(57)【要約】【課題】  駆動マグネットの長さの短縮化を実現してロータの軸線方向の吸引を抑制し、磁気バランスがズレることによるロータの振動及び騒音の発生を抑制することができるインナーロータ型モータを提供する【解決手段】  出力軸４、ロータヨーク５、ＦＧマグネット７及び駆動マグネット６を有するロータ６０と、駆動マグネット６に所定の間隔で対向して複数枚の軟磁性鋼板を積層して形成されるステータコア１を有するステータ７０と、ホール素子１０を有すると共にＦＧマグネット７の少なくとも一部に所定の間隔で対向してＦＧパターン９を有し、ステータコア１に固定された回路基板８と、を備え、ロータ６０が回路基板８に対して回転自在に支持され、パターン方式で周波数を発生させるインナーロータ型モータ５０であって、ＦＧマグネット７は、駆動マグネット６の磁極の数と同数の位置検出用磁極７ｐを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸、前記出力軸の周囲に配置されて前記出力軸と共に回転するロータヨーク、前記出力軸の周囲に配置されて前記出力軸と共に回転するＦＧマグネット、及び、前記ロータヨークの周囲に配置されて前記ロータヨークと共に回転する駆動マグネットを有するロータと、
前記駆動マグネットに所定の間隔で対向して複数枚の軟磁性鋼板を積層して形成されるステータコアを有するステータと、
ホール素子を有すると共に前記ＦＧマグネットに所定の間隔で対向してＦＧパターンを有し、前記ステータコアに固定された回路基板と、を備え、
前記ロータが前記回路基板に対して回転自在に支持され、パターン方式で周波数を発生させるインナーロータ型モータであって、
前記ＦＧマグネットは、前記駆動マグネットの磁極の数と同数の位置検出用磁極を備えることを特徴とするインナーロータ型モータ。
【請求項２】
前記ＦＧマグネットは、外周側にＮＳ多数着磁された周波数発生用磁極が形成され、内周側に前記位置検出用磁極が形成された円板状のマグネットであり、
前記駆動マグネットは、中空円筒状のマグネットであり、
前記周波数発生用磁極の外径は、前記駆動マグネットの外径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項３】
前記回路基板の第１面には、前記ＦＧパターンが前記周波数発生用磁極に対向して設けられ、前記回路基板の前記第１面とは反対側の第２面には、前記ホール素子が前記出力軸と平行な方向で前記位置検出用磁極と対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のインナーロータ型モータ。
【請求項４】
前記駆動マグネットの前記出力軸と平行な方向の長さは、前記ステータコアの前記出力軸と平行な方向の長さ以下に設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインナーロータ型モータ。
【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機構を駆動するメインモータとして用いられるインナーロータ型モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々のインナーロータ型モータに関する発明が開示されている。その中には、特許文献１に記載されるようなインナーロータ型モータが開示されている。特許文献１には、出力軸、有底中空筒状に形成されて出力軸に固定されるヨーク、ヨークの外側面に固定される駆動マグネット、ヨークの底面に固定されるＦＧマグネットを有するロータを備えるインナーロータ型モータが開示されている。このインナーロータ型モータは、更に、出力軸の端部側に配置されてＦＧマグネットに対向する回路基板を備えている。
【０００３】
また、アウターロータ型モータに関する発明の例ではあるが、回路基板に設けられるホール素子及びＦＧパターンの干渉を回避する特許文献２に記載される構成が開示されている。すなわち、特許文献２には、回路基板の第１面にＦＧパターンが設けられ、回路基板の第２面にホール素子が設けられているアウターロータ型モータが開示されている。これらの特許文献１及び２のうち、特許文献１に記載のインナーロータ型モータに関して、以下に、図３を参照しつつ説明する。
