JPH05207712A - 外転式長細形モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ステータとロータの撓みによるエアーギャップ
の接触や磁気的振動の発生を極力防止し、剛性不足の問
題を解消する。また長さに比例して出力トルクを増加す
る。 【構成】円筒状ロータ２１は円筒状ヨーク２２の内周に
軸方向に一様となるように円周方向に８極着磁された永
久磁石２３を固定している。長細形磁性板を長軸を中心
にして内角が１３５度となるようにくの字状に折り曲げ
たステータヨーク２５ａ，２５ｂに長軸方向に巻線２６
ａ，２６ｂを施してステータ磁極対２７ａ，２７ｂを構
成し、その各ステータ磁極対を周方向の位相を４５度ず
らして軸方向に連結してステータ部２４を形成する。ス
テータ部は円筒状ロータの内周面に固定された軸受３１
〜３３に回転自在に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばファクシミリや
プリンタ等のオフィスオートション機器において紙送り
ローラ等として使用される外転式長細形モータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の外転式長細形モータとしては、内
部にロータの位置検出手段を備え、この位置検出手段に
よる位置検出に応じて積層コアに巻装されたコイルへの
通電をトランジスタで制御する方式のものが知られてい
る。

【０００３】また図１５に示すように、シャフト１の軸
方向に８個のステータ２〜９を所定の間隔を開けて固定
し、ステータ２と３、４と５、６と７、８と９の間にそ
れぞれ巻線１０，１１，１２，１３を配置し、さらにス
テータ５と６の間にシャフトの軸方向に着磁された円板
状の永久磁石１４を固定してステータ組立て部を形成
し、そのステータ組立て部をベアリング軸１５，１６を
介してフレーム１７，１８を支持した円筒状ロータ１９
内に組み込んだ１．８〜３．６のミニアングルステッピ
ングモータ方式のものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の外転式長細形モータでは、ステータとロータの撓みに
よるエアーギャップの接触や磁気的振動の発生等によ
り、例えば直径が１０mm以下で長さが１００mm以上の超
細長形モータにすることが剛性不足等の理由で困難であ
った。

【０００５】そこで本発明は、ステータとロータの撓み
によるエアーギャップの接触や磁気的振動の発生を極力
防止でき、従って剛性不足の問題を解消でき、例えば直
径が１０mm以下で長さが１００mm以上の超細長形モータ
にすることも容易にでき、しかも長さに比例して出力ト
ルクを増加させることができ、紙送りローラ等として使
用するのに適した外転式長細形モータを提供しようとす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、長細形状の板
状ヨークに長軸方向の巻線を施してなるステータ磁極対
を、少なくとも２つ以上、間に軸受部を介して同軸上に
配置して棒状一体形状の固定子を形成し、その固定子の
外周に、円周方向に着磁された多極磁石を内周に有する
とともに軸受部に回転自在に支持された円筒状ロータを
設けたものである。

【０００７】

【作用】このような構成の本発明においては、ステータ
の磁極を長細形状の板状ヨークに長軸方向の巻線を施し
て形成するので、超長細磁極を容易に製造できる。また
ロータを円周方向に着磁された多極磁石を内周に有する
円筒状ロータとしているので、超長細状のロータを容易
に製造できる。しかも磁極対を２つ以上、間に軸受部を
介して同軸上に配置して棒状一体形状の固定子としてい
るので、ロータの撓みが微小となりエアーギャップの接
触や磁気的振動の発生を極力防止でき剛性不足という問
題も解消できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【０００９】図１において、２１は円筒状ロータで、こ
のロータ２１は円筒状ヨーク２２の内周に軸方向に一様
となるように円周方向に８極着磁されたリング状の永久
磁石２３が固定されている。

【００１０】２４は固定子を構成するステータ部で、こ
のステータ部２４は長細形磁性板を長軸を中心にして内
角が１３５度となるようにくの字状に折り曲げたステー
タヨーク２５ａ，２５ｂに、長軸方向にそれぞれ巻線２
６ａ，２６ｂを施してなる２個のステータ磁極対２７
ａ，２７ｂからなり、その各ステータ磁極対２７ａ，２
７ｂの間に絶縁体からなるステータヨーク接続部２８を
介して軸方向に連結して形成されている。すなわちステ
ータ磁極対２７ａと２７ｂはそれぞれＡ相とＢ相を構成
し、Ａ相とＢ相との周方向の位相が４５度ずれるように
ヨーク２５ａ，２５ｂを配置している。

【００１１】前記ステータ部２４の両端は絶縁体からな
るステータ固定部２９，３０に連結され、前記ステータ
ヨーク接続部２８、ステータ固定部２９，３０は前記円
筒状ロータ２１の内周面に固定された軸受３１，３２，
３３に回転自在に支持されている。

