JP2002165393A - ブラシレスモータ - Google Patents

ブラシレスモータ

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JP2002165393A
JP2002165393A JP2000359821A JP2000359821A JP2002165393A JP 2002165393 A JP2002165393 A JP 2002165393A JP 2000359821 A JP2000359821 A JP 2000359821A JP 2000359821 A JP2000359821 A JP 2000359821A JP 2002165393 A JP2002165393 A JP 2002165393A
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Japan
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rotor
brushless motor
rotor body
magnet mounting
magnet
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Tsugiyoshi Ono
次良 小野
Osamu Sakurai
修 桜井
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Toshiba TEC Corp
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Toshiba TEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回転子に設けられたマグネット取付孔からマグ
ネットが脱落するのを確実に防止できる様にしたブラシ
レスモータを提供すること。 【解決手段】モータケース12に取り付けられ且つ回転
子用穴15aを有する固定子15と、回転子用穴15a
内に配設される回転子Rを具備したブラシレスモータで
あって、回転子Rは、磁性材の回転子本体19と、回転
子本体19をモータケース12に回転自在に保持する回
転軸17と、回転子本体17の周面に沿って円弧状に延
び且つ回転子本体19の軸線方向の両端面に開口するマ
グネット取付孔20と、マグネット取付孔20内に嵌着
されて回転子本体19を磁化する永久磁石21を備える
ブラシレスモータと、前記回転子の軸線方向の両端面に
取り付けられてマグネット取付孔の開口端を閉成する端
板22,23を備えたブラシレスモータ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転子に軸線方向
の両端面に開口するマグネット取付孔を設けて、このマ
グネット取付孔内に回転子を磁化する永久磁石を嵌着し
たブラシレスモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ブラシレスモータとしては、図5
に示したようなものが考えられている。この図5におい
て、1はモータケース、2はモータケース1に取り付け
られた固定子、3は固定子2に設けられた駆動コイル、
4は固定子2の回転子用穴2a内に配設された磁性材の
回転子(ロータ)、5は回転子4をモータケース2に回
転自在に保持する回転軸(ロータシャフト)、6は回転
子4の周面に沿って円弧状に延び且つ回転子4の軸線方
向の両端面に開口するマグネット取付孔(図6,図7参
照)、7はマグネット取付孔6内に嵌着されて回転子4
を磁化する永久磁石である。このブラシレスモータにお
いては、駆動コイル3に印加される電圧の位相制御をす
ることにより、回転子4の回転を制御する構造となって
いる。
【0003】上述の永久磁石7は、射出成形によりマグ
ネット取付孔6内に形成することが考えられている。即
ち、射出成型器によりネオジボロン鉄(ネオジミウム−
鉄−ボロン磁石)の粉末を溶融させた12ナイロンに混
合して、この溶融混合したネオジボロン鉄の粉末と12
ナイロンを成形型に配設した回転子4のマグネット取付
孔6内に射出して充填した後、マグネット取付孔6内で
ネオジボロン鉄の粉末と12ナイロンの溶融物を固化さ
せることにより、永久磁石7をマグネット取付孔6内に
形成することが考えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この様なブラシレスモ
ータにおいては、駆動コイル3に電圧を印加して作動さ
せると、駆動コイル3が内部を流れる電流により発熱し
て、全体の温度が上昇するのが普通である。
【0005】しかし、12ナイロンは140〜150で
軟質化するため、ブラシレスモータの使用条件によって
は温度上昇により永久磁石7が軟化して、ブラシレスモ
ータの振動や遠心力によりマグネット取付孔6から脱落
する虞があった。
【0006】また、永久磁石7は、マグネット材料の粉
末をマグネット取付孔6内に充填して、この粉末を焼結
によって形成することも考えられる。しかし、この場合
