JP2002136034A - Dcブラシレスモータ - Google Patents
DcブラシレスモータInfo
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Abstract
ネット型モータであっても、組み立てが容易で、うず電
流損を低減した高効率で発熱の少ないDCブラシレスモー
タを提供する。 【解決手段】 外径φ12mm以下のインナロータマグネッ
ト型のDCブラシレスモータにおいて、界磁コイルの外周
部円筒軸方向に位置する該モータステータ部の少なくと
もインナーロータマグネット全長の外装領域幅に、磁性
材料からなる互いに電気的に絶縁された複数枚の略リン
グ状積層コアを配置し、さらに前記界磁コイル及び通電
のための給電機構部品、及び前記積層コアを、ステータ
円筒軸方向両端に位置する該モータのフランジ嵌合部を
形成しつつ樹脂により一体成形し、かつ前記積層コア外
周部が露出したステータ構造とする。
Description
精密測定装置などに用いられる小径DCブラシレスモータ
の改良構造であり、より詳細には、輸液ポンプ又は透析
用ポンプ等に用いられる外径φ12mm以下のインナーロー
タマグネット型のDCブラシレスモータの鉄損・発熱対策
に関するものである。
のDCブラシレスモータは、ハウジングとして金属磁性材
料を切削加工、又はプレス加工等により形成した単一鋼
塊の略円筒状のパーツ部品を用いるのが一般的であっ
た。
ように、円筒状マグネット4とその中心を貫通するシャ
フト3からなるインナーロータ部全体を、円筒状ハウジ
ング1の両端開口部に位置するフランジ2の軸中心位置
で、軸受6により回転自在に軸支し、これをハウジング1
内に固定配置した界磁コイル5への通電・転流により発
生する回転磁界により回転駆動させるDCブラシレスモー
タ110が知られている。
のようなインナーロータマグネット型DCブラシレスモー
タ110では、モータ動作時のロータ回転中に、ロータマ
グネット4の磁束が、磁性材料からなるハウジング1を横
切るため、ハウジング1中にうず電流が流れ、鉄損が発
生するという問題が以前から指摘されていた。
のモータ構成の場合、ハウジングが一体の単一鋼塊であ
り、電気抵抗が小さく、うず電流が流れやすいため、結
果的にうず電流損の増大や、発熱の促進を大きく招いて
いた。
ハウジング内部に、薄板状の積層鋼板(コア)を軸方向
に多重に収めた二層ハウジング構造とすることにより、
うず電流を流れにくくする手段が提案されている。しか
し積層鋼板(コア)をハウジング内に内包する場合、ハ
ウジングとなる外装ケースの厚み分、モータ外径寸法が
増大してしまい、小径化が難しく、また各部品の小型化
にともなう組み立てのしにくさから、工数が増大し、特
に外径φ12mm以下の小径モータには適用が困難であっ
た。
φ12mm以下の小径のインナーロータマグネット型モータ
であっても、組み立てにくさによる工数の増大を解消す
るとともに、うず電流損を低減し、高効率で発熱の少な
いモータを提供することを目的とする。
めに、請求項1に係るDCブラシレスモータにあっては、
外径φ12mm以下のインナロータマグネット型のDCブラシ
レスモータにおいて、界磁コイルの外周部円筒軸方向に
位置する該モータステータ部外装の少なくともインナー
ロータマグネット全長の領域幅に、磁性材料からなる互
いに電気的に絶縁された複数枚の略リング状積層コアを
配置し、さらに前記界磁コイル及び通電のための給電機
構部品、及び前記積層コアを、ステータ円筒軸方向両端
に位置する該モータのフランジ嵌合部を形成しつつ樹脂
により一体成形し、かつ前記積層コア外周面が露出した
ステータ構造のDCブラシレスモータとするものである。
たはそれ以下の小径のインナーロータマグネット型DCブ
ラシレスモータであっても、従来のハウジング相当部、
つまり本発明における積層コアの電気抵抗が増加するた
め、うず電流が流れにくくなり、これによりうず電流損
を大幅に低減することができ、かつ、この発明によれ
ば、従来の形態に対し、モータ全体の外径寸法を増加さ
せることなく総磁路断面積(積層コア総断面積)を同一
