JPH02164255A - ブラシレスモータ - 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】

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、固定子の各コイルヘ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、固定子の各コイルヘ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９図に示ず
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１０図に示すように、回転子１の
軸方向の全長に互って、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】

本発明では、上記目的を達成するために、回転子の永久
磁石の磁極と固定子の磁極との距離を、回転子本体の軸
方向における閉塞端側よりも開口端側で広く設定してい
るのである。 この構成を実施形態としては、回転子本体を、回転子の
軸方向において閉塞端側よりも開口端側のほうが径が大
きくなるように形成することができる。 また、固定子を、回転子の軸方向において回転子本体の
閉塞端側よりも開口端側のほうが径が小さくなるように
形成してもよい。 さらに、永久磁石を、回転子の軸方向において回転子本
体の閉塞端側よりも開口端側のほうが厚みが小さくなる
ように形成してもよい。

【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よりも開口端側で小さくすること
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
の底面中央にブツシュ１３を介して固着された回転軸１
２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か閉塞端側よ
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膜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２３
ａ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ビン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Ｌ　ｌ、開口
端側での距離をＬ２とするとき、Ｌ、＜Ｌ２どなる。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、固定子２の外周径
について、回転子１の軸方向における回転子本体１０の
閉塞端側よりも開口端側で小さくなるように設定してい
るのである。 この構成によれば、実施例１と同様に、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Ｍを、回
転子本体１０の閉塞端側よりも開口端側で大きくするこ
とができ、回転子本体１０の開口端側に作用する磁力を
小さくすることができるから、騒音の発生を低減するこ
とができるのである。

【実施例３】 本実施例では、第５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
しである。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！ｇ！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６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。 第５図の実施例では、永久磁石１１の厚みが直線的に変
化しているが、第７図（ａ）に示すように、階段状に変
化させたり、第７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の閉塞端側で作用する磁力を従
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８
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８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８図（ａ）では完全固定端から自由端まで
の分布荷重がＷ、ｘ　（ｆ、　−ｘ　）／１．である場
合を示しており、第８図（ｂ）では完全固定端から自由
端までの荷重がＷ。′である場合を示している。ここに
、１０は片持ちばり４の長さ、Ｘは完全固定端からの距
離、Ｗｏ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
Ｗ　ｏ　’　”　Ｗ　ｏ　／　２とする。 第８図（ａ）における全荷重は三角形の面積で示される
から、Ｗｏｘ１ｏ／２となり、第８図（ｂ）における全
荷重は長方形の面積で示されるから、Ｗｏ′Ｘ　１ｏ＝
　Ｗ　ｏ　Ｘ　１６／　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８
図（ａ）の場合は、Ｗｏ’ｉｏ’／　１５　Ｅ　・Ｉ　
ｚ第８図（ｂ）の場合は、ｗｏ−ｐｏ’／ｓ　Ｅ　−Ｉ
　Ｚ　、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８図（ａ）で示される状態は、第８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、回転子の永久磁石の磁極と固定
子の磁極との距離を、回転子本体の軸方向における閉塞
端側よりも開口端側で広く設定しているものであり、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
よりも開口端側で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図は本発明の実施例３を示
す概略構成図、第６図は同上の動作説明図、第７図（ａ
Ｈｂ）はそれぞれ同上において永久磁石の池の変形例を
示す概略構成図、第８図（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明
構成と従来構成とを片持ちばつを用いて比較した動作説
明図、第９図は従来例を示す概略構成図、第１０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。 第１図 ｎ 第２図 １・回転子 ２　固定子 】Ｏ・・回転子本体 １１・・永久磁石 ２１　・コイル ２２・・磁極 ３４　磁気検知素子 代理人　弁理士　石　１）長　七 第３菌 第４図 第７図 （Ｇ） （ｂン 第５図 第６図 １゜ 第９図 第１０図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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
   永久磁石を固定した回転子と、上記永久磁石の磁極に対
   向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、回転子の上記永久磁石に対向
   して配設され永久磁石の磁極を検出して固定子の上記各
   コイルヘ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
   の永久磁石の磁極と固定子の磁極との距離が、回転子の
   軸方向における閉塞端側よりも開口端側で広く設定され
   て成ることを特徴とするブラシレスモータ。
2. （２）回転子本体は、回転子の軸方向において閉塞端側
   よりも開口端側のほうが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. （３）固定子は、回転子の軸方向において回転子本体の
   閉塞端側よりも開口端側のほうが径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。
4. （４）永久磁石は、回転子の軸方向において回転子本体
   の閉塞端側よりも開口端側のほうが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。