JP2003047211A

JP2003047211A - ブラシレスモータおよびその組立方法

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Publication number: JP2003047211A
Application number: JP2001225989A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kiyohara; 純一清原; Shigenori Inamoto; 繁典稲本
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】コギングトルクが効果的に軽減されたブラシ
レスモータを提供する。【解決手段】試験用のブラシレスモータを準備し、ロ
−タアセンブリをステータアセンブリの内側に配置す
る。このとき、ロータアセンブリがティースに吸引され
て自然に微回動して定まる安定点Ａ１における永久磁石
とティースとの位置関係を把握する（安定点把握工
程）。隣り合う安定点間の中間位置Ａ２を求め、位置決
め用の位置に定める（位置決め用位置設定工程）。組立
用のロータアセンブリおよびステータ配設基板のそれぞ
れについて、中間位置Ａ２で、位置決めマークとしての
孔部１６、１８を形成する（位置決めマーク設定工
程）。孔部１６、１８が重なるように、ロータアセンブ
リをステータアセンブリの内側に位置決めし、組立てる
（位置決め組立工程）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
およびその組立方法に関し、より詳細にはロ−タをステ
ータ配設基板に組み込むときの位置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ機器や情報機器等の駆動装置として
ブラシレスモータが広く用いられている。

【０００３】このような機器で用いるブラシレスモータ
には、正確な駆動制御性能および回転制御性能が求めら
れている。

【０００４】ブラシレスモータの一例を図４に示し、そ
の構造を簡単に説明する。

【０００５】ブラシレスモータ１は、フレキシブル基板
（ステータ配設基板）２上に載置されるロータアセンブ
リ（ロータ）３およびステータアセンブリ（ステータ）
４を有する。ロータアセンブリ３は、フレキシブル基板
２の中央に立設された固定軸２ａを外嵌するベアリング
２ｂを介して回転軸３ａを有するロータヨーク３ｂが取
り付けられ、ロータヨーク３ｂの外周にＳ極およびＮ極
が交互かつ等間隔に例えば合計１６分割して着磁された
永久磁石３ｃが取り付けられる。ステータアセンブリ４
は、ロータアセンブリ３（永久磁石３ｃ）の外周面を包
囲するようにしてフレキシブル基板２上に載置される。
ステータアセンブリ４は、例えば３相のコイル４ａが巻
線された複数個の突極付きティース（コアスロット）４
ｂが周方向に等間隔に形成される。

【０００６】ところで、上記のブラシレスモータは、隣
り合うティース４ａとティース４ａとの間の空間部（開
口部）４ｃがティース４ａに比べて永久磁石の対抗部位
の磁極（以下、ロータの磁極という。）の磁気抵抗を大
きくする。このため、ロータの磁極がティース４ａとテ
ィース４ａとの間の空間部４ｃに対向するときとティー
ス４ａに対向するときとではロータの回転トルクに差を
生じる。ロータ回転中に生ずるこのようなトルク変動を
コギングといい、また、コギングによるトルク変動の大
きさをコギングトルクという。

【０００７】コギングトルクが大きい場合、モータの回
転速度の変動を生じ、回転の円滑さが損なわれ、高性能
化が図れないことになる。

【０００８】コギングトルクを軽減するために、例え
ば、永久磁石の磁極数とティースの数とを特定の組み合
わせ条件に設定してコギングトルクの脈動数を多くして
単位脈動当たりのコギングトルクの大きさを低減する方
法が検討されている。また、永久磁石とティースとの間
のギャップ部分に磁性体からなるリングを設けることに
よりロータの磁極がティースとティースとの間の空間部
に対向するときとティースに対向するときの磁気抵抗の
変化を小さくする等の方法も検討されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のコギングトルク軽減策は必ずしも十分な効果を
与えるものではない。

【００１０】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、コギングトルクが効果的に軽減されたブラシ
レスモータおよびその組立方法を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るブラシレス
モータ（２０）の組立方法は、回転軸（３ａ）の外周に
Ｓ極およびＮ極が交互かつ等間隔に着磁された永久磁石
（３ｃ）を有するロータ（１０）と、該ロータ（１０）
の外周面を包囲する複数相のコイル（４ａ）が巻線され
た複数個の突極付きティース（４ｂ）が周方向に等間隔
に形成されたステータ（１４）とを備えたブラシレスモ
ータの組立方法において、予め把握された安定点（Ａ
１）の位置を避けて該ロータ（１０）および該ステータ
（１４）を位置決めした状態で組立てることを特徴とす
る（請求項１に係る発明）。

