JP2002354773A - スケルトン型無整流子電動機 - Google Patents
スケルトン型無整流子電動機Info
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Abstract
(maneuverability)及び効率を向上し得るスケルトン型
無整流子電動機を提供すること。 【解決手段】 スケルトン型無整流子電動機において回
転軸13が嵌合された回転子11と、該回転子11が嵌
合される回転子受容部33a、36aを有する第1及び
第2固定子コア32、35がそれぞれ分離して形成され
て、相互対向するように配設される固定子31と設け
た。
Description
流子電動機に係るもので、詳しくは、漏洩磁束(leakage
flux)が小さく、可動特性(maneuverability)及び効率
を向上し得るスケルトン型無整流子電動機に関するもの
である。
動機では、図9に示すように、回転子111と、該回転
子111が空隙を有して収容される固定子121と、回
転子111の回動及び制御を行うための駆動制御回路
(図示されず)を含むPCB(Printed Circuit Board)
151と、固定子121の側方に結合されてPCB15
1が収納されたPCBカバー153とを備え、回転子1
11は円筒型の永久磁石に構成されて中心に回転軸11
2が嵌合されている。
に、回転子111が収容される第1回転子収容部125
a及び第2回転子収容部125bが一緒にほぼ円状に穿
孔形成された固定子コア123と、該固定子コア123
に係合されるボビン127と、該ボビン127の外周面
に巻線されて交番に電源が印加されるコイル129とを
包含して構成されている。
れた状態で外方側に配設され、該回転子111の磁極(m
agnetic pole)の位置によって相互交番に磁極が形成さ
れる第1回転子収容部125a及び第2回転子収容部1
25bがそれぞれ一緒に穿孔形成された第1固定子コア
124aと、ボビン127を貫通して第1固定子コア1
24aに係合されることで磁路(magnetic path)を形成
する第2固定子コア124bとを備えて、第1固定子コ
ア124a及び第2固定子コア124bはそれぞれ複数
の鋼板が積層してリベット131により締結され、第1
固定子コア124aの表面両方側にはそれぞれ貫通孔1
33が穿孔形成されて構成されている。
転子収容部125b間には相互対向して1対の移動止め
部135が形成されて回転子111が初期に回動すると
きトルクが零の位置で整列されないようにし、回転子1
11の回転軸112の両方側には該回転軸112を支持
する1対のベアリング137がベアリングハウジング1
39の内部にそれぞれ収納されている。
リングハウジング139は、各ベアリング137がそれ
ぞれ収容されるベアリング収容部141と、該ベアリン
グ収容部141から回転子111の外周面方向に所定長
さ突成されて、回転子111の外周面の一部を覆う延長
収容部143とから構成されている。延長収容部143
の外方側には、第1固定子コア124aの貫通孔133
に挿合されて、中心にネジ147により締結されるボス
145が形成されている。
153の表面上部には、回転子111の軸中心線の真上
の第1回転子収容部125a及び第2回転子収容部12
5bの水平中心線から90度の位相差を有する位置に、
回転子111の回転位置を検出する位置検出センサー
(未図示)の収容部155が装着されている。
成された従来技術によるスケルトン型無整流子電動機に
おいては、第1回転子収容部125aと第2回転子収容
部125bとが一体に形成されてあるため、連結部位か
ら漏洩磁束(leakage flux)が発生して、有効磁束が減少
することで効率が低下するという問題がある。
の外径を増大するときは、増大された回転子111の外
径に対応して固定子121の大きさを増大すべきである
ため、製品の小型化を図り得ないという問題がある。
転子111の露出領域を覆うように延長収容部143が
導体のベアリングハウジング139に一体に延長形成さ
れているので、該延長収容部143により渦電流損失(e
ddy current loss)が発生するという問題がある。
止め部135を拡大させると、空隙が相対的に増大され
るので、電動機の効率が低下するという問題がある。更
に、位置検出センサーが第1回転子収容部125a及び
