JP2011062076A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高い低コストのマイクロブラシレスモータを提供する。
【解決手段】ブラシレスモータは、固定子と、固定子に回転可能に装着された回転子とを備えている。回転子は、シャフトと、シャフトに固定された回転子コアと、回転子コアに固定された磁石とを含む。２つのカバーが回転子コアの各端に固定され、カバーの一方は、回転子コアの一端及び回転子コアの半径方向外周面の少なくとも一部分をカバーし、他方のカバーは、少なくとも回転子コアの他端をカバーする。好ましくは、回転子コアの全周囲面は、２つのカバーによって実質的にカバーされ、そして２つのカバー間の界面は接着剤でシールされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ブラシレスモータに係り、より詳細には、マイクロブラシレスモータに係る。本明細書で使用する「マイクロブラシレスモータ」という語は、小型サイズで且つ電力範囲が数ワットから数百ワットのブラシレスモータを指すものとする。

慣習的なブラシレスモータの回転子が図１１に示されている。この回転子２０は、シャフト２１と、シャフト２１に固定された回転子コアと、回転子コアの半径方向外面に装着された磁石２３と、回転子コア上の磁石２３を遠心力に対して保持するためのキーパーリング２６とを備えている。キーパーリング２６は、通常、ステンレススチールで作られ、非常に薄く、例えば、０．２ｍｍ未満の厚みにしなければならず、さもなければ、モータの性能が著しく低下してしまう。それ故、工作機械設備が必要であり、公差を厳密に制御しなければならず、製造コストが高くなる。

回転子コアの各端には付加的な金属円板２４及び２５が設けられ、円板に穴２７を穿孔することにより回転子のバランスがとられる。円板は、通常、高価な銅で作られる。

そこで、少なくとも信頼性が高い低コストのマイクロブラシレスモータが要望される。

従って、本発明は、その１つの態様において、固定子と、固定子に回転可能に装着された回転子とを備え、回転子が、シャフトと、シャフトに固定された回転子コアと、回転子コアに固定された磁石とを含むようなブラシレスモータにおいて、回転子コアの各端に固定された２つのカバーを備え、２つのカバーの一方は、回転子コアの一端及び回転子コアの半径方向外周面の少なくとも一部分をカバーし、そして２つのカバーの他方は、少なくとも回転子コアの他端をカバーするようにしたブラシレスモータを提供する。

好ましくは、回転子コアの半径方向外周面には、複数の軸方向に延びる溝が形成され、又、２つのカバーの内面には複数のアンカーが形成されて溝に係合する。

好ましくは、磁石は、回転子コアの周囲面に装着され、各溝は、２つの隣接する磁石間に各々配置される。

好ましくは、回転子コアの周囲面には、複数の軸方向に延びる峰が形成され、各峰は、２つの隣接する磁石間に各々配置される。

好ましくは、２つのカバーは、シャフトにぴったり係合し、回転子コアの全周囲面は、２つのカバーによって実質的にカバーされ、そして２つのカバー間の界面は、接着剤でシールされる。

好ましくは、各カバーは、それらカバー間の界面を形成する対向面を有し、この対向面は、その表面が、接着剤シールに対する接触面を増加するためにシャフトの軸方向に対して傾斜している。

好ましくは、２つのカバーを一緒にロックするために２つのカバー間にロックメカニズムが形成される。

好ましくは、固定子は、ハウジングと、ハウジングに固定された固定子コアとを備え、ハウジングの２つの端には複数の開口が形成され、回転子が回転するときに空気流を発生するために少なくとも１つのカバーには複数のフィンが形成され、その空気流は、ハウジングの一端に形成された開口、モータ内のギャップ、及びハウジングの他端に形成された開口を含む空気通路に沿って流れる。

