JP3745884B2

JP3745884B2 - モータ構造及びその製造方法

Info

Publication number: JP3745884B2
Application number: JP22396797A
Authority: JP
Inventors: 譲鈴木; 栄藤谷; 正樹加川; 嘉幸青野; 将人秦; 晋武松下
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: US6087755A; JPH1169749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円筒型のラジアルギャップ型モータの構造及びその突極子の装着方法並びにボビンアッシーの強度向上方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、安価で高性能な装置を提供する為に、一つの装置において、機能に応じた専用のモータを複数個使用する、いわゆる「セクショナルドライブ」方式が一般的となってきている。特に、小型ＤＣモータでは、軽量で、用途に応じて、磁気回路効率を上げてモータ効率を上げ、コギングトルクを下げた、電磁発生ノイズが少なく制御性が良いモータが望まれている。この対策として、コアのスロット数を増加し、一つ一つの磁気回路長が短くなり磁気効率が上がるようにマグネットの磁極数を増加し、巻線作業効率を上げるためにコイルを一つの突極に集中巻することで対応することが一般的である。
【０００３】
磁気記憶装置等のスピンドルモータとして良く用いられている偏平型のアウタロータ型ＤＣブラシレスモータでは、コア積層枚数が比較的少ないことから、特願平１−９５９２８号（特開平２ー２７６４４９号公報参照、以下、従来例と称する）に示す如く、効率／制御性が良いアーマチュア構造を構成する事が出来た。即ち、コアの突極部断面積Ａと該突極部を囲む長さＬを用いて表される断面形状特性係数Ｒ（＝Ｌ2 ／Ａ）を前記特許出願に記載されている技術を満足させる様に設定することはその形状性から、至極簡単である。つまり、突極部断面形状をほぼ正方形に近い形に設定し、突極部の磁束密度と該突極部に巻回するコイルの抵抗値を整合（コイル１ターン当たりの抵抗値を小さくする）させ、モータ性能を向上させることが容易に出来た。
【０００４】
しかし、プリンタ等のキャリッジ駆動の場合、比較的大きな機械的出力を必要とする割には、モータ実装スペースが少ない為、構造を円筒型とし、コアの積層枚数を出来るだけ多くして、対応することが多い。ところで、ＤＣブラシレスモータでは、コア設計において、コイルを納める為の溝部（以後「スロット」と言う）と磁路を形成する為のヨーク部（コイル集中巻で、エアーギャップを介して磁石と対抗する部分を以後、「突極」という）を持った、薄いコアを複数枚積層し、該コアのスロット部分の必要な箇所に絶縁を施し、コイルを巻回したアーマチュアが一般的な構造である。この構造は、同一形状のコアを必要枚数だけ軸方向に積層するだけで、特性を変えることが出来るので同一形状のコアの金型一つあれば、積層枚数により任意にモータ特性が設定出来る利点がある。又、各コアが電気的に絶縁されており、比較的鉄損が小さい特徴がある。
【０００５】
しかし、積層型、いわゆるラミネーション構造、特に、円筒型ではコアの突極数を多くしたり、マグネットの磁極数を上げたりすると、モータ効率が著しく低下する傾向がある。理由は、円筒型モータにおいて、機械的出力を上げる為には、コア積層枚数を増やす必要がある。しかし、この方法は、確かにトルクアップに繋がるけれども以下の２点より、コア積層枚数を増やす割にはモータ特性が上げられない。
【０００６】
１）一般的には突極部の磁束密度は磁気飽和直前まで高くするのが好ましいが、トルクアップの為に、コア積層枚数を増やせば、ヨーク断面積も増大（断面積はコア積層枚数に比例する）し、突極部の最適磁束密度まで上げられない。特に、多極／多スロット構造の場合には、突極断面積を考慮すると突極部の幅は極狭くて、良いことになるが、この幅がコア厚に対して狭くなりすぎ、プレス加工出来なくなる欠点がある。従い、この制約から突極部の磁束密度が最適値まで上げられない。
２）積層枚数を増やせば、トルクを発生するコイルの有効線素が長くなるが、その分コイル抵抗値が増大して、モータ効率を悪化する。特に、細長い断面に巻くコイルは抵抗値のみ増大して、モータ効率を著しく悪化する欠点がある。
【０００７】
以上のことから、円筒型のラミネーション構造では、突極部断面形状が必然的に悪化（長辺と短辺の差が大きい長方形となる）し前述の従来例技術により、突極部の磁束密度と該突極部に巻回するコイルの抵抗値を整合させることが出来ない。つまり、モータにあった最適な磁束密度になる様に、突極部の断面積を決めることが出来ない。即ち、ステータ材料にムダが出ると同時にモータ重量が増大し、且つ、モータ効率が悪化する欠点があり改善を必要としていた。