【００１２】ここで、安定点とは、ロ−タをステータ配
設基板に配置したときに、ロータがステータに吸引され
て微回動して自然に定まる位置をいう。したがって、特
に力を加えて意図的に位置決めしない限り、通常、この
安定点の位置に自然に位置決めされることになる。

【００１３】本発明者等が鋭意検討したところ、上記の
安定点で自然に位置決めされた状態で組立てたブラシレ
スモータは、着磁された永久磁石のＳ、Ｎの磁極の境界
部分において減磁し、これにより、径方向に磁場（磁
路）が伸びて、ステータのティースの吸引の影響を受け
易くなり、その結果コギングトルクの増大を来たすこと
を見出した。また、このとき、ブラシレスモータの組立
が高い温度雰囲気下で行われると、コギングトルクの増
大がより顕著になることも見出した。

【００１４】したがって、本発明の上記の構成により、
安定点の位置を避けてロータおよびステータ（ステータ
配設基板）を位置決めすると、上記した減磁が軽減さ
れ、コギングトルクを軽減することができる。

【００１５】この場合、ロータヨーク（３ｂ）およびス
テータ配設基板（１２）にそれぞれ設けた位置決めマー
ク（１６、１８）を合わせることによって位置決めする
と好適である（請求項３に係る発明）。

【００１６】また、この場合、前記マークは、前記ロー
タヨーク（３ｂ）および前記ステータ配設基板（１２）
にそれぞれ設けた孔部（１６、１８）であり、該ステー
タ配設基板（１２）に前記ロータ（１０）を組付けると
きに２つの孔部（１６、１８）を重ね合わせると好適で
ある（請求項４に係る発明）。

【００１７】また、本発明に係るブラシレスモータの組
立方法は、試験用のロ−タを試験用のステータ配設基板
に配置することにより、該ロータが該ステータに吸引さ
れて微回動して位置が定まる、該ロータおよび該ステー
タ配設基板の組み合わせにおける１つの安定点を把握す
る安定点把握工程と、該永久磁石の着磁数および該突極
付きティースに巻回された該コイルの総数の最小公倍数
として算出される該安定点の数に基づいて、該１つの安
定点と隣り合う安定点との中間位置を求め、該中間位置
を位置決め用の位置に定める位置決め用位置設定工程
と、組立用のロータおよび組立用のステータ配設基板の
該位置決め用の位置に位置決めマークを設ける位置決め
マーク設定工程と、該位置決めマークにより該組立用の
ロータおよび該組立用のステータ配設基板を位置決めし
て組立てる位置決め組立工程とを有すると（請求項５に
係る発明）、好適である。

【００１８】また、本発明に係るブラシレスモータの組
立方法は、上記の位置決めを行った後、所定の温度に加
温処理する加温処理工程をさらに有することを特徴とす
る（請求項７に係る発明）。

【００１９】ここで、加温処理するときの所定の温度
は、特に限定するものではないが、好適には６０〜１０
０℃であり、また、加温処理時間は、例えば、５〜１２
０ｍｉｎである。

【００２０】本発明の上記の構成により、永久磁石は全
体として磁束密度が低下するものの、Ｓ、Ｎの磁極の境
界部分における前記した減磁現象がより軽減されるた
め、コギングトルクを一層軽減することができる。

【００２１】また、上記の各発明は、回転軸の外周に複
数相のコイルが巻線された複数個の突極付きティースが
周方向に等間隔に形成されたステータと、該ステータの
外周面を包囲し、Ｓ極およびＮ極が交互かつ等間隔に着
磁された永久磁石を有するロータとを備えたブラシレス
モータの組立方法にも適用することができ（請求項２、
請求項６）、この場合も上記した各発明と同様の効果を
得ることができる。

【００２２】また、本発明に係るブラシレスモータは、
突極付きティースの中心線上先端部に形成された第１の
マークと、永久磁石のＳ極およびＮ極の着磁境界線から
ずれた位置であって、かつ３６０を永久磁石の着磁数お
よび突極付きティースに巻回されたコイルの総数の最小
公倍数で除した値をさらに２で除した値（３６０／永久
磁石の着磁数および突極付きティースに巻回されたコイ
ルの総数の最小公倍数／２）で決定される角度θだけ該
第１のマークからずれた位置に形成され、該第１のマー
クと位置合わせして組立てるための第２のマークとを有
すると、好適である。角度θの単位は°である。また、
マークは、符号等の表示であってもよく、凹部や孔部で
あってもよい。

