JP2012060811A

JP2012060811A - モータ

Info

Publication number: JP2012060811A
Application number: JP2010202849A
Authority: JP
Inventors: Koji Harada; 浩二原田; Gwang-Sang Chang; 広祥張
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-03-22
Also published as: CN102403840B; CN102403840A

Abstract

【課題】帯電を容易に低減または防止する。
【解決手段】モータは、導電性材料にて形成されたカバー部材１４と、軸受部と、シャフトと、シャフトと共に回転するロータマグネットと、カバー部材内にてロータマグネットに径方向に対向する環状のステータと、カバー部材内にて中心軸Ｊ１に垂直に配置される回路基板３２と、回路基板に接続される電力線４３１および接地線４３２と、を備え、回路基板が、導電パターン４１と、導電パターン上に実装された電子部品と、を備え、導電パターンが、電力線からの電力をステータに供給する駆動用回路パターン４１１と、接地線が接続される接地パターン４１２と、駆動用回路パターンおよび接地パターンよりもカバー部材に近接する、または、カバー部材に接するカバー除電パターン４１３と、を備え、回路基板が、接地パターンとカバー除電パターンとを電気的に接続する抵抗をさらに備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動式のモータに関する。

従来より、様々なＯＡ（Office Automation）器において、駆動源としてインナロータ型のモータが用いられている。特開２００５−２２９６９８号公報に開示されるブラシレスモータは、有蓋略円筒状のハウジングと、カバー板と、ステータと、ロータマグネットと、ロータヨークと、回転軸と、を備える。ハウジングは、円筒状周壁と、円筒状周壁の一方の端部に設けられた端板部と、を備える。ハウジングの他方の端部には、カバー板が固定される。ステータは、円筒状周壁の内周面に固定される。ステータの内側には、円筒部および蓋部を有するロータヨークが配置される。ロータヨークの円筒部の外周面には、ロータマグネットが固定される。ロータマグネットとステータとは対向する。ロータヨークの蓋部には、シャフトが固定される。シャフトは、端板部およびカバー板に設けられた軸受を介してハウジングに対して回転自在に支持される。

特開平１１−７５３３７号公報に開示されるモールドモータは、固定子と、導電性のブラケットと、導電性のゴムブッシュと、を備える。ブラケットは、樹脂を介して固定子の軸方向端面に取り付けられる。ゴムブッシュは、固定子の軸方向端面に形成された穴とブラケットの固定子側の面に設けられた凹部との間に配置される。モールドモータでは、固定子が、ゴムブッシュを介してブラケットにアース接続される。
特開２００５−２２９６９８号公報特開平１１−７５３３７号公報

ところで、モータでは、通常、回転部および静止部を覆うカバー部材が設けられる。モータが取り付けられる機器の筐体が接地されている場合、モータのカバー部材が機器の筐体にビス留めされることにより、カバー部材が容易に接地される。これにより、カバー部材の帯電が防止される。しかし、筐体が樹脂等の非導電性材料にて形成される場合や、筐体を接地することができない場合は、モータのカバー部材の帯電を防止するには、複雑な接地構造が別途必要となる。特に、紙が搬送されるＯＡ機器では、紙との摩擦により静電気が生じやすく、カバー部材の除電は重要となる。特開平１１−７５３３７号公報に開示される手法では、部品点数が増加する。モータの組み立ても煩雑となる。

また、ブラシレスのモータの場合、集積回路やトランジスタ等の電子部品が実装された回路基板が設けられており、静電気による電子部品や駆動用の回路パターンへの影響を確実に防止する必要がある。

