(57)【要約】【課題】モータマグネットを小さくすることなくモータ自体の小型化を図ることのできるモータを提供する。【解決手段】回転軸１にマグネット２を固定してなるロータ３と、該ロータ３の外側に対向配置され、該ロータ３に回転駆動力を伝達するヨーク４に巻き線５を取り付けてなるステータ６と、マグネット２に着磁された磁極を検出する磁気検出センサ７と、を備えたクローポール型モータにおいて、前記磁気検出センサ７を、前記マグネット２と前記ステータ６との対向部分であって、前記ステータ側に設けた。具体的には、磁気検出センサー７を、ロータ３の外側であって該ロータ３と対向するヨーク４内に設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸にマグネットを固定してなるロータと、
前記ロータの外側又は内側に対向配置され、該ロータに回転駆動力を伝達するヨークに巻き線を取り付けてなるステータと、
前記マグネットに着磁された磁極を検出する磁気検出センサと、を備え、
前記磁気検出センサを、前記マグネットと前記ステータとの対向部分であって、前記ロータ側又は前記ステータ側の何れかに設けた
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータであって、
前記ステータを前記ロータの外側に対向配置して、前記磁気検出センサを、前記ロータの外側であって該ロータと対向する前記ステータ内に設けた
ことを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１に記載のモータであって、
前記ステータを前記ロータの外側に対向配置して、前記磁気検出センサを、前記ステータと対向する前記ロータの内側に設けた
ことを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のモータであって、
前記ヨークを、圧粉鉄心、樹脂バインド、金属ガラス、珪素鋼板の何れかで構成した
ことを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載のモータであって、
前記磁気検出センサからの出力信号を受けて前記巻き線で発生した磁界を制御する駆動基板を、前記ヨーク内に配置した
ことを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載のモータであって、
前記ヨークに爪磁極を設けることにより、クローポール型モータとした
ことを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載のモータを、液体を吸排させる吸入口及び吐出口を有したポンプケースに収容し、前記ロータに羽根車を設けた
ことを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及びこれを用いたポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、回転子（ロータ）の磁極を検出するセンサーを、該回転子の軸方向におけるモータマグネット下面と対向する下方位置に配置した、センサー付きステッピングモータが開示されている。センサーは、ロータマグネットに着磁された磁極（Ｎ極またはＳ極）を検出し、その検出した磁力に対応する電圧を出力する。
【特許文献１】特開２００１−７８３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に記載の技術では、モータマグネット下面と対向する下方位置にセンサーを配置しているので、このセンサーを配置する分、出力上モータマグネットの長さをそれ以上長くすることができない他、軸方向に長くなることからモータが大型化する。
【０００４】
そこで、本発明は、モータマグネットを小さくすることなくモータ自体の小型化を図ることのできるモータ及びこれを用いたポンプ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】
【０００５】
本発明のモータは、マグネットに着磁された磁極を検出する磁気検出センサを、インナーロータ構造またはアウターロータ構造におけるマグネットとステータとの対向部分であって、ロータ側又はステータ側の何れかに設けている。
【０００６】
また、本発明のポンプは、本発明に係るモータを、液体を吸排させる吸入口及び吐出口を有したポンプケースに収容し、該ロータに羽根車を設けて構成した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のモータによれば、ロータの軸方向におけるマグネットの下面と対向する下方位置ではなく、マグネットとステータとの対向部分であってロータ側又はステータ側に磁気検出センサを設けているので、マグネットの大きさを小さくすることなく磁気検出センサを配置することができ、モータ自体の小型化も図れる。