好ましくは、フィンと一体的にリングが形成される。

好ましくは、固定子コアは、ヨークと、ヨークから内方に延びる複数の歯と、歯の周りに巻かれた固定子巻線とを備え、空気通路は、界磁巻線間のギャップを含む。

好ましくは、回転子のバランスをとるために少なくとも１つのバランス部材がフィンに固定される。

或いは又、２つのカバーに複数の穴が形成され、回転子のバランスをとるためにそれらの穴にバランス部材が固定される。

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも正しいスケールで示されていない。

本発明の第１の好ましい実施形態によるマイクロブラシレスモータの回転子の分解図である。 図１の回転子の断面図である。 図１の回転子の斜視図である。 マイクロブラシレスモータの固定子を示す。 図１の回転子及び図４の固定子を組み込んだ組み立てられたマイクロブラシレスモータの部分断面図である。 本発明の第２の実施形態によるブラシレスモータの回転子を示す。 本発明の第３の実施形態によるブラシレスモータの回転子の分解図である。 図７の回転子の組み立て図である。 本発明の第４の実施形態によるマイクロブラシレスモータの回転子の断面図である。 本発明の第５の実施形態によるブラシレスモータの回転子の分解図である。 慣習的なマイクロブラシレスモータの回転子である。

図１から１０は、本発明の好ましい実施形態を示す。図１及び図３は、第１の実施形態による回転子を示し、そして図２は、その回転子の断面図である。

回転子は、シャフト３１と、シャフト３１に固定された回転子コア３２と、回転子コア３２に装着された複数の磁石３３とを備えている。２つのプラスチックカバー３４、３５が回転子コア３２の各端にプレスフィットされる。この実施形態では、磁石３３は、回転子コアの半径方向外周面に接着剤で装着され、又、磁石３３は、回転子の周囲に配列される。複数の軸方向に延びる溝３７が回転子コア３２の表面に形成され、各溝３７は、２つの隣接する磁石３３間に配置される。即ち、磁石３３及び溝３７は、交互に配置される。各２つの隣接溝３７は、１つの磁石３３が装着されるエリアを画成する。又、溝３７は、以下に述べるように、２つのカバー３４及び３５に係合するのにも使用される。

２つのカバー３４、３５の内面には複数のアンカー３６が形成される。カバーが回転子コア３２に装着されるときには、先ず、アンカー３６が、それに対応する溝３７に整列され、次いで、カバーが回転子コア３２に押し込まれる。カバー３４は、回転子コア３２の一端と、回転子コア３２の周囲面の一部分とをカバーする。同様に、カバー３５は、回転子コア３２の他端と、回転子コア３２の周囲面の他部分とをカバーする。カバー３４、３５を回転子コア３２にしっかり固定するよう確保するため、溝３７には前もって接着剤が充填される。

図３に示すように、カバー３４、３５は、回転子コア３２及びシャフト３１にプレスフィットされ、そして回転子コアの全周囲面が２つのカバーで実質的にカバーされる。２つのカバー３４、３５間の界面を接着剤でシールして、回転子コア３２及び磁石３３を分離させ、回転子コア及び磁石に錆が発生する危険がないようにしている。カバー３４、３５は、防錆プラスチック材料、例えば、ＰＰＳ（硫化ポリフェニレン）又はＰＯＭ（ポリホルムアルデヒド）で成形されるのが好ましい。磁石３３は、希土類磁石であるのが好ましい。カバー３４、３５は、同じ構造であるのが好ましい。

この実施形態では、２つのカバー３４、３５の各々の端に複数のフィン４０が形成されて、シャフト３１の周りに配列される。各フィン４０は、回転子の半径方向に延びるが、これらフィンは、回転子の半径方向からオフセットした方向、例えば、半径方向から時計方向に沿ってオフセットした方向に延びるのも任意である。これは、主として一方向に動作するモータにとって有用である。任意であるが、各フィン４０が回転子の軸方向に対して傾斜されてもよい。回転子が回転するときに、空気流が発生される。空気流は、モータの一端からモータの他端への空気通路に通され、モータを冷却する。空気通路は、以下に詳細に述べる。更に、回転子のバランスをとるためにバランス部材４２をフィンに装着することができる。バランス部材４２は、図３に示すように、金属クリップの形態である。回転子に穴をあける慣習的なバランス方法に比して、本発明によりバランス部材を装着することは、容易である。

フィン４０の機械的強度を高めるために、リング４１がフィン４０と一体的に形成される。好ましくは、リング４１は、装着されたバランス部材４２が遠心力の作用のもとでフィンから滑り落ちるのを防止するために、フィン４０の半径方向外端に形成される。