【００２３】なお、上記括弧内の符号は、理解を容易に
するために、後述する実施の形態例における対応する構
成要素の参照符号を付したものであり、本発明を実施の
形態例に限定するものではない。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係るブラシレスモータお
よびその組立方法の好適な実施の形態（以下、本実施の
形態例という。）について、図を参照して、以下に説明
する。

【００２５】本実施の形態例に係るブラシレスモータ
は、基本構成は前記した図４の従来例のブラシレスモー
タと同じであるため、同一の構成要素について原則とし
て同一の参照符号を付すとともに重複する説明を省略す
る。

【００２６】本実施の形態の第１の例に係るブラシレス
モータの組立方法について、図１〜図３を参照して説明
する。

【００２７】まず、組立製品と同一構造の試験用のブラ
シレスモータを準備する。ブラシレスモータの試験用の
ロ−タアセンブリ（ロータ）は、Ｓ極およびＮ極が交互
に等間隔で８つずつ、合計１６分割して着磁装置によっ
て着磁された永久磁石を有する。試験用のステータアセ
ンブリ（ステータ）は、３相のコイルが巻線された複数
個の突極付きティース（コアスロット）が周方向に等間
隔に形成されている。ステータアセンブリは、ステータ
基板上に固定される。

【００２８】試験用のロ−タアセンブリを試験用のステ
ータアセンブリのティースの内側、試験用のステータ配
設基板上に配置する。このとき、ロータアセンブリがテ
ィースに吸引されて自然に微回動して位置が定まる。こ
の位置が安定点であり、安定点における永久磁石とティ
ースとの位置関係を把握し、例えば、マーキングしてお
く（安定点把握工程）。

【００２９】上記のマーキングした安定点は、複数ある
安定点のうちの１つである。安定点は、永久磁石の着磁
数および突極付きティースに巻回されたコイルの総数の
最小公倍数として算出される数だけ存在する。この場
合、永久磁石着磁数が１６およびコイル総数が１２であ
るため、両者の最小公倍数としての安定点の数は４８あ
る。

【００３０】上記の式より明らかなように、４８の安定
点は等間隔で存在するため、中心点と隣り合う安定点間
のなす角度は３６０°／４８＝７．５°となる。これよ
り、隣り合う安定点間の中間位置、言いかえれば、不安
定点は、安定点から３．７５°ずれた位置であることが
わかる。したがって、マークした１つの安定点と隣り合
う安定点との中間位置（不安定点）を求め、この中間位
置を位置決め用の位置に定める（位置決め用位置設定工
程）。すなわち、安定点における永久磁石とティースと
の位置関係から永久磁石またはティースのうちのいずれ
か一方を３．７５°ずらした位置を位置決め用の位置と
する。図１に、ロータアセンブリにおける安定点の位置
（図１中Ａ１）および不安定点の位置（図１中Ａ２）を
示す。中心点Ｏと安定点Ａ１および中心点Ｏと不安定点
Ａ２とがなす角度θが３．７５°である。この場合、ス
テータアセンブリの位置をそのままにしてロータアセン
ブリを３．７５°時計回り方向に回動させた状態で位置
決めすることになる。

【００３１】ちなみに、コイル総数が１２で永久磁石着
磁数が９のときは、安定点数が３６、安定点間のなす角
度が１０°となる。

【００３２】つぎに、図２に示すように、組立用のロー
タアセンブリ１０および組立用のステータ配設基板１２
上に載置された組立用のステータアセンブリ１４を準備
する。そして、ロータアセンブリ１０およびステータ配
設基板１２を前記した１つの安定点から３．７５°ずれ
た不安定点の位置に相対的に配置し、ロータアセンブリ
１０およびステータ配設基板１２のそれぞれについて、
位置決めマークとしての孔部１６、１８を形成する（位
置決めマーク設定工程図１参照）。

【００３３】つぎに、図３に示すように、垂直位置決め
ピンを備えた治具（図示せず。）により、孔部１６、１
８が重なるようにロータアセンブリ１０をステータ配設
基板１２上に載置されたステータアセンブリ１４の内側
に位置決めし、さらに、組立てることにより、ブラシレ
スモータ２０が完成する（位置決め組立工程）。

