(57)【要約】      （修正有）【課題】ホール素子が受ける、吸引マグネットの漏れ磁束の影響を低減させることが可能なモータを提供する。【解決手段】磁性体のシャフト２１を有するロータ２０と、前記シャフトを回転可能に支持する軸受３０と、前記シャフトの下端と軸方向に対向する吸引マグネット４０と、前記吸引マグネットが収納されるホルダ５０と、ハウジング６０と、を備える。前記ホルダは、前記吸引マグネットの下方に位置し、径方向に拡がる底部５１と、前記底部の径方向外端から上方に延びる筒部５２と、を備える。前記ハウジングは、前記ホルダよりも上方に配置され、前記ロータと軸方向に対向するホール素子８０を保持する。前記筒部の軸方向長さＨ１は、前記吸引マグネットの軸方向長さＨ２の２倍以上である。前記筒部の上端の径方向外端から前記ホール素子までの最短距離Ｄｓ１は、前記筒部の下端の径方向外端から前記ホール素子までの最短距離Ｄｓ２の９４％以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に延びる中心軸に沿って配置される磁性体のシャフトを有するロータと、
前記シャフトを前記中心軸回りに回転可能に支持する軸受と、
前記シャフトの下端と軸方向に対向して配置される吸引マグネットと、
前記吸引マグネットが収納されるホルダと、
前記軸受及び前記ホルダを保持するハウジングと、
を備え、
前記ホルダは、
底部と、
筒部と、
を備え、
前記底部は、前記吸引マグネットの下方に位置し、前記中心軸を中心として径方向に拡がる板状であり、
前記筒部は、前記底部の径方向外端から上方に延び、前記吸引マグネットの径方向外方を覆い、
前記ハウジングは、前記ホルダよりも上方に配置され、前記ロータと軸方向に対向し、前記ロータの周方向の位置を検出するホール素子を保持し、
前記筒部の軸方向長さは、前記吸引マグネットの軸方向長さの２倍以上であり、
前記筒部の上端の径方向外端から前記ホール素子までの最短距離は、前記筒部の下端の径方向外端から前記ホール素子までの最短距離の９４％以下である、モータ。
【請求項２】
前記ロータは、
前記シャフトに固定される筒状のロータホルダと、
前記ロータホルダの内周面に保持されるロータマグネットと、
を有し、
前記ロータマグネットの内径は、２６ｍｍ以下である、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記ロータマグネットは、希土類磁石である、請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記ロータの径方向内方に配置されるステータを備え、
前記ステータは、径方向外方に延びる６個以上のティース部を有する、請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ。
【請求項５】
前記ホール素子は、式（１）で表される位置に配置される、請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ。
式（１）    Ｌ２≧１３．４−（Ｌ１／０．６６）
（式中、Ｌ１は前記ホルダと前記シャフトとが径方向に対向する領域の軸方向長さであり、Ｌ２は前記吸引マグネットと前記ホール素子との距離である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
すべり軸受を使用した、従来のモータが、知られている。すべり軸受を使用したモータは、シャフトを含むロータが軸方向に移動可能であることから、ロータの回転が不安定になることがあった。このため、例えば、特許文献１で開示されたモータにおいて、すべり軸受に挿入されたシャフトの下端部を、吸引用マグネットによって軸線方向下側に磁気吸引することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０７９３４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で開示された従来のモータで、ロータの周方向の位置を検出するホール素子を使用する場合、ホール素子側に漏れる吸引マグネットの磁束が、ホール素子の出力に影響を及ぼすことが懸念された。これにより、モータの制御電流が乱れ、ロータの回転性能に影響を及ぼす虞があった。
【０００５】
