KR101117428B1

KR101117428B1 - 모터와 그것을 이용한 전자기기

Info

Publication number: KR101117428B1
Application number: KR1020107011138A
Authority: KR
Inventors: 유이치 요시카와; 히로시 무라카미; 아츠요시 고시바; 고지 가도와키; 하루키 가토; 야스오 구니시게
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2012-03-13
Also published as: KR20100077034A; JP5369433B2; US8410654B2; WO2009081531A1; US20100244637A1; JP2009153309A; CN101878579A; CN101878579B

Abstract

본 모터는, 외주부에 복수의 자극을 제1 소정 간격으로 배치한 스테이터와, 이 스테이터의 외주에 소정의 공극을 개재하여 회전 가능하게 배치되고, 제2 소정 간격마다 이극으로 착자된 영구 자석을 가지는 로터를 구비한다. 이 스테이터의 자극은, 자극 기부로부터 영구 자석과 대략 평행 방향으로 늘린 연장부를 형성하고, 이 연장부는, 규소 함유율이 3.0wt% 미만인 고투자율 전자 강판으로 이루어진다.

Description

모터와 그것을 이용한 전자기기{MOTOR AN ELECTRONIC DEVICE USING SAME}

본 발명은, 모터와 그것을 이용한 전자기기에 관한 것이며, 특히, 모터의 스테이터의 구성에 관한 것이다.

전자기기, 예를 들면 레이저 프린터에서는, 본체 케이스 내에 설치한 종이 이송용 롤러(피구동체)를 모터에 연결하고, 이 모터의 구동에 의해, 종이 이송용 롤러를 회동하고, 종이를 소정 부분에 보내고 있다.

상기 모터는, 일반적으로, 브러시리스 DC 모터가 사용된다. 이 모터는, 외주부에 복수의 자극을 제1 소정 간격으로 배치한 스테이터와, 이 스테이터의 외주에 배치한 로터를 구비한다. 그리고, 로터의 내주에는, 제2 소정 간격마다 이극(異極)으로 착자된 영구 자석을 배치한 구조로 되어 있다.

또 상기 스테이터의 자극에는, 그 자극 기부로부터, 영구 자석과 대략 평행 방향으로 늘린 연장부를 형성하고, 이로 인해 구동 효율을 높이고 있다.

즉, 영구 자석의 폭(둘레 방향으로 직행하는 방향)은, 로터의 회전을 자기적에 검출하는 자기 검출 소자에 이 영구 자석을 가능한 한 근접시키기 위해, 스테이터의 자극 기부의 동방향 폭보다 커져 있다. 그리고, 스테이터의 자극 기부로부터, 영구 자석과 대략 평행 방향으로 늘린 연장부를 형성하고 있다. 이로 인해, 스테이터의 자극과, 영구 자석의 대향 면적을 크게 하고, 구동력, 구동 효율을 높이고자 하고 있는 것이다. 이것에 유사한 기술은, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

상술한 바와 같이, 스테이터의 자극의 자극 기부로부터, 영구 자석과 대략 평행 방향으로 늘린 연장부를 형성한 종래의 모터에서는, 로터의 영구 자석과, 스테이터의 자극의 대향 면적이 커진다. 이 때문에, 일반적으로는, 구동력이 크고, 구동 효율을 높일 수 있다고 생각되고 있었다.

그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, 연장부를 설치한 것 만으로는 반드시 구동력을 크게 할 수는 없었다.

즉, 일반적 개념에 따르면, 로터의 영구 자석과, 스테이터의 자극의 대향 면적을 크게 하는 것이 구동력을 높이게 되므로, 상기 스테이터의 전극으로부터의 연장부는 가능한 한 크게 하게 된다. 그러나, 이와 같이 연장부를 크게 하면, 대향하는 영구 자석으로부터의 자속량이 그에 따라 증가한다. 그 결과 스테이터의 자극에 연결되는 자기 회로의 자기 포화가 발생하고, 이로 인해, 구동력, 구동 효율을 높일 수 없게 된다는 과제가 있었다.

또한, 연장부에 자석으로부터의 자속이 수직으로 쇄교하기 때문에, 연장부에서 와전류손이 발생한다. 와전류손은, 자속이 도체를 쇄교할 때에 발생하는 와전류에 의해 일어나고, 영구 자석에 의한 자속에 대해서, 수직 방향의 면적이 클수록, 와전류손은 커진다. 그 결과 구동력, 구동 효율을 높일 수 없게 된다는 과제도 있었다.

