TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
10個以上の画像は省略されています。
公開番号2021023000
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210218
出願番号2019137371
出願日20190726
発明の名称モータ
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人
主分類H02K 11/215 20160101AFI20210122BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】 ヨークからの磁束が磁気センサによって検出されてしまっても、意図したコイルへの通電切替えのタイミングを実現するモータユニットを提供すること。
【解決手段】 マグネットの内径部に配置されたコア部材を備えたロータを備え、コア部材の外周部の周方向にマグネットの極の境界線を中心として略均等に溝部が設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図7
特許請求の範囲【請求項1】
円筒形状に形成されるとともに外周面を周方向に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットと前記マグネットの内径部に配置されたコア部材とを備えた回転可能なロータと、前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第1の磁極部を備えた第1のヨークと、通電されることで前記第1の磁極部を励磁する第1のコイルと、前記第1の磁極部と電気角で略90度ずれた位置で前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第2の磁極部を備えた第2のヨークと、通電されることで前記第2の磁極部を励磁する第2のコイルと、前記ロータの外周面側に位置し、ロータの磁束を検出してロータの回転位置を検出する磁気センサと、を有し、前記コア部材の外周部の周方向にマグネットの極の境界線を中心として略均等に溝部が設けられていることを特徴とするモータユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、位置検出手段を備えたモータの構成に関する。
続きを表示(約 4,600 文字)【背景技術】
【0002】
ステッピングモータは小型、高トルク、高寿命といった特徴を有し、開ループ制御で容易にデジタル的な位置決め動作が実現できる。このため、カメラや光ディスク装置などの情報家電、プリンタやプロジェクタ等のOA機器などに広く用いられている。しかし、高速回転時やモータへの負荷が多いときに、モータが脱調してしまう問題や、ブラシレスモータやDCモータと比較して効率が低いという問題があった。これら問題を解決するためにステッピングモータにロータの位置検出機能を有するエンコーダを取り付け、ロータの位置にあわせて通電を切り替える、いわゆるブラシレスDCモータの動作を行なわせることで脱調を防ぐ方法が従来から行なわれている。
【0003】
特許文献1には、磁気センサによってロータの位置を検出し、コイルへの通電を順次切り替えていくモータが開示されている。特許文献1は、励磁が電気進角0度から45度以内になるように配置した磁気センサと、励磁が電気進角45度から90度以内になるように配置した磁気センサをモータに設けることで、複数の進角を設定でき、脱調を発生させないモータ駆動装置を提案している。
【0004】
ロータが有する磁石が、周方向にN極とS極が交互になるように多極に着磁されている。このN極とS極の切り替わりを、磁気センサによって検知し、コイルへの通電を順次切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2014−128143号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記の特許文献1に開示された技術では、次の課題がある。二つのコイルの通電状態によっては、ロータの有する磁石からの磁束のみを検出すべき磁気センサに、ヨークからの磁束も検出されてしまう問題があった。これによって、意図したコイルへの通電切替えのタイミングから時間的なずれを生じるといった問題があった。この時間的なずれによって、意図した発生トルクより実際の発生トルクがずれてしまう問題があった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、ヨークからの漏れ磁束が磁気センサによって誤検出されないよう、磁気センサ検知時にヨークからの漏れ磁束を低減可能なモータユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成するために、本発明に係るモータユニットは、
円筒形状に形成されるとともに外周面を周方向に分割して異なる極に交互に多極着磁されたマグネットと前記マグネットの内径部に配置されたコア部材とを備えた回転可能なロータと、前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第1の磁極部を備えた第1のヨークと、通電されることで前記第1の磁極部を励磁する第1のコイルと、前記第1の磁極部と電気角で略90度ずれた位置で前記マグネットの前記外周面に対向するように配置される第2の磁極部を備えた第2のヨークと、通電されることで前記第2の磁極部を励磁する第2のコイルと、前記ロータの外周面側に位置し、ロータの磁束を検出してロータの回転位置を検出する磁気センサを有するモータの駆動部材であって、前記コア部材の外周部の周方向にマグネットの極の境界線を中心として略均等に溝部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るモータユニットによれば、ヨークからの漏れ磁束が磁気センサを通過して誤検出されないよう、磁気センサ検知時にヨークからの漏れ磁束を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本実施例におけるモータ駆動装置のブロック図である。
(a)(b) 本実勢例のモータの外観斜視図と部品展開図である。
ロータの回転位置とモータのトルクとの関係図である。
ヨーク及びマグネットの位相関係を示すモータの軸直角方向断面図である。
モータのコイルへ一定電流を流したときのロータに働くトルクを示している。
(a)(b)(c) 本実施例におけるヨークと磁気センサとマグネットの位置関係を示した断面図である。
(a)(b)(c) 本実施例におけるロータの正面図、断面図、及び部品展開図である。
