KR20100057843A - 모터와 이를 이용한 전자 기기 - Google Patents

Abstract

본 모터는 외주부에 복수의 자극을 제1의 소정 간격으로 배치한 고정자와, 이 고정자의 외주에 소정의 공극을 통하여 회전 자유롭게 배치되고, 제2의 소정 간격마다 이극으로 착자된 영구 자석을 가지는 회전자를 구비한다. 이 고정자의 자극은, 자극 기부로부터 영구 자석과 평행 방향으로 연장한 연장부를 형성하고, 이 연장부의 영구 자석과 평행 방향의 연장 길이는, 자극 기부의 영구 자석과 평행 방향의 길이 이하이다.

Description

모터와 이를 이용한 전자 기기{MOTOR AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}

본 발명은, 모터와 이를 이용한 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 모터의 고정자의 구성에 관한 것이다.

전자 기기, 예를 들면 레이저 프린터에서는, 본체 케이스 내에 설치한 종이 이송용 롤러(피구동체)를 모터에 연결하고, 이 모터의 구동에 의해, 종이 이송용 롤러를 회동하여, 종이를 소정 부분에 보내고 있다.

상기 모터는, 일반적으로, 브러시리스 DC 모터가 사용된다. 이 모터는, 외주부에 복수의 자극을 제1의 소정 간격으로 배치한 고정자와, 이 고정자의 외주에 배치한 회전자를 구비한다. 그리고, 회전자의 내주에는, 제2의 소정간격마다 이극으로 착자된 영구 자석을 배치한 구조로 되어 있다.

또한 상기 고정자의 자극에는, 그 자극 기부로부터, 영구 자석과 대략 평행 방향으로 연장된 연장부를 형성하고, 이에 따라 구동 효율을 높이고 있다.

즉, 영구 자석의 폭(둘레 방향에 직행하는 방향)은, 회전자의 회전을 자기적으로 검출하는 자기 검출 소자에 가능한 한 근접시키기 위해, 고정자의 자극 기부의 동방향폭보다도 커져 있다. 그리고, 고정자의 자극 기부로부터, 영구 자석과 대략 평행 방향으로 연장된 연장부를 형성하고 있다. 이에 따라, 고정자의 자극과, 영구 자석의 대향 면적을 크게 하여, 구동력, 구동 효율을 높이도록 하고 있다. 이에 유사한 기술은, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

상술과 같이, 고정자의 자극의 자극 기부로부터, 영구 자석과 대략 평행 방향으로 연장한 연장부를 형성한 종래의 모터에서는, 회전자의 영구 자석과, 고정자의 자극의 대향 면적이 커진다. 이 때문에, 일반적으로는, 구동력이 크고, 구동 효율을 높일 수 있다고 생각된다.

특허문헌1:일본국특허공개평9－285044호공보

그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, 연장부를 설치한 것만으로는 반드시 구동력을 크게 하는 것은 불가능했다.

즉, 일반적 개념에 따르면, 회전자의 영구 자석과, 고정자의 자극의 대향 면적을 크게 하는 것이 구동력을 높이게 되므로, 상기 고정자의 전극으로부터의 연장부는 가능한한 크게 하게 된다. 그러나, 이와 같이 연장부를 크게 하면, 대향하는 영구 자석으로부터의 자속량이 그에 따라 증가한다. 그 결과 고정자의 자극에 연결되는 자기 회로의 자기 포화가 발생하고, 그 결과 구동력, 구동 효율을 높이는 것이 불가능해진다는 과제가 있었다.

본 발명의 모터는, 외주부에 복수의 자극을 제1의 소정 간격으로 배치한 고정자와, 이 고정자의 외주에 소정의 공극을 통하여 회전 자유롭게 배치되고, 제2의 소정 간격마다 이극으로 착자된 영구 자석을 가지는 회전자를 구비한다. 이 고정자의 자극은, 자극 기부로부터 영구 자석과 평행 방향으로 연장된 연장부를 형성하고, 이 연장부의 영구 자석과 평행 방향의 연장 길이는, 자극 기부의 영구 자석과 평행 방향의 길이 이하이다.

