JP2582880B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

ブラシレスモータ

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JP2582880B2
JP2582880B2 JP63316853A JP31685388A JP2582880B2 JP 2582880 B2 JP2582880 B2 JP 2582880B2 JP 63316853 A JP63316853 A JP 63316853A JP 31685388 A JP31685388 A JP 31685388A JP 2582880 B2 JP2582880 B2 JP 2582880B2
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rotor
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太 西村
潤 斎藤
博昭 小新
真一 岡本
泰史 有川
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、回転子の回転位置を磁気検知素子により検
出して、固定子の各コイルへの励磁電流の切換タイミン
グを設定するブラシレスモータに関するものである。
【従来の技術】
従来より、回転子の回転位置を磁気検知素子により検
出し、固定子の各コイルへの励磁電流の通電タイミング
を設定するようにしたブラシレスモータが提供されてい
る。 この種のブラシレスモータの回転子1は、第2図に示
すように、軸方向の一面が開口する有底円筒状の回転子
本体10を備え、この回転子本体10の周壁内周面に周方向
において交互に異磁極となる永久磁石11を配列して形成
されている。固定子2は、第3図に示すように、回転子
1の永久磁石11に対向してそれぞれコイル21が巻装され
た複数の磁極22を備え、ホール素子やホールICのような
磁気検知素子34により検出される回転子1の回転位置に
応じてコイル21への励磁電流の切換タイミングを設定す
ることによって、整流子や刷子を用いずに回転子1を回
転させることができるようになっているのである。 ところで、従来のブラシレスモータでは、第8図に示
すように、回転子本体10の周壁内周面に固着された永久
磁石11の磁極と、固定子2の磁極22との距離が、回転子
1の軸方向の全長に亙って等しく設定されていた。
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成では、第9図に示すように、回転子1の
軸方向の全長に亙って、回転子1の永久磁石11と固定子
2の磁極との間に作用する磁力の分布がほぼ一様にな
る。一方、回転子本体10の周壁は閉塞端側では底壁に結
合されているから、変形しにくいものであるが、開口端
側では径方向に変形しやすくなっている。したがって、
回転子本体10の開口端側では、磁力が作用すると径方向
に変形が生じ、回転子1の回転時に回転子本体10には振
動が発生することになる。その結果、回転子1の回転に
伴って騒音が発生するという問題が生じる。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、
回転子本体の変形を少なくすることにより、回転子の回
転に伴う騒音の発生を低減したブラシレスモータを提供
しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、軸方
向の一面が開口した有底筒状に形成された回転子本体10
の周壁内周面に回転方向に交互に異磁極となる永久磁石
11を固定し回転子本体10の底面中央に回転軸12が固着さ
れた回転子1と、回転子本体10の内側空間に配設され中
心部に回転軸が回転自在に挿通されるとともに永久磁石
11の内周面の磁極に先端面が対向するように中心部から
放射状に突出する複数の磁極22を備え各磁極22をそれぞ
れ励磁するコイル21が巻装された固定子2と、回転子1
の永久磁石11に対向して配設され永久磁石11の磁極を検
出して固定子2の各コイル21への励磁電流の切換タイミ
ングを設定する磁気検知素子34とを具備したブラシレス
モータにおいて、回転子本体10の周壁と永久磁石11の内
周面との少なくとも一方は、回転子1の軸方向に直交す
る面内での回転子1の永久磁石11の内周面と固定子2の
磁極22の先端面との対向面間の距離を、回転子本体1に
回転力を与える磁力の作用する部位の全面で回転子1の
軸方向における閉塞端側から開口端側に向かってしだい
に大きくする形状に形成されているのである。 請求項2および請求項3の発明は、上記構成の望まし
い実施態様であって、請求項2の発明では、回転子本体
10を、回転子1の軸方向において閉塞端側から開口端側
に向かって径が大きくなるように形成し、また、請求項
3の発明では、永久磁石11を、回転子1の軸方向におい
て回転子本体10の閉塞端側から開口端側に向かって厚み
が小さくなるように形成している。
【作用】
上記構成によれば、回転子の永久磁石の磁極と固定子
の磁極との間に作用する磁力を、回転子の軸方向におい
て回転子本体の閉塞端側から開口端側に向かって次第に
小さくすることができ、回転子本体の開口端側における
変形を低減することができるのである。その結果、回転
子本体の変形に伴う振動の発生を低減し、騒音を低減す
