JP2009055768A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータ及び軸受の重量を可及的に軽量化することができ、部品コストを低減させることができるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】 ブラケット２の中央には、ロータ３の永久磁石３３が設けてある部分の外径より僅かに大きい内径になした開口２１が設けてあり、該開口２１内を通ってロータ３がハウジング１内へ挿入され、ハウジング１から抜出し可能になっている。固定部材４の本体４０は、ブラケット２に設けられた開口２１の内径より僅かに小さい外径になした脚部４２と、脚部４２の外径及び内径より小さい外径及び内径の頭部４１とを設けてなり、脚部４２内に第２軸受５２を内嵌支持する第２軸受支持部４３が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インナーロータ型のブラシレスモータに関する。

シャフトに円筒状の永久磁石を外嵌してなるロータを、巻線を巻回してなるステータ内に挿入してなる、所謂インナーロータ型のブラシレスモータ（以後、単にモータともいう）が開発されている。

このようなブラシレスモータは、例えばリモートコントロールによるレース競技用の遊具自動車に駆動源として搭載されることがあるが、レース競技では設定されたコースに応じた特性を有するモータを選択することが重要である。

これに対して前述したブラシレスモータにあっては、ロータを構成する永久磁石の磁力強度を異ならせることによって、異なる特性を出力させることができるため、磁力強度が異なる永久磁石をそれぞれ取り付けた複数のロータを予め用意しておき、ユーザが所要のロータに容易に交換し得るようになしたモータが開発されれば、モータごと交換する必要がなくなるので、ユーザにとって利便性が高い。

一方、レース競技では過酷な環境でモータが駆動されるため、ロータのシャフトを支持する軸受の磨耗が激しく、レース競技が行われる都度、前記軸受を交換する必要があるが、この場合も、ステータからロータを容易に取り出せる構造のモータが要求される。
そのため、後記する特許文献１には次のようなブラシレスモータが開示されている。

図３は、特許文献１に記載されたインナーロータ型のブラシレスモータの側断面図であり、図４は、図３に示したブラシレスモータの分解図である。両図中、１１０は円筒体の一端側を閉塞してなるカップ状のハウジングである。

ハウジング１１０内の中心軸周りには、それぞれ巻線１１３，１１３，…が巻回された複数のステータコア１１２，１１２，…が互いに所定の距離を隔てて環状に配置してあり、これによって後述するロータ１３０を挿入する挿入部１１４がハウジング１１０の中心軸上に形成されている。

ハウジング１１０の底壁１１７の内面中央には第１軸受１５１を内嵌支持する閉塞端側軸受支持部１１８が凹設されている。
ハウジング１１０の開放側端には当該ハウジング１１０の外径と同じ寸法の外径になした厚肉環状のブラケット１２０が連結固定してあり、このブラケット１２０の中央には、ロータ１３０を挿通させるための開口１２１が設けてある。

一方、ロータ１３０はシャフト１３１を備えており、該シャフト１３１の両端からそれぞれ所定距離を隔てた中間部分に、磁性体を筒状に成形してなる筒部材１３２が外嵌固定してあり、更に該筒部材１３２の一端側に筒状の永久磁石１３３が外嵌固定してある。シャフト１３１の両端部分の外径は他の部分の外径より小さくしてあり、シャフト１３１の一端部分には、前記閉塞端側軸受支持部１１８によって支持される第１軸受１５１が外嵌してある。シャフト１３１の他端部分の近傍には第２軸受１５２が前記筒部材１３２の一端に当接させた様態で外嵌してあり、シャフト１３１の他端部分には出力軸１５０の一端が連結してある。

前述したブラケット１２０の開口１２１は、第２軸受１５２を内嵌支持する開放端側軸受支持部１２２と、該開放端側軸受支持部１２２の内径より大きい内径になしてあり、環状のホルダ１６０を内嵌支持するホルダ支持部１２３とを同軸上に連接させて構成してある。

そして、第２軸受１５２の外直径Ｄ₁、前述した挿入部１１４の直径Ｄ₂、ロータ１３０の永久磁石１３３が取り付けられた部分の直径Ｄ₃、及び第１軸受１５１の外直径Ｄ₄は、Ｄ₁≧Ｄ₂＞Ｄ₃≧Ｄ₄になしてある。

