(57)【要約】【課題】  モータ特性に悪影響を及ぼすロータの振動及び騒音を低減して、モータを高精度に制御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、ＦＧマグネット７、ロータヨーク５、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、ＦＧパターン９及びホール素子１０を有し、ＦＧマグネット７に対して所定の間隔で対向してステータコア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ＦＧを備え、ロータヨーク５の少なくとも一部及びＦＧマグネット７が、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで一体成型されたインナーロータ型モータ５０を構成した。【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ＦＧマグネット、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、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、
ＦＧパターン及びホール素子を有し、前記ＦＧマグネットの少なくとも一部に対して所定の間隔で対向して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、
前記ロータヨークの少なくとも一部及び前記ＦＧマグネットは、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで一体成型されたことを特徴とするインナーロータ型モータ。
【請求項２】
前記ロータヨークの少なくとも一部、前記ＦＧマグネット及び前記駆動マグネットは、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで一体成型された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】
出力軸、前記出力軸の周囲に固定されて底部及び筒部を有する有底中空円筒体の前記底部に形成されて前記出力軸と共に回転するＦＧマグネット、前記有底中空円筒体の前記筒部の外周面に固定されて前記有底中空円筒体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、
ＦＧパターン及びホール素子を有し、前記ＦＧマグネットの少なくとも一部に対して所定の間隔で対向して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。
【請求項４】
出力軸、前記出力軸の周囲に固定されて底部及び筒部を有する有底中空円筒体の前記底部に形成されて前記出力軸と共に回転するＦＧマグネット、前記有底中空円筒体の前記筒部の外周面に形成されて前記出力軸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、
ＦＧパターン及びホール素子を有し、前記ＦＧマグネットの少なくとも一部に対して所定の間隔で対向して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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザ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及び２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。特許文献２には、ロータの外側面に配置される駆動マグネットを組成するバインダ樹脂が開示されている。以下に、特許文献１に記載のインナーロータ型モータに関して、図４（ａ）を参照しつつ説明する。
【０００３】
図４（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４（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を介して前述の出力軸４が回転自在に支持され、そのために、ロータ１６０が回転自在となっている。また、筐体１０２の内壁部１０２ａ及び外壁部１０２ｂの間にステータコア１０１が配置されている。
【０００４】
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９を具備した回路基板８が配置されている（図２（ｃ）参照）。回路基板８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１０が実装されている。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。
【０００５】
図４（ｂ）は、従来のロータ１６０の構成を示す断面図である。図４（ａ）に示されるように、ロータ１６０は、出力軸１０４、ロータヨーク１０５、駆動マグネット１０６、ＦＧマグネット１０７で構成されている。出力軸１０４には、ロータヨーク１０５が固定されている。ロータヨーク１０５の外周面には駆動マグネット１０６が固定されている。ロータヨーク１０５の回転軸心方向の端面には、ＦＧマグネット１０７が固定されている。
【０００６】
図４（ｃ）は、従来のＦＧマグネット１０７の構成を示す平面図である。ＦＧマグネット１０７には、円周方向で磁極が異なる回転検出用の周波数発生用磁極がＮＳ多極着磁されている。ＦＧマグネット１０７の材質は、プラスチックマグネット又はゴムマグネットで形成されている。なお、回路基板８の構成は、図２（ｃ）を参照しつつ後述するが、回路基板８の表面に、ＦＧパターン９が着磁されると共に、その外周側にホール素子１０が実装されている。