ることができるのである。
【実施例1】 第2図および第3図に本発明に係るブラシレスモータ
の基本構成を示す。回転子1は、下面開口した磁性体よ
りなる有底筒状の回転子本体10と、回転子本体10の周壁
内周面に固着された永久磁石11と、回転子本体10の底面
中央にブッシュ13を介して固着された回転軸12とを備え
ている。回転子本体10は、第1図に示すように、回転子
1の軸方向において開口端側が閉塞端側よりも径が大き
くなる円錐台状に形成されている。永久磁石11は、第3
図に示すように、4個設けられており、回転子1の回転
方向において交互に異磁極が内側を向くように配列され
ている。回転子1は、回転軸12を軸受基台3に設けた軸
受31に挿入することにより、軸受基台3に対して回転自
在に保持されている。 固定子2は、磁性体の薄板を回転軸12の軸方向に多数
枚積層した積層鉄芯23を、電気絶縁性材料で形成された
絶縁枠24で覆い、積層鉄芯23の中心部から放射状に突設
された6本の磁極肢23aにそれぞれコイル21を巻装して
形成されている。各磁極肢23aの先端部は、回転子1の
周方向において磁極肢23aの両側に突出し、互いに独立
した磁極22を形成する。この積層鉄芯23は、中央部に取
付孔23aを有し、この取付孔23aに軸受基台3の中央部に
突設された軸受筒32が挿通されることにより、固定子2
が軸受基台3に固定される。コイル21は3巻線よりな
り、各巻線の端末は絶縁枠24の下面より突出するピン25
に接続される。 軸受基台3の裏面には、基板33が配設され、基板33に
はホール素子やホールICのような磁気検知素子34が3個
実装され、この基板33上に実装された回路部には上記コ
イル21の端末に接続されたピン25が接続される。磁気検
知素子34は、回転子1の永久磁石11に対向するように配
置されており、回転子1の回転に伴う永久磁石11からの
磁束の変化を磁気検知素子34で検出することにより、回
転子1の回転位置を検出し、検知された回転子1の回転
位置に基づいてコイル21への励磁電流の切換タイミング
を設定するのである。こうして、磁気検知素子34で検出
した回転子1の回転位置に基づいて、コイル21の励磁電
流を切り換えるから、整流子や刷子を用いることなく回
転子1を回転させることができるわけである。 上記構成によれば、第1図に示すように、回転子1の
永久磁石11の磁極と、固定子2の磁極22との距離につい
て、回転子本体1の閉塞端側での距離をL1、開口端側で
の距離をL2とするとき、L1<L2となる。つまり、回転子
本体1の開口端側では閉塞端側に比較して、回転子1の
永久磁石11と固定子2の磁極22との距離が大きくなり、
磁力は距離の二乗に反比例するから、回転子1と固定子
2との間の磁力は、閉塞端側では回転に十分な力を与え
るが、開口端側では相当に小さくなり、回転子本体10の
開口端側における変形量を小さくすることができるので
ある。すなわち、回転子1の回転に伴って発生する回転
子本体10の開口端側での変形量を小さくすることができ
るから、振動の発生を低減することができるのであり、
ひいては騒音を低減することができる。
【実施例2】 本実施例では、第4図に示すように、永久磁石11の厚
みを回転子1の軸方向において変化させているものであ
って、回転子本体10の閉塞端側における永久磁石11の厚
みが開口端側での厚みよりも大きくなるように設定して
ある。この構成によっても、実施例1と同様に、回転子
1の永久磁石11と固定子2の磁極22との距離を、回転子
本体10の開口端側で大きくすることができるから、第5
図に示すように、回転子本体10の開口端側で作用する磁
力を低減することができるのであり、回転子本体10の変
形量を少なくして騒音を低減することができるのであ
る。 本実施例では、永久磁石11の厚みが直線的に変化して
いるが、第6図(a)に示すように、階段状に変化させ
たり、第6図(b)に示すように、滑らかな曲線状に変
化させてもよい。 ところで、上記各実施例において、回転子本体10の半
径方向に作用する磁力を開口端側において低減すること
によって、回転子本体10の開口端側における変形を小さ
くしているから、回転子本体10の周方向に作用する磁力
も回転子本体10の開口端側では低減することになる。そ
こで、回転子1の回転力が小さくならないようにするに
は、回転子本体1の閉塞端側で使用する磁力を従来より
も大きくし、回転子1と固定子2との間で作用する磁力
の合計が従来と同じになるようにすればよいのである。 以上の構成について、回転子本体10の周壁に作用する
力を考察するには、回転子本体10の周壁を片持ちばり4
として考えればよいから、本発明構成については第7図
(a)に示すような分布荷重について、また、従来構成
については第7図(b)に示すような分布荷重について
考察すればよい。すなわち、第7図(a)では完全固定
端から自由端までの分布荷重がW0×(l0−x)/l0であ
る場合を示しており、第7図(b)では完全固定端から
自由端までの荷重がW0′である場合を示している。ここ
に、l0は片持ちばり4の長さ、xは完全固定端からの距
離、W0はx=0の位置の単位長さ当たりの荷重、W0′は
等分布荷重の場合の単位長さ当たりの荷重であってW0
=W0/2とする。 第7図(a)における全荷重は三角形の面積で示され
るから、W0×l0/2となり、第7図(b)における全荷重
は長方形の面積で示されるから、W0′×l0=W0×l0/2と