本発明は、カバー部材の帯電を容易に低減または防止することを目的としている。

本発明の例示的な一の側面に係るモータは、導電性材料にて形成されたカバー部材と、軸受部と、前記軸受部により中心軸を中心として回転可能に支持されるシャフトと、前記カバー部材内にて前記シャフトと共に回転するロータマグネットと、前記カバー部材内にて前記ロータマグネットに径方向に対向する環状のステータと、前記カバー部材内にて前記中心軸に垂直に配置される回路基板と、前記回路基板に接続される電力線および接地線と、を備え、前記回路基板が、導電パターンと、前記導電パターン上に実装された電子部品と、を備え、前記導電パターンが、前記電力線からの電力を前記ステータに供給する駆動用回路パターンと、前記接地線が接続される接地パターンと、前記駆動用回路パターンおよび前記接地パターンよりも前記カバー部材に近接する、または、前記カバー部材に接するカバー除電パターンと、を備え、前記回路基板が、前記接地パターンと前記カバー除電パターンとを電気的に接続する抵抗をさらに備える。

本発明によれば、カバー部材の帯電を容易に低減または防止することができる。

図１は、モータの正面図である。図２は、モータの断面図である。図３は、ステータの平面図である。図４は、回路基板の平面図である。図５は、他の例に係るモータの断面図である。

本明細書では、モータの図１における上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ。

図１は、本発明の例示的な一の実施形態に係るモータ１の正面図である。モータ１は、例えば、プリンタやタイムレコーダ等のＯＡ（Office Automation）機器や紙幣識別機等の紙を搬送する機器に搭載される。これらの機器では、モータ１の動力により紙が搬送される。モータ１は、紙を搬送しない機器にも搭載可能である。図２は、モータ１の断面図である。モータ１は、インナロータ型であり、回転部１１と、静止部１２と、２つの焼結含油軸受１３と、カバー部材１４と、キャップ部材１５と、を備える。回転部１１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心に回転する。回転部１１は静止部１２の内側に位置する。

カバー部材１４は、円筒部１４１と、底部１４２と、を備え、金属のプレス加工により形成される。底部１４２は、中心軸Ｊ１に垂直に広がる。底部１４２は、中央の孔部１４２ａおよび複数の取付孔１４２ｂを備える。円筒部１４１は、底部１４２の外縁部から上方に向かって延びる。円筒部１４１の内径は、約２３ｍｍである。

キャップ部材１５は、中心軸Ｊ１に垂直に広がり、カバー部材１４の円筒部１４１の上端に固定される。回転部１１および静止部１２は、カバー部材１４およびキャップ部材１５の内側に配置される。キャップ部材１５の中央には、孔部１５１が形成される。カバー部材１４の底部１４２の孔部１４２ａおよびキャップ部材１５の孔部１５１には、焼結含油軸受１３が固定される。モータ１は、取付孔１４２ｂおよび機器の筐体に設けられた取付孔にビスが挿入されることにより、筐体に取り付けられる。

回転部１１は、シャフト２１と、ロータホルダ２２と、ロータマグネット２３と、を備える。シャフト２１は、焼結含油軸受１３に挿入され、焼結含油軸受１３により中心軸Ｊ１を中心として回転可能に支持される。図２では、シャフト２１の出力側の端部が下方を向く。ロータホルダ２２は、シャフト固定部２２１と、接続部２２２と、円筒部２２３と、を備える。ロータホルダ２２は、金属の薄板をプレス加工することにより形成される。シャフト固定部２２１の内側には、シャフト２１が固定される。接続部２２２はシャフト固定部２２１から径方向外方へと広がる。円筒部２２３は、接続部２２２の外縁から上方へと延びる。ロータマグネット２３は、円筒部２２３の外側面に固定される。ロータマグネット２３は、円筒状であってもよく、複数のマグネットが中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配列されたものであってもよい。

静止部１２は、ステータ３１と、回路基板３２と、を備える。ステータ３１は、中心軸Ｊ１を中心とする環状である。ステータ３１は、ステータコア３１１と、インシュレータ３１２と、コイル３１３と、を備える。ステータコア３１１は、カバー部材１４の円筒部１４１の内側面１４１ａに圧入にて固定される。ロータマグネット２３は、ステータ３１の径方向内側に位置する。ステータ３１とロータマグネット２３は、径方向に対向する。ステータコア３１１は、複数の磁性鋼板を上下方向に積層して形成される。インシュレータ３１２は、ステータコア３１１の上部および下部を覆う。図３はステータ３１の平面図である。ステータコア３１１には、インシュレータ３１２を介して導線が巻回されることにより、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相のコイル３１３が形成される。

