JP2012029350A - Brushless motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシレスモータの改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement of a brushless motor.
一般に、ブラシレスモータは、例えば特許文献1及び2に記載されているように、内周に複数の突極を有する環状のステータと、ステータの内側に挿設したロータを備え、ロータにおける磁石の磁極を検出しつつ各突極に対する通電制御を行うことにより回転駆動するものである。
Generally, as described in
そして、特許文献1に記載されたブラシレスモータでは、ステータを収容するケースを備え、ケースに設けた軸受によりロータを回転自在に保持する構造になっている。また、特許文献2に記載されたブラシレスモータでは、ステータの軸線方向両側に、前フレーム及び後フレームを固定して、ステータ及び両フレームでモータの外観を形成すると共に、両フレームに設けた軸受によりロータを回転自在に保持する構造になっている。
The brushless motor described in
しかしながら、上記したような従来のブラシレスモータにあっては、いずれもステータを収容するケースやモータの外観を形成するフレームを備えた構造であったため、さらなる小型軽量化を図ることが難しく、例えば電動工具類のような小型軽量のモータが要求される用途に対処するうえで改善が要望されていた。 However, since the conventional brushless motor as described above has a structure including a case for accommodating the stator and a frame for forming the appearance of the motor, it is difficult to further reduce the size and weight. Improvements have been demanded in dealing with applications that require small and lightweight motors such as tools.
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、小型軽量化を実現することができると共に、電動工具類に組み込むビルトインモータとしても好適なブラシレスモータを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object of the present invention is to provide a brushless motor that can be reduced in size and weight and is also suitable as a built-in motor to be incorporated into electric tools.
本発明のブラシレスモータは、内周に少なくとも三個の歯部を配置した環状のステータと、ステータの内側に同軸状に組み付けるロータと、ステータの軸線方向両側に同軸状に組み付ける非磁性材料製の二個のエンドブラケットを備えている。 The brushless motor of the present invention is made of an annular stator having at least three teeth arranged on the inner periphery, a rotor assembled coaxially inside the stator, and a non-magnetic material assembled coaxially on both sides in the axial direction of the stator. It has two end brackets.
このブラシレスモータにおいて、ステータは、各歯部にコイルを巻回して夫々の突極を構成している。ロータは、円周方向に磁石を配置したロータ本体と、ロータ軸を備えている。各エンドブラケットは、各コイル配列の内接円に相当する大きさを有する本体部と、本体部から突出して隣接する歯部の先端部同士の間に夫々嵌合する突部と、本体部の中央に配置されてロータ軸を回転自在に保持するラジアル軸受を夫々備えると共に、いずれか一方のエンドブラケットに、制御回路基板が設けてある。 In this brushless motor, the stator has a salient pole formed by winding a coil around each tooth portion. The rotor includes a rotor body in which magnets are arranged in the circumferential direction, and a rotor shaft. Each end bracket includes a main body portion having a size corresponding to the inscribed circle of each coil arrangement, a protrusion that protrudes from the main body portion and fits between tip portions of adjacent tooth portions, Radial bearings that are arranged in the center and rotatably hold the rotor shaft are provided, and a control circuit board is provided on one of the end brackets.
そして、ブラシレスモータは、ステータの内側にロータを組み付けると共に、ステータの両端部内側にエンドブラケットを組み付けて、両エンドブラケットのラジアル軸受の内輪にロータ軸を嵌合固定し、両エンドブラケットの間にロータ本体を収容すると共に、コイルの部分がステータの軸線方向両側に開放してある構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。 In the brushless motor, the rotor is assembled inside the stator, the end brackets are assembled inside the both ends of the stator, and the rotor shaft is fitted and fixed to the inner ring of the radial bearing of both end brackets. The rotor body is accommodated and the coil portions are open on both sides in the axial direction of the stator. The above configuration is used as a means for solving the conventional problems.
本発明のブラシレスモータによれば、ステータの両端部内側に嵌合するエンドブラケットを採用したことから、小型軽量化を実現することができると共に、電動工具類に組み込むビルトインモータとしても非常に好適なものとなる。 According to the brushless motor of the present invention, since the end brackets fitted inside the both ends of the stator are adopted, it is possible to realize a small size and light weight, and it is also very suitable as a built-in motor incorporated in electric tools. It will be a thing.
