JPH01198263A - ブラシレスｄｃモータのステータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、永久磁石ロータを用いるラジアル・エアギ
ャップ形のブラシレスＤＣモータにおけるステータの構
造に関するものである。

更に詳しく述べると、この発明は軟磁性金属板を折り曲
げて磁極片を形成した２個のヨーク板と、両ヨーク板間
を磁気的に短絡する軟磁性ショートリング部材と、両ヨ
ーク板間に配置される円環状コイルを具備したブラシレ
スＤＣモータのステータに関するものである。

〔従来の技術〕

ブラシレスＤＣモータのステータ構造としては有鉄心形
と無鉄心形とがある。有鉄心形ステータは所定形状に打
ち抜き表面を絶縁処理した電磁鋼板を多数枚積層し、そ
のスロット部に巻線を施す構造である。この場合スロ７
）内面に絶縁を施し、各スロットに分割して巻線を行う
。

このような有鉄心形ステータでは、上記のように各スロ
ットに分割して巻線を施さなければならないため、巻線
作業が複雑となりコストアップの大きな要因となってい
る。

これに対して無鉄心形ステータは巻線の面では有利であ
るが、当然のことながら鉄心がないため磁気回路の効率
が悪く、従って所望のモータ性能を実現させるためには
高性能の永久磁石が必要となり高価になることは避けら
れない。

そこで本発明者等は先に、このような課題を解決できる
ものとして、軟磁性金属板を折り曲げてロータ磁石の磁
極数の半数の磁極片を形成した２個のステータヨークに
よって各磁極片がロータ磁石と対面するように円環状コ
イルを挾み込みむステータ構造を有するブラシレスＤＣ
モータを提案した（特願昭６２−１７７３９９号）。こ
こではステータヨークに磁極片と共にリング部も一体的
にプレス成形し、両ステータヨークのリング部を嵌合さ
せて磁気回路を構成している。そしてステータのケース
への取り付けは、ケースの軸受ハウジング部とステータ
ヨークのリング部とを嵌合固定することにより行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記のようにステータヨークに磁極片と共にリン
グ部も一体的に形成し、両ステータヨークのリング部を
嵌合させて磁気的に短絡させる構成では次のような問題
があった。

ステータヨークのリング部の寸法精度が厳しく且つ深絞
りを必要とするためプレス加工におけるステージ数が多
くなり、しかも部品精度の維持が困難である。

また作業工程上及び構造上、ステータヨークの板厚を厚
くできず、そのため磁気回路上、特に他部分より磁束が
集中するリング部の断面積が小さくなり、磁気的飽和状
態になりやすい。

更にステータヨークは積層が困難なため板厚を厚くする
と高周波領域での渦電流損が大きくなる。

この発明の目的は、上記のような従来技術が有する課題
を解決し、製作の容易化並びに合理化、モータ効率の向
上、コストの低減化を図ることのできるブラシレスＤＣ
モータのステータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成できるこの発明は、軟磁性金属板を折り
曲げてＭ１橿片を形成した２個のヨーク板と、両ヨーク
板の間を磁気的に短絡する軟磁性ショートリング部材と
、両ヨーク板間に配置される円環状コイルとを具備して
いるブラシレスＤＣモータのステータである。

ここでショートリング部とロータ軸の軸受ハウジング部
、あるいは円環状コイルのボビン部とショートリング部
とロータ軸の軸受ハウジング部は、軟磁性粉体を含有す
る樹脂で一体的にモールド成形する構成が望ましい。

特にボビン部も一体的に樹脂モールド成形する場合には
、ボビン部とヨーク板とを、ボビン部に設けた突起とヨ
ーク板に形成した穴との嵌合、熱カシメにより固定する
とよい。

これら樹脂モールドを行う場合には、内部に軟磁性金属
又は軟磁性焼結体を配置したインサートモールドが有効
である。

この発明はアウターロータ型にもインナーロータ型にも
適用できる。

〔作用〕

ヨーク板は軟磁性金属板のプレス加工等によって製作さ
れる。ショートリング部材はヨーク板とは別部材であり
所定形状に製作してヨーク板と結合する。コイルは単純
な円環状であり、コイル完成後に両側からヨーク板で挾
めばよいため、自動巻線機を用いることによって極く簡
単に巻線できる。

