説明

モータとそれを用いた電子機器

【課題】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り、その効率を向上することを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、外周部に複数の磁極3aを第一の所定間隔で配置したステータ3と、このステータ3の外周に配置したロータ4とを備え、前記ロータ4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5を配置し、前記ステータ3の磁極3aは、その磁極基部3cから前記磁石5と略平行方向に伸ばした延長部3bを有し、この延長部3bには開口10を形成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。)
【特許文献1】特開平9−285044号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
そしてこの目的を達成するために本発明は、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、この延長部には、開口を形成し、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【0011】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【産業上の利用可能性】
【0042】
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。
【0043】
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。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明の一実施形態の半断面図
【図2】本発明の一実施形態のステータの斜視図
【図3】本発明の一実施形態のステータの正面図
【図4】本発明の他の実施形態のステータの正面図
【図5】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】
【0045】
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

【特許請求の範囲】
【請求項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、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、この延長部には、開口を形成したモータ。
【請求項2】
開口は、切溝、または貫通孔により形成した請求項1に記載のモータ。
【請求項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または2に記載のモータ。
【請求項4】
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または2に記載のモータ。
【請求項5】
延長部の折り曲げ根元部から、折り曲げ先端に向けて切溝による開口を形成した請求項3、または4に記載のモータ。
【請求項6】
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3〜5のいずれか一つに記載のモータ。
【請求項7】
延長部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請求項3〜6のいずれか一つに記載のモータ。
【請求項8】
ステータの延長部は、磁極最外周部分よりは、内方に形成した請求項1に記載のモータ。
【請求項9】
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1〜8のいずれか一つに記載のモータを使用した電子機器。
【請求項10】
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9に記載の電子機器。
【請求項11】
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。






【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2009−95130(P2009−95130A)
【公開日】平成21年4月30日(2009.4.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−263096(P2007−263096)
【出願日】平成19年10月9日(2007.10.9)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】