【００１２】前記各ステータ固定部２９，３０には外周
部にＣリング３４，３５が取付けられ、前記ステータ部
２４の前記円筒状ロータ２１からの抜けを防止してい
る。また前記各ステータ固定部２９，３０の中心部には
孔３６，３７が開けられ、この孔３６，３７を介して前
記巻線２６ａ，２６ｂからのリード線３８，３９を外部
に引出すようになっている。

【００１３】前記ステータ固定部２９には図２に示すよ
うに内側に１３５度の角度の溝２９ａ，２９ｂが設けら
れ、この溝２９ａ，２９ｂに前記ステータ磁極対２７ａ
のヨーク２５ａの一端が嵌合されている。前記ステータ
固定部３０には図４に示すように内側に前記ステータ固
定部２９の溝２９ａ，２９ｂとは２２．５度ずらして１
３５度の角度の溝３０ａ，３０ｂが設けられ、この溝３
０ａ，３０ｂに前記ステータ磁極対２７ｂのヨーク２５
ｂの一端が嵌合されている。前記ステータヨーク接続部
２８には図３に示すように前記ステータ固定部２９と対
向する側にそのステータ固定部２９の溝２９ａ，２９ｂ
と対応する位置に溝２８ａ，２８ｂが設けられ、また前
記ステータ固定部３０と対向する側にそのステータ固定
部３０の溝３０ａ，３０ｂと対応する位置に溝２８ｃ，
２８ｄが設けられ、溝２８ａ，２８ｂに前記ステータ磁
極対２７ａのヨーク２５ａの他端が嵌合され、溝２８
ｃ，２８ｄに前記ステータ磁極対２７ｂのヨーク２５ｂ
の他端が嵌合されている。

【００１４】このような構成のモータを製造する場合
は、まず図５に示すように長細形磁性板を長軸を中心に
して内角が１３５度となるようにくの字状に折り曲げた
ヨーク２５ａ，２５ｂに長軸方向に巻線２６ａ，２６ｂ
を施して２個のステータ磁極対２７ａと２７ｂを製造す
る。そしてこの２個のステータ磁極対２７ａ、２７ｂを
ステータヨーク接続部２８の溝２８ａ〜２８ｄ、ステー
タ固定部２９，３０の溝２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０
ｂに差し込み接着固定して細長いステータ部２４を構成
する。

【００１５】一方、円筒状ロータ２１は図６に示すよう
に、磁性材パイプ４１に２個のリング状永久磁石２３及
びリング状軸受３１を挿入し，軸受３１をステータ部２
４のステータヨーク接続部２８と対応した位置に固定
し、各永久磁石２３をヨーク２５ａ，２５ｂと対応した
位置に固定する。さらに軸受３２，３３を磁性材パイプ
４１の両端内周面に固定する。

【００１６】又は図７に示すように、２枚の半円ヨーク
４２ａ，４２ｂを各軸受３１〜３３の外周面に接着固定
して形成する。勿論、２個のリング状永久磁石２３の外
周面にも接着固定する。

【００１７】さらには図８に示すように、折り込みを設
けた１枚の薄板４３に永久磁石４４を取付けると共に軸
受３１〜３３の外周を基準として巻き付けるように接着
接合して構成する。

【００１８】こうして構成された円筒状ロータ２１内に
細長いステータ部２４を挿入し、Ｃリング３４，３５を
ステータ固定部２９，３０の外周に取付けてモータが完
成する。

【００１９】このようにして構成されるモータの動作に
ついて述べると、今Ａ相がＯＮ、Ｂ相がＯＦＦのとき図
９の(a) に示す状態にロータ２１が停止していると、こ
の状態ではＡ相のステータ磁極対２７ａのＳ極が永久磁
石２３のＮ極と対向し、ステータ磁極対２７ａのＮ極が
永久磁石２３のＳ極と対向している。またＢ相はステー
タ磁極対２７ｂが永久磁石２３のＮ極とＳ極の中間位
置、すなわち電気角で９０度位相がずれた状態にある。

【００２０】この状態でＡ相をＯＦＦし、Ｂ相をＯＮに
すると、ロータ２１は機械角２２．５度（電気角で９０
度）右回転し、図９の(b) に示すようにＢ相のステータ
磁極対２７ｂのＳ極が永久磁石２３のＮ極と対向し、ス
テータ磁極対２７ｂのＮ極が永久磁石２３のＳ極と対向
する。またＡ相はステータ磁極対２７ａが永久磁石２３
のＮ極とＳ極の中間に位置する。