上記の点に鑑み、本発明は、ホール素子が受ける、吸引マグネットの漏れ磁束の影響を低減させることが可能なモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的なモータは、上下に延びる中心軸に沿って配置される磁性体のシャフトを有するロータと、前記シャフトを前記中心軸回りに回転可能に支持する軸受と、前記シャフトの下端と軸方向に対向して配置される吸引マグネットと、前記吸引マグネットが収納されるホルダと、前記軸受及び前記ホルダを保持するハウジングと、を備える。前記ホルダは、底部と、筒部と、を備える。前記底部は、前記吸引マグネットの下方に位置し、前記中心軸を中心として径方向に拡がる板状である。前記筒部は、前記底部の径方向外端から上方に延び、前記吸引マグネットの径方向外方を覆う。前記ハウジングは、前記ホルダよりも上方に配置され、前記ロータと軸方向に対向し、前記ロータの周方向の位置を検出するホール素子を保持する。前記筒部の軸方向長さは、前記吸引マグネットの軸方向長さの２倍以上である。前記筒部の上端の径方向外端から前記ホール素子までの最短距離は、前記筒部の下端の径方向外端から前記ホール素子までの最短距離の９４％以下である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の例示的なモータによれば、ホール素子が受ける、吸引マグネットの漏れ磁束の影響を低減させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るモータの一例の縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るモータの横断面図である。
【図３】図３は、モータの吸引マグネット及びホール素子周辺を示す部分縦断面図である。
【図４】図４は、モータのホール素子の位置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本書では、モータの中心軸が延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータの中心軸を中心として中心軸と直交する方向を単に「径方向」と呼び、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を単に「周方向」と呼ぶ。また、本書では、説明の便宜上、軸方向を上下方向とし、図１及び図３における上下方向をモータの上下方向として各部の形状及び位置関係を説明する。なお、この上下方向の定義は、モータの使用時の向き及び位置関係を限定するものではない。また、本書では、軸方向に平行な断面を「縦断面」と呼び、軸方向に垂直な断面を「横断面」と呼ぶ。また、本書で用いる「平行」、「垂直」は、厳密な意味で平行、垂直を表すものではなく、略平行、略垂直を含む。
【００１０】
＜１．モータの概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るモータ１の一例の縦断面図である。図２は、本発明の実施形態に係るモータ１の横断面図である。モータ１は、ロータ２０と、軸受３０と、吸引マグネット４０と、ホルダ５０と、ハウジング６０と、を備える。モータ１は、さらにステータ７０を備える。
【００１１】
ロータ２０は、ステータ７０の径方向外方に配置される。ロータ２０は、上下に延びる中心軸Ｃに沿って配置される磁性体のシャフト２１を有する。シャフト２１は、上下に延びる柱状の部材である。ロータ２０は、中心軸Ｃ回りに回転する。
【００１２】
軸受３０は、中心軸Ｃに沿って配置される。本実施形態では、軸受３０は、すべり軸受で構成される。軸受３０は、ハウジング６０に保持される。軸受３０は、シャフト２１を中心軸Ｃ回りに回転可能に支持する。すなわち、シャフト２１は、中心軸Ｃ回りに回転する。
【００１３】
吸引マグネット４０は、シャフト２１の下方に配置される。吸引マグネット４０は、シャフト２１の下端と軸方向に対向して配置される。本実施形態では、吸引マグネット４０は、例えば軸方向に延びる円柱状である。吸引マグネット４０は、シャフト２１を下方に磁気吸引する。これにより、シャフト２１は、下方に付勢される。
【００１４】
ホルダ５０は、吸引マグネット４０の下方及び径方向外方に配置される。ホルダ５０は、ハウジング６０に保持される。ホルダ５０には、吸引マグネット４０が収納される。
【００１５】
ハウジング６０は、ロータ２０及びステータ７０の下方に配置される。ハウジング６０は、軸受３０及びホルダ５０を保持する。ハウジング６０は、さらにステータ７０を保持する。ハウジング６０は、突出部６１を有する。
【００１６】
