JP5104179B2 - モータとそれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、モータとそれを用いた電子機器に関するものである。

電子機器、例えばレーザプリンターでは、本体ケース内に設けた紙送り用ローラ（被駆動体）をモータに連結し、このモータの駆動により、紙送り用ローラを回動し、紙を所定部分に送っている。

上記モータは、外周部に複数の磁極を第一の所定間隔で配置したステータと、このステータの外周に配置したロータとを備え、前記ロータの内周には、第二の所定間隔ごとに異極に着磁された磁石を配置した構造となっていた。

また前記ステータの磁極には、その磁極基部から、前記磁石と略平行方向に伸ばした延長部を形成し、これにより駆動効率を高めている。

つまり、磁石の幅（周方向に直行する方向）は、ロータの回転を磁気的に検出する磁気検出素子に出来るだけ近接させるため、ステータの磁極基部の同方向幅よりも大きくなっているので、ステータの磁極基部から、前記磁石と略平行方向に伸ばした延長部を形成し、これによりステータの磁極と、磁石との対向面積を大きくし、それにより駆動力、駆動効率を高めようとしているのである。（これに類似する技術は例えば下記特許文献１に記載されている。）
特開平９−２８５０４４号公報

上述のごとく、ステータの磁極の磁極基部から、前記磁石と略平行方向に伸ばした延長部を形成した従来のモータでは、ロータの磁石と、ステータの磁極との対向面積が大きくなるので、一般的には、駆動力が大きく、駆動効率を高めることが出来ると考えられていた。

しかしながら、本発明者の検討によれば、延長部を設けただけでは必ずしも駆動力を大きくすることは出来なかった。

つまり、一般的概念にしたがえば、ロータの磁石と、ステータの磁極との対向面積を大きくすることが駆動力を高めることになるので、上記ステータの電極からの延長部は出来るだけ大きくすることになるが、このように延長部を大きくすると、対向する磁石からの磁束量がそれにしたがって増加し、その結果ステータの磁極につながる磁気回路の磁気飽和が発生し、その結果駆動力、駆動効率を高めることが出来なくなることを、本発明者は見出した。
そこで、本発明は駆動効率の向上を図ることを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明のモータは、外周部に複数の磁極を第一の所定間隔で配置したステータと、このステータの外周に回転自在に配置したロータとを備え、前記ロータの内周には、第二の所定間隔ごとに異極に着磁された磁石を配置し、前記ステータの磁極は、前記磁極の外周部の軸方向の上下に、磁極基部から、前記磁石と略平行方向に伸びた上延長部と下延長部を有し、前記上延長部と前記下延長部の、前記磁石と略平行方向の長さは互いに同一であり、かつ前記上延長部の長さと前記下延長部の長さとの合計は、前記磁極基部の磁石と略平行方向の長さ以下であり、前記上延長部の先端と前記下延長部の先端との間の距離は、対向する前記磁石の軸方向の長さと同じであり、かつ、前記磁極の外周部と前記磁石とは軸方向の同一位置で対向することを特徴とするものであって、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のごとく本発明は、ステータの磁極に、その磁極基部から、磁石と略平行方向に伸ばした延長部を設けるとともに、この延長部の、磁石と略平行方向の延長長さは、前記磁極基部の、磁石と略平行方向の長さ以下としたものであるので、この延長部分から流入する磁束が原因で、磁極につながる磁気回路で磁気飽和が発生せず、この結果として駆動効率を向上することが出来るのである。

以下本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。

図１において、１は電子機器（例えばレーザプリンター）の配線基板で、本体ケース（図示せず）内において水平方向に配置されている。

また、この配線基板１上にはモータ２が実装されている。

モータ２は、図１、図２のごとく板状体を積層して形成したステータ３と、このステータ３の外周に回転自在に配置した、下面が開放した円筒状のロータ４とを備え、前記ロータ４の内周には、所定間隔ごとにＮ極とＳ極に交互（隣接極が異極）に着磁されたリング状の磁石５を固定している。

