JP2004248443A - Dc brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
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8−331782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、中心軸の外周部には、軸方向に平行な直線状のキー溝が凹設されると共に、各ロータモジュールの内周部には、キー溝が中心軸に外嵌される順に所定のピッチ角ずつ偏倚して、かつ軸方向に平行に貫設されており、各ロータモジュールのキー溝を軸方向に揃えて、中心軸のキー溝と各ロータモジュールのキー溝とに直線キーが嵌め込まれることにより、各ロータモジュールが中心軸に対し上記ピッチ角だけスキューして固定されることを特徴とするものである。
【0008】
ここで、ロータモジュール数は2以上の偶数個であっても、3以上の奇数個であってもよい。又、各ロータモジュールのキー溝を偏倚させるピッチ角は、当該直流ブラシレスモータの最適なスキュー角p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に設定すればよい。
【0009】
本発明によれば、ロータを軸方向に分割して等価的にスキューさせることができるので、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。
【0010】
又、本発明によれば、中心軸に対する各ロータモジュールの固定に供される中心軸のキー溝、各ロータモジュールのキー溝を軸方向に平行な直線状とすることができ、又、直線キーを用いることができるので、キー溝を簡単かつ安価に形成することができると共に、簡単に短時間で各ロータモジュールを中心軸に組付けることができる。
【0011】
ところで、本発明において、各ロータモジュールはキー溝が中心軸に外嵌される順に所定のピッチ角ずつ偏倚して形成されるので、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だけ種類の異なるロータモジュールを用いてもよいが、ロータモジュールを表裏逆にして中心軸に外嵌できるようにして必要なロータモジュールの種類が少なくて済むようにしてもよい。
【0012】
すなわち、ロータモジュール数が2m個(mは1以上の整数)である場合には、1個目からm個目までのロータモジュールはキー溝を中心軸に外嵌される順に所定のピッチ角(例えばp/(2m−1))ずつ偏倚して形成し、m+1個目から2m個目までのロータモジュールは1個目からm個目までのロータモジュールを表裏逆にして用いる、つまりm個目のロータモジュールを表裏逆にしてm+1個目とし、m−1個目のロータモジュールを表裏逆にしてm+2個目とし、1個目のロータモジュールを表裏逆にして2m個目とすることができる。このようにすれば、2m個のロータモジュールを用いて構成される直流ブラシレスモータを、m種類の異なるロータモジュールで構成することができ、直流ブラシレスモータをより安価に製作することができる。
【0013】
又、ロータモジュール数が2m+1個(mは1以上の整数)である場合は、1個目からm+1個目までのロータモジュールはキー溝を中心軸に外嵌される順に所定のピッチ角(例えばp/2m)ずつ偏倚して形成し、m+2個目から2m+1個目までのロータモジュールは1個目からm個目までのロータモジュールを表裏逆にして用いる、つまりm個目のロータモジュールを表裏逆にしてm+2個目とし、m−1個目のロータモジュールを表裏逆にしてm+3個目とし、1個目のロータモジュールを表裏逆にして2m+1個目とすることができる。このようにすれば、2m+1個のロータモジュールを用いて構成される直流ブラシレスモータを、m+1種類の異なるロータモジュールで構成することができ、直流ブラシレスモータをより安価に製作することができる。
【0014】
尚、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ず、公知の構造や公知の形状を採用すればよい。
【0015】
【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。
【0016】
図1に示すように、本第1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とロータコア2とを備え、このロータコア2は上下2個のロータモジュール2A、2Bからなる。
【0017】
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、このコア3の軸心から一定距離を置いて、回転方向に等角度、ここでは90°を置いた4箇所に装着された4個の永久磁石4とを備えている。
【0018】
コア3は所定数のコアプレート5を軸方向に積層したものであり、図3に示すように、各コアプレート5の輪郭は円形に形成され、その中心部には前記中心軸1が挿通される軸孔6が、その周縁部には90°置きに径方向と直交するスリット状に形成された磁石挿通孔7が、形成されている。又、各コアプレート5には、ロータモジュール2Aを前記中心軸1に外嵌するための一対のキー溝8が形成されている。
【0019】
キー溝8は、コアプレート5の軸心を挟んで対向する位置で軸孔6に連続して形成されており、図3に破線で示す基準位置から所定のピッチ角p/2だけ周方向に偏倚した位置に形成されている。ここで、基準位置は、向かい合う2つの永久磁石4の中心点を通る直線C上に設定されている。又、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、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設定される。