更には、磁気記憶装置用もプリンタ用も近年のノイズ規制等からモータコイル転流時に発生する電磁ノイズは有害であり、安価で且つ確実に抑制する事が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ラジアルギャップの円筒型モータにおいても、同一形状のコアを軸方向に多数枚積層する、いわゆるラミネーション構造を用いずに、軽量且つ安価で、高性能で、電磁ノイズの発生量が小さなモータ構造及びその突極子の装着方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、両端面に軸受を形成したフランジを持ち、軟磁性材からなる複数個の放射状方向に配置された突極部を有する円筒型ラジアルギャップ型モータにおいて、円筒状部分と該円筒状部分の一方の縁端周囲に放射状方向に形成された複数個の突極をそれぞれ有し、軸方向に互いの前記突極を重ね合わせて配置される２個のアーマチュアヨークと、両端に配置される一対の鍔部の間に巻回されるコイルを有し、重ね合わせた２つの前記突極からなる突極部にそれぞれ挿入される複数のボビンと、を備え、前記一対の鍔部のうち一方は、ロータマグネットに対向配置されて前記コイルに接続される端子を有することを特徴とする円筒型ラジアルギャップ型モータを提供するものである。
【００１０】
又、前記突極の幅を径方向で一定とし、該突極毎に、ボビン巻したコイルアッシーを挿入出来るモータ構造とした為、巻線作業が非常に容易で、且つ信頼性の高い（絶縁が確実に保証された）コイルアッシーを安価に供給できる様になった。
更に、突極先端（エアーギャップを介してマグネットと対抗する）部分に、ロータマグネットの磁束を収束させる為の突極子を設ける事により、長軸（円筒）状のロータマグネットでもその磁束を効率良くコイルに鎖交させることが出来る様になった。
結果として、円筒型の多極／多スロット（突極）のモータにおいても、磁束を飽和させないで、突極部断面形状特性係数を比較的小さく抑える事が出来、突極部の磁束密度と該突極部に巻回するコイルの抵抗値の整合性（コイル１ターン当たりの抵抗値を小さくする）を向上させ、モータ性能を改善することが出来た。又、突極部とは別体構造になっている突極子の形状を工夫（溝入、スキュー等）する事により容易にコギングトルクを制御することが出来た。更に、コイルをボビン巻したコイルアッシー毎に、電磁ノイズ吸収用の磁気ソフト材を含んだコアを、前記コイルに流れる電流と電磁的に直接鎖交する様に配設／実装した事により、モータ励磁時に外部に放出される電磁ノイズを著しく低減させることが出来た。
また本発明では、ボビンにコイルを巻回したコイルアッシーの補強方法と突極先端に設けられる突極子の装着並びにこれらの固定方法についても提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態の断面図及び一部破断正面図である。これらの図に示されるモータは、回転軸方向に長く１極が着磁され、それが、ロータの円周に沿って１６個着磁された、いわゆる磁極数１６極のロータと、突極（スロット）数１２個のステータからなるラジアルギャップタイプの円筒状インナロータ型３相ＤＣブラシレスモータである。先ず、ステータ部を説明する。１は、強磁性体の金属からなるカップ状のアーマチュアヨークであり、ほぼ、同一形状の２個のアーマチュアヨーク１は各底面に一体的に設けられている複数の突極（後で詳述）が周方向で揃う様に、左右から当接、固定されている。
【００１２】
６は突極部（後で詳述）に挿入されているボビンであり、コイルの絶縁を確保するため、樹脂で成形されている。５はボビン６に巻回したコイルである。コイル５の端末はボビン６の鍔の下部に設けられている端子（後で詳述）に絡げられ、接続基板８に電気的に接続されている。接続基板８には、引き出し線１０（本実施の形態では４本（３相星型結線の３本とその中性線の４本））を介して必要な電気エネルギーが給電される様になっている。尚、本実施の形態のボビン６と接続基板８の間の３０は軟磁性で作られたソフトフェライト製のコアであり、このコア３０には２つの孔が設けられており、ボビン６の端子に挿入され、ボビン６と基板８のスペーサを兼用した電磁ノイズ吸収器になる（詳細後述）。１１はボビン鍔部でエアギャップを介してロータマグネットの磁極と対抗する面に、ロータマグネットの磁束を収束する為の突極子（詳細後述）である。２つのカップ状のアーマチュアヨーク１の開口端部には軸受け３を持ったフランジ４を配設している。
【００１３】
次に、ロータ部を説明する。９は回転軸であり前述の軸受け３に回転自在に支えられている。回転軸９にはスリーブ７が圧入されており、スリーブ７の外周には周方向に１６極に着磁されたロータマグネット２が接着等により固定されている。従って、エアギャップを介して各相のステータのコイル５を適切なタイミングで順次、励磁すればロータマグネット２はトルクを発生し、回転軸９から機械的出力を取り出すことが出来る。尚、駆動については本構造のモータも一般的な３相ＤＣブラシレスモータ（本実施の形態ではセンサレス構造のモータでありロータ磁極位置検出器は内蔵していない。）と同一であるので省略する。
【００１４】
図３はアーマチュアヨーク１の拡大斜視図である。カップ状を呈するその底面に１６個の等ピッチの放射状の突極２０が設けられている。突極２０は径方向で同一幅の形状としている。中心部には図１で示した様に周方向に微小エアギャップを介してロータマグネット２を挿入する事が出来る様に、各突極２０の先端を結んだ線は同一円周上にある。尚、アーマチュアヨーク１の材質は磁束を良く通す強磁性体が好ましく、プレスの加工性を考えると金属が良いが、磁気特性を良好にする為に磁性のソフト材の粉末を含有した樹脂成形品でも良い。
【００１５】