また、ステータ３の外周部には、複数の磁極３ａを所定間隔で配置しており、各磁極３ａの内側の磁気回路３ｅ部分には、図１、図２のごとく電磁石用のコイル６が巻回されている。

すなわち、コイル６に交流電力を加えることで各磁極３ａを交互に、Ｎ極とＳ極に着磁し、その外周に存在する磁石５との間で吸引力と反発力を発生させ、これがロータ４の回転駆動力となるよう構成されている。

前記ステータ３は保持部３ｃを介して配線基板１に固定されており、このステータ３の内周に複数のベアリング７が設けられている。

そしてこのベアリング７群部分を上下方向に貫通して駆動軸８が設けられ、この駆動軸８の上端がロータ４の天面４ａに固定されている。

したがって、上記コイル６に交流電力を加え、各磁極３ａを交互に、Ｎ極とＳ極に着磁し、磁石５との間で、吸引力と反発力を発生させれば、ロータ４がこの駆動軸８を中心に回転し、またその回転力は駆動軸８を介して紙送り用ローラに、伝達されるようになっている。

具体的には、本実施形態では、駆動軸８の下端は配線基板１の貫通孔１ａを貫通して配線基板１下に伸ばされ、この駆動軸８下部に歯車（図示せず）が装着され、この歯車にギアボックス（図示せず）が連結され、それによってレーザプリンターにおける複数の紙送り用ローラ（図示せず）が回動し、これにより紙送りが行われるようになっている。

また、配線基板１上の磁石５下端対応部分には、磁気検出素子としてホールＩＣ９が実装され、周知のごとく、このホールＩＣ９により、ロータ４の回転スピードや回動量を検出し、回転数制御を行うようになっている。

また、磁石５はホールＩＣ９に出来るだけ近づけるため、その下端をホールＩＣ９近傍まで延長した形状としており、さらにこのように磁石５の下端を下方に延長した時のステータ３に対するバランスずれを回避するために、この磁石５の上端も同量上方に延長している。

結論として磁石５の上下方向寸法は大きくなっており、それに合せるごとく、本実施形態では、図１〜図３に示すように上記ステータ３の各磁極３ａには、その磁極基部３ｄから、前記磁石５と略平行方向に上、下方向に伸ばした延長部３ｂを一体に形成している。

この延長部３ｂは具体的には、ステータ３を構成する積層された複数の板状体のうち、上、下面（最外層）を含む２枚の板状体の外周部分を、前記磁石５と略平行方向にそれぞれ上、下方向に略直角に曲げることにより形成したものである。

そして、このようにステータ３を構成する積層された複数の板状体のうち、上、下面（最外層を含む２枚づつ）の板状体の外周部分を、前記磁石５と略平行方向にそれぞれ上、下方向に略直角に曲げることで延長部３ｂを形成すると、上記上、下方向に延長された磁石５との対向面積が図１のごとく大きくなり、その結果としてロータ４には大きな駆動力が与えられることになる。

ただし、上、下に延長した延長部３ｂの、磁石５と略平行方向の延長長さ（図３のＡ＋Ａ）は、前記磁極基部３ｄの、磁石５と略平行方向の長さ（図３のＢ）以下としている。

つまり、上記上、下に延長した延長部３ｂの、磁石５と略平行方向の延長長さ（Ａ＋Ａ）を大きくすると、磁石５からの進入磁束量が多くなり、その結果各磁極３ａの内側の電磁石用のコイル６が巻回されている磁気回路３ｅ部分において磁気飽和が発生することとなる。

そしてこのように磁気飽和が発生すると、コイル６に印加する電力を増加してもそれにつれてロータ４の回転トルクを増加させることができず、駆動効率の悪いものとなる。

そこで、種々検討した結果、本実施形態では、上述のごとく上、下に延長した延長部３ｂの、磁石５と略平行方向の延長長さ（Ａ＋Ａ）を、前記磁極基部３ｄの、磁石５と略平行方向の長さ（Ｂ）以下としたものであり、このようにした結果各磁極３ａの内側の電磁石用のコイル６が巻回されている磁気回路３ｅ部分において磁気飽和が発生することはなく、駆動効率の高いものとなった。

