリエチレン等のプラスチック材であることが望ましい。硬い素材を使用することにより、真円度精度のよい成形が可能である。ラバー材は、一般に板材を円環状にしてロータホルダ８０の内周面に固定することにより円環形状を形成することができる。位置検出用マグネット１００は、駆動用マグネット９０の外周面に固定されることにより、外周面を固定する部材が存在しないので、成形時より円環形状であることが必須である。

以上、本発明の実施例に関して説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されることなく、種々の変形が可能である。

例えば、位置検出用マグネット１００は、駆動用マグネット９０の内周面に設けてもよい。その際、位置検出用マグネット１００の外周側に、傾斜面１０１が設けられる。そして突部１０２は設けなくてもよい。これにより、位置検出用マグネット１００はラバー材にて成形することができる。これはコスト的なメリットはあるが、駆動用マグネット９０の影響を受けやすい欠点も有している。

本発明に係る実施例の一例を示した軸方向の模式断面図である 図１の点線円の拡大図である

符号の説明

１０ ロータホルダ
２０、２１ ボールベアリング
２２ 弾性部材
２３ 保持部材
３０ シャフト
４０ 取付板
５０ ステータ
６０、６１ ネジ
７０ 基板
７３ 位置検出手段
８０ ロータホルダ
８１ 中空部
８２ 円筒部
８２ａ 下端面
９０ 駆動用マグネット
９１ 突出部
１００ 位置検出用マグネット
１０１ 傾斜面
１０２ 突部
１０３ 凹部

Claims (10)

1. 軸方向に一端側が開口している略円筒形状の回転体と、
   該回転体の円筒部に同心状に取り付けられる駆動用マグネットと、
   を備えるモータであって、
   前記駆動用マグネットの一端側の一部は、前記回転体の円筒部の一端側端面より一端側に突出している突出部を有し、該突出部の半径方向には、位置検出用マグネットが前記回転体と同心状に取り付けられていることを特徴とするモータ。
2. 前記位置検出用マグネットの一端側の面には、ＦＧパルスが着磁されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットとの取り付けは、圧入若しくは接着の少なくともどちらか一方であることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載のモータ。
4. 前記駆動用マグネットは、前記位置検出用マグネットより柔軟な材料にて形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモータ。
5. 前記位置検出用マグネットの前記駆動用マグネットの前記突出部との当接部の他端側の端部と前記回転体の円筒部の一端側端面とは、軸方向に間隙が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記駆動用マグネットの一端側の端面と前記位置検出用マグネットの一端側の端面とは、軸方向高さが同等であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記位置検出用マグネットの一端側の端面の内周縁には、前記駆動用マグネット側に向うに従い軸方向他端側に傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のモータ。
8. 前記位置検出用マグネットの前記駆動用マグネットとは半径方向反対側の一部には、前記回転体の円筒部の一端側の端面より一端側に伸びる突部を形成しており、前記駆動用マグネットと前記位置検出用マグネットとが取り付けられることで凹部を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のモータ。
9. 前記位置検出用マグネットの駆動用マグネットとは半径方向反対側の側面には、インデックス信号が着磁されており、前記位置検出用マグネットと半径方向に間隙を介して対向するように位置検出手段が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のモータ。
10. 前記回転体は、軸体と、
    略円筒形状のロータホルダと、
    にて構成され、
    該ロータホルダの円筒部内周面に前記ロータホルダと同心状に前記駆動用マグネットが取り付けられ、
    前記駆動用マグネットの前記突出部の半径方向外側に位置検出用マグネットが前記ロータホルダと同心状に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のモータ。

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