JPH09191624A

JPH09191624A - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JPH09191624A
Application number: JP2050296A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Oi; 伸一大井; Chikashi Umegaki; 史梅垣; Masami Takemasa; 雅美武政; Tatsuo Haraguchi; 達夫原口; Yoshihide Gunji; 佳英郡司; Hiroshi Osawa; 博大澤
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造でロータの共鳴音を防止したブラ
シレスモータを提供する。【解決手段】ロータの内周面に配された複数のマグネ
ットの間に凸部又は孔を形成することによってロータ自
体の物性を変化させ、ロータの共鳴レベルを下げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に車両用空調
装置の送風機に用いられるブラシレスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラシレスモータとしては、実開
平２−１３９４７３号公報に開示されているものがあ
る。このブラシレスモータは、界磁石を有して回転自在
に設けられたロータと、このロータに対して回転磁界を
発生するステータと、前記ステータを励磁する励磁手段
とを具備したものである。これによって、このブラシレ
スモータは、径方向に複数の円弧状の端部を有するステ
ータを励磁手段によって順次励磁することによって回転
磁界を発生させ、この回転磁界に対してロータの配され
たマグネットが吸引及び反発を繰り返すことによってロ
ータが回転するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ブラシレスモータにおいては、回転磁界を発生させるス
テータとこのステータの回転磁界に対して吸引及び反発
をするロータのマグネットとの関係により生じるトルク
の脈動によって振動が生じ、この振動が所定の周波数に
達した場合、言い換えると、ロータの固有振動数と共振
した場合に、ロータに共鳴音が発生することが確認され
ている。

【０００４】このため、この発明は、簡単な構造でロー
タの共鳴音を抑制することのできるブラシレスモータを
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】したがって、この発明
は、回転軸と、この回転軸に固着されるロータと、この
ロータの内周面に複数配設されたマグネットと、このマ
グネットに対して回転磁界を発生させるステータと、こ
のステータに巻回される励磁コイルと、この励磁コイル
に通電するコントロール基板と、このコントロール基板
が収納されるケースハウジングとからなるブラシレスモ
ータにおいて、前記ロータの内周面であって、前記複数
のマグネット間に凸部を形成したことにある（請求項
１）。

【０００６】これによって、この発明によれば、ロータ
の内周面に配された複数のマグネットの間に凸部を形成
することによってロータ自体の物性を変化させ、ロータ
の共鳴レベルを下げるために、上記課題を達成すること
ができる。

【０００７】また、この発明は、回転軸と、この回転軸
に固着されるロータと、このロータの内周面に複数配設
されたマグネットと、このマグネットに対して回転磁界
を発生させるステータと、このステータに巻回される励
磁コイルと、この励磁コイルに通電するコントロール基
板と、このコントロール基板が収納されるケースハウジ
ングとからなるブラシレスモータにおいて、前記ロータ
の内周面であって、前記複数のマグネット間に孔を形成
したことにある（請求項２）。

【０００８】これによって、この発明によれば、ロータ
の内周面に配された複数のマグネットの間に孔を形成し
たことによって、前述の場合と同様に、ロータ自体の物
性を変化させるために、ロータの共鳴時の共鳴音のレベ
ルを下げることができ、上記課題を達成することができ
る。

【０００９】また、ロータが固着される回転軸の硬度
を、所定硬度以下とすることによって、回転軸によって
振動を吸収できるため、前記共鳴音を低減するものであ
る。この発明においては、共鳴音を低減するという観点
からは前記所定硬度をＨＢ２５０以下とすることが適当
である。また、回転軸の機械的強度との兼ね合いから、
回転軸の強度はＨＢ１５０〜２５０の範囲内とすること
が適当である。