に維持することができる。よってモータ特性を低下させ
ることはない。
周表面が露出する構造であるため、外部外気と接する接
触面積が大きくなり、効率的な放熱が行える。
あっては、前記略リング状積層コアの内径の一部に、少
なくとも一箇所以上の樹脂導入溝を形成する。これは射
出成形機からの樹脂の導入をスムーズにする役目と、樹
脂が充填されることにより積層コアの軸回転方向のずれ
止めの役割を果たすものである。
あっては、前記略リング状積層コアの外径の一部に、少
なくとも一箇所以上の樹脂導入溝を形成する。これによ
り得られる効果は前記内径の一部に樹脂導入溝を設けた
場合と同様であり、またその他の形態としては、前記積
層コア内外径の凹溝形状以外として、例えば略リング状
積層コア板面上に一箇所以上の貫通穴部を設けても前記
溝と同様な効果が得られる。
モータにあっては、前記一体成形する樹脂材料として、
バルクモールディングコンパウンド(BMC)、エポキ
シ、あるいはその充填材含有物の熱硬化性樹脂、66ナイ
ロン、PBT、PPS、あるいはそれらの充填材含有物の熱可
塑性樹脂を用い、耐熱性、寸法精度を考慮して適宣選定
する。また前記充填材は例えば、酸化アルミニウム、窒
化アルミニウム等の熱良伝導性素材であることが望まし
い。
の外装ハウジングケースが不要となり、外径寸法の増大
を解消できるとともに、界磁コイル、給電機構部品、略
リング状積層コアがコンパクトに一体部品構造とできる
ため、組み立ての簡易化による工数低減を実現できる。
て、高効率で発熱の少ないDCブラシレスモータが実現で
きる。さらに、積層コア外周面が露出しているため、放
熱が効率的に行われ、発熱を抑制することができる。
スモータの好適な実施の形態について、図を参照し、詳
細に説明する。なお、本発明はこの実施の形態に限定さ
れるものではなく、下記形態の構造は説明のための一例
とする。
ラシレスモータの構成を示す側断面図である。この構造
は、インナーロータマグネット型のDCブラシレスモータ
100として、円筒状マグネット4とその中心を貫通するシ
ャフト3からなるインナーロータ部を、略リング状積層
コア11の両端フランジ嵌合部9に位置するフランジ2の軸
中心位置で軸受6により回転自在に軸支し、これを積層
コア11内径側に固定配置した界磁コイル5への通電・転
流により発生する回転磁界により回転駆動させる外径φ
12mmのモータである。
に、磁性材料を切削、又はプレス加工等により形成した
単一鋼塊の略円筒状のパーツ部品を用いるものではな
く、図1の丸枠内で示す略リング状薄葉鋼板11Aの複数
枚重ね合わせにより形成されており、同積層コア11と界
磁コイル5、給電機構部品7とを、樹脂でインサートモー
ルドにより一体化し、ステータを構成している。
ータマグネット型DCブラシレスモータでは、磁性材料か
らなる前記薄葉鋼板(積層鋼板)11A、11B、11C、…か
らなる積層コア11を狭支するように、積層コア11、界磁
コイル5、給電機構部品7、及び補強板7'を樹脂で一体に
モールド成形し、その際、同時にフランジ嵌合部9を形
成している。また積層コア11の外周面は外部に露出して
おり、界磁コイル5への通電により発生した熱、あるい
は鉄損に起因した熱等を積層コア11を介して直接外気へ
放熱ができる構造となっている。
板適用の効果は既に知られているが、図1のような外径
φ12mm、またはそれ以下の小径のインナーロータマグネ
ット型DCブラシレスモータにおいては、その適用が寸法
的な制限のため難しく実用化できなかったが、これに対
し図1に示す樹脂モールド一体化構造のものは、外装ケ
ースが不要になり、寸法上も小径化が可能となる。
板(積層鋼板)11A、11B、11C、…は、例えばケイ素鋼
板が用いられ、薄葉状の鋼板間は絶縁されており、全体
の積層コアとして電気抵抗が大きくなるため、うず電流
が流れにくくなり、有効トルクの拡大と発熱の抑制がで
き、よって総合的にモータ性能を考えた場合、同一外径
寸法でもモータの高性能化を図ることができる。また、
構造は積層コア外周面が露出しており、コイル通電によ
り生成した熱、あるいは鉄損に起因した熱等は効率よく