コイルを挾む２個のヨーク板の各磁極片は円周上に配列
されてロータ磁石と対面し、ラジアル方向のエアギャッ
プが形成される。ロータ磁石の位置は磁極検出器によっ
て検出され、それに応じたタイミングでコイルに通電す
ることによってロータは連続回転する。

この発明ではショートリング部材はヨーク板とは別部材
であるから、任意の軟磁性材料を用いて任意の形状に成
形できる。従って軟磁性粉体を含有する樹脂でモールド
成形すれば、ショートリング部と軸受ハウジング部を一
体的に構成できるし、またボビン部とショートリング部
と軸受ハウジング部とを一体的に構成することもできる
。これによって部品点数並びに組立工数が削減される。

特にボビン部も一体的に樹脂成形する場合には熱カシメ
により固定することが可能となり、位置合わせや固着な
ど組立はより一層容易になる。また高周波域における鉄
損も低下し、モータ効率も向上する。

樹脂モールドを行う場合、ショートリング部の磁気的特
性や機械的強度が不足する場合には、軟磁性金属や軟磁
性焼結体等をインサートモールドすればよい。

この発明によればヨーク板のプレス加工が容易となり部
品の高精度化が可能となるし、両ヨーク板を同一形状に
できるため、この点でも部品点数の削減と組立コストの
低減を図ることができる。

またヨーク板の板厚にかかわらずショートリング部の断
面積を大きくできるため、その部分の飽和磁束量が大き
くとれ、従って磁気回路効率が改善される。

〔実施例〕

第１図はこの発明を４極アウターロータ型ブラシレスＤ
Ｃモータに適用した一例を示す分解斜視図である。

ロータ１０は、カップ状のロータヨーク１２の内周面に
ロータ磁石１４を貼着すると共に、中心部に固定したブ
ツシュ１６によってシャフト１日を嵌着した構造である
。ロータ磁石１４はリング状の永久磁石からなり、ラジ
アル方向に４極着磁が施されている。勿論、複数のセグ
メント状の永久磁石を組み合わせたものでもよい。

それに対してステータ２０は、軟磁性金属板の外周側を
折り曲げ加工した第１および第２のヨーク板２２．２４
と、両ヨーク板２２．２４の間を磁気的に短絡する軟磁
性ショートリング部材３０と、両ヨーク板２２．２４間
に挾まれる円環状コイル２６を有する構造である。

本発明の特徴は、上記のようにステータヨークの部分を
２個のヨーク板２２．２４と、両者の間に介在する１個
のショートリング部材３０との３点で構成した点にある
。

第１および第２のヨーク板２２．２４は、それぞれ中央
に設けた嵌合口と、中央から反対方向に扇形に広がり外
周側で折り曲げた磁極片２８．２９とを有するように一
体的に形成した構造をなす、これはプレス加工によって
容易に製作できる。ショートリング部材３０は軟磁性材
料から構成されていれば如何なるものであってもよく、
金属や焼結体などでもよいが、複雑な形状を容易に成形
できる点で軟磁性粉体を含有する樹脂のモールド成形品
が好ましい。

コイル２６は、巻芯の両端にフランジを存するボビン３
２に巻線３３を施し、巻線端末をビン端子３４に絡げて
接続した構造である。

第１および第２のヨーク板２２．２４は、それらの磁極
片２８．２９の外面が丁度ロータ磁石１４の内面と対向
するようにして、しかもそれらの磁極片はエアギャップ
が形成される円周上で磁気的なアンバランスが生じるよ
うに（即ち、両ステータヨークがなす空間角が非直角に
なるように）組み合わせられ、ショートリング部材３０
で結合される。これらの位置決めと固定は、コイルボビ
ン３２の両外面にそれぞれ設けた樹脂突起３５と両ヨー
ク板２２．２４に穿設した穴３６．３７との嵌合と前記
樹脂突起３５の熱カシメによって行う。

