JP3490192B2 - 回転電機の固定子構造 - Google Patents

回転電機の固定子構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コイルを巻回した
ボビンを固定子の突極部に挿入した構成を有する回転電
機特にモータの固定子の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えばパソコンの補助記憶装置として使
用されるフロッピーディスクドライバには、フロッピー
ディスクを駆動するために扁平に形成されたアウターロ
ータ型ブラシレスDCモータが使用されている。この種
のアウターロータ型ブラシレスDCモータは、固定子の
突極が回転軸を中心にして放射方向に突出しており、そ
の先端には、回転子磁石と対向し、かつ回転子磁石の回
転方向に極歯が伸びて、T字形をしているため、固定子
コイルの巻回部を細く形成することはできるが、固定子
の突極にボビンを挿入することができないので、各固定
子の突極に直接巻線を施しているため、この作業に多く
の工数を要していた。また、巻線時に1スロットでも不
良が出ると、固定子構造全体が不良となってしまうた
め、歩留りを低下させる要因として大きなものとなって
いた。
【0003】上記の不都合を避けるため、固定子の突極
先端から極歯を除き、該突極を棒状に形成し、ボビンに
コイルを別工程で巻線して固定子コイルを作成した上
で、この固定子コイルのボビンを固定子の各突極に挿入
実装する方法を採っている。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】モータの製作工数を
みると、巻線工程が最も時間を要するものであり、合理
化を必要としている。改善策として、上記のように固定
子コイルをボビンに巻回した上で突極に挿入する方式を
とると、巻線時の作業効率は改善出来るものの、固定子
の突極の先端側即ちロータの回転子磁石と対向する側か
らボビンを挿入しなければならないため、固定子突極の
歯先部(極歯)をボビンの内径と同じかそれよりも小さ
くしなければならない。その結果、当然のことながら突
極の回転子磁石と対向する極歯が狭くなり、界磁マグネ
ットからの磁束の補足率が下がり磁気効率が低下し、モ
ータ特性が低下するという不都合があった。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、軟磁性体からなるアーマチュアコアの突極
部に当該突極部毎にコイルを巻回したボビンを挿入した
回転電機の固定子構造において、界磁マグネットからの
磁束の補足率が下がることなく磁気効率が低下しないよ
うな回転電機の固定子構造を提供することを目的とす
る。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本願の請求項1に記載
の発明は、軟磁性体からなるアーマチュアコアの突極部
に当該突極部毎にコイルを巻回したボビンを挿入した回
転電機の固定子構造において、回転子と対向するボビン
の鍔部に軟磁性体で形成した板状体を配置し、該板状体
はボビンの先端鍔の平面の大きさとほぼ同じ大きさであ
り、中央に開けられた穴の周縁と固定磁極の角部とが食
い込み構造で板状体と固定子磁極とが固定されているこ
とを特徴とする回転電機の固定子構造を提供する。
【0007】本願の請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の発明に加えて、前記板状体は軟磁性の金属によ
り形成されていることを特徴とする回転電機の固定子構
造を提供する。本願の請求項3に記載の発明は、請求項
1に記載の発明に加えて、前記板状体は軟鉄板であるこ
とを特徴とする回転電機の固定子構造を提供する。本願
の請求項4に記載の発明は、請求項1に記載に発明に加
えて、前記板状体の中央に開けられた穴の形状は菱形で
あることを特徴とする回転電機の固定子構造を提供す
る。本願の請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の
発明に加えて、前記板状体の中央に開けられた穴の形状
は楕円を含む円形であることを特徴とする回転電機の固
定子構造を提供する。本願の請求項6に記載の発明は、
請求項1に記載の発明に加えて、前記板状体の中央に開
けられた穴の形状は八角形であることを特徴とする回転
電機の固定子構造を提供する。本願の請求項7に記載の
発明は、請求項1に記載の発明に加えて、前記回転電機
はアウターロータ型ブラシレスDCモータであることを
特徴とする回転電機の固定子構造を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】ボビンに設けた補助極歯乃至補完
用極歯にも磁束が通過するので、回転磁極との間の磁路
の磁気抵抗を小さくすることができる。さらに補助極歯
の回転磁極に対向する面を回転磁極の内周面に沿って円
弧状に形成し、回転磁極と補助極歯間のギャップを回転
方向に対してコントロールする(ギャップを変化させる
ことによりコギングトルク/トルクリップルの改善効果
も生まれる)。
【0009】