以下、図面に基づいて、本発明のブラシレスモータの一実施形態を説明する。
図1に示すブラシレスモータMは、概略として、内周に少なくとも三個の歯部1tを配置した環状のステータ1と、ステータ1の内側に同軸状に組み付けるロータ2と、ステータ1の軸線方向両側に同軸状に組み付ける非磁性材料製の二個のエンドブラケット3,4を備えている。
Hereinafter, an embodiment of a brushless motor of the present invention will be described based on the drawings.
A brushless motor M shown in FIG. 1 generally includes an
この実施形態のステータ1は、図2及び図3にも示すように、内周に沿って六個の歯部1tを等間隔で有し、各歯部1Aにインシュレータ(図示せず)を介してコイル5を巻回することで、突極6を構成している。なお、図2及び図3では、半数の歯部1tにコイル6を示した。ステータ1は、その製法がとくに限定されるものではなく、例えば、プレスにより所定形状に打ち抜いた多数の鋼板を積層して互いに結合したものや、金属粉末を加圧成形してこれを焼結したもの等である。また、ステータ1は、電源や信号入力用の端子を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ロータ2は、円周方向に四個の磁石7を等間隔で配置した円柱状のロータ本体2Aと、これを貫通するロータ軸2Bを備えている。図示のロータ2は、ロータ本体2Aの内部に板状の磁石8を組み込んだ構造になっている。ロータ2は、ステータ1に挿設され、ロータ本体2Aの外周面と各突極6との間に僅かなエアギャップを形成する。
The
エンドブラケット3,4は、非磁性材料すなわち代表的には合成樹脂から成るものであって、本体部3A,4Aと、複数の突部3B,4Bと、ラジアル軸受8,9を夫々備えている。本体部3A,4A及び各突部3B,4Bは、樹脂成形により互いに一体化することができる。また、ラジアル軸受8,9は、内輪と外輪との間に、ボール(又はころ)及び保持器を介装した周知のものである。
The
本体部3A,4Aは、各コイル配列の内接円(若しくは各突極6の先端部分を結ぶ円)に相当する大きさを有する円形部分であって、中央に軸受取付け穴3C,4Cを有し、その軸受取付け穴3C,4Cにラジアル軸受8,9の外輪が嵌合固定してある。
The
突部3B,4Bは、この実施形態では前記歯部1tと同数の六個であって、いずれも本体部3A,4Aの片側において、円周方向に等間隔で配置され、且つモータ軸線方向に突出している。そして、各突部3B,4Bは、隣接する歯部1tの先端部同士の間に夫々隙間無く嵌合可能であり、嵌合した際に、夫々の内周面(モータ中心側となる面)が、各歯部1tの内周面(先端面)と同一面状に連続した状態になる。
In this embodiment, the number of
両エンドブラケット3,4のうちの一方のエンドブラケット3には、制御回路基板10が設けてある。制御回路基板10は、ロータ2における磁石7の磁極を検出するセンサ、センサからの磁極位置情報(ロータ回転位置情報)に基づいて各コイルへ5の通電を切り換えるスイッチング素子、及び結線用の端子等々を配置したものである。そして、一方のエンドブラケット3には、とくに図1に示すように、本体部3Aに基板取付け部3Dが一体成形してあり、この基板取付け部3Dに制御回路基板10が固定してある。
One
そして、ブラシレスモータMは、ステータ1の内側にロータ2を組み付けると共に、ステータ1の両端部内側にエンドブラケット3,4を組み付けて、両エンドブラケット3,4のラジアル軸受8,9の内輪にロータ軸2Bを嵌合固定する。これにより、両エンドブラケットの間にロータ本体2Aを収容すると共に、突極6のコイル5の部分をステータ1の軸線方向両側に開放させている。この際、ブラシレスモータMは、組み立ての順序が限定されることはなく、製作工程を適宜選択することが可能である。
The brushless motor M has the
また、ロータ軸2Bと各軸受8.9との嵌合固定は、圧入により行ったり、嵌合後にスナップリング等の固定具を用いたりすることができる。このようなロータ軸2Bと各軸受8,9との嵌合固定は、ステータ1に取付けた各エンドブラケット3,4の抜け止めとしても機能する。
The
さらに、図示例のブラシレスモータMは、図5に示すように、両エンドブラケット3,4をステータ1に組み付けた状態において、各突部3B,4Bの先端同士が互いに当接して、ロータ本体2の収容空間すなわちステータ1と両エンドブラケット3,4により形成した空間を閉塞している。また、両エンドブラケット3,4の突部3B,4Bは、前記収容空間の密閉性をより一層高めるために、先端部に互いに当接係合する凹凸形状を有している。
Further, as shown in FIG. 5, the brushless motor M in the illustrated example has the
上記の構成を備えたブラシレスモータMは、従来のようなステータを収容するケースやモータの外観を形成するフレームが廃止され、ステータ1の両端部内側に嵌合するエンドブラケット3,4を採用したことから、小型軽量化を実現することができると共に、電動工具類に組み込むビルトインモータとしても非常に好適なものとなる。
In the brushless motor M having the above-described configuration, the case for housing the stator and the frame forming the external appearance of the motor are eliminated, and the
