JPH10243596A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スロットからの磁性くさびの抜けを防止す
る。 【解決手段】 磁性くさび２５の長さをステータコア１
４の厚さよりも大きくし、磁性くさび２５をスロット２
０内に挿入したとき、その両端部がステータコア１４の
端面から突出するようにする。そして、磁性くさび２５
の両端部にホルダ２６を嵌着して該磁性くさび２５の抜
けを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスロット内に磁性く
さびを挿入したモータに係り、特に、その磁性くさびの
ずれ止め構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータでは界磁用のマグネッ
トをロータに設けている。このマグネットの形成材料と
しては、従来、フェライト系の材料が用いられていた
が、最近、高出力・高効率化のために、エネルギー密度
の高いネオジウム系の材料が採用されてきている。この
ネオジウム系の材料は従来のフェライト系の材料と比較
し、電気抵抗が非常に小さく、電気良導体の領域に入
る。

【０００３】一方、ブラシレスモータの駆動中、ロータ
のマグネットとステータコアとの間のギャップ内におけ
る磁束密度は図１９に二点鎖線Ａで示すように変動す
る。同図に示された磁束密度の急激な低下変動はステー
タコアにスロット開口部が存在することに起因するもの
で、以下の説明では、このスロット開口部の存在による
磁束密度変動をスロットリップルということとする。な
お、同図において、マグネットは４極のものである。ま
た、通常、ブラシレスモータは速度制御のためにＰＷＭ
制御されるため、ステータコイルに供給される電流が図
１８のように脈動し、その脈動電流によりステータコイ
ルに発生する磁束密度も脈動する。

【０００４】このようにＰＷＭ制御を行うブラシレスモ
ータでは、スロット開口部の存在および駆動電流の脈動
に起因して磁束密度が変動し、この磁束密度の変動によ
りマグネットの表面に誘導起電力が発生して渦電流が流
れるようになる。このマグネットに発生する渦電流はモ
ータ効率を低下させる。特に、最近の界磁用のマグネッ
トをエネルギー密度の高いネオジウム系の材料で形成し
た場合には、電気抵抗が低いことから、マグネットの表
面に渦電流が発生し易く、モータ効率の低下傾向が顕著
となる。

【０００５】この解決策の一つとして、ステータコアの
スロット開口部に磁性くさびを挿入し、この磁性くさび
によって図１９に破線Ｂ（透磁率μ１０）、或いは実線
Ｃ（透磁率μ１００）で示すようにスロットリップルを
小さくしたり、駆動電流の脈動による磁束密度の変動を
磁性くさびで吸収したりしてマグネットでの渦電流の発
生を抑制する構成が取られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】磁性くさびがその機能
を十分に発揮するには、所定位置に正しく固定されてい
なければならない。しかしながら、従来では、図２０に
示すように、ステータコア１のスロット２の内面に略Ｕ
字形の絶縁シート３を宛てがった上で該スロット２内に
コイル４を収めた後、磁性くさび５をスロット２内に押
し込んでコイル４の弾性力により保持し、そして最終工
程でステータ全体をワニスで固めるようにしている。な
お、図２０において、６は磁性くさび５とコイル４との
間を電気的に絶縁するための絶縁くさびである。

【０００７】上述のように、従来では、磁性くさび５を
コイル４の弾発力で保持する構成であるから、磁性くさ
び５がステータコア１の軸方向に位置ずれを生じ易く、
その効果を十分に得ることができないという問題があっ
た。また、磁性くさび５がスロット２からずれ落ちたり
すると、最悪の場合、ロータ（図示せず）とステータコ
ア１との間のギャップに挟み込まれてモータがロックし
てしまうことが考えられる。本発明は上記の事情に鑑み
てなされたもので、その目的は、磁性くさびがステータ
コアの軸方向に位置ずれを生じたり、ステータコアのス
ロットからずれ落ちたりすることを防止できるモータを
提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のモータは、スロットとティースとを交互に
有するステータコアと、このステータコアに巻装された
ステータコイルと、前記スロット内に挿入された磁性く
さびとを具備し、前記磁性くさびの長さ寸法を前記ステ
ータコアの軸方向厚さ寸法よりも大きく設定することに
より、磁性くさびの端部をステータコアの端面から突出
させ、その突出端部に抜け防止用のホルダを設けたこと
を特徴とするものである。この手段によれば、磁性くさ
びはホルダによってスロットから抜け出ないように止め
られるので、ステータコアの軸方向への位置ずれの発生
が防止される。

