JPH0458753A - Dc brushless motor having core - Google Patents

Dc brushless motor having core

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JPH0458753A
JPH0458753A JP17053290A JP17053290A JPH0458753A JP H0458753 A JPH0458753 A JP H0458753A JP 17053290 A JP17053290 A JP 17053290A JP 17053290 A JP17053290 A JP 17053290A JP H0458753 A JPH0458753 A JP H0458753A
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JP
Japan
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core
stator
brushless motor
composite material
iron powder
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Minoru Mizutani
実 水谷
Kuniharu Hayashi
林 邦治
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve energy efficiency and to reduce manufacturing cost by integrally molding the housing sections of core and stator yoke of a composite material in which a resin is admixed with iron powder. CONSTITUTION:When a stator 10 is integrally formed, a composite material is prepared by admixing a resin material such as polyimide with iron powder. When the stator 10 is produced through molding, fixing error is eliminated from each part and the accuracy of the stator 10 depends only on the manufacturing accuracy of mold. Since a highly accurate mold can produce a highly accurate stator 10, fluctuation of rotation or torque can be eliminated positively. Furthermore, manufacturing cost can be reduced through integral molding. When the resistivity of core is increased, eddy current is suppressed and heating is prevented resulting in considerable improvement of energy efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、コア付DCブラシレスモータに係わる。[Detailed description of the invention] <Industrial application field> The present invention relates to a DC brushless motor with a core.

〈従来の技術〉 周知の通り、ブラシ接触損失を無くして効率の良い動作
を行わせるようにしたDCブラシレスモータが実用化さ
れている。
<Prior Art> As is well known, DC brushless motors that eliminate brush contact loss and operate efficiently have been put into practical use.

第4図は、従来のコア付DCブラシレスモータの構成例
を示す断面図である。第4図において、1は回転子マグ
ネットであり、N極、S極が交互に8等分割着磁されて
いる。2は回転子ヨークであり、上記回転子マグネット
1より発生する磁束が通る磁路の一部を形成している。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of the configuration of a conventional DC brushless motor with a core. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a rotor magnet, and the N pole and S pole are magnetized into eight equal parts alternately. 2 is a rotor yoke, which forms part of a magnetic path through which the magnetic flux generated from the rotor magnet 1 passes.

3は三相結線された電機子コイルであり、ボビン3aと
コイル3bとにより構成されている。4は磁性材料より
なるコアで固定子ヨーク5に固着されている。
3 is a three-phase connected armature coil, which is composed of a bobbin 3a and a coil 3b. A core 4 is made of a magnetic material and is fixed to the stator yoke 5.

次いで、6は軸受部であり、ボールベアリング6a、焼
結ブツシュ6bおよびハウジング6Cよりなり、上記ボ
ールベアリング6aおよび含油処理された焼結ブツシュ
6bにより、上記回転子ヨーク2が固着されているシャ
フト7を回転自在に支持している。8はホール素子であ
り、このホール素子8により回転子マグネットlの磁極
位置を検出し、その検出した位置に応じて三相の電機子
コイル3の電流を選択的に切り換えることにより、電機
子コイル3の磁極と回転子マグネット1の磁極との間に
おける電磁作用で回転力を得ている。
Next, 6 is a bearing part, which is composed of a ball bearing 6a, a sintered bushing 6b, and a housing 6C, and a shaft 7 to which the rotor yoke 2 is fixed by the ball bearing 6a and the oil-impregnated sintered bushing 6b. is rotatably supported. Reference numeral 8 denotes a Hall element, which detects the magnetic pole position of the rotor magnet l, and selectively switches the current of the three-phase armature coil 3 according to the detected position. The rotational force is obtained by electromagnetic action between the magnetic poles of the rotor magnet 1 and the magnetic poles of the rotor magnet 1.

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のように構成されるモータでは、コア4は電機子コ
イル3および回転子マグネット1より発生する磁束の主
磁路であり、ここには大きな磁束Bが通る。この磁束B
は、電機子コイル3の電流切り換えや、回転子マグネッ
ト1の回転により、流れる方向が第5図において矢印で
示すように変化する。このため、コア内部に電界が発生
し、第5図に示すようなうず電流iが流れることにより
ジュール熱が発生し、モータの温度が上昇する。
<Problems to be Solved by the Invention> In the motor configured as described above, the core 4 is the main magnetic path for the magnetic flux generated from the armature coil 3 and the rotor magnet 1, and a large magnetic flux B passes through it. . This magnetic flux B
The direction of flow changes as shown by the arrow in FIG. 5 by switching the current in the armature coil 3 and rotating the rotor magnet 1. Therefore, an electric field is generated inside the core, and an eddy current i as shown in FIG. 5 flows, thereby generating Joule heat and increasing the temperature of the motor.