また、本実施形態において、長期使用時の何らかの応力により、この延長部３ｂが磁石５側に変形し、ロータ４回転時に接触することが危惧される場合は、延長部３ｂの折り曲げ先端側を、折り曲げ根元部に比べ、ステータ３の内方側に配置されるよう、折り曲げ量を大きくする。つまり、ロータ４の磁石５内面と、ステータ３の磁極３ａ間は例えばわずか０．３ミリと極めてわずかな隙間しかないので、上記接触が危惧される場合があるので、
そのような場合には延長部３ｂの折り曲げ先端側を、折り曲げ根元部に比べ、ステータ３の内方側に配置されるよう、折り曲げ量を大きくするのである。

以上のごとく本発明は、外周部に複数の磁極を第一の所定間隔で配置したステータと、このステータの外周に回転自在に配置したロータとを備え、前記ロータの内周には、第二の所定間隔ごとに異極に着磁された磁石を配置し、前記ステータの磁極には、その磁極基部から、前記磁石と略平行方向に伸ばした延長部を形成し、この延長部の、磁石と略平行方向の延長長さは、前記磁極基部の、磁石と略平行方向の長さ以下としたものであるので、駆動効率を向上することが出来る。

したがって、各種電子機器の効率を向上することに貢献できるものである。

本発明の一実施形態の断面図 本発明の一実施形態のステータの斜視図 本発明の一実施形態のステータの正面図

符号の説明

１ 配線基板
２ モータ
３ ステータ
３ａ 磁極
３ｂ 延長部
３ｄ 磁極基部
４ ロータ
５ 磁石
６ コイル
７ ベアリング
８ 駆動軸
９ ホールＩＣ

Claims (7)

1. 外周部に複数の磁極を第一の所定間隔で配置したステータと、前記ステータの外周に回転自在に配置したロータとを備え、
   前記ロータの内周には、第二の所定間隔ごとに異極に着磁された磁石を配置し、
   前記ステータの磁極は、前記磁極の外周部の軸方向の上下に、磁極基部から、前記磁石と略平行方向に伸びた上延長部と下延長部を有し、前記上延長部と前記下延長部の前記磁石と略平行方向の長さは互いに同一であり、かつ前記上延長部の長さと前記下延長部の長さとの合計は、前記磁極基部の磁石と略平行方向の長さ以下であり、
   前記上延長部の先端と前記下延長部の先端との間の距離は、対向する前記磁石の軸方向の長さと同じであり、かつ、前記磁極の外周部と前記磁石とは軸方向の同一位置で対向することを特徴とするモータ。
2. ステータは板状体を積層して形成し、この積層体の少なくとも最外層の板状体を、前記磁石と略平行方向に曲げて延長部を形成した請求項１に記載のモータ。
3. ステータは板状体を積層して形成し、この積層体の、少なくとも最外層を含む積層された複数の板状体を、前記磁石と略平行方向に曲げて延長部を形成した請求項１に記載のモータ。
4. 延長部の折り曲げ先端側は、折り曲げ根元部に比べ、ステータの内方側に配置した請求項２、または３に記載のモータ。
5. 本体ケースと、この本体ケース内に設けた被駆動体と、この被駆動体に連結したモータとを備え、前記モータとして請求項１〜４のいずれか一つに記載のモータを使用した電子機器。
6. 本体ケース内に配線基板を設け、この配線基板にモータを取付け、前記配線基板の、モータの磁石に対向する部分に、磁気検出素子を設けた請求項５に記載の電子機器。
7. 磁気検出素子として、ホールＩＣを用いた請求項６に記載の電子機器。
   

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