JP4793802B2

JP4793802B2 - 内転型ブラシレス直流電動機

Info

Publication number: JP4793802B2
Application number: JP2004276059A
Authority: JP
Inventors: 鎭虎朴; ソン基洪
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: CN100459377C; KR20050070732A; JP2005198483A; US7084544B2; CN1638245A; US20050140243A1; KR100520548B1

Description

本発明は直流電動機に係り、より詳しくは、内転型ブラシレス直流電動機に関する。

一般に、直流電動機には様々な種類があり、その中でもブラシレス直流電動機（ＢＬＤＣ；ｂｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣｍｏｔｏｒ）は、一定の大きさで一定の方向に磁場を発生させ、この磁場によって回転子を回転させるものである。
図１に示すように、従来の内転型ブラシレス直流電動機は、回転子（Ｒ；ｒｏｔｏｒ）、固定子（Ｓ；ｓｔａｔｏｒ）、及び空隙（１５；ａｉｒｇａｐ）からなる。ここで、前記回転子（Ｒ）は、永久磁石１１及び回転子軸１２からなる。そして、前記固定子（Ｓ）は、所望の速度のトルクが発生するように回転磁界を発生させるもので、電気子コイル１３及び電気子ヨーク１４からなる。そして、前記空隙１５は、前記回転子（Ｒ）と前記固定子（Ｓ）との間に位置し、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変化させて、機械的エネルギーを伝達する役割を果たす。

これとともに、前記内転型ブラシレス直流電動機は、図２に示すように、ホールセンサー１７をさらに含む。ここで、ホールセンサー１７は、電気子コイル１３の各々に対する永久磁石１１の相対的な位置を感知する役割を果たす。これにより、前記固定子（Ｓ）に適切な電源が印加されるため、前記固定子には制御可能な高いトルクが発生する。

前記のように構成された従来の内転型ブラシレス直流電動機は、下記のように組立てられる。まず、前記固定子（Ｓ）の組立は次の通りである。電気子ヨーク１４及び電気子コイル１３が用意される。特に、電気子ヨークは、強磁性体（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ）で、ブロックまたは積層された形態で用意される。そして、電気子ヨーク１４と電気子コイル１３とは、その間に絶縁体１６を備えて互いに組立てられる。

この時、電気子コイル１３の各々は、一定の間隔（一例として等間隔）が維持されるように接着剤によって絶縁体１６に固定される。このように、電気子コイル１３が電気子ヨーク１４に組立てられた後、電気子コイル１３の絶縁性を向上させるために、固定子（Ｓ）は、エポキシモールディング（ｅｐｏｘｙｍｏｌｄｉｎｇ）によって組立が完了される。

一方、前記回転子（Ｒ）の組立は次の通りである。永久磁石１１及び回転子軸１２が用意される。特に、永久磁石１１はセグメントまたは環形態で用意される。そして、永久磁石１１の内周面と回転子軸１２の外周面とが接着剤によって固定される。

さらに、ホールセンサー１７は、回転子の回転位置を検出するためのもので、電気子コイルの配置数に応じて設けられ、適切な間隔となるように一定のパターンが形成された印刷回路基板（ＰＣＢ）に搭載されて組立てられる。このように組立てられたホールセンサー１７は、接着剤またはボルトなどにより前記固定子（Ｓ）に組立てられる。

しかしながら、前記のように組立てられる内転型ブラシレス直流電動機は、次のような問題があった。ここで、電気子コイル１３の組立が良好か否かは、電動機全体の性能を決める最も重要な要素である。つまり、各電気子コイル１３の間隔が一定でなければ組立が良好であるといえない。しかし、従来は、電気子コイル１３の間隔が一定に維持されず、結局、不均一な回転磁界の発生により、トルクリップル（ＴｏｒｑｕｅＲｉｐｐｌｅ）現象が発生する問題があった。つまり、振動及び騷音が発生し、その効率が低下する。

そして、電気子コイル１３が不均一な間隔だと、固定子の組立の最後の段階であるモールディング組立の後に構造的に弱い部位が発生する。これにより、電動機の発熱時に、このような弱い部位で、絶縁破壊によるコイル短絡現象が発生する場合がある。また、電気子コイル１３の組立は、作業者の熟練程度によって左右されるため、熟練の程度が低いと生産性が低下して不良品を出すおそれがある。
特開２０００−５０５９０号公報

