无刷马达的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在抑制零件成本的增大及组装作业性下降的同时、能够得到可靠性较高的转位信号的外转子型的无刷马达。在本发明的外转子型的无刷马达中，驱动磁铁(43)具有伸出到轴向的一端侧的转位用磁极部(44)。该转位用磁极部(44)在从1个N极(43a)的周向中心到相邻的1个S极(43b)的周向中心的范围以上、且从上述1个N极(43a)的周向一端部到相邻的上述1个S极(43b)的周向另一端部的范围以下形成。并且，在轴向上与转位用磁极部(44)对置的位置上配设有磁通检测器(50)。
【专利说明】无刷马达
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备转位检测机构的外转子型的无刷马达。
【背景技术】
[0002]作为使投影机装置的色轮、打印机装置的光学多面体等旋转驱动的主轴马达，使用外转子型的无刷马达。作为这样的无刷马达，已知有每旋转一周输出I个脉冲的位置信号(转位信号)、检测转子的旋转位置的转位检测机构的结构。
[0003]例如在专利文献I所记载的无刷马达中，在转子轭的多个部位设置窗部，在嵌入在转子轭的内周的环状的驱动磁铁的一部分上，设有经由各窗部向径向的外方突出的突出部。并且，该突出部的一个设在横跨驱动磁铁的N极和S极的部位，在与突出部对置的位置配设有磁通检测元件。
[0004]根据专利文献I所记载的无刷马达，当转子轭旋转时，使磁通检测元件检测来自上述突出部的磁通，每当转子轭旋转I周，就输出由I个脉冲构成的转位信号。
[0005]专利文献1:日本特开2001 - 339889号公报
[0006]在专利文献I所记载的无刷马达中，由于在转子轭上设置窗部，使驱动磁铁的一部分从该窗部突出到径向的外方，所以如果将该窗部扩大得过大，则马达效率容易下降。因此，虽然有将上述一个突出部设在横跨驱动磁铁的N极和S极的部位上的结构，但限制在距N极与S极的边界较小的范围(分别为各磁极的1/4左右的范围)形成突出部。
[0007]但是，N极和S极的边界附近与各磁极的周向中央部相比磁通密度较小，所以由磁通检测元件检测的磁通不仅受因环境温度带来的驱动磁铁的磁场变化的影响，还容易受到突出部与磁通检测元件的相对位置的偏移、或磁干扰的影响。因此，为了得到可靠性较高的转位信号，要求构成马达的多个零件的较高的尺寸精度、以及突出部和磁通检测元件的高精度的定位，有零件成本的增大及组装作业性下降的问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种在抑制零件成本的增大及组装作业性下降的同时、能够得到可靠性较高的转位(index)信号的无刷马达。
[0009]关于外转子型的无刷马达的本发明的一技术方案，具备:旋转轴；转子箱，与上述旋转轴一体地旋转；圆筒状的驱动磁铁，固定在上述转子箱的内侧，在周向上交替地被磁化为N极及S极；磁通检测器。此外，上述驱动磁铁在从I个N极的周向中心到与上述I个N极相邻的I个S极的周向中心的范围以上、且从上述I个N极的周向一端部到上述I个S极的周向另一端部的范围以下，具有伸出到轴向的一端侧的转位用磁极部。并且，上述磁通检测器在轴向上配设在与上述转位用磁极部对置的位置。
[0010]上述本发明的外转子型的无刷马达作为更优选的技术方案，包括:
[0011]“上述转位用磁极部具有从周向的两端部朝向周向的中央部倾斜的倾斜部”;
[0012]“上述倾斜部在没有达到各磁极的周向中心的范围形成。”；
[0013]“上述转位用磁极部的下端配设在与上述转子箱的下端大致同一面上”。
[0014]发明的效果:
[0015]根据本发明的一个以上的实施例，由于构成为，利用来自磁通密度较高的磁极的周向中心部的磁通而输出转位信号，所以不易受到环境温度变化及磁干扰的影响。由此，能够缓和构成无刷马达的零件的尺寸精度、及转位用磁极部与磁通检测器的定位精度，在抑制零件成本的增大及组装作业性下降的同时，能够得到可靠性较高的指标信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是将有关本发明的一实施方式例的无刷马达用一部分截面表示的侧视图。
[0017]图2表不图1的无刷马达的驱动磁铁，图2(a)是驱动磁铁的仰视图，图2(b)是驱动磁铁的侧视图。
[0018]图3是表示能够在本发明中使用的驱动磁铁的另一例的侧视图。
[0019]标号说明
[0020]10安装板
[0021]20轴承部
[0022]21轴承架
[0023]22 轴承