第2回転子収容部125bの水平中心線と90度になる
位置に配置されて、回転位置を検出するようになってい
るので、回転子111の磁極が変更されて、他のコイル
129に電源が印加するとき、インダクタンス成分によ
って実質的に印加される電流のピーク値に至るまでの時
間が遅延されるという問題がある。
においては、直流電源を利用するようになっているの
で、比較的高価で大きい直流電源供給装置を別途に設け
なければならないという問題がある。本発明は、このよ
うな従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、漏洩磁
束を減少して、起動特性及び効率を向上し得るスケルト
ン型無整流子電動機を提供することを目的とする。
るため、本発明に係るスケルトン型無整流子電動機にで
は、中心に回転軸が嵌合されて永久磁石として形成され
た回転子と、該回転子が回動自在に嵌合される固定子
と、該固定子の側方に形成されて駆動制御回路を有する
駆動制御部としてのPCBが収納されたPCBカバー
と、前記固定子の両方側の前記回転軸の両方端に各ベア
リングを介して嵌合された各回転軸支持部とから構成さ
れることを特徴とする。
の外周面と所定空隙を有して該回転子が嵌合されるよう
に、相互対向してほぼ半円状に上部側辺が切削形成され
た第1回転子受容部及び第2回転子受容部をそれぞれ有
する第1固定子コア及び第2固定子コアにより構成され
ることを特徴とする。
く所定長さ延長された後、内方側に直角に屈曲されて継
続されることでボビンが外周面に係合される屈曲部が屈
曲されて、先方端に前記第1固定子コアの先方端の係合
溝に係合される係合突条が突成されることを特徴とす
る。
第1固定子コアの前記第1回転子受容部の外周縁下方に
細長く延長された延長部が形成され、該延長部の先方端
に係合溝が切削形成されて該係合溝に前記第2固定子コ
アの係合突条が係合されることを特徴とする。
の実施形態を説明する。本発明に係るスケルトン型無整
流子電動機においては、図1に示すように、中心に回転
軸13が嵌合されて永久磁石として形成された回転子1
1と、該回転子11が回動自在に嵌合される固定子31
と、該固定子31の側方に形成されて駆動制御回路を有
する駆動制御部としてのPCB51が収納されたPCB
カバー57と、固定子31の両方側の回転子13の両方
端に各ベアリング12、22を介して嵌合された各回転
軸支持部14、21とから構成されている。
転軸支持部14、21においては、両方縁に1対のネジ
ボス18、23がそれぞれ突成された皿状に形成され、
それらネジボス18、23の中心には貫通孔19、25
が穿孔形成され、各回転軸支持部14、21の外方側壁
の中心には軸孔を有した外部ボス14a、21aが外方
向に突成され、それら外部ボス14a、21aの内部に
各ベアリング12、22がそれぞれ挿合されることで、
各ベアリング12、22に軸支された回転軸13の両方
端が、各外部ボス14a、21aの軸孔をそれぞれ貫通
して嵌合されるようになっている。
される回転軸13の前後両側には、該回転子11に外部
から異物が接近することを防止するために、環状の第1
分離部材26及び第2分離部材29がそれぞれ嵌合され
るが、それら第1分離部材26及び第2分離部材29の
外周面両方にはC字状の溝部を有した固定結合部27、
30がそれぞれ突成され、それら固定結合部27、30
間の第1分離部材26の外周面両方には、後述する第1
固定子コア32と第2固定子コア35間の第1分離空間
33dおよび第2分離空間33eを遮蔽するための遮蔽
突条28が突成され、第1分離部材26及び第2分離部
材29の内部に固定子11が挿合されて、後述する第1
固定子32および第2固定子35間に挿合されるように
なっている。
回転子11の外周面と所定空隙を有して該回転子11が
嵌合されるように、相互対向してほぼ半円状に上部側辺
が切削形成された第1回転子受容部33a及び第2回転
子受容部36aをそれぞれ有する第1固定子コア32及
び第2固定子コア35により構成されている。第2固定
子コア35は、下方が細長く所定長さ延長された後、内
方側に直角に屈曲されて継続延長されることで後述する
ボビン39が外周面に係合される屈曲部36cが形成さ
れて、先方端に第1固定子コア32の先方端の後述する
係合溝33cに係合される係合突条36dが突成され
る。
