JP5352982B2 - 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、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有し、これにより駆動効率を高めている。

すなわち、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。

このため、ステータの磁極にも、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することで、ステータの磁極と、ロータの磁石との対向面積を大きくし、これによって駆動力を高め、もって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にも、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た従来のモータでは、ステータの磁極と、ロータの磁石との対向面積が大きくなるので、駆動力が大きくなるが、駆動効率を高めるためには更なる改善点が必要となる。

すなわち、ステータの磁極基部からの延長部は、磁石と略平行状態となっているので、この延長部分を通過する磁石からの磁束は、前記延長部分を垂直状態で通過することとなり、その結果この延長部部分に過大な渦電流が発生し、これにより鉄損による発熱が発生し、これが駆動効率の低下に結びつくのであった。

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は、板状体を積層して形成され、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、前記積層体の少なくとも最外層の板状体を、その磁極基部から、前記磁石と略平行方向に折り曲げた延長部が形成され、前記延長部には、切溝による開口が形成され、前記延長部の折り曲げ先端は、折り曲げ根元部よりも前記ステータの内方側に配置されたモータを提供すること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、この延長部には開口を形成したものであるので、この延長部分を磁石からの磁束が垂直方向に通過しても、この延長部分に開口が存在することにより、発生しょうとする渦電流が分断されることになり、その結果として渦電流、およびそれによる発熱は極めて小さくなり、これにより駆動効率を向上することが出来る。

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、取付け具（図示せず）により、モータ２が実装されている。

モータ２は、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を一体に固定している。

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の内側の磁気回路部分には、図１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。

この図１では図示していないが、ステータ３は上述のごとく取付け具（図示せず）により配線基板１上に固定されており、このステータ３の内周にベアリング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、その下部に歯車（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、磁気検出素子の一例としてホール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位置を検出するようになっている。

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。

また、本実施形態では、図１〜図３に示すように上記ステータ３の磁極３ａは、その磁極基部３ｃから、前記磁石５と略平行方向である上、下方向に伸ばした延長部３ｂが一体に形成されている。（特に図２、図３参照）
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）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、この延長部３ｂの折り曲げ根元から、折り曲げ先端に向けて切溝による開口１０を形成していることが、本実施形態における特徴点となっている。

つまり、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）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。

またこの時、磁石５からの磁束がステータ３の延長部３ｂ部分を直交する方向に貫通し、
大きな渦電流が発生することが懸念される。

しかし本実施形態では、図３のごとくステータ３の延長部３ｂ部分には、延長部３ｂの折り曲げ根元から、折り曲げ先端に向けて切溝による開口１０を形成しているので、渦電流が分断される状態となって、結論として大きな渦電流がこの延長部３ｂに流れることはない。

このため、従来この延長部３ｂに流れる大きな渦電流による発熱で、駆動効率が低下していた状態が発生せず、結論として駆動効率のよいものとなる。

また、ステータ３の延長部３ｂに切溝による開口１０を設ければ、この開口１０部によりステータ３としての放熱面積増大、または冷却風が流れやすくなることに結びつき、それにより放熱効果が向上することとなる。

なお、開口１０は図３の切溝で形成しなくても、図４のごとく水平方向の切溝による開口１０ａでも良いし、複数の円形貫通孔を設けることで、開口を形成しても良い。

つまり、このような開口１０、１０ａにより延長部３ｂに流れる渦電流が分断され、その結果として渦電流が小さくなるようにすれば良いのである。

また、本実施形態では以上のごとく延長部３ｂに開口１０、１０ａを設けたので、延長部３ｂとしての剛性は小さくなる。このため、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の磁極基部３ｃ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。そこで、このような場合には、上述のごとく、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し、これによりロータ４の磁石５内面と、ステータ３の延長部３ｂとの距離を大きくし、ロータ４回転時の接触を起きにくくするものである。

また、このような延長部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には、延長部３ｂを図１の位置からステータ３の内方にわずかながら移動させる、その位置から立ち上げても良い。