図４はアーマチュアヨーク１を２個、底面が当接するように固定した斜視図である。図４において特に、注意したいのは一対のアーマチュアヨーク１の突極２０の位置関係が同心上で、且つ周方向で整合される様に配置することである。このことにより、ロータマグネット２は周方向で微小エアギャップを保ち且つ、ボビン６の挿入（後で詳述）を可能にしている。尚、本発明では、１個のアーマチュアヨーク１の突極２０は単に、「突極」と呼ぶが、これら突極２０が積層された状態の全体については「突極部」と呼ぶ。
【００１６】
これまでに本発明を、インナーロータ型モータの例で説明したが、本発明はアウタロータ型モータにも同じ様に適用出来る。図５にアウタロータ型のアーマチュアヨークの形状を示した。インナ型との違いはカップ状アーマチュアヨーク１の一端面に付加している突極２０の折り曲げ方向だけである。即ち、インナロータ型では円筒カップ内周側（円の中心側）であるのに対して、アウタロータ型ではその外周側（中心と反対側）である。図６はアーマチュアヨーク１を２個突極２０が重なり合う様に配設した状態を示す。アウタロータ型の特徴は図に示すように、突極２０の径が大きくなる外周側にせり出（その為に、開放部のピッチが広くなる）し、該突極部２０’にコイルを巻き易くなる特徴がある。又、コイルをボビン巻した時にはボビン挿入が非常に容易となる長所があると同時に、ボビン中のコイル巻回数を増やす事が出来、モータ特性的にも有利である。理由はインナロータ型の時とは異なり、アウタロータ型ではボビンに等脚台形状にコイルを巻回し、コイル幅の小さい等脚台形の上底側（短い辺）を突極部２０’に挿入部する事（図１２参照）が可能であるからである。
【００１７】
又、本発明は前記第１の実施の形態のようなロータマグネット磁極数１６、スロット数１２の３相ＤＣブラシレスモータだけでは無く、相数、ロータマグネット磁極数、スロット数もこれに限る物ではない。特に、本発明のモータは前述した理由で、多極／多スロットのモータに向いている。
更に、本発明はＤＣブラシレスモータだけでなく、ラジアルギャップ型の突極構造の同期モータにも同じように適用できる。
【００１８】
図７は本発明の第２の実施の形態を示す一部破断側面図である。第１の実施の形態と異なるのは２個のアーマチュアヨーク１の底部の間に３枚の金属で出来た強磁性体製の磁束密度調整ヨーク２４を挿入している点だけである。他は同一であるので同一番号を付与し、特に、説明の必要の無い箇所の説明は削除した。この磁束密度調整ヨーク２４により突極部２０’の磁束密度が調整出来る。即ち、第１の実施の形態の様に、一対のアーマチュアヨーク１で作る突極部２０’の断面積だけでは磁束密度が増大しすぎ（断面積が小さすぎ）て飽和してしまうことがある。磁束密度調整ヨーク２４はこの場合に、突極部断面積を実質的に増大させることが出来、突極部での磁束密度の飽和現象を避けることが出来る。従って、磁束密度調整ヨーク２４の厚さ及び挿入枚数は必ずしも本実施の形態の様に、３枚で厚さはアーマチュアヨーク１と同一と限る訳ではない。
【００１９】
図９は第２の実施の形態に使用した磁束密度調整ヨーク２４の形状を示す。磁束密度調整ヨーク２４はアーマチュアヨーク１の底面と同一形状であり、該アーマチュアヨーク１と同心を取り、且つ各突極２０が周方向で合うようにアーマチュアヨーク１に固定される。つまり、アーマチュアヨーク１の突極２０と磁束密度調整ヨーク２４の突極２０が軸方向で積層（加算）されるので、その分実質の突極部断面積が増大する。尚、本実施の形態の磁束調整ヨーク２４は１．２ｍｍ厚の冷間圧延鋼板をプレス抜きしたものである。
又、図８には、磁束密度調整ヨーク２４をアーマチュアヨーク１の底部外側に挟み込む代わりに、各カップ状アーマチュアヨーク１の開口面（フランジ４を付加する側）から、アーマチュアヨーク１の内径よりやや小さい径の磁束密度調整ヨーク２４を、必要枚数（本実施の形態では各一枚づつ合計２枚）、アーマチュアヨークの底部内周面に配設して、突極部２０’の断面積を実質的に増加させたものである。
【００２０】
尚、磁束密度調整ヨーク２４の一枚当たりの厚さが薄い物、且つ一枚一枚絶縁した物を使用した方が渦電流損が少なくなることは当然であり、磁束密度調整ヨーク２４を軟磁性材の粉体を混ぜた樹脂成形品で構成することも可能である。
【００２１】
図１０は樹脂成形したボビン６を示す。ボビン６は突極部２０’が挿入される中央部の角穴６０と、両端に長さの異なる鍔６１、６２を持った形状である。長い鍔６２は本実施の形態ではロータマグネット対向面側であり、その下端部にはコイル絡げ用の端子２１が挿入されている。又、図１１はボビン６にコイル５を巻回した、コイルアッシーの状態を示す図である。２カ所のコイル端２２は端子２１にその端末を絡げ、２３に示す部分で半田上げ出来るので、本構造のボビンを使用する事により、巻線から半田上げまでが一貫工程として構成が可能となり、検査／組立性が向上し、非常に手離れが良くなる。
【００２２】
