(57)【要約】【課題】ステータコアの小径化にともなう巻線スペースの減少を解決し、薄型化、小径化、省スペース化、かつ高出力化を図ったブラシレスモータを提供することを目的とする。【解決手段】回路一体型コア付きブラシレスモータのロータ５５を支承する２つの軸受７０ａ，７０ｂの内、ステータコア５０に近い位置に配置された軸受７０ｂの外周の一部が前記ステータコア５０の中央に形成された穴６３の内周に直接に当接させたため、薄型化、小径化、省スペース化、かつ高出力化を実現できる。【選択図】図１
2006158013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の突極を有しこの突極に巻線されたステータコアと、
このステータコアと対向して配置され円周方向に複数の駆動用着磁を施したリング状マグネットをその内周側に取り付けたカップ状のロータフレームとこのロータフレームの中央に固定されたシャフトとからなるロータと、
前記シャフトを回転自在に支承する２つの軸受と、
この軸受および前記ステータコアを保持するハウジングと
を有し、前記２つの軸受の内、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周の一部が、前記ステータコアの中央に形成された穴の内周に直接に当接した
ブラシレスモータ。
【請求項２】
２つの軸受の内、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周の一部がハウジングの中央に形成された円筒状部の内周に保持され、前記円筒状部の外形寸法は、ステータコアの中央に形成された孔の内径寸法より大きく形成された
請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
ハウジングのステータコア側の端面から軸方向ステータコア側に向かって複数の突起部を形成し、ステータコアの前記突起部に対応する位置に前記突起部が挿通可能な複数の切欠部を形成した
請求項２記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
前記複数の切欠部を、ステータコアの中央に形成された穴の内周のステータコア外周の突極に対応する位置に円周方向に沿って形成した
請求項３記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周が、前記ステータコアの厚みの範囲内においては前記突起部の位置のみでハウジングに当接した
請求項３または請求項４に記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機、レーザービームプリンタ等の各種機構を同時に駆動するメインモータとして用いられるブラシレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、レーザービームプリンタ等のドキュメント製品は、近年高画質化、高速プリント化、カラー化を指向しておりそれらを同時に実現するために各色毎に感光体ドラムを備える所謂タンデム方式化の傾向にある。従来１ドラムの構成であったものが２ドラム、４ドラム化の構成をとるために機器の大型化は否めないが、大型化を抑制するために各種機構を駆動するメインモータには、薄型化、小径化、省スペース化、かつ高出力化が要求されている。
【０００３】
そしてメインモータとしては、高出力に適したステータコア（鉄心）付きのステータを備えるモータ部と、モータを回転駆動し制御するための駆動・制御用回路を一体に組み込んだブラシレスモータが一般的に用いられており、回路部を含めたモータ全体として、薄型化、小径化、省スペース化、かつ高出力化を図ることが要求されている。
【０００４】
そのためには、モータのロータ部の外径寸法を小さくし、回路部の外形寸法を、ロータ部に外接する正方形の寸法に、高さ寸法についても同様にロータ部の高さ寸法に限りなく近くすることが望まれる。
【０００５】
従来、回路部をモータと一体に組み込んだブラシレスモータは、ステータコアにコイルが巻装されたステータと、カップ状のロータフレームの内周面にステータコアに対向する複数の磁極を有するリング状のマグネットを固定し中央に軸を取り付けたロータと、このロータの軸を支承する軸受とこの軸受を保持するハウジングとを備え、このハウジングにステータコアと、回路部品が実装された回路基板を取り付ける構成が一般的である（例えば特許文献１を参照）。
【０００６】
図８にこの第１の従来例の構造を示す。
１８はロータフレーム（カップ部）、２０はロータマグネット（駆動用マグネット）で、速度検出用マグネット２２とともにロータフレーム１８に固定され、ロータフレーム１８の中央には軸２４が取り付けられ以上によりロータ１６が構成されている。この軸２４はハウジング１２に保持された軸受２８，２８により回転自在に支承されている。