일본국 특허공개 평9-285044호 공보

본 발명은 자극에 연결되는 자기 회로에서 자기 포화가 발생하지 않고, 구동 효율이 향상되고, 고효율?저소비 전력을 실현할 수 있는 모터 및 그를 이용한 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 모터는, 외주부에 복수의 자극을 제1 소정 간격으로 배치한 스테이터와, 이 스테이터의 외주에 소정의 공극을 개재하여 회전 가능하게 배치되고, 제2 소정 간격마다 이극으로 착자된 영구 자석을 가지는 로터를 구비한다. 이 스테이터의 자극은, 자극 기부로부터 영구 자석과 대략 평행 방향으로 늘린 연장부를 형성하고 있다. 이 연장부는, 규소 함유율이 3.0wt% 미만인 고투자율 전자 강판으로 이루어진다.

이 구성에 의해, 본 발명의 모터는, 자극에 연결되는 자기 회로에서 자기 포화가 발생하지 않고, 구동 효율이 향상되고, 고효율?저소비 전력을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은, 본체 케이스와, 본체 케이스 내에 설치한 피구동체와, 이 피구동체에 연결 기구를 개재하여 연결한 상기 모터를 구비한 전자기기를 포함한다.

본 발명에 의하면, 자극에 연결되는 자기 회로에서 자기 포화가 발생하지 않고, 구동 효율이 향상되고, 고효율?저소비 전력을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 스테이터를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 스테이터를 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 스테이터를 나타내는 부분 확대 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 규소 함유율과 경도 및 신장의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 규소 함유율과 와전류 손실의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 회전수와 철손 및 동손의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7과의 비교를 나타내는 도면이며, 연장부를 가지지 않는 종래 모터의 회전수와 철손 및 동손의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터와 연장부를 가지지 않는 종래 모터의 비교에 있어서, 회전수와 손실의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 모터의 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 다른 실시의 형태를 나타내는 모터의 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서의 전자기기의 개략 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해, 도면을 이용해 설명한다.

(실시의 형태 1)

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서의 모터의 단면도, 도 2는 그 모터의 스테이터의 사시도, 도 3은 그 스테이터의 정면도, 도 4는 그 스테이터의 부분 확대 정면도이다. 모터(2)는, 이른바 아우터 로터형의 브러시리스 DC모터이다.

도 1에 있어서, 모터(2)는, 전자기기(예를 들면 레이저 프린터)의 배선 기판(1)에, 수평 방향으로 배치되어 있다. 또, 모터(2)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 판형상체(30)(예를 들면, 규소 강판)를 적층하여 적층체(31)(스테이터 코어)를 형성한다. 모터(2)는, 이 적층체(31)를 포함하는 스테이터(3)와, 스테이터(3)의 외주면과 공극을 두고 대향시킴과 더불어 스테이터(3)의 외주에 회전 가능하게 배치한 로터(4)를 구비하고 있다. 로터(4)는, 그 하면이 개방된 원통형상이다.

스테이터(3)의 외주부에는, 복수의 자극(3a)을 자극수에 따른 제1 소정 간격으로 배치하고 있다. 그리고, 각 자극(3a)의 내주측의 자기 회로(3e)부분에는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 코일(6)이 권회되어 있다. 또, 로터(4)의 내주에는, 영구 자석수에 따른 제2 소정 간격으로 N극과 S극에 교대로(인접극이 이극) 착자된 링형상의 영구 자석(5)을 접착 등에 의해 고정하고 있다. 즉, 영구 자석(5)은, 그 외 주위면에서 로터(4)의 내주면에 접착되고, 그 내주면이 스테이터(3)의 외주부의 자극(3a)과 공극을 개재하여 대향하고 있다.

즉, 코일(6)에 교류 전력을 더함으로써 각 자극(3a)을 교대로, N극과 S극에 착자하고, 그 외주에 존재하는 영구 자석(5)과의 사이에 흡인력과 반발력을 발생시킨다. 그리고, 이것이 로터(4)의 회전 구동력이 되도록 구성되어 있다.

또, 스테이터(3)는 유지부(3c)를 개재하여 배선 기판(1)에 고정되어 있다. 이 스테이터(3)의 내주에 복수의 베어링(7)이 설치되어 있다. 이 베어링(7)군 부분을 상하 방향으로 관통하여 구동축(8)이 설치된다. 그리고, 이 구동축(8)의 상단이 로터(4)의 천정면(4a)에 고정되어 있다.