[0024]23推力板
[0025]30定子部
[0026]31定子铁芯
[0027]32铁芯罩
[0028]33 线圈
[0029]40转子部
[0030]41旋转轴
[0031]42转子箱
[0032]4?圆筒部
[0033]42b上面部
[0034]42c内缘翻边部
[0035]43驱动磁铁
[0036]43a N 极
[0037]43b S 极
[0038]44转位用磁极部
[0039]44a倾斜部
[0040]50磁通检测器
【具体实施方式】
[0041]以下，参照附图对本发明的实施方式详细地说明。另外，本发明的形态或技术特征并不限定于以下记载的内容，而是基于说明书整体及附图中记载的内容、或本领域的技术人员根据这些记载能够掌握的发明思想能够识别的内容。
[0042]使用图1及图2说明有关本发明的一实施方式例的无刷马达。本例的无刷马达是转子在定子的径向的外方旋转的外转子型的无刷马达，主要由安装板10、轴承部20、定子部30及转子部40构成。
[0043]安装板10由在表面上形成印刷电路的所谓铁基板、或在铁基板上重叠了印刷配线板的基板等构成。
[0044]轴承部20具有轴承架21、轴承22和推力板23。轴承架21是将轴承22保持固定在内侧的结构，可以使用由耐油性、耐热性、形状稳定性等良好的树脂材料构成的一体成形品、金属材料的切削品或深冲压成形品等，在本例中使用黄铜制的切削品。该轴承架21通过压入等嵌合固定在设于安装板10上的贯通孔中。轴承22是旋转自如地支承旋转轴41的径向轴承，使筒状的烧结金属浸透着润滑油。推力板23由耐磨损性的树脂板构成，支承旋转轴41的下端。
[0045]定子部30具有定子铁芯31、铁芯罩32及线圈33。定子铁芯31由形成有多个凸极的板状铁芯的层叠体构成，以载置在形成于轴承架21的外周的台阶部上的状态固定。在定子铁芯31的表面上配设有由绝缘性树脂构成的铁芯罩32，经该铁芯罩32卷绕有线圈33。
[0046]转子部40具有旋转轴41、与该旋转轴41 一体地旋转的转子箱42、和固定在该转子箱42的内侧的驱动磁铁43。旋转轴41的下端被推力板23支承，被轴承22旋转自如地支承。转子箱42由具有磁性的板材形成为帽状，具有与旋转轴41同轴而形成为圆筒状的圆筒部42a、和将该圆筒部42a的上面覆盖的上面部42b。在上面部42b的中心形成有内缘翻边部42c，旋转轴41被压入固定在该内缘翻边部42c。
[0047]在转子箱42的圆筒部42a的内侧,嵌入固定着与定子铁芯31的突极在径向上对置的圆筒状的驱动磁铁43。该驱动磁铁43如图2所示，在周向上交替地分别被6极磁化为N极和S极，磁极间距是30°。驱动磁铁43的各极的磁化形状为所谓的正弦波磁化或梯形波磁化，相比磁极的周向端部(磁极的边界附近)，周向中心部具有较高的磁通密度。另外，在图2中，将磁极的边界部分用虚线表示。
[0048]驱动磁铁43具有从轴向的一端侧(图1的下侧)伸出的转位用磁极部44(在图2(b)中带有斜线的部分)。
[0049]转位用磁极部44遍及从I个N极的周向中心到与该N极在周向上相邻的I个S极的周向中心的范围以上形成。在周向上比该范围还窄的情况下，不能充分地利用来自磁通密度较高的磁极的中心部的磁通，不能充分地得到本发明的效果。
[0050]此外，转位用磁极部44遍及从I个N极的周向一端部到与该N极在周向上相邻的I个S极的周向另一端部的范围以下形成。在比该范围在周向上较大的情况下，每旋转I周输出两个脉冲以上的转位信号的可能性变高，在检测转子的旋转位置的方面容易发生故障。
[0051]本例的转位用磁极部44如图2所示，遍及从I个N极43a的周向一端部到相邻的
S极43b的周向另一端部的范围(即，作为机械角为60°的范围)，在轴向上延伸。此外，本例的转位用磁极部44具有从周向的两端部朝向周向的中央部倾斜的倾斜部44a。该倾斜部44a在不达到各磁极的周向中心的范围中形成，在本例中作为机械角而以10°的范围设置。另外，倾斜部44a并不限定于直线状的倾斜，也可以是任意的曲线状的倾斜。
[0052]本例的驱动磁铁43的高度尺寸Hl为约4mm，转位用磁极部44的高度尺寸H2为约1mm。此外，如图1所示，转位用磁极部44的下端不从转子箱42的下端突出，而是与转子箱42的下端为大致同一面。
[0053]在安装板10之上，以与驱动磁铁43的转位用磁极部44在轴向(图1的上下方向)上对置的方式，配设有磁通检测器50。在本例中，作为磁通检测器50而使用具有霍尔元件和信号转换电路的霍尔1C。霍尔元件是利用霍尔效应的磁电变换元件，输出与转位用磁极部44的磁场的磁通密度成比例的电信号(电压信号)。信号变换电路基于霍尔元件的输出信号，转子部40每旋转I周输出I个脉冲的转位信号，能够检测转子部40的旋转位置。