【０００７】
そして、このハウジング１２には、ロータマグネット２０と対向して配置されたステータコア４８および回路基板３０が取り付けられ、回路基板３０の上にはロータ１６を回転駆動し制御するための制御用集積回路３４を有する駆動・制御用回路が実装されている。
【０００８】
しかしながら、この従来の構成では、ステータコア４８の内周部には、ステータコア４８および回路基板３０をハウジング１２に固定するボルト４６を挿通するためのスペースが必要である。さらに、内周に軸受２８，２８を保持するハウジング１２の外周部をステータコア４８の中央に形成された穴に嵌挿するスペースも必要である。
【０００９】
ロータ１６の外径を小さくするためにはステータコア４８の外径も小さくする必要があるので、ステータコア４８にコイル１４を巻くスペースが減少してモータの出力が大幅に低下するという課題がある。
【００１０】
また、図８と同様にボルト止めする例としては図９と図１０に示すものも考えられる。これはプレート１にハウジング２の基端部を固定し、駆動・制御用回路が実装されている回路基板３０をハウジング２にボルト３１でネジ止めし、巻線３２が施されたステータコア３３をボルト３４でハウジング２に図１０に示すように固定したものである。この場合にも第１の従来例と同様の課題がある。
【００１１】
この課題を解決するために、図１１と図１２に示す（特許文献２）がある。
この第２の従来例は、軸６を支持する軸受１１，１２を保持するハウジング２と、巻線５を施したステータコア３、及びプレート１との嵌合部において、ハウジング２の外周部には凸部２ａが、ステータコア３の内周部には凹部３ａがそれぞれ形成されている。ハウジング２の凸部２ａとステータコア３の凹部３ａを係合した後、カシメにより固定されている。
【００１２】
このように第２の従来例によると、ステータコア３とハウジング２との締結部のスペースを第１の従来例の場合よりも小さくできるので、ステータコア３により多くのコイルを巻くスペースを確保できるので高効率のモータが得られる。
【特許文献１】実開平７−９０６７号公報（図１）
【特許文献２】特開平１１−８９１９６号公報（第２頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、第２の従来例においても、ステータコア３の内周部には、ハウジング２を嵌挿するスペースが必要であるという課題は解決されていない。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、薄型化、小径化、省スペース化、かつ高出力化を図った駆動・制御用回路をモータと一体に組み込んだブラシレス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】
【００１４】
上記課題を解決する本発明のブラシレスモータは、ロータを支承する２つの軸受の内、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周の一部を前記ステータコアの中央に形成された穴の内周に直接に当接させたことを特徴とする。
【００１５】
具体的には、本発明の請求項１記載のブラシレスモータは、複数の突極を有しこの突極に巻線されたステータコアと、このステータコアと対向して配置され円周方向に複数の駆動用着磁を施したリング状マグネットをその内周側に取り付けたカップ状のロータフレームとこのロータフレームの中央に固定されたシャフトとからなるロータと、前記シャフトを回転自在に支承する２つの軸受と、この軸受および前記ステータコアを保持するハウジングとを有し、前記２つの軸受の内、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周の一部が、前記ステータコアの中央に形成された穴の内周に直接に当接したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項２記載のブラシレスモータは、請求項１において、２つの軸受の内、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周の一部がハウジングの中央に形成された円筒状部の内周に保持され、前記円筒状部の外形寸法は、ステータコアの中央に形成された穴の内径寸法より大きく形成されたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項３に記載のブラシレスモータは、請求項２において、ハウジングのステータコア側の端面から軸方向ステータコア側に向