第1固定子コア32の第1回転子受容部33aの外周縁
下方に細長く延長された延長部33bが形成され、該延
長部33bの先方端に係合溝33cが切削形成されて該
係合溝33cに第2固定子コア35の係合突条36dが
係合されるようになっている。
れぞれ鋼板を切断して積層した後リベットにより締結す
るためのリベット孔38がそれぞれ穿孔形成され、両方
側にネジ孔37がそれぞれ穿孔形成されて、ここに、各
回転支持部14、21の各ネジボス18、23がネジに
より螺合されることで、第1固定子コア32及び第2固
定子コア35は、各第1及び第2回転子受容部33a、
36a間に第1、第2分離空間33d、33eを維持し
ながら相互対向して配設されるようになって、漏洩磁束
を抑制することができる。
転子受容部36aがそれぞれ切削形成される第1固定子
コア32と第2固定子コア35間の第1分離空間33d
及び第2分離空間36eに近接されるそれら第1固定子
コア32及び第2固定子コア35の外周縁が外方に屈曲
延長して形成される各移動止め部33e、36fは、
0.3〜1mmの幅を有して相互対向して形成され、そ
れら第1固定子コア32の移動止め部33e及び第2固
定子コア35の移動止め部36fは、回転子11の回転
軸13を中心として、第1及び第2回転子受容部33
a、36aの一方端から回転子11の回転方向に所定中
心角(Q=10〜20°)を有して、それら第1及び第
2回転子受容部33a、36aの半径よりも大きく形成
することで、固定子の大きさを拡大せずに、第1、第2
分離空間33d、36eと、第1及び第2固定子コア3
2、35の移動止め部33e、36fのみを利用して、
電動機の出力を増大することができる。
Vと45°をなすように磁極中心線LMを構成すること
で、第1及び第2分離空間33d、36eにより、各移
動止め部33e、36fを大きくすることなく、磁極中
心線LMと線方向中心線LVとのなす角を大きくして、電
動機の効率を低下することなく、電動機の初期起動特性
を向上することができる。
定子コア35の屈曲部36cにはボビン39が係合さ
れ、該ボビン39の外周面には第1コイル40a及び第
2コイル40bがそれぞれ巻回され、ボビン39の側方
には回転子11を制御するための制御部を有するPCB
51が収納されたPCBカバー57が装着されている。
いては、回転子11の回動を制御する駆動回路52と、
使用電源に連結されて交流電源を減圧させるACキャパ
シタ54と、該ACキャパシタ54により減圧された電
源を整流する整流回路55とから構成され、PCBカバ
ー57の上方には回転子11の回転位置を検出する位置
検出センサー(図示されず)が収納されるセンサー収納
部59が形成されている。
給されるとき、インダクタンス成分によって実質的に印
加する電流がピーク値に到着することが遅延することを
勘案して回転子11の磁極を予め感知し得るように、縦
中心線LVから回転子11の回転方向と反対方向に10
〜20°の中心角離れた位置に装着する。
方側が連結されて他方側は回転子11の回転軸13と平
行にボビン39の下方にACキャパシタ54が突成さ
れ、該ACキャパシタ54は外部から供給される使用電
源をほぼ1/5〜1/10に減圧させる。
11は、第1分離空間33d及び第2分離空間36e
と、第1移動止め部33e及び第2移動止め部36fに
よって、初期起動が有利に、回転方向を沿って電動機の
縦中心線LVから45°の回転角を有したポイントに磁
極の中心線が整列される。且つ、ACキャパシタ54は
外部から供給された電源を減圧してこれを整流回路55
が整流して、第1コイル40aまたは第2コイル40b
に供給する。
り回転子11の磁極の位置が検出されると、駆動回路5
2により検出されることで第1コイル40aまたは第2
コイル40bに直流電源が供給され、よって、回転子1
1が回動される。一方、第1及び第2分離部材26、2
9は、外部から異物質が回転子11に接近することを遮
断し、第1分離材料26の遮蔽突条28が第1分離空間
33d及び第2分離空間36eに近接されることで、異
物質がそれら各分離空間33d、36eに吸入されるこ
とが防止される。
ルトン型無整流子電動機においては、第1回転子受容部
及び第2回転子受容部が相互分離されるように固定子を
構成してあるため、漏洩磁束による有効磁束の損失を抑
制して効率を向上し得るという効果がある。固定子を大
