JP2007189812A - インナロータ型ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はコアの振動を吸収してヨークの振動音を低減することを課題とする。
【解決手段】インナロータ型ブラシレスモータ１０Ａは、ハウジング３０に支持された円筒形状のヨーク４０と、ハウジング３０とヨーク４０との間で回転可能に支持されたロータ５０と、ロータ５０の外周側に配置されたステータ６０とを有する。ロータ５０は、永久磁石５６とを有する。ステータ６０は、環状のコア６２と、コア６２に巻装されたコイル６４と、コア６２の両端面を挟持するインシュレータ６６とを有する。コア６２は、外径がヨーク４０の内径よりも小さく、隙間Ｓを介して非接触となるようにヨーク４０の内部空間に挿入されている。コア６２の外周に形成された環状溝６８には、弾性または粘弾性を有する弾性部材８０が嵌合されている。コア６２は、一対の弾性部材８０により外周がヨーク４０の内周面と非接触状態に保持されると共に、フローティング状態に支持される。
【選択図】図１

Description

本発明はインナロータ型ブラシレスモータに係り、特にロータの回転駆動時に発生する振動音を低減するように構成されたインナロータ型ブラシレスモータに関する。

近年、自動車等の車両で使用されるモータにおいては、動作時の振動音をできるだけ低減して車内の静音化を促進することが要望されている。モータには、永久磁石をステータ側に配置し、コイルをロータ側に設け、ブラシを介してコイルに通電を行なうブラシモータと、ステータ側にコイルを設け、永久磁石をロータ側に配置したブラシレスモータとがある。

ブラシレスモータでは、ブラシを整流子に摺接させない構成であるので、ブラシが整流子間を跨ぐときの放電現象による障害も解消することが可能なる。しかしながら、インナロータ型ブラシレスモータにおいては、ヨーク内周にコイルが巻装されたコアを嵌合固定し、且つ、永久磁石を回転軸の外周に一体的に設ける構成であるので、ステータ側のコイルに通電して永久磁石を有するロータを回転駆動する際には、コイルが巻装されたコアに回転トルクの反力が作用して半径方向の振動が発生する。この振動が円筒形状のヨークに伝播した場合には、ヨークに振動音が発生して車内の騒音が増大する原因となる。

特に、ブラシレスモータは、ロータが回転するときに永久磁石の磁力とコイル各相の通電を切り換えながらコアに発生する磁力との釣り合いが絶えず変化することにより、コアが振動する。そして、コアが円筒形状のヨークの内周に圧入する構成とした場合には、コアからヨーク、ハウジング、モータ取付ブラケットなどの金属部品を伝播して振動音が増幅される。

このような、振動音を低減する問題を解消する手段として、モータの振動部分に防振ゴムを取り付けた構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されたモータでは、モータを収納する収納ケースとモータの外周に取り付けられた筒状ブラケットとの間に防振ゴムを介在させてモータの振動が外部に伝播しないように構成している。
特開平５−３１６６８３号公報

しかしながら、上記のように収納ケースとブラケットとの間に防振ゴムを介在させる従来のモータでは、ステータ側のコアの振動がヨークに伝播し、ヨークの振動を防振ゴムで吸収することになり、振動発生源であるコアの振動を低減することができない。そのため、従来のモータでは、防振効果を上げるために、ロータやロータを支持する軸受付近にも防振ゴムを配置しなければならず、防振構造が複雑化するという問題を有している。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、振動発生源であるステータ側のコアの振動を抑制することで上記課題を解決したインナロータ型ブラシレスモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

本発明は、円筒形状に形成されたヨークの内周にコイルが巻装されたコアが配置され、前記コアの内周に永久磁石を有するロータが回転可能に支持されたインナロータ型ブラシレスモータにおいて、前記ヨークの内周面と前記コアの外周面とを互いに非接触となるように形成し、且つ前記ヨークの内周面と前記コアの外周面との間に弾性部材を設けたことを特徴とする。