そしてロータ磁石１４の近傍にホール素子等の磁極検出
器３８を取り付ける。この磁極検出器３８は第１および
第２のヨーク板２２．２４を組み合わせた時、それらを
励磁する際にその磁気的中性点の近傍に設けるのが望ま
しい。

このような基本構造をなすブラシレスＤＣモータを利用
したファンモータの一例の断面を第２図に示す。前記各
部材と対応する部分には同一符号を付し、それらについ
ての説明は省略する。合成樹脂により一体成形したイン
ペラ（羽根車）４０の内側にロータヨーク１２が嵌入し
、熱カシメにより固定する。ロータ１０のシャフト１８
は、ケース４２に取り付けられている軸受４４，４５に
より回転自在に支持され、バネ４６で予圧をかけた状態
でＥ　ＩＪソング８により保持される。ステータはケー
ス４２に取り付けられる。

ケース４２の内側には回路基板５０がネジ５１によって
取り付けられている。なおこの回路基板５０には、コイ
ル励磁切換論理回路やスイッチング素子、磁極検出器３
８等が実装されており、コイル２６のピン端子３４もこ
の回路基板５０に取り付けられる。必要な電力は外部か
らコード５２により供給される。

この実施例の特徴は第３図に示すように、ショートリン
グ部と軸受ハウジング部とを一体化した軸受ハウジング
一体型ショートリング部材６−０をもちいた点である。

ショートリング部材６０は当然のことながら軟磁性材料
からなる。

これによりショートリング部の磁路断面積を大きくでき
磁気特性上有利になると同時に部品点数も少なくなる。

因に従来の軸受ハウジング部は非磁性の黄銅製であり、
前述のようにステータヨークのリング部内側に嵌着され
ていた。

第４図は本発明の他の実施例を示している。

この実施例の特徴は第５図に詳細に示されているように
、ショートリング部と軸受ハウジング部のみならずコイ
ルボビン部も一体化したボビン・軸受ハウジング一体型
ショートリング部材６２を用いる点である。これは軟磁
性材料の粉末を含有する樹脂を所定の形状に一体モール
ド成形することにより形成する。このような構造とする
と、ボビンという別個の部品が不要となると同時に、ヨ
ーク部分の磁気的断面積が更に増加しモータ特性が向上
する。またコイルの巻線端末の絡げ用ピン端子の打込み
用台６４も同時にモールドすることにより巻線端末の絡
げ接続作業も簡略化できる。

第６図はボビン部と軸受ハウジング部とショートリング
部が一体型をなしたショートリング部材６６において、
磁気的特性並びに機械的強度の向上のために軟磁性芯材
６８を入れた例である。この軟磁性芯材６８は金属に限
らず焼結フェライト等であってもよい、このようなショ
ートリング部材６６はインサート・モールドにより容易
に製作できる。

第７図は本発明の更に他の実施例を示しており、樹脂モ
ールド品であるボビン・軸受ハウジング部一体型ショー
トリング部材７０にヨーク板との固定用突起を形成して
おき、熱カシメすることによりこのシリートリングとヨ
ーク板とを固定できるようにした例である。ショートリ
ング部材７０の詳細を第８図に示す。ショートリング部
材７０のボビン部の両外側面にはそれぞれ２個の突起７
２が形成されており、これがヨーク板２２．２４の穴３
６．３７に嵌まり、熱変形させることで固着可能である
。なお符号７４はビン端子の打込み用台である。

第４図、第６図、第７図において、基本的な構成は第２
図の場合と同様とあるから対応する部分には同一符号を
付し、それらについての説明は省略する。これらのブラ
シレスＤＣモータでは、磁極検出器３８によってロータ
磁石の磁極を検出し、それに応じてコイルの励磁、非励
磁状態を制御することにより連続的に一方向に滑らかに
回転させることができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳°述したが、本
発明はこのような構成のみに限定されるものではない。