放熱される。
構造)と従来例(例えば図2の構造)との損失比率ηLO
SS とモータ外装表面の発熱飽和温度Tの比較値を示
す。両者はステータ構造が異なる以外、外形寸法・マグ
ネット材質及び寸法・軸受・界磁コイルなどを含め同一
仕様である。またモータ駆動電圧は共にDC 5 Vとし、無
負荷運転テストを行った。また、環境温度は25℃一定と
した。
電流Io (mA)および起動電流Is (mA)を実測し、損失比
率ηLOSS (%)=[無負荷電流Io (mA)/起動電流Is
(mA)]×100の計算式により算出した。
損失比率40.3%、ハウジング飽和温度44℃であるのに対
し、本発明の実施例の損失比率は6.8%、ステータ部
(積層コア部分)飽和温度29℃であり、明らかに本発明
の効果が定量的に確認できた。
インナーロータマグネット型DCブラシレスモータを例に
とって説明したが、詳細はこれに限定されるものではな
い。
例えば外径φ12mm、またはそれ以下の小径のインナーロ
ータマグネット型DCブラシレスモータであっても、モー
タ外径を増加させることなく、うず電流損とそれに起因
した発熱を大幅に低減することができる。
成したので、ヨーク部全体が互いに絶縁された薄葉鋼板
により電気的に分割され、電気抵抗が増大し、ヨーク内
に発生するうず電流が小さくなるため、うず電流損が低
減される。
び通電のための給電機構部品(例えばFPCと補強板)
と、前記界磁コイル外周部円筒軸方向に位置する略リン
グ状積層コアとを、樹脂により一体成形し、かつ同略リ
ング状積層コアの外周表面を外部に露出する構造とした
ので、界磁コイル通電により発生した熱、あるいはヨー
ク部分での鉄損に起因した熱などを、効率よくモータ外
部に放熱することができ、モータの発熱飽和温度を抑制
することができる。よって、発熱抑制によるモータの高
性能化を図ることができる。
により、組み立て部品点数を削減することができるた
め、モータの組立工数、組立時間を低減することができ
る。
アの少なくとも一箇所以上に、樹脂導入溝が形成されて
いるので、製造工程時に射出成形機からの樹脂の導入を
スムーズにできるとともに、樹脂が溝に充填されること
により積層コアの軸回転方向のずれを防止でき、また、
樹脂部と積層コアとの結合強度を向上させることができ
るため、ステータとしての必要強度を確保することがで
きる。
の構成を示す側断面図。
図。
Claims (6)
- 【請求項1】 外径φ12mm以下のインナロータマグネッ
ト型のDCブラシレスモータにおいて、界磁コイルの外周
部円筒軸方向に位置する該モータステータ部外装の少な
くともインナーロータマグネット全長の領域幅に、磁性
材料からなる互いに電気的に絶縁された複数枚の略リン
グ状積層コアを配置し、さらに前記界磁コイル及び通電
のための給電機構部品、及び前記積層コアを、ステータ
円筒軸方向両端に位置する該モータのフランジ嵌合部を
形成しつつ樹脂により一体成形し、かつ前記積層コア外
周面が露出したステータ構造であることを特徴とするDC
ブラシレスモータ。 - 【請求項2】 前記略リング状積層コアの内径の一部
に、少なくとも一箇所以上の樹脂導入溝が形成されてい
ることを特徴とする請求項1記載のDCブラシレスモー
タ。 - 【請求項3】 前記略リング状積層コアの外径の一部
に、少なくとも一箇所以上の樹脂導入溝が形成されてい
ることを特徴とする請求項1記載のDCブラシレスモー
タ。 - 【請求項4】 前記一体成形する樹脂材料が、バルクモ
ールディングコンパウンド(BMC)、エポキシ、あるい
はその充填材含有物の熱硬化性樹脂、66ナイロン、PB
T、PPS、あるいはそれらの充填材含有物の熱可塑性樹脂
であることを特徴とする請求項1記載のDCブラシレスモ
ータ。 - 【請求項5】 前記充填材が、酸化アルミニウム、窒化
アルミニウム等の熱良伝導性素材であることを特徴とす
る請求項4記載のDCブラシレスモータ。 - 【請求項6】 前記給電機構部品がFPCであることを特
徴とする請求項1記載のDCブラシレスモータ。
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