JPH0426350A - 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） 本発明は工業用、家庭用等の動力に用いられるブラシレ
スモータに関する。

（従来の技術） ブラシレスモータは用途によって制御用モータと動力用
モータに大別される。制御用モータとは位置あるいは速
度の制御を主目的としたもので、特性としては高速応答
性、電流に対するトルクの線形性、低回転ムラなどが要
求される。

一方、本発明の目的である動力用のブラシレスモータと
はエアーコンディショナーのコンプレッサーモータ、電
気自動車等の動力に用いるモータをいう、これらは従来
インダクションモータが用いられていたが、小型軽重、
高制御性などの要求により近年ブラシレスモータが使用
されることが多くなっている。この動力用ブラシレスモ
ータは高効率であることを第一に要求される。

また、構造的にブラシレスモータを分類すると、径方向
ギャップ形と軸方向ギャップ型に大別される。

径方向ギャップ型ブラシレスモータは固定子の構造がイ
ンダクションモータと同一で回転子には径方向に磁束を
発生するように永久磁石が固着されている。コイルは型
を用いて巻いた後、インサータでヨークの溝内に引き入
れられる。永久磁石の形状は瓦状が一般的である。

ところが径方向ギャップ型ブラシレスモータを家庭用等
での動力用、あるいは電気自動車の駆動用に用いる場合
、以下のような問題がある。

本来、インダクションモータが使用されていた上記のよ
うな用途において、永久磁石を回転子に用いたブラシレ
スモータを使用する目的は小型化、及び高効率化にある
。そのためには回転子側に磁束密度の高い永久磁石を用
い、かつ固定子側でのジュール損失を小さくする目的か
ら、コイルは断面積を大きくする必要がある。しかし断
面積の大きい、すなわち線径が太いコイルは剛性が高く
なると共に、ヨークの溝開口幅に対して線径が太きくな
り、ヨーク溝内へのコイルのインサートがきわめて困難
になる。

一方、従来の軸方向ギャップ型ブラシレスモータは、第
５図に示すように平板状ヨーク４０４に空心コイル４０
Ｂが固着された構造を持つ、第３図に示すように永久磁
石４０７は円周方向にＮ、Ｓ谷樋が交互になるようにバ
ックヨーク４０６上に配置される。この構成においては
、コイル線径が大きくても容易に固定子を製造すること
ができるが、永久磁石からの磁束が平板上ヨークに入り
、永久磁石とバックヨークによって構成される回転子の
回転にともなって変化するため、平板状ヨーク内でのヒ
ステリシス損失、渦電流損失（以下両者を総称して鉄損
と記述する）が大きくなり、損失の上昇をもたらす結果
、動力用モータとしては適していなかった。

そこで、鉄損を減少させた軸方向ギャップ型ブラシレス
モータとしては第６図に示した空心コイル５０８をコイ
ル支持部材５０９で支持した固定子を永久磁石５０７と
バックヨーク５０６で構成される一対の回転子ではさん
だブラシレスモータが知られている。この構成では鉄損
を生じるヨークが存在しないため例えば電気自動車の動
力用として用いられている。

（発明が解決しようとする課題　　　　　　）しかし第
６図の構成の一対の回転子を用いた軸方向ギャップ型ブ
ラシレスモータにおいては、一対の回転子相互の距離が
長くなると、永久磁石の磁束はコイルと有効に鎖交せず
、同−回転子内の永久磁石の異なる極に漏れてしまう欠
点をもっている。従って空心コイルの厚みを十分とるこ
とができないため、希土類磁石等の高保磁力磁石を用い
ても永久磁石に見合う回転磁界を作り出すことができず
、高トルク化のためには、モータの直径が大きくなって
しまうという欠点を有していた。

さらに、空心コイルには回転子の反作用で大きな力が加
わるが、コイル自体は銅等の比較的剛性が小さい材質の
ため、コイルの支持が安定せず耐久性に劣るという問題
があった。

本発明は、従来のこのような課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、小型で且つ高効
率であり、更に生産性、耐久性にも優れたブラシレスモ
ータを提供することにあ゛る。

（課題を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明のブラシレスモータ
は回転子に永久磁石を用いた軸方向ギャップ形ブラシレ
スモータにおいて、永久磁石を固着した１対の回転子の
間に、柱状の軟磁性材料からなるヨークにコイルを巻い
た固定子を配したこと、モータフレームとの間に樹脂を
封入したこと１、前記固定子のヨークのコイル端からの
突出部にヨークに契合する端板を配し、前記端板を介し
て前記固定子をモータフレームに固着したこと、前記回
転子の永久磁石を、熱間圧延法により製造したことを特
徴とする。

（実施例） 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明にかかるブラシレスモータを示している
１図中、１０５はモータフレームで両端にはフロントフ
ランジ１０３とリアフランジ１０４が固着される。１０
１はシャフトでフロントフランジ１０３とリアフランジ
１０４に対し、ボールベアリング１０２で軸支されてい
る。

前記モータフレーム１０５には以下の構成による固定子
が内側に固定されている。まず第２に示すように軟磁性
材料のヨーク２０１の外面に図示しない絶縁処理が施さ
れ、さらにヨーク両端がコイル部両端から突出するよう
にコイル２０２が巻かれる。