さらに、上記実施形態では、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）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この延長部３ｂを形成したが、上、下面のそれぞれの複数枚を上、下方向に略直角に曲げることにより、積層された複数枚による延長部３ｂを形成し、これにより延長部３ｂの強度を高め、長期使用時の応力などによる変形を抑制するようにしても良い。

図５は本発明の他の実施形態を示し、延長部３ｂの折り曲げ先端側は、折り曲げ根元部に比べ、周方向の幅を小さくしたものである。

具体的には、切溝による開口１０を、延長部３ｂの折り曲げ先端側ほど開口寸法を狭くし、これにより延長部３ｂの折り曲げ先端側を、折り曲げ根元部に比べ、周方向の幅を小さくするように４枚の延長部３ｂを中心側に傾けるごとく加工したものである。

そして以上の構成とすれば、４枚の延長部３ｂの先端部が内方に変形させられたことによる加工硬化により、長期使用によっても開口１０の幅が広がることは無く、つまり延長部３ｂと磁石５との対向面積が変化せず、この結果モータとしての特性変化の生じないものとなる。

なお、この図５において延長部３ｂ部分の先端部分同士は溝による開口１０の開口寸法を小さくしているが、この溝部分において隣接する延長部３ｂの先端部分同士を接続し、強度強化を図るようにしても良い。

また図３〜図５のいずれの開口１０、１０ａも、コイル６側から磁石５側（図１の左側から右側）に向けて、パンチで打ち抜いて形成したものであり、その開口は打ち抜き始動側（左側）の方が、打ち抜き終端側（右側）より、開口が広くなっている。このため、磁極３ａ（磁極基部３ｃ・延長部３ｂ）と、磁石５の対向面積が大きくなり、この点からも駆動効率が高いものとなる。

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、この延長部には、開口を形成したものであり、渦電流、およびそれによる発熱は極めて小さくなり、これにより駆動効率を向上することが出来る。

したがって、各種電子機器の駆動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半断面図 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 本発明の他の実施形態のステータの正面図 本発明のさらに他の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
３ｃ 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
１０ 開口

Claims (11)

1. 板状体を積層して形成され、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には、前記積層体の少なくとも最外層の板状体を、前記磁極基部から、前記磁石と略平行方向に曲げた延長部が形成され、
   前記延長部には、前記延長部の前記折り曲げ根元部から、前記折り曲げ先端に向けて、複数の切溝による開口が形成され、
   前記開口は前記延長部に発生する渦電流を分断し、
   前記延長部の折り曲げ先端が、折り曲げ根元部よりも前記ステータの内方側となるように前記板状体が折り曲げられたモータ。
2. 前記開口は直線状の細溝であって、
   前記延長部に前記開口を３本または４本設けた請求項１に記載のモータ。
3. 前記延長部に前記開口が等間隔に設けられた請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記開口の幅は、前記延長部の前記折り曲げ根元部で広く、前記折り曲げ先端で狭い、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記延長部の前記折り曲げ先端は、前記折り曲げ根元部に比べ、周方向の幅を小さくした請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記最外層の板状体が、前記延長部の前記折り曲げ先端が前記折り曲げ根元部よりも前記ステータの内方側となるように折り曲げられた請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 板状体を積層して形成され、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、前記積層体の少なくとも最外層の板状体を、前記磁極基部から、前記磁石と略平行方向に曲げた延長部が形成され、
   前記延長部には、前記磁極基部に対して平行方向に複数の切溝による開口が形成され、
   前記開口は前記延長部に発生する渦電流を分断し、
   前記延長部の折り曲げ先端が、折り曲げ根元部よりも前記ステータの内方側となるように前記板状体が折り曲げられたモータ。
8. 前記延長部の前記磁石側の面での前記開口の幅が、前記延長部の前記ステータの内方側の面での前記開口の幅より狭い請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ。
9. 本体ケースと、前記本体ケース内に設けた被駆動体と、前記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１〜８のいずれか１項に記載のモータを使用した電子機器。
10. 前記本体ケース内に配線基板を設け、前記配線基板にモータを取付け、前記配線基板の、前記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９に記載の電子機器。
11. 前記磁気検出素子として、ホールＩＣを用いた請求項１０に記載の電子機器。

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