이 구성에 의해, 본 발명의 모터는, 자극에 연결되는 자기 회로에서 자기 포화가 발생하지 않고, 구동 효율이 향상되어, 고효율·저소비 전력을 실현하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은, 본체 케이스와, 본체 케이스 내에 설치한 피구동체와, 이 피구동체에 연결 기구를 통하여 연결한 상기 모터를 구비한 전자 기기를 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 고정자를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 고정자를 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 전자 기기의 개략 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서, 도면을 이용하여 설명한다.

(실시의 형태 1)

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 단면도, 도 2는 동 모터의 고정자의 사시도, 도 3은 동 고정자의 정면도이다. 모터(2)는, 소위 외부 회전자형의 브러시리스 DC 모터이다.

도 1에 있어서, 모터(2)는, 전자 기기(예를 들면 레이저 프린터)의 배선 기판(1)에, 수평 방향으로 배치되어 있다. 또한, 모터(2)는, 도 1, 도 2와 같이, 판상체(30)(예를 들면, 규소강판)를 적층하여 적층체(31)(고정자 코어)를 형성한다. 모터(2)는, 이 적층체(31)를 포함하는 고정자(3)와, 고정자(3)와 소정의 공극으로 대향시킴과 더불어 고정자(3)의 외주에 회전 자유롭게 배치한 회전자(4)를 구비하고 있다. 회전자(4)는, 그 하면이 개방된 원통형상이다.

고정자(3)의 외주부에는, 복수의 자극(3a)을 제1의 소정 간격으로 배치하고 있다. 그리고, 각 자극(3a)의 내측의 자기 회로(3e) 부분에는, 도 1, 도 2와 같이 코일(6)이 감겨져 있다. 또한, 회전자(4)의 내주에는, 제2의 소정간격마다 N극과 S극으로 교대로 (인접극이 이극) 착자된 링형상의 영구 자석(5)을 접착 등에 의해 고정하고 있다.

즉, 코일(6)에 교류 전력을 추가함으로써 각 자극(3a)을 교대로, N극과 S극에 착자하고, 그 외주에 존재하는 영구 자석(5)과의 사이에서 흡인력과 반발력을 발생시킨다. 그리고, 이것이 회전자(4)의 회전 구동력이 되도록 구성되어 있다.

또한, 고정자(3)는 유지부(3c)를 통해 배선 기판(1)에 고정되어 있다. 이 고정자(3)의 내주에 복수의 베어링(7)이 설치되어 있다. 이 베어링(7)군 부분을 상하 방향으로 관통하여 구동축(8)이 설치된다. 그리고, 이 구동축(8)의 상단이 회전자(4)의 천장면(4a)에 고정되어 있다.

따라서, 상기 코일(6)에 교류 전력을 부가하고, 각 자극(3a)를 교대로, N극과 S극에 착자하고, 영구 자석(5)과의 사이에서, 흡인력과 반발력을 발생시키면, 회전자(4)가 이 구동축(8)을 중심으로 회전한다. 또한, 그 회전력은 구동축(8)을 통해 피구동체에 전달되게 되어 있다.

또한, 배선 기판(1) 상의 영구 자석(5) 하단 대응 부분에는, 자기 검출 소자로서 홀 IC(9)가 실장되어 있다. 주지와 같이, 이 홀 IC(9)에 의해, 회전자(4)의 회전 위치를 검출함과 더불어, 회전 스피드나 회동량을 검출하여, 회전수 제어를 행하도록 되어 있다.

또한, 영구 자석(5)은 홀 IC(9)에 가능한한 근접시키기 위해, 그 하단을 홀 IC(9) 근방까지 연장한 형상으로 하고 있다. 또한, 이와 같이 영구 자석(5)의 하단을 하방으로 연장했을 때의 고정자(3)에 대한 밸런스 어긋남을 회피하기 위하여, 이 영구 자석(5)의 상단도 동량 상방으로 연장하고 있다.

결론적으로 영구 자석(5)의 상하 방향 치수는 커지고 있다. 그에 맞추기 위하여, 본 실시의 형태에서는, 도 1에서 도 3에 나타내는 바와같이, 상기 고정자(3)의 각 자극(3a)에는, 그 자극 기부(3d)로부터, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향으로 상, 하방향으로 연장된 연장부(3b)를 일체로 형성하고 있다. 즉, 연장부(3b)는, 영구 자석(5)과 실질적으로 평행하게 대면하도록, 자극 기부(3d)의 상하 각각으로부터 구동축(8)의 길이 방향으로 연장되어 있다.