モータ１の駆動時には、図２に示すステータ３１とロータマグネット２３との間にてトルクが発生し、カバー部材１４内において、ロータマグネット２３がシャフト２１と共に回転する。

図４は、回路基板３２の平面図である。図４では、カバー部材１４の円筒部１４１も示している。回路基板３２は、円板状であり、元となる板部材（以下、「元部材」という。）の打ち抜きにて形成される。回路基板３２は、カバー部材１４内にて中心軸Ｊ１に垂直に配置される。回路基板３２の外周のエッジ３２１は、円筒部１４１の内側面１４１ａに近接または当接する。回路基板３２は、導電パターン４１と、集積回路４２と、コネクタ４４と、抵抗４５と、図２に示すホール素子４６と、を備える。回路基板３２には、集積回路４２、抵抗４５およびホール素子４６以外に、他の抵抗、コンデンサ、トランジスタ、フォトエンコーダ等の様々な電子部品が実装されている。コネクタ４４には、配線部４３が接続される。導電パターン４１は、駆動用回路パターン４１１と、接地パターン４１２と、カバー除電パターン４１３と、を備える。回路基板３２は、両面配線基板であり、駆動用回路パターン４１１と接地パターン４１２とが、回路基板３２の裏面側にて、適宜、電子部品を介する等して接続される。なお、回路基板３２は３層以上の多層基板であってもよい。

集積回路４２は、駆動用回路パターン４１１および接地パターン４１２に電気的に接続される。集積回路４２には、マトリクスが記憶される。マトリクスは、図２に示すホール素子４６により検出されたロータマグネット２３の回転位置に基づいてコイル３１３に印加する電圧のタイミングを示す。配線部４３は、電力線４３１と、接地線４３２と、２本の信号線４３３と、を備える。信号線４３３は、コネクタ４４および駆動用回路パターン４１１を介して集積回路４２に接続される。モータ１の駆動時には、信号線４３３からモータ１の回転を制御する信号が集積回路４２に入力される。また、電力線４３１からの電力が駆動用回路パターン４１１および様々な電子部品を介して図３のステータ３１の各相のコイル３１３に供給される。電力線４３１からの電力は、集積回路４２に直接入力されてもよい。

接地線４３２は、コネクタ４４を介して、接地パターン４１２に接続される。接地パターン４１２は、抵抗４５を介してカバー除電パターン４１３に電気的に接続される。本実施形態では、抵抗４５の抵抗値は、１００Ωである。カバー除電パターン４１３の径方向外側のエッジ４１３ａは、回路基板３２の外周のエッジ３２１と重なる。回路基板３２の製造時に、回路基板３２の元部材に形成されたカバー除電パターン４１３が、元部材と共に打ち抜かれることにより、容易にカバー除電パターン４１３のエッジ４１３ａを回路基板３２のエッジ３２１に一致させることができる。また、カバー除電パターン４１３のエッジ４１３ａは、円筒部１４１の内側面１４１ａに接する、または、駆動用回路パターン４１１および接地パターン４１２よりも内側面１４１ａに近接する。

ところで、モータ１が搭載される機器では、静電気が発生しやすく、例えば、紙やカード等の搬送時に、静電気が発生する。しかし、モータ１では、カバー除電パターン４１３が設けられることにより、カバー部材１４の電位の上昇が防止または抑制される。具体的には、カバー除電パターン４１３がカバー部材１４に接している場合、カバー部材１４が帯電すると、速やかに電流が、カバー除電パターン４１３から抵抗４５、接地パターン４１２、コネクタ４４および接地線４３２を介してモータ１の外部へと流れる。なお、電位の上昇は、正確には、電位の絶対値の上昇を指す。