前記のような問題を解決するため、本発明の目的は、電気子コイルの組立不良を未然に防止することができる、内転型ブラシレス直流電動機を提供することにある。

本発明による内転型ブラシレス直流電動機は、磁場を発生させるための、永久磁石及び回転子軸を含む回転子と、回転磁界を発生させるための、電気子コイル及び電気子ヨークを含む固定子とを有する内転型ブラシレス直流電動機において、前記電気子ヨークと同軸を成すように前記電気子ヨークに環形状に備えられ、その内周面に一定の間隔をおいて複数の突起が形成される組立部材を含み、前記組立部材は、前記電気子ヨークの上端に備えられる第１組立部材、前記電気子ヨークの下端に備えられる第２組立部材、及び前記第１、第２組立部材を前記電気子ヨークに締結する締結ユニットとからなり、前記第１組立部材に形成された第１突起と前記第２組立部材に形成された第２突起とが互いに対応する位置に位置し、前記電気子コイルが対向する前記第１突起及び前記２突起間に連結され、前記締結ユニットは、
前記第１、２組立部材の外周面に各々形成される凸部、及び前記凸部に対応するように前記電気子ヨークの上部及び下部外周面に各々形成される凹部とを含み、前記凸部が前記凹部に挿入されて、前記第１、２組立部材が前記電気子ヨークの上部及び下部に各々締結されることを特徴とする。

前記第１組立部材及び前記第２組立部材は、絶縁材質からなることが好ましい。
前記第１組立部材及び前記第２組立部材は、樹脂材質からなり、前記第１、２突起と各々一体に射出成形されることが好ましい。

一方、他の実施例として、前記組立部材は、前記電気子ヨークの内周面全体に備えられる前記第３組立部材からなり、前記第３組立部材は、その内周面に、前記第３組立部材の上部から下部までの長さに形成された第３突起を有し、第３突起には電気子コイルが連結され、前記第３組立部材は絶縁材質からなり、前記電気子ヨークと一体に射出成形されることが好ましい。
また、一例として、前記第３組立部材は、前記電気子ヨークと一体にエポキシモールディングされることがより好ましい。他の例として、前記第３組立部材は、樹脂材質からなり、前記電気子ヨークを前記組立部材の型が作られた金型に固定して共に一体に射出成形されることがさらに好ましい。

一方、また他の実施例として、前記組立部材は、前記電気子ヨークの上端に安着され、その下部が前記電気子ヨークの内周面に挿入される前記第４組立部材、及び前記電気子ヨークの下端に安着され、その上部が前記電気子ヨークの内周面に挿入される第５組立部材とからなり、前記第４組立部材に形成された前記第４突起と前記第５組立部材に形成された第５突起とが互いに対応する位置に補正させるための、位置補正ユニットをさらに含み、前記電気子コイルが互いに対応する位置にある前記第４突起及び前記第５突起間に連結されることが、好ましい。
ここで、前記位置補正ユニットは、前記第４、５組立部材の外周面に各々形成される係止突起、及び前記係止突起に対応するように前記電気子ヨークの外周面に各々形成される係止部を含み、前記係止突起が前記係止部に係止されて前記第４突起及び前記第５突起の位置が補正されることが好ましい。また、前記第４組立部材及び前記第５組立部材は、絶縁材質からなることが好ましい。また、前記第４、５組立部材は、前記第４、５突起と各々一体射出成形されることがより好ましい。

本発明による内転型ブラシレス直流電動機は次のような効果を有する。本実施例によれば、組立部材が備えられることによって、電気子コイルの組立不良を未然に防止することができる。つまり、電気子コイルの組立性及び生産性が向上し、起磁力の分布が均一化されて、トルクリップルが低減され、消失トルクを低減させ、振動及び騷音を減少させることができる利点がある。また、本発明の詳細な説明で言及される全ての効果を含む。

以下、図面を参照して、本発明の実施例による内転型ブラシレス直流電動機を具体的に説明する。なお、従来の技術と同じ構造については、従来と同じ符号を付与し、それに対する説明は省略する。

図３は、本発明による第１の実施例で、内転型ブラシレス直流電動機を示した要部斜視図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。図５は、第１の実施例による内転型ブラシレス直流電動機の締結ユニットを示した要部斜視図である。

第１の実施例における内転型ブラシレス直流電動機は、図３及び図４に示すように、回転子（Ｒ）、固定子（Ｓ）、及び組立部材３０を含む。前記回転子は、永久磁石１１；及び回転子軸１２；からなり、磁場を発生させる。そして、前記固定子は、電気子コイル６０；及び電気子ヨーク２０；からなり、回転磁界を発生させる。そして、前記組立部材３０は、前記電気子ヨーク２０と同軸を成すように前記電気子ヨーク２０に環形状に備えられ、その内周面に一定の間隔をおいて複数の第１突起３２が形成される。