も、ブラシレスモータの振動や遠心力により永久磁石7
がマグネット取付孔6から脱落する虞があった。
【0007】また、回転子4は高速回転するために、回
転子4の中心から所定半径の部分では周方向全体に重量
バランスが取れている(周方向全体に重量が同じであ
る)のが望ましい。この回転子4の中心から所定半径の
部分で重量が異なる部分があると、回転子4を高速回転
させたときに、回転子4が重量バランスが取れていない
部分で振動し、ブラシレスモータの振動の原因や振動に
伴う騒音の発生の原因となり好ましくない。
【0008】従って、図7に示したように、回転子4の
端面の一部を削り取ってバランス調整部(バランス修正
部)8を形成し、上述した回転バランスを取るようにし
ていた。このバランス調整部8は回転子4の両端面に設
けられる。
【0009】しかし、この様に回転子4の端面を削り取
ると、回転子4の内部の磁路の断面積がバランス調整部
8の部分で小さくなるため、回転子4内の磁路がバラン
ス調整部8の部分で妨げられ、複数の永久磁石7により
形成される磁極の磁束にアンバランスが生じる。この磁
束のアンバランスは回転子4の回転ムラを生じる原因と
なり、これも騒音の発生の一因となっていた。
【0010】そこで、この発明の第1の目的は、回転子
に設けられたマグネット取付孔からマグネットが脱落す
るのを確実に防止できる様にしたブラシレスモータを提
供することにある。
【0011】また、この発明の第2の目的は、回転バラ
ンスを取るために一部を削り取っても、回転子本体(回
転子鉄心)の磁路の断面積を変化させることのないブラ
シレスモータを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この第1の目的を達成す
るため、請求項1の発明は、モータケースに取り付けら
れ且つ回転子用穴を有する固定子と、この固定子の回転
子用穴に回転自在に配設される回転子を具備したブラシ
レスモータであって、前記回転子は、磁性材の回転子本
体と、前記回転子本体を前記モータケースに回転自在に
保持する回転軸と、前記回転子本体の周面に沿って円弧
状に延び且つ前記回転子本体の軸線方向の両端面に開口
するマグネット取付孔と、前記マグネット取付孔内に嵌
着されて前記回転子本体を磁化する永久磁石と、前記回
転子の軸線方向の両端面に取り付けられて前記マグネッ
ト取付孔の開口端を閉成する端板を備えたブラシレスモ
ータとしたことを特徴とする。
【0013】また、上述の第2の目的を達成するため、
請求項2の発明は、請求項1に記載のブラシレスモータ
において、前記端板は非磁性材で形成されていることを
特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】[実施例1]以下、本発明の実施
例1を図1〜図3に基づいて説明する。
【0015】図1は本発明に係るブラシレスモータを備
えた電動送風機の一例を示したものである。
【0016】この電動送風機は、ブラシレスモータ(駆
動モータ)10と、このブラシレスモータ10で駆動さ
れる遠心ファン(送風ファン)11を有する。
【0017】このブラシレスモータ10は、有底筒状の
モータケース12と、このモータケース(モータフレー
ム)12の開口端部に取り付けられた端板(回転軸支持
板)13を有している。
【0018】また、このブラシレスモータ11は、モー
タケース12内に固定された固定子14を有する。この
固定子14は、回転子用穴15a及びこの回転子用穴1
5a内に多数の歯部15を有する固定子鉄心15と、固
定子鉄心15の各歯部15bに捲回された駆動コイル1
6を有する。
【0019】また、ブラシレスモータ11は、固定子1
4の回転子用穴14a内に回転自在に配設された回転子
Rを有する。
【0020】この回転子Rは、固定子14の回転子用穴
14a内に同心に配設された回転軸(ロータシャフト)
17と、回転用穴15a内に同心に配設され且つ回転軸
17に保持(固定)された回転子体(回転マグネット)
18を有する。尚、回転軸17は、モータケース12の
底壁12a及び端板13に軸受(ベアリング)17a,
17bで回転自在に保持されている。
【0021】この回転子体18は、図2〜図4に示した
様に多数の磁性材料製(磁性材)すなわち導磁性の薄板
鋼板19aを積層して形成した磁性材の回転子本体19
を有する。この回転子本体19には、周面に沿って円弧
状に延び且つ回転子本体19の軸線方向の両端面に開口
する4つのマグネット取付孔20が形成されている。ま
た、回転子体18は4つのマグネット取付孔20内にそ
れぞれ嵌着された永久磁石21を有する。この永久磁石
21は回転子14をS極とN極に交互に磁化されてい
る。
【0022】この永久磁石21は、本実施例では射出成
形によりマグネット取付孔20内に形成することにより
形成されている。即ち、永久磁石21のマグネット取付
孔20への嵌着には、まず射出成型器の成形型内に回転
子体18を配設して型締めする。次に、ネオジボロン鉄
(ネオジミウム−鉄−ボロン磁石)の粉末と12ナイロ
ン(ナイロン12)の混合体からなるペレットを射出成
型器に投入して、このペレットを射出成型器により溶融
