JP3709304B2

JP3709304B2 - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP3709304B2
Application number: JP17370199A
Authority: JP
Inventors: 佳奈子根本; 宏規塩幡; 昭一川又; 俊美虻川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2019-06-21
Also published as: JP2001008399A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機等に使用されているブラシレスモータに係り、特にステータを支持するためのボスと、プリント基板を固定するカバーを備えたブラシレスモ−タに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁力の空間モードを二次元の円環モードと仮定し、モータ構造の固有振動モードのうち円環モードとの共振を避けるようにモータのスロットコンビネーションや構造の固有振動モードを避ける構造とする。この場合、モータの電磁力モードや構造の固有振動モードは、任意断面でみた二次元の円環モードを対象にしてい
る。
【０００３】
特開昭50−24713 号公報では構造の円環モードの節の位置を支持することによりモータ取り付け部への伝達力を少なくする支持部の構造について述べている。
【０００４】
特開平7−298523 号公報では固定子のスロットに隣接する周方向の鋼板の歯部の剛性を高めて電磁力の作用に伴う振動による騒音を低減する構造について述べている。
【０００５】
また、特開平9−51648号公報ではフレームの内側にステータコアを支持するために設けるリブの数を奇数、またはリブの配置を不等配にすることにより電磁加振力モードと固有振動モードが一致しない様にする構造について述べている。
【０００６】
また、電動機本体から発生した振動が、他の構成部材に伝播することにより発生する騒音を低減する方法がある。例えば、特開平9−261914 号公報ではエンドフレームにスリットを設ける構造について述べている。特開平10−98862 号公報ではディスク駆動モータから発生する振動がガイド部に伝達されないように結合部をモールド材でモータフレームと一体形成している。
【０００７】
さらには、特開平5−199721号公報ではプリント基板をハウジングにネジ止めし、ステータコアをプリント基板上に取り付ける構造のブラシレスモータにおいてハウジング面を内周を外周より高く形成することにより、軸方向振動による振動騒音の低減を図っている。特開平8−153316 号公報ではステータコアを搭載するステータ基板の一部を空洞にすることによりステータ基板から発生する騒音を抑制している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
電動機の低振動・低騒音化を行うには、電磁力の高調波成分と構造の振動との共振を回避することと、発生してしまった振動が放射効率の高い部材に伝播しないようにすることが望ましい。
【０００９】
しかし、上記従来技術では、電動機の支持部への伝達力を小さくするために特定の場所を支持したり、構成部品の一部の剛性を変更することだけで、電動機自体に加わる電磁力高調波の大きさ及び円環次数，トルク脈動の大きさ，時間次数により適切な支持位置及び剛性変更量を決めてはいない。
【００１０】
また、一般にフレームには電源ボックス，脚等があるため、周方向及び長手方向の剛性は不均一となる。このため、長手方向に直交するフレーム断面は円環モードとは異なり歪みを持ちさらに軸方向分布も異なる。それでも、電磁加振力による騒音が問題となることがあり、その観点からリブを不等配するだけではフレーム板厚やコア厚によっては十分な制振効果が上がらず共振してしまうことも考えられる。
【００１１】
電動機に働く半径方向の電磁力は正弦波の重ね合わせで表わされる。電磁力の各高調波成分の空間次数，時間次数はスロットコンビネーション、すなわち固定子スロット数と回転子の磁石極数の関数となり、各電磁力高調波成分の振幅は負荷の関数となる。これらの電磁力高調波成分は電磁加振力による振動放射音が問題となる周波数帯域に多数存在する。
【００１２】
一方、電動機に働くトルク脈動は周方向の加振力であり一般的には電動機の始動時に発生する騒音の原因となることが多いが、電動機の回転数によってはまれに定常運転時にも騒音の原因となる。
【００１３】
また、電動機において特に騒音が問題となる周波数帯域において、騒音への影響が大きなステータコアとフレーム，カバー，ボス，ハウジングが一体となって振動を起こす構造の固有モードが多数存在する。
【００１４】
これらのうちのある特定の時間次数，空間次数を持つ電磁力高調波、またはトルク脈動と固有モードが共振状態になると、その電磁力高調波の時間次数と回転周波数の積で求められる周波数における電磁振動放射音が大きくなる。この振動放射音の原因となる電磁力高調波の時間次数、空間次数及び周波数は、スロットコンビネーション，負荷及び電動機の電源または回転周波数、及びフレーム、カバー、ボスの構造の概略が決まれば予測することが可能である。
【００１５】
本発明の目的は、低振動，低騒音のブラシレスモータを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、外転型のロータのシャフトと、このシャフトを回転支持するための軸受と、この軸受とステータコアとプリント基板とを支持するボスを一体に設けたカバーと、このカバーに設けられた前記プリント基板をネジ止めするネジ穴とを備えたブラシレスモ−タにおいて、前記ボスと前記カバーとの間に接続部を設け、この接続部の板厚を前記ステータコアが支持されるボスの板厚より厚くするとともに、前記ネジ穴を前記カバーへの他の部品を取り付けるためのネジ穴近傍に設け、前記ネジ穴と前記他の部品を取り付けるためのネジ穴の周囲に肉厚部を設けたことにより達成される。
また、上記目的は、前記ネジ穴と前記他の部品を取り付けるためのネジ穴はブラシレスモータの周辺を覆うように設けられたことにより達成される。