【０００９】この場合、ホルダでの渦電流損の発生を防
止するために、ホルダは非磁性で且つ低導電率の材料に
より形成することが好ましい。また、磁性くさびにホル
ダを嵌合によって取り付ける際、材質上、比較的脆い磁
性くさびが欠損することを防止するために、ホルダを熱
収縮性材料で形成し、磁性くさびの端部に熱収縮によっ
て密に嵌合することが好ましい。磁性くさびに対するホ
ルダの保持をより確実にするため、ホルダを隣接する他
のホルダと相互に連結し、または、他のホルダと一体に
形成することができる。

【００１０】磁性くさびがステータコアの軸方向のどち
らへもずれ動くことがないようにするために、ホルダは
磁性くさびの両端部に設けることが好ましい。また、磁
性くさびに余計な力が作用しないようにするため、ホル
ダにスロットの内面に嵌合する突部を一体に設け、この
突部によりホルダをステータコアに保持させることがで
きる。また、磁性くさびとコイルとの間に設けていた絶
縁くさびを省略するために、ホルダにスロット内に挿入
されて磁性くさびとコイルのコイル辺との間に介在され
る絶縁部を一体に延設することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をブラシレスモータ
に適用した第１実施例を図１〜図７に基づいて説明す
る。ブラシレスモータの全体を示す図２において、モー
タケースは円筒状のケース１１の両端部にブラケット１
２を取り付けて構成されており、ケース１１の内側には
ステータ１３のコア１４が嵌着されていると共に、両側
のブラケット１２に装着されたボールベアリング１５に
ロータ１６のシャフト１７が回転自在に支承されてい
る。

【００１２】上記ロータ１６はマグネット形として構成
され、そのシャフト１７にはロータコア１８が嵌着され
ていると共に、このロータコア１８の外周部に界磁用の
マグネット１９が装着されている。上記マグネット１９
はネオジウム系の材料により形成されており、ステータ
コア１３の内側に僅かなギャップＧを存して配置されて
いる。

【００１３】一方、ステータ１３のコア１４には、図３
に示すように、ステータコア１４の内周面において開口
するスロット２０およびティース２１が交互に多数形成
されており、このステータコア１４にはステータコイル
２２が巻装されている。なお、この実施例では、ステー
タ１３は３相４極構成となっている。

【００１４】さて、前記ステータコイル２２の具体的な
配置形態を示す図４において、ステータコア１４のスロ
ット２０の内面には、略Ｕ字形の絶縁シート２３が宛て
がわれており、この絶縁シート２３の両端間はスロット
２０の開口部２０ａに向かって開放されている。そし
て、ステータコイル２２はコイル辺２２ａをスロット２
０の開口部２０ａから絶縁シート２３の内側に収納する
ようにしてステータコア１４に巻装されており、このス
テータコイル２２をステータコア１４に巻装した後、ス
ロット２０内には絶縁くさび２４が収納され、この絶縁
くさび２４によって絶縁シート２３の両端間が塞がされ
ている。

【００１５】スロット２０内には、その開口部２０ａ側
に位置して磁性くさび２５が挿入配置されており、この
磁性くさび２５とステータコイル２２との間が絶縁くさ
び２４により電気的に絶縁されている。上記磁性くさび
２５は粉末のフェライトなどの磁性材料をプラスチック
に混入して成形したもので、図５にも示すように、スロ
ット２０の幅広部分に合致する幅広部２５ａとスロット
２０の開口部２０ａに合致する幅狭部２５ｂとからなる
断面略Ｔ字形をなしている。そして、この磁性くさび２
５の長さ寸法はステータコア１８の軸方向の厚さ寸法よ
りも大きく設定されており、この寸法設定により、磁性
くさび２５の長手方向両端部はステータコア１８の軸方
向両端面から突出している。