特に、前記組立部材３０は、図３に示すように、第１組立部材３１ａ及び第２組立部材３１ｂからなる。前記第１組立部材３１ａは、複数の第１突起３２を有し、前記電気子ヨーク２０の上端に備えられる。前記第２組立部材３１ｂは、前記第１突起３２と対応するように複数の第２突起（図示せず）を有し、前記電気子ヨーク２０の下端に備えられる。これにより、前記第１突起３２と第２突起とが互いに対応するように前記電気子ヨーク２０の上／下端に位置するので、電気子ヨーク２０の上／下端のどの部位にでもコイルの間隔を正確に維持することができる。

第１の実施例における内転型ブラシレス直流電動機は、図５に示すように、前記第１、２組立部材３１ａ、３１ｂを前記電気子ヨーク２０に締結するための締結ユニット１００をさらに含むのがより好ましい。ここで、前記締結ユニット１００は、図５に示すように、前記第１、２組立部材３１ａ、３１ｂの外周面に各々形成される凸部３３；及び前記凸部３３に対応するように前記電気子ヨーク２０の上／下部外周面に各々形成される凹部２１；を含み、前記凸部３３が前記凹部２１に挿入される方式で、前記第１、２組立部材３１ａ、３１ｂが前記電気子ヨーク２０の上／下部に各々締結されるのが好ましい。

また、前記第１、２組立部材３１ａ、３１ｂは、絶縁材質からなるのが好ましい。その理由は、電動機に電気的な障害を与えないためである。さらに、前記第１、２組立部材３１ａ、３１ｂは、樹脂材質からなり、第１、２突起と各々一体に射出成形されるのが好ましい。その理由は、電動機に電気的な障害を与えないためであり、製造工程を単純化させるためである。

図６は、本発明による第２の実施例で、内転型ブラシレス直流電動機を示した要部斜視図である。説明に先立って、回転子（図４の“Ｒ”参照）及び固定子（図４の“Ｓ”参照）は、本発明の第１の実施例による内転型ブラシレス直流電動機と同じなので、以下では組立部材４０を中心に説明する。

第２の実施例における内転型ブラシレス直流電動機は、図６に示すように、電気子ヨーク２０の内周面全体に備えられる第３組立部材４１を含み、前記第３組立部材４１の内周面に複数の第３突起４２が形成される。特に、前記複数の第３突起４２は、前記第３組立部材４１の上部から下部までの長さに形成されるが、その間に一定の間隔を有して配列される。

これにより、前記複数の第３突起４２が前記第３組立部材４１の上部から下部までの長さに形成され、その間に一定の間隔を有して配列されるので、電気子コイル（図４の６０参照）の間隔を正確に維持することができる。そして、前記第３組立部材４１が前記電気子ヨーク２０の内周面に備えられるので、第１実施例のような別途の締結ユニット（図５の１００参照）が必要ないという長所がある。

また、前記第３組立部材４１は、絶縁材質からなるのが好ましい。その理由は、電動機に電気的な障害を与えないためである。さらに、前記第３組立部材４１は、従来の絶縁体（図１の１６参照）の役割を果たすことができる。つまり、本発明の第２実施例による内転型ブラシレス直流電動機は、従来の絶縁体の構成が要求されない利点がある。従って、第２の実施例によれば、内転型ブラシレス直流電動機の単価を低減させることができる。

また、前記第３組立部材４１は、前記電気子ヨーク２０と一体にエポキシモールディングされるのが好ましい。さらに、前記第３組立部材４１は、樹脂材質からなり、前記第３突起４２と一体に射出成形されるのが好ましい。特に、前記電気子ヨーク２０と一体に二重射出成形されるのがより好ましい。これにより、前記第３組立部材４１を前記電気子ヨーク２０に挿入する工程を除去することができるので、作業性及び正確性が向上する。

図７は本発明による第３実施例で、内転型ブラシレス直流電動機を示した要部結合斜視図である。説明に先立って、回転子（図４のＲ参照）及び固定子（図４のＳ参照）は、第１の実施例における内転型ブラシレス直流電動機と同じなので、以下では組立部材５０を中心に説明する。

図７に示すように、電気子ヨーク２０の上端に安着され、その下部が前記電気子ヨーク２０の内周面に挿入される第４組立部材５１ａ、及び前記電気子ヨーク２０の下端に安着され、その上部が前記電気子ヨーク２０の内周面に挿入される第５組立部材５１ｂを含む。