このようなブラシレスモータを組み立てる場合、ロータ１３０をブラケット１２０の開口１２１を挿通させてハウジング１１０内の挿入部１１４内へ、ロータ１３０の第１軸受１５１がハウジング１１０の閉塞端側軸受支持部１１８に内嵌すると共に、ロータ１３０の第２軸受１５２がブラケット１２０の開放端側軸受支持部１２２に内嵌するまでに挿入させた後、出力軸１５０を挿通させたホルダ１６０をブラケット１２０のホルダ支持部１２３に内嵌させ、ホルダ１６０をブラケット１２０に螺子止めする。

一方、これと逆の操作を行うことによって、ハウジング１１０及びブラケット１２０からロータ１３０を取り出すことができ、これによって当該ロータ１３０を他のロータに交換し、第１軸受１５１及び第２軸受１５２を容易に交換することができる。
特開２００３−８８０８１号公報（図１及び図２）

しかしながら、このような従来のブラシレスモータにあっては、ブラケット１２０からロータ１３０を取り出すことを可能にするために、ロータ１３０の永久磁石１３３が取り付けられた部分の直径Ｄ₃よりブラケット１２０に開設した開口１２１の開放端側軸受支持部１２２の直径を大きく、即ち直径Ｄ₃より第２軸受１５２の外直径Ｄ₁を大きくしなければならないため、比較的大きい直径の第２軸受１５２を用いる必要があった。

そのため、比較的大きい内径の第２軸受１５２を外嵌させるべく、それに応じた外径のシャフト１３１を用いる必要があり、該シャフト１３１並びに第２軸受１５２及びロータ１３０の重量が嵩むとともに、それらに要する部品コストが高いという問題があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、ロータ及び軸受の重量を可及的に軽量化することができ、部品コストを低減させることができるブラシレスモータを提供する。

（１） 本発明に係るブラシレスモータは、筒状のハウジングの中心軸上に配したロータの周りにステータを設けてなり、前記ハウジングのロータの出力側の端はブラケットで塞止してあり、該ブラケットに開設した開口からハウジング外へ前記ロータを抜出し、前記開口からハウジング内へロータを挿入し得るようになしてあるブラシレスモータにおいて、前記ロータの出力側の部分を回転自在に前記ブラケットに固定する固定部材を備え、該固定部材は前記開口に着脱可能に内嵌する筒状の本体を具備し、該本体内には、前記ロータの出力側の部分に外嵌させた軸受を支持する軸受支持部が設けてあることを特徴とする。

ハウジングを塞止するブラケットに、ロータの出力側の部分を回転自在に固定する固定部材は、前記ブラケットに設けてあり、ロータをハウジング外内へ抜出・挿入するための開口に着脱可能に内嵌する筒状の本体を具備し、この本体内に、ロータの出力側の部分に外嵌させた軸受を支持する軸受支持部が設けてある。
このため、軸受支持部の内径はブラケットに設けた開口の内径より小さく、ロータの出力側の部分に外嵌させた軸受の外径は、前記軸受支持部の内径より小さい。

従って、ロータの出力側の部分に外嵌させる軸受として小さい外内径のものを用いることができ、ロータもこの軸受の内径に応じた外径のシャフトで設計することができるため、ロータ及び軸受の重量を可及的に軽量化することができ、部品コストを低減させることができる。

（２） また、本発明に係るブラシレスモータは必要に応じて、前記本体の一端側の周面に多角形板状のフランジ部が設けてあり、前記ブラケットの端面であって前記開口周りの部分に、前記フランジ部に応じた形状の凹部が設けてあることを特徴とする。
固定部材の本体の他端側を前記ブラケットの開口に内嵌させると共に、本体の一端側の周面に設けた多角形板状のフランジ部を、ブラケットの端面であって開口周りの部分に設けた凹部に内嵌させる。この凹部は前記フランジ部の形状に応じた形状になしてあり、フランジ部が凹部に内嵌することによって、固定部材がハウジングの中心軸回りに回動することが防止される。
これによって、固定部材の本体の外形及びブラケットの開口の外形を円状にすることができ、ハウジングの中心軸周りに配したステータの一端部をブラケットによって保護することができる。