【０００８】
また、本発明のポンプによれば、小型化に有利なモータをポンプ用モータに使用することで、ポンプ自体の小型化も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した具体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。
【００１０】
「第１実施形態」
図１は第１実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図、図２は図１のクローポール型モータのステータを示し、（Ａ）はステータの平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、（Ｃ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１１】
クローポール型モータは、構造が単純であることから生産性が良く、しかも製造コストも低く抑えることができるという利点を有している。本実施形態では、そのクローポール型モータにおいて、ロータマグネットを小さくすることなくモータ自体の小型化を図ることができるように、磁気検出センサの位置を以下のように決めて配置している。
【００１２】
第１実施形態のクローポール型モータは、回転軸１にマグネット２を固定してなるロータ３と、該ロータ３に回転駆動力を伝達するヨーク４に巻き線５を取り付けてなるステータ６と、前記マグネット２に着磁された磁極を検出する磁気検出センサ７と、を備え、前記ステータ６を前記ロータ３の外側に対向配置させた、いわゆるインナーロータタイプのモータである。
【００１３】
ロータ３は、図示を省略する軸受けにより回転自在に支持される回転軸１と、この回転軸１に固定される永久磁石であるマグネット２と、から構成される。マグネット２は、例えば中心に回転軸１を挿通させる円筒形状をなし、その外表面２ａにＮ極とＳ極を交互に周方向に順次着磁されており、磁気回路（磁束）を構成する。このマグネット２は、回転軸１に対してその内表面２ｂの中心部に設けた連結部材８で前記回転軸１に固定されている。そして、前記ロータ３は、前記ステータ６に設けられた巻き線５への通電により生じる電磁力を受けて、前記回転軸１を中心として回転する。
【００１４】
ステータ６は、爪磁極（クローポール）９を有したヨーク４と、このヨーク４に取り付けられる巻き線５と、巻き線５を巻回させるボビン１０と、で構成されている。ヨーク４は、上下で１組を構成する平面視円環形状の第１ヨーク４Ａと第２ヨーク４Ｂとからなり、これらを上下に組み合わせ結合することにより、内部にボビン１０に巻回した巻き線５を配置させる巻き線収容空間を形成している。
【００１５】
前記ヨーク４には、複数個の爪磁極９が形成されている。本実施形態では、第１ヨーク４Ａに４つの爪磁極９を形成し、第２ヨーク４Ｂにも同じく４つの爪磁極９を形成している。これら第１ヨーク４Ａに形成された爪磁極９と第２ヨーク４Ｂに形成された爪磁極９は、互いに位置をずらして互い違いに配置されている。
【００１６】
巻き線５は、ボビン１０に巻回されて前記巻き線収容空間に配置される。かかる巻き線５は、通電されることにより磁界を発生し、その磁界を爪磁極９からロータ３へと効率良く伝達させる。この巻き線５への通電により発生した磁界は、図示を省略する駆動基板（制御回路部）により制御される。
【００１７】
磁気検出センサー７は、前記マグネット２の外表面２ａに着磁されたＮ極又はＳ極を検出する検出手段である。この磁気検出センサー７は、前記マグネット２と前記ステータ６との対向部分であって、該ステータ６側に設けている。具体的には、磁気検出センサー７は、マグネット２の外表面２ａと対向するヨーク４の内面側、すなわち
ヨーク４に形成された爪磁極９間に設けられている。この磁気検出センサー７は、ヨーク４の内表面から飛び出さない位置でヨーク下端部内に配置されている。
【００１８】
このように構成されたインナーロータタイプのクローポール型モータにおいては、巻き線５への通電により発生する磁界が爪磁極９からマグネット２へと伝達されることにより、該マグネット２とＮ極又はＳ極に高速でスイッチング切り替えされる爪磁極９との間で吸引反発することによって前記ロータ３が回転軸１を中心として回転する。回転するロータ３の磁極は、ヨーク４の内側に設けられた磁気検出センサー７によって検出される。そして、この磁気検出センサー７からの出力信号を受けて前記巻き線５で発生した磁界を、図示を省略した駆動基板（駆動回路部）で駆動制御する。進角の調整は、駆動回路部において、巻き線５への通電タイミングの制御によって行うことができる。