(a)(b)本実施例におけるヨークとマグネットとコア部材の形状関係を示した側面図と断面図である。
(a)(b)ヨーク6、7とコア部材13との側面図と断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【0012】
<モータの構成>
図1と図2(a)(b)を用いて、モータ構成について述べる。
【0013】
図1は、本発明の実施例1のモータ駆動装置のブロック図である。図2(a)は、モータ1の斜視図であり、内部が見えるよう外装のモータカバー12は不図示としている。図2(b)は、モータ1の部品展開図である。
【0014】
回転可能なロータ3は、マグネット2を備え、制御回路(制御装置ともいう)13によって回転可能に制御される。マグネット2は円筒形状に形成されている。外周面を周方向に分割して、隣り合う部分が異なる極に交互に多極に着磁されている。本実施形態では、8分割すなわち8極(N極が4極、S極が4極)に着磁されている。なお、8極に限らず、4極や12極、いずれの数の極数に着磁されていても良い。ロータ3は回転軸としてのシャフト14を備えており、マグネット2を支持してシャフト14を固定するコア部材13を備えている。コア部材13もシャフト14も後述されるモータの磁気回路を構成するために磁性材料で構成されている。
【0015】
第1のコイル4は、マグネット2の軸方向の一端に配置されている。第1のヨーク6は、軟磁性材料で、マグネット2の外周面に隙間を持って対向して形成されている。また、第1のヨーク6は、円環状の本体部から軸方向に延出され、周方向に所定の間隔で配置された複数の第1の磁極部6aを備えている。第1の磁極部6aは、第1のコイル4に通電されることで励磁される。第1のベアリング15は焼結磁性材料で構成され、シャフト14を回転可能に支持するための貫通孔が設けられている。また、第1のベアリング15は第1のコイル4を第1のヨーク6とで挟持し、第1のヨーク6に対して圧入固定されている。
【0016】
第1のコイル4と第1のヨーク6と複数の第1の磁極部6aに対向する第1のベアリング15によって第1のステータユニットが構成される。
【0017】
第2のコイル5は、マグネット2の第1のコイル4が取り付けられた軸方向の一端と反対側の他端に配置されている。
【0018】
第2のヨーク7は、軟磁性材料で、マグネット2の外周面に隙間を持って対向して形成されている。また、第2のヨーク7は、円環状の本体部から軸方向に延出され、周方向に所定の間隔で配置された複数の第2の磁極部7aを備えている。第2の磁極部7aは、第2のコイル5に通電されることで励磁される。第2のベアリング16は焼結磁性材料で構成され、シャフト14を回転可能に支持するための孔が設けられている。また、第2のベアリング16は第2のコイル5を第2のヨーク7とで挟持し、第2のヨーク7に対して圧入固定されている。
【0019】
第2のコイル5と第2のヨーク7と複数の第2の磁極部7aに対向する第2のベアリング16によって第2のステータユニットが構成される。
【0020】
<モータの基本的な駆動方法>
モータの基本的な駆動方法について述べる。
【0021】
第1の磁極部6aと第2の磁極部7aに励磁される極(N極、S極)を切り換えることで、ロータ3に与えるトルクを変化させることができる。
【0022】
第1のコイル4と第2のコイル5には、各々の通電時には、同じ大きさの電圧を印加する。
【0023】
また、同じ大きさの印加電圧とした際に、 第1の磁極部6aと第2の磁極部7aには、同じ強さの磁極となる様に、コイルやヨークが設定されている。
【0024】
第1の磁気センサ(第1の検出素子)10、第2の磁気センサ(第2の検出素子)11、第3の磁気センサ(第3の検出素子)8、第4の磁気センサ(第4の検出素子)9は、ロータ3の外周側に配置されており、モータカバー12に固定されている。これらの磁気センサ(8から11)は、ロータ3の有するマグネット2の磁束を検知するホール素子である。マグネット2は周方向に磁極の極性が8極に分割されている。ロータが1回転すると、磁気センサはN極とS極を交互に検出し、8回の極を持った信号を出力する。これらによってロータの回転位置が検出可能となっている。
【0025】
モータカバー12は、第1の磁極部6aと第2の磁極部7aとがマグネット2の着磁位相に対して電気角で略90度ずれて配置されるように第1のヨーク6と第2のヨーク7を固定保持する。
【0026】
ここで、電気角とは、マグネットの磁力の1周期を360°として表したものであり、マグネットの極数をM、機械角をθ0とすると、電気角θは以下の式で表せる。
【0027】
θ=θ0×M/2
本実施形態では、マグネット2の着磁は8極であるから電気角90度は機械角で22.5度となる。
【0028】
図3は、モータ1のコイルへ一定電流を流したときのロータ3の回転位置とモータ1のトルクとの関係を示しており、横軸は電気角、縦軸はモータトルクを表している。モータトルクは、ロータ3を時計回りに回転させるトルクを正とする。図4は、各ヨーク及びマグネット3の位相関係を示すモータ1の軸直角方向断面図である。
【0029】
第1のコイル4に正方向の電流を流すと、第1の磁極部6aがN極に磁化され、第2のコイル5に正方向の電流を流すと、第2の磁極部7aがN極に磁化されるとする。
【0030】
図4(a)の状態の位相を図3中に符号aとして示す。図4(a)は、マグネット2の着磁された極の中心と第1の磁極部6aとの距離と、極の中心と第2の磁極部7aとの距離が同じとなる状態である。図4(a)の状態では、回転位置(回転位相とも言う)を保持する力は発生しているが、マグネット2のS極が第1の磁極部6aと第2の磁極部7aに引きつけられて釣り合った状態であるため、回転駆動力は発生していない。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

キヤノン株式会社
金型
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
光学系
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
梱包材
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
複合機
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
モータ
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
梱包体
キヤノン株式会社
表示装置
キヤノン株式会社
電子機器
キヤノン株式会社
撮像装置
続きを見る