JP2004248442A - Dc brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は直流ブラシレスモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から直流ブラシレスモータにおいては、コギングトルクにより出力トルクにリップル(トルクリップル)が生じ騒音や振動を発生することを防止するため、ロータに支持させた永久磁石をロータの軸心周りに捩じって(スキューをかけて)設けることが試みられている。
【0003】
例えば、中心軸の外周面に捩りをかけたキー溝を形成する一方、ロータモジュールの内周面に所定の回転位相で軸方向に対して傾斜したキー溝を形成し、中心軸のキー溝に各ロータモジュールのキー溝を位置合わせし、これらのキー溝にキーを嵌め込んで各ロータモジュールを固定することで、等価的なスキューをかける技術が提案されている(下記文献参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−331772号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術によれば、キー溝は螺旋溝であるから簡単に形成することができず、又、ロータモジュールと中心軸との組立作業に熟練を要するという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は安価に製作することができ、しかも、簡単にかつ短時間で組立てることができる直流ブラシレスモータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る直流ブラシレスモータは、中心軸と、この中心軸に軸方向に並べて外嵌される複数のロータモジュールとからなるロータを備える直流ブラシレスモータにおいて、各ロータモジュールには、その軸心から所定の距離を置いた円周上に、周方向に所定のピッチ角を置いて複数のピン孔が軸心と平行に貫設され、前記中心軸に外嵌される順に合せて、各ロータモジュールごとに周方向に異なる位置のピン孔が選択され、これら選択されたピン孔にピンが挿通されて各ロータモジュールがスキューして位置決めされることを特徴とするものである。
【0008】
これによれば、各ロータモジュールごとに複数のピン孔から周方向に異なる位置のピン孔を選択してピンを挿通することで、各ロータモジュールがスキューして位置決めされるので、非常に簡単に、しかも短時間で組立てることができる。又、各ロータモジュールに、軸心と平行にピン孔を形成することは比較的簡単かつ安価に行うことができるので、上記の効果と相まって、直流ブラシレスモータを安価に製作できるという効果を得ることができる。
【0009】
本発明において、前記ピッチ角は、当該直流ブラシレスモータの最適なスキュー角を当該直流ブラシレスモータに用いられるロータモジュール数から1少ない数で等分したものとすることができ、各ロータモジュールは、軸方向に等しい長さに形成されると共に、少なくとも当該直流ブラシレスモータに用いられるロータモジュール数に等しい数のピン孔が貫設され、各ロータモジュールごとに周方向へ一つずつずらした位置にあるピン孔が選択されて、各ロータモジュールがスキューされる構成とすることができる。尚、最適なスキュー角としては、トルクリップルや各ロータモジュールに用いられる永久磁石の磁気的な干渉などを考慮して得られる値を採用すれば良い。
【0010】
これによれば、各ロータモジュールを同形状とすることができるので、中心軸に外嵌する順によって異なる形状のロータモジュールを用いる必要がなく、コストダウンが図れる上、外嵌する順を気にすることなく組立てることができるので、組立て時間の短縮を図ることができる。更に、各ロータモジュールごとに周方向へ一つずつずらした位置にあるピン孔を選択すればよいので、選択すべきピン孔が分からなくなるといったことがなく、極めて簡単、かつ円滑に組立て作業を行うことができる。
【0011】
ところで、各ロータモジュールは、例えば止り嵌め、締り嵌めなどのタイトな嵌合により中心軸に嵌合することにより、中心軸に相対回転不能に支持させることができるが、本発明においては、ロータモジュールを挟むように一対のコアサポートを前記中心軸に相対回転不能に外嵌し、該コアサポートで前記ピンの両端部を支持する構成を採用することができる。この構成によれば、ロータモジュールの組立作業性を高めることができると共に、各ロータモジュールを確実に支持することができる。
【0012】
