JPH09322506A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラシレスモータの薄形化および回転振動の低
減を計る。 【解決手段】ステータコイルが巻装される複数のコア歯
部を有するステータコアと、前記コア歯部の外周に対向
するように配置される複数の永久磁石の磁極を有する回
転子とを備えるアウターロータ型のブラシレスモータに
おいて、コア歯部の数と磁極の数との和を２５〜６０に
設定したブラシレスモータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブラシレスモータの
薄形化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エアコン等のファン駆動に用いられるブ
ラシレスモータは薄形化が望まれる。従来のブラシレス
モータはインナーロータタイプのもので、回転子の磁極
の数が２〜６，ステータコアのコア歯部の数が３〜９で
ある。

【０００３】磁極およびコア歯部の数を多くすると、一
つのコア歯部に巻装するコイル巻数がそれだけ少なくな
るのでブラシレスモータの薄形化になる。しかもトルク
リップルが細かくなるので振動低減にもなる。

【０００４】しかし、コア歯部がステータコアの内周に
設けられるインナーロータタイプのモータにあっては、
コア歯部の数を多くすると、コア歯部のコイル挿入口が
狭くなって、コイル巻装の作業性が多く、製造上の問題
がある。

【０００５】その点、アウターロータタイプのモータ
は、コア歯部がステータコアの外周に設けられるので、
インナーロータタイプのものに比べ、コイル歯部のコイ
ル挿入口は比較的に広く、コイル巻装の作業性面で有利
であることがわかつた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に対処し、薄形で、しかもトルクリップルによる振動の
少ないものを提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステータコイ
ルが巻装される複数のコア歯部を有するステータコア
と、前記コア歯部の外周に対向するように配置される複
数の永久磁石の磁極を有する回転子とを備えるアウター
ロータ型のブラシレスモータにおいて、コア歯部の数と
磁極の数との和を２５〜６０に設定したことを特徴とす
るものである。

【０００８】コア歯部の数が多くなったのでコイル巻数
が少なく、ブラシレスモータを薄形化できた。コア歯部
および磁極の数が多くなったのでトルクリップルが細か
くて回転振動が少なくなった。

【０００９】

【発明の実施の形態】以上に本発明の実施例を図面に沿
って説明する。

【００１０】図１に示す本発明に係るブラシレスＤＣモ
ータは外転式の薄形のものである。固定子側はハウジン
グ１，エンドブラケット２，ステータコア３，ステータ
コイル４等よりなる。回転子側はロータケース５，永久
磁石６，シャフト７等よりなる。

【００１１】ハウジング１の軸受支持部８に支持される
ボールベアリング９とエンドブラケット２の軸受支持部
１０に支持されるボールベアリング１１にシャフト７が
支持される。ロータケース５のボス部１２はシャフト７
に嵌合して固定されている。ボス部１２が嵌合するシャ
フト７の外周面にはローレット１３（凹凸）が形成され
ている。このローレット１３でシャフト７とボス部１２
はしつかりと結合され、回り止めがよく行われる。シャ
フトの直径は８mmである。

【００１２】シャフト７の外周に嵌めたシャフトカラー
１４は、エンドブラケット２側のボールベアリング１１
の回転側部材１５とボス部１２の内側端部との間に介在
するように配置される。ボス部１２の外側端部はハウジ
ング１側のボールベアリング９の回転側部材１６に当接
している。エンドブラケット２側のボールベアリング１
１の固定側部材１７とエンドブラケット２側の軸受支持
部１０との間にばね座１８が介在するように配置されて
いる。これらのボス部１２，シャフトカラー１４，ばね
座１８等により、ロータケース５はハウジング１とエン
ドブラケット２の所定位置に支持されて回転できるので
ある。

【００１３】ハウジング１は板厚が１.２mm の鋼板で形
成されている。軸受支持部８および外周筒部１９を含め
てプレス加工にて一体にハウジング１は形成されるので
ある。

【００１４】ロータケース５は板厚が１mmの鋼板で形成
されている。ボス部１２および外周筒部２０を含めてプ
レス加工にて一体にロータケース５は形成されるのであ
る。永久磁石６はフェライトないしネオジで形成され、
環状の一体に形成されている。Ｎ，Ｓの磁極が交互に繰
返されるように着磁されている。この永久磁石６はロー
タケース５の外周筒部２０の内周に嵌合するように配置
され、接着剤でしっかりと固着されている。外周筒部２
０の内周に配置したので、回転中の遠心力で永久磁石６
が破損することはないのである。