ここで、例えば、ステータの内径部にエンドブラケットの嵌合部を確保する構造の場合では、少なくとも嵌合部の長さ分だけ、ステータの軸線方向長さを、ロータ本体の軸線方向長さよりも大きくする必要がある。これに対して、この実施形態のブラシレスモータMは、上記エンドブラケット3,4の採用により、ステータ1の軸線方向長さをロータ2の軸線方向長さとほぼ同等又はそれ以下にして、全体を小型にすることができる。
Here, for example, in the case of a structure that secures the fitting portion of the end bracket to the inner diameter portion of the stator, the axial length of the stator is set to be longer than the axial length of the rotor body by at least the length of the fitting portion. It needs to be bigger. On the other hand, the brushless motor M of this embodiment employs the
また、ブラシレスモータMは、組み立てた状態において、ロータ軸2Bと各軸受8,9との嵌合固定により各エンドブラケット3,4を固定する。つまり、ブラシレスモータMは、モータの機能部品を利用してエンドブラケット3,4を固定するので、エンドブラケット3,4をステータ1に固定するための専用部品が一切不要になり、部品点数の削減や製造コストの低減も実現することができる。
Further, in the assembled state, the brushless motor M fixes the
さらに、ブラシレスモータMは、エンドブラケット3,4に軸受8,9が一体化してあると共に、一方のエンドブラケット3に制御回路基板10が設けてあるので、組み立て工数の削減を実現することができるうえに、モータ単体でロータ軸2Bの軸心を精度良く保てるので、ステータ1とロータ2とのエアギャップを小さくすることによっても小型軽量化に貢献することができる。
Further, the brushless motor M has the bearings 8 and 9 integrated with the
さらに、ブラシレスモータMは、エンドブラケット3,4の本体部3A,4Aが、各コイル配列の内接円に相当する大きさであることから、ロータ本体2Aの収容空間を閉塞する一方で、突極6のコイル5の部分をステータ1の軸線方向両側に開放し、同コイル5をむき出しにしている。また、各突極6同士の間は、ステータ軸線方向に連通する空間である。これにより、ブラシレスモータMは、ロータ本体2Aの収容空間に塵埃等の異物が入り難い構造であると共に、コイル5部分の通気性が非常に良好であり、コイル5の冷却効果を高めることが可能である。
Further, the brushless motor M has the
そしてさらに、ブラシレスモータMは、両エンドブラケット3,4における突部3B,4Bの先端同士が互いに当接して、ロータ本体2Aの収容空間を閉塞しているので、前記収容空間に異物が入り込むのをより確実に防ぐことができ、これにより良好な性能を長期にわたって維持することができる。
Further, in the brushless motor M, since the tips of the
このように、ブラシレスモータMは、小型軽量化の実現等々により、電動工具類に組み込むビルトインモータに好適であり、この場合には、ロータ軸2Bの軸心精度が確保されているので、電動工具側に軸受を設ける必要も無く、また、電動工具の内蔵ファンによりコイル5の部分を効率的に冷却することができ、ロータ本体2Aの収容空間の密閉性確保も電動工具の性能を維持するうえで非常に有効である。
As described above, the brushless motor M is suitable for a built-in motor to be incorporated in electric tools due to the realization of small size and light weight. In this case, the axial accuracy of the
なお、本発明のブラシレスモータは、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、構成の細部を適宜変更することが可能である。 The configuration of the brushless motor of the present invention is not limited to the above embodiment, and the details of the configuration can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
本発明のブラシレスモータにおいて、エンドブラケット3,4の本体部3A,4Aは、例えば、各コイル配列の内接円よりも大径にしたり、ステータ1と同等の大きさにして開口部を形成したりしても、コイル5の部分を開放状態にすることが可能である。しかし、エンドブラケット3,4は、その突部3B,4Bを歯部1tの先端部同士の間に嵌合することにより、ステータ1に対してがたつくことなく良好に固定されるので、本体部3A,4Aを大きくすることに特にメリットは無い。したがって、本体部3A,4Aは、各コイル配列の内接円に対応する大きさにすることにより、ロータ本体2Aの収容空間の閉塞機能と、コイル5の部分の充分な通気機能とを両立させることができる。
