JP2008245414A

JP2008245414A - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2008245414A
Application number: JP2007081570A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Nakada; 和伸中田; Hiromiki Inoue; 弘幹井上; Masatsugu Moriguchi; 雅嗣森口; Takahiro Nishinaka; 孝宏西中; Hidekazu Yabuuchi; 英一薮内
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】ブラシレスモータにおいて、モータの特性に影響を与えずに、磁石の飛散を防止し、かつ、部品点数を少なくする。
【解決手段】ブラシレスモータ１は、ケース１１内部において、ステータ鉄心２１に巻線２２を巻かれたステータ２を備え、ステータ２の内周側には、回転軸１２を有するロータ鉄心３２と、ロータ鉄心３２の表面に配置されたロータ磁石３３とを有した回転子３を備えている。ロータ磁石３３は、回転軸方向の長さがロータ鉄心３２よりも長く、両端はロータ鉄心３２より延出している。ロータ磁石３３の延出した部分は上部係止部４１と下部係止部４２とによって、円周外側から係り止めされて機械的に固定されており、上部係止部４１には回転検知用磁石４３が配置されている。モータの特性に影響を与えずに、磁石の飛散を防止することができ、部品点数が少なくなり、組み立ての手間が減少する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータ鉄心の表面に磁石を配置して成るインナーロータ型ブラシレスモータに関する。

従来の、ロータ鉄心に磁石を配置して成る、いわゆるインナーロータ型のブラシレスモータには、磁石をロータ鉄心の表面に配置した表面磁石型モータ（ＳＰＭ：ＳＵＲＦＡＣＥＰＥＲＭＡＮＥＮＴＭＡＧＮＥＴ）と、磁石をロータ鉄心の内部に配置した埋込磁石型モータ（ＩＰＭ：ＩＮＴＥＲＩＯＲＰＥＲＭＡＮＥＮＴＭＡＧＮＥＴ）とがある。表面磁石型モータが備える回転子の例を図６に示す。回転子１０３は、回転軸１１２を有するロータ鉄心１３２の周りに磁石１３３を備え、回転子１０３の外周側に駆動電流が供給される巻線を有したステータ（図示なし）を備えている。表面磁石型モータは、磁石１３３とステータとの距離を短く設定できるため、磁石１３３の持つ磁力を大きく活用することができる。しかし、磁石１３３とロータ鉄心１３２との固定は、接着等による貼り付けによって行なわれているため、高速回転での遠心力等により磁石１３３が飛散する虞がある。

埋込磁石型モータが備える回転子の例を図７に示す。回転子１０３は、磁石１３３をロータ鉄心１３２に埋め込んで有しているため、磁石１３３は、回転時に飛散しない。しかし、ステータと磁石１３３との距離は、表面磁石型モータに比較して長くなり、相対的にモータ出力が小さい。したがって、モータ出力を重視した低価格モータの場合には、磁力の小さい安価な磁石を用いた表面磁石型モータとし、磁石とステータ間の距離を小さく設定することが望ましいが、上述した問題がある。

この表面磁石型モータにおいて、磁石を回転子の円周外部より固定用の部材を用いて固定すれば、磁石の飛散を防止することができる。図８は、磁石固定用の部材を備えた回転子の正面視を示す。磁石固定用部材１４１はロータ鉄心１３２から円周外部へ突出した鍔部１４２を有し、この鍔部１４２により磁石１３３を円周外部より固定している。しかし、このように磁石固定用部材１４１を設けると、回転子１０３の外径が大きくなり、磁石１３３とステータ１０２間の距離が長くなるので、モータ出力が低下し、また、磁石固定用部材１４１の加工のためにコストが高くなる。また、磁石固定用部材１４１を設ける回転子において、磁石の円弧をカットすることにより、回転子の外径を小さくすることができる。図９は、磁石の円弧（破線で示す）をカットした回転子の正面視を示す。磁石１３３の円弧をカットし、カットした部分を磁石固定用部材１４１によって固定している。このようにすると回転子１０３の外径が大きくならず、磁石１３３とステータ１０２との距離を短くすることができるが、磁石１３３をカットするために、モータ出力が低下し、また、磁石１３３のカットと磁石固定用部材１４１の加工のためにコストが高くなる。