図４は、マイクロブラシレスモータの固定子コア５０を示す。固定子コア５０は、環状ヨーク５４を有し、複数の歯５３がこのヨークから半径方向内方に延びて固定子極を形成する。歯５３の周りには固定子巻線５２が巻かれる。空気通路を設けることにより固定子を空気冷却するために、固定子コア５０の半径方向外面には、複数の軸方向に延びる溝５１が形成される。

図５は、固定子及び回転子を露出させるためにモータハウジングの一部分が破断された組み立てられたモータを示す。固定子は、ハウジングと、ハウジングに固定された固定子コア５０と、固定子コアの歯５３の周りに巻かれた開示巻線５２とを備えている。ハウジングは、固定子コアの延長部（図４には示さず）に固定された２つのベアリングブラケット又はエンドキャップ６０を有するものとして示されている。或いは又、ハウジングは、深絞りカップ又は同様のものであって、これに固定子コアが押し込まれるか又は他の仕方で固定されてもよい。回転子は、ハウジングにより支持されたベアリング６４にジャーナル支持される。ハウジングの各端には複数の開口６１及び６２が形成される。回転子が回転されるときには、カバー３４に形成されたフィン４０により、各エンドキャップに形成された開口６１からモータへ空気が吸引され、次いで、カバー３５に形成されたフィンにより、他のエンドキャップに形成された開口６２を経てモータから吹き出される。即ち、モータを通る空気通路は、開口６１、モータ内のギャップ、及び開口６２を含む。

空気通路は、界磁巻線５２間のギャップを含み、界磁巻線５２及び／又は歯５３により発生された熱が空気流に消散されるようにしている。更に、固定子コア５０に形成された複数の溝５１に沿って空気が流れる。従って、溝５１は、空気通路の一部分である。

図１１に示す慣習的なブラシレスモータに比して、好ましい実施形態によるブラシレスモータは、ステンレスキーパーリング及び金属カバーを必要とせず、従って、コストが削減される。更に、好ましい実施形態によるブラシレスモータは、構造が簡単である。

図６は、本発明の第２の実施形態によるブラシレスモータの回転子である。図３に示す回転子と図６に示す回転子との間の主たる相違は、この実施形態では、フィン４０と一体的に形成されたリング４１がフィン４０の半径方向内端に配置されることである。このカバーを成形するのは容易である。というのは、フィン４０の半径方向内端に位置するリング４１は、空気を通すための窓をフィンとリングとの間に必要としないからである。

図７は、本発明の第３の実施形態によるブラシレスモータの回転子の分解図である。このブラシレスモータは、燃料ポンプに使用されるのが好ましい。図８は、組み立てられた回転子を示す。フィン及びリングに代わって、複数の穴４３が２つのカバー３４、３５に形成される。これらの穴４３は、カバーが成形されるときに形成される。回転子のバランスをとるために、これらの穴４３にバランス部材を固定することができる。２つのカバーを一緒にロックするために、２つのカバー３４、３５にはロックメカニズム３９が形成される。この実施形態では、ロックメカニズム３９は、一方のカバー３４に形成されたロック部材を含む、これは、２つのカバーが回転子コア３２に固定されるときに、他方のカバー３５に形成されたロック部材に係合して、２つのカバーを一緒に保持する。ロック部材の各々は、後方を向いた肩部を有し、各対の対向するロック部材の少なくとも１つのロック部材が、肩部を形成する拡大端をもつ軸方向に延びる舌状突起を有する。係合位置では、２つの肩部が当接してカバーの分離を防止する。ロック部材は、カバーと一体的に形成される。２つのカバーの対向面３８間のギャップは、接着剤でシールされてもよい。対向面３８は、接着剤のための接触面を拡大するために軸方向に対して斜めに又は傾斜されるのが好ましい。

図９は、本発明の第４の実施形態によるブラシレスモータの回転子の断面図である。図９に示す回転子と、図２に示す回転子との間の主たる相違は、この実施形態では、複数の溝３７及び複数の峰４４が、回転子コア３２の半径方向外周面に形成されることである。これら溝３７及び峰４４は、交互に配置される。各峰４４は、軸方向に延び、２つの隣接する磁石３３間のセパレータとして使用される。即ち、各峰４４と、隣接溝３７の１つとが、磁石３３が装着されるエリアを画成する。