【0020】
図2に示すように、コア3は所定数の同じコアプレート5を表裏方向を揃えて積層したものであるので、軸孔6、磁石挿通孔7及びキー溝8はいずれも軸方向と平行に直線的に貫通する形状に形成されることになる。永久磁石4は長方形の平板形状に形成されており、図2に示すように、積層して連通された各磁石挿通孔7に挿入され、常法により固定される。
【0021】
ロータモジュール2Bは、ロータモジュール2Aと全く同じ構成のものが用いられ、図1に示すように、上下のロータモジュール2A、2Bは互いに表裏反転させ、キー溝8の位置を合わせた状態で中心軸1に外嵌される。ここで、キー溝8は基準位置から所定のピッチ角p/2だけ周方向に偏倚した位置に形成されていることから、ロータモジュール2Aをロータモジュール2Bとは表裏逆にすることで、キー溝8が中心軸1に外嵌される順にピッチ角p/2の2倍の角pだけ偏倚することになり、各ロータモジュールのキー溝8の位置を合わせて外嵌することで、ロータモジュールが周方向に角pだけスキューされることになる。尚、上記のようにキー溝8が中心軸1に外嵌される順に偏倚する角pは、スキュー角pに等しく、スキュー角pをロータモジュール数(2)から1少ない数、即ち1で等分したものである。
【0022】
一方、中心軸1の外周面には、軸方向に2条のキー溝9が形成され、このキー溝9と両ロータモジュール2A、2Bのキー溝8とに共通の直線キー10を噛み込ませることにより、中心軸1に対して両ロータモジュール2A、2Bが相対回転しないようにしている。
【0023】
なお、この実施例では、上下のロータモジュール2A、2Bを挟んで上下のロータサポート11が中心軸に外嵌され、これらロータサポート11を軸方向に進退不能に中心軸1に支持させることにより、上下のロータモジュール2A、2Bの中心軸1に対する軸方向の位置を規制している。
【0024】
さて、この実施例によれば、ロータ2を軸方向に2分割して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。
【0025】
又、この実施例によれば、同じロータモジュール2A、2Bが表裏逆にして配置されるので、ロータモジュール及びコアプレートの種類が1種類で済み、これにより、少種類多量生産により製造コストを削減できると共に、積層時にコアプレート5の積層順に注意を払う必要がなくなり、短時間で簡単にロータモジュールを組み立てることができる。更に、この実施例によれば、中心軸1に形成するキー溝9を直線的に形成し、このキー溝9と各ロータモジュール2A、2Bのキー溝8とに直線キー10を噛み合わせる構成であるから、中心軸1に螺旋状のキー溝を形成する場合よりも簡単に、かつ安価にキー溝を形成することができると共に、簡単に短時間で各ロータモジュール2A、2Bを中心軸1に組付けることができる。
【0026】
図4は本発明の他の実施例に係る直流ブラシレスモータのロータの分解斜視図であり、この実施例のロータは、上下3個のロータモジュール2A、2E、2Bを備える。上下両端のロータモジュール2A、2Bは軸方向寸法を除き前記実施例と同様に構成されており(ロータモジュール2Aとロータモジュール2Bとは同構成で、互いに表裏逆にして用いられる)、コア3に基準位置から所定のピッチ角p/2だけ周方向に偏倚した位置にキー溝8が形成されている。中央のロータモジュール2Eは、コア3の前記基準位置にキー溝8が形成されており、その他の構成はこの実施例に係るロータモジュール2A、2Bと同様とされている。
【0027】
ロータモジュール2A、2Bは互いに表裏逆にして配置され、その間にロータモジュール2Eが配置されて、これら3個のロータモジュール2A、2E、2Bのキー溝8の位置を合わせた状態で、キー溝8と中心軸1に形成されたキー溝9とに直線キー10が嵌め込まれることにより中心軸1に固定される。
【0028】
ここで、ロータモジュール2A、2Bのキー溝8は基準位置から所定のピッチ角p/2だけ周方向に偏倚した位置に形成されていることから、各ロータモジュールのキー溝8が中心軸1に外嵌される順にピッチ角p/2ずつ偏倚することになる。つまり、ロータモジュール2Aのキー溝8はロータモジュール2Eのキー溝8に対しピッチ角p/2だけ偏倚しており、ロータモジュール2Bのキー溝8はロータモジュール2Eのキー溝8に対しピッチ角p/2だけ偏倚しており,ロータモジュール2Aのキー溝8はロータモジュール2Bのキー溝8に対しピッチ角p/2の2倍の角pだけ偏倚している。そして、各ロータモジュールのキー溝8の位置を合わせて外嵌することで、各ロータモジュールが周方向にピッチ角p/2ずつスキューされることになり、ロータ全体として角pだけスキューされることになる。尚、上記のようにキー溝8が中心軸1に外嵌される順に偏倚する角p/2は、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。
【0029】
この実施例によれば、ロータ2を軸方向に3分割して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。
【0030】
又、この実施例によれば、3段積みのロータ2を構成するロータモジュールを2種類とすることができ、又、各ロータモジュールがそれぞれ1種類のコアプレートで構成されるので、ロータモジュール及びコアプレートの種類が比較的少数で済み、少種類多量生産によるコストダウンを図ることができると共に、短時間で簡単に組立てることができるという効果を得ることができる。