【００１５】エンドブラケット２の内側面には回路基板
２１が接合するように設けられている。この回路基板２
１は絶縁板で形成され、モータの回転制御に用いる電子
部品等が取り付けられる。

【００１６】回路基板２１はエンドブラケット２にかし
め結合で取り付けられている。図３，図４，図５，図７
に示すようにプレス加工にてエンドブラケット２に切り
起しつめ２２を形成し、この切り起しつめ２２を回路基
板２１に貫通させ、先端の二股を図４のように押し広げ
ることにより回路基板２１はエンドブラケット２に押し
付けられるように固定されるのである。

【００１７】電子部品２３，２４，２５は図２に示すよ
うに回路基板２１の内側面に取り付けられる。また図３
に示すように電子部品２６，２７は回路基板２１の外側
面にも取り付けられる。外側面に取り付ける場合は、電
子部品２６，２７が取り付けられるエンドブラケット２
の部分を切り欠いて電子部品が回路基板２１に直に受け
られるようにしている。

【００１８】電源プラグ２８は回路基板２１に固定され
ている。電源プラグ２８が取り付けられるところは、エ
ンドブラケット２が切り欠いている。電源プラグ２８の
接続ピン２９は内側端部が回路基板２１を貫通して内部
に突出し、外側端部はエンドブラケット２の外周方向に
向いている。

【００１９】エンドブラケット２は板厚が１.２mm の鋼
板をプレス加工して形成している。回路基板２１は板厚
が１.６mm の絶縁板で形成している。

【００２０】エンドブラケット２とハウジング１は図
１，図４に示すように結合固定されている。すなわちエ
ンドブラケット２の外周に４個の回り止め突起３０を設
け、この突起３０が嵌合する切り欠き３１をハウジング
１の外周筒部１９に形成している。突起３０のところを
除き、エンドブラケット２の外周はハウジング１の外周
筒部１９の内周に嵌合している。ハウジング１の外周筒
部に４個の固定用爪３２が形成されている。この爪３２
を内周方向に折り曲げてエンドブラケット２を外側面か
ら押え付けるようにしてハウジング１にエンドブラケッ
ト２を結合固定しているのである。

【００２１】電子部品であるＩＣ３３は回路基板２１の
外側面に取り付けられている。ＩＣ３３が回路基板２１
に直接、取り付けられるように、ＩＣ３３の周囲よりも
大きな穴３４がエンドブラケットに形成されている。

【００２２】ステータコア３は、図６に示すとおり、コ
ア歯部３５を有する。コア歯部３５の歯数は２４個であ
る。コア歯部３５は支持腕３６を介してリング部３７に
連設されている。リング部３７の内径側に支持台３８が
一体に形成され、この支持台３８に支持穴３９が形成さ
れている。ステータコア３は上記のような形状をなす鋼
板を多数積層し、かつ締結して形成する。

【００２３】このステータコア３の支持腕３６にステー
タコイル４を巻装し、図８に示すステータが形成され
る。

【００２４】ステータコア３と電子部品の配置関係は図
８に示されている。磁気センサー４０は、コア歯部３５
に近接して３個配置されている。ＩＣ３３等の電子部品
もそれぞれの位置に配置されているのである。

【００２５】ステータコア３と回転子の永久磁石６は図
９のように配置され、ステータコア３のコア歯部３５と
永久磁石６はわずかなギャップを介して対向している。

【００２６】ステータコア３は、エンドブラケット２に
図１，図１０，図１１，図１３，図１４，図１５に示す
ように取り付けられる。

【００２７】コアホルダー４１はエンドブラケット２を
切り起して形成される。図１に示す穴４２はコアホルダ
ー４１を切り起した後にできた抜け穴である。

【００２８】コアホルダー４１は回路基板２１を貫通し
て内側に立上がっている。コアホルダー４１はエンドブ
ラケット２に対し、直角に立上がっている。

【００２９】コアホルダー４１は根本側の太目部４１′
と途中から先端側にかけての細目部４２″を有する。

【００３０】太目部４１′と細目部４２″との境に段部
が形成されている。

【００３１】前述したステータコア３の支持穴３９にコ
アホルダー４１が挿入され、ステータコア３はコアホル
ダー４１の段部で受け止められる。こうして図１に示す
ようにステータコア３のエンドブラケット側端面が回路
基板２１より間隔が保たれるのである。

