JPH0474946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工作機械、ロボツト等の駆動源に使用
されるブラシレス電動機に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、工場の自動化が進み工場で使用される工
作機械、ロボツト等の信頼性を高める必要が生じ
ている。従来この種の工作機械、ロボツト等の駆
動源としては、制御回路が比較的簡単な直流サー
ボ電動機が使用されていたが、ブラシと整流子と
いう電気接点があるため信頼性が低く、またブラ
シの交換、ブラシ粉の掃除等、電動機の保守、点
検が不可欠であり、さらにブラシ粉の付着による
絶縁抵抗の劣化という問題点を有していた。従つ
て最近制御回路は多少複雑にはなるがブラシ、整
流子のないブラシレス電動機が注目され、半導体
集積回路技術の進歩とともに、複雑な制御回路も
安価になり、直流サーボ電動機がブラシレス電動
機に置き換わろうとする傾向にある。

ブラシレス電動機は、その原理上、回転子を永
久磁石で構成しているが、小型、高性能の電動機
を設計するためには、永久磁石に動作磁束密度の
高い磁石、例えばアルニコ磁石等を使用すること
が望ましい。しかし、この種の磁石は保磁力が小
さいので磁石の磁化方向の長さが短い場合には界
磁側の磁束密度によつて用意に減磁するという問
題点がある。従つて最大トルクを大きくとるため
には磁石長を最大限長くとる必要がある。このた
め一般的には磁石の磁化方向を回転子軸の同心円
に接する方向に配置する方法がある。

以下に従来のブラシレス電動機について説明す
る。第１図は従来のブラシレス電動機の構造を示
すものであり、１は電機子巻線２が巻回された固
定子コアである。３は固定子コア１を保持するフ
レーム、４，５は軸受６，７を介して回転子８を
保持するブラケツト、９は電機子巻線２に電力を
供給するタイミングを検出する回転子位置検出器
である。

第２図は第１図の回転子８の中央部分の断面図
である。１０は回転子軸であり、筋立て１１が施
されており、非磁性体のボス１２に圧入固定され
ている。１３はアルニコ磁石であり、回転子軸１
０の同心円に接する方向に磁化方向特性を有して
いる。前記アルニコ磁石１３は薄鉄板を軸方向に
所定の長さに積層した突極１４にて狭持されてお
り、この突極１４は非磁性の側円板１５，１６に
よつて軸方向に狭持され、通しボルト１７にて締
め付け固定されている。また、ボス１２の外周に
は筋立て１８が施されており、突極１４に圧入固
定してある。

以上のように構成された従来のブラシレス電動
機をサーボ電動機と同様に起動停止を頻繁に行つ
たり、120℃近くまで温度上昇を許容すると、各
突極を連結固定している側円板１５，１６が熱膨
張を起こし、ボス外周部の筋立て部分の嵌合がゆ
るみ、突極部分が回転子より抜けたり、円周方向
に回わるという重大な事故を発生するという問題
点を有していた。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、
電動機使用条件が厳しくなり、回転子温度が高く
なつても回転子の抜け、回わりを防止し、信頼性
の高いブラシレス電動機を提供することを目的と
するものである。

発明の構成 本発明のブラシレス電動機は、2P個のアルニ
コ磁石等の動作磁束密度の高い磁石を狭持した、
2P極の突極を一体物である非磁性体の側円板二
枚で軸方向に狭持し、ボルトにて締め付け固定す
ることにより、遠心力に対する回転子の破壊を防
ぎ、かつ回転子軸にはめ合わされた非磁性体のボ
スの外円周上に設けた凹溝と嵌合する凸部を突極
に設け、回転子が熱膨張により径方向に拡がつて
も回転子が抜けるのを防止し、信頼性の高いブラ
シレス電動機を得るものである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。第３図は本発明の回転子の半断面図である。
筋立て２１の施された回転子軸２０は非磁性体の
ボス２２に圧入固定されている。回転子軸２０の
同心円に接する方向に磁化方向特性を有していて
いる2P個のアルニコ磁石２３は磁性体からなる
薄鉄板を軸方向に所定の厚みで積層した2P極の
突極２４で狭持され、非磁性で外周部に等間隔に
2P個の凹部２７を設けた２枚の側円板２５，２
６（２６は図示せず）で軸方向に狭持し、該側円
板２５，２６と突極２４を同時に貫通するボルト
２８にて締め付け固定している。前記非磁性のボ
ス２２には外周部に2P個の矩形状の凹溝２９を
円周上に等間隔に設けており、前記突極２４に設
けた凸部３０と圧入固定されている。