【００２１】この状態でＡ相をＯＮして逆方向に励磁
し、Ｂ相をＯＦＦすると、Ａ相のステータ磁極対２７ａ
のＮ極と永久磁石２３のＳ極、ステータ磁極対２７ａの
Ｓ極と永久磁石２３のＮ極との吸引力及びステータ磁極
対２７ａのＮ極と永久磁石２３のＮ極、ステータ磁極対
２７ａのＳ極と永久磁石２３のＳ極との反発力により、
ロータ２１はさらに機械角２２．５度（電気角で９０
度）右回転し、図９の(c)に示すようにＡ相のステータ
磁極対２７ａのＮ極が永久磁石２３のＳ極と対向し、ス
テータ磁極対２７ａのＳ極が永久磁石２３のＮ極と対向
する。またＢ相はステータ磁極対２７ｂが永久磁石２３
のＳ極とＮ極の中間に位置する。

【００２２】この状態でさらにＡ相をＯＦＦし、Ｂ相を
ＯＮして逆方向に励磁すると、Ｂ相のステータ磁極対２
７ｂのＮ極と永久磁石２３のＳ極、ステータ磁極対２７
ｂのＳ極と永久磁石２３のＮ極との吸引力及びステータ
磁極対２７ｂのＮ極と永久磁石２３のＮ極、ステータ磁
極対２７ｂのＳ極と永久磁石２３のＳ極との反発力によ
り、ロータ２１はさらに機械角２２．５度（電気角で９
０度）右回転し、図９の(d) に示すようにＢ相のステー
タ磁極対２７ｂのＮ極が永久磁石２３のＳ極と対向し、
ステータ磁極対２７ｂのＳ極が永久磁石２３のＮ極と対
向する。またＡ相はステータ磁極対２７ａが永久磁石２
３のＳ極とＮ極の中間に位置する。の吸引力と対向して
いる。またＢ相はステータ磁極対２７ｂが永久磁石２３
のＮ極とＳ極の中間位置、すなわち電気角で９０度位相
がずれた状態にある。こうしてロータ２１はステータ部
２４の外周に沿って機械角２２．５度ずつ図中時計方向
にステップ回転することになる。

【００２３】なお、上記の４ステップの制御を逆に行え
ばロータ２１はステータ部２４の外周に沿って機械角２
２．５度ずつ図中反時計方向にステップ回転することに
なる。

【００２４】このように長細形磁性板を長軸を中心にし
て内角が１３５度となるようにくの字状に折り曲げたヨ
ーク２５ａ，２５ｂに長軸方向に巻線２６ａ，２６ｂを
施した２個のステータ磁極対２７ａ，２７ｂを絶縁体か
らなるステータヨーク接続部２８により軸方向に連結し
てステータ部２４を形成しているので、超長細磁極を容
易に製造できる。なお、成形型の中にヨークを保持して
おき、ステータ全体を一体的に成形すればより堅牢なス
テータ部２４を構成することもできる。

【００２５】またロータ２１を円筒状ヨーク２２の内周
に軸方向に一様となるように円周方向に８極着磁された
リング状の２つの永久磁石２３を挿入固定するとともに
リング状の３つの軸受３１〜３３を挿入固定して形成し
ているので、超長細状のロータを容易に製造できる。従
って例えば直径が１０mm以下で長さが１００mm以上の超
細長形モータが容易に製造できる。

【００２６】しかも軸受３１によりステータ磁極対２７
ａ，２７ｂを連結するステータヨーク接続部２８、また
軸受３２，３３によりステータ固定部２９，３０を回転
自在に支持しているので、剛性不足を解消でき、またロ
ータ２１の撓みが微小となりエアーギャップの接触や磁
気的振動の発生を極力防止できる。

【００２７】さらに２つのステータ磁極対２７ａ，２７
ｂを連結し、その周囲にそれぞれ８極に着磁した永久磁
石２３を配置しているので、比較的大きな出力トルクが
得られ、例えばファクシミリやプリンタ等のオフィスオ
ートション機器において紙送りローラ等として使用する
のに適した外転形モータが得られる。そしてロータ２１
の長さに比例してステータ磁極対及び永久磁石の数を３
個、４個と増加すれば、長さに比例して出力トルクを増
加させることができる。次に本発明の他の実施例を図面
を参照して説明する。

【００２８】これは図１０に示すようにステータヨーク
５１に軸方向に３つの巻線５２ａ，５２ｂ，５２ｃを施
してＡ相のステータ磁極対５３を形成すると共に、ステ
ータヨーク５４に軸方向に３つの巻線５５ａ，５５ｂ，
…を施してＢ相のステータ磁極対５６を形成する。