また、図１０に示すように、磁石１３３の両端部に凹状の段差部１３４を設け、その段差部１３４を円周外側から磁石固定用部材１４１により固定することにより、磁石１３３を円周外部より固定し、ステータと磁石１３３との距離を短くすることができる。しかしながら、磁石１３３の両端部にこのような段差部１３４を形成するには特殊な加工を要するため、コストが高くなる。

また、磁石をロータ鉄心よりも回転軸方向に長くし、磁石がロータ鉄心よりも延出した部分を外周側から保護カバーにより固定するブラシレスモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１に示されるようなブラシレスモータにおいては、回転子の回転位置を検出するための回転検知用磁石を有する基台を別に設けるために、部品点数が多くなり、組み立ての手間が増える。
特開２００４−２５４３９４号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、モータの特性に影響を与えずに、磁石の飛散を防止し、かつ、部品点数が少ないブラシレスモータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、駆動電流が外部から供給される巻線が巻かれたステータ鉄心を有したステータと、前記ステータの内周側に回転自在に支持される回転軸に固定された円筒状のロータ鉄心の表面にロータ磁石を配置して成るロータと、前記ロータの回転位置検出用のホールＩＣと、を備えたブラシレスモータにおいて、前記ロータ磁石の前記回転軸方向の両端部を、前記ロータ鉄心より軸方向に延出させ、前記ロータ磁石の延出させた部位を円周外側から係り止めする係止部を前記回転軸に設け、前記ホールＩＣによって検出される検出用磁界を発生する回転検知用磁石を前記係止部に固定し、前記係止部をロータ磁石の係り止めと回転検知用磁石の固定とに兼用したものである。

請求項１の発明によれば、ロータ磁石をロータ鉄心よりも軸方向に延出した部位でもって、その円周外側から係り止めして回転軸に機械的に固定するようにしたので、モータの特性に影響を与えずに、磁石の飛散を防止することができる。また、回転検知用磁石をロータ磁石係り止め用の係止部に固定するようにしたので、回転検知用磁石を固定するための別部材を要せず部品点数を削減することができる。

本発明の実施形態に係るブラシレスモータについて図面を参照して説明する。図１及び図２は本実施形態に係るブラシレスモータの外観及び断面構成を示し、図３及び図４は、同ブラシレスモータのロータ構成を示す。ブラシレスモータ１は、外部を円筒形状のケース１１に覆われおり、ケース１１の両端面中心から回転軸１２が突出している。

ブラシレスモータ１は、ケース１１内部において、ステータ鉄心２１に巻線２２を巻かれたステータ２を備え、ステータ２の内周側には、回転軸１２を有するロータ鉄心３２と、ロータ鉄心３２の表面に配置されたロータ磁石３３と、を有した回転子（ロータ）３を備えている。回転軸１２はケース１１に固定される軸受１３に回転自在に保持されている。

ステータ鉄心２１の回転軸方向の長さＢは、ロータ鉄心３２の長さＣと同等の長さになっている。ロータ磁石３３は、瓦状の形状をしており、回転軸方向の長さＤがロータ鉄心３２の長さＣよりも長く、両端はロータ鉄心３２より延出している。そして、そのロータ鉄心３２の延出した部分は上部係止部４１と下部係止部４２とによって、円周外側から係り止めされて機械的に固定されている。上部係止部４１と下部係止部４２の材料は、例えばＰＢＴ（ＧＦ３０％）であり、モータ内の温度上昇に対する耐熱性と、回転での遠心力に対する強度を有している。上部係止部４１には回転子３の回転位置を検出されるための検出用磁界を発生する回転検知用磁石４３が配置されている。上部係止部４１の軸方向外側には、回転検知基板５２がステータ２に接続されて設けられており、回転検知基板５２は、回転検知用磁石４３が発生する磁界を検出するホールＩＣ５１を有している。