【００１０】さらに、ロータ及びステ−タによって構成
される磁気回路を、所定の値に特定することによって、
最適な磁気回路を構成し、磁気騒音を防止する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面により説明する。図１に示すブラシレスモータ
１は、例えば車両用空調装置の送風機として使用される
もので、シロッコ型のファン４が固着される回転軸２、
この回転軸２に固着されるロータ５、このロータ５に対
して回転磁界を発生させるステ−タ１２、このステ−タ
１２に励磁電流を供給する励磁回路が配線されたコント
ロール基板１９、及びコントロール基板１９を収納する
ケースハウジング４５によって構成されている。

【００１２】ケースハウジング４５は、上ケース部材４
６と、下ケース部材５０と、蓋体４７によって構成さ
れ、内部に前記コントロール基板１９が配設される。前
記上ケース部材４６には、このブラシレスモータ１に装
着するための螺子孔５１が形成された取付部５２、コン
トロール基板１９に取付られた複数の電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）５５が固着される放熱板５６が露出する
開口部５７が形成される。

【００１３】前記回転軸２は、軸受１６，１７によって
回転自在に保持される。この軸受１６，１７は、下記す
る固定子（ステータ）１２の中央を貫通する貫通孔１３
に装着される上下の軸受ホルダ１４，１５に、潤滑油を
含んで該軸受１６，１７に当接するフェルト３４と共に
軸受ストッパ３３によって固定される。また、前記回転
軸２の下端には、下記するロータ５の永久磁石１１の位
置を示すセンサマグネット１８が圧入され、プッシュナ
ット７９によって回転軸２の軸方向に保持され、センサ
マグネット１８とコントロール基板１９に取付られた複
数のホール素子２０との距離が一定に保たれるものであ
る。

【００１４】センサマグネット１８はコントロール基板
１９に形成された開口部２１を貫通して回転軸２に装着
され、センサマグネット１８の端部に形成されたフラン
ジ部２２は、コントロール基板１９の下方おいて径方向
に広がって形成され、前記コントロール基板１９の裏側
であって前記フランジ部２２と対峙する位置に複数のホ
ール素子２０が配されるものである。また、これらのホ
ール素子２０は、前記センサマグネット１８の磁性を検
出することによってロータ５の永久磁石１１の位置を的
確に検出し、この検出結果に基づいて前記コントロール
基板１９に配置された励磁回路によってステータ１２に
回転磁界を発生させるものである。尚、前記センサマグ
ネット１８と軸受１７との間には、複数のワッシャから
なるワッシャ群２３が介在され、センサマグネット１８
と軸受との間の摺動抵抗を減じるようになっている。

【００１５】前記回転軸２は、上端に前記ファン４を固
定する噛合端部３を有し、またこの噛合端部３の下方近
傍においてロータ５が固着されるものである。また、回
転軸２は、図７で示すように、硬度ＨＢ２５０を越える
と急激にロータの共鳴音が増大するために、硬度ＨＢ２
５０以下とすることが望ましい。しかしながら、回転軸
２の機械的強度を維持する必要もあるため、機械的強度
と共鳴音の防止との兼ね合いから、ＨＢ１５０〜２５０
とすることが最も望ましいものである。

【００１６】前記ロータ５は、図２（ａ），（ｂ）に示
すように、前記回転軸に圧入固着されるボス部７と、こ
のボス部７から傘状に広がると共に複数の通気孔８が形
成された傘部９と、この傘部９の最外周縁から下方に延
出する円筒部１０と、この円筒部１０の内周側面に配さ
れる複数のマグネット１１とによって構成される。ま
た、この円筒部１０のマグネット１１の間の所定位置に
は、このロータ５の共鳴を防止するための凸部６０が形
成されている。

【００１７】尚、この凸部６０は、ロータ５の外周面側
から内側へ打ち出して形成するもので、この実施の形態
においては、内周面側に切り起こした形状となってい
る。しかしながら、この凸部６０の形状に関しては、円
ボス出しでも、リブ状ビード出しでも良いものである。
これによって図６の実線Ａで示すように、凸部を形成し
ない場合に生じる所定の周波数におけて生じるロータ５
の共鳴音を、破線Ｂで示すように抑制することができる
ために、トルクの脈動によって生じる騒音を抑制するこ
とができるものである。