（３） 更に、本発明に係るブラシレスモータは必要に応じて、前記本体の周面には、本体の一端部分の外径を他の部分の外径より小さくすることによって小径部が設けてあり、前記フランジ部は、前記小径部の外径に応じた内径の孔を開設した板材を前記本体の小径部に外嵌固着して形成してあることを特徴とする。
フランジ部は、本体の周面に設けた小径部の外径に応じた内径の孔を開設した板材を本体の小径部に外嵌固着して形成してあるため、フランジ部と本体とを別々に製造しておき、両者を前述したようにして結合させることによって固定部材を製造することができる。このようにフランジ部と本体とを別々に製造することができるため、本体にフランジ部を設けてなる固定部材を一体物として製造する場合に比べて簡単に製造することができ、製造コストを低減することができる。

一方、本体にフランジ部を外嵌固着して固定部材を形成した場合であっても、本体の小径部にフランジ部が外嵌してあるため、本体の大径部をブラケットの開口に内嵌させるとともにフランジ部をブラケットの凹部に内嵌させて、固定部材をブラケットに固着させた場合、本体の小径部と大径部との段差部がフランジ部に当接して、フランジ部からの本体の抜けが防止される。

（本発明の実施形態）
図１は、本発明に係るブラシレスモータを示す分解斜視図であり、図中、１は円筒体の一端側を厚肉円板状のブラケット２で塞止してなるカップ状のハウジング、３はこのハウジング１内に出し入れ可能に装着されるロータ、４は該ロータ３を回転自在に前記ブラケット２に固定するための固定部材である。

また、図２は、図１に示したロータ３及び固定部材４を、ロータ３の軸受たる第１軸受５１及び第２軸受５２とともに示す分解側断面図である。
ハウジング１の他端開口は、例えば合成樹脂製の閉止部材が螺子止めしてあり、該閉止部材の内面中央には第１軸受５１を内嵌支持する第１軸受支持部（図示せず）が設けてある。

ハウジング１内の中心軸周りには、それぞれ巻線が巻回された複数のステータコア１２（，１２，…）を互いに所定の距離を隔てて環状に配置したステータ１１が設けてあり、これによって後述するロータ３を挿入する挿入部１４がハウジング１の中心軸上に形成されている。

ロータ３はハウジング１の中心軸の軸長方向の寸法より長い寸法になしたシャフト３１を備えており、該シャフト３１の両端からそれぞれ所定距離を隔てた中間部分に、ＳＵＭ２４１といった磁性体を円筒状に成形してなる筒部材３２が外嵌固定してある。この筒部材３２に円筒状に成形してなる永久磁石３３が外嵌固定してあり、更に、該永久磁石３３に、ＳＵＳ３０４といった非磁性体を円筒状に成形してなり、永久磁石３３を保護する保護筒３４が外嵌してある。

シャフト３１の前記筒部材３２の両端から延出した両部分の長さ寸法は、筒部材３２の一端側部分より他端側部分の方が長くなしてあり、該シャフト３１の他端側部分の端部はハウジング１から外へ延出して出力軸として機能するようになっている。

シャフト３１の一端側部分及び他端側部分には、外径及び内径が同じ寸法の第１軸受５１及び第２軸受５２がそれぞれ着脱可能に外嵌してあり、第１軸受５１及び第２軸受５２と前記筒部材３２との間にはそれぞれ、所要長さのスペーサ６１，６２が介装してある。

なお、本実施例では外径が同じ寸法の第１軸受５１及び第２軸受５２を用いているが、本発明はこれに限らず、ロータ３の永久磁石３３が設けてある部分の外径より小さい外径であれば、互いに異なる外径の第１軸受及び第２軸受を用いてもよい。

しかし、外径及び内径が同じ寸法の第１軸受５１及び第２軸受５２を用いるようにした場合、同じ寸法規格の軸受を第１軸受５１としても第２軸受５２としても用いることができ、第１軸受５１及び第２軸受５２を交換するために１種類の軸受を準備しておけばよいため好適である。