【０００４】
図３（ａ）は、従来のインナーロータ型モータ１５０の構成を示す断面図である。このインナーロータ型モータ１５０はＤＣサーボモータである。図３（ａ）に示されるように、インナーロータ型モータ１５０は筐体１０２を備えている。筐体１０２の内部には、ロータ１６０及びステータ１７０が設けられている。ロータ１６０は、出力軸１０４、出力軸１０４に固定された有底中空筒状のロータヨーク１０５、ロータヨーク１０５の外周面に固定される駆動マグネット１０６、ロータヨーク１０５の底面に固定されるＦＧマグネット１０７を備えている。ステータ１７０は、ステータコア１０１を備え、ステータコア１０１は、複数枚の軟磁性鋼板を積層して形成され、径方向に延びた不図示の複数の突極を有し、これらの複数の突極の夫々にコイルが巻回されている。前述の駆動マグネット１０６及びステータコア１０１は対向している。なお、筐体１０２の内壁部１０２ａの内周側には軸受１０３を介して出力軸４が回転自在とされ、そのために、出力軸４を含むロータ１６０が回転自在となっている。
【０００５】
また、ＦＧマグネット１０７に所定の間隔をもって対向するように、ＦＧパターン１０９を具備した回路基板１０８が配置されている（図３（ｃ）参照）。回路基板１０８には、駆動マグネット１０６の端面側に所定の間隔をもって対向するようにホール素子１１０が実装されている。なお、回路基板１０８を介してコイルへの通電等は、コネクタ１１１によって行われる。
【０００６】
図３（ｂ）は、従来の駆動マグネット１０６及びＦＧマグネット１０７の構成を示す平面図である。図３（ｂ）に示されるように、駆動マグネット１０６には、円周方向で異なる駆動用の磁極がＮＳ着磁されている。また、駆動マグネット１０６よりも中心側には、ＦＧマグネット１０７が配置され、ＦＧマグネット１０７には、円周方向で異なる回転速度検出用の周波数発生用磁極がＮＳ多極着磁されている。
【０００７】
図３（ｃ）は、従来の回路基板１０８の構成を示す平面図である。図３（ｃ）に示されるように、回路基板１０８には、ＦＧパターン１０９及びホール素子１１０を備えている。ＦＧパターン１０９は、ＦＧマグネット１０７に対向する回路基板１０８の面上に設けられている。ホール素子１１０は、駆動マグネット６の端面側に所定の間隔をもって対向し、更にＦＧパターン１０９の外周に干渉しないように配置されている。
【０００８】
このような構成のインナーロータ型モータ１５０では、ロータ１６０の回転を制御するためにロータ１６０の回転周波数を検出する必要がある。そのために、ＦＧマグネット１０７（周波数発生用マグネット）（図３（ｂ）参照）の面には、周波数発生用磁極がＮＳ多極着磁（以下、ＦＧ着磁という）される。これと対向する回路基板１０８（図３（ｃ）参照）の面には、発電線素群（以下、ＦＧパターン１０９という）が設けられる。ロータ１６０が回転すると、このＦＧパターン１０９に生じるロータ１６０の回転数に比例した周波数の速度検出信号（以下、ＦＧ信号という）が得られる。そして、このＦＧパターン方式の速度検出手段にて、ＦＧ着磁によるＦＧパターン１０９の発電電圧を駆動回路に供給してインナーロータ型モータ１５０の駆動が制御される。
【０００９】
ここで、駆動マグネット１０６の位置をホール素子１１０（位置検出素子）で検出する必要があるため、駆動マグネット１０６をホール素子１１０の実装位置の近くまで長くしなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１０９５７５号公報