따라서, 상기 코일(6)에 교류 전력을 더하고, 각 자극(3a)를 교대로, N극과 S극에 착자하고, 영구 자석(5)과의 사이에서, 흡인력과 반발력을 발생시키면, 로터(4)가 이 구동축(8)을 중심으로 회전한다. 또, 그 회전력은 구동축(8)을 개재하여 피구동체에 전달되게 되어 있다.

또, 배선 기판(1) 상의 영구 자석(5) 하단 대응 부분에는, 자기 검출 소자로서 홀 IC(9)가 실장되어 있다. 주지하는 바와 같이, 이 홀 IC(9)에 의해, 로터(4)의 회전 위치를 검출함과 더불어, 회전 스피드나 회동량을 검출하고, 회전수 제어를 행하게 되어 있다.

또, 영구 자석(5)은 홀 IC(9)에 가능한 한 가까이하기 위해, 그 하단을 홀 IC(9) 근방까지 연장한 형상으로 하고 있다. 또한, 이와 같이 영구 자석(5)의 하단을 하방으로 연장했을 때의 스테이터(3)에 대한 밸런스 어긋남을 회피하기 위해서, 이 영구 자석(5)의 상단도 그만큼 상방으로 연장하고 있다.

즉, 영구 자석(5)의 상하 방향 치수는 커져 있다. 그에 맞추도록, 본 실시의 형태에서는, 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 스테이터(3)의 각 자극(3a)에는, 그 자극 기부(3d)로부터, 영구 자석(5)의 내주면과 대략 평행 방향으로 상, 하방향으로 늘린 연장부(3b)를 일체로 형성하고 있다. 즉, 연장부(3b)는, 영구 자석(5)의 자극의 방향과 대략 수직 방향에 실질적으로 평행하게 대면하도록, 자극 기부(3d)의 상하 각각으로부터 구동축(8)의 길이 방향에 대략 평행하게 연신되어 있다.

이 연장부(3b)는 구체적으로는, 스테이터(3)의 적층체(31)를 구성하는 적층된 복수의 판형상체(30) 중, 상, 하면(최외층)을 포함하는 2장의 판형상체(30)의 외주 부분을, 영구 자석(5)의 내주면과 대략 평행 방향으로 각각 상, 하방향으로 대략 직각으로 접어 구부림으로써 형성한 것이다.

그리고, 이와 같이 스테이터(3)를 구성하는 적층된 복수의 판형상체(30) 중, 상, 하면(최외층을 포함하는 2장씩)의 판형상체(30)의 외주 부분을, 영구 자석(5)과 대략 평행 방향으로 각각 상, 하방향으로 대략 직각으로 구부림으로써 연장부(3b)를 형성한다. 이로 인해, 상기 상, 하방향으로 연장된 영구 자석(5)과의 대향 면적이 도 1과 같이 커진다. 그 결과로서 로터(4)에는 큰 구동력이 주어지게 된다.

단, 상, 하방향으로 연장한 연장부(3b)의, 영구 자석(5)의 내주면과 대략 평행 방향의 연장 길이(도 3의 A＋A)는, 자극 기부(3d)의, 영구 자석(5)의 내주면과 대략 평행 방향의 길이(도 3의 B) 이하로 하고 있다.

즉, 상기 상, 하로 연장한 연장부(3b)의, 영구 자석(5)의 내주면과 대략 평행 방향의 연장 길이(A＋A)를 길게 하면, 영구 자석(5)으로부터의 진입 자속량이 많아진다. 그 결과, 각 자극(3a)의 내주측의 코일(6)이 감겨져 있는 자기 회로(3e) 부분에 있어서 자기 포화가 발생하게 된다.

그리고 이와 같이 자기 포화가 발생하면, 코일(6)에 인가하는 전력을 증가해도, 그에 따라 로터(4)의 회전 토크를 증가시키지 못하고, 구동 효율이 나빠진다.

그래서, 여러 가지 검토한 결과, 본 실시의 형태에서는, 상술한 바와 같이 상, 하방향으로 연장한 연장부(3b)의, 영구 자석(5)의 내주면과 대략 평행 방향의 연장 길이(A＋A)를, 자극 기부(3d)의, 영구 자석(5)의 내주면과 대략 평행 방향의 길이(B) 이하로 하고 있다. 이와 같이 한 결과, 각 자극(3a)의 내측의 코일(6)이 감겨져 있는 자기 회로(3e) 부분에 있어서 자기 포화가 발생하지 않고, 구동 효율이 높은 것이 되었다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 적층체(31)를 구성하는 판형상체(30)로서 고투자율 전자 강판을 사용하고 있다. 이 때문에, 연장부(3b)나 고투자율 전자 강판이 되고, 연장부(3b)에서 발생하는 와전류가 작아진다. 또, 고투자율 전자 강판은, 전자 연철 등에 비교하면 경도가 높기 때문에, 접어 구부리는 것이 곤란해진다. 그러나, 규소 함유율을 규정함으로써, 접어 구부리는 것이 가능해진다.