一方、前述したブラケット２の中央には、該ブラケット２を貫通し、ロータ３の永久磁石３３が設けてある部分の外径より僅かに大きい内径になした円形の開口２１が設けてあり、該開口２１内を通って前記ロータ３がハウジング１の挿入部１４内に回転自在に装着され、また、挿入部１４内に装着されたロータ３が前記開口２１を通ってハウジング１の外へ抜出し得るようになっている。

前述した固定部材４は、筒状の本体４０の一端側に、中央開口を設けてなる板状のフランジ部４４を本体４０の中心軸と同軸上に取り付けて構成されている。すなわち、本体４０はブラケット２に設けられた開口２１の内径より僅かに小さい外径になした脚部（大径部）４２と、該脚部４２の外径及び内径より小さい外径及び内径になした頭部（小径部）４１とを設けてなり、これによって前記脚部４２内には第２軸受５２を内嵌支持する第２軸受支持部４３が形成されている。なお、本体４０の軸長方向の長さ寸法はブラケット２の厚さ寸法と略同じになしてある。

一方、フランジ部４４は、前記本体４０の頭部４１の外径と略同じ内径になしてあり、前記開口２１の内径より大きい外径になしてある板状の環体４５の外周縁に、適宜形状の複数（図１に示した場合にあっては３つ）の凸部４６，４６，４６を設けて平面視が多角形状になしてあり、各凸部４６，４６，４６には、皿螺子６，６，６を挿通させるための貫通孔４７，４７，４７が開設してある。そして、フランジ部４４は、環体４５を前記本体４０の頭部４１に外嵌固着してあり、フランジ部４４の表面と頭部４１の端面とは略面一になしてある。

前述した各貫通孔４７，４７，４７の内周面は、本体４０の脚部４２側から頭部４１側へ向かうにつれて内径が漸次大きくなるテーパ状になしてあり、これによって、各貫通孔４７，４７，４７に挿通させた皿螺子６，６，６の頭部とフランジ部４４の表面とが略面一になるようにしてある。

これに対して前記ブラケット２の端面であって前記開口２１の周囲の部分には、固定部材４のフランジ部４４の形状に応じた形状であって、フランジ部４４の厚さ寸法と略同じ深さ寸法の凹部２２が設けてあり、凹部２２にフランジ部４４を内嵌させた場合、固定部材４の回動を防止するとともに、ブラケット２の端面と固定部材４のフランジ部４４の表面とが略面一になるようにしてある。

この凹部２２の当該凹部２２に内嵌されたフランジ部４４の貫通孔４７，４７，４７に対向する部分には、それぞれ雌螺子２３，２３，２３が螺設してあり、各貫通孔４７，４７，４７に挿通させた皿螺子６，６，６の脚部を雌螺子２３，２３，２３に螺入させることによって、固定部材４をブラケット２に固定させる。

このように、固定部材４のフランジ部４４がブラケット２の凹部２２に嵌合して固定部材４の回動を防止するため、固定部材４の本体４０の外形及びブラケット２の開口２１の外形を円状にすることができ、ハウジング１の中心軸周りに配したステータ１１の一端部をブラケット２によって保護することができる。

このようなブラシレスモータにあっては、スペーサ６１及び第１軸受５１をロータ３のシャフト３１の一端側に外嵌させる一方、スペーサ６２及び第２軸受５２をシャフト３１の他端側（出力側）に外嵌させるとともに、第２軸受５２を固定部材４の第２軸受支持部４３内に嵌入させる。このとき、前記シャフト３１の他端側は固定部材４を貫通する様態で、フランジ部４４の表面から適宜寸法だけ突出しており、このシャフト３１の突出部分が出力軸として機能する。

この状態でロータ３を、ブラケット２の開口２１を通してハウジング１の挿入部１４内へ、第１軸受５１が前述した第１軸受支持部に嵌合するまで挿入させる一方、固定部材４の脚部４２をブラケット２の開口２１内に嵌入させるとともに、固定部材４のフランジ部４４をブラケット２の凹部２２に内嵌させ、フランジ部４４の貫通孔４７，４７，４７に挿通させた皿螺子６，６，６をブラケット２の雌螺子２３，２３，２３に螺入させることによって、ロータ３をハウジング１内に回転自在に支持固定する。
一方、前述した操作と逆の操作を行うことによって、図１に示したように、ブラケット２の開口２１を通してハウジング１内からロータ３を抜出させる。