【００１９】
第１実施形態のクローポール型モータによれば、ロータ３の軸方向におけるマグネット２の下面と対向する下方位置ではなく、マグネット２とステータ６との対向部分であってステータ側に磁気検出センサ７を設けているので、マグネット２の大きさを小さくすることなく磁気検出センサ７を配置することができ、モータ自体の小型化を図ることができる。この実施形態では、図１に示すように、モータ出力が充分に確保できる程度にマグネット２の高さを充分に確保出来ている。マグネット２の下面下方に磁気検出センサー７を配置してしまうと、モータ自体大型化し、モータの小型化を図ろうとすると逆にマグネット２の高さが短くなり充分な磁気回路を構成できなくなるが、第１実施形態ではこの問題を解決することができる。
【００２０】
なお、第１実施形態では、クローポール型モータを例にとり説明したが、爪磁極９を有しない通常のステッピングモータであっても同様の作用効果を奏することができる。第２実施形態から第７実施形態のモータも同様である。
【００２１】
「第２実施形態」
図３は第２実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。第２実施形態のクローポール型モータは、第１実施形態のインナーロータタイプのモータであるが、マグネット２及びステータ６の下方に駆動基板１１を配置した例である。
【００２２】
第２実施形態のクローポール型モータでは、第１実施形態におけるようにロータ３の外側であって該ロータ３と対向するステータ６内に磁気検出センサー７を設けることにより、マグネット２の大きさを充分に確保した上で、ステータ６及びマグネット２の下方に駆動基板１１を配置することができる。
【００２３】
このように、駆動基板１１をステータ６及びマグネット２の下方に配置した場合でも、マグネット２の下面下方に磁気検出センサー７を配置した場合に比べてモータ自体の小型化を図ることができる。
【００２４】
「第３実施形態」
図４は第３実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。第３実施形態のクローポール型モータは、第１実施形態のインナーロータタイプのモータであるが、磁気検出センサー７を、マグネット２とステータ６との対向部分であって、前記ロータ３側に配置した例である。
【００２５】
磁気検出センサー７は、前記マグネット２とステータ６との対向部分であって、ロータ３を構成するマグネット２の内表面２ｂの内側下方に設けている。そして、この磁気検出センサー７は、マグネット２及びステータ６の下方に配置した駆動基板１１に取り付けられている。この実施形態のように、円筒形状をなすマグネット２の内側に磁気検出センサー２を配置した場合は、マグネット２の極異方性で内側に磁束が流れないときにはセンサ向けに専用の着磁をマグネット２の内表面２ｂに行うようにする。また、この例では、進角の調整は、駆動基板１１上の磁気検出センサー７の取り付け位置の調整を行うことで実現できる。
【００２６】
第３実施形態のクローポール型モータによれば、ロータ３の軸方向におけるマグネット２の下面と対向する下方位置ではなく、マグネット２とステータ６との対向部分であってロータ側に磁気検出センサ７を設けているので、マグネット２の大きさを小さくすることなく磁気検出センサ７を配置することができ、モータ自体の小型化も図れる。
【００２７】
「第４実施形態」
図５は第４実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。第４実施形態のインナーロータタイプのクローポール型モータは、基本的には第１実施形態のモータと同様の構成であるが、回転軸１にマグネット２を直接固定し、ヨーク４を、圧粉鉄心、樹脂バインド、金属ガラス、珪素鋼板の何れかで構成した例である。その他の構成は、図１及び図２で示した第１実施形態と同様である。
【００２８】
ヨーク４を圧粉鉄心で構成するには、金型のキャビティー内に磁性粉を充填し圧縮することにより成形したヨーク４を使用する。圧粉鉄心は、鉄粉個々の表面を無機絶縁皮膜でコーティングし、粒子間を樹脂でバインドした構造とされたもので、高周波での鉄損失が低く（渦電流損失が低く）、また飽和磁束密度が大きくしかも耐熱性に優れるという利点を備えている。
【００２９】
ヨーク４を圧粉鉄心で構成したクローポール型モータでは、これまでヨークに使用されて来た電磁鋼板やフェライトでは満足出来ない数百ｋＨｚの高周波数域で使用することができる他、従来同等の性能でより薄型にでき、小型化が可能となる。