もちろん、本発明において、各ロータモジュールに永久磁石を支持させる構造や永久磁石の形状は特に限定されない。即ち、各ロータモジュールに永久磁石を支持させる構造としては、ロータモジュールの外周面に永久磁石を支持させる構造、ロータモジュールの外周面に永久磁石の一部又は全部を凹入させて支持する構造、ロータモジュールの外周面に永久磁石が露出しないように支持させる構造などを採用すればよい。又、永久磁石の形状としては、ロータモジュールの軸心を中心とする円弧板形状、ロータモジュールの径に直交する平板形状、ロータモジュールの径に直交する外方に凸なかまぼこ形状、ロータモジュールの軸心を中心に放射状に配置される平板形状などを採用すればよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係る直流ブラシレスモータを図面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りである。
【0014】
図1に示すように、本発明の一実施例に係る直流ブラシレスモータのロータは、中心軸1と、この中心軸1に軸方向に並べて外嵌される上下3個のロータモジュール2A、2B、2Cからなるロータコア2とを備えている。
【0015】
図2はロータモジュール2Aの斜視図であり、この図2に示すように、ロータモジュール2Aはコア3とこれに支持された4個の永久磁石4とからなり、コア3は軸方向に積層された所定数のコアプレート5で構成されている。又、図示しないが、ロータモジュール2B、2Cとも図2に示すロータモジュール2Aと同様に構成されており、そのためロータモジュール2A、2B、2Cは上下の順を入れ替えて中心軸1に組付けることも可能である。
【0016】
図3はコアプレート5の平面図であり、図2及び図3に示すように、各コアプレート5には、前記中心軸1が挿通される軸孔6と、その周縁部に90°置きに径方向と直交するスリット状に形成された4個の磁石挿通孔7と、ピン孔8a、8b、8cとが形成されている。
【0017】
図4は図3のI円囲繞部を拡大して示す平面図であり、この図4に示すように、各コアプレート5には、その軸心から一定の距離で、該コアプレート5の周方向に所定のピッチ角p/2を置いてロータモジュール2A、2B、2Cと同数、即ち、3個のピン孔8a、8b、8cが軸心と平行に穿設されている。ここで、角pはこの直流ブラシレスモータにおいて最適なスキュー角であり、ピッチ角p/2はこのスキュー角pをロータモジュール数(3)から1少ない数、即ち2で等分したものとされている。又、この実施例では、3個一組のピン孔8a、8b、8cが周方向に90°の等間隔を置いた4箇所に設けられている。
【0018】
そして図3に示すように、コアプレート5を所定数積層することにより、軸孔6、磁石挿通孔7、及びピン孔8a、8b、8cが軸方向に連通して形成されることになる。コアプレート5を積層させて軸方向に連通された各磁石挿通孔7には、図2に示すように、それぞれ永久磁石4が挿入され、例えば接着によりコアプレート5に固定される。
【0019】
尚、ピン孔8a、8b、8cが設けられる箇所は4箇所に限らず、少なくとも1箇所以上とすればよいが、ロータ2の心振れを防止するために、2箇所以上の複数箇所に設けられることが好ましい。又、磁石挿通孔7の形状、大きさ及び配置は、ピン孔8a、8b、8cの位置とは関係なく使用する永久磁石4の形状、大きさ及び配置に対応して適宜設計すればよい。
【0020】
図1に示すように、各ロータモジュール2A、2B、2Cは順に周方向に一つずつピン孔をずらせて中心軸1に組み付けられ、これにより、上から下まで一直線に並んだロータモジュール2Aのピン孔8a、ロータモジュール2Bの8b、ロータモジュール2Cの8cに、ピン9が挿通されて(ここでは、ピン孔が4箇所に設けられているので、それぞれに1本ずつピン9が挿通されて)位置決めされる。
【0021】
ところで、この実施例では、前記上下3個のロータモジュール2A、2B、2Cを挟んで一対のコアサポート10が例えば止り嵌めなどのタイトな嵌合により前記中心軸1に相対回転不能に外嵌され、又、各コアサポート10には、コアプレート5のピン孔8a、8b、8cと同じ距離だけ当該コアサポート10の軸心から離れた円周上に、周方向に90°置きにピン孔11が形成されている。
【0022】
そして、例えばピン9を下側のコアサポート10の下方から順に下側のコアサポート10のピン孔11、ロータモジュール2Cのピン孔8c、ロータモジュール2Bのピン孔8b、ロータモジュール2Aのピン孔8a、上側のコアサポート10のピン孔11に挿通する。ここで、ピン9の下端には頭部9aが設けられ、その上端にはネジ部9bが設けられており、頭部9aを下側のコアサポート10の下面に受止めさせると共に、上側のコアサポート10の上側に突き出たネジ部9bにナット12を螺合させて締め込んで上側のコアサポート10の上面に当接させることにより、上下のコアサポート10及びロータモジュール2A、2B、2Cが締付け固定される。
【0023】