도 5는, 연장부(3b)의 고투자율 전자 강판의 규소 함유율과 경도 및 신장의 관계를 나타내는 도면이다. 또, 도 6은, 이 규소 함유율과 와전류 손실의 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 여기서 와전류 손실이란, 자속이 도체를 쇄교할 때에 발생하는 와전류에 의해 생기는 손실이다.

우선, 도 5에 나타내는 바와 같이, 규소 함유율이 3.0wt%에 달하면, 동일하거나 또는 동일한 정도의 규소 함유율이었다고 해도, 도 5에 나타내는 바와 같이 경도도 신장도 피측정 제품에 따라 크게 격차가 있다. 즉, 피측정 제품에 따라서는, 경도가 급격하게 커지거나, 신장이 급격하게 낮아지거나 하는 것이 있다. 한편, 규소 함유율이 3.0wt%를 하회하는 경우에는, 피측정 제품의 차이에 따른 격차는 거의 없다. 이 때문에, 규소 함유율을 3.0wt% 미만으로 함으로써, 경도나 신장의 격차를 억제할 수 있다.

또, 규소 함유율이 2.5wt%를 넘으면, 경도가 급격하게 커진다. 그리고, 규소 함유율이 2.5wt%를 넘으면, 경도와는 반대로, 신장이 급격하게 낮아진다. 이로 인해, 경도 및 신장의 관점에서 보면, 규소 함유율을 2.0wt%부터 3.0wt%까지의 범위로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 규소 함유율이 0.3wt%보다 작은 비율이 되면, 와전류 손실이 급격하게 커진다. 한편, 규소 함유율이 1.0wt%부터 3.0wt%의 범위에서는, 규소 함유율의 변화에 대해서 와전류 손실은 거의 일정해진다. 이 때문에, 와전류 손실의 관점에서 보면, 규소 함유율이 0.3wt% 이상이 바람직하고, 규소 함유율을 1.0wt% 내지 3.0wt%의 범위로 하는 것이 보다 적합하다.

따라서, 경도, 신장 및 와전류 손실을 고려하면, 규소 함유율은, 0.3wt% 이상, 3.0wt% 미만이 바람직하고, 1.0wt% 내지 3.0wt%의 범위로 하는 것이 보다 적합하다. 즉, 연장부(3b)의 판형상체(30)로서 규소 함유율이 1.0wt% 이상, 3.0wt% 이하의 범위인 고투자율 전자 강판을 사용하면, 용이하게 접어 구부림 등의 가공 처리를 할 수 있음과 더불어, 와전류 손실을 저감할 수 있다. 또한, 이 규소 함유율이 1.0wt% 이상, 3.0wt% 이하의 범위인 고투자율 전자 강판은, JIS(일본공업규격) 품번으로 나타내면, 판두께가 0.5㎜이면, 50A400~50A1000이다. 또, 이러한 고투자율 전자 강판은, 연철이나 냉간압연 강판과 비교하여, 와전류 손실이 큰 폭으로 저감한다. 또한, 규소 함유율이 1.0wt% 이상, 3.0wt% 이하의 범위인 고투자율 전자 강판을 사용하면, 특히 현저한 효과를 얻을 수 있기 때문에, 보다 바람직하다.

또, 본 실시의 형태에 관련되는 모터를 구성하는 로터(4)는, 3000rpm 이하의 회전수로 회전하도록 구동된다. 이 이유를 이하에 설명한다.

도 7은 본 발명에 관련되는 모터의 회전수와 철손 및 동손의 관계를 나타내는 도면이다. 이것과의 비교를 위해서, 도 8은 연장부(3b)를 가지지 않는 종래의 모터의 회전수와 철손 및 동손의 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 도 7 및 도 8에서는, 규소 함유율이 2.1wt%인 고투자율 전자 강판을 이용하여 측정한 결과를 나타내고 있다. 또, 도 9는, 본 발명에 관련되는 모터(2)의 경우, 및 연장부(3b)를 가지지 않는 종래의 모터의 경우에 대해서, 회전수와 손실(W)(철손(Wfe)＋동손(Wcu))의 관계를 나타내는 도면이다.