In the brushless motor of the present invention, the
また、本発明のブラシレスモータにおいて、エンドブラケット3,4の突部3B,4Bの数は、ステータ1の歯部1tと同数でなくても良いが、少なくとも複数であることが望ましく、ステータ1に対してエンドブラケット3,4を良好に固定するには、ステータ1の歯部1tと同数にすることが最適であるのは言うまでもない。
In the brushless motor of the present invention, the number of the
さらに、本発明のブラシレスモータは、ステータ1の歯部1tの先端部同士の間に、樹脂製のエンドブラケット3,4の突部3B,4Bが隙間無く嵌合した状態となり、ロータ本体2Aの収容空間の周面を密閉することが可能である。これに対して、従来のブラシレスモータには、ステータの歯部にコイルを巻回した後、このステータ全体を樹脂でモールドしたものがあり、この場合もロータ本体の収容空間の周面が密閉される。ところが、このようなブラシレスモータには、軸受を備えた別のエンドブラケットが不可欠であるうえに、コイルの部分の通気性が全く無い。つまり、本発明のブラシレスモータは、エンドブラケット3,4の採用により、ロータ本体2Aの収容空間の周面を密閉する機能と、コイル5の部分の充分な通気機能とを両立させている。
Further, in the brushless motor of the present invention, the
M ブラシレスモータ
1 ステータ
1t 歯部
2 ロータ
2A ロータ本体
2B ロータ軸
3 一方のエンドブラケット
3A 本体部
3B 突部
4 他方のエンドブラケット
4A 本体部
4B 突部
5 コイル
6 突極
7 磁石
8 一方のラジアル軸受
9 他方のラジアル軸受
10 制御回路基板
Claims (2)
ステータは、各歯部にコイルを巻回して夫々の突極を構成し、
ロータは、円周方向に磁石を配置したロータ本体と、ロータ軸を備え、
各エンドブラケットは、各コイル配列の内接円に相当する大きさを有する本体部と、本体部から突出して隣接する歯部の先端部同士の間に夫々嵌合する突部と、本体部の中央に配置されてロータ軸を回転自在に保持するラジアル軸受を夫々備えると共に、いずれか一方のエンドブラケットに、制御回路基板が設けてあり、
ステータの内側にロータを組み付けると共に、ステータの両端部内側にエンドブラケットを組み付けて、両エンドブラケットのラジアル軸受の内輪にロータ軸を嵌合固定し、両エンドブラケットの間にロータ本体を収容すると共に、コイルの部分がステータの軸線方向両側に開放してあることを特徴とするブラシレスモータ。 An annular stator with at least three teeth arranged on the inner periphery, a rotor that is assembled coaxially inside the stator, and two end brackets made of nonmagnetic material that are assembled coaxially on both sides of the stator in the axial direction ,
The stator is wound around each tooth part to form each salient pole,
The rotor includes a rotor body in which magnets are arranged in the circumferential direction, and a rotor shaft.
Each end bracket includes a main body portion having a size corresponding to the inscribed circle of each coil arrangement, a protrusion that protrudes from the main body portion and fits between tip portions of adjacent tooth portions, Each is provided with a radial bearing that is disposed in the center and rotatably holds the rotor shaft, and a control circuit board is provided on one of the end brackets,
The rotor is assembled inside the stator, and end brackets are assembled inside the both ends of the stator. The rotor shaft is fitted and fixed to the inner ring of the radial bearing of both end brackets, and the rotor body is accommodated between both end brackets. The brushless motor is characterized in that the coil portions are open on both sides in the axial direction of the stator.
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