次に、図１３は図１１に示すコイルアッシーのボビン６の、エアギャップを介してロータマグネット２に対向する面で、ボビン６の鍔部に突極子１１を配設固定した、いわゆるヨークアッシーの斜視図である。図１１に示すコイルアッシーとの違いは突極子１１が付加されている点だけであるので、同一部品は同一番号が付与されている。図１３における１１’は突極子１１をボビン６の鍔に熱カシメで固定したカシメ部を示している。尚、突極子１１のボビン６への固定は接着等でも良いし、インサートモールドでも良いし、突極子を折り曲げても良い。又、突極子１１の中心部の角穴６０は突極部２０’に挿入する穴を示しており、これらの磁気的結合は本実施の形態では嵌合により行われているが、これに限る訳ではなく溶接、カシメでも良い。更に、図１３では突極子１１は平面状であり、且つボビン６の鍔部６２の幅Ｐと突極子１１の幅Ｑが等しい場合を示しているが、最大部のコイル巻き上げ幅Ｒを含めてこれらＰ、Ｑの寸法を突極２０のピッチＣ（図３及び図５参照）と等しいか、小さくすることにより、インナロータ型の為に、入り口が狭くなる内周側からでもコイルアッシーを突極部２０’に挿入する事が可能となる。前述した通り、アウタロータ型の場合にも同様な制約条件があるが、コイルアッシーは入り口が広く且つ開放された、外周側から挿入することが出来る点で、インナロータ型と比較して挿入が容易であると同時にコイル巻回数も増大させる事が出来る（図１２参照）。
【００２３】
図１４は突極子１１に溝３０１及びスリット３００を付加した実施例である。この溝３０１／スリット３００により、ロータ磁極面に対向し、交番磁界がかかる突極子１１に生じる渦電流を遮断し、渦電流損を低減する事が出来る。溝３０１（図では一本）は、突極２０に嵌合する角穴部に対し、同心円状に流れる渦電流を遮断する効果がある。又、スリット３００（図では６本）は突極子１１の面積の広い上辺、下辺部に循環する渦電流を遮断するのに効果がある。溝３０１とスリット３００は同時に設けないで、渦電流損低下に効果の有る方一つだけを採用しても良い。又、図２３で述べる帯状の突極子１１の必要な箇所に、溝／スリットを設けても同様の効果が有る。尚、溝３０１及び、スリット３００を配置する場所、数、及び形状（幅と長さ）は図１４に限るわけではなく、ロータマグネットからの磁束の収束には効果があり（妨げず）、且つ突極子１１に流れる渦電流を効果的に遮断するものであれば良い。
【００２４】
図１５はコイルアッシーの別の実施の形態を示す斜視図である。図１４に示すものと異なる点は突極子１１が平面状ではなく曲率を持った曲面形状である点である。このことにより、突極子１１が平面状の図１４に示すものと比較して、同一突極子１１形状（面積）の場合、平均エアギャップ長が等価的に狭くなり、ロータマグネット２の磁束収束率を向上させる事が出来る。
【００２５】
図１６から図１８にコイルアッシーの別の実施形態を示すが、図１３乃至１５と同じ部分には同じ符号を付し、その説明は省略するこの実施の形態では、特に、突極子１１の形状を工夫して、コギングトルクを改善（小さく）する事を目的としている。図１６はコギングトルク改善の第１の突極子の実施の形態である。突極子１１の形状を長方形ではなく平行四辺形にする事により磁気的スキューを形成している。平行四辺形の突極子とする事により、周方向のパーミアンスを少しづつ変化させることが出来るのである。図１７はコギングトルク改善の第２の突極子の実施の形態である。長方形の突極子１１から対角線上にある２箇所のコーナを三角形状に切り落とす事により、図１６に示すものと同じ様に周方向のパーミアンスを少しづつ変化させている。図１８はコギングトルク改善の第３の突極子の実施の形態である。長方形の突極子１１から対角線上にある２箇所のコーナを四角形状に切り落とす事により、図１７に示すものと異なり周方向のパーミアンスを段階的に変化させている。尚、コギングトルクを小さくする為の、突極子１１の形状はこれらに限る物ではない。又、コギングトルク低減には、突極子１１にはスキューを付けず（図１３、１４、１５、１９、２２の構成）、ロータマグネット２の着磁でスキューを付け（図３２参照）ても同様の効果がある。
【００２６】
次に、図１９もコイルアッシーを示した斜視図である。図の突極子１１は長方形であり、図１３のコイルアッシーとほとんど同じである。異なる点はボビンの幅Ｓと突極子１１の幅Ｔが、Ｔ＞Ｓの関係である。インナーロータ型の場合には、前述した通り、Ｓ＜Ｔ＜Ｃの関係でないとコイルアッシーとした場合には、突極部に挿入できないことは当然であるが、突極子１１にスキュー等を設けたＣ＜Ｔの場合には、コイルアッシーを突極部２０に実装してから後、突極子１１は突極部２０に挿入固定するが、このことについては後述する。図２２は図１９に示すものの突極子１１において、該突極子１１の長手（軸）方向に補強用リブ１００を付した斜視図である。本発明に係るモータ構造では、突極子１１は概ね軸方向の長さが長く、長方形になる。その為、突極子１１は長手方向（軸方向）の剛性が、ボビンを含めて低くなり、ロータマグネット２の磁気吸引力により変形が起き、最悪時には該突極子１１は、ロータマグネットと接触してしまう不具合となる場合がある。これを避けようするとエアギャップ長を該突極子１１の変化量を見込んで大きく設定する必要があるが、これはモータ特性上好ましくない。したがって、図２２に示すように、突極子１１にリブ１００を付加して剛性を上げることはこの対策として非常に有効である。
【００２７】
尚、Ｔ＞Ｃ＞Ｓの場合には、先ず、コイルアッシーを突極部に挿入した後、突極部先端に突極子１１を挿入固定する事により突極子１１の実装が可能となる。この場合には一例として、図１１に示す様な構成のコイルアッシーを突極部２０に挿入した後、突極子１１をボビン鍔部の突起により、熱カシメ等により固定する。図２２において、この熱カシメの箇所を１１’として示している。