또한, 철손(Wfe)이란, 히스테리시스손(Wh)과 와전류손(We)을 합한 손실이다. 히스테리시스손(Wh)은, 직류 히스테리시스 루프가 그리는 면적으로부터 구한 손실의 주파수배이다. 와전류손(We)은, 자성체에 자속이 쇄교할 때에, 자성체 내에 전자 유도에 의해 전계가 발생하고, 전류가 환류하여 발생하는 줄 손실이다. 동손(Wcu)이란, 권선에 전류를 흐르게 했을 때에, 권선의 저항에 의해 동선 내에 생기는 손실이다.

또, 연장부(3b)를 가지지 않는 종래의 모터란, 본 발명의 모터(2)에 있어서의 연장부(3b)가 없는 구성의 모터이다. 그리고, 이 종래의 모터와 본 발명에 관련되는 모터(2)의 차이점은, 연장부(3b)의 유무뿐인 것으로 한다.

동손(Wcu)에 대해서, 도 7 및 도 8에 있어서 비교하면, 본 발명에 관련되는 모터(2)는 약 5W의 일정값인 것에 반해, 종래의 모터는 그 약 2배인 약 11W의 일정값이다. 이와 같이, 본 발명에 관련되는 모터(2)와 종래 모터의 사이에 동손(Wcu)의 상위가 생기는 것은, 이하의 이유이다.

동손(Wcu)은, 전류(I)의 2승의 값과 저항값(R)과 비례 관계에 있다. 구체적으로는, 동손(Wcu)과 전류(I) 및 저항값(R)의 관계는, Wcu=RI²로 나타난다. 그러면, 동손(Wcu)은, 같은 동선을 사용하는 경우에는, 전류(I)의 2승의 값이 변화하는 경우에 변화한다. 또, 모터의 토크(T)는, 계수(Kt)와 전류(I)와 비례 관계에 있다. 또한, 계수(Kt)는 자속량(Φ)과 비례 관계에 있다. 따라서, 본 발명에 관련되는 모터(2)는 연장부(3b)를 가지기 때문에, 종래의 모터보다 자속량(Φ)이 커진다. 그러면, 본 발명에 관련되는 모터(2)에 대응하는 계수(Kt)는, 종래의 모터에 대응하는 계수(Kt)보다 커진다. 그리고, 토크(T)가 동토크인 경우에는, 본 발명에 관련되는 모터(2)의 전류(I)는, 종래 모터의 전류(I)보다 작아진다. 이 때문에, 본 발명에 관련되는 모터(2)의 동손(Wcu)은, 종래 모터의 동손(Wcu)보다 작아진다.

한편, 철손(Wfe)에 대해서, 도 7 및 도 8에서 비교하면, 회전수가 1000rpm부터 4000rpm까지일 동안, 본 발명에 관련되는 모터(2)는 거의 일정하게, 약 4W/1000rpm의 비율로 상승하고 있다. 한편, 종래의 모터는 본 발명에 관련되는 모터(2)의 상승률의 약 1/2의 약 2W/1000rpm의 비율로 상승하고 있다. 이와 같이, 본 발명에 관련되는 모터(2)와 종래의 모터의 사이에 철손(Wfe)의 상위가 생기는 것은, 이하의 이유이다.

철손(Wfe)은, 자속 밀도(B)와 회전수(f)와 비례 관계에 있다. 구체적으로는, 철손(Wfe)은, 와전류손(We)과 히스테리시스손(Wk)의 합으로 나타난다. 즉, Wfe=We＋Wk=Ke?fα?Bβ＋Kk?f?Bγ로 나타난다. 또한,α,β,γ는, 일반적으로 1.6~2.0으로 이용된다.

그러면, 철손(Wfe)은, 같은 회전수(f)인 경우에는, 자속 밀도(B)의 값이 변화하는 경우에 변화한다. 따라서, 본 발명에 관련되는 모터(2)는 연장부(3b)를 가지기 때문에, 자속을 들여오기 쉽다. 이 때문에, 본 발명에 관련되는 모터(2)는 종래의 모터보다도 자속 밀도(B)가 커진다. 그리고, 본 발명에 관련되는 모터(2)의 철손(Wfe)은, 종래 모터의 철손(Wfe)보다도 커진다.