【００３０】
また、ヨーク５４を樹脂バインド、金属ガラス、珪素鋼板で構成したクローポール型モータでは、圧粉鉄心と同じく渦電流損失が抑えられ高効率のモータとすることができると共に、巻き線構造も単純化することができ製造コスト低減を図ることが可能となる。
【００３１】
なお、ヨーク４を圧粉鉄心、樹脂バインド、金属ガラス、珪素鋼板の何れかで構成することは、第２及び第３実施形態のクローポール型モータのヨークにも当てはまり、これらの実施形態でも同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
「第５実施形態」
図６は第５実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。第５実施形態では、第４実施形態のクローポール型モータの構成に加えて、駆動基板１１をヨーク４内に配置した例である。
【００３３】
この実施形態では、磁気検出センサー７からの出力信号を受けて前記巻き線５で発生した磁界を制御する駆動基板１１を、ヨーク４に形成した巻き線収容空間内であってボビン１０の下に配置させている。そのため、この駆動基板１１は、平面視リング形状とされている。
【００３４】
第５実施形態のクローポール型モータによれば、駆動基板１１をヨーク４内に配置しているので、この駆動基板１１が外に出ない分、更にモータ自体を小型化（特に薄型化）することができる。また、このクローポール型モータによれば、巻き線５の下に駆動基板１１を配置したことにより、これらの間で配線が容易になると共に、組立性の向上並びに製造コスト低減が図れる。
【００３５】
「第６実施形態」
図７は第６実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。第６実施形態では、ステータ６をロータ３の内側に対向配置した、いわゆるアウターロータタイプのクローポール型モータの例である。
【００３６】
アウターロータタイプのクローポール型モータでは、回転軸１に平面視円盤形状のマグネット取付け板１２を固定し、そのマグネット取付け板１２の外周囲にステータ６を内部に収容させるに足る大きさとされた円筒形状のマグネット２を固定させている。磁気検出センサー７は、マグネット２とステータ６との対向部分であって、ステータ６側に設けられている。
【００３７】
第６実施形態のクローポール型モータによれば、アウターロータタイプであってもインナーロータタイプの第１実施形態のモータ同様、ロータ３の軸方向におけるマグネット２の下面と対向する下方位置ではなく、マグネット２とステータ６との対向部分であってステータ側に磁気検出センサ７を設けているので、マグネット２の大きさを小さくすることなく磁気検出センサ７を配置することができ、モータ自体の小型化（特に薄型化）が図れる。
【００３８】
「第７実施形態」
図８は第７実施形態におけるポンプの概略断面図である。この実施形態では、本発明に係るモータ（クローポール型モータ）を、液体を吸排させる吸入口及び吐出口を有したポンプケースに収容し、前記ロータに羽根車を設けたポンプとした例である。
【００３９】
第７実施形態のポンプは、液体を吸排する羽根車２１と、液体を吸排させる吸入口２２及び吐出口２３を有したポンプケース２４と、羽根車２１を回転自在に収容させるポンプ室２５を前記ポンプケース２４と対をなして形成する分離板２６と、羽根車２１を回転駆動させるマグネット２７を有したロータ２８と、ロータ２８に回転駆動力を伝達する爪磁極を有したステータ３０と、ステータ３０で発生させた磁界を制御する制御基板３１と、を備えたクローポール型モータを駆動源としている。
【００４０】
そして、この第７実施形態のポンプは、分離板２６を挟んで内側にロータ２８を配置し且つ外側にステータ３０を配置した、いわゆるインナー型ロータタイプのクローポール型モータを駆動源としたポンプ構造となっている。
【００４１】
ポンプ室２５は、天面中央に開口された吸入口２２と側壁に設けられた吐出口２３とを有したポンプケース２４に、ロータ２８とステータ３０を水密状態に分離（ポンプ部とモータ部を分離）する分離板２６が結合されることにより形成されている。なお、ポンプケース２４と分離板２６の結合部分には、ポンプ部とモータ部を水密状態に仕切るためにシール部材２９を介在させている。
【００４２】
ロータ２８は、羽根車２１に一体的に設けられた円筒体として形成され、その円筒部の外壁に磁気回路（磁束）を構成するマグネット２７を設けている。かかるロータ２８は、ポンプケース２４に設けられた軸支え部３２と分離板２６に設けられた軸支え部３３に各端部を挿入嵌合させた固定軸３４に対して、軸受け部３５を介して回転自在に支承されている。固定軸３４は、その両端側に取り付けられた回り止め板３６、３７により回転不可能とされている。なお、マグネット２７と分離板２６との間には、ロータ２８の回転時に接触しない程度の隙間（クリアランス）が確保されている。