巻き線が終了した前記ヨーク２０１は両端の突出部が、
端板２０３に開けられたヨーク形状と路間−の穴に勘合
される。本実施例においては６個のヨーク２０１が２枚
の端板２０３間に固定され固定子１１を構成する。６個
のヨーク２０１に巻かれたコイル２０２は、シャフト１
０１に対して軸対象位置にあるものが電気的に結合され
、３相固定子となっている。

前記固定子１１は前記リアフランジ１０４の固着前に前
記モータフレーム１０５に挿入され、所定の位置に保持
された状態で、コイル２０２とモータフレーム１０５と
の隙間に、図示しないモータフレーム表面の小穴からエ
ポキシ系樹脂１０６を注入され、樹脂の硬化と共に固定
される。

永久磁石３０１は、熱間圧延法により製造されたプラセ
オジム鉄ボロン系の磁石を使用している。

本磁石の特徴として、圧延法により製造するため大量生
産時の低価格化が可能で、しかも本発明のように、平板
形磁石を用いる場合には、圧延後の加工が少なく済み、
きわめて適している１本実施例においては、第３図に示
すように、圧延後の磁石を４５°の円弧状に切断し、皿
形のバックヨーク３０２にＮ極、Ｓ極が交互になるよう
に固着され回転子１２を構成している。

一対の回転子１２は永久磁石３０１を内側にして固定子
１１を挟み、かつ前記固定子１１と前記回転子１２の永
久磁石３０１の表面との間に所定の空隙が生じ、かつ一
対の回転子１２の各永久磁石３０１の対向する面が異極
となるようにシャフト１０１に圧入によって固定される
。

以上の構成において、本実施例のブラシレスモータは、
例えばブラシレスモータの出力軸側の回転子の永久磁石
Ｎ極からでた磁束はヨークを通ってＳ極である対向する
回転子の永久磁石に入り、さらにバックヨークを通って
隣接するＮ極永久磁石から出、さらに隣接するヨークを
通って最初の永久磁石に戻るというループを組む。

ここで前記固定子１１のコイルを磁石の位置に対応した
３相交流を通電すると、ヨーク２０１の両端にはＮ、　
　Ｓ多極が生じる。ところが回転子１２の永久磁石は対
向する面が異極のため一対の回転子はそれぞれが同一回
転方向に力を受は回転することになる。この際コイル２
０２にはコイルの抵抗値と流れる電流値によってジュー
ル損が生じるが、本発明の構成においては、柱状のヨー
クにコイルを巻くため十分に線径の太いコイルを用いる
ためジュール損は最小限にとどめることが出来る。

また軟磁性材料のヨークを磁気回路に持ち、さらに空隙
の長さが短いため、コイル部の長さを軸方向に延ばして
も磁気抵抗の増加が小さく、従って高保磁力磁石に見合
う十分なコイルの容積を取ることが可能になる。またさ
らにヨークの形状が単純なため、焼結製法による軟磁性
材料との使用が可能となっている。

その結果として鉄損、ジュール損がともに小さくなり効
率が向上している。

また、コイルはヨークに対して巻かれているため磁気的
な反作用はコイルには生じず、反作用を受ける前記ヨー
クは端板に勘合しているため固定子構造は堅固であり耐
久性に優れている。またコイルとモータフレームとの間
が樹脂に寄って充填されているため、構造的にさらに堅
固になることはもちろんであるが、そのうえコイルから
モーターフレーム間の熱抵抗が小さくなり、放熱効率が
向上している。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように、永久磁石を固着した１
対の回転子の間に、柱状の軟磁性材料からなるヨークに
コイルを巻いた固定子を配し、モータフレームとの間に
樹脂を封入、固定子のヨークのコイル端からの突出部に
ヨークに契合する端板を配し、前記端板を介して前記固
定子をモータフレームに固着し、前記回転子の永久磁石
を、熱間圧延法により製造することによって、小型で且
つ高効率であり、更に生産性、耐久性にも優れたブラシ
レスモータを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるブラシレスモータの縦断面図、
第２図、第３図、第４図は本発明にかかるブラシレスモ
ータの構成要素の斜視図、第５図、第ｓｌ！ｆは従来の
ブラシレスモータの縦断面図である。 １１・・・固定子 １２・・・回転子 １０１　・ １０２　・ １０３　・ １０４　　・ １０５　・ １０６　・ セ０１　・ ２０２　・ ２０３　・ ３０１　・ ３０２　・ ・シャフト ・ボールベアリング ・フロントフランジ ・リアフランジ ・モータフレーム ・エポキシ系樹脂 ・ヨーク ・コイル ・端板 ・永久磁石 ・パックヨーク 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　鈴木　喜三部（化１名）茅、５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転子に永久磁石を用いた軸方向ギャップ形ブラ
   シレスモータにおいて、永久磁石を固着した１対の回転
   子の間に、柱状の軟磁性材料からなるヨークにコイルを
   巻いた固定子を配したことを特徴とするブラシレスモー
   タ。
2. （２）前記コイルとモータフレームとの間に樹脂を封入
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のブラ
   シレスモータ。
3. （３）前記固定子のヨークのコイル端からの突出部にヨ
   ークに契合する端板を配し、前記端板を介して前記固定
   子をモータフレームに固着したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のブラシレスモータ。
4. （４）前記回転子の永久磁石を、熱間圧延法により製造
   したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のブラ
   シレスモータ。