尚、各ロータモジュール2A、2B、2Cと中心軸1との嵌合は止り嵌めや締り嵌めなどのタイトな嵌合にしてもよいが、ここでは、各ロータモジュール2A、2B、2Cと中心軸1はこれらの間に微小な隙間がある隙間嵌めとしてあり、ピン9を差込みながら、ロータモジュール2A、2B、2Cを中心軸1の周りに回転させて、各ロータモジュールのピン孔を容易に選択して位置を合わせられるようにしている。又、コアサポート10と中心軸1との嵌合は、止り嵌めにしてコアサポート10が中心軸1に対して容易に軸方向及び軸周り方向に移動しないようにしているが、隙間嵌めとし、ビス止め、ピン止め、キー止め、ナット止めなどによりコアサポート10を中心軸1に固定するようにしてもよい。
【0024】
更に、ピン9の固定方法は上記のものに限定されず、例えば各コアサポート10のピン孔11にピン9の端面を受止める止め輪を内嵌したり、各コアサポート10にピン9の端部をビス止めしたり、各コアサポート10にピン9の端部をピン止めしたり、ピン9を止り嵌めないし締り嵌めによりピン9の端部をタイトに各コアサポート10のピン孔11に嵌合したりすることができる。
【0025】
さて、この実施例によれば、ロータモジュール2Bがロータモジュール2Aに対しピッチ角p/2だけ周方向にずれて位置決めされ、ロータモジュール2A2Cがロータモジュール2Bに対しピッチ角p/2、ロータモジュール2Aに対しピッチ角pだけ周方向にずれて位置決めされることになり、ロータ2をその軸方向に3等分して等価的にスキューさせることができる。従って、コギングトルクを低減させてトルクリップルを減少させることができるという効果、コギングトルクを低減させて騒音や振動を減少させることができるという効果、誘起電圧の高周波成分を減少させることができるという効果などを得ることができる。
【0026】
又、この実施例によれば、同様に構成された3個のロータモジュール2A、2B、2Cを用いることができるので、コアプレート5を1種類にして少品種多量生産によるコストダウンを図ることができる上、コアプレート5の積層順を合わせる必要がなくなり、短時間で、簡単にロータモジュールを組立てることができるという効果を得ることができる。更に、中心軸1の外周面に螺旋状にキー溝を形成したり螺旋状のキーを用いたりする必要がなり、中心軸1に外嵌する順を気にすることなく各ロータモジュールを組付けることができるので、中心軸1を安価に製造でき、又、各ロータモジュールと中心軸1との組立を容易に、かつ短時間で行うことができる。
【0027】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ロータを等価的にスキューさせることができ、これにより、コギングトルクを低減させてトルクリップルを減少させることができるという効果、コギングトルクを低減させて騒音や振動を減少させることができるという効果、誘起電圧の高周波成分を減少させることができるという効果などを得ることができる。
【0028】
又、本発明によれば、どのロータモジュールのコアプレートも同形状とすることができるので、コアプレートを少品種多量生産して安価にできるという効果を得ることができる上、コアプレートの積層順を合わせる必要がなくなり、短時間で、簡単にロータモジュールを組立てることができる。更に、同様に構成されたロータモジュールを用いることができるので、中心軸に外嵌する順を気にすることなく、各ロータモジュールと中心軸との組立を容易に、かつ短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の分解斜視図である。
【図2】本発明の斜視図である。
【図3】本発明の斜視図である。
【図4】本発明の平面図である。
【符号の説明】
1 中心軸
2 ロータコア
2A ロータモジュール
2B ロータモジュール
2C ロータモジュール
4 永久磁石
8a ピン孔
8b ピン孔
8c ピン孔
9 ピン
10 コアサポート
p スキュー角[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC brushless motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a DC brushless motor, a permanent magnet supported by the rotor is twisted around the rotor axis in order to prevent ripples (torque ripples) from occurring in the output torque due to cogging torque and generating noise and vibration. (Skewed).