【００２９】前記各ステータヨーク５１，５４は図１１
に示すように長細形状の板金５７を図中一点鎖線で示す
部分を折り曲げ、図中ａ部であるスロットに巻線を施
し、図中ｂ部をそれぞれ磁極としたもので、これを１
対、図１２に示すように背合わせにして溶接又はモール
ドにより一体化してＡ相のステータ磁極対５３とＢ相の
ステータ磁極対５６を形成している。

【００３０】前記各ステータヨーク５１，５４の各磁極
に対向する円筒状ヨーク２２の内周には軸方向に一様と
なるように円周方向に４極着磁されたリング状の永久磁
石５８が固定されている。

【００３１】前記各ステータヨーク５１，５４はステー
タヨーク接続部５９により連結され、そのステータヨー
ク接続部５９は円筒状ヨーク２２の内周に固定された軸
受６０により回転自在に支持されている。

【００３２】このような構成のモータにおいては、今図
１３の(a) に示す位置にＡ相のステータヨーク５１及び
Ｂ相のステータヨーク５４が停止しているとすると、こ
の状態でＢ相の巻線５５ａ，５５ｂ，…に図中矢印で示
す方向の電流を流すと、Ｂ1極とＢ3 極がＮ極に励磁さ
れ、Ｂ2 極とＢ4 極がＳ極に励磁される。これにより永
久磁石５８には図中時計方向の回転力が発生し、ロータ
６１は図１３の(b) の状態を経由して図１３の(c) の状
態になる。すなわち４５度回転して停止する。

【００３３】この状態で今度はＡ相の巻線５２ａ〜５２
ｃに電流を流しＡ1 極とＡ3 極をＳ極に励磁すると、ロ
ータ６１はさらに４５度回転して図１３の(d) の状態に
なって停止する。さらにＢ相を逆方向に通電すればＢ1
極とＢ3 極がＳ極に励磁され、ロータ６１はさらに４５
度回転する。このようにしてロータ６１を確実に回転さ
せることができる。

【００３４】このような構成においても、超長細磁極を
容易に製造でき、また超長細状のロータも容易に製造で
き、従って例えば直径が１０mm以下で長さが１００mm以
上の超細長形モータが容易に製造できる。またその他に
ついても前記実施例と同様の効果が得られるものであ
る。

【００３５】なお、この実施例ではＡ相のステータヨー
ク５１とＢ相のステータヨーク５４とで磁極の位置を４
５度ずらせたが必ずしもこれに限定されるものではな
く、図１４に示すようにＡ相のステータヨーク５１とＢ
相のステータヨーク５４の磁極の位置を同相とし、その
外周に配置される永久磁石５８の位相をＡ相とＢ相とで
４５度ずらせるようにしてもよい。このようにすればＡ
相とＢ相のステータ磁極対を一体にして製造することが
できる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
テータとロータの撓みによるエアーギャップの接触や磁
気的振動の発生を極力防止でき、従って剛性不足の問題
を解消でき、例えば直径が１０mm以下で長さが１００mm
以上の超細長形モータにすることも容易にでき、しかも
長さに比例して出力トルクを増加させることができ、紙
送りローラ等として使用するのに適した外転式長細形モ
ータを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】同実施例における一方のステータ固定部の拡大
断面図及び側面図。

【図３】同実施例におけるステータヨーク接続部の拡大
断面図及び側面図。

【図４】同実施例における他方のステータ固定部の拡大
断面図及び側面図。

【図５】同実施例におけるステータ磁極対の構成を示す
図。

【図６】同実施例における円筒状ロータの一構成例を示
す図。

【図７】同実施例における円筒状ロータの他の構成例を
示す図。

【図８】同実施例における円筒状ロータの他の構成例を
示す図。

【図９】同実施例の回転動作を説明するための図。

【図１０】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図１１】同実施例におけるステータヨークの構成を示
す図。

【図１２】同実施例におけるステータ磁極対の構成を示
す図。

【図１３】同実施例の回転動作を説明するための図。

【図１４】本発明のさらに別の実施例を示す断面図。

【図１５】従来例を示す断面図。

【符号の説明】

２１…円筒状ロータ、２３…永久磁石、２４…ステータ
部、２５ａ，２５ｂ…ステータヨーク、２６ａ，２６ｂ
…巻線、２７ａ，２７ｂ…ステータ磁極対、２８…ステ
ータヨーク接続部、２９，３０…ステータ固定部、３
１，３２，３３…軸受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長細形状の板状ヨークに長軸方向の巻線
   を施してなるステータ磁極対を、少なくとも２つ以上、
   間に軸受部を介して同軸上に配置して棒状一体形状の固
   定子を形成し、その固定子の外周に、円周方向に着磁さ
   れた多極磁石を内周に有するとともに前記軸受部に回転
   自在に支持された円筒状ロータを設けたことを特徴とす
   る外転式長細形モータ。