このとき、本発明に係るブラシレスモータにあっては、前述したように第２軸受５２を内嵌支持する固定部材４の本体４０によって、ロータ３の永久磁石３３が取り付けられた部分の外径より僅かに大きい内径になした開口２１を塞止するようになしてあるため、共に小さい外径の第２軸受５２及びロータ３のシャフト３１を用いることができる。

従って、シャフト３１及び第２軸受５２の重量を可及的に軽量化することができ、また、部品コストを低減させることができる。
ところで、前述したように固定部材４のフランジ部４４は、本体４０の頭部（小径部）４１の外径に応じた内径の孔を開設した板材を本体４０の頭部４１に外嵌固着して形成してなるため、フランジ部４４と本体４０とを別々に製造しておき、両者を前述したようにして結合させることによって固定部材４を製造することができる。

このようにフランジ部４４と本体４０とを別々に製造することができるため、かかる固定部材４は、フランジ部を備える固定部材を一体物として製造する場合に比べて簡単に製造することができ、製造コストを低減することができる。

一方、本体４０にフランジ部４４を外嵌固着して固定部材４を形成した場合であっても、本体４０の頭部４１にフランジ部４４が外嵌してあるため、本体４０の脚部（大径部）４２をブラケット２の開口２１に内嵌させるとともにフランジ部４４をブラケット２の凹部２２に内嵌させて、固定部材４をブラケット２に固着させた場合、本体４０の頭部４１と脚部４２との段差部がフランジ部４４に当接して、フランジ部４４からの本体４０の抜けが防止される。

なお、本実施の形態では、ロータ３のシャフト３１の出力側の端部を固定部材４から突出させて出力軸として機能させてあるが、本発明はこれに限らず、ロータ３のシャフトの出力側の端部を固定部材４から突出させることなく、別に用意した出力軸の一端を前記シャフトの出力側の端部に連結するようにしてもよいことはいうまでもない。

なお、本実施の形態では、環体４５の外周縁に凸部４６，４６，４６を有するフランジ部４４を設けた固定部材４を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、多角形状のフランジ部を設けた固定部材であってもよい。

本発明に係るブラシレスモータを示す分解斜視図である。 図１に示したロータ及び固定部材を、ロータの軸受たる第１軸受及び第２軸受とともに示す分解側断面図である。 インナーロータ型の従来のブラシレスモータの側断面図である。 図３に示したブラシレスモータの分解図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ ブラケット
３ ロータ
４ 固定部材
１１ ステータ
２１ 開口
２２ 凹部
３１ シャフト
３３ 永久磁石
４０ 本体
４１ 頭部（小径部）
４２ 脚部（大径部）
４３ 第２軸受支持部
４４ フランジ部
５１ 第１軸受
５２ 第２軸受

Claims (3)

1. 筒状のハウジングの中心軸上に配したロータの周りにステータを設けてなり、前記ハウジングのロータの出力側の端はブラケットで塞止してあり、該ブラケットに開設した開口からハウジング外へ前記ロータを抜出し、前記開口からハウジング内へロータを挿入し得るようになしてあるブラシレスモータにおいて、
   前記ロータの出力側の部分を回転自在に前記ブラケットに固定する固定部材を備え、
   該固定部材は前記開口に着脱可能に内嵌する筒状の本体を具備し、
   該本体内には、前記ロータの出力側の部分に外嵌させた軸受を支持する軸受支持部が設けてある
   ことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記本体の一端側の周面に多角形板状のフランジ部が設けてあり、
   前記ブラケットの端面であって前記開口周りの部分に、前記フランジ部に応じた形状の凹部が設けてある
   請求項１記載のブラシレスモータ。
3. 前記本体の周面には、本体の一端部分の外径を他の部分の外径より小さくすることによって小径部が設けてあり、
   前記フランジ部は、前記小径部の外径に応じた内径の孔を開設した板材を前記本体の小径部に外嵌固着して形成してある
   請求項２記載のブラシレスモータ。

Images