【００２８】
図２０は図１６と図１８の特徴を複合して用いた実施の形態を示している。図２２の隣接する突極子１１間のギャップＸを、図１６に示すものと比較して、狭く設定出来ることを特徴としている。尚、隣接する突極子１１の間隔Ｘはあまり狭すぎては隣の突極子１１に磁束が漏洩してモータ特性悪化を招く。従い、このＸはエアーギャップの２〜５倍程度に設定するのが好ましい。勿論、図の様にスキューを付けてもよいが、付けなくても良い。スキューを付けない場合には、突極子１１の形状を平行四辺形から長方形にすれば良い。
【００２９】
図２１は機能的には図２０に示すものと同一であるが、突極子１１をコイルアッシーの状態で実装出来る様に、３つに分割している点が特徴である。つまり図１７の形態のヨーク全体構造と２つの三角形の補助突極子２５（図のハッチング部）で等価的に、図２０の突極子１１を構成したことである。この分割により、先ず、コイルアッシーでの挿入を完了させておいて、その後、２つのボビンの鍔部を跨る補助突極子２５を配設する事ができる。尚、２６部は突極子１１と補助突極子２５を勘合させる部分である。又、２つのボビンの鍔部を跨る補助突極子２５はボビン鍔部の突起３１により熱カシメ等により固定される。
【００３０】
更に図２３は突極子１１の更に別の実施の形態である。図２３の突極子１１は一枚の帯状の板に、複数（モータ突極数）の突極部挿入用角穴４０のパーミアンス調整用磁気的溝４１を交互に配設したものである。本実施の形態では図１の第１の実施の形態と同様に、突極数１２個用のものであって、その長さは３６０度分であるので１枚で足りる。勿論、作業性によっては２分割の帯状突極子１１としても良い。又、パーミアンス調整用の溝の端面までの距離Ｚ（図２３参照）は磁気特性から出来る限り狭い方が良いが、機械的加工の制限から板厚０．５ｍｍ程度の場合には、エアギャップの２倍（０．５〜１．０ｍｍ）程度にするのが好ましい。コイルアッシー挿入後、この帯状突極子１１を円筒状にして各突極部２０に順次挿入固定するだけで突極子１１の実装が完了する。
【００３１】
図２４はこの突極子１１を装着したものを平面展開した図である。この突極子を採用する事により、個別の突極部２０に一個一個突極子１１を実装する場合と比べてその作業性は格段に向上する。尚、帯状突極子１１の連結部（図のＺ寸法が大きく）のパーミアンスが問題となる場合には実装後、磁気的に遮断するために切り落としても良い。
【００３２】
図２５、２６はボビンの機械的強度（剛性）を向上させるための説明図である。図２２で突極子１１がロータマグネット２に吸引される不具合について説明したが、ボビン６での対策を図２５、２６で説明する。図２５は図１０のボビン６の突極子１１を配設する側の鍔部に補強用リブを軸方向に延長させた図を示す。図の波線は該リブの折り曲げ用溝を示し、ここでリブを折り曲げることが出来るような構造になっている。折り曲げたリブの穴は突極子１１と反対側のボビン鍔部に設けられた凸部とハメ合わされる様になっている。図２６は図２５のボビン６にコイル５を巻回し、更に突極子１１を折り曲げ用溝部で折り曲げた図を示している。リブの先端形状は円弧状になっており、アーマチュアヨーク１に実装された時、該円弧が前記アーマチュアヨーク１の円筒部の内周面に接触／固定する事が出来る構造である。このリブの折り曲げにより、ボビン６の機械的強度（剛性）を著しく向上する事が出来る。結果として、ボビン６が樹脂材であってもボビン鍔部に固定されている突極子１１がロータマグネット２の吸引力に負けない強度をもつことになる。尚、補強用リブの形状はこれに限ることなく周方向に設けたものでも良い。
【００３３】
図２７は、図２８に示すソフトフェライト材で出来た有孔コア３０をボビン６のピンに挿入した図であり、該コア３０とコイル電流が電磁気的に鎖交しあい、発生電磁ノイズの低減を図っている。
【００３４】
図２７に於いて、ソフトフェライト材で出来たコア３０には二つの孔を設け、孔径と孔間ピッチを以下の条件に設定し、ボビン６と接続基板８のスペーサの機能を兼ねさせている。つまり、
Ｈ＜Ｗ且つ
Ｕ≒Ｖ
である。但し、Ｈは半田からげ部の最大径、Ｗはコア３０の孔径、Ｕはボビンに挿入されているピン間ピッチ、Ｖはコア３０の孔間ピッチを示す。尚、図２７の２００はコア３０をピン２１に挿入した時、コイル端２２が通る為の溝を示している。
【００３５】
図２９は更に別の実施の形態を示す斜視図である。電磁ノイズの抑制能力を上げるには電流と鎖交する軟磁性材のコアが長い方が有利である。つまり長いコア程ノイズ抑制効果があると言える。図２９はこのことを利用したもので、言って見れば、ボビン６の鍔部全体を軟磁性材を含んだ樹脂で成形し、ノイズ抑制用コアとしたものである。該ボビンのピン２１のコイルを絡げる側と、接続基板８に接続する側を変える事により、ボビン６の鍔の長手方向を利用して、コイルを流れる電流と直接電磁的に鎖交させている。勿論この際、ボビン６の鍔部はソフトフェライトの粉末を含有した樹脂である必要が有る。当然鍔部のみではなくボビン全体をソフトフェライト等の磁性粉末を含有した樹脂で成形すれば、モータ特性も向上し前述に効果により、電磁ノイズ抑制の効果も同時に持たせる事が出来る。
【００３６】