突出部６１は、ステータ７０の径方向内方に配置される。突出部６１は、ステータ７０の下方から上方に延びる筒状である。詳細に言えば、ハウジング６０は、突出部６１の径方向内方において軸受３０を保持する。ホルダ５０は、軸受３０の下方に配置される。ハウジング６０は、突出部６１の径方向外方においてステータ７０を保持する。
【００１７】
ステータ７０は、ロータ２０の径方向内方に配置される。ステータ７０は、ロータ２０と径方向に対向して配置される。ステータ７０は、ハウジング６０の突出部６１の径方向外面に固定される。ステータ７０は、ステータコア７１と、インシュレータ７２と、コイル７３と、を有する。
【００１８】
ステータコア７１は、コアバック部７１１と、複数のティース部７１２と、を有する。コアバック部７１１は、中心軸Ｃを中心とした環状である。複数のティース部７１２は、コアバック部７１１の外周面から径方向外方に向かって延びる。複数のティース部７１２は、周方向に所定間隔で配列される。ステータコア７１は、複数のコアピースを接合して構成しても良い。ステータコア７１は、複数枚の電磁鋼板を上下に積層して構成しても良い。
【００１９】
インシュレータ７２は、ステータコア７１に配置される。インシュレータ７２は、ティース部７１２の外面を覆う。インシュレータ７２は、ステータコア７１と、コイル７３との間に配置される。インシュレータ７２は、例えば樹脂等の絶縁部材で構成される。なお、ティース部７１２の、ロータマグネット２３との対向部は、インシュレータ７２から露出する。
【００２０】
コイル７３は、複数のティース部７１２それぞれにおいて、インシュレータ７２の周囲に巻き回された導線で構成される。すなわち、ティース部７１２と、コイル７３との間には、インシュレータ７２が介在する。ティース部７１２と、コイル７３とは、インシュレータ７２によって、互いに電気的に絶縁される。複数のコイル７３は、周方向に所定間隔で配列される。
【００２１】
上記構成のモータ１において、コイル７３に駆動電流が供給されると、ステータコア７１に径方向の磁束が生じる。ステータ７０の磁束によって生じる磁界と、後述のロータマグネット２３によって生じる磁界とが作用し、ロータ２０の周方向にトルクが生じる。このトルクによって、ロータ２０が、中心軸Ｃを中心として回転する。
【００２２】
＜２．モータの詳細構成＞
図３は、モータ１の吸引マグネット４０及びホール素子８０周辺を示す部分縦断面図である。ホルダ５０は、底部５１と、筒部５２と、を備える。さらに、ホルダ５０は、フランジ部５３を備える。本実施形態では、ホルダ５０は、例えば磁性体で構成される。
【００２３】
底部５１は、吸引マグネット４０の下方に位置する。底部５１は、中心軸Ｃを中心として径方向に拡がる板状である。詳細に言えば、底部５１は、例えば円板状である。底部５１は、筒部５２の下方端部から径方向内方に延びる。底部５１は、吸引マグネット４０と軸方向に対向して接触する。
【００２４】
筒部５２は、底部５１の径方向外端から上方に延びる。筒部５２は、吸引マグネット４０の径方向外方に配置される。すなわち、筒部５２は、吸引マグネット４０の径方向外方を覆う。筒部５２は、吸引マグネット４０と径方向に対向する。筒部５２の軸方向長さＨ１は、吸引マグネット４０の軸方向長さＨ２の２倍以上である。
【００２５】
筒部５２の上方は、軸方向に開口する。シャフト２１の下部の一部は、吸引マグネット４０とともに、ホルダ５０に収納される。すなわち、シャフト２１の下部の一部は、筒部５２の径方向内方に配置される。これにより、シャフト２１の一部は、筒部５２と径方向に対向する。
【００２６】
フランジ部５３は、筒部５２の上端に配置される。フランジ部５３は、筒部５２の上端から径方向外方に延びる環状である。フランジ部５３の径方向外端は、ハウジング６０の突出部６１の径方向内面に近接する。すなわち、フランジ部５３の外径は、突出部６１の内径よりも小さい。
【００２７】
モータ１は、さらにホール素子８０を備える。モータ１は、さらに回路基板９０を備える。ハウジング６０は、ホール素子８０を保持する。本実施形態では、ハウジング６０は、回路基板９０を介してホール素子８０を保持する。回路基板９０は、ハウジング６０の上面に固定される。回路基板９０は、ロータ２０よりも下方に配置される。
【００２８】
ホール素子８０は、回路基板９０の上面に固定される。ホール素子８０は、ホルダ５０よりも上方に配置される。ホール素子８０は、ロータ２０と軸方向に対向する。ホール素子８０は、ステータ７０の径方向外方に配置される。ホール素子８０は、ロータ２０の周方向の位置を検出する。本実施形態において、ホール素子８０は中央部に不図示のセンサを有する。そのため、詳細に言えば、ホール素子８０の中央部は、後述のロータマグネット２３の径方向内縁の軸方向下方に位置する。なお、中央部から離れた位置にセンサを有するホール素子８０が用いられても良い。その場合、ロータマグネット２３の径方向内縁の軸方向下方にセンサが位置するように、ホール素子８０が配置されることが好ましい。