また、上記目的は、前記肉厚部で前記プリント基板と前記カバーとの間に隙間を設けたことにより達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参考にして本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１にブラシレスモータの断面図を示す。図２はブラシレスモ−タが取り付けられていない側から見たカバーの正面図である。図３は図２とは反対に、ブラシレスモ−タが取り付けられた側から見たカバーの正面図である。
【００１９】
図１に示したブラシレスモータはシャフト１０に支持されたロータ３が回転する、いわゆる外転型モ−タである。２はプリント基板である。５は前記シャフト１０を回転支持するための軸受けである。６はステータコア４と前記軸受け５とを支持するためのボスである。１はカバ−であり、前記ボス６を一体に形成されており、前記プリント基板２を固定する部分であり、このブラシレスモータが搭載される製品のある部分に固定される部分となる。
【００２０】
この図１に示したカバ−１に連続し、カバー１とボス６とを接続する部分の板厚Ｈ２は、ステ−タコア４が支持されるボス６の厚みＨ１より厚くしている。
【００２１】
図２，図３にカバー１の詳細構造を示すとともに、図１を引用しながら説明する。カバー１はプリント基板２を固定するという目的のためプリント基板２とほぼ同等の外形をしている。また、このカバ−１は図１に示すように、プリント基板２とは平行の位置に取り付けられている。このカバー１とプリント基板２とを固定する押さえネジ７がカバー１とプリント基板２間に複数本設けられている。また、カバー１には複写機等の製品を構成する部品に取り付けるための取り付けネジ穴８が設けられている。この取り付けネジ穴８はカバー１の一方に片寄っている。この取り付けネジ穴８の周囲には肉厚部２０を設けカバー１の他の部分より盛り上げた形状となっている。カバー１とプリント基板２を固定する押さえネジ７の取り付け部は、取り付けネジ穴８の近傍に設けられ、この押さえネジ穴７の周囲には、図３に示すように肉厚部３０がカバー１に設けられている。この肉厚部３０によってプリント基板は、一定間隔の隙間が設けられてカバー１に固定される。９はネジ７が挿入されるネジ穴である。これらネジ穴８、９は、ブラシレスモータの周辺を覆うように設けられている。９１は図面には示していないが、従来のカバー１の端部とプリント基板の端部とをネジ止めしていたときの押さえネジ穴位置を示す部分である。
【００２２】
以上のように構成されたブラシレスモータにおいて電磁力によって発生する加振力の伝播経路について説明する。まず、ロータ３に径方向の加振力成分を持ち、円環モードの重ね合わせで表わされる電磁力高調波が加わる。ロータ３に加わった加振力は軸受け５を介してボス６に伝達され、さらにはプリント基板２及びカバー１に伝達される。
【００２３】
一方、ロータ３に加わった加振力の反力はステータコア４に加わり、同様に軸受けを介してボス６、プリント基板２、カバー１に伝達される。また、トルク脈動及びコギングトルクも同様の経路をたどってカバー１まで伝播する。この振動がカバー１のオーバーハング部で増幅され、押さえネジ７を介してプリント基板２に伝達され、カバー１及びプリント基板２がお互いを強制的に振動させてそれにより騒音が発生する。
【００２４】
したがって、本ブラシレスモータの低騒音化を図るためにはボス６に伝わる振動を低減する、または押さえネジ７を適正配置することによりカバー１とプリント基板２とが同時に変形するモードが発生しにくくしたものである。
【００２５】
図４，図５に本発明による構造と比較のためにカバー１のオーバーハング部に押さえネジ７を設け、ボス基板・カバー保持部板厚Ｈ２をボスコア保持部板厚Ｈ１よりも小さくした場合の変形モードを示す。図５は本発明との比較のために押さえネジ７を図３比較構造の押さえネジ取り付け位置９１に２本付加している。
【００２６】
図５より比較構造ではカバー１とプリント基板２が同時に振動する構造となっている。一方、図４より本発明の構造はカバー１とプリント基板２が別々に振動する構造となっており、トルク脈動によるカバー１の振動がプリント基板２に伝達し難い構造となっている。
【００２７】
以上により、本発明により電磁力高調波の円環モード及びトルク脈動により発生するカバー１およびプリント基板２からの騒音を低減できることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、トルク脈動によるカバーからの振動が、カバーとプリント基板が別々に振動するため、プリント基板に伝達しにくくブラシレスモータの振動騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１においてブラシレスモータ及びボスの取り付け部の構成を示す断面図である。
【図２】実施例１においてカバーのプリント基板と反対側の構成例を示す平面図である。
【図３】実施例１においてカバーのプリント基板側の構成例を示す平面図である。
【図４】本発明の変形モードを示す斜視図である。
【図５】比較構造の変形モードを示す斜視図である。
【符号の説明】
１…カバー、２…プリント基板、３…ロータ、４…ステータコア、５…軸受け、６…ボス、７…押さえネジ、８…取り付けネジ穴、９…押さえネジ穴、９１…比較構造の押さえネジ取り付け位置、Ｈ１…ボスコア保持部板厚、Ｈ２…ボス基板・カバー保持部板厚。

Claims

外転型のロータのシャフトと、このシャフトを回転支持するための軸受と、この軸受とステータコアとプリント基板とを支持するボスを一体に設けたカバーと、このカバーに設けられた前記プリント基板をネジ止めするネジ穴とを備えたブラシレスモ−タにおいて、
前記ボスと前記カバーとの間に接続部を設け、この接続部の板厚を前記ステータコアが支持されるボスの板厚より厚くするとともに、前記ネジ穴を前記カバーへの他の部品を取り付けるためのネジ穴近傍に設け、前記ネジ穴と前記他の部品を取り付けるためのネジ穴の周囲に肉厚部を設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
請求項１記載のブラシレスモータにおいて、
前記ネジ穴と前記他の部品を取り付けるためのネジ穴はブラシレスモータの周辺を覆うように設けられたことを特徴とするブラシレスモータ。
請求項１記載のブラシレスモータにおいて、
前記肉厚部で前記プリント基板と前記カバーとの間に隙間を設けたことを特徴とするブラシレスモータ。