이 연장부(3b)는 구체적으로는, 고정자(3)의 적층체(31)를 구성하는 적층된 복수의 판상체(30) 중, 상, 하면(최외층)을 포함하는 2매의 판상체(30)의 외주 부분을, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향으로 각각 상, 하방향으로 대략 직각으로 구부림으로써 형성한 것이다.

그리고, 이와 같이 고정자(3)를 구성하는 적층된 복수의 판상체(30) 중, 상, 하면(최외층을 포함하는 2매씩)의 판상체(30)의 외주 부분을, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향으로 각각 상, 하방향으로 대략 직각으로 구부림으로써 연장부(3b)를 형성한다. 이에 따라, 상기 상, 하방향으로 연장된 영구 자석(5)과의 대향 면적이 도 1과 같이 커진다. 그 결과로서 회전자(4)에는 큰 구동력이 주어지게 된다.

단, 상, 하로 연장된 연장부(3b)의, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향의 연장 길이(도 3의 A＋A)는, 자극 기부(3d)의, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향의 길이(도 3의 B) 이하로 하고 있다.

즉, 상기 상, 하로 연장된 연장부(3b)의, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향의 연장 길이(A＋A)를 크게 하면, 영구 자석(5)으로부터의 진입 자속량이 많아진다. 그 결과, 각 자극(3a)의 내측의 영구 자석용의 코일(6)이 감겨져 있는 자기회로(3e) 부분에 있어서 자기 포화가 발생하게 된다.

그리고, 이와 같이 자기 포화가 발생하면, 코일(6)에 인가하는 전력을 증가시켜도 그에 따라 회전자(4)의 회전 토크를 증가시키지 못하여, 구동 효율이 나빠진다.

여기서, 다양하게 검토한 결과, 본 실시의 형태에서는, 상술과 같이 상, 하로 연장된 연장부(3b)의, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향의 연장 길이(A＋A)를, 자극 기부(3d)의, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향의 길이(B) 이하로 하고 있다. 이와같이 한 결과 각 자극(3a)의 내측의 코일(6)이 감겨져 있는 자기회로(3e) 부분에 있어서 자기 포화가 발생하지 않고, 구동 효율이 높아진다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 장기 사용 시의 어떠한 응력(예를 들면, 회전시의 원심력)에 의해, 이 연장부(3b)가 영구 자석(5)측으로 변형하고, 회전자(4) 회전 시에 접촉하는 것이 의심되는 경우가 있다. 이 경우는, 연장부(3b)의 꺽어 구부림 선단측을, 꺽어 구부림 근원부에 비해, 고정자(3)의 안쪽측에 배치되도록, 꺽어 구부림량을 크게 한다. 즉, 회전자(4)의 영구 자석(5) 내면과, 고정자(3)의 자극(3a) 간의 공극은, 예를 들면 불과 0.3밀리로 매우 작기 때문에, 상기 접촉이 의심되는 경우가 있다. 그러한 경우에는 연장부(3b)의 꺽어 구부림 선단측의 공극을, 꺽어 구부림 근원부에 비해, 크게 한다.

또한, 연장부(3b)는, 고정자(3)의 적층체(31)를 구성하는 적층된 판상체(30) 중, 상, 하면(최외층)의 판상체(30)를 꺽어 구부리게 형성하는 것으로 설명했는데, 반드시 동일 재료에 한정되는 것은 아니다. 즉, 연장부(3b)는, 적층체(31)를 구성하는 적층된 판상체(30)와 별도 재료로 구성해도 된다.

이상과 같이 본 발명은, 고정자의 자극에, 그 자극 기부로부터, 영구 자석과 대략 평행 방향으로 연장한 연장부를 설치한다. 이 연장부의, 영구 자석과 대략 평행 방향의 연장 길이는, 자극 기부의, 영구 자석과 대략 평행 방향의 길이 이하로 한 것이다. 이 때문에, 이 연장 부분으로부터 유입하는 자속이 원인으로, 자극에 연결되는 자기회로에서 자기 포화가 발생하지 않고, 이 결과로서 구동 효율을 향상하여, 고효율·저소비 전력을 실현할 수 있다.