する。そして、この溶融したネオジボロン鉄の粉末と1
2ナイロンの混合物を成形型に配設した回転子体18の
マグネット取付孔20内に射出して、マグネット取付孔
20内をネオジボロン鉄の粉末と12ナイロンの混合物
で充填する。この後、この溶融した混合物を固化させる
ことにより、永久磁石21がマグネット取付孔20内に
形成されると共にマグネット取付孔20内に固着(接着
固定)される。
【0023】更に、回転子体18は、回転子本体19の
軸線方向の両端面に取り付けられて、マグネット取付孔
20の開口端を閉成する端板22,23をバランス調整
板として有する。この端板22,23は、非磁性材で重
量の比較的大きい材料、例えば真鍮等から回転バランス
調整のために比較的に厚肉に形成されている。この端板
22,23の少なくとも一方、即ち端板22には、回転
子体18の回転バランス調整のためのバランス調整部2
4が形成されている。実際には、端板23にもバランス
調整部24と同様なバランス調整部が設けられる。
【0024】このバランス調整部24としては、端板2
2の一部を研削等により微妙に削りとったり、或いは、
端板22に金属材料を溶着させたりすることにより形成
される。本実施例では、バランス調整部24を端板22
の一部を研削等により微妙に削りとることにより形成し
ている。尚、端板22,23を形成する材料としては、
非磁性材で重量の比較的大きい材料であれば真鍮に限ら
ず他の材料であっても良い。これは、回転バランスの調
整を容易にするためである。
【0025】尚、遠心ファン11は、端板13に固定さ
れた整流板25と、回転軸17の整流板25を貫通する
端部に取り付けられた遠心ファン本体26と、ファンケ
ース12の開口端部外周に嵌着固定されて整流板25及
び遠心ファン本体26を覆うファンケース27を有す
る。27aはファンケース27の吸込口である。
【0026】次に、この様な構成のブラシレスモータの
作用を説明する。
【0027】上述の各歯部15bの駆動コイル16に駆
動電圧を印加すると共に、この駆動電圧を制御回路(図
示せず)により位相制御することにより、回転子体18
に作用する磁界が変化して、回転子体18が回転させら
れる。
【0028】この際、駆動コイル16が内部を流れる電
流によって発熱し、この発熱によりモータケース12内
の温度が上昇することになる。
【0029】一方、この回転により、回転軸17が回転
子体18と一体に回転して、遠心ファン本体26が回転
させられ、エアが吸込口27aから遠心ファン本体26
に吸引される。
【0030】この吸引させられたエアは、遠心ファン本
体26の周縁の開口26aから吐出させられた後、整流
板13の図示を省略した整流通路を介してモータケース
12内に矢印28で示したように流入する。そして、こ
のエアは、モータケース12内の固定子14や回転子体
18等の部品を冷却して、モータケース12のエア出口
12aから排気される。この際、固定子14や回転子体
18の外周面は、吸い込まれたエアが充分に接触して冷
却される。しかし、固定子鉄心25の内周と回転子体1
8の固定子鉄心15との間のエアギャップは小さく、こ
の部分を流れるエアは少ないので、固定子鉄心25の内
周側及び回転子体18の固定子鉄心15に隣接する部分
の冷却は充分ではない。従って、固定子鉄心25の内周
側及び回転子体18の固定子鉄心15に隣接する部分の
温度が他の部分よりも高くなる傾向にある。
【0031】ところで、この様なブラシレスモータ10
を用いた電動送風機は例えば電気掃除機の掃除機本体内
に組み込んで使用される。この電気掃除機を使用する外
気温度が比較的高く、電気掃除機の集塵袋がかなり目詰
まりした状態で、この電気掃除機を使用し続けると、上
述した吸込口27aに吸い込まれるエアの量が低下し
て、モータケース12内を充分に冷却できなくなる。
【0032】この場合、モータケース12内を充分に冷
却できなくなるので、モータケース12内の温度が更に
上昇して、固定子鉄心25の内周側及び回転子体18の
固定子鉄心15に隣接する部分の温度によって、永久磁
石21が軟化すると、永久磁石21にはブラシレスモー
タ10の振動や回転子体18の遠心力等によりマグネッ
ト取付孔20から脱落する力が作用する。しかし、マグ
ネット取付孔20の開口端は端板22,23で閉成され
ているので、永久磁石21はマグネット取付孔20から
脱落することはない。
【0033】尚、永久磁石21は、マグネット材料の粉
末をマグネット取付孔20内に充填して、この粉末を焼
結によって形成することも考えられる。しかし、この場
合も、ブラシレスモータ11の振動や遠心力が永久磁石
21にマグネット取付孔20から脱落する力として作用
しても、永久磁石21は端板22,23によりマグネッ
ト取付孔20から脱落するのを確実に防止される。
【0034】また、回転子体18の端板22,23は非
磁性の材料から形成されているので、回転バランスを取
るために端板22(又は23)の一部を削り取って、図
4に示したようなバランス調整部24を端板22に設け
ても、バランス調整部24が回転子本体(回転子鉄心)
19の磁路の断面積を変化させることにはならない。こ