다음에, 도 9에 있어서, 동손(Wcu)과 철손(Wfe)을 종합한 손실(W)에 대해서, 본 발명에 관련되는 모터(2)와 종래의 모터를 비교한다. 그러면, 회전수가 3000rpm 이하인 경우에는, 본 발명에 관련되는 모터(2)가 종래의 모터보다 손실이 낮아져 있다. 한편, 3000rpm을 넘는 경우에는, 본 발명에 관련되는 모터(2)가 종래의 모터보다 손실이 높아져 있다.

또한, 근래 사용되는 레이저 프린터에 있어서 문서의 종이 이송에는, 회전수가 3000rpm 이하인 범위에서 모터가 사용되고 있다. 이 때문에, 본 발명과 관련되는 모터(2)는, 이 레이저 프린터에 있어서의 문서의 종이 이송을 위해서, 특히 유효하다.

또, 연장부(3b)는, 스테이터(3)의 적층체(31)를 구성하는 적층된 판형상체(30)(고투자율 전자 강판) 중, 상, 하면(최외층)의 판형상체(30)를 접어 구부려 형성한다고 설명했지만, 반드시 동일 재료로 한정되는 것은 아니다. 즉, 연장부(3b)는, 적층체를 구성하는 적층된 판형상체와 다른 재료로 구성해도 된다.

구체적으로는, 스테이터(3)의 적층체를 구성하는 적층된 판상체는, 적층된 자극 기부(3d)까지의 범위에서, 규소 함유율이 높은 고투자율 전자 강판을 사용한다. 그리고, 자극 기부(3d)로부터 연신하는 연장부(3b)는, 이 적층된 판상체와 비교하여, 규소 함유율이 같거나 또는 낮은 고투자율 전자 강판으로 한다. 이 구성에 의해, 양호한 가공성과 더불어 보다 구동 효율이 높은 모터를 실현될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은, 스테이터의 자극에, 그 자극 기부로부터, 영구 자석과 대략 평행 방향으로 늘린 연장부를 설치하다. 이 연장부의, 영구 자석과 대략 평행 방향의 연장 길이는, 자극 기부의 영구 자석과 대략 평행 방향의 길이 이하로 하고, 또한 이 연장부는, 규소 함유율이 3.0wt% 미만, 바람직하게는 0.3wt%부터 3.0wt%까지의 범위, 보다 바람직하게는 1. 0wt%부터 3.0wt%까지의 범위의 고투자율 전자 강판으로 구성한다. 이로 인해, 본 발명의 모터는, 가공성이 양호하고, 또한, 자극에 연결되는 자기 회로에서 자기 포화가 발생하지 않고, 이 결과로서 구동 효율을 향상하고, 고효율?저소비 전력을 실현할 수 있다.

(실시의 형태 2)

도 10은, 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서의 모터(2a)를 나타내는 측단면도이다. 실시의 형태 1과 동일한 구성 요소는, 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

본 실시의 형태에 있어서의 모터(2a)는, 실시의 형태 1에 있어서의 상하의 연장부(3b)에 대신하여, 상측 연장부(3g)와 하측 연장부(3h)를 구비하는 점에서 실시의 형태 1에 있어서의 모터(2)와 다르다. 또, 배선 기판(1) 상의 영구 자석(5)의 하단 대응 부분에, 자기 검출 소자로서 홀 IC(9a)가 실장된다. 즉, 배선 기판(1)의 하면에, 영구 자석(5)과 대향하도록 홀 IC(9a)가 배치되어 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 상측 연장부(3g)는 홀 IC(9a)의 반대측, 하측 연장부(3h)는 홀 IC(9a)측이며, 상측 연장부(3g)와 하측 연장부(3h)는, 서로의 단면 형상이 비대칭이 되도록 접어 구부려져 있다. 보다 상세하게는, 하측 연장부(3h)는, 상측 연장부(3g)에 비해, 연장부의 접어 구부림 선단부가, 보다 스테이터(3)의 내주측이 되도록 배치된 구조로 되어 있다. 즉, 영구 자석(5)과의 공극은, 상측 연장부(3g)보다 하측 연장부(3h)가 커진다.

이 때문에, 자기 검출 소자로서의 홀 IC(9a)가 실장된 측의 하측 연장부(3h)에 들여와지는 자속은, 예를 들면 하측 연장부(3h)를 자극 기부(3d)로부터 하방향으로 대략 직각으로 구부린 구조로 한 경우에 비해 적어진다. 이 때문에, 하측 연장부(3h)에 들여와지는 자속의 감소한 자속분이 홀 IC(9a)에 공급되게 된다. 이로 인해, 홀 IC(9a)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 배선 기판(1)의 하면에 실장하는 것도 가능해져 모터의 소형화에 기여할 수 있게 된다.