図３０は図２９の更にノイズ抑制効果を向上させた、別の実施の形態を示す斜視図である。図３０はボビン６の鍔部を用いる点では図２９と同じであるが、図３０は端子２１に繋がるピン２１’をＵ字型に折曲しており、コイルを絡げる側と基板９への挿入側が同一方向としている。
このように構成することによって、コイル電流とコアの電磁的に鎖交する長さを図２９に示すものと比べて、更に倍長くすることが出来る。勿論、図２７、２９、３０の実施の形態に合わせて、更に、接続基板８上に電磁ノイズ吸収用の部品（例えば、コンデンサやバリスタ等）をコイル両端に電気的に接続する様にすれば、ノイズ抑制効果を更に、高める事が出来る。又、許容出来る発生電磁ノイズレベルが高い場合には、全てのボビンに実装せずに、一個飛びに実装したり、相毎に一個として、実装するコアの数を減らしても良い。
【００３７】
最後に、速度検出器を内蔵し、高分子材料からなる樹脂にてアーマチュアヨークとコイルアッシーを一体モールドしたモータの構成について述べる。図３３はその半断面図を示す。速度検出器部以外は図１と同じであり、同一の番号を付けており、特に説明の必要がない部品については説明を省略した。２はロータマグネットであり、その端面には、図３１で示したように界磁部同様に本実施の形態では１６極に着磁されている。８は接続基板で樹脂（絶縁）性の基板の上に、エッチング等により銅泊で電気回路を形成した物であり、図１では、コイル５の接続とコイル５への給電を行う電気回路が形成されている。５００は電磁変換素子（ホール素子又は電気抵抗素子等である）でロータマグネット２の端面から微小ギャップＫ（Ｋは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ）だけ離れて、接続基板８に半田付等により固定され、必要な電気回路が構成されている。このことにより非接触で速度検出器が構成出来る。尚、電磁変換素子５００のロータマグネット回転中心（図のＯ）に対する半径Ｊはロータマグネット２の外径より小さく設定し、好ましくは、ロータマグネット２の厚さ方向の真ん中程度が良い。
又、６００はモールド樹脂を示し、この樹脂にてアーマチュアヨーク１とコイルアッシー６’を一体化している為、部品精度の確保と取扱いが容易となっている。
【００３８】
図３４は、接続基板８上に電磁変換素子５００を配置した状態を示した回路パターン例を示した平面図である。但し、図はコイル５の接続及びコイル５への給電パターンは示されていない。回路は２つの抵抗器を通して電磁変換素子５００に給電を行う。本実施の形態では、給電は＋ＩＮの端子に直流の＋電圧側を接続し、−ＩＮ端子に−電圧側を接続する。又、速度検出器出力（本実施の形態では８ＰＰＲの分解能）は端子＋ＯＵＴと−ＯＵＴから取り出される。
【００３９】
速度検出器は上記の構成のみならず、ロータマグネット２の端面の一箇所のみ突出（例えばＮ／Ｓ一対分に相当する量）させて、この突起が電磁変換素子５００と対向する度に大きな電気出力を発生させても良く、勿論、接続基板８に電磁変換素子ではなく、エッチングでコイルを成形しておいて、このコイルから電気出力信号を取り出す、いわゆるＦＧ（Frequency Generator ）を構成しても良い。
【００４０】
以上、本発明を上述の実施の形態により説明したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除するものではない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明により、ラジアルギャップの円筒型モータにおいても、従来の扁平型のアウターロータ型ＤＣブラシレスモータの様に固定子を数枚積層して構成したものと同じように、断面形状特性係数を小さくすることができる。従って、突極部の磁束密度を調整して、該突極部に巻回するコイル抵抗値を小さく設定出来るので、必要最小限の材料となり軽量で且つモータ効率を向上させることが出来る。又、請求項２又は請求項４の発明では、構造的にコイルをボビン巻する事が可能となり、巻線と組立の作業性が著しく向上する。
【００４２】
請求項５の発明では、空間磁束密度分布を、突極部先端に配置する突極子形状により調整する事ができ、コギング／トルクリップルを改善（低減）することが出来る。
本発明に係るモータ構造では、突極子は概ね軸方向の長さが長く、長方形になる。この為、突極子は長手方向（軸方向）の剛性が、ボビンを含めて低くなり、ロータマグネットの磁気吸引力により変形する場合があり、最悪時には該突極子は、ロータマグネットと接触してしまう不具合が起きることが有る。これを避けようするとエアギャップ長を該突極子の変化量を見込んで大きく設定する必要がある。これはモータ特性上好ましくない。したがって、請求項６に記載の発明は、突極子の剛性を上げる為にリブを設けたものであり、この対策として非常に有効である。
【００４３】
請求項７の発明では、ヨークの構造と２つの三角形の補助突極子で等価的に、３つのコイルアッシーに跨る突極子を構成しても組立て可能となり、コギング量の低減等の突極子による対策を容易に行なうことが出来る。
請求項８の発明では、複数個の突極子を１枚の板から打ち抜くので、モータ構造の大量生産に向く。
請求項９及び１０の発明では、突極子に設けられた溝又はスリットで、渦流損失が低減でき、モータ効率を向上させることが出来る。
請求項１１の発明では、突極子にスキューが形成されているので、コギングが少なく起動特性に優れたモータ構造が得られる。