【特許文献２】特開２００６−０２５５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、駆動マグネット１０６がステータコア１０１よりも長いとロータ１６０を軸線方向に吸引するため、磁気バランスがズレることによりロータ１６０に振動及び騒音等が発生するという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑み、駆動マグネットの長さの短縮化を実現してロータの軸線方向の吸引を抑制し、磁気バランスがズレることによるロータの振動及び騒音の発生を抑制することができるインナーロータ型モータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、インナーロータ型モータは、出力軸、前記出力軸の周囲に配置されて前記出力軸と共に回転するロータヨーク、前記出力軸の周囲に配置されて前記出力軸と共に回転するＦＧマグネット、及び、前記ロータヨークの周囲に配置されて前記ロータヨークと共に回転する駆動マグネットを有するロータと、前記駆動マグネットに所定の間隔で対向して複数枚の軟磁性鋼板を積層して形成されるステータコアを有するステータと、ホール素子を有すると共に前記ＦＧマグネットに所定の間隔で対向してＦＧパターンを有し、前記ステータコアに固定された回路基板と、を備え、前記ロータが前記回路基板に対して回転自在に支持され、パターン方式で周波数を発生させるインナーロータ型モータであって、前記ＦＧマグネットは、前記駆動マグネットの磁極の数と同数の位置検出用磁極を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＦＧマグネットは、駆動マグネットの磁極の数と同数の位置検出用磁極を備える。したがって、駆動マグネットの長さを長くする必要性が低減される。その結果、駆動マグネットの長さの短縮化が実現されてロータの軸線方向の吸引が抑制され、磁気バランスがズレることによるロータの振動及び騒音の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係るインナーロータ型モータの構成を示す断面図である。
【図２】ＦＧマグネットの磁極の構成を示す平面図等である。
【図３】従来のインナーロータ型モータの構成を示す断面図等である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１に係るインナーロータ型モータ５０の構成を示す断面図である。図１に示されるように、インナーロータ型モータ５０は筐体２を備える。筐体２の内部には、ロータ６０及びステータ７０が配置されている。筐体２は、内壁部２ａ及び外壁部２ｂを有する。内壁部２ａの内側には、回転軸心方向に沿って配置されたロータ６０の一部である出力軸４が挿通されている。したがって、内壁部２ａの面及び出力軸４は互いに所定の間隔を有しつつ対向している。内壁部２ａ及び出力軸４の間には、複数すなわち２つの軸受３が設けられており、出力軸４は、内壁部２ａの中で回転自在となっている。
【００１８】
ステータ７０はステータコア１を備える。内壁部２ａ及び外壁部２ｂの間の空間には、外壁部２ｂの壁面に対向して、ステータ７０が備えるステータコア１が配置されている。ステータコア１は、後述する駆動マグネット６に所定の間隔で対向して複数枚の軟磁性鋼板（珪素鋼板等）を積層して形成される。また、ステータコア１は、径方向に延びた不図示の複数の突極を有し、これら複数の突極それぞれにコイルが巻き回されている。
【００１９】
ロータ６０は、前述の出力軸４の他に、ロータヨーク５、ＦＧマグネット７、駆動マグネット６を有する。ロータヨーク５は、出力軸４の周囲に固定されて配置され、出力軸４と共に回転する。詳しくは、ロータヨーク５は、有底中空筒状に形成され、出力軸４に固定される固定部５ｐ、固定部５ｐの周囲から出力軸４と直交する方向に延びる円板部５ｑ、円板部５ｑの外縁部から出力軸４と平行に延びる中空円筒部５ｒを有する。
【００２０】
ＦＧマグネット７は、出力軸４の周囲に配置され、出力軸４と共に回転する。詳しくは、ＦＧマグネット７は、中心側に孔が形成された円板状のマグネットであり、有底中空筒状の底面部すなわちロータヨーク５の回転軸心方向の端面側にある円板部５ｑに固定されて配置される。そして、ＦＧマグネット７は、出力軸４及びロータヨーク５と共に一体的に回転する。なお、ＦＧ（ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲの略語）は、周波数発生器を意味する。