上記の実施例は２個のヨーク板と１個のコイル、１個の
ショートリング部材を有するステータを１個用いたもの
であるが、そのようなステータを複数個、軸方向に連設
した構造のモータにも適用できる。また上記の各実施例
はアウターロータ型の例であるが、この発明はインナー
ロータ型にも適用できる。

〔発明の効果〕

この発明は、上記のように軟磁性金属板を折り曲げた構
造の２個のヨーク板の間に円環状コイルを配置し、両ヨ
ーク板間を両ヨーク板とは別個のショートリング部材で
磁気的に短絡させるように構成したブラシレスＤＣモー
タのステータであるから、ヨーク板の製作に深絞り加工
が要らずプレス工程が容易となり、部品の高精度化が可
能となるし、更には２個のヨーク板を゛同一形状にでき
るため金型費も低減できる効果がある。

またショートリング部の断面積を大きくでき、その結果
、飽和磁束量を大きくすることができるため磁気抵抗が
少なくなり、磁気回路効率が改善される。

特に軸受ハウジング部とショートリング部を一体化した
り、コイルボビン部と軸受ハウジング部とショートリン
グ部とを一体化する構成を採用すれば、部品点数や組立
工数が大幅に低減化され、コストの大幅な削減が可能と
なる。ショートリング部材中に軟磁性芯材を入れること
によって磁気的特性や機械的特性を更に向上させること
ができる。

またヨーク板とボビン部との位置決め固定を熱カシメで
行うことができるため、組み立て作業の自動化を図るこ
とができると同時に部品の取り扱いが容易となり大幅な
合理化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るブラシレスＤＣモータの一実施
例を示す分解斜視図、第２図はこの発明をファンモータ
に適用した場合の一例を示す断面図、第３図はそのショ
ートリング部材の斜視図、第４図はこの発明の他の実施
例を示す断面図、第５図はそのショートリング部材の斜
視図、第６図はこの発明の更に他の実施例を示す断面図
、第７図はこの発明の更に他の実施例を示す断面図、第
８図はそのショートリング部材の斜視図である。 １０・・・ロータ、１２・・・ロータヨーク、１４・・
・ロータ磁石、１８・・・シャフト、２０・・・ステー
タ、２２・・・第１のヨーク板、２４・・・第２のヨー
ク板、２６・・・円環状コイル、２８．２９・・・磁極
片、３０、　　　６０．　　　６２．　　　６６、　　
　７０　　・・・　シ　ョ　　−　　ト　　リ　　ング
部材、３８・・・磁極検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロータ磁石とステータ磁極片との間でラジアル方向
   にエアギャップを有する構造をもつブラシレスＤＣモー
   タのステータにおいて、軟磁性金属板を折り曲げて磁極
   片を形成した２個のヨーク板と、両ヨーク板の間を磁気
   的に短絡する軟磁性ショートリング部材と、両ヨーク板
   間に配置される円環状コイルとを具備していることを特
   徴とするブラシレスＤＣモータのステータ。 ２、ショートリング部とロータ軸の軸受ハウジング部と
   が軟磁性材料で一体化されている請求項１記載のブラシ
   レスＤＣモータのステータ。 ３、ショートリング部とロータ軸の軸受ハウジング部と
   が軟磁性粉体を含有する樹脂で一体的にモールド成形さ
   れている請求項１記載のブラシレスＤＣモータのステー
   タ。 ４、円環状コイルのボビン部とショートリング部とロー
   タ軸の軸受ハウジング部とが軟磁性粉体を含有する樹脂
   で一体的にモールド成形されている請求項１記載のブラ
   シレスＤＣモータのステータ。 ５、ボビン部とヨーク板とがボビン部の外表面側に設け
   た突起とヨーク板に形成した穴との嵌合と熱カシメによ
   り固定されている請求項４記載のブラシレスＤＣモータ
   のステータ。 ６、内部に軟磁性金属又は軟磁性焼結体をインサートモ
   ールドした請求項３、請求項４又は請求項５記載のブラ
   シレスＤＣモータのステータ。