【０００７】
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）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）されている。これと対向する回路基板８（図２（ｃ）参照）の面には、発電線素群（以下、ＦＧパターン９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９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。
【０００８】
ここで、前述のＦＧマグネット１０７は、有底中空筒状に金属板（例えば、亜鉛めっき鋼板）がプレス加工されて形成されたロータヨーク１０５の底面に接着固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１０９５７５号公報
【特許文献２】特開２００９−０７１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ロータヨーク１０５の底面及びＦＧマグネット１０７の間には接着剤が均等に注入することが困難なために、ＦＧマグネット１０７は偏心又は傾斜して固着される場合がある。
【００１１】
このように、ＦＧマグネット１０７の固定精度が悪いと、ロータ１６０が回転するときに、ＦＧマグネット１０７の偏心又は面振れ等の影響によってＦＧ信号がばらついて、インナーロータ型モータ１５０が高精度に制御されないという問題が生じていた。
【００１２】
これに加えて、ロータ１６０の出力軸１０４とＦＧマグネット１０７に心ずれが生じると、ロータ１６０が高速で回転する場合に振動やブレが生じて、ロータ１６０によって振動及び騒音等が発生するという問題が生じていた。
【００１３】
本発明は、上記実情に鑑み、モータ特性に悪影響を及ぼすロータの振動及び騒音を低減して、モータを高精度に制御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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の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ＦＧマグネット、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、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、ＦＧパターン及びホール素子を有し、前記ＦＧマグネットの少なくとも一部に対して所定の間隔で対向して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、前記ロータヨークの少なくとも一部及び前記ＦＧマグネットは、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで一体成型されたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の他のインナーロータ型モータは、出力軸、前記出力軸の周囲に固定されて底部及び筒部を有する有底中空円筒体の前記底部に形成されて前記出力軸と共に回転するＦＧマグネット、前記有底中空円筒体の前記筒部の外周面に固定されて前記有底中空円筒体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、ＦＧパターン及びホール素子を有し、前記ＦＧマグネットの少なくとも一部に対して所定の間隔で対向して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。
【００１６】
本発明の他のインナーロータ型モータは、出力軸、前記出力軸の周囲に固定されて底部及び筒部を有する有底中空円筒体の前記底部に形成されて前記出力軸と共に回転するＦＧマグネット、前記有底中空円筒体の前記筒部の外周面に形成されて前記出力軸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、ＦＧパターン及びホール素子を有し、前記ＦＧマグネットの少なくとも一部に対して所定の間隔で対向して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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ロータヨークの一部及びＦＧマグネットが一体成型されることから、ロータヨーク及びＦＧマグネットが一体で回転する。したがって、ＦＧマグネットが回転する場合に、ＦＧマグネットの偏心及び面振れ量が低減される。その結果、モータ特性に悪影響を及ぼすロータの振動及び騒音が低減されて、モータは高精度に制御される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】ロータの構成を示す断面図等である。
【図３】本発明の変形例に係るインナーロータ型モータが備えるロータの構成を示す断面図である。
【図４】従来例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】
【００１９】
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】
【００２０】