【００４３】
羽根車２１は、ロータ２８と一体化されていることから固定軸３４を中心に回転し、吸入口２２からポンプ室２５内へと吸い込んだ液体に遠心力を与えて吐出口２３からポンプ外へと排出する。
【００４４】
ステータ３０は、ロータ２８の外側に分離板２６を挟んで対向配置されている。かかるステータ３０は、複数個の爪磁極４１を有したヨーク４２にボビン（図示は省略する）に巻回した巻き線３８を配置させた構成とされている。このクローポール型のステータ３０では、コイル３８に通電することで発生した磁界を、爪磁極４１からロータ２８へと効率良く伝達することができる。
【００４５】
駆動基板３１は、分離板２６の背面に設けられており、位置検出センサである位置検出部３９からの信号を受けて巻き線３８で発生した磁界を制御する。また、磁気検出センサー４３は、分離板２６を挟んでマグネット２７と対向するステータ３０のヨーク４２内に配置され、当該マグネット２７に着磁された磁極を検出する。そして、ステータ３０と駆動基板３１を含めた分離板２６は、例えば不飽和ポリエステルなどからなるモールド樹脂４０でその全体が被覆されている。
【００４６】
このように構成されたポンプにおいては、コイル３８への通電により発生する磁界が爪磁極４１からマグネット２７へと伝達されることにより該マグネット２７が吸引反発することで、前記ロータ２８と一体的に設けられた羽根車２１が、前記固定軸３４を中心として回転する。そして、この羽根車２１の回転に伴いポンプ作用が発生し、液体が吸入口２２よりポンプ室２５内へと吸込まれ、このポンプ室２５内で加圧され周囲方向へ圧送された液体は吐出口２３からポンプ外へと吐出される。
【００４７】
この第７実施形態のポンプでは、インナー型ロータ構造のクローポール型モータの全体をモールド樹脂４０で被覆しているので、モータの熱及び液体の熱をこのモールド樹脂４０を介してモータ外へと逃がすことができモータを冷却できる。したがって、本実施形態のポンプによれば、モータ効率を向上させることができ且つモータの小型化も図れる。
【００４８】
また、本実施形態のポンプによれば、マグネット２７の大きさを小さくすることなく小型化することを可能とした本発明のモータを使用することで、ポンプ自体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は第１実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。
【図２】図２は図１のクローポール型モータのステータを示し、（Ａ）はステータの平面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、（Ｃ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図３は第２実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。
【図４】図４は第３実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。
【図５】図５は第４実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。
【図６】図６は第５実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。
【図７】図７は第６実施形態におけるクローポール型モータの概略断面図である。
【図８】図８は第７実施形態におけるポンプの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，３４…回転軸
２，２７…マグネット
３，２８…ロータ
４，４２…ヨーク
５，３８…巻き線
６，３０…ステータ
７…磁気検出センサー
９…爪磁極
１０…ボビン
１１，３１…駆動基板
【図１】
2010011583.tif 000003
【図２】
2010011583.tif 000004
【図３】
2010011583.tif 000005
【図４】
2010011583.tif 000006
【図５】
2010011583.tif 000007
【図６】
2010011583.tif 000008
【図７】
2010011583.tif 000009
【図８】
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