カバー除電パターン４１３が円筒部１４１から離間する場合は、カバー部材１４が過剰に帯電する前に、放電により、カバー部材１４からカバー除電パターン４１３へと電流が流れる。また、カバー除電パターン４１３と接地パターン４１２との間に抵抗４５が設けられることにより、放電時に大電流が接地パターン４１２に流れることが防止される。その結果、一時的に接地パターン４１２の電位が上昇してしまうことも防止される。これにより、集積回路４２や図２のホール素子４６等の電気的な損傷を受けやすい電子部品や駆動用回路パターン４１１の損傷が防止される。モータ１の接地線４３２が他のモータや電子回路等の他の部品の接地線と共に接地される場合には、接地電位の上昇による当該他の部品への影響も防止される。

以上、モータ１の構造について説明したが、モータ１では、筐体が樹脂等の非導電性材料にて形成される場合や、筐体を接地することができない場合であっても、カバー除電パターン４１３が設けられることにより、静電気によるカバー部材１４の帯電が容易に低減または防止される。

また、モータ１では、カバー部材１４の接地は、カバー部材に別途ラグ端子をビス留めして行う場合に比べて、容易に実現される。さらに、モータ１の部品点数を削減することができる。モータ１の組み立てを容易に行うことも実現される。

回路基板３２の外周のエッジ３２１がカバー部材１４の円筒部１４１から離間する場合、カバー除電パターン４１３と円筒部１４１の内側面１４１ａとの間の最短距離は、０．５ｍｍ以下、より好ましくは、０．２５ｍｍ以下である。

例えば、カバー除電パターン４１３と円筒部１４１との間の距離が０．２４ｍｍである場合、放電が生じる電界強度がおよそ３０ｋＶ／ｃｍである環境下において、カバー部材１４の帯電電位の最大値は、７２０Ｖとなる。従来、例えば、電位が３ｋＶ〜５ｋＶ程度の静電気を印加すると電子部品が損傷してしまう場合であっても、モータ１では、電位が１０ｋＶ程度の静電気を印加しても、電子部品の損傷が防止されることが実験により確認されている。このように、カバー除電パターン４１３と円筒部１４１との間の距離が上記範囲内であることにより、カバー部材１４の電位が過度に上昇することが防止される。カバー部材１４の電位上昇をより抑える必要がある場合は、カバー除電パターン４１３と円筒部１４１との間の最短距離は、０．１ｍｍ以下とされる。

モータ１では、カバー除電パターン４１３が、駆動用回路パターン４１１および接地パターン４１２よりもカバー部材１４に近接するのであれば、回路基板３２の外周のエッジ３２１から離間してもよい。ただし、モータ１の駆動に寄与しない導電パターンは、カバー除電パターン４１３よりも外側に設けられてよい。この場合においても、上述のように、カバー除電パターン４１３と円筒部１４１との間の最短距離は、０．５ｍｍ以下、より好ましくは、０．２５ｍｍ以下である。これにより、カバー部材１４の電位が過度に上昇することが防止される。カバー部材１４の電位の上昇をより抑える必要がある場合、上記距離は０．１ｍｍ以下である。

回路基板３２では、抵抗４５の抵抗値は、１００Ω以外であってもよく、接地パターン４１２上の電流の量を抑えるために５０Ω以上とされ、抵抗４５の損傷を防止するために５００Ω以下とされる。