【００２９】
本実施形態のモータ１において、筒部５２の上端の径方向外端からホール素子８０までの最短距離Ｄｓ１は、筒部５２の下端の径方向外端からホール素子８０までの最短距離Ｄｓ２の９４％以下である。なお、筒部５２の上端の径方向外端は、筒部５２の下端の径方向外端の軸方向上方であって、フランジ部５３の径方向内端に位置する。
【００３０】
上記の構成によれば、ホルダ５０が上方に延び、ホルダ５０の外周面の面積が大きくなる。これにより、ホルダ５０の外部へと漏れる吸引マグネット４０の磁束密度を低減させることができる。さらに、ホルダ５０の外部へと漏れる吸引マグネット４０の磁束のうち、軸方向の向きの磁束の割合が減る。したがって、ホール素子８０が受ける、吸引マグネット４０の漏れ磁束の影響を低減させることが可能である。
【００３１】
ロータ２０は、さらにロータホルダ２２と、ロータマグネット２３と、を有する。
【００３２】
ロータホルダ２２は、筒状であり、シャフト２１に固定される。ロータホルダ２２は、上端に配置され、軸方向と交差する方向に拡がる天板部２２１を有する。詳細に言えば、ロータホルダ２２は、天板部２２１の中央部においてシャフト２１に固定される。
【００３３】
ロータマグネット２３は、ロータホルダ２２の内周面に保持される。ロータマグネット２３は、ステータ７０の径方向外方に配置される。ロータマグネット２３は、ステータ７０と径方向に対向する。ロータマグネット２３の内周側の磁極面には、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に並ぶ。本実施形態において、ロータマグネット２３の内径Ｄｍは、２６ｍｍ以下である。
【００３４】
このように小型化されたモータ１では、ホルダ５０とロータマグネット２３との距離が短いため、ホルダ５０の外部へと漏れる吸引マグネット４０の磁束が増加し易い傾向にある。しかしながら、上記の構成によれば、小型化されたモータ１においても、ホルダ５０の外部へと漏れる吸引マグネット４０の磁束を低減させることが可能である。したがって、小型化されたモータ１において、ホール素子８０が受ける、吸引マグネット４０の漏れ磁束の影響をより低減させることができる。
【００３５】
本実施形態において、ロータマグネット２３は、希土類磁石である。希土類磁石として、ロータマグネット２３は、例えばネオジム磁石が用いられる。ロータマグネット２３として、サマリウムコバルト磁石等を用いても良い。
【００３６】
上記の構成によれば、所定の磁力を得るための、ロータマグネット２３の使用量を低減させることができる。これにより、ロータマグネット２３の大きさを一層小さくすることが可能になる。したがって、小型化が図られたモータ１において、ホルダ５０の外部へと漏れる吸引マグネット４０の磁束を低減させることができる。
【００３７】
モータ１は、前述のようにステータ７０を備える。ステータ７０は、ロータの径方向内方に配置される。本実施形態では、図２に示すように、ステータ７０は、径方向外方に延びる６個のティース部７１２を有する。なお、ステータ７０は、径方向外方に延びる６個以上のティース部７１２を有しても良い。
【００３８】
このようにティース数を多くすることで、トルクを大きくすることができる。そのため、モータ１を小型化した場合にも出力を高めることができる。上記の構成によれば、ティース数が多いモータ１においても、ホルダ５０の外部へと漏れる吸引マグネット４０の磁束を低減させることが可能である。したがって、小型化されたモータ１において、ホール素子８０が受ける、吸引マグネット４０の漏れ磁束の影響を低減させることができる。
【００３９】
また、本実施形態のモータ１において、ホール素子８０は、式（１）で表される位置に配置される。
式（１）    Ｌ２≧１３．４−（Ｌ１／０．６６）
（式中、Ｌ１はホルダ５０とシャフト２１とが径方向に対向する領域の軸方向長さであり、Ｌ２は吸引マグネット４０とホール素子８０との距離である。）
【００４０】
ホール素子８０が式（１）で表される位置に配置されると、ホルダ５０の外部へと漏れる吸引マグネット４０の磁束を低減させることが可能である。したがって、ホール素子８０が受ける、吸引マグネット４０の漏れ磁束の影響を低減させることができる。
