JP2002136091A - ブラシレス直流モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子の磁気ヨークと固定子のステータコア
とを対向配置することで、エアギャップを常に一定かつ
狭く設定し、高トルクを得ることができるブラシレス直
流モータを提供する。 【解決手段】 ステータコア４に巻着したステータコイ
ル３からなる固定子と、シャフト１に永久磁石１０を接
着固定したセンターヨーク６と磁気ヨーク５、９とを挿
通固定した回転子を備えたブラシレス直流モータであっ
て、磁気ヨーク５、９はシャフト１に垂直な円状の上面
部５ａ、９ａとシャフト１に沿った曲面形状の側面部５
ｂ、９ｂとを有し、上面部５ａ、９ａは永久磁石１０に
当接してシャフト１に固定されるとともに、側面部５
ｂ、９ｂの内側には前記永久磁石１０を収容すると共に
外側は、微少間隔αでもってステータコア４に対向配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は移動体の駆動用モー
タや工作機械用モータ等に使用されるブラシレス直流モ
ータに関し、更に詳しくは、固定子のステータコアに回
転子と磁気ヨークとが微少間隔でもって対向配置したブ
ラシレス直流モータに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来のブラシレス直流モータの一例とし
て、図４に示されたものについて説明する。本体１０７
内に配置されたステータコア１００に複数の巻線を巻着
したステータコイル１０１が固定子として構成されてい
る。本体１０７内中央に配置されたシャフト１０５が、
本体１０７の両端に設けられたベアリング１０４，１０
４に支承されて回転自在に配置されており、シャフト１
０５の半径方向に着磁された永久磁石１０３がシャフト
１０５に接着固定されている。永久磁石１０３とステー
タコア１００は間隔（エアギャップ）をあけて対向配置
され、ステータコイル１０１を順次通電することによ
り、磁界が発生してシャフトが回転させられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のブラシレス直流モータでは、シャフトに接着固
定された永久磁石が固定子のステータコアと対向配置し
ているため、永久磁石のシャフトへの接着誤差や永久磁
石の加工誤差等による厚みの変動に起因するエアギャッ
プの変動を考慮して、ステータコアと永久磁石とのエア
ギャップを狭く設定することが難しく、そのためエアギ
ャップの磁気抵抗を低減することができず、モータの高
トルクを得ることができなかった。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
シャフトに固定された磁気ヨークにより、シャフトと磁
気ヨーク間に形成された空間に永久磁石を収容して、磁
気ヨークとステータコアが所望の微少間隔で対向配置す
ることで、永久磁石の加工誤差、接着固定による厚さに
変動が生じても磁気ヨークとステータコア間のエアギャ
ップを常に一定にかつ狭く設定して磁気抵抗を低減する
ことが可能となり、モータの高トルクを得ることができ
るように改良したブラシレス直流モータを提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に関わるブラシレス直流モータは、ステータコ
アに複数の巻線を巻着したステータコイルからなる固定
子と、回転自在なシャフトに挿通した永久磁石と磁気ヨ
ークとからなる回転子を備えたブラシレス直流モータで
あって、前記磁気ヨークは中心に孔部を設けた円状の上
面部と該上面部の周縁に連続しシャフト軸方向に沿って
延設された曲面を有する側面部とが一体で形成されてお
り、前記上面部に前記永久磁石の端部が当接されると共
に前記孔部に前記シャフトを挿通固定して、前記側面部
の内側には前記永久磁石を収容すると共に、前記側面部
の外側は微少間隔でもって前記ステータコアに対向配置
したことを特徴とするものである。

【０００６】また、同形状の前記磁気ヨークを複数個組
み合わせて、前記側面部の内側で前記シャフトのまわり
に円筒状の空間が形成され、該空間に永久磁石を収容し
たことを特徴とするものである。このようなブラシレス
直流モータの構成によると、永久磁石の組付誤差、加工
誤差に関係なく、ステータコアと磁気ヨークとのエアギ
ャップを常に一定かつ狭く設定することが可能となり、
磁気抵抗を低減させたモータの高トルク化が可能とな
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるブラシレス
直流モータの好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は、本発明に係わるブラシレス直流モー
タの一実施形態を示す断面図である。ケース２の内面に
は、けい素鋼板を積層した構造のステータコア４が取り
付けられており、ステータコア４は複数の巻線が巻着し
たステータコイル３が装着されて固定子を構成してい
る。ケース２内部中央には、ケース２の両端に設けられ
たベアリング８，８に支承されて回転自在なシャフト１
が配置されており、ケース２に対して回転可能となって
いる。