[0003]
For example, while forming a keyway twisted on the outer peripheral surface of the center shaft, a keyway inclined with respect to the axial direction at a predetermined rotation phase is formed on the inner peripheral surface of the rotor module, and A technique has been proposed in which the key grooves of each rotor module are aligned, and keys are fitted into these key grooves to fix each rotor module, thereby providing equivalent skew (see the following document).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-331772
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-mentioned prior art, there is a problem that the key groove cannot be easily formed because it is a spiral groove, and a skill is required for assembling the rotor module and the center shaft.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a DC brushless motor that can be manufactured at low cost and that can be easily and quickly assembled.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a DC brushless motor according to the present invention is directed to a DC brushless motor including a rotor including a central axis and a plurality of rotor modules that are externally arranged and fitted in the central axis in the axial direction. In the module, a plurality of pin holes are provided at a predetermined pitch angle in the circumferential direction on a circumference at a predetermined distance from the axis and penetrate in parallel with the axis, and are externally fitted to the center axis. The pin holes at different positions in the circumferential direction are selected for each rotor module in accordance with the order of the rotor modules, and the pins are inserted through these selected pin holes, and the rotor modules are skewed and positioned. It is.
[0008]
According to this, by selecting pin holes at different positions in the circumferential direction from a plurality of pin holes for each rotor module and inserting the pins, each rotor module is skewed and positioned. In addition, it can be assembled in a short time. Further, since it is relatively easy and inexpensive to form a pin hole in each rotor module in parallel with the axis, it is possible to obtain an effect that a DC brushless motor can be manufactured at low cost in combination with the above effects. Can be.
[0009]
In the present invention, the pitch angle can be obtained by equally dividing the optimum skew angle of the DC brushless motor by one less than the number of rotor modules used in the DC brushless motor. Pins are formed to have the same length in the direction and at least as many pin holes as the number of rotor modules used in the DC brushless motor, and are located at positions shifted one by one in the circumferential direction for each rotor module. A configuration may be adopted in which a hole is selected and each rotor module is skewed. Note that as the optimum skew angle, a value obtained in consideration of torque ripple, magnetic interference of a permanent magnet used in each rotor module, or the like may be used.
[0010]
According to this, since each rotor module can be formed in the same shape, it is not necessary to use a rotor module having a different shape depending on the order in which the outer modules are fitted to the center shaft, so that the cost can be reduced and the order in which the outer modules are fitted is bothersome. Since it is possible to assemble without performing, the assembling time can be reduced. Further, since the pin holes which are shifted one by one in the circumferential direction may be selected for each rotor module, the assembling work can be performed extremely easily and smoothly without losing the pin holes to be selected. be able to.
[0011]
By the way, each of the rotor modules can be supported on the central axis so as to be relatively non-rotatable by being fitted to the central axis by, for example, a tight fit such as a close fit or a tight fit. , A pair of core supports may be fitted around the center axis so as to be relatively non-rotatable, and the core supports may support both ends of the pin. According to this configuration, the workability of assembling the rotor modules can be improved, and each rotor module can be reliably supported.