【００３４】以上説明した本実施の形態の第１の例に係
るブラシレスモータの組立方法により組立てられたブラ
シレスモータは、安定点の位置を避けて特に不安定点の
位置でロータおよびステータ（ステータ配設基板）を位
置決めしているため、従来安定点で自然に位置決めされ
た状態で組立てたブラシレスモータにおいて回避できな
かった減磁が軽減され、コギングトルクを軽減すること
ができる。

【００３５】つぎに、本実施の形態の第２の例に係るブ
ラシレスモータの組立方法について説明する。

【００３６】上記本実施の形態の第１の例に係るブラシ
レスモータの組立方法により組立てたブラシレスモータ
を準備する。

【００３７】そして、適宜の手段、装置を用いてこのブ
ラシレスモータを６０〜１００℃の範囲内の温度で、例
えば８０ｍｉｎ程度の時間加温する（加温工程）。

【００３８】なお、この場合、加温処理する時期は、位
置決め後であればいつでもよい。

【００３９】上記本実施の形態の第２の例に係るブラシ
レスモータの組立方法により組立てられたブラシレスモ
ータは、永久磁石について全体として磁束密度が低下す
るものの、減磁現象がより軽減されるため、前記本実施
の形態の第１の例に係るブラシレスモータに比べてコギ
ングトルクをより一層軽減することができ、例えば、従
来の組立方法によるブラシレスモータに比べて５〜１５
％程度コギングトルクを軽減できる。

【００４０】つぎに、本実施の形態の第３の例に係るブ
ラシレスモータについて説明する。

【００４１】ブラシレスモータの基本的な構成は、第１
の例と同じである。ブラシレスモータは、突極付きティ
ースの中心線上先端部に形成された第１のマークと、永
久磁石のＳ極およびＮ極の着磁境界線からずれた位置で
あって、かつ３６０を永久磁石の着磁数および突極付き
ティースに巻回されたコイルの総数の最小公倍数で除し
た値をさらに２で除した値て決定される角度θだけ第１
のマークからずれた位置に形成され、第１のマークと位
置合わせして組立てるための第２のマークとを有する
（図示せず。）。これにより、第１の例と同様の効果を
得ることができる。

【００４２】また、上記各実施例では、図３に示すよう
にロータアセンブリ１０に永久磁石３Ｃを設け、ロータ
アセンブリ１０を囲むステータアセンブリ１４にコイル
４ａを設けたブラシレスモータの組立方法について説明
したが、これに限らず、図示するまでもなく、永久磁石
を外側のロータアセンブリに設け、コイルを内側のステ
ータアセンブリに設けた場合においても上記の発明を適
用できることは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】請求項１、２に係るブラシレスモータの
組立方法によれば、予め把握された安定点の位置を避け
てロータおよびステータを位置決めした状態で組立てる
ため、コギングトルクを軽減することができる。

【００４４】また、請求項７に係るブラシレスモータの
組立方法によれば、上記の位置決めを行った後、所定の
温度に加温する加温工程をさらに有するため、コギング
トルクを一層軽減することができる。

【００４５】また、請求項８に係るブラシレスモータに
よれば、突極付きティースの中心線上先端部に形成され
た第１のマークと、永久磁石のＳ極およびＮ極の着磁境
界線からずれた位置であって、かつ３６０を永久磁石の
着磁数および突極付きティースに巻回されたコイルの総
数の最小公倍数で除した値をさらに２で除した値で決定
される角度θだけ第１のマークからずれた位置に形成さ
れ、第１のマークと位置合わせして組立てるための第２
のマークとを有するため、上記の効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】安定点と不安定点とを説明するためのロータア
センブリの平面図である。

【図２】本実施の形態の第１の例のブラシレスモータの
組立方法を説明するためのものであり、図２（ａ）はス
テータアセンブリの平面図であり、図２（ｂ）はロータ
アセンブリの平面図である。

【図３】本実施の形態の第１の例のブラシレスモータの
組立方法を説明するためのものであり、組立てたブラシ
レスモータの平面図である。

【図４】従来のブラシレスモータの斜視図である。

【符号の説明】

３ａ回転軸３ｂロータヨーク３ｃ永久磁石４ａコイル４ｂ突極付きティース１０ロータアセンブリ１２ステータ配設基板１４ステータアセンブリ１６、１８孔部２０ブラシレスモータ