また、前記弾性部材は、樹脂あるいはゴムであることを特徴とする。

また、本発明は、前記コアの外周面に、前記弾性部材が嵌合する溝を周方向に形成したことを特徴とする。

また、本発明は、前記ヨークの内周面に、前記弾性部材が嵌合する溝を周方向に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、ヨークの内周面とコアの外周面とを互いに非接触となるように形成し、且つヨークの内周面とコアの外周面との間に弾性部材を設けたため、ロータを回転させる際にロータ側の永久磁石からの磁力とコアに巻装されたコイルからの磁力の釣り合いにより発生する半径方向の振動を吸収することができ、振動発生源となるコアが半径方向に振動することを防止して、ヨークに振動が伝播することを防止することでヨークの振動音を低減することができ、回転駆動時の静音性を効果的に高めることが可能になる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明によるインナロータ型ブラシレスモータの実施例１を示す縦断面図である。図１に示されるように、インナロータ型ブラシレスモータ（以下「ブラシレスモータ」という）１０Ａは、ブラケット２０に固定されたハウジング３０と、ハウジング３０に支持された円筒形状のヨーク４０と、ハウジング３０とヨーク４０との間で回転可能に支持されたロータ５０と、ロータ５０の外周側に配置されたステータ６０とを有する。

ロータ５０は、回転軸５２と、回転軸５２の外周に一体的に嵌合固定された円柱形状の回転体５４と、回転体５４の外周面に固定された永久磁石５６とを有する。ハウジング３０には、回転軸５２の一端を回転自在に支持する軸受３２が保持されている。また、ヨーク４０の内壁には、回転軸５２の他端を回転自在に支持する軸受４２が保持されている。従って、ロータ５０は、回転軸５２が軸受３２,４２により軸承されているので、永久磁石５６とステータ６０との間で磁力による回転トルクが発生すると、回転して回転軸５２に連結された被駆動機構（図示せず）を駆動する。

ステータ６０は、内周面が永久磁石５６の外周面と近接対向するように配置された環状のコア６２と、コア６２に巻装された三相のコイル６４と、コア６２の両端面より軸方向に延在形成されたインシュレータ６６とを有する。コア６２は、外径がヨーク４０の内径よりも小さく、隙間Ｓを介して非接触となるようにヨーク４０の内部空間に挿入されている。そして、コア６２の外周には、一対の環状溝６８が周方向に形成されている。また、コア６２は、磁性材からなる複数の環状金属板６２_１〜６２_ｎを積層した構成であり、環状金属板６２_１〜６２_ｎの内径は同一で、外径が小径なものと、大径なものとが組み合わされている。そして、外径の小さい環状金属板が積層された２箇所には、環状溝６８が周方向に延在形成される。

インシュレータ６６は、樹脂材により成形されており、コイル６４を内外周から保持すると共に、ヨーク４０をハウジング３０に固定する過程で複数の環状金属板６２_１〜６２_ｎを積層したコア６２を軸方向の両側から挟持する。また、コイル６４はコネクタ７０を介して制御回路（図示せず）に接続されている。

そのため、ステータ６０のコイル６４へ電流が通電され、各相への通電を切り換えると、コイル６４により発生された磁力とロータ５０の永久磁石５６からの磁力との相互作用で回転トルクが発生する。その際、コア６２には、半径方向の反力が作用するため、ロータ５０の回転速度に応じた周期の振動が半径方向（図１ではＺ方向）に発生する。尚、図１では、コア６２の振動方向は、回転軸５２を中心とする半径方向であり、且つロータ５０の回転に伴って半径方向の振動を発生させる磁力の反力が周方向に旋回する。そのため、軸方向からみると、ロータ５０の回転と共に振動による振幅は周方向に移動する。

コア６２の外周に形成された環状溝６８には、弾性または粘弾性を有する弾性部材８０が嵌合されている。この弾性部材８０は、断面が円形でリング状に形成された弾性部材（例えば、Ｏリングなど）である。

コア６２は、一対の弾性部材８０により外周がヨーク４０の内周面と非接触状態に保持されると共に、フローティング状態に支持される。そのため、コア６２に半径方向の振動が発生した場合には、弾性部材８０が弾性変形して振動を吸収することによりコア６２の振動を低減すると共に、ヨーク４０へ振動が伝播することを防止する。これにより、有底円筒状のヨーク４０には、コア６２の振動が殆ど伝わらず、弾性部材８０によりヨーク４０の振動音の発生を防止することが可能になる。

従って、本実施例では、コア６２の外周面とヨーク４０の内周面との間に一対の弾性部材８０を介在させるといった比較的簡単な構成であるので、安価なコストで静音効果を高められる。