【００２１】
この一方で、駆動マグネット６は、ロータヨーク５の周囲に配置され、ロータヨーク５と共に回転する。詳しくは、駆動マグネット６は、中空円筒状のマグネットであり、ロータヨーク５の中空円筒部５ｒの外周面に固定されて配置され、ステータコア１に所定の間隔で対向し、出力軸４及びロータヨーク５と一体的に回転する。
【００２２】
駆動マグネット６の出力軸４と平行な方向の長さは、ステータコア１の出力軸４と平行な方向の長さとほぼ同一の長さに設定されている。なお、駆動マグネット６の出力軸４と平行な方向の長さは、ステータコア１の出力軸４と平行な方向の長さ以下に設定されれば良い。
【００２３】
回路基板８は、ホール素子１０を有すると共に、ＦＧマグネット７に所定の間隔で対向するＦＧパターン９を有し、ステータコア１に固定されている。詳しくは、回路基板８の第１面８ａ（図２（ｃ）参照）にはＦＧパターン９が設けられ、このＦＧパターン９は周波数発生用磁極７ｑ（図２（ａ）参照）に所定の間隔で対向している。回路基板８の第１面８ａとは反対側の第２面８ｂ（図２（ｄ）参照）にはホール素子１０が設けられ、このホール素子１０は出力軸４と平行な方向で位置検出用磁極７ｐと対応する位置に配置されている。
【００２４】
ロータ６０は、筐体２に保持される軸受３を介して回転自在に支持されており、このことから、ロータ６０は、回路基板８に対して回転自在に支持されている。インナーロータ型モータ５０は、パターン方式で周波数を発生させる。なお、回路基板８を介してコイルへの通電等は、コネクタ１１によって行われる。
【００２５】
図２（ａ）は、ＦＧマグネット７の構成を示す平面図である。図２（ｂ）は、駆動マグネット６及びロータヨーク５の構成を示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＦＧマグネット７を取り外した状態を示す平面図に相当する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、ＦＧマグネット７は、半径方向で内側に駆動マグネット６の磁極の数と同数の位置検出用の位置検出用磁極７ｐを備え、半径方向で外側に回転速度検出用の周波数発生用磁極７ｑがＮＳ多極着磁されている。また、ＦＧマグネット７の外径は、中空円筒状の駆動マグネット６の外径よりも大きく設定されている。
【００２６】
図２（ｃ）は、回路基板８の第１面８ａの構成を示す平面図である。図２（ｃ）に示されるように、回路基板８の第１面８ａには、ＦＧマグネット７の周波数発生用磁極７ｑに対向するように、ＦＧパターン９が設けられている。なお、回路基板８の第１面８ａのＦＧパターン９の最も内周側には、ノイズキャンセルパターン９ｋが形成されている。
【００２７】
図２（ｄ）は、回路基板８の第２面８ｂの構成を示す平面図である。図２（ｄ）に示されるように、回路基板８の第２面８ｂには、ホール素子１０が出力軸４と平行な方向で位置検出用磁極７ｐと対応する位置に設けられている。ここでは、ホール素子１０は、従来の回路基板１０８に設けられたホール素子１１０の場合に比べて出力軸４に近づけられて配置されている。前述の位置検出用磁極７ｐが従来に比べて径方向で出力軸４に近づけられた配置となったことに対応している。
【００２８】
なお、従来でも、ロータ１６０が回転するときのＦＧマグネット１０７の偏心又は振れ等の影響を低減するために、ＦＧパターン１０９の発電線素の径方向の長さは、ＦＧマグネット１０７の径方向の長さよりも大きく設定される必要があった。しかしながら、ＦＧパターン１０９の径方向の長さが大きく設定されるとＦＧパターン１０９がホール素子１１０と干渉するので、ＦＧマグネット１０７の外径及びＦＧパターン１０９の径方向の長さが大きくできず、高パルス化が実現できないという問題があった。これに対して、実施例の構成では、ホール素子１０が回路基板８の第２面８ｂに設けられるので、ＦＧパターン１０９の径方向の長さが長く形成できる利点がある。