【００４４】
請求項１２及び１３に記載の発明では、アーマチュアヨークが円筒状部分を含んでいるので、その端縁からは、外側にも内側にも突極を突出させることができ、本発明のアーマチュアーヨークは、インナーロータ型のモータ構造のみならず、アウターロータ型のモータ構造への適用が出来る。また、請求項１４の発明は、アーマチューヨークが円筒状部分を含んでいるので、軸受を保持したフランジを円筒状部分の端縁部分に、特別なフランジ固定構造を設けることなく、取り付けることが出来る。
【００４５】
請求項１５では、突極間に磁束密度調整ヨークを間挿出来るので、磁気飽和が発生することなく、モータを円滑に動作させることが出来る。
更には又、請求項１６の発明では、各ボビン毎に電磁ノイズ抑制用のコアを該コイル電流と磁気的に鎖交するように配置／固定する事により、コイル転流時に発生する電磁ノイズを著しく低減する事が出来る。
請求項１７の発明では、回路基板でコイルの必要な結線を行うことが出来るほか、速度検出器もこれに組み込むことが出来るので、モータ構造をコンパクトに構成することが出来る。
【００４６】
請求項１８では、ボビンにコイルを巻回したコイルアッシーを突極部に挿入した後、ボビンの鍔部で、突極先端部に磁束を収束させる為の突極子を配設せしめるので、複雑な固定子の組立も、簡単に組み立てることが出来る。
請求項１９の発明では、ボビン鍔部には折り曲げ自在な溝又はスリットが配設されており、コイルを巻回したボビンを突極部に挿入後、前記溝又はスリット部を折り曲げて、リブを形成することが出来るので、前記ボビンの剛性を向上させることが出来るほか、複雑な固定子の組立も、簡単に組み立てることが出来る。請求項２０では、ステータコイルアッシーと突極子を挿入した後、高分子材料からなる樹脂にて一体化モールドする為寸法精度が安定すると同時に取扱いが容易となり、信頼性と作業性の向上を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態を示す側断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態の一部を破断して示した正面図である。
【図３】図３は、アーマチュアヨークを示す斜視図である。
【図４】図４は、２つのアーマチュアヨークを重ねた状体を示す斜視図である。
【図５】図５は、アーマチュアヨークの別の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示すアーマチュアヨークを２つ重ねた状体を示す斜視図である。
【図７】図７は、磁束密度調整用ヨークを突極間に挟んだ状態を示す側面図である。
【図８】図８は、磁束密度調整用ヨークの他の実施例を示す一部破断側面図である。
【図９】図９は、磁束密度調整用ヨークの正面図である。
【図１０】図１０は、ボビンの斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０のボビンにコイルを巻回した斜視図である。
【図１２】図１２は、アウターロータ型に適用出来るコイルアッシーの正面図である。
【図１３】図１３は、コイルアッシーに突極子を装着した状態を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、突極子に溝とスリットを形成した状態を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、コイルアッシーの別の実施の形態を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、突極子にスキューを形成した状態を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、突極子にスキューを形成した状態を示す別の斜視図である。
【図１８】図１８は、突極子にスキューを形成した状態を示す別の斜視図である。
【図１９】図１９は、コイルアッシーの別の実施の形態を示す斜視図である。
【図２０】図２０は、スキューを付した複数の突極子を併設した状態を示す展開図である。
【図２１】図２１は、補助突極子を設けた例を示す展開図である。
【図２２】図２２は、フランジを設けた突極子を示す斜視図である。
【図２３】図２３は、１枚の板に複数個の突極子を構成した状態を示す展開図である。
【図２４】図２４は、図２３の突極子を実装した状態を示す展開図である。
【図２５】図２５は、ボビンの別の形態を示す斜視図である。
【図２６】図２６は、ボビンの更に別の形態を示す斜視図である。
【図２７】図２７は、電磁ノイズ吸収用のコアをコイルに装着した状態を示す側面図である。
【図２８】図２８は、電磁ノイズ吸収用のコアを示す斜視図である。
【図２９】図２９は、電磁ノイズ吸収用構造を示す斜視図である。
【図３０】図３０は、別の電磁ノイズ吸収用構造を示す斜視図である。
【図３１】図３１は、ロータマグネットの斜視図である。
【図３２】図３２は、磁極にスキューを付したロータマグネットの斜視図である。
【図３３】図３３は、接続基板近辺に速度検出器を設けア−マチュアヨークとコイルアッシーを一体化モールドした状態を示す側面図である。
【図３４】図３４は、電磁変換素子を装着した接続基板を示す正面図である。
【符号の説明】