この温度上昇によりボビン3aが変形したり、コイル3
bの絶縁コーテイング材が溶融したり、或いは、軸受は
部の潤滑材の蒸発による焼き付は等の問題が発生してい
た。
This temperature rise may cause deformation of the bobbin 3a or
Problems such as melting of the insulating coating material (b) and seizure due to evaporation of the lubricant in the bearing have occurred.

また、このようなジュール熱が発生すると、モータに供
給しなければならない電力がその分だけ増加するために
エネルギー効率が低下していた。
Furthermore, when such Joule heat is generated, the amount of electric power that must be supplied to the motor increases accordingly, resulting in a decrease in energy efficiency.

また、コア4やハウジング6cを、圧入や接着および溶
接などにより固定子ヨーク5に固着しているために取り
付は位置に誤差が発生し易い。このため、従来はこの誤
差に基づく回転むらやトルクむら等を小さくするのに限
界が生じていた。
Further, since the core 4 and the housing 6c are fixed to the stator yoke 5 by press fitting, adhesion, welding, etc., errors in the mounting positions are likely to occur. For this reason, conventionally there has been a limit to reducing rotational unevenness, torque unevenness, etc. based on this error.

また、このように複数の部品を組み立てて固定子を構成
しているので、製作工数が多(かかりコスト高になって
いた。
In addition, since the stator is constructed by assembling a plurality of parts in this way, the number of manufacturing steps is large (resulting in high costs).

本発明は上述の問題点に鑑み、コア付DCブラシレスモ
ータにおけるエネルギー効率を向上させるとともに、そ
の製造コストを低減出来るようにすることを目的とする
In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to improve the energy efficiency of a DC brushless motor with a core and to reduce its manufacturing cost.

く課題を解決するための手段〉 本発明のコア付DCブラシレスモータは、回転子を回転
させるだめの電流が流される電機子コイルがその周面に
巻設されるコア部と、固定子側の磁路を形成する固定子
ヨークと、上記回転子が固着されているシャフトを回転
自在に支持するだめの軸受部を構成する軸受用ハウジン
グ部とを存するコア付DCブラシレスモータにおいて、
上記コア部と固定子ヨークとハウジング部とを、樹脂に
鉄粉を混入した複合材によって一体的に形成している。
Means for Solving the Problems> The core-equipped DC brushless motor of the present invention has a core portion around which an armature coil is wound, through which a current for rotating the rotor is passed, and a stator side portion. A DC brushless motor with a core that includes a stator yoke that forms a magnetic path, and a bearing housing that constitutes a bearing that rotatably supports a shaft to which the rotor is fixed,
The core portion, stator yoke, and housing portion are integrally formed of a composite material made of resin mixed with iron powder.

く作用〉 樹脂に鉄粉を混入した複合材を用いて固定子側のコアを
形成してコアの抵抗率を上げることにより、うず電流を
流れずらくする。また、上記複合材を用い、コア部と固
定子ヨークとハウジング部とを一体的に形成し、これら
を構成するための製作工数を減少させる。
Effect> By forming the core on the stator side using a composite material in which iron powder is mixed into resin and increasing the resistivity of the core, it is difficult for eddy current to flow. Moreover, the core part, stator yoke, and housing part are integrally formed using the above-mentioned composite material, thereby reducing the number of manufacturing steps for constructing these parts.

〈実施例〉 第1図は、本発明の一実施例を示すコア付DCブラシレ
スモータの断面図、第2図は固定子の斜視図である。な
お、第1図において、第4図と共通の部分については同
一の符号を付して詳細な説明を省略する。
<Embodiment> FIG. 1 is a sectional view of a DC brushless motor with a core showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a stator. Note that in FIG. 1, parts common to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第1図および第2図から明らかなように、本実施例のコ
ア付DCブラシレスモータは、固定子IOのコア部10
a、ハウジング部10bおよびヨーク部10cが一体的
に形成されている。このように、固定子10を一体的に
形成する場合、例えばポリアミド等の樹脂材料に鉄粉を
混入して複合材を作り、この複合材を用いて成形加工す
ればよい。固定子10を成形で製造すると、各部の取り
付は誤差が無くなるので、固定子10の精度は成形型の
製作精度のみになる。したがって、成形型を高精度に作
れば固定子10を高精度に製作することが出来、回転む
らやトルクむら等を確実に無くすことが出来る。また、
一体成形することにより取り付は工数が要らなくなるの
で、製造コストを従来よりも低減させることが出来る。
As is clear from FIGS. 1 and 2, the core-equipped DC brushless motor of this embodiment has a core section 10 of the stator IO.
a, the housing portion 10b and the yoke portion 10c are integrally formed. In this way, when the stator 10 is integrally formed, a composite material may be prepared by mixing iron powder into a resin material such as polyamide, and molding may be performed using this composite material. When the stator 10 is manufactured by molding, there is no error in the attachment of each part, so the accuracy of the stator 10 is limited only to the manufacturing accuracy of the mold. Therefore, if the mold is made with high precision, the stator 10 can be made with high precision, and rotational unevenness, torque unevenness, etc. can be reliably eliminated. Also,
Since integral molding eliminates the need for man-hours for installation, manufacturing costs can be reduced compared to conventional methods.