【０００８】シャフト１は大径部１ａと中径部１ｂ、小
径部１ｅを有しており、大径部１ａと小径部１ｂの境界
には肩部１ｄが形成されており、また、中径部１ｂと小
径部１ｅの間にはネジ部１ｃが形成されている。シャフ
ト１に固定されて回転子を構成する第１磁気ヨーク５は
シャフト１と直角をなす円状の上面部５ａとシャフト１
に沿った（平行な）曲面の側面部５ｂからなり、円状の
上面部５ａの中心にはシャフト１の小径部１ｂと略同径
かあるいは僅かに大きい直径を有する孔部５ｃが設けら
れ、シャフト１の小径部１ｂに挿通可能になっている。
同様に、第１磁気ヨーク５と組み合わされて回転子を構
成する第２磁気ヨーク９も第１磁気ヨーク５と同形状か
らなり、上面部９ａ、側面部９ｂ、孔部９ｃが設けられ
ており、これら第１、第２磁気ヨーク５、９は純鉄やけ
い素鋼等の高透磁率の材料が使用される。

【０００９】シャフト１に挿通され、第１、第２磁気ヨ
ーク５、９の上面部５ａ、９ａ間内に配置されるセンタ
ーヨーク６は第１、第２磁気ヨーク５、９と同様に高透
磁率の材料からなり、円筒形状でシャフト１の中径部１
ｂに挿通可能となっている。更に、センターヨーク６の
外周面には、センターヨークと略同じ長さの永久磁石１
０がシャフト１の軸方向に着磁して、接着固定されてい
る。

【００１０】第１、第２磁気ヨーク５、９とセンターヨ
ーク６のシャフト１への組み付けは、以下の通りであ
る。まず、第１磁気ヨーク５の上面部５ａに形成された
孔部５ｃをシャフト１に挿入していき、上面部５ａがシ
ャフト１の肩部１ｄに当接するところで挿入が終了す
る。このとき、側面部５ｂは固定子のステータコア４と
微少間隔（エアギャップ）でもって対向配置された状態
となっている。そして、永久磁石１０を接着固定したセ
ンターヨーク６をシャフト１の中径部１ｂに挿入させ
る。次に第２磁気ヨーク９の上面部５ａの孔部５ｃを中
径部１ｂに第１磁気ヨークと組み合わせるように挿入さ
せて、最後にナット７により第１磁気ヨーク５、センタ
ーヨーク６、第２磁気ヨーク９がシャフト１に締め付け
固定される。

【００１１】このようにして、組み付けられた回転子
は、第１磁気ヨーク５の側面部５ｂと第２磁気ヨーク９
の側面部９ｂとの内部に形成された円筒状の空間にセン
ターヨーク６と永久磁石１０が配置されると共に、永久
磁石１０の一方端部１０ａと第一磁気ヨーク５の上面部
５ａが当接し、永久磁石１０の他方端部１０ｂと第２磁
気ヨーク９の上面部９ａが当接している。また、第１磁
気ヨーク５の側面部５ｂと第２磁気ヨーク９の側面部９
ｂの外側には、固定子のステータコイル４が微少間隔α
でもって対向配置されている。センターヨーク６に接着
固定した永久磁石はステータコイル４に対向配置されて
おらず、そのため、永久磁石１０はセンターヨーク６へ
の接着厚みが変動した場合でも、第１、第２磁気ヨーク
５、９の側面部５ｂ、９ｂとステータコイル４間のエア
ギャップαは常に一定かつ微少に設定される。同様に、
永久磁石１０の加工誤差により永久磁石１０の厚みにバ
ラツキが生じた場合においても、エアギャップαには影
響を及ぼすことがない。