【００１８】前記ロータ５を軸方向の保持するスラスト
ストッパ６は、軸受１６との間にナイロンベースのワッ
シャ２４とＮＢＲゴムからなるワッシャ２５を介在させ
て、スラストストッパ６の摺動抵抗を減じるようにして
ある。このスラストストッパ６は、回転軸２が挿通され
る貫通孔２６と、この貫通孔２６が形成される円筒部２
７と、この円筒部２７の上端から前記ロータ５の傘部９
に沿って径方向に拡張し、この周縁から所定の幅で下方
に延出する周壁２９が形成されている。さらに、前記円
筒部２７の下端面には、ワッシャ２５との摺動当接面か
ら漸次径方向外方に向けて下方へ傾斜するオイルガイド
３０が形成されている。

【００１９】このオイルガイド３０と前記周壁２９の間
の空間に、前記軸受ホルダ１４の上端部３２が位置する
ようになっており、オイルガイド３０から滴下する潤滑
油を確実にフェルト３４に戻すと共に、軸受１６に外部
からの塵埃が付着することを防止している。

【００２０】前記ステータ１２は、図３及び図４に示す
ように、珪素鋼板を多段積層して形成された鉄心からな
るステータコア３５と、このステータコア３５を上下か
ら挟持するように装着される上下の絶縁カバー３６，３
７と、上下の絶縁カバー３６，３７によって絶縁された
ステータコア３５に巻回される励磁コイル３８とによっ
て構成される。尚、前記ステータコア３５は、中央に前
記軸受ホルダ１４，１５が装着される貫通孔１３を有
し、この貫通孔１３の周壁３９から６方向に延出するコ
イル巻回部４０を有し、このコイル巻回部４０の先端に
は、前記ロータ５の永久磁石１１と対面する円弧状の磁
極部４１が形成される。尚、この実施の形態において
は、励磁コイル３８は、デルタ結線されているものであ
る。

【００２１】また、前記下の絶縁カバー３７は６方向に
延出する脚部４２を有し、この脚部４２の先端が、弾性
部材４３，４４で挟持されると共に、前記ケースハウジ
ング４５を形成する上ケース部材４６と蓋体４７との間
に挟持固定される。これによって、前記ステータ１２が
ケースハウジング４５に対して固定され、さらにステー
タ１２の貫通孔１３に前記軸受ホルダ１４，１５が固定
されることによって、前記回転軸２がケースハウジング
４５に対して回転自在に立設されることとなるものであ
る。尚、前記蓋体４７は、リブ４８によって位置決めさ
れ、螺子４９によって固定されているものである。

【００２２】以上の構成のブラシレスモータ１におい
て、さらにロータ５及びステータ１２によって構成され
る磁気回路を、所定の寸法に限定することによって、出
力効率を向上できると共に、騒音、特に磁気騒音の低減
を図ることができる。

【００２３】この実施の形態において、ステ−タ１２の
ステータコア３５の形状は、コイル巻回部４０の幅Ｄ₁
を６mm±１０％、磁極部４１間のギャップＧ₁を３mm±
１０％、ステータコア３５の外径Ｄ₂を６７．８mm±１
０％、貫通孔１３の周壁３９の外径Ｄ₃を３１mm±１０
％、ステータコア３５の高さＨを２６mm±１０％とする
ことが望ましい。さらに、他の寸法は、前記周壁３９の
内径Ｄ₄を２４mm±１０％、前記磁極部４１の内側の開
き角度θを１８６°±１０％とするものである（図４参
照）。