かって複数の突起部を形成し、ステータコアの前記突起部に対応する位置に前記突起部が挿通可能な複数の切欠を形成したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項４に記載のブラシレスモータは、請求項３において、前記複数の切欠部を、ステータコアの中央に形成された穴の内周のステータコア外周の突極に対応する位置に円周方向に沿って形成したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項５に記載のブラシレスモータは、請求項３または請求項４において、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周が、前記ステータコアの厚みの範囲内においては前記突起部の位置のみでハウジングに当接したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のブラシレスモータによると、ロータを支承する２つの軸受の内、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周の一部を前記ステータコアの中央に形成された穴の内周に直接に当接させたので、ステータコアの中央に形成された穴と軸受との間にハウジングが介在しないので、ステータコアの中央に形成された穴の直径を小さくできる。これにより、ステータコアに巻線するスペースが確保できるため、出力の低下を防ぐことができ、小径化、省スペース化、かつ高出力化に適したブラシレスモータを実現できる。
【００２１】
また、本発明のブラシレスモータによると、２つの軸受の内、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周の一部がハウジングの中央に形成された円筒状部の内周に保持され、前記円筒状部の外形寸法は、ステータコアの中央に形成された穴の内径寸法より大きく形成され、ハウジングの中央に形成された円筒状部のステータコア側の端面から、軸方向ステータコア側に向かって複数の突起部を形成し、ステータコアの前記突起部に対応する位置に前記突起部が挿通可能な複数の切欠を形成したので、前記突起部によりステータコアとハウジングの取り付けを行うことができるので、ステータコアの内周部のスペースを有効に活用することが可能となり、ステータコアに巻線するスペースが確保できるため、出力の低下を防ぐことができ、さらに、ハウジングも小さくできるので材料の削減も可能となり、ブラシレスモータを安価に提供できる。
【００２２】
また、本発明のブラシレスモータによると、前記切欠部を、ステータコアの中央に形成された穴の内周のステータコア外周の突極に対応する位置に円周方向に沿って形成したため、ステータコア外周の突極の連結部であるステータコア内周から切欠を遠ざけることができるので磁束が集中する突極の連結部の磁気抵抗の増加の影響を抑制でき、同時にステータコアのスロット部分を径方向外側に浅くする必要が無いのでステータコアに巻線するスペースが確保できるため、出力の低下を防ぐことができる。
【００２３】
また、本発明のブラシレスモータによると、ステータコアに近い位置に配置された軸受の外周が、前記ステータコアの厚みの範囲内においては前記突起部の位置のみでハウジングに当接するので、ステータコアの内周部のスペースを有効に活用することが可能となり、ステータコアにコイルを巻くスペースが確保できるため、出力の低下を防ぐことができ、小径化、省スペース化、かつ高出力化に適した駆動・制御用回路一体型のブラシレスモータを安価に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１は本発明のブラシレスモータを示す。
ステータコア５０は、複数の突極５０ａを有しこの突極５０ａに巻線５１が巻装されている。ステータコア５０と対向して配置されたリング状マグネット５２は、円周方向に複数の駆動用着磁が施されている。リング状マグネット５２はカップ状のロータフレーム５３の内周側に取り付けられている。ロータフレーム５３の中央にはシャフト５４が取り付けられており、リング状マグネット５２とロータフレーム５３とシャフト５４とでロータ５５が構成されている。
【００２５】
シャフト５４は間隔を空けて配置された２つの軸受７０ａ，７０ｂによって回転自在に支承されている。筒状のハウジング５６は、軸受７０ａ，７０ｂとステータコア５０、および前記ロータ５５を回転駆動し制御するための駆動・制御用回路を搭載した回路基板５７とを保持している。５８は取り付け用のプレートで、前記ハウジング５６の端部に固定されている。
【００２６】