以上のように構成された本実施例によれば、分
離形成されている磁石２３、突極２４が、２枚の
側円板２５，２６によつてボルト２８にて締付け
固定され一体物になつているため、遠心力に対す
る回転子の破壊を防止するという効果がある。ま
た、突極２４に設けた凸部３０と非磁性体のボス
２２に設けた凹溝２９とで圧入嵌合されているた
め、回転子が径方向へ熱膨張によつてふくれて
も、凹溝２９と凸部３０の嵌合力には影響がな
く、軸方向への回転子の抜けは生じない。さらに
回転子の円周方向の回わりも凹溝２９と凸部３０
でキー構造を成しているため、回転子の回わりも
生じないという大きな効果がある。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、第
３図に示す実施例と異なることは、突極２４に設
けられた凸部３０が逆テーパを成し、非磁性体の
ボス２２に設けられた凹溝２９も開口端に向うに
従つて小径となる逆テーパを成していることであ
り、両者が圧入嵌合されていることによつて、熱
膨張による径方向のふくらみを完全に防止してい
ることである。本実施例によればさらに信頼性の
高いブラシレス電動機を提供できる。また、第４
図に示した構造において、側円板２５，２６の熱
膨張率が突極２４の熱膨張率より大である場合に
は、側円板２５，２６の外円周径を突極２４の外
円周径より小とすることによつて側円板２５，２
６の熱膨張によつて固定子内径に接触するという
事故を防止できるという効果がある。

尚、第３図、第４図に示す側円板２５，２６の
凹部２７は、着磁線巻回のための部分であり、こ
の種のアルニコ磁石を使用した電動機には必要不
可欠な部分を形成している。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は、2P
個の磁石を狭持した2P極の突極を非磁性体の側
円板で狭持、ボルトにて一体物に固定しているた
め遠心力に対する回転子の破壊を防ぐことがで
き、さらに回転子軸に固定された非磁性体のボス
の外円周上に設けた凹溝と突極に設けた凸部とで
嵌合しているため、回転子の熱膨張によつても凹
溝、凸部の嵌合力は変化せず回転子が軸方向に抜
けることもなく、円周方向に対してもキー構造に
なつているため回転子の回わりも防止できるとい
う効果を得ることができる優れたブラシレス電動
機を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はブラシレス電動機の半截断面図、第２
図は従来のブラシレス電動機の回転子の半截断面
図、第３図、第４図は本発明による回転子の半截
断面図である。 ２０……回転子軸、２２……ボス、２３……ア
ルニコ磁石、２４……突極、２５，２６……側円
板、２７……凹部、２８……ボルト、２９……凹
溝、３０……凸部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転子軸に固定され、外周部に2P個の矩形
   状の凹溝を円周上に等間隔に設けた非磁性体のボ
   スと、前記凹溝と各々に嵌合される凸部をもつた
   磁性体からなる薄鉄板を軸方向に所定の厚みで積
   層した2P極の突極と、前記回転子軸の同心円に
   接する方向に磁化方向特性を有する2P個の動作
   磁束密度の高い磁石と、非磁性材で構成され、外
   周部に等間隔に2P個の凹部を設けた２枚の側円
   板とを備え、前記磁石を前記突極にて円周方向に
   狭持すると共に前記側円板を前記凹部が磁石位置
   にくるよう前記突極の両側に配置して前記突極を
   軸方向に狭持し、かつ、前記側円板と前記突極を
   同時に貫通するボルトにて締め付け固定した回転
   子体を前記ボスに圧入固定したブラシレス電動
   機。 ２ ボスに設けた凹溝は、開口端に向うに従つて
   小径となる逆テーパ状に形成し、該凹溝と嵌合さ
   れる薄鉄板の凸部を凹溝と合致する形状に形成し
   た特許請求の範囲第１項記載のブラシレス電動
   機。 ３ 側円板の外円周径を突極の外円周径より小と
   なした特許請求の範囲第１項記載のブラシレス電
   動機。