【００２４】さらに、ロータ５のマグネット１１の形状
において、前記ステータコア３５の磁極部４１の磁極面
と対抗するマグネット１１の内周側円弧面は、ロータ５
の中心点Ｏ₁からマグネット１１の内周面中央までの距
離Ｄ₅からこの距離Ｄ₅の約八割の距離Ｄ₆（＝０．８
×Ｄ₅）だけ偏心した中心点Ｏ₂を中心とした半径Ｒ₂
（＝Ｄ₅＋Ｄ₆）となるように形成されている。また、
ステータコア３５の磁極面とマグネット１１との最も狭
いギャップＧ₂は、ロータ５の内周径Ｒ₁の３％とする
ことが好ましい（Ｇ₂＝０．０３×Ｒ₁）。さらに、円
弧状のマグネット１１の中心角αは、前記ステータコア
３５の磁極部４１の中心角βの約２０％増しとすること
が好ましい（α＝β×１．２）。尚、各部分の位置は、
図５において示す。

【００２５】以上のように、この実施の形態において
は、マグネット１１の間に凸部６０を設けたこと、回転
軸の硬度をＨＢ１５０〜２５０の間にしたこと、上記の
ように磁気回路を設定したことによって、ロータの共鳴
音の原因となるロータの共振の抑制、伝達の抑制、磁気
騒音等を抑制できるために、ロータの共鳴音を低減する
ことができるものである。

【００２６】また、図８に示すものは、上述した実施の
形態における凸部６０の代わりに孔６１を形成したもの
である。この孔６１によっても上述した実施の形態と同
様の効果を奏することができるものである。尚、この実
施の形態において、前述した実施の形態と同一の部分は
同一の符号を付して説明を省略する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ロータに取付られたマグネット間に、凸部若しくは
孔を設けることによって、ロータの物性を変化させるこ
とができるので、ロータの共鳴を抑制することができ
る。これによって、簡単な構造によって、ロータの共鳴
音を抑制できるので、コストダウンを達成できると共
に、騒音が抑制された快適な空調環境を構築することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るブラシレスモータの
断面図である。

【図２】図１で示すブラシレスモータのロータ及び回転
軸の部分を示す（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図であ
る。

【図３】図１で示すブラシレスモータのロータとステ−
タの関係を示した図である。

【図４】ステータコアの形状を説明するための（ａ）は
平面図、（ｂ）は側面図である。

【図５】ステータコアの一部とロータのマグネットの形
状及び位置関係を説明するための説明図である。

【図６】ロータにおける凸部又は孔がない場合の周波数
とロータの共鳴音の関係を示した特性線図Ａ（実線）
と、凸部又は孔がある場合の周波数とロータの共鳴音の
関係を示した特性線図Ｂ（破線）を説明した図である。

【図７】回転軸の硬度と、ロータ共鳴音との関係を示し
た特性線図である。

【図８】ロータのマグネット間に孔を形成した場合の実
施の形態を説明した図である。

【符号の説明】

１ブラシレスモータ２回転軸５ロータ１１マグネット１２ステ−タ６０凸部６１孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原口達夫埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者郡司佳英埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者大澤博埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地株式会社ゼクセル江南工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、この回転軸に固着されるロー
タと、このロータの内周面に複数配設されたマグネット
と、このマグネットに対して回転磁界を発生させるステ
ータと、このステータに巻回される励磁コイルと、この
励磁コイルに通電するコントロール基板と、このコント
ロール基板が収納されるケースハウジングとからなるブ
ラシレスモータにおいて、前記ロータの内周面であって、前記複数のマグネット間
に凸部を形成したことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】回転軸と、この回転軸に固着されるロー
タと、このロータの内周面に複数配設されたマグネット
と、このマグネットに対して回転磁界を発生させるステ
ータと、このステータに巻回される励磁コイルと、この
励磁コイルに通電するコントロール基板と、このコント
ロール基板が収納されるケースハウジングとからなるブ
ラシレスモータにおいて、前記ロータの内周面であって、前記複数のマグネット間
に孔を形成したことを特徴とするブラシレスモータ。