の結果、バランス調整部24の大きさ形状等に拘わら
ず、回転子本体(回転子鉄心)19の磁路を初期設計通
りに最適な状態に維持できる。
【0035】即ち、回転子本体19の内部の磁路の断面
積がバランス調整部24の部分で小さくなることはない
ため、回転子本体19内の磁路がバランス調整部24の
部分で妨げられ、複数の永久磁石21により形成される
磁極の磁束にアンバランスが生じることはない。この結
果、磁束のアンバランスによる回転子体18の回転ムラ
が生じないので、回転子体18のアンバランスな回転に
よる騒音の発生も未然に防止できる。
【0036】以上説明した実施例では、ブラシレスモー
タ10を電動送風機の電動送風機に適用した例を示した
が、必ずしもこれに限定されるものではない。この発明
に係るブラシレスモータは他の電気機器にも使用するこ
とができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
ブラシレスモータは、モータケースに取り付けられ且つ
回転子用穴を有する固定子と、この固定子の回転子用穴
に回転自在に配設される回転子を具備したブラシレスモ
ータであって、前記回転子は、磁性材の回転子本体と、
前記回転子本体を前記モータケースに回転自在に保持す
る回転軸と、前記回転子本体の周面に沿って円弧状に延
び且つ前記回転子本体の軸線方向の両端面に開口するマ
グネット取付孔と、前記マグネット取付孔内に嵌着され
て前記回転子本体を磁化する永久磁石と、前記回転子の
軸線方向の両端面に取り付けられて前記マグネット取付
孔の開口端を閉成する端板を備えた構成としたので、回
転子に設けられたマグネット取付孔からマグネットが脱
落するのを確実に防止できる。
【0038】また、請求項2の発明は、請求項1に記載
のブラシレスモータにおいて、前記端板は非磁性材で形
成されている構成としたので、回転バランスを取るため
に端板の一部を削り取って、バランス調整部を端板に設
けても、バランス調整部が回転子本体(回転子鉄心)の
磁路の断面積を変化させることにはならない。この結
果、バランス調整部の大きさ形状等に拘わらず、回転子
本体(回転子鉄心)の磁路を初期設計通りに最適な状態
に維持できる。即ち、磁束のアンバランスによる回転子
の回転ムラが生じないので、回転子のアンバランスな回
転による騒音の発生も未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレスモータを用いた電動送
風機の断面図である。
【図2】図1の回転子と回転軸の拡大断面図である。
【図3】図1,図2の端板を除いた状態の回転子と回転
軸の斜視図である、
【図4】図3の回転子に端板を設けた状態の斜視図であ
る。
【図5】従来の回転子を有するブラシレスモータの断面
図である。
【図6】図5の回転子と回転軸の断面図である。
【図7】図5の回転子と回転軸の斜視図である。
【符号の説明】
10・・・ブラシレスモータ 12・・・モータケース 15・・・固定子 15a・・・回転子用穴 17・・・回転軸(ロータシャフト) 18・・・回転子体 19・・・回転子本体 20・・・マグネット取付孔 21・・・永久磁石 22,23・・・端板 R・・・回転子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 21/14 H02K 21/14 M 29/00 29/00 Z Fターム(参考) 5H002 AA07 AA08 AB04 AB07 AC02 AC06 AE08 5H019 AA10 CC03 CC08 DD07 EE14 5H615 AA01 BB01 BB07 BB14 PP02 PP06 PP24 SS05 SS18 SS54 TT05 5H621 GA01 GB08 HH01 JK05 5H622 CA02 CA05 CA13 CB05 DD02 PP03 PP16 PP17 PP20 QA03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モータケースに取り付けられ且つ回転子用
    穴を有する固定子と、この固定子の回転子用穴に回転自
    在に配設される回転子を具備したブラシレスモータであ
    って、 前記回転子は、磁性材の回転子本体と、前記回転子本体
    を前記モータケースに回転自在に保持する回転軸と、前
    記回転子本体の周面に沿って円弧状に延び且つ前記回転
    子本体の軸線方向の両端面に開口するマグネット取付孔
    と、前記マグネット取付孔内に嵌着されて前記回転子本
    体を磁化する永久磁石と、前記回転子の軸線方向の両端
    面に取り付けられて前記マグネット取付孔の開口端を閉
    成する端板を備えたことを特徴とするブラシレスモー
    タ。
  2. 【請求項2】前記端板は非磁性材で形成されていること
    を特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータ。
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