【００１２】このような構成の固定子と回転子からなる
ブラシレス直流モータは、固定子側に設けられたホール
素子等の磁気センサにより電気回路を制御して（図示せ
ず）、ステータコイル３に順次通電させることにより、
磁界を発生させる。そして、ステータコア４と第１、第
２磁気ヨーク５、９の側面部５ｂ、９ｂ間の狭いエアギ
ャップαにより、磁気抵抗が低減され、高いトルクでも
って回転子が回転させられる。

【００１３】図２は本発明に係わるブラシレス直流モー
タの磁気ヨークの一実施形態を示す斜視図である。磁気
ヨーク５は円状の上面部５ａとシャフト軸方向に沿った
略半周状の側面部５ｂと上面部５ａの中心に形成された
孔部５ｃからなり、材質は純鉄、けい素版鋼等の高透磁
率材料を用いている。この形状の磁気ヨーク５を２つ用
いて上述した図１のシャフト１に組み合わせることで、
シャフト１と磁気ヨーク５の側面部５ｂ円筒状の空間が
形成され、この空間に永久磁石１０を収容して２極の磁
気ヨークを形成することができる。

【００１４】図３は本発明に係わるブラシレス直流モー
タの他の実施の形態に適用される磁気ヨークの斜視図で
ある。磁気ヨーク５は円状の上面部５ａと上面部５ａ中
心に形成した孔部５ｃとシャフト軸方向に沿った円周の
４分の１に相当する円弧を有する曲面形状の２つの側面
部５ｂ、５ｂとから構成される。この磁気ヨーク５を２
つ組み合わせることで、上面部５ａ、５ａに永久磁石を
当接すると共に側面部５ｂの内部に永久磁石１０を収容
した４極の磁気ヨークを形成することができる。また、
磁気ヨークの側面部を極数に対応させて形成し、同形状
の磁気ヨークを２つ組み合わせることで、側面部内の空
間に永久磁石を収容した状態で６極、８極等の多極の磁
気ヨークを形成することができる。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係わるブラ
シレス直流モータによれば、回転子であるシャフトに固
定された磁気ヨークの内部に永久磁石を当接して収容す
ると共に、磁気ヨークの側面部とステータコアが対向し
て配置する構成としたことで、回転子の磁気ヨークと固
定子のステータコア間のエアギャップを狭く設定するこ
とができ、よってエアギャップでの磁気抵抗が低減され
て高いトルクを発生することができる。更に、永久磁石
と当接する磁気ヨークは高透磁率材料あるため、高い磁
束を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるブラシレス直流モータの一実施
形態を示す断面図である。

【図２】本発明に係わるブラシレス直流モータの磁気ヨ
ークの一実施形態を示す斜視図である。

【図３】本発明に係わるブラシレス直流モータの磁気ヨ
ークの他の実施形態を示す斜視図である。

【図４】ブラシレス直流モータの従来例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】 １ シャフト ２ ケース ３ ステータコイル ４ ステータコア ５ 第１磁気ヨーク ６ センターヨーク ７ ナット ８ ベアリング ９ 第２磁気ヨーク １０ 永久磁石 α エアギャップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータコアに複数の巻線を巻着した
   ステータコイルからなる固定子と、回転自在なシャフト
   に挿通した永久磁石と磁気ヨークとからなる回転子を備
   えたブラシレス直流モータにおいて、 前記磁気ヨークは中心に孔部を設けた円状の上面部と該
   上面部の周縁に連続しシャフト軸方向に沿って延設され
   た曲面を有する側面部とが一体で形成されており、前記
   上面部に前記永久磁石の端部が当接されると共に前記孔
   部に前記シャフトを挿通固定して、前記側面部の内側に
   は前記永久磁石を収容すると共に、前記側面部の外側は
   微少間隔でもって前記ステータコアに対向配置したこと
   を特徴とするブラシレス直流モータ。
2. 【請求項２】 同形状の前記磁気ヨークを複数個組み
   合わせて、前記側面部の内側で前記シャフトのまわりに
   円筒状の空間が形成され、該空間に永久磁石を収容した
   ことを特徴とする前記請求項１記載のブラシレス直流モ
   ータ。