【００１６】上記磁性くさび２５の長手方向両端部には
図１、図２、図７に示すようにホルダ２６が嵌着されて
いる。このホルダ２６は、該ホルダ２６での渦電流の発
生を防止してモータ効率の低下を防止するために、非磁
性で且つ低導電率の材料、例えば熱収縮性を有するプラ
スチックにより図６も示すように矩形状に形成されてい
る。このホルダ２６は磁性くさび２５の断面形状と同形
状の略Ｔ字形の嵌合孔２７を有しており、この嵌合孔２
７は当初は磁性くさび２５よりも大きく、磁性くさび２
５の両端部に緩く嵌合するようになっている。そして、
嵌合孔２７を磁性くさび２５の両端部に嵌合した後、ホ
ルダ２６を加熱して収縮させることにより、該ホルダ２
６を磁性くさび２５の両端部に強く嵌着するようにして
いる。これにより、磁性くさび２５にホルダ１６を嵌合
する際、材質上比較的脆い磁性くさび２５の角部などが
欠損することのないようにしている。なお、ステータ１
３は磁性くさび２５にホルダ２６を嵌着した後、ワニス
処理される。

【００１７】このように本実施例によれば、磁性くさび
２５の軸方向両端部にホルダ２６が嵌着されているの
で、このホルダ２６によって磁性くさび２５がスロット
２０から抜け出ることのないように止められる。このた
め、磁性くさび２５がスロット２０から突出するように
位置ずれしたり、スロット２０からずれ落ちたりするこ
とを防止できる。このため、磁性くさび２５が有する磁
束密度の変動緩和機能を十分に発揮させることができ
る。

【００１８】この場合、ホルダ２６は磁性くさび２５の
両端部に設けられていて、その２個のホルダ２６により
ステータコア１４を挟み付けた状態になっているので、
磁性くさび２５はステータコア１４の軸方向のいずれに
もずれ動くことがないように規制でき、より効果的であ
る。なお、ブラシレスモータが縦形（シャフト１７が上
下方向に指向）配置される場合には、ホルダ２６は上側
となる一端側だけでも良い。

【００１９】また、本実施例では、ホルダ２６を熱収縮
性プラスチックにより形成したので、ホルダ２６を磁性
くさび２５に嵌合する際には緩い嵌め合い関係にして、
比較的脆い磁性くさび２５の角部が欠損するおそれのな
いようにし、嵌合後はホルダ２６を熱収縮させることに
より、磁性くさび２５の損傷を招くことなく強固に嵌着
でき、磁性くさび２５からのホルダ２６の外れを効果的
に防止できる。図８は本発明の第２実施例を示す。この
図８に示されたホルダ２６の嵌合孔２７は、ステータコ
ア１４のスロット２０の開口部２０ａに対応する部位に
おいて外部に開放された形態となっている。このように
嵌合孔２７を開放した結果、ホルダ２６全体としては略
Ｃ字形となるので、ホルダ２６を熱収縮性プラスチック
で形成せずとも、ホルダ２６を広げるように弾性変形さ
せて磁性くさび２５に嵌め込むようにすることにより、
該磁性くさび２５を損傷することなく強く嵌着できる。

【００２０】図９は本発明の第３実施例を示すもので、
これは、ホルダ２６にステータコア１４のスロット２０
および開口部２０ａ内に挿入されてその内面に嵌合する
突部としてのリブ２８を嵌合孔２７に沿って突設したも
のである。ちなみに、リブ２８を設ける場合には、嵌合
孔２７がリブ２８の肉厚分小さくなるので、これに合わ
せて嵌合孔２７に嵌合される磁性くさび２５の端部もそ
の分だけ小さく形成しておくものである。