亜鉛合金ダイカストの前記ハウジング５６は、図２と図３に示すように構成されている。図３（ａ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ′矢視図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ′矢視図、図３（ｂ）は図３（ｃ）のＣ−Ｃ′線に沿う断面である。
【００２７】
ハウジング５６の一端には、軸受７０ａを収容するようにハウジング５６の中央に第１の円筒状部５６ａが形成されている。ハウジング５６の他端には、軸受７０ｂを収容するようにハウジング５６の中央に第２の円筒状部５６ｂが形成されている。
【００２８】
ハウジング５６の一端の第１支持面５９ａの内周部には、プレート取り付け用の環状壁６０が形成されている。この環状壁６０は外周面が垂直に形成され内周面が先端から基端に向かって傾斜した断面がテーパ形状で円周状に連続している。ハウジング５６の前記第１支持面５９ａとは反対側の第２支持面５９ｂには、回路基板取り付け用の第１の突起部６１，６１，６１が形成されている。ハウジング５６の他端の第３支持面５９ｃの内周部には、ステータコア取り付け用の第２の突起部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ，６２ｆが形成されている。
【００２９】
前記ステータコア５０は、図４と図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように構成されている。図５（ａ）は図５（ｂ）のＡ−Ａ′矢視図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＢ−Ｂ′矢視図、図５（ｂ）は図５（ｃ）のＣ−Ｃ′線に沿う断面である。
【００３０】
磁性鋼板を積層して構成されているステータコア５０は、中央に前記ハウジング５６の第２の円筒状部５６ｂの内径と同じかそれよりも僅かに大径の孔６３を有している。なお、軸受７０ｂをその内周部に収容している第２の円筒状部５６ｂの外形寸法は、ステータコア５０の孔６３の内径寸法より大きく形成されている。
【００３１】
ステータコア５０の孔６３の内周面には、前記ハウジング５６の第２の突起部６２ａ〜６２ｆに対応する位置に、複数の切欠部６５ａ〜６５ｆが形成されている。積層して構成されているステータコア５０は、前記切欠部６５ａ〜６５ｆの切り込み深さが異なる２種類の磁性鋼板６６ａ，６６ｂを重ねて構成されており、図５（ｂ）においてＡ−Ａ′側の数枚の磁性鋼板６６ａはＢ−Ｂ′側のもう一方の磁性鋼板６６ｂよりも切り込み深さが浅い。なお、磁性鋼板６６ａの切り込み深さＪ１は前記ハウジング５６の第２の突起部６２ａ〜６２ｆの厚みＪ２以上に形成されている。
【００３２】
組み立ては、図２に示すプレート５８の取り付け孔５８ａにハウジング５６の環状壁６０を挿入して、この環状壁６０を図１のようにカシメる。これによってハウジング５６の第１支持面５９ａとカシメられた環状壁６０とでプレート５８を挟持し、ハウジング５６がプレート５８に取り付けられる。
【００３３】
次に、ハウジング５６の第２の円筒状部５６ｂの外側に回路基板５７の孔５７ａが係合するように、ハウジング５６の第２支持面５９ｂに回路基板５７を載置して、この第１の突起部６１，６１，６１を図１のようにカシメる。これによって、ハウジング５６の第２支持面５９ｂとカシメられた第１の突起部６１，６１，６１とで回路基板５７を挟持する。
【００３４】
さらに、巻線５１の施されたステータコア５０を、ハウジング５６の第２の突起部６２ａ〜６２ｆがステータコア５０の前記切欠部６５ａ〜６５ｆに収容されるように位置合わせして載置する。このときステータコア５０は磁性鋼板６６ａの側がハウジング５６の第３支持面５９ｃの側になるようにセットする。図６はこのときの組み立て途中が図示されている。巻線５１は図示を省いた。
【００３５】
図７（ａ）（ｂ）はこのときのステータコア５０の切欠部６５ａ〜６５ｆに収容された第２の突起部６２ａ〜６２ｆの拡大平面図と縦断面図を示している。
次工程では、図７（ｂ）に示すようにステータコア５０の切欠部６５ａ〜６５ｆに対応してこの切欠部６５ａ〜６５ｆよりも幅が狭い凸部６７を有するポンチ６８を使用して、第２の突起部６２ａ〜６２ｆを仮想線位置にカシメる。これによって、ハウジング５６の塑性変形した第２の突起部６２ａ〜６２ｆとハウジング５６の第１支持面５９ｃとでステータコア５０を十分な強度で保持する。
【００３６】
最終工程では、ハウジング５６の第１，第２の円筒状部５６ａ，５６ｂに軸受７０ａ，７０ｂをセットした後に、ロータ５５のシャフト５４を図１に示すように軸受７０ａ，７０ｂにセットして組み立てが完了する。
【００３７】