なり、どちらの場合も全荷重は同じである。このような
場合の自由端における変位は次式で示されることが知ら
れている。すなわち、第7図(a)の場合は、W0・l0 4/
15E・Iz第7図(b)の場合は、W0・l0 4/8E・Iz。ただ
し、Eは材料の縦弾性係数、Izは断面係数である。結
局、第7図(a)で示される状態は、第7図(b)で示
される状態に比較すれば、片持ちばり4の自由端での変
位量が小さくなることがわかる。 以上の考察により、回転力が等しい場合に、本発明構
成のほうが従来構成に比較して、回転子本体10の開口端
側での変形量が小さくなり、その結果、回転時の騒音の
発生が低減できることになる。
【発明の効果】
本発明は上述のように、回転子本体の周壁と永久磁石
の内周面との少なくとも一方が、回転子の軸方向に直交
する面内での回転子の永久磁石の内周面と固定子の磁石
の先端面との対向面間の距離を、回転子本体に回転力を
与える磁力の作用する部位の全面で回転子の軸方向にお
ける閉塞端側から開口端側に向かってしだいに大きくす
る形状に形成されているので、回転子と固定子との対向
面のうち回転子本体に回転力を与える磁力によって作用
する回転子本体の径方向の力は、回転子本体の開口端側
では閉塞端側よりも小さくなる。本発明で採用している
回転子本体の形状では、開口端側が閉塞端側に比較して
径方向に変形しやすくなるが、本発明では径方向の変形
が生じやすい部分では径方向に作用する力を小さくする
ことによって径方向の変形を小さくしているのである。
その結果、回転子本体の全体で径方向の変形を低減する
ことができ、径方向の変形に伴って生じる振動を低減
し、騒音を低減することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1を示す概略構成図、第2図は
本発明に係るブラシレスモータの一般構成を示す縦断面
図、第3図は同上の水平断面図、第4図は本発明の実施
例2を示す概略構成図、第5図は同上の動作説明図、第
6図(a)(b)はそれぞれ同上において永久磁石の他
の変形例を示す概略構成図、第7図(a)(b)はそれ
ぞれ本発明構成と従来構成とを片持ちばりを用いて比較
した動作説明図、第8図は従来例を示す概略構成図、第
9図は同上の動作説明図である。 1……回転子、2……固定子、10……回転子本体、11…
…永久磁石、21……コイル、22……磁極、34……磁気検
知素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 真一 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (72)発明者 有川 泰史 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−48383(JP,U) 実開 平2−68645(JP,U)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸方向の一面が開口した有底筒状に形成さ
    れた回転子本体の周壁内周面に回転方向に交互に異磁極
    となる永久磁石を固定し回転子本体の底面中央に回転軸
    が固着された回転子と、回転子本体の内側空間に配設さ
    れ中心部に回転軸が回転自在に挿通されるとともに永久
    磁石の内周面の磁極に先端面が対向するように中心部か
    ら放射状に突出する複数の磁極を備え各磁極をそれぞれ
    励磁するコイルが巻装された固定子と、回転子の永久磁
    石に対向して配設され永久磁石の磁極を検出して固定子
    の各コイルへの励磁電流の切換タイミングを設定する磁
    気検知素子とを具備したブラシレスモータにおいて、回
    転子本体の周壁と永久磁石の内周面との少なくとも一方
    は、回転子の軸方向に直交する面内での回転子の永久磁
    石の内周面と固定子の磁極の先端面との対向面間の距離
    を、回転子本体に回転力を与える磁力の作用する部位の
    全面で回転子の軸方向における閉塞端側から開口端側に
    向かってしだいに大きくする形状に形成されていること
    を特徴とするブラシレスモータ。
  2. 【請求項2】回転子本体は、回転子の軸方向において閉
    塞端側から開口端側に向かって径が大きくなるように形
    成されて成ることを特徴とする請求項1記載のブラシレ
    スモータ。
  3. 【請求項3】永久磁石は、回転子の軸方向において回転
    子本体の閉塞端側から開口端側に向かって厚みが小さく
    なるように形成されて成ることを特徴とする請求項1記
    載のブラシレスモータ。
JP63316853A 1988-12-15 1988-12-15 ブラシレスモータ Expired - Lifetime JP2582880B2 (ja)

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JPH02164255A JPH02164255A (ja) 1990-06-25
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Families Citing this family (1)

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