また、コア６２の軸方向の両端を挟持するインシュレータ６６が弾性を有する材質により形成されているので、コア６２の軸方向（図１ではＸ方向）に発生した振動成分は、インシュレータ６６によって吸収され、ヨーク４０への伝播を防止される。さらに、ヨーク４０の内周面に対してコア６２を軸方向に変位させるような振動が発生した場合には、弾性部材８０がヨーク４０の内周面に密着しているため、ヨーク４０の内周面に対する摩擦によって摩擦ダンパとして機能する。

図２は実施例１の変形例を示す縦断面図である。尚、図２において、上記実施例１と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図２に示されるように、ブラシレスモータ１０Ｂでは、コア６２の外周面に対して隙間Ｓを介して近接対向するヨーク４０の内周面には、半円形状の環状溝４４が周方向に延在形成されている。ヨーク４０の内周面に環状溝４４を形成する際に、外周面に環状のリブ４５が突出形成されるため、ヨーク４０の機械的強度が高められている。

環状溝４４には、弾性または粘弾性を有する弾性部材８０が嵌合されている。従って、上記実施例１の場合と同様に、コア６２の外周は、一対の弾性部材８０によりヨーク４０の内周面と非接触状態に保持されると共に、フローティング状態に支持される。そのため、コア６２に半径方向の振動が発生した場合には、弾性部材８０が弾性変形して振動を吸収すると共に、コア６２の振動を低減できる。よって、弾性部材８０によりヨーク４０へ振動が伝播することを防止することができる。

この変形例１では、弾性部材８０が嵌合する環状溝４４がヨーク４０の内周面に設けられているため、コア６２を構成する複数の環状金属板６２_１〜６２_ｎを全て同一の寸法形状のもので統一することができる。よって、前述した実施例１のように外径の異なる２種類のものを用意する必要がなく、その分製造コストを安価に抑えることができる。

図３は実施例２のブラシレスモータを示す縦断面図である。尚、図３において、上記実施例１と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図３に示されるように、ブラシレスモータ１０Ｃでは、コア６２の外周に形成された環状溝６８に、弾性または粘弾性を有する弾性部材８２が嵌合されている。この弾性部材８２は、断面が四角形であり、且つリング状に形成されている。

弾性部材８２は、断面が四角形であるため、コア６２の環状溝６８及びヨーク４０の内周面に対する接触面積が大きくなっており、比較的回転トルクの大きい構造のモータに好適であり、ロータ回転時にコア６２に作用する反力が大きい場合でも十分に半径方向の振動成分を吸収することができる。

従って、本実施例では、コア６２の外周面とヨーク４０の内周面との間に一対の弾性部材８２を介在させるといった比較的簡単な構成であるので、安価なコストで静音効果を高められる。

図４は実施例２の変形例を示す縦断面図である。尚、図４において、上記実施例２と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図４に示されるように、変形例２のブラシレスモータ１０Ｄでは、コア６２の外周面に対して隙間Ｓを介して近接対向するヨーク４０の内周面に、断面が四角形状の環状溝４６が周方向に延在形成されている。ヨーク４０の内周面に環状溝４６を形成する際に、外周面に環状のリブ４７が突出形成されるため、ヨーク４０の機械的強度が高められている。

環状溝４６には、弾性または粘弾性を有する弾性部材８２が嵌合されている。従って、上記実施例２の場合と同様に、コア６２の外周は、一対の弾性部材８２によりヨーク４０の内周面と非接触状態に保持されると共に、フローティング状態に支持される。そのため、コア６２に半径方向の振動が発生した場合には、弾性部材８２が弾性変形して振動を吸収すると共に、ヨーク４０へ振動が伝播することを防止できる。よって、ヨーク４０の振動音の発生を防止することが可能になる。

この変形例２では、弾性部材８２が嵌合する環状溝４６がヨーク４０の内周面に設けられているため、コア６２を構成する複数の環状金属板６２_１〜６２_ｎを全て同一の寸法形状のもので統一することができる。よって、前述した実施例２のように外径の異なる２種類のものを用意する必要がなく、その分製造コストを安価に抑えることができる。