このように、第１の従来例のようなボルトを使用することなくステータコア５０をハウジング５６に取り付けることができる。さらに、ロータ５５を支承する２つの軸受７０ａ，７０ｂの内、ステータコア５０に近い位置に配置された軸受７０ｂの外周の一部がステータコア５０の中央に形成された穴６３の内周に直接に当接するので、第１ならびに第２の従来例のようにステータコアの中央に形成された穴と軸受との間にハウジングが介在するものに比べて、ステータコア５０の中央に形成された穴６３の直径を小さくできる。これにより、ステータコア５０に巻線５１を巻くスペースを確保できるため、出力の低下を防ぐことができ、小径化、省スペース化、かつ高出力化に適したブラシレスモータを実現できる。さらに、ハウジング５６も小さくできるので材料の削減も可能となり、ブラシレスモータを安価に提供できる。
【００３８】
さらに、ステータコア５０における切欠部６５ａ〜６５ｆの位置を適切に設定しているため、磁気抵抗の増加の影響を抑制でき、出力の低下を防ぐことができる。具体的には、切欠部６５ａ〜６５ｆの位置は、図４に示すようにステータコア５０の外周に設けられている突極５０ａの基端部に近づけて設けられており、各突極５０ａの基端部の間を繋いでいる連結部であるステータコア内周Ｍのうちでも、隣接する突極５０ａの間を繋いでいて磁束が集中する磁路の部分から遠ざけた位置に切欠部６５ａ〜６５ｆを設けているので、磁気抵抗の増加の影響を抑制でき、同時にステータコアのスロット部分を径方向外側に浅くする必要が無いのでステータコアに巻線するスペースが確保できるため、出力の低下を防ぐことができる。
【００３９】
また、軸受７０ｂの外周が、ステータコア５０の厚みの範囲内においては第２の突起部６２ａ〜６２ｆの位置のみでハウジング５６に当接するので、ステータコア５０の内周部のスペースを有効に活用することが可能となり、ステータコアにコイルを巻くスペースが確保でき、出力の低下を防ぐことができる。
【００４０】
なお、上記の実施の形態では、ハウジング５６の第２の突起部６２ａ〜６２ｆを塑性変形させてハウジング５６にステータコア５０を取り付けたが、カシメによらずに、ハウジング５６の第２の突起部６２ａ〜６２ｆの外周部とステータコア５０の切欠部６５ａ〜６５ｆの内側との間などに、接着剤を塗布して硬化させることによっても、同様にステータコア５０の中央に形成された穴６３の直径を小さくできる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のブラシレスモータは、複写機、レーザービームプリンタ等の各種機構を同時に駆動するメインモータとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態によるブラシレスモータの断面図
【図２】同実施の形態における要部の分解斜視図
【図３】同実施の形態におけるハウジングの底面図，断面図，上面図
【図４】同実施の形態におけるステータコアの斜視図
【図５】同実施の形態におけるステータコアの底面図，断面図，上面図
【図６】同実施の形態における組み立て途中の斜視図
【図７】同実施の形態におけるカシメ工程の要部拡大平面図と断面図
【図８】第１の従来例の断面図
【図９】ステータコアをハウジングにボルト止めする別の例の分解斜視図
【図１０】図９の組み立て途中の斜視図
【図１１】第２の従来例の断面図
【図１２】同従来例の要部の分解斜視図
【符号の説明】
【００４３】
５０    ステータコア
５０ａ    ステータコアの突極
５１    巻線
５２    リング状マグネット
５３    ロータフレーム
５４    シャフト
５５    ロータ
５６    ハウジング
５６ａ    第１の円筒状部
５６ｂ    第２の円筒状部
５７    回路基板
５８    プレート
５９ａ    第１支持面
５９ｂ    第２支持面
５９ｃ    第３支持面（ハウジングのステータコア側の端面）
６０    環状壁
６１    第１の突起部
６２ａ〜６２ｆ    第２の突起部
６３    ステータコアの中央に形成された穴
６５ａ〜６５ｆ    ステータコアの切欠部
６６ａ，６６ｂ    磁性鋼板
７０ａ，７０ｂ    軸受
Ｊ１    磁性鋼板６６ａの切り込み深さ
Ｊ２    第２の突起部６２ａ〜６２ｆの厚み
【図１】
2006158013.tif 000003
【図２】
2006158013.tif 000004
【図３】
2006158013.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006158013.tif 000013
【図１２】
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