具体的に、前記第４組立部材５１ａは、その内周面に形成される複数の第４突起５２ａを有する。特に、前記複数の第４突起５２ａは、その間に一定の間隔を有して配列される。そして、前記第５組立部材５１ｂは、複数の第４突起５２ａに対応するようにその内周面に形成される複数の第５突起５２ｂを有する。特に、前記複数の第５突起５２ｂは、その間に一定の間隔を有して配列される。これにより、前記第４、５突起５２ａ、５２ｂが前記電気子ヨーク２０の上／下端に各々対応するように位置するので、電気子コイル（図４の６０参照）の間隔を正確に維持するようにできる。

また、前記第１の実施例とは異なり、前記第４、５組立部材５１ａ、５１ｂが前記電気子ヨーク２０の内周面に挿入されるので、別途の締結ユニット（図５の１００参照）が必要ないという長所がある。また、前記第４、５組立部材５１ａ、５１ｂは、絶縁材質からなるのが好ましい。その理由は、電動機に電気的な障害を与えないためである。また、前記第４、５組立部材５１ａ、５１ｂは、樹脂材質からなり、第４、５突起５２ａ、５２ｂと各々一体に射出成形されるのが好ましい。

第３の実施例における内転型ブラシレス直流電動機は、図７に示すように、前記第４突起５２ａと前記第５突起５２ｂとが互いに対応する位置に位置するように、位置補正ユニット２００がさらに含まれるのが好ましい。ここで、位置補正ユニット２００は、図７に示すように、前記第４、５組立部材５１ａ、５１ｂの外周面に各々形成される係止突起５３、及び前記係止突起５３に対応するように前記電気子ヨーク２０の外周面に各々形成される係合部５４を含み、前記係止突起５３が前記係止部５４に係止される方式で、前記第４突起５２ａ及び前記第５突起５２ｂの位置が補正されるのが好ましい。

以下、本発明の実施例による内転型ブラシレス直流電動機の組立部材の組立と役割をより詳しく説明する。

まず、図３乃至図５を参照して、第１の実施例における内転型ブラシレス直流電動機を説明する。第１、２組立部材３１ａ、３１ｂは、電気子ヨーク２０の上端及び下端に各々安着された後、第１、２組立部３１ａ、３１ｂに各々形成された凸部３３が前記電気子ヨーク２０に各々形成された凹部２１に挿入されて締結される。この時、凸部３３及び凹部２１は、締結時に前記第１、２突起が互いに対応するように適切な位置に形成されなければならないのは当然である。そして、電気子コイル（図４の６０参照）が第１、２突起に連結されるようになる。

次に、図６を参照して、第２の実施例における内転型ブラシレス直流電動機の組立と役割を説明する。第３組立部材４１は、電気子ヨーク２０と一体にエポキシモールディングまたは二重射出成形されて電気子ヨークの２０内周面に固定される。これにより、第３組立部材４１が既存の絶縁体の役割を果たす。具体的に、前記二重射出成形は、電気子ヨーク２０を第３組立部材４１の型が作られた金型に固定して共に一体に射出成形する方法である。そして、電気子コイル６０が第３突起４２に連結されるようになる。

次に、図７を参照して、第３の実施例における内転型ブラシレス直流電動機の組立及び役割を説明する。第４、５組立部材５１ａ、５１ｂは、各々電気子ヨーク２０の上部及び下部に挿入される。この時、位置補正ユニット２００によって、前記第４突起５２ａと前記第５突起５２ｂとは互いに対応する位置に位置するようにできる。そして、電気子コイル（図４の６０参照）が第４、５突起５２ａ、５２ｂに連結される。

以上で、本発明についてその好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

本発明は内転型ブラシレス直流電動機に関するもので、各種装置に広く適用することができる。

従来の一般的な内転型ブラシレス直流電動機を示した横断面である。従来の一般的な内転型ブラシレス直流電動機の組立状態を示した縦断面図である。本発明による第１の実施例で、内転型ブラシレス直流電動機を示した要部斜視図である。図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。第１の実施例における内転型ブラシレス直流電動機の締結ユニットを示した要部斜視図である。第２の実施例における内転型ブラシレス直流電動機を示した要部斜視図である。第３の実施例における内転型ブラシレス直流電動機を示した要部斜視図である。

１１永久磁石
１２回転子軸
１３電気子コイル
１４電気子ヨーク
１５空隙
１６絶縁体
１７ホールセンサー
２０電気子ヨーク
２１凹部
３０組立部材
３１ａ、３１ｂ第１、第２組立部材
３２第１突起
３３凸部
４０組立部材
４１第３組立部材
４２第３突起
５０組立部材
５１ａ、５１ｂ第４組立部材、第５組立部材
５２ａ、５２ｂ第４突起、第５突起
５３係止突起
５４係止部
６０電気子コイル
１００締結ユニット
２００位置補正ユニット
Ｒ回転子
Ｓ固定子