【0031】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、ロータを軸方向に分割して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。
【0032】
又、本発明によれば、直線キーを用いてロータモジュールを中心軸に固定することができるので、簡単に、かつ安価にキー溝を形成することができるという効果や、キーを安価に形成できるという効果や、簡単に短時間で各ロータモジュールを中心軸に組付けることができるという効果などを得ることができる。
【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】本発明の平面図である。
【図4】本発明の分解斜視図である。
【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
2E ロータモジュール
4 永久磁石
5 コアプレート
6 軸孔
8 キー溝
9 キー溝
10 直線キー
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 the output torque from being rippled (torque ripple) 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-8-317882
[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 shaft and a plurality of rotor modules that are externally fitted to the central axis in an axial direction. A linear key groove parallel to the axial direction is formed in the outer peripheral portion of the rotor module, and the inner peripheral portion of each rotor module is deflected by a predetermined pitch angle in the order in which the key groove is fitted to the central axis. The key grooves of the respective rotor modules are aligned in the axial direction, and the linear keys are fitted into the key grooves of the central shaft and the key grooves of the respective rotor modules. Each rotor module is skewed and fixed by the pitch angle with respect to the center axis.
[0008]
Here, the number of rotor modules may be an even number of 2 or more or an odd number of 3 or more. Further, the pitch angle for biasing the key groove of each rotor module may be set to a value obtained by equally dividing the optimum skew angle p of the DC brushless motor by one less than the number of rotor modules used in the DC brushless motor. .
[0009]
According to the present invention, since the rotor can be divided in the axial direction and equivalently skewed, the cogging torque can be reduced to reduce torque ripple, and the cogging torque can be reduced to reduce noise and vibration. And the effect that the high frequency component of the induced voltage can be reduced.
[0010]
Further, according to the present invention, the key groove of the central axis used for fixing each rotor module with respect to the central axis and the key groove of each rotor module can be linearly parallel to the axial direction. Can be used, the key groove can be formed simply and inexpensively, and each rotor module can be easily and quickly assembled to the central shaft.