(실시의 형태 2)

도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 전자 기기(예를 들면, 레이저 프린터)의 개략 설명도이다. 도 4에 있어서, 실시의 형태 1에서 설명한 모터(2)는, 배선 기판(1)에 탑재되어 있다. 그리고, 이 배선 기판(1)에는, 전자 기기 전체에 필요한 전자 부품(도시하지 않음) 등도 함께 탑재되어 있다.

모터(2)의 구동축(8)의 하단은, 배선 기판(1)의 관통공(1a)(도 1에 도시한다)을 관통하여 배선 기판(1)의 하부로 연장되고, 이 구동축(8)의 하부에 기어 박스(21)가 연결되어 있다. 모터(2)의 회전은, 이 기어 박스(21)에 의해 감속된다. 모터(2)의 회전 구동력은, 다시, 연결 기구(22)를 통하여, 복수의 종이 이송 롤러(24)를 포함하는 피구동체(23)에 전달된다. 이에 따라 복수의 종이 이송용 롤러(24)가 회동하여, 종이 이송이 행해진다.

본 실시의 형태의 전자 기기에 의하면, 구동 효율을 향상시켜, 고효율·저소비 전력을 실현할 수 있다.

<산업상의 이용 가능성>

이상과 같이 본 발명의 모터에 의하면, 구동 효율을 향상시켜, 고효율·저소비 전력을 실현할 수 있으므로, 레이저 프린터 등 전자 기기에 넓게 적용할 수 있다.

1 : 배선 기판 2 : 모터
3 : 고정자 3a : 자극
3b : 연장부 3d : 자극 기부
4 : 회전자 5 : 영구 자석
6 : 코일 7 : 베어링
8 : 구동축 9 : 자기 검출 소자(홀 IC)
20 : 본체 케이스 22 : 연결 기구
23 : 피구동체 30 : 판상체
31 : 적층체

Claims (8)

1. 외주부에 복수의 자극을 제1의 소정 간격으로 배치한 고정자와,
   상기 고정자의 외주에 소정의 공극을 통해 회전 자유롭게 배치되고, 제2의 소정 간격마다 이극(異極)으로 착자된 영구 자석을 가지는 회전자를 구비하고,
   상기 고정자의 자극은, 자극 기부(基部)로부터 상기 영구 자석과 평행 방향으로 연장된 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 상기 영구 자석과 평행 방향의 연장 길이는, 상기 자극 기부의 영구 자석과 평행 방향의 길이 이하인 모터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자극의 연장부는, 상기 자극 기부의 양측에 각각 설치하고, 상기 연장부의 상기 영구 자석과 평행 방향의 합계 길이는, 상기 자극 기부의 상기 영구 자석과 평행 방향의 길이 이하인 모터.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 고정자는 판상체를 적층하여 형성한 적층체를 가지고, 상기 연장부는, 상기 적층체의 적어도 최외층의 판상체를, 상기 영구 자석과 평행 방향으로 구부려 형성하는 모터.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 고정자는 판상체를 적층하여 형성한 적층체를 가지고, 상기 연장부는, 상기 적층체의 적어도 최외층을 포함하는 복수의 판상체를, 상기 영구 자석과 평행 방향으로 구부려 형성하는 모터.
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 연장부에 있어서의 상기 공극은, 상기 연장부의 선단측이 근본측에 비해 큰 모터.
6. 본체 케이스와, 상기 본체 케이스 내에 설치한 피구동체와, 상기 피구동체에 연결 기구를 통해 연결한 모터를 구비한 전자 기기에 있어서,
   상기 모터는,
   외주부에 복수의 자극을 제1의 소정 간격으로 배치한 고정자와,
   상기 고정자의 외주에 소정의 공극을 통해 회전 자유롭게 배치되고, 제2의 소정 간격마다 이극으로 착자된 영구 자석을 가지는 회전자를 구비하고,
   상기 고정자의 자극은, 자극 기부로부터 상기 영구 자석과 평행 방향으로 연장된 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 상기 영구 자석과 평행 방향의 연장 길이는, 상기 자극 기부의 영구 자석과 평행 방향의 길이 이하인 전자 기기.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 본체 케이스 내에 배선 기판을 더 설치하고, 상기 모터는 상기 배선 기판에 탑재됨과 더불어, 상기 배선 기판에는 상기 영구 자석에 대향하는 부분에 자기 검출 소자를 가지는 전자 기기.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 자기 검출 소자는 홀 IC인 전자 기기.

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