Claims

磁場を発生させるための、永久磁石及び回転子軸を含む回転子と、
回転磁界を発生させるための、電気子コイル及び電気子ヨークを含む固定子とを有する内転型ブラシレス直流電動機において、
前記電気子ヨークと同軸を成すように前記電気子ヨークに環形状に備えられ、その内周面に一定の間隔をおいて複数の突起が形成される組立部材を含み、
前記組立部材は、
前記電気子ヨークの上端に備えられる第１組立部材、
前記電気子ヨークの下端に備えられる第２組立部材、及び
前記第１、第２組立部材を前記電気子ヨークに締結する締結ユニットとからなり、
前記第１組立部材に形成された第１突起と前記第２組立部材に形成された第２突起とが互いに対応する位置に位置し、
前記電気子コイルが対向する前記第１突起及び前記２突起間に連結され、
前記締結ユニットは、
前記第１、２組立部材の外周面に各々形成される凸部、及び
前記凸部に対応するように前記電気子ヨークの上部及び下部外周面に各々形成される凹部とを含み、
前記凸部が前記凹部に挿入されて、前記第１、２組立部材が前記電気子ヨークの上部及び下部に各々締結されることを特徴とする内転型ブラシレス直流電動機。
前記第１組立部材及び前記第２組立部材は、絶縁材質からなることを特徴とする請求項１に記載の内転型ブラシレス直流電動機。
前記第１組立部材及び前記第２組立部材は、樹脂材質からなり、前記第１、２突起と各々一体に射出成形されることを特徴とする請求項１に記載の内転型ブラシレス直流電動機。
磁場を発生させるための、永久磁石及び回転子軸を含む回転子と、
回転磁界を発生させるための、電気子コイル及び電気子ヨークを含む固定子とを有する内転型ブラシレス直流電動機において、
前記電気子ヨークと同軸を成すように前記電気子ヨークに環形状に備えられ、その内周面に一定の間隔をおいて複数の突起が形成される組立部材を含み、
前記組立部材は、前記電気子ヨークの内周面全体に備えられる第３組立部材からなり、
前記第３組立部材は、その内周面に、前記第３組立部材の上部から下部までの長さに形成された第３突起を有し、
前記第３突起には前記電気子コイルが連結され、
前記第３組立部材は、絶縁部材からなり、前記電気子ヨークと一体に射出成形されることを特徴とする内転型ブラシレス直流電動機。
前記第３組立部材は、前記電気子ヨークと一体にエポキシモールディングされることを特徴とする請求項４に記載の内転型ブラシレス直流電動機。
前記第３組立部材は、樹脂材質からなり、前記電気子ヨークを前記組立部材の型が作られた金型に固定して共に一体に射出成形されることを特徴とする請求項４に記載の内転型ブラシレス直流電動機。
磁場を発生させるための、永久磁石及び回転子軸を含む回転子と、
回転磁界を発生させるための、電気子コイル及び電気子ヨークを含む固定子とを有する内転型ブラシレス直流電動機において、
前記電気子ヨークと同軸を成すように前記電気子ヨークに環形状に備えられ、その内周面に一定の間隔をおいて複数の突起が形成される組立部材を含み、
前記組立部材は、前記電気子ヨークの上端に安着され、その下部が前記電気子ヨークの内周面に挿入される第４組立部材、及び
前記電気子ヨークの下端に安着され、その上部が前記電気子ヨークの内周面に挿入される第５組立部材とからなり、
前記第４組立部材に形成された第４突起と前記第５組立部材に形成された第５突起とが互いに対応する位置に補正させるための、位置補正ユニットをさらに含み、
前記電気子コイルが互いに対応する位置にある前記第４突起及び前記第５突起間に連結されることを特徴とする内転型ブラシレス直流電動機。
前記位置補正ユニットは、
前記第４、５組立部材の外周面に各々形成される係止突起、及び
前記係止突起に対応するように前記電気子ヨークの外周面に各々形成される係止部を含み、前記係止突起が前記係止部に係止されて前記第４突起及び前記第５突起の位置が補正されることを特徴とする請求項７に記載の内転型ブラシレス直流電動機。
前記第４、５組立部材は、絶縁材質からなることを特徴とする請求項７に記載の内転型ブラシレス直流電動機。
前記第４、５組立部材は、樹脂材質からなり、前記第４、５突起と各々一体に射出成形されることを特徴とする請求項７に記載の内転型ブラシレス直流電動機。