きく構成することなく、只、第1及び第2分離空間のみ
を回転子の回転方向の固定子に切削形成することで、製
品の縮小化を図り得るという効果がある。
を導体を用いて覆うことなく、不導体の分離部材を用い
て覆うようになってあるため、渦電流の発生を防止し
て、異物質の侵入を防止し得るという効果がある。
して、回転子の位置が検出されるように位置検出センサ
ーを配置することで、回転子の回動に対応して磁束を形
成して、効率を向上し得るという効果がある。
と整流をする整流回路とをPCBに一緒に収納すること
で、直流電源供給のための附帯設備を省いて製品の縮小
化を図り得るという効果がある。
成を示した分解斜視図である。
る。
る。
PCBカバーの側面図である。
構成を示した概略縦断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 回転軸が嵌合された回転子と、 前記回転子が嵌合されるように、回転子受容部が切削形
成された第1及び第2固定子コアと、それら第1、第2
固定子コアに係合されたコイル巻線部と、それらコイル
巻線部に巻回されたコイルとを包含して形成された固定
子とを具備し、 前記第1、第2固定子は、相互電気的に分離されて、前
記回転子の回転軸を基準に、相互対向して配設されるよ
うに構成されることを特徴とするスケルトン型無整流子
電動機。 - 【請求項2】 前記回転子受容部は、ほぼ半円状に切削
形成された第1回転子受容部及び第2回転子受容部から
なり、 前記第1回転子受容部の上下両方端と、前記第2回転子
受容部の上下両方端とは、それぞれ第1分離空間及び第
2分離空間に離れて、前記第1固定子コア及び第2固定
子コアが対向させて配置されている特徴とする請求項1
記載のスケルトン型無整流子電動機。 - 【請求項3】 前記第1及び第2分離空間は、それぞれ
幅が0.3〜3mmであることを特徴とする請求項2記
載のスケルトン型無整流子電動機。 - 【請求項4】 前記第1固定子コア及び第2固定子コア
の第1及び第2回転子受容部の上下両方端の外周縁は、
それぞれ外方側に屈曲延長して形成されることを特徴と
する請求項2記載のスケルトン型無整流子電動機。 - 【請求項5】 前記第1及び第2回転子受容部の上下両
方端の外周縁は、前記回転子の回転方向にそれら第1及
び第2回転子受容部の径よりも大きくなるように外方側
に所定長さ屈曲延長形成されることで、1対の移動止め
部がそれぞれ対向させて形成されることを特徴とする請
求項2記載のスケルトン型無整流子電動機。 - 【請求項6】 前記第1及び第2回転子受容部の縦中心
線を基準に、前記回転子の回転方向の反対側から円周角
10〜20°離れた位置に、前記回転子の回転位置を検
出するセンサーが装着されることを特徴とする請求項1
〜5の何れか1つに記載のスケルトン型無整流子電動
機。 - 【請求項7】 前記スケルトン型無整流子電動機は、前
記回転子の回転軸方向のコイル巻線部に結合されて、前
記回転子を駆動及び制御する駆動制御部が包含され、該
駆動制御部は回転位置検出センサーが収納されるセンサ
ー収納部が形成されることを特徴とする請求項6記載の
スケルトン型無整流子電動機。 - 【請求項8】 前記回転子の両方側には、前記回転子の
回転軸を回動自在に軸支する1対の回転軸支持部と、前
記固定子間に介在されて固定子と回転軸とを分離させる
ための1対の分離部材が更に配設されていることを特徴
とする請求項1〜7中何れか1つに記載のスケルトン型
無整流子電動機。 - 【請求項9】 前記分離部材には、前記各分離空間を遮
蔽するための遮蔽突条が突成されてあることを特徴とす
る請求項2〜8中何れか1つに記載のスケルトン型無整
流子電動機。 - 【請求項10】 前記スケルトン型無整流子電動機は、
前記回転子の回転軸方向の前期コイル巻線部の一方側に
装着され、電動機の駆動及び制御をするための駆動制御
部を包含し、該駆動制御部は駆動回路が形成されたPC
Bであることを特徴とする請求項1記載のスケルトン型
無整流子電動機。 - 【請求項11】 前記PCBは、使用電源に連結されて
該使用電源を減圧させるACキャパシタと、該ACキャ
パシタにより減圧された電源を整流する整流回路とを更
に包含することを特徴とする請求項10記載のスケルト
ン型無整流子電動機。
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