[0011]
By the way, in the present invention, since each rotor module is formed so as to be deviated by a predetermined pitch angle in the order in which the key grooves are fitted to the center axis, the same number of kinds of rotor modules as the number of rotor modules used in the DC brushless motor are used. Although a different rotor module may be used, the rotor module may be turned upside down so that it can be externally fitted to the center shaft, so that the number of necessary rotor modules may be reduced.
[0012]
That is, when the number of rotor modules is 2 m (m is an integer of 1 or more), the first to m-th rotor modules have a predetermined pitch angle ( For example, p / (2m-1)) is formed so as to be deviated, and the (m + 1) -th to (2m) -th rotor modules use the first to m-th rotor modules upside down. And the (m-1) th rotor module can be turned upside down to be the (m + 1) th rotor module, and the (m-1) th rotor module can be turned upside down to be the (m + 2) th one. . With this configuration, a DC brushless motor configured using 2m rotor modules can be configured with m types of different rotor modules, and the DC brushless motor can be manufactured at lower cost.
[0013]
When the number of rotor modules is 2m + 1 (m is an integer of 1 or more), the first to m + 1th rotor modules have a predetermined pitch angle (e.g., p / 2m), and the m + 2th to 2m + 1th rotor modules are used with the first to mth rotor modules upside down. That is, the mth rotor module is used upside down. Inversely, the (m + 2) -th module can be reversed, the (m−1) -th rotor module can be reversed, and the (m + 3) -th module can be reversed. In this way, a DC brushless motor configured using 2m + 1 rotor modules can be configured with m + 1 different types of rotor modules, and a DC brushless motor can be manufactured at lower cost.
[0014]
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, and a known structure or a known shape may be adopted.
[0015]
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.
[0016]
As shown in FIG. 1, the rotor of the DC brushless motor according to the first embodiment of the present invention includes a center shaft 1 and a
[0017]
FIG. 2 is a perspective view of the
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
As shown in FIG. 2, the
[0021]
The
[0022]
On the other hand, on the outer peripheral surface of the center shaft 1, two
[0023]
In this embodiment, the upper and lower rotor supports 11 are externally fitted to the central axis with the upper and
[0024]
Now, according to this embodiment, the
[0025]
Further, according to this embodiment, since the
[0026]
FIG. 4 is an exploded perspective view of a rotor of a DC brushless motor according to another embodiment of the present invention. The rotor of this embodiment includes upper and lower three
[0027]
The
[0028]
Here, the
[0029]
According to this embodiment, the
[0030]
Further, according to this embodiment, there can be two types of rotor modules constituting the three-
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the rotor can be divided in the axial direction and equivalently skewed, whereby the cogging torque can be reduced and the torque ripple can be reduced. The effect that noise and vibration can be reduced by reducing the cogging torque, the effect that the high frequency component of the induced voltage can be reduced, and the like can be obtained.
[0032]
Further, according to the present invention, since the rotor module can be fixed to the central axis using the linear key, the key groove can be formed easily and inexpensively, and the key can be formed at low cost. And the effect that each rotor module can be easily attached to the center axis in a short time.
[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 plan view of the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
中心軸の外周部には、軸方向に平行な直線状のキー溝が凹設されると共に、各ロータモジュールの内周部には、キー溝が中心軸に外嵌される順に所定のピッチ角ずつ偏倚して、かつ軸方向に平行に貫設されており、
各ロータモジュールのキー溝を軸方向に揃えて、中心軸のキー溝と各ロータモジュールのキー溝とに直線キーが嵌め込まれることにより、各ロータモジュールが中心軸に対し上記ピッチ角だけスキューして固定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,
A linear keyway parallel to the axial direction is recessed on the outer periphery of the center shaft, and a predetermined pitch angle is formed on the inner periphery of each rotor module in the order in which the keyways are fitted to the center shaft. Are deviated one by one, and penetrate in parallel to the axial direction,
The key grooves of each rotor module are aligned in the axial direction, and the linear keys are fitted into the key grooves of the central axis and the key grooves of the rotor modules, whereby each rotor module is skewed by the pitch angle with respect to the central axis. DC brushless motor characterized by being fixed.
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