図５は実施例３のブラシレスモータを示す縦断面図である。尚、図５において、上記実施例１,２と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図５に示されるように、ブラシレスモータ１０Ｅでは、コア６２の外周に形成された環状幅広溝６９に、弾性または粘弾性を有する幅広弾性部材８４が嵌合されている。この幅広弾性部材８４は、断面が軸方向に延在する長方形であり、且つリング状に形成されている。

幅広弾性部材８４は、断面が長方形の板状に形成されているため、コア６２の環状幅広溝６９及びヨーク４０の内周面に対する接触面積が上記実施例１，２よりも大きくなっており、比較的回転トルクの大きい構造のモータに好適であり、ロータ回転時にコア６２に作用する反力が大きい場合でも十分に半径方向の振動成分を吸収することができる。

従って、本実施例では、コア６２の外周面とヨーク４０の内周面との間に幅広弾性部材８４を介在させるといった比較的簡単な構成であるので、安価なコストで静音効果を高められる。

図６は実施例３の変形例を示す縦断面図である。尚、図６において、上記実施例３と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図６に示されるように、変形例３のブラシレスモータ１０Ｆでは、コア６２の外周面に対して隙間Ｓを介して近接対向するヨーク４０の内周面に、断面が四角形状の環状幅広溝６９が周方向に延在形成されている。そして、変形例３では、ヨーク４０の円筒部分が肉厚になっているため、環状幅広溝６９が形成された部分を外周側に突出させないように構成することができる。

環状幅広溝６９には、弾性または粘弾性を有する幅広弾性部材８４が嵌合されている。尚、幅広弾性部材８４は、上記実施例１，２のものよりも接触面積が大きいので、比較的柔らかい材質（高弾性率）で形成されている。従って、上記実施例３の場合と同様に、コア６２の外周は、幅広弾性部材８４によりヨーク４０の内周面と非接触状態に保持されると共に、フローティング状態に支持される。そのため、コア６２に半径方向の振動が発生した場合には、幅広弾性部材８４が弾性変形して振動を吸収すると共に、ヨーク４０へ振動が伝播することを防止できる。よって、ヨーク４０の振動音の発生を防止することが可能になる。

この変形例３では、幅広弾性部材８４が嵌合する環状幅広溝４８がヨーク４０の内周面に設けられているため、コア６２を構成する複数の環状金属板６２_１〜６２_ｎを全て同一の寸法形状のもので統一することができる。よって、前述した実施例３のように外径の異なる２種類のものを用意する必要がなく、その分製造コストを安価に抑えることができる。

上記実施例では、例えば、自動車で使用されるモータを一例として挙げたが、これに限らず、自動車以外の分野で使用されるモータにも本発明を適用することができるのは勿論である。

本発明によるインナロータ型ブラシレスモータの実施例１を示す縦断面図である。 実施例１の変形例を示す縦断面図である。 実施例２のブラシレスモータを示す縦断面図である。 実施例２の変形例を示す縦断面図である。 実施例３のブラシレスモータを示す縦断面図である。 実施例３の変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｆ インナロータ型ブラシレスモータ
２０ ブラケット
３０ ハウジング
４０ ヨーク
４４ 環状溝
５０ ロータ
６０ ステータ
５２ 回転軸
５６ 永久磁石
６２ コア
６２_１〜６２_ｎ 環状金属板
６４ コイル
６６ インシュレータ
６８ 環状溝
６９ 環状幅広溝
８０,８２ 弾性部材
８４ 幅広弾性部材

Claims (4)

1. 円筒形状に形成されたヨークの内周にコイルが巻装されたコアが配置され、前記コアの内周に永久磁石を有するロータが回転可能に支持されたインナロータ型ブラシレスモータにおいて、
   前記ヨークの内周面と前記コアの外周面とを互いに非接触となるように形成し、且つ前記ヨークの内周面と前記コアの外周面との間に弾性部材を設けたことを特徴とするインナロータ型ブラシレスモータ。
2. 前記弾性部材は、樹脂あるいはゴムであることを特徴とする請求項１に記載のインナロータ型ブラシレスモータ。
3. 前記コアの外周面に、前記弾性部材が嵌合する溝を周方向に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のインナロータ型ブラシレスモータ。
4. 前記ヨークの内周面に、前記弾性部材が嵌合する溝を周方向に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のインナロータ型ブラシレスモータ。
   

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