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。
【００２１】
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、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、出力軸４は、内壁部２ａの中で回転自在となっている。
【００２２】
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、『ステータの一部』であるステータコア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、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。
【００２３】
ロータ６０は、前述の出力軸４の他に、ＦＧマグネット７、ロータヨーク５、駆動マグネット６を有する。ＦＧマグネット７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、ＦＧマグネット７は、有底中空円筒状に形成され、出力軸４に固定される固定部７ｐ、固定部７ｐの周囲から出力軸４と直交する方向に円板状に延びる『円板部』である磁極部７ｑ、磁極部７ｑの外縁部から出力軸４と平行に延びる中空円筒部７ｒを有する。なお、ＦＧ（ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＧＥＮＥＲＡＴＯＲの略語）は、周波数発生器を意味する。
【００２４】
ロータヨーク５は、出力軸４の周囲に配置されて、出力軸４と共に回転する。詳しくは、ロータヨーク５は、中空円筒状に形成され、ロータヨーク５における出力軸４と平行な方向の端部がＦＧマグネットの中空円筒部７ｒの端部に固定されている。
【００２５】
駆動マグネット６は、ロータヨーク５の周囲に固定されて配置され、ステータコア１に所定の間隔をもって対向し、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、中空円筒状に形成され、ロータヨーク５の外周面に固定されている。
【００２６】
回路基板８は、ＦＧパターン９及びホール素子１０を有し、ＦＧマグネット７の一部すなわち磁極部７ｑ（図２（ｂ）参照）に対して所定の間隔で対向してステータコア１に固定されている。詳しくは、ＦＧマグネット７の回転軸心方向の端面側に配置される磁極部７ｑと所定の間隔で対向するように、回路基板８に形成されるＦＧパターン９（図２（ｃ）参照）が配置されている。なお、駆動マグネット６の出力軸４と平行な方向の端部と所定の間隔で対向するように、回路基板８に実装されるホール素子１０が配置されている。
【００２７】
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。
【００２８】
出力軸４に直接にＦＧマグネット７が固定され、ＦＧマグネット７が出力軸４と直交する方向で延びる。こうした構成によれば、ＦＧマグネット７及びＦＧパターン９の間の距離は、従来の出力軸１０４に固定されたロータヨーク１０５にＦＧマグネット１０７が固定される場合に比較して、安定する。したがって、周波数の検知精度が向上する。その結果、インナーロータ型モータ５０が高精度に制御可能となる。
【００２９】
図２（ａ）は、ロータ６０の構成を示す断面図である。図２（ａ）に示されるように、ロータ６０は、出力軸４、ＦＧマグネット７、ロータヨーク５、駆動マグネット６を備えている。出力軸４には、有底中空円筒状のＦＧマグネット７が固定されている。ＦＧマグネット７の中空円筒部７ｒの端部には、ロータヨーク５の端部が固定されている。ロータヨーク５の外周面には駆動マグネット６が固定されている。すなわち、『ロータヨーク５の少なくとも一部』すなわちロータヨーク５の端部及びＦＧマグネット７が、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで一体成型されている。なお、ＦＧマグネット７は、固定部７ｐ及び磁極部７ｑを有し、磁極部７ｑの外周側にへテーパ部７ａが形成されている。
【００３０】
図２（ｂ）は、ＦＧマグネット７の磁極の構成を示す平面図であり、図２（ａ）のＦＧマグネット７を右方向から見た平面図である。図２（ｂ）に示されるように、ＦＧマグネット７の磁極部７ｑには、円周方向で磁極が異なる回転検出用の周波数発生用磁極がＮＳ多極着磁されている。
【００３１】
図２（ｃ）は、回路基板８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は、表面にＦＧパターン９及びホール素子１０を有する。ＦＧパターン９は、ＦＧマグネット７の周波数発生用磁極である磁極部７ｑに所定の間隔で対向して配置される。また、ホール素子１０は、ＦＧパターン９の外周に干渉しないように配置されると共に、駆動マグネット６に所定の間隔で対向して配置される。
【００３２】
実施例のインナーロータ型モータ５０によれば、ロータヨーク５の一部及びＦＧマグネット７が一体成型されることから、ロータヨーク５及びＦＧマグネット７が一体で回転する。したがって、ＦＧマグネット７が回転する場合に、ＦＧマグネット７の偏心及び面振れ量が低減される。その結果、モータ特性に悪影響を及ぼすロータ６０の振動及び騒音が低減されて、インナーロータ型モータ５０が高精度に制御可能となる。
【００３３】