【実施例】
【００４１】
続いて、ホルダ５０の構成と、ホルダ５０からホール素子８０までの距離との関係に係る実施例について説明する。表１は、ホルダ５０の構成と、ホルダ５０からホール素子８０までの距離との関係を、実施例１から実施例１３（Ｅｘ．１、Ｅｘ．２、・・・、Ｅｘ．１３）として具体的に例示している。なお、本実施形態に係る実施例はこれらに限定されるわけではない。
【００４２】
表中、Ｄｍはロータマグネット２３の内径であり、Ｈ１は筒部５２の軸方向長さであり、Ｈ２は吸引マグネット４０の軸方向長さであり、Ｄｓ１は筒部５２の上端の径方向外端からホール素子８０までの最短距離であり、Ｄｓ２は筒部５２の下端の径方向外端からホール素子８０までの最短距離である。ＦＬは吸引マグネット４０の漏れ磁束の評価結果であって、「ＯＫ」は、ホール素子８０が受ける、吸引マグネット４０の漏れ磁束の影響が低減される許容範囲内であることを意味する。
【００４３】
【表１】
2020054093.tif 000003
【００４４】
表１に例示した実施例１から実施例１３の構成によれば、筒部５２の軸方向長さＨ１は、吸引マグネット４０の軸方向長さＨ２の２倍以上である。さらに、筒部５２の上端の径方向外端からホール素子８０までの最短距離Ｄｓ１は、筒部５２の下端の径方向外端からホール素子８０までの最短距離Ｄｓ２の９４％以下である。このため、実施例１から実施例１３は、いずれも吸引マグネット４０の漏れ磁束が許容範囲内であり、ホール素子８０が受ける、吸引マグネット４０の漏れ磁束の影響を低減させることができた。
【００４５】
さらに、表１に例示した実施例１から実施例１３の構成によれば、ロータマグネット２３の内径Ｄｍは、２６ｍｍ以下である。このため、小型化されたモータ１において、ホール素子８０が受ける、吸引マグネット４０の漏れ磁束の影響を低減させることができた。
【００４６】
続いて、ホール素子８０の位置に係る実施例について説明する。図４は、モータ１のホール素子８０の位置を説明するための図である。図４では、ホルダ５０の構成と、吸引マグネット４０とホール素子８０との距離との関係を、実施例１４（Ｅｘ．１４）及び実施例１５（Ｅｘ．１５）として具体的に例示している。図４として示したグラフの縦軸はホルダ５０とシャフト２１とが径方向に対向する領域の軸方向長さＬ１であり、横軸は吸引マグネット４０とホール素子８０との距離Ｌ２である。なお、本実施形態に係る実施例はこれらに限定されるわけではない。
【００４７】
図４に例示した実施例１４及び実施例１５の構成によれば、ホルダ５０の外部へと漏れる吸引マグネット４０の磁束を低減させることができた。さらに、図４において、実施例１４の点と、実施例１５の点とを結んだ直線よりも右方の、網掛け部で表される範囲に、ホール素子８０が配置されることが好ましい。すなわち、ホール素子８０は、実施例１４の点と、実施例１５の点とを結んだ直線を表す式に基づき導出された上記の式（１）で表される位置に配置されることが好ましい。
【００４８】
＜３．その他＞
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、前述のとおり、本実施形態に係る構成は、実施例１から実施例１５の構成に限定されるわけではない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、例えばモータにおいて利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・モータ、２０・・・ロータ、２１・・・シャフト、２２・・・ロータホルダ、２３・・・ロータマグネット、３０・・・軸受、４０・・・吸引マグネット、５０・・・ホルダ、５１・・・底部、５２・・・筒部、５３・・・フランジ部、６０・・・ハウジング、６１・・・突出部、７０・・・ステータ、７１・・・ステータコア、７２・・・インシュレータ、７３・・・コイル、８０・・・ホール素子、９０・・・回路基板、２２１・・・天板部、７１１・・・コアバック部、７１２・・・ティース部、Ｃ・・・中心軸、Ｄｍ・・・内径、Ｄｓ１・・・最短距離、Ｄｓ２・・・最短距離、Ｈ１・・・軸方向長さ、Ｈ２・・・軸方向長さ、Ｌ１・・・軸方向長さ、Ｌ２・・・距離、ＬＦ・・・評価結果
【図１】
2020054093.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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