【００３２】図１０に示されるように支持穴３９にコア
ホルダー４１が挿入された後に、コアホルダー４１の先
端の二股を図１１，図１２に示すように押し広げること
により、ステータコア３はコアホルダー４１にかしめ固
定され、コアホルダー４１からステータコア３が抜けな
いように固定支持されるのである。

【００３３】図１３，図１４，図１５に示すコアホルダ
ー４１へのステータコア３の固定支持は他の実施例であ
る。この実施例はコアホルダー４１の先端を折り曲げて
ステータコア３をコアホルダー４１にかしめ固定したも
のである。

【００３４】このようにコアホルダー４１に固定支持さ
れるステータコア３は、３個所でエンドブラケット２に
支持されるのである。

【００３５】上記のような構成をもつブラシレスＤＣモ
ータは防振用ゴム環４３，４４が備わる。防振用ゴム環
４３はハウジングの軸受支持部８の外周に嵌合させて取
り付けられている。防振用ゴム環４４はエンドブラケッ
ト２の軸受支持部１０の外周に嵌合させて取り付けられ
ている。

【００３６】このブラシレスＤＣモータは外径（ハウジ
ング１の外径）Ｄが９２mm，厚さ（ハウジング１とエン
ドブラケット２との厚さ）Ｈが１９mmである。この厚さ
は極めて薄いものである。

【００３７】この薄形のブラシレスＤＣモータは種々の
機械の駆動モータとして用いられる。図１６，図１８は
空調調和機のエアコンに用いた例を示している。

【００３８】このブラシレスＤＣモータＭはエアコンの
外枠４５内に置かれている。外枠４５には支持基板（図
示）を用いてブラシレスＤＣモータＭを支持する。支持
基板には前述した防振用ゴム環４３，４４を介して取り
付けられる。

【００３９】ブラシレスＤＣモータＭで駆動される軸方
向に長い貫流ファン４５′（横流ファン）は軸受４６，
４７で両端が回転自在に支持されている。この貫流ファ
ン４５の風路に熱交換器４８が配置されている。

【００４０】貫流ファン４５′の軸４９とブラシレスＤ
ＣモータＭのシャフト７は継ぎ手５０で連結されてい
る。継ぎ手５０は、図１９に示すように、ゴム製の基台
筒５１と、この基台筒５１の内側に内置される二つの金
属カラー５２，５２′と、二つの回り止めねじ５３，５
３′から構成されている。

【００４１】一方の金属カラー５２の内側に貫流ファン
４５′の軸４９を挿入し、他方の金属カラー５２′の内
側にブラシレスＤＣモータＭのシャフト７を挿入し、回
り止めねじ５３，５３′をそれぞれ締め付けることによ
り、軸４９とシャフト７はしっかりと連結されるのであ
る。

【００４２】図２０は、他の実施例に係る継ぎ手５０′
を示している。金属の基台筒５１′に回り止めねじ５
４，５４′が設けられているものである。

【００４３】図１９に示す基台筒５１がゴム製のものに
あっては、ブラシレスＤＣモータＭのシャフト７と貫流
ファン４５′の軸４９との軸心狂いが多少あっても基台
筒５１の弾性変形により、ブラシレスＤＣモータＭと貫
流ファン４５′の円滑な回転が行われるのである。

【００４４】図２０に示す継ぎ手５１′はブラシレスＤ
ＣモータＭのシャフト７と貫流ファン４５′の軸４９と
の軸心に狂いの少ないものに使用することが望ましい。

【００４５】図１７に示すものは、従来のブラシレスＤ
ＣモータＭ′を用いたエアコンの概略構造を示すもので
ある。この従来のブラシレスＤＣモータＭ′はインナー
ロータタイプになっている。ブラシレスＤＣモータＭ′
の外径Ｄ′は９２mmであるか、厚さＨ′は４４mmであ
る。