次に、回転子３の組立方法について、図５を参照して説明する。まず、回転軸１２にロータ鉄心３２を圧入し（ステップＳ１）、ロータ鉄心３２の一端側に接するように、下部係止部４２を回転軸１２に圧入する（ステップＳ２）。次に、４個のロータ磁石３３をロータ鉄心３２に沿わせて下部係止部４２に仮固定し（ステップＳ３）、上部係止部４１をロータ鉄心３２の他端側から回転軸１２に圧入して、ロータ磁石３３を下部係止部４２と上部係止部４１とによって挟持して機械的に固定する（ステップＳ４）。次に、回転軸１２の両端から軸受１３を圧入する（ステップＳ５）。このように、回転子３は組み立てられ、上部係止部４１は、軸方向をロータ鉄心３２と軸受１３とによって挟持されて固定される。また、上部係止部４１に形成されたピン（図示なし）と、ロータ鉄心３２に形成された穴（図示なし）とが嵌合し、上部係止部４１とロータ鉄心３２とは、回転方向に固定されるようになっている。

次に、上記のように構成されたブラシレスモータ１の動作について説明する。ブラシレスモータ１の電源がオンになると、ホールＩＣ５１は、回転検知用磁石４３が発生させる磁界から回転子３の回転位置を検出し、回転位置に基づいて、巻線２２に電圧を印加する。巻線２２に電圧が印加されると、ロータ鉄心３２は磁化し、ロータ鉄心３２の磁界により、回転子３が回転する。このとき、ロータ磁石３３は遠心力により周りに飛散しようとするが、回転軸方向の両端を上部係止部４１と下部係止部４２とによって円周外側から機械的に固定されているので、飛散することがない。

かくして、本実施形態のブラシレスモータによれば、上部係止部４１、及び下部係止部４２の外径は、ステータ鉄心２１の内径よりも大きいが、外径の大きい部分はロータ鉄心３２よりも回転軸方向に延出している部分であり、ステータ鉄心２１とは接しないので、ロータ磁石３３とステータ鉄心２１との距離を短くすることができる。また、ロータ磁石３３を回転軸方向に長くしているので、従来のブラシレスモータよりも磁力が小さくならない。また、上部係止部４１に回転検知用磁石４３を設けたので、回転検知用磁石４３を有する基板を別に設ける必要がなく、部品点数を削減することができ、組み立ての手間を少なくすることができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば上部係止部４１、及び下部係止部４２は円周方向の４箇所によってロータ磁石３３を固定するのでなく、全周に亘ってロータ磁石３３を固定してもよい。

本発明の実施形態に係るブラシレスモータの斜視図。（ａ）は同ブラシレスモータの側面図、（ｂ）は同ブラシレスモータの断面図。（ａ）は同ブラシレスモータにおける回転子の斜視図、（ｂ）は回転子の分解斜視図。（ａ）は同ブラシレスモータにおける回転子の側面図、（ｂ）は回転子の正面図、（ｃ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ線の断面図。同ブラシレスモータにおける回転子の組み立ての手順を示すフローチャート。従来の表面磁石型モータにおける回転子の斜視図。従来の埋込磁石型モータにおける回転子の斜視図。従来の表面磁石型モータにおいて磁石固定用部材を設けた回転子の正面図。従来の表面磁石型モータにおいて磁石の円弧の端面をカットした回転子の正面図。従来の表面磁石型モータにおいて磁石に段差部を設けた回転子の斜視図。

符号の説明

１ブラシレスモータ
１２回転軸
２ステータ
２１ステータ鉄心
２２巻線
３回転子（ロータ）
３２ロータ鉄心
３３ロータ磁石
４１上部係止部（係止部）
４２下部係止部（係止部）
４３回転検知用磁石
５１ホールＩＣ

Claims

駆動電流が外部から供給される巻線が巻かれたステータ鉄心を有したステータと、前記ステータの内周側に回転自在に支持される回転軸に固定された円筒状のロータ鉄心の表面にロータ磁石を配置して成るロータと、前記ロータの回転位置検出用のホールＩＣと、を備えたブラシレスモータにおいて、
前記ロータ磁石の前記回転軸方向の両端部を、前記ロータ鉄心より軸方向に延出させ、
前記ロータ磁石の延出させた部位を円周外側から係り止めする係止部を前記回転軸に設け、
前記ホールＩＣによって検出される検出用磁界を発生する回転検知用磁石を前記係止部に固定し、前記係止部をロータ磁石の係り止めと回転検知用磁石の固定とに兼用したことを特徴とするブラシレスモータ。