フロントページの続きＦターム(参考） 5H615 AA01 BB01 BB14 BB16 BB17 PP02 PP10 SS10 SS57 5H621 AA02 BB07 BB10 GA04 GA15 HH01 JK02 5H622 AA02 AA04 CA02 CA05 CA11 PP03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸の外周にＳ極およびＮ極が交互か
つ等間隔に着磁された永久磁石を有するロータと、該ロ
ータの外周面を包囲する複数相のコイルが巻線された複
数個の突極付きティースが周方向に等間隔に形成された
ステータとを備えたブラシレスモータの組立方法におい
て、予め把握された安定点の位置を避けて該ロータおよび該
ステータを位置決めした状態で組立てることを特徴とす
るブラシレスモータの組立方法。
【請求項２】回転軸の外周に複数相のコイルが巻線さ
れた複数個の突極付きティースが周方向に等間隔に形成
されたステータと、該ステータの外周面を包囲し、Ｓ極
およびＮ極が交互かつ等間隔に着磁された永久磁石を有
するロータとを備えたブラシレスモータの組立方法にお
いて、予め把握された安定点の位置を避けて該ロータおよび該
ステータを位置決めした状態で組立てることを特徴とす
るブラシレスモータの組立方法。
【請求項３】ロータヨークおよびステータ配設基板に
それぞれ設けた位置決めマークを合わせることによって
位置決めすることを特徴とする請求項１または２に記載
のブラシレスモータの組立方法。
【請求項４】前記マークは、前記ロータヨークおよび
前記ステータ配設基板にそれぞれ設けた孔部であり、該
ステータ配設基板に前記ロータを組付けるときに２つの
孔部を重ね合わせることを特徴とする請求項３記載のブ
ラシレスモータの組立方法。
【請求項５】回転軸の外周にＳ極およびＮ極が交互か
つ等間隔に着磁された永久磁石を有するロータと、該ロ
ータの外周面を包囲する複数相のコイルが巻線された複
数個の突極付きティースが周方向に等間隔に形成された
ステータとを備えたブラシレスモータの組立方法におい
て、試験用のロ−タを試験用のステータ配設基板に配置する
ことにより、該ロータが該ステータに吸引されて微回動
して位置が定まる、該ロータおよび該ステータ配設基板
の組み合わせにおける１つの安定点を把握する安定点把
握工程と、該永久磁石の着磁数および該突極付きティースに巻回さ
れた該コイルの総数の最小公倍数として算出される該安
定点の数に基づいて、該１つの安定点と隣り合う安定点
との中間位置を求め、該中間位置を位置決め用の位置に
定める位置決め用位置設定工程と、組立用のロータおよび組立用のステータ配設基板の該位
置決め用の位置に位置決めマークを設ける位置決めマー
ク設定工程と、該位置決めマークにより該組立用のロータおよび該組立
用のステータ配設基板を位置決めして組立てる位置決め
組立工程とを有することを特徴とするブラシレスモータ
の組立方法。
【請求項６】回転軸の外周に複数相のコイルが巻線さ
れた複数個の突極付きティースが周方向に等間隔に形成
されたステータと、該ステータの外周面を包囲し、Ｓ極
およびＮ極が交互かつ等間隔に着磁された永久磁石を有
するロータとを備えたブラシレスモータの組立方法にお
いて、試験用のロ−タを試験用のステータ配設基板に配置する
ことにより、該ロータが該ステータに吸引されて微回動
して位置が定まる、該ロータおよび該ステータ配設基板
の組み合わせにおける１つの安定点を把握する安定点把
握工程と、該永久磁石の着磁数および該突極付きティースに巻回さ
れた該コイルの総数の最小公倍数として算出される該安
定点の数に基づいて、該１つの安定点と隣り合う安定点
との中間位置を求め、該中間位置を位置決め用の位置に
定める位置決め用位置設定工程と、組立用のロータおよび組立用のステータ配設基板の該位
置決め用の位置に位置決めマークを設ける位置決めマー
ク設定工程と、該位置決めマークにより該組立用のロータおよび該組立
用のステータ配設基板を位置決めして組立てる位置決め
組立工程とを有することを特徴とするブラシレスモータ
の組立方法。
【請求項７】位置決め後、所定の温度に加温する加温
工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求
項６のいずれか1項に記載のブラシレスモータの組立方
法。
【請求項８】突極付きティースの中心線上先端部に形
成された第１のマークと、永久磁石のＳ極およびＮ極の着磁境界線からずれた位置
であって、かつ３６０を永久磁石の着磁数および突極付
きティースに巻回されたコイルの総数の最小公倍数で除
した値をさらに２で除した値で決定される角度θだけ該
第１のマークからずれた位置に形成され、該第１のマー
クと位置合わせして組立てるための第２のマークとを有
することを特徴とするブラシレスモータ。