【００２１】この実施例によれば、スロット２０および
開口部２０ａに対するリブ２８の嵌合により、ホルダ２
６それ自体がステータコア１４に保持されようになるた
め、ホルダ２６に外力が加わっても、その外力が磁性く
さび２４に作用しないようにすることができ、磁性くさ
び２４の折損、欠損などの防止に役立つ。また、ホルダ
２６のローリングひいては磁性くさび２５のスロット２
０内でのローリングを防止でき、磁性くさび２５の位置
ずれ防止を一層確実に行うことができる。

【００２２】この場合、図１０に示す本発明の第４実施
例のようにホルダ２６にスロット２０の内面に嵌合する
突子２９を延設することにより、より一層確実にホルダ
２６のローリングを防止することができる。なお、図１
１に示す本発明の第５実施例のように、リブ２８として
は、嵌合孔２７の全周にわたって設けずとも、嵌合孔２
７を三方から囲むだけの形態のものとしても良い。

【００２３】また、図１２に示す本発明の第６実施例の
ように、ホルダ２６の一辺にリブ３１を突設し、このリ
ブ３１をステータコア１４の内周面に嵌合する構成とす
ることにより、ホルダ２６がステータコア１４の外周方
向にずれたりすることを防止することができる。

【００２４】図１３は本発明の第７実施例を示すもの
で、これはホルダ２６を相互に連結できるように構成し
たものである。すなわち、ホルダ２６の幅方向両端部に
は、厚さ方向に互い違いにして連結部２６ａ，２６ｂが
突設されており、一方の連結部２６ａには係合部として
の突起２６ｃが突設されていると共に、他方の連結部２
６ｂには被係合部としての小孔２６ｄが形成されてい
る。

【００２５】このようなホルダ２６は、各スロット２０
の磁性くさび２５の突出端部に嵌着する際、連結部２６
ａの突起２６ｃを隣のホルダ２６の連結部２６ｂの小孔
２６ｄに嵌合し、各スロット２０の磁性くさび２５に嵌
着されたホルダ２６が相互に連結されて円環状に連なっ
た状態にされる。このように多数のホルダ２６を相互に
連結することにより、ホルダ２６の位置ずれが防止され
るので、磁性くさび２５の位置ずれをより確実に防止す
ることができる。

【００２６】この場合、図１４および図１５に示す本発
明の第７実施例のように、円環状のホルダ環３１に多数
の嵌合孔２７を形成し、各嵌合孔２７を各スロット２０
に挿入した磁性くさび２５の端部に嵌着する構成として
も良い。このように多数のホルダ２６を一体に円環状に
連ねた形態とすることにより、一層確実に磁性くさび２
５の位置ずれを防止することができる。

【００２７】図１６は本発明の第８実施例を示すもの
で、これは、磁性くさび２５の両端部に嵌着される２個
のホルダ２６のうち、一方のホルダ２６に絶縁部として
の短冊状の絶縁片３３を一体に形成したものである。こ
の絶縁片３３は磁性くさび２５とステータコイル２２と
の間に挿入されて両者間を電気的に絶縁する。従って、
磁性くさび２５とステータコイル２２との間を絶縁する
ための絶縁くさび２４が不要となる。

【００２８】この場合、図１７に示す本発明の第９実施
例のように、磁性くさび２５の両端部に嵌着される２個
のホルダ２６に絶縁部としての短冊状の絶縁片３４を一
体に形成し、それら２個のホルダ２６を磁性くさび２５
の両端部に嵌着したとき、２個のホルダ２６の絶縁片３
４の先端が互いに突き合わされるように構成して、各ホ
ルダ２６の絶縁片３４が磁性くさび２５とステータコイ
ル２２との間の片側半分ずつを絶縁するようにしても良
い。

【００２９】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、例えばブラシレスモータ
に限られず、磁性くさびを設けたモータ一般に広く適用
できる等、その要旨を逸脱しない範囲じ種々変更して実
施することができるものである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。請求項１記載の発明
によれば、ホルダによって磁性くさびの位置ずれを防止
することができるので、磁性くさびの機能を十分に発揮
させることができる。請求項２記載の発明によれば、ホ
ルダは非磁性で且つ低導電率の材料で形成されているの
で、ホルダでの渦電流の発生を防止することができ、モ
ータ効率の低下を防止できる。