第3図は、このようにポリアミド樹脂に鉄粉を混入した
複合材料の成形品によりコアを形成した場合の鉄損およ
び銅損の一般的な特性を示す図である。第3図において
、横軸はコアに占める鉄の体積比を示し、ポリアミド樹
脂と鉄粉との割合を変えることにより、0〜100%ま
での値をとる。
FIG. 3 is a diagram showing general characteristics of iron loss and copper loss when a core is formed from a molded product of a composite material in which iron powder is mixed into polyamide resin. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the volume ratio of iron in the core, which takes a value from 0 to 100% by changing the ratio of polyamide resin and iron powder.

また、縦軸は損失量を示し、DCブラシレスモータを一
定の負荷および回転数で駆動したときのものである。そ
して、実線で示す特性曲線Aが鉄損、−点鎖線で示す曲
線Bが銅損をそれぞれ示し、二点鎖線で示す曲線Cが鉄
損および銅損を足した全損失を示している。
Further, the vertical axis indicates the amount of loss, which is obtained when the DC brushless motor is driven with a constant load and rotation speed. The characteristic curve A shown by a solid line shows the iron loss, the curve B shown by a dashed-dot line shows the copper loss, and the curve C shown by a two-dot chain line shows the total loss, which is the sum of the iron loss and the copper loss.

第3図から明らかなように、鉄損については、体積比が
高い範囲では磁束密度の時間に対する変化率(δB/δ
t)が大きく、しかもこの場合は抵抗率が小さいために
大きなうず電流が流れるので、損失が大きくなっている
。一方、この場合は磁束密度が高いために小さな電機子
コイル電流で所定の出力トルクが得られるために銅損は
小さくなっている。
As is clear from Fig. 3, in the range where the volume ratio is high, the rate of change of magnetic flux density with respect to time (δB/δ
t) is large and, in this case, the resistivity is small, so a large eddy current flows, resulting in a large loss. On the other hand, in this case, since the magnetic flux density is high, a predetermined output torque can be obtained with a small armature coil current, so the copper loss is small.

また、鉄粉の体積比が小さい範囲では、磁束密度の時間
に対する変化率が小さく、しかも抵抗率が大きいために
鉄損は小さい。そして、この場合、磁束密度が小さいた
めに銅損は太き(なっている。
Further, in a range where the volume ratio of iron powder is small, the rate of change of magnetic flux density with respect to time is small, and the resistivity is large, so iron loss is small. In this case, the copper loss is large because the magnetic flux density is small.

このように、成る鉄粉体積比における損失特性が鉄損と
銅損とでは相反し、これらの両損失を足した全損失は、
互いのバランスが取れているところの体積比54%で極
小値となっている。
In this way, the loss characteristics at the iron powder volume ratio are contradictory for iron loss and copper loss, and the total loss that is the sum of both losses is:
The minimum value is reached at a volume ratio of 54%, where they are well balanced.

この極小点は、負荷条件および回転数などにより移動す
るが、実施例のモータの一般的な使用条件である、回転
数が300〜5.00Orpm、モータ温度上昇が60
″C以内の範囲の負荷で実験したところ、体積比45〜
7596の範囲に極小値が存在することが判った。した
がって、モータの使用条件が決まっていれば、その条件
において全損失(鉄損+銅損)が最小となるように複合
材の混合比を決定すればエネルギー使用効率を更に向上
させることが出来る。
This minimum point moves depending on the load conditions, rotation speed, etc., but under the general usage conditions of the motor in the example, the rotation speed is 300 to 5.00 Orpm, and the motor temperature rise is 60.
When experimented with a load within the range of ``C, the volume ratio was 45 ~
It was found that a minimum value exists in the range of 7596. Therefore, if the usage conditions of the motor are determined, the energy usage efficiency can be further improved by determining the mixing ratio of the composite material so that the total loss (iron loss + copper loss) is minimized under those conditions.