また、ロータヨーク５の一部及びＦＧマグネット７の一体成型にあたって、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットが用いられる。したがって、駆動マグネット６から出力軸４までの回転振動が伝達される経路では、バインダ樹脂が振動を吸収して、ロータ６０の回転振動が効果的に抑制される。その結果、ロータ６０の振動及び騒音が低減される。
【００３４】
さらに、ロータヨーク５の一部及びＦＧマグネット７が一体成型されることから、ロータヨーク５及びＦＧマグネット７が面で固定される必要がない。したがって、ロータヨーク５が金属板から有底中空円筒状にプレス加工して作成される必要がなく、ロータヨーク５は、中空円筒状に絞り成型、リング状にカーリング加工されても良い。または、ロータヨーク５に金属製のパイプが用いられても良い。その結果、ロータヨーク５の製作が簡単となり、コストが低減される。
【００３５】
また、前述のようにロータヨーク５の一部及びＦＧマグネット７が一体成型されることから、ロータヨーク５及びＦＧマグネット７が面で固定される必要がない。したがって、ロータヨーク５及びＦＧマグネット７の間には、接着剤を注入する煩雑な工程が不要となる。その結果、組立製造が容易となって生産性が向上し、コストが低減される。
【００３６】
さらに、一体成型による固定であるために、ロータヨーク５及びＦＧマグネット７は確実に固定されるので、品質が向上し、信頼性の高いインナーロータ型モータ５０が作成される。
【００３７】
（変形例）
前述の実施例では、ロータヨーク５の少なくとも一部、及び、ＦＧマグネット７が、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで一体成型されて構成されていた。しかしながら、ロータヨーク５の少なくとも一部、ＦＧマグネット７及び駆動マグネット６が、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで３色一体成型されても良い。
【００３８】
また、前述の実施例では、駆動マグネット６のバックヨーク材としてロータヨーク５（亜鉛めっき鋼板等）を使用している。しかしながら、ＦＧマグネット７及びロータヨーク５が、ＦＧマグネット７の材質で一体的に形成されても良い（図３（ａ）参照）。ロータ６１は出力軸４を備える。ロータ６１は、出力軸４の周囲に固定されて『底部』である磁極部２７ｑ及び『筒部』である中空円筒部２７ｒを有する有底中空円筒体２７の磁極部２７ｑの表面に形成されて出力軸４と共に回転するＦＧマグネットを備える。ここで、中空円筒部２７ｒに関しては、ＮＳ多数着磁されなくても良い。ロータ６１は、有底中空円筒体２７の中空円筒部２７ｒの外周面に固定されて有底中空円筒体２７と共に回転する駆動マグネット６を備える。なお、固定部２７ｐは固定部７ｐと同様であり、テーパ部２７ａはテーパ部７ａと同様である。また、ＦＧマグネットの『一部』すなわち磁極部２７ｑに対して回路基板８のＦＧパターン９が対向する。この構成では、ＦＧマグネット７（プラスチックマグネット）の外周面が長く形成されてバックヨーク材としてのロータヨーク５を使用しない形状となる。この構成でも同様な効果が得られる。
【００３９】
さらに、前述の実施例では、ロータヨーク５の少なくとも一部、及び、ＦＧマグネット７が、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで一体成型されて構成されていた。しかしながら、ＦＧマグネット７、ロータヨーク５及び駆動マグネット６は、ＦＧマグネット７の材質で一体的に形成されても良い（図３（ｂ）参照）。ロータ６２は出力軸４を備える。ロータ６２は、出力軸４の周囲に固定されて『底部』である磁極部３７ｑ及び『筒部』である中空円筒部３７ｒを有する有底中空円筒体３７の磁極部３７ｑの表面に形成されて出力軸４と共に回転するＦＧマグネットを備える。ここで、中空円筒部３７ｒに関しては、ＮＳ多数着磁されなくても良い。ロータ６２は、有底中空円筒体３７の中空円筒部３７ｒの外周面に形成されて出力軸４と共に回転する駆動マグネットを備える。なお、固定部３７ｐは固定部７ｐと同様であり、テーパ部３７ａはテーパ部７ａと同様である。また、ＦＧマグネットの『一部』すなわち磁極部３７ｑに対して回路基板８のＦＧパターン９が対向する。この構成では、別にロータヨーク５及び駆動マグネット６が不要となる。なお、このときの成型は射出成型でも良い。この構成でも同様に実施することができる。
【００４０】
ＦＧマグネット７及び駆動マグネット６を射出成型により２色成型加工した形状としても良い。または、ＦＧマグネット７及び駆動マグネット６は、ＦＧマグネット７の材質で一体的に形成されても良い。これらの構成でも同様に実施することができる。
【００４１】
ＦＧマグネット７は、ロータヨーク５及び駆動マグネット６の「少なくともいずれか１つ」すなわち両方又は片方とで、一体的に形成されても良く、または、マグネットコンパウンド及びバインダ樹脂を有するプラスチックマグネットで一体成型されても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１      ステータコア
４      出力軸
５      ロータヨーク
７      ＦＧマグネット
８      回路基板
９      ＦＧパターン
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】
2011182570.tif 000003
【図２】
2011182570.tif 000004
【図３】
2011182570.tif 000005
【図４】
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