【００４６】本発明のブラシレスＤＣモータＭはアウタ
ーロータタイプで厚さＨが１９mmであるので、従来のブ
ラシレスＤＣモータＭ′に比べ極めて厚さの薄いもので
ある。ブラシレスＤＣモータＭの厚さが薄い分、貫流フ
ァン４５′の軸方向長さを長くすることができるので、
同じ横長さの外枠４５を用いた場合には、従来のものに
比べ、エアコンの風路の横長さを大きくとれる良さがあ
る。

【００４７】図２１，図２２，図２３に示すブラシレス
ＤＣモータＭ″は本発明の他の実施例のものである。こ
のブラシレスＤＣモータＭ″は先に述べたブラシレスＤ
ＣモータＭと同様、アウターロータタイプのものである
が、ブラシレスＤＣモータＭ″のロータ側をエアコンの
ファン軸に直接支持してロータ側のシャフトを省略した
ものである。

【００４８】以下に詳しく説明する。

【００４９】図２１に示すようにロータ側のロータケー
ス５５は鋼板をプレス加工で形成している。ロータケー
ス５５のボス部５６は貫流ファン４５′の軸４９に嵌合
している。ボス部５６の外周にはねじ台５７が設けられ
ている。このねじ台５７にねじ込んだ止めねじ５８でロ
ータケース５５と貫流ファン４５′の軸４９が締結され
る。ロータケース５の外周筒部５９には環状の永久磁石
６０が接着剤等でしっかりと固着されている。

【００５０】エンドブラケット６１にはステータコア６
２が固定支持されている。固定支持については先に述べ
たようにコアホルダー６３により支持されている。

【００５１】ステータコア６２にはステータコイル６４
が巻装され、前記永久磁石６０はステータコア６２の外
周に対向するように配置されている。モータの電子部品
６５，６６，６７はエンドブラケット６１に直接取り付
けられている。電子部品の取り付け個所にはエンドブラ
ケット６１に絶縁処理等を施している。

【００５２】このブラシレスＤＣモータＭは、図２４に
示すようにエアコンの外枠４５に取り付けられる。エン
ドブラケット６１が外枠４５に直接取り付けられ、ロー
タケース５５側が貫流ファン４５′の軸４９に直接支持
されるので、モータ側の軸受が不要になる。また、貫流
ファン４５′の軸４９とモータ側を連結する継ぎ手も不
要になる。

【００５３】図２２に示すブラシレスＤＣモータＭ″は
回路基板６８を有する点が図２１に示すブラシレスＤＣ
モータＭ″と違うだけであるので、構成部品に同一符号
を付し、説明は省略する。

【００５４】次にブラシレスモータの薄形化および回転
振動の低減等について、下記の表１に沿って説明する。

【００５５】

【表１】

【００５６】この表１は、回転子の磁極部の数およびコ
ア歯部の数を選択した１２種類のアウターロータタイプ
のブラシレスモータについて検討した結果をまとめたも
のである。

【００５７】Ｎo.(５)〜Ｎo.(１２)は本発明の対象と
し、Ｎo.(１)〜Ｎo.(４)は本発明の対象外のものであ
る。

【００５８】Ｎo.(５)は、磁極部の数が１０，コア歯部
の数が１５で、両者の数の和が２５になるので本発明の
数値の下限値に該当するものである。

【００５９】Ｎo.(１２)は、磁極部の数が２４，コア歯
部の数が３６で、両者の数の和が６０にあるので本発明
の数値の上限値に該当するものである。

【００６０】Ｎo.(５)以上のものは、毎分あたりのトル
クリップル数Ｎが１８００以上になる。エアコンに使用
するファンの最大回転数／毎分は約１４４０rpm であ
る。この回転数よりもトルクリップル数Ｎは十分に高い
ので、トルクリップルによる回転振動は大きくならない
のである。

【００６１】本発明の対象外であるＮo.(４)のものにあ
っては、トルクリップル数Ｎが1440で、エアコン用ファ
ンの最大回転数とほぼ一致するのでトルクリップルによ
る回転振動が大きくなる。Ｎo.(４)以下のものは回転振
動の面でエアコン用ファンの駆動モータとして望ましく
ないのである。