図５は、他の例に係るモータを示す図である。モータ１ａでは、カバー部材１４ａの底部１４２の内側に、上方に向かって延びる円筒状の軸受保持部１４３が設けられる。２つの焼結含油軸受１３は、軸受保持部１４３の内側にて、シャフト２１の中央部を支持する。なお、回路基板３２の上部には、シャフト２１の回転速度を検出するエンコーダ１７が設けられる。モータ１ａの他の構造は、モータ１とほぼ同様である。帯電によりカバー部材１４ａの電位が上昇すると、電流が、図４に示すカバー除電パターン４１３から抵抗４５、接地パターン４１２、コネクタ４４および接地線４３２を介してモータ１ａの外部へと流れる。モータ１ａにおいても、カバー除電パターン４１３が設けられることにより、カバー部材１４ａが帯電することが容易に低減または防止される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

上記実施形態では、回路基板３２にホール素子４６が設けられなくてもよい。この場合、例えば、ロータマグネット２３の位置が、ロータマグネット２３とコイル３１３との間に生じる逆起電力に基づいて検出される。回路基板３２にカバー除電パターン４１３を設ける手法は、ロータマグネット２３がステータ３１の径方向外側に位置するアウタロータ型のモータに適用されてもよい。回路基板３２では、コネクタ４４が省略され、配線部４３が、駆動用回路パターン４１１および接地パターン４１２に直接接続されてもよい。

上記実施形態では、駆動用回路パターン４１１の接地とは別に、カバー除電パターン４１３専用の接地パターンが設けられてもよい。ただし、カバー除電パターン４１３と接地パターン４１２とを抵抗を介して接続する構造は、カバー除電専用の接地パターンが存在しない場合に特に適している。モータ１では、カバー部材１４として金属以外の導電性材料が利用可能である。モータ１，１ａには、軸受機構として、玉軸受や焼結含油軸受以外の滑り軸受が利用されてもよい。モータ１，１ａは家電製品等の他の様々な機器に搭載されてよい。

上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。

本発明は、様々な用途のモータに利用することができる。

１モータ
１３焼結含油軸受
１４カバー部材
２１シャフト
２３ロータマグネット
３１ステータ
３２回路基板
４１導電パターン
４２集積回路
４５抵抗
４６ホール素子
１４１円筒部
１４１ａ（円筒部の）内側面
３１１ステータコア
３２１（回路基板の）エッジ
４１１駆動用回路パターン
４１２接地パターン
４１３カバー除電パターン
４１３ａ（カバー除電パターンの）エッジ
４３１電力線
４３２接地線
Ｊ１中心軸

Claims

導電性材料にて形成されたカバー部材と、
軸受部と、
前記軸受部により中心軸を中心として回転可能に支持されるシャフトと、
前記カバー部材内にて前記シャフトと共に回転するロータマグネットと、
前記カバー部材内にて前記ロータマグネットに径方向に対向する環状のステータと、
前記カバー部材内にて前記中心軸に垂直に配置される回路基板と、
前記回路基板に接続される電力線および接地線と、
を備え、
前記回路基板が、
導電パターンと、
前記導電パターン上に実装された電子部品と、
を備え、
前記導電パターンが、
前記電力線からの電力を前記ステータに供給する駆動用回路パターンと、
前記接地線が接続される接地パターンと、
前記駆動用回路パターンおよび前記接地パターンよりも前記カバー部材に近接する、または、前記カバー部材に接するカバー除電パターンと、
を備え、
前記回路基板が、前記接地パターンと前記カバー除電パターンとを電気的に接続する抵抗をさらに備える、モータ。
前記電子部品が、集積回路またはトランジスタである、請求項１に記載のモータ。
前記カバー除電パターンのエッジの一部が、前記回路基板の外周のエッジと重なる、請求項１または２に記載のモータ。
前記カバー部材の内側面と前記カバー除電パターンとの間の最短距離が、０．５ｍｍ以下である、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ。
前記抵抗の抵抗値が、５０Ω以上５００Ω以下である、請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ。
紙の搬送に用いられる、請求項１ないし５のいずれかに記載のモータ。
前記ロータマグネットが前記ステータの径方向内側に位置し、前記ステータのコアが前記カバー部材の内側面に圧入される、請求項１ないし６のいずれかに記載のモータ。