또한, 상술한 본 실시의 형태에 있어서는, 하측 연장부(3h)는 상측 연장부(3g)에 비해 연장부의 접어 구부림 선단부가 보다 스테이터(3)의 내주측이 되도록 배치되는 구조로 하고 있지만, 그 외의 구조에서 서로의 단면 형상을 비대칭으로 한 연장부로 해도 된다.

다음에, 도 11은 실시의 형태 2에 있어서의 다른 형태를 나타내는 모터(2b)의 측단면도이다. 실시의 형태 1과 동일한 구성 요소는, 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

본 실시의 형태에서는, 홀 IC(9b)측이 되는 하측 연장부(3n)가, 홀 IC(9b)의 반대측이 되는 상측 연장부(3m)에 비해, 연장부를 구성하는 판형상체(30)의 개수가 적어지도록 구성하고 있다. 구체적으로는, 상측 연장부(3m)는 최외층을 포함하는 적층된 2장의 판형상체(30)를, 하측 연장부(3n)는 최외층의 1장의 판형상체(30)를, 각각 영구 자석(5)과 실질적으로 평행이 되도록 대략 직각으로 접어 구부려 구성하고 있다.

이 구성에 의해, 하측 연장부(3n)에 들여와지는 자속의 감소한 자속분이 홀 IC(9b)에 공급되게 된다. 이로 인해, 홀 IC(9b)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 배선 기판(1)의 하면에 실장하는 것도 가능해져 모터의 소형화에 기여할 수 있게 된다.

또, 그 외의 실시의 형태로서 예를 들면, 하측 연장부가 상측 연장부에 비해, 연장부의 길이가 짧아지도록 구성하는 등, 각종의 변형예가 가능하다.

(실시의 형태 3)

도 12는 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서의 전자기기(예를 들면, 레이저 프린터)의 개략 설명도이다. 도 12에 있어서, 실시의 형태 1에서 설명한 모터(2)는, 배선 기판(1)에 탑재되어 있다. 그리고, 이 배선 기판(1)에는, 전자기기 전체에 필요한 전자 부품(도시 생략) 등도 함께 탑재되어 있다.

모터(2)의 구동축(8)의 하단은, 배선 기판(1)의 관통 구멍(1a)(도 1에 나타낸다)을 관통하여 배선 기판(1)의 하부에 연신되고, 이 구동축(8)의 하부에 기어 박스(21)가 연결되어 있다. 실시의 형태 1에서 상술한 대로, 이 배선 기판(1)에는 자기 검출 소자(홀 IC)(9)가 탑재되어 있고, 로터(4)의 위치 검출이 행해진다. 모터(2)는, 회전수가 3000rpm 이하로 회전하도록 구동되고, 이 회전은, 기어 박스(21)에 의해 감속된다. 모터(2)의 회전 구동력은, 또한, 연결 기구(22)를 개재하여, 복수의 종이 이송 롤러(24)를 포함하는 피구동체(23)에 전달된다. 이로 인해 복수의 종이 이송용 롤러(24)가 회동하고, 종이 이송이 행해진다. 또한, 본 실시의 형태의 전자기기는, 모터(2)에 대신하여, 실시의 형태 2에서 설명한 모터(2a 혹은 2b)를 구비한 구성이어도 된다.

본 실시의 형태의 전자기기에 의하면, 구동 효율을 향상하고, 고효율?저소비 전력을 실현할 수 있다.

(산업상의 이용 가능성)

이상과 같이 본 발명의 모터에 의하면, 구동 효율을 향상하고, 고효율?저소비 전력을 실현할 수 있으므로, 레이저 프린터 등의 전자기기에 넓게 적용할 수 있다.