〈発明の効果〉 本発明は上述したように、固定子を構成するコア部と固
定子ヨークと軸受は用ハウジング部とを、樹脂に鉄粉を
混入した複合材により形成して抵抗率を上げたので、う
ず電流による発熱を防止してエネルギー効率を大幅に向
上させることが出来る。
<Effects of the Invention> As described above, the present invention improves the resistivity by forming the core part of the stator, the stator yoke, and the bearing housing part from a composite material in which iron powder is mixed into resin. Therefore, heat generation due to eddy current can be prevented and energy efficiency can be greatly improved.

また、上記複合材を用いて上記コア部と固定子ヨーク、
および軸受は用ハウジング部を一体成形したので、製造
工数を減らしてコストダウンを図ることが出来るととも
に、これらの位置誤差を小さくすることが出来、回転む
らやトルクむらを低減することが出来る。
In addition, the core part and the stator yoke are made of the composite material.
Since the housing portion of the bearing is integrally molded, it is possible to reduce manufacturing man-hours and reduce costs, and also to reduce these positional errors and rotational unevenness and torque unevenness.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例を示すコア付DCブラシレ
スモータの断面図、 第2図は、固定子の全体構成を示す斜視図、第3図は、
鉄粉体積比と損失との関係を示す特性図、 第4図および第5図は従来のコア付DCブラシレスモー
タを示し、 第4図は、コア付DCブラシレスモータの断面図、 第5図は、コア付DCブラシレスモータの平面図、 第6図は、磁束とうす電流との関係を示す図である。 l・−・回転子マグネット、2・・・回転子ヨーク。 7・・・シャフト、     1o−・・固定子。 10a・・・コア部、    IOb・・・ハウジング
部。 10c・−・ヨーク部。 特許出願人    沖電気工業株式会社定々シlのt−
夕のpitys 第1図 jムrチのfZ力17 第2図 ftNMn ブ28 第3図 !i$ f) 7’752−X f −9(7)111
 K) el第4図 C 紀す六〇ノ〉−〉ムンー石−り1つfΔhB第5図 うy′看7デを互を弓ダダタにη 第6図
FIG. 1 is a sectional view of a DC brushless motor with a core showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the overall structure of a stator, and FIG.
A characteristic diagram showing the relationship between iron powder volume ratio and loss. Figures 4 and 5 show a conventional DC brushless motor with a core. Figure 4 is a cross-sectional view of the DC brushless motor with a core. , a plan view of a DC brushless motor with a core, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between magnetic flux and thin current. l...Rotor magnet, 2...Rotor yoke. 7...Shaft, 1o-...Stator. 10a...core part, IOb...housing part. 10c -- Yoke part. Patent applicant: Oki Electric Industry Co., Ltd.
Evening pities Figure 1 j r whip's fZ force 17 Figure 2 ftNMn Bu 28 Figure 3! i$ f) 7'752-X f -9(7)111
K) El Fig. 4 C Kisu 60〉-〉Moon stone - 1fΔhB Fig. 5 Uy'view 7 De to each other in a bow dadata η Fig. 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  回転子を回転させるための電流が流される電機子コイ
ルがその周面に巻設されるコア部と、固定子側の磁路を
形成する固定子ヨークと、上記回転子が固着されている
シャフトを回転自在に支持するための軸受部を構成する
軸受用ハウジング部とを有するコア付DCブラシレスモ
ータにおいて、上記コア部と固定子ヨークと軸受用ハウ
ジング部とが、樹脂に鉄粉を混入した複合材によって一
体的に形成されていることを特徴とするコア付DCブラ
シレスモータ。
A core part around which an armature coil is wound around which current flows to rotate the rotor, a stator yoke that forms a magnetic path on the stator side, and a shaft to which the rotor is fixed. In a DC brushless motor with a core, the core part, the stator yoke, and the bearing housing part constitute a bearing part for rotatably supporting the motor. A DC brushless motor with a core characterized in that it is integrally formed of a material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5519270A (en) * 1992-08-19 1996-05-21 Fujitsu Limited Spindle motor and disk drive having the same
EP0735645A2 (en) * 1995-03-28 1996-10-02 Minebea Co.,Ltd. Motor bearing structure
KR100432954B1 (en) * 2002-06-26 2004-05-28 주식회사 아모텍 Brushless Direct Current Motor of Radial Core Type Having a Structure of Double Rotors

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