図１０は、本発明の第５の実施形態によるブラシレスモータの別の回転子を示す。図１に示す回転子と、図１０に示す回転子との間の主たる相違は、この実施形態では、カバー３４がカバー３５より軸方向長さが大きいことである。カバー３４は、回転子コア３２の一端及び回転子コア３２の全周囲面をカバーし、一方、カバー３５は、回転子コア３２の他端しかカバーしない。フィンの半径方向内端及び半径方向外端を各々接合する２つのリングが、各カバーに一体的に形成される。例えば、カバー３５において、一方のリングは、フィンの半径方向内端と一体的に形成され、そして他方のリングは、フィンの半径方向外端と一体的に形成される。

別の実施形態として、図３、図６又は図８に示す回転子の２つのカバー３４及び３５は、異なる軸方向長さを有することもできる。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「収容する(contain)」及び「有する(have)」並びにその変化は、各々、ここに述べたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用され、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。

本発明は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものとする。

２１：シャフト
２３：磁石
２４：金属円板
２６：キーパーリング
２７：穴
３１：シャフト
３２：回転子コア
３３：磁石
３４、３５：カバー
３６：アンカー
３７：溝
３８：対向面
３９：ロックメカニズム
４０：フィン
４１：リング
４２：バランス部材
４３：穴
４４：峰
５０：固定子コア
５１：溝
５２：固定子巻線
５３：歯
５４：環状ヨーク
６０：エンドキャップ
６１、６２：開口
６４：ベアリング

Claims (12)

1. 固定子と、固定子に回転可能に装着された回転子とを備え、回転子が、シャフトと、シャフトに固定された回転子コアと、回転子コアに固定された磁石とを含むようなブラシレスモータにおいて、
   ２つのカバーが回転子コアの各端に固定され、２つのカバーの一方は、回転子コアの一端及び回転子コアの半径方向外周面の少なくとも一部分をカバーし、２つのカバーの他方は、少なくとも回転子コアの他端をカバーすることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記回転子コアの半径方向外周面には複数の軸方向に延びる溝が形成され、前記２つのカバーの内面には複数のアンカーが形成されてその溝に係合する、請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記磁石は回転子コアの周囲面に装着され、各々の溝は、２つの隣接する磁石間に各々配置される、請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記回転子コアの周囲面には、複数の軸方向に延びる峰が形成され、各峰は、２つの隣接する磁石間に各々配置される、請求項３に記載のブラシレスモータ。
5. ２つのカバーは、シャフトにぴったり係合し、回転子コアの全周囲面は、２つのカバーによって実質的にカバーされ、そして２つのカバー間の界面は、接着剤でシールされる、請求項１、２、３又は４に記載のブラシレスモータ。
6. 各カバーは、それらカバー間の界面を形成する対向面を有し、この対向面は、その表面が、接着剤シールに対する接触面を増加するためにシャフトの軸方向に対して傾斜している、請求項５に記載のブラシレスモータ。
7. ２つのカバーを一緒にロックするために２つのカバー間にロックメカニズムが形成される、請求項１から６のいずれかに記載のブラシレスモータ。
8. 固定子は、ハウジングと、ハウジングに固定された固定子コアとを備え、ハウジングの２つの端には複数の開口が形成され、
   回転子が回転するときに空気流を発生するために少なくとも１つのカバーに複数のフィンが形成され、その空気流は、ハウジングの一端に形成された開口、モータ内のギャップ、及びハウジングの他端に形成された開口を含む空気通路に沿って流れる、
   請求項１から７のいずれかに記載のブラシレスモータ。
9. 前記フィンと一体的にリングが形成される、請求項８に記載のブラシレスモータ。
10. 前記固定子コアは、ヨークと、ヨークから内方に延びる複数の歯と、歯の周りに巻かれた固定子巻線とを備え、
    前記空気通路は、界磁巻線間のギャップを含む、
    請求項８又は９に記載のブラシレスモータ。
11. 回転子のバランスをとるために少なくとも１つのバランス部材がフィンに固定される、請求項８、９又は１０に記載のブラシレスモータ。
12. ２つのカバーに複数の穴が形成され、回転子のバランスをとるためにそれらの穴にバランス部材が固定される、請求項１から１０のいずれかに記載のブラシレスモータ。

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