1 : 배선 기판 2 : 모터
3 : 스테이터 3a : 자극
3b : 연장부 3d : 자극 기부
3c : 유지부 3e : 자기 회로
3g, 3m : 상측 연장부 3h, 3n : 하측 연장부
4 : 로터 5 : 영구 자석
6 : 코일 7 : 베어링
8 : 구동축 9 : 자기 검출 소자(홀 IC)
20 : 본체 케이스 22 : 연결 기구
23 : 피구동체 30 : 판형상체
31 : 적층체

Claims

외주부에 복수의 자극을 배치한 스테이터와,
상기 스테이터의 외주에 소정의 공극을 개재하여 회전 가능하게 배치되고, 인접극이 이극(異極)으로 착자된 영구 자석을 가지는 로터를 구비하며,
상기 스테이터는 판상체를 적층해서 형성된 적층체이고,
상기 적층체는, 자극 기부와, 상기 자극 기부의 양측에 설치되어 상기 영구 자석과 평행 방향으로 절곡한 연장부를 가지고,
상기 연장부의 상기 영구 자석과 평행방향의 합계 연장 길이는, 상기 자극 기부의 상기 영구 자석과 평행방향의 길이 이하이며,
상기 연장부는, 규소 함유율이 1.0wt% 에서 3.0wt% 까지 범위인 고투자율 전자 강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터.
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청구항 1에 있어서,
상기 고투자율 전자 강판의 상기 규소 함유율을 2.0wt%로부터 3.0wt%까지의 범위로 한 것을 특징으로 하는 모터.
청구항 1에 있어서,
상기 로터는, 회전수가 3000rpm 이하로 회전하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 모터.
청구항 1에 있어서,
상기 자극 기부는, 규소를 함유하는 고투자율 전자 강판으로 이루어지고,
상기 연장부의 상기 고투자율 전자 강판의 규소 함유율은, 상기 자극 기부의 규소 함유율과 비교하여 동등 또는 낮은 것을 특징으로 하는 모터.
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청구항 1, 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구 자석의 일단에 대응하는 위치에 설치되고, 상기 로터의 회전 위치를 검출하는 자기 검출 소자를 더 구비하고,
상기 연장부는, 상기 자기 검출 소자와 반대측의 상측 연장부와 상기 자기 검출 소자측의 하측 연장부로 이루어지고, 상기 공극은, 상기 상측 연장부측보다도 상기 하측 연장부측이 큰 것을 특징으로 하는 모터.
청구항 1, 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구 자석의 일단에 대응하는 위치에 설치되고, 상기 로터의 회전 위치를 검출하는 자기 검출 소자를 더 구비하고,
상기 연장부는, 상기 자기 검출 소자와 반대측의 상측 연장부와 상기 자기 검출 소자측의 하측 연장부로 이루어지고, 상기 하측 연장부를 구성하는 상기 고투자율 전자 강판의 매수는, 상기 상측 연장부를 구성하는 상기 고투자율 전자 강판의 매수보다 적은 것을 특징으로 하는 모터.
청구항 9에 있어서,
상기 하측 연장부를 구성하는 상기 고투자율 전자 강판은 1장으로, 상기 상측 연장부를 구성하는 상기 고투자율 전자 강판은 2장으로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터.
본체 케이스와, 상기 본체 케이스 내에 설치한 피구동체와, 상기 피구동체에 연결 기구를 개재하여 연결한 모터를 구비한 전자기기로서,
상기 모터는,
외주부에 복수의 자극을 배치한 스테이터와,
상기 스테이터의 외주에 소정의 공극을 개재하여 회전 가능하게 배치되고, 인접극이 이극으로 착자된 영구 자석을 가지는 로터를 구비하며,
상기 스테이터는 판상체를 적층해서 형성된 적층체이고,
상기 적층체는, 자극 기부와, 상기 자극 기부의 양측에 설치되어 상기 영구 자석과 평행 방향으로 절곡한 연장부를 가지고,
상기 연장부의 상기 영구 자석과 평행방향의 합계 연장 길이는, 상기 자극 기부의 상기 영구 자석과 평행방향의 길이 이하이며,
상기 연장부는, 규소 함유율이 1.0wt% 에서 3.0wt% 까지 범위인 고투자율 전자 강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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청구항 11에 있어서,
상기 고투자율 전자 강판의 상기 규소 함유율을 2.0wt%로부터 3.0wt%까지의 범위로 한 것을 특징으로 하는 전자기기.
청구항 11에 있어서,
상기 모터는, 회전수가 3000rpm 이하로 회전하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
청구항 11에 있어서,
상기 본체 케이스 내에 배선 기판을 더 설치하고, 상기 모터는 상기 배선 기판에 탑재됨과 더불어, 상기 배선 기판에는 상기 영구 자석에 대향하는 부분에, 상기 로터의 회전 위치를 검출하는 자기 검출 소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
청구항 16에 있어서,
상기 자기 검출 소자는, 홀 IC인 것을 특징으로 하는 전자기기.