【００６２】またＮo.(４)以下のものはコア歯部に巻装
されるコイルの分布量が多く、うまくない。アウターロ
ータタイプのモータはコア歯部のコイル収納溝は、底側
（内径側）が狭く、コイルがいっぱいになる不具合があ
るのである。この点Ｎo.(５)以上の本発明のものは、コ
ア歯部の数が増えると以上にコイルの巻数が少なくなる
ので、コイルがいっぱいになる不具合はないのである。

【００６３】Ｎo.(１１)，Ｎo.(１２)は、コア歯部の数
が多く、コイル挿入口が狭くなるので、コイル巻装の作
業性は悪くなるが、コイルの巻数そのものが極めて少な
くなるのでコイル巻装に費やする時間はそれ程長くなら
ないのである。

【００６４】以上の点について総合的に評価すると、Ｎ
o.(５)〜Ｎo.(１２)はコア歯部に占めるコイルの分布量
が少ないのでモータの薄形化ができ、トルクリップルも
細やかになるので回転振動を低減でき、コイル巻装作業
でもそれ程の不具合がないので、望ましいものである。

【００６５】

【発明の効果】以上に述べたとおり、本発明は、ステー
タコイルが巻装される複数のコア歯部を有するステータ
コアと、前記コア歯部の外周に対向するように配置され
る複数の永久磁石の磁極を有する回転子とを備えるアウ
ターロータ型のブラシレスモータにおいて、コア歯部の
数と磁極の数との和を２５〜６０に設定したことを特徴
とするブラシレスモータにある。

【００６６】この構成によれば、ブラシレスモータの薄
形化および回転振動の低減を図ることができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るブラシレスＤＣモータ
の縦断面図。

【図２】図１に示すブラシレスＤＣモータのエンドブラ
ケットと回路基板を電源用プラグの位置で断面した断面
図。

【図３】図１に示すブラシレスＤＣモータのエンドブラ
ケットと回路基板を両者の結合個所で断面した断面図。

【図４】図３のIV−IV′断面図。

【図５】図４を上から見た平面図。

【図６】図１に示すブラシレスＤＣモータを構成するコ
アの単品図。

【図７】図１に示すブラシレスＤＣモータをエンドブラ
ケット側から見た裏面図。

【図８】図１に示すブラシレスＤＣモータを構成するコ
イルの巻装されたコアとモータ用電子部品の配置を示す
図。

【図９】図１に示すブラシレスＤＣモータの固定子であ
るコアと回転子である回転子用マグネットとの関係を示
す図。

【図１０】図１に示すブラシレスＤＣモータのコアがエ
ンドブラケットに支持される支持部の図。

【図１１】図１０と同様なる支持部を示すものでコアホ
ルダーの先端をかしめた状態を示す図。

【図１２】図１１を上から見た平面図。

【図１３】図１０に相当する他の実施例を示す図。

【図１４】図１１に相当する他の実施例を示す図。

【図１５】図１２に相当する他の実施例を示す図。

【図１６】図１に示すブラシレスＤＣモータを送風機用
モータとしてエアコンに組込んだ状態を示す図。

【図１７】図１６に相当する従来例を示す図。

【図１８】図１６，図１７の側面図。

【図１９】図１６に示すブラシレスＤＣモータとファン
との結合用カップリングを示す図。

【図２０】図１９に相当する他の実施例を示す図。

【図２１】図１に相当する他の実施例を示す図。

【図２２】同じく図１に相当する他の実施例を示す図。

【図２３】図２１，図２２を回転子側から見た正面図。

【図２４】図１６に相当する他の実施例を示す図。

【図２５】図２４の側面図。

【符号の説明】

３…ステータコア、４…ステータコイル、６…永久磁
石、３５…コア歯部、４５′…貫流ファン、４９…軸、
Ｍ…モータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武石 高明 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 日 立多賀エンジニアリング株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステータコイルが巻装される複数のコア歯
   部を有するステータコアと、前記コア歯部の外周に対向
   するように配置される複数の永久磁石の磁極を有する回
   転子とを備えるアウターロータ型のブラシレスモータに
   おいて、 コア歯部の数と磁極の数との和を２５〜６０に設定した
   ことを特徴とするブラシレスモータ。