【００３１】請求項３記載の発明によれば、ホルダを熱
収縮させることによって磁性くさびに嵌着できるので、
比較的脆い磁性くさびの欠損を防止することができる。
請求項４記載の発明によれば、ホルダは相互に連結さ
れ、または一体に形成されているので、位置ずれの防止
をより確実に行うことができる。請求項５記載の発明に
よれば、磁性くさびの両端部にホルダを設けたので、磁
性くさびが軸方向のどちらへもずれ動くことがないよう
にすることができる。請求項６記載の発明によれば、ホ
ルダにスロットの内面に嵌合する突部を設けたので、ホ
ルダをステータコアに保持させることができ、磁性くさ
びの損傷をより効果的に防止できる。請求項７記載の発
明によれば、ホルダにスロット内に挿入されて磁性くさ
びとコイルのコイル辺との間に介在される絶縁部を一体
に突設したので、磁性くさびとコイルとの間に設けてい
た絶縁くさびを省略することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す要部の平面図

【図２】ブラシレスモータの縦断側面図

【図３】図２の III−III 線に沿う縦断面図

【図４】図２のIV−IV線に沿う縦断面図

【図５】磁性くさびの斜視図

【図６】ホルダの斜視図

【図７】磁性くさびにホルダを嵌着して示す斜視図

【図８】本発明の第２実施例を示す図６相当図

【図９】本発明の第３実施例を示す図６相当図

【図１０】本発明の第４実施例を示す図６相当図

【図１１】本発明の第５実施例を示す図６相当図

【図１２】本発明の第６実施例を示す図６相当図

【図１３】本発明の第７実施例におけるホルダの連結構
成を示す斜視図

【図１４】本発明の第８実施例における一体形成したホ
ルダの部分斜視図

【図１５】全体の平面図

【図１６】本発明の第９実施例を示すホルダの斜視図

【図１７】本発明の第１０実施例を図１６相当図

【図１８】従来の欠点を説明するためのステータコイル
への供給電流波形図

【図１９】ステータとロータのギャップにおける磁束密
度分布図

【図２０】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

図中、１３はステータ、１４はステータコア、１６はロ
ータ、１９はマグネット、２０はスロット、２１はティ
ース、２２は絶縁シート、２４は絶縁くさび、２５は磁
性くさび、２６はホルダ、２７は嵌合孔、２８，３０は
リブ、３２はホルダ環、３３，３４は絶縁片（絶縁部）
である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットとティースとを交互に有するス
   テータコアと、 このステータコアに巻装されたステータコイルと、 前記スロット内に挿入された磁性くさびとを具備し、 前記磁性くさびの長さ寸法を前記ステータコアの軸方向
   厚さ寸法よりも大きく設定することにより、磁性くさび
   の端部をステータコアの端面から突出させ、その突出端
   部に抜け防止用のホルダを設けたことを特徴とするモー
   タ。
2. 【請求項２】 前記ホルダは非磁性で且つ低導電率の材
   料により形成されていることを特徴とする請求項１記載
   のモータ。
3. 【請求項３】 前記ホルダは熱収縮性材料で形成され、
   前記磁性くさびの端部に熱収縮によって密に嵌合される
   ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
4. 【請求項４】 前記ホルダは隣接する他のホルダと相互
   に連結され、または、他のホルダと一体に形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のモータ。
5. 【請求項５】 前記ホルダは前記磁性くさびの両端部に
   設けられていることを特徴とする請求項１記載のモー
   タ。
6. 【請求項６】 前記ホルダには前記スロットの内面に嵌
   合される突部が一体に設けられていることを特徴とする
   請求項１記載のモータ。
7. 【請求項７】 前記ホルダには前記スロット内に挿入さ
   れて前記磁性くさびと前記コイルのコイル辺との間に介
   在される絶縁部が一体に延設されていることを特徴とす
   る請求項１記載のモータ。