１・・・・・アーマチュアヨーク
２・・・・・ロータマグネット
３・・・・・軸受け
４・・・・・フランジ
５・・・・・コイル
６・・・・・ボビン
６’・・・・角穴
７・・・・・スリーブ
８・・・・・接続基板
９・・・・・回転軸
１０・・・・・引き出し線
１１・・・・・突極子
１１’・・・・かしめ部
２０・・・・・突極
２０’・・・・突極部
２１・・・・・端子
２１’・・・・ピン
２２・・・・・コイル端
２３・・・・・半田上げ部分
２４・・・・・磁束密度調整ヨーク
２５・・・・・補助突極子
３０・・・・・コア
４０・・・・・突極部挿入用角穴
４１・・・・・溝
６０・・・・・角穴
６１・・・・・鍔
６２・・・・・鍔
１００・・・・・補強用リブ
２００・・・・・溝
３００・・・・・スリット
３０１・・・・・溝
５００・・・・・電磁変換素子
６００・・・・・樹脂

Claims

両端面に軸受を形成したフランジを持ち、軟磁性材からなる複数個の放射状方向に配置された突極部を有する円筒型ラジアルギャップ型モータにおいて、
円筒状部分と該円筒状部分の一方の縁端周囲に放射状方向に形成された複数個の突極をそれぞれ有し、軸方向に互いの前記突極を重ね合わせて配置される２個のアーマチュアヨークと、
両端に配置される一対の鍔部の間に巻回されるコイルを有し、重ね合わせた２つの前記突極からなる突極部にそれぞれ挿入される複数のボビンと、を備え、
前記一対の鍔部のうち一方は、ロータマグネットに対向配置されて前記コイルに接続される端子を有することを特徴とする円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記ロータマグネットに対向配置される前記鍔部に固定される複数の突極子と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記突極子の形状は概ね四角形であり、その短手の長さが、対応するボビンの鍔部の長さより長いことを特徴とする請求項２に記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記突極子の長手方向には補強用のリブ部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記突極子に隣接して、前記ボビンの鍔部を跨る補助突極子を設けたことを特徴とする請求項２に記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記突極子が複数の突極部挿入穴と複数のパーミアンス調整用溝を周方向に交互に設けた帯状であって、前記突極部挿入穴に前記突極子を挿入してなることを特徴とする請求項２に記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記突極子には渦電流低減用の溝が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記突極子には渦電流低減用のスリットが突極子の長手方向に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記突極子にはスキューが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記アーマチュアヨークの突極は前記円筒状部分の内周側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記アーマチュアヨークの突極は前記円筒状部分の外周側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記アーマチュアヨークの円筒状部分の他方の縁端に円形のフランジが取り付けられ、該フランジの中心部には軸受が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記重ね合わされるアーマチュアヨークの間に磁束密度調整用ヨークを挿入することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記端子に電磁ノイズ吸収用の軟磁性材を含んだコアをコイルに流れる電流と直接電磁的に鎖交するように配置、実装したことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記端子に回路基板を配し、該回路基板に速度検出器の構成部品の一部を搭載し、かつロータマグネットの端面の磁極を用いて電磁的に速度検出器を構成することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記ボビンが、軟磁性材を含んだ樹脂にて形成してなることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記ボビンの鍔部には折り曲げ自在な溝又はスリットが配設されており、前記溝又はスリットを折り曲げて、前記ボビンの剛性を向上させることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。
前記アーマチュアヨークと前記コイルを巻回したボビンを高分子材料からなる樹脂を用いて、モールド成形にて一体化したことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の円筒型ラジアルギャップ型モータ。