【００２９】
実施例の構成によれば、ＦＧマグネット７は、駆動マグネット６の磁極の数と同数の位置検出用磁極７ｐを備える。したがって、駆動マグネット６の長さを長くする必要性が低減される。その結果、駆動マグネット６の長さの短縮化が実現されてロータ６０の軸線方向の吸引が抑制され、磁気バランスがズレることによるロータ６０の振動及び騒音の発生が抑制される。
【００３０】
ＦＧマグネット７は、外周側にＮＳ多数着磁された周波数発生用磁極７ｑが形成され、内周側に位置検出用磁極７ｐが形成され、周波数発生用磁極７ｑの外径が駆動マグネット６の外径よりも大きい。このことから周波数発生用磁極７ｑの径方向の長さが大きく設定可能となり、これによって高パルス化が実現され、図示しない制御部であるコントローラは細かで高精度な回転制御が可能となる。
【００３１】
また、駆動マグネット６の出力軸４と平行な方向の長さがステータコア１の出力軸４と平行な方向の長さ以下に設定されることから、駆動マグネット６の材料が低減される。なお、駆動マグネット６の長さがステータコア１の長さ以下に設定しても良い理由としては、以下の理由がある。
【００３２】
すなわち、駆動マグネット６がステータコア１よりも長いと、ロータ６０が軸線方向に回路基板８に吸引される。このために、磁気バランスがズレてしまって、ロータ６０に振動及び騒音等が発生する。実施例のようにＦＧマグネット７に位置検出用磁極７ｐが設けられることで位置検出が可能な構成であると、駆動マグネット６での位置検出が不要となる。したがって、駆動マグネット６の長さを短縮しても問題が無くなる。その結果、ロータ６０が軸線方向に吸引されないので、軸線方向の磁気バランスが取れるようになり、ロータ６０に振動及び騒音等が発生しない。また、駆動マグネット６の材質には、希土類材料、例えばネオジウム系やフェライト系などの材料を使用されるが、駆動マグネット６の短縮化が実現されると、高価な駆動マグネット６の材料が低減され、コストが低減される。
【００３３】
第１面８ａにはＦＧパターン９がＦＧマグネット７に対向して設けられ、第２面８ｂにはホール素子１０が設けられている。したがって、ホール素子１０及びＦＧパターン９の干渉が抑制されて、高精度制御が実現され、モータ特性に悪影響を与えるロータ６０の振動及び騒音が低減される。その結果、ＦＧマグネット７の径が大きく設定可能となるために、高パルス化が実現され、細かで高精度な回転制御が可能となる。また、ホール素子１０が回路基板８の第２面８ｂに設けられることで、ホール素子１０がインナーロータ型モータ５０の外側に配置される。したがって、ステータコア１に巻回されたコイルの発熱がインナーロータ型モータ５０の内部に蓄積されても、インナーロータ型モータ５０の外部にあるホール素子１０には熱の影響が及ばない。その結果、ホール素子１０の信頼性が向上する。
【００３４】
また、回路基板８のＦＧパターン９及びノイズキャンセルパターン９ｋを形成した第１面８ａと反対側の第２面８ｂ上にホール素子１０を配置することにより、ホール素子１０とＦＧパターン９の干渉を確実に解決できる。
【００３５】
（変形例）
実施例では、ホール素子１０が位置検出素子とされているが、この構成に限定されなくても良い。すなわち、ホールＩＣが位置検出素子とされても、同様に実施することができる。
【００３６】
また、回路基板８にロータ６０を回転駆動する駆動回路及びロータ６０を回転制御する制御回路を具備したモータでも、同様に実施することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１      ステータコア
４      出力軸
５      ロータヨーク
６      駆動マグネット
７      ＦＧマグネット
７ｐ    位置検出用磁極
８      回路基板
１０    ホール素子
５０    インナーロータ型モータ
６０    ロータ
７０    ステータ
【図１】
2011182569.tif 000003
【図２】
2011182569.tif 000004
【図３】
2011182569.tif 000005