[0054]另外，作为信号变换电路的转位信号的输出动作，可以采用例如将霍尔元件的电压信号与预先决定的基准电压进行比较、基于比基准电压高的成分输出由脉冲构成的转位信号的方法、或在霍尔元件的电压信号超过基准电压后在零交叉的定时输出由脉冲构成的转位信号的方法等公知的方法。
[0055]根据具有以上结构的本例的无刷马达，由于使转位用磁极部44向轴向而非径向突出，所以不需要在转子箱42上设置窗部(开口)，能够抑制马达效率的下降。
[0056]此外，一般在具备转位检测机构的无刷马达中，转位用磁极部44与磁通检测器50的间隙设定得非常窄为Imm左右，但该间隙因为构成马达的多个零件的轴向尺寸误差累积而有制品间不均匀的趋向。因此，需要考虑该间隙的偏移而将间隙设计得稍大，以使转位用磁极部44与磁通检测器50不接触。但是，转位用磁极部44与磁通检测器50的间隙越大，由转位用磁极部44产生的磁场带来的电信号越小。
[0057]因而，如果仅限于磁通密度比磁极的周向中央部小的距N极与S极的边界为较小的范围形成转位用磁极部，则因为使用马达时的环境温度的变化或起因于上述那样的间隙的偏移的磁场的下降，容易受到磁干扰的影响。结果，不能输出转位信号，或转位信号的发生位置变化等，不能精度良好地检测转子部的旋转位置。
[0058]所以，在本例的无刷马达中，将转位用磁极部44的突出范围设定为从I个N极43a的周向中心到与该N极43a在周向上相邻的I个S极43b的周向中心的范围以上、且从该N极43a的周向一端部到该S极43b的周向另一端部的范围以下，利用来自磁通密度较高的磁极的中心部的磁通输出转位信号。由此，根据本例的无刷马达，转位用磁极部44与磁通检测器50的相对的定位精度被缓和，能够提高马达的组装作业性，并且能够得到可靠性更高的转位信号。
[0059]此外,在本例的无刷马达中，通过在转位用磁极部44上形成倾斜部44a,能够有效地抑制驱动磁铁43的缺口或裂纹。此外，通过将倾斜部44a在不达到各磁极的周向中心的范围中形成，能够在抑制驱动磁铁43的缺口或裂纹的同时，最大限度利用磁通密度较大的周向中央部产生的磁场而得到转位信号。
[0060]以上，说明了本发明的一实施方式例，但在不脱离本发明的主旨的范围内能够将上述实施方式例适当地变形。
[0061]例如，关于驱动磁铁，可以采用图3所示那样的各种各样的形式。另外，图3所示的结构也是12极磁化，但磁极数没有被任何限定。
[0062]图3 (a)所示的驱动磁铁43是在不设置倾斜部的情况下将转位用磁极部44形成在最大限度的范围中的例子。
[0063]图3 (b)所示的驱动磁铁43是在不设置倾斜部的情况下将转位用磁极部44形成在最小限度的范围中的例子。
[0064]图3 (C)所示的驱动磁铁43是将转位用磁极部44形成在最大限度的范围中、并将两个倾斜部44a设置到各磁极的周向中心的例子。
[0065]图3 (d)所示的驱动磁铁43是将两个曲线状的倾斜部44a设置到各磁极的周向中心的例子。
[0066]在利用图3(a)?图3(d)那样的驱动磁铁的情况下，也能够利用来自磁通密度较高的磁极的中心部的磁通来输出转位信号，不易受到磁干扰的影响，能够得到可靠性较高的转位信号。
【权利要求】
1.一种外转子型的无刷马达，其特征在于， 具备: 旋转轴； 转子箱，与上述旋转轴一体地旋转； 圆筒状的驱动磁铁，固定在上述转子箱的内侧，在周向上交替地被磁化为N极及S极； 磁通检测器；以及 上述驱动磁铁在从I个N极的周向中心到与上述I个N极相邻的I个S极的周向中心的范围以上、且从上述I个N极的周向一端部到上述I个S极的周向另一端部的范围以下，具有伸出到轴向的一端侧的转位用磁极部； 上述磁通检测器在轴向上被配设在与上述转位用磁极部对置的位置。
2.如权利要求1所述的外转子型的无刷马达，其特征在于， 上述转位用磁极部具有从周向的两端部朝向周向的中央部倾斜的倾斜部。
3.如权利要求2所述的外转子型的无刷马达，其特征在于， 上述倾斜部在没有达到各磁极的周向中心的范围内形成。
4.如权利要求1?3中任一项所述的外转子型的无刷马达，其特征在于， 上述转位用磁极部的下端配设在与上述转子箱的下端大致同一面上。
【文档编号】H02K11/00GK104426318SQ201410287309
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】土屋昌久 申请人:东京零件工业股份有限公司