[0012]
Of course, in the present invention, the structure in which each rotor module supports the permanent magnet and the shape of the permanent magnet are not particularly limited. That is, as a structure for supporting the permanent magnet on each rotor module, a structure for supporting the permanent magnet on the outer peripheral surface of the rotor module, a structure for recessing and supporting a part or all of the permanent magnet on the outer peripheral surface of the rotor module, What is necessary is just to employ | adopt the structure etc. which support so that a permanent magnet may not be exposed to the outer peripheral surface of a rotor module. Further, the shape of the permanent magnet includes an arc plate shape centered on the axis of the rotor module, a flat plate shape orthogonal to the diameter of the rotor module, an outwardly convex semi-cylindrical shape orthogonal to the diameter of the rotor module, and a shape of the rotor module. What is necessary is just to employ | adopt the flat plate shape arrange | positioned radially centering on an axial center.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A DC brushless motor according to an embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
[0014]
As shown in FIG. 1, the rotor of the DC brushless motor according to one embodiment of the present invention includes a central shaft 1 and three upper and
[0015]
FIG. 2 is a perspective view of the
[0016]
FIG. 3 is a plan view of the
[0017]
FIG. 4 is an enlarged plan view showing the I-circle surrounding portion shown in FIG. 3. As shown in FIG. 4, each
[0018]
Then, as shown in FIG. 3, by laminating a predetermined number of
[0019]
The locations where the
[0020]
As shown in FIG. 1, each of the
[0021]
By the way, in this embodiment, a pair of core supports 10 are externally fitted to the center shaft 1 so as to be relatively non-rotatable by tight fitting such as, for example, stop fitting with the three upper and
[0022]
Then, for example, the pins 9 are sequentially inserted from below the
[0023]
Note that the fitting between the
[0024]
Further, the fixing method of the pin 9 is not limited to the above-mentioned method. For example, a snap ring for receiving the end face of the pin 9 is fitted in the
[0025]
Now, according to this embodiment, the
[0026]
Further, according to this embodiment, three
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the rotor can be skewed equivalently, whereby the cogging torque can be reduced and the torque ripple can be reduced, and the cogging torque can be reduced. An effect that noise and vibration can be reduced, an effect that a high frequency component of an induced voltage can be reduced, and the like can be obtained.
[0028]
Further, according to the present invention, since the core plates of any rotor modules can be formed in the same shape, the effect that the core plates can be produced in small quantities and in large quantities and inexpensive can be obtained. Therefore, the rotor module can be easily assembled in a short time. Further, since a similarly configured rotor module can be used, the assembly of each rotor module and the central shaft can be performed easily and in a short time without having to worry about the order of fitting to the central shaft. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1
Claims (3)
各ロータモジュールには、その軸心から所定の距離を置いた円周上に、周方向に所定のピッチ角を置いて複数のピン孔が軸心と平行に貫設され、
前記中心軸に外嵌される順に合せて、各ロータモジュールごとに周方向に異なる位置のピン孔が選択され、これら選択されたピン孔にピンが挿通されて各ロータモジュールがスキューして位置決めされることを特徴とする直流ブラシレスモータ。In a DC brushless motor including a central shaft and a rotor including a plurality of rotor modules that are externally arranged side by side in the axial direction on the central shaft,
In each rotor module, a plurality of pin holes are penetrated in parallel with the axis at a predetermined pitch angle in the circumferential direction on a circumference at a predetermined distance from the axis,
Pin holes at circumferentially different positions are selected for each rotor module in accordance with the order in which the rotor modules are externally fitted to the center axis, and pins are inserted through these selected pin holes, whereby each rotor module is skewed and positioned. DC brushless motor characterized in that:
各ロータモジュールは、軸方向に等しい長さに形成されると共に、少なくとも当該直流ブラシレスモータに用いられるロータモジュール数に等しい数のピン孔が貫設され、
各ロータモジュールごとに周方向へ一つずつずらした位置にあるピン孔が選択されて、各ロータモジュールがスキューされることを特徴とする請求項1に記載の直流ブラシレスモータ。The pitch angle is obtained by equally dividing the optimum skew angle of the DC brushless motor by one less than the number of rotor modules used in the DC brushless motor,
Each rotor module is formed to have the same length in the axial direction, and has at least as many pin holes as the number of rotor modules used in the DC brushless motor,
2. The DC brushless motor according to claim 1, wherein a pin hole at a position shifted one by one in a circumferential direction is selected for each rotor module, and each rotor module is skewed.
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