【実施例】本発明の一実施例について、図面を用いて詳
細に説明する。図1は固定子部分を取付け、プリント配
線を施した基板にロータを回転自在に設けた状態を示す
断面図である。図1において、1はフロッピーディスク
駆動装置を構成する基板であり、鉄などの強磁性体から
なっている。該基板1には複数個の孔2が穿たれ、この
孔2を取付部として合成樹脂製の固定基台3が射出成型
により固定されている。固定基台3の中央には円筒状の
軸受筒4が固定されている。該軸受筒4の底部には、後
に述べる軸受の底面を支えるピボット5が設けられてい
る。7は回転子を構成するとともにフロッピーディスク
を回転する回転円板であり薄い円形の皿状を呈してい
る。回転円板7の外周8の内側にはリング状の永久磁石
からなる回転磁極9が固定されている。また外周8の下
部には、回転円板7の回転速度を検出する速度検出用永
久磁石10が固定されている。前記永久磁石からなる回
転磁極9はプラスチックマグネット製であって、リング
状を呈している。回転磁極9には、着磁により複数個の
永久磁石が形成されている。これ等永久磁石は回転磁極
9の直径方向に着磁されており、これ等の磁極方向は相
隣なる同士反転している。なお回転磁極9を含む回転円
板7組立体はロータ6を構成する。
【0010】回転円板7の中心部には金属製の回転軸取
付板11が固定されており、該回転軸取付板11の中心
には、回転軸12が固着されている。回転軸12は円筒
状の軸受筒4に回転自在に軸承されている。回転円板7
には穴13が明けられており、該穴13からドライブピ
ン14が突出している。図1において、21は固定子磁
極、22は固定子捲線である。該固定子磁極21は固定
基台3から突出している突起23のかしめ付けにより基
板1に固定されている。図には示されてはいないが、回
転円板7の表面には回転軸12を中心として薄いシート
状の吸引磁石が貼り付けられており、この吸引磁石は回
転駆動されるフロッピーディスクの中央に設けられた軟
鉄板を吸引して、これを回転円板7に固定させる。図1
及び図2において25はボビン鍔部28に設けられた端
子である。
【0011】図には示されてはいないが、固定子捲線2
2から引出された導線は端子25に巻き付けられ、この
端子25は基板1の表面に形成されたプリント配線と接
続されている。18は該基板1上に設けられた3相ブラ
シレスDCモータを駆動するための駆動ICであり、速
度サーボコントローラも内蔵されている。
【0012】次に、固定子磁極21に巻回されている固
定子巻線22の構造を詳細に説明する。図3は固定子磁
極21から固定子巻線21を構成するボビン24を引き
抜いた状態を示す分解斜視図である。なお図3におい
て、ボビン24には巻線が施されていない。該ボビン2
4は、例えばPBT樹脂等より形成されている。ボビン
24は中央に固定子磁極21が貫通する断面四角形の孔
26を設けた筒状の本体27を有し、その一端部には鍔
部28が形成され、該鍔部28の上面には端子25を保
持する端子台29が設けられている。ボビン24の他方
端には先端鍔30が設けられている。該先端鍔30の側
面の面積は、ヨーク部31から突出している固定子磁極
が表出する孔26の面積よりも大幅に大きく形成されて
いる。固定子磁極21の先端近傍両側面には縦方向にス
リット37が形成されている。このスリット37の断面
形状は三角形である。38は固定子磁極21の先端に嵌
め込むべき補助磁極板である。補助磁極板38の平面形
状はかたかなの「コ」字状を呈しており、軟磁性体、ひ
いては軟鉄板から形成されている。補助磁極板38のレ
グ39の内側にはナイフエッジ40が形成されている。
【0013】図3には示されていないが、該ボビン24
には、巻線が施され、その端部は端子25に配線され
る。そして固定子磁極21の先端側をボビン25の中央
の孔26に挿入し、鍔部28が固定子磁極21の根元の
ヨーク部31に達して止まるまで押し込む。この状態で
は、固定子磁極21の先端は先端鍔30から突出する。
この状態で、補助磁極板38を固定子磁極21の先端に
嵌め込む。勿論ナイフエッジ40は固定子磁極21の先
端に設けられたスリット37にきつく嵌合され、補助磁
極板38は固定子磁極21から容易に抜けでない。図4
は補助磁極板38が固定子磁極21の先端に嵌め込まれ
た状態を示す断面図である。図4から分かるように、固
定子磁極21の先端と補助磁極板38は平面に形成され
る。
【0014】ボビンに巻線を施した固定子巻線22を組
み込んだ固定子磁極21は固定基台3に固定される。そ
の後、固定子磁極21の外周と対向する面に多極着磁さ
れた回転磁極9を保持するロータ6の回転軸12を軸受
筒4に挿入し、アウターロータ型ブラシレスDCモータ
が構成される。
【0015】上記実施例において、補助磁極板38の平
面形状は、かたかなの「コ」字状を呈しているので、固
定子磁極21の先端下側には補助磁極板38が存在せ
ず、このため界磁マグネットからの磁束の補足率が下が
ることになる。次の実施例はこのような不都合を解消し
たものである。図5に示すように、この実施例では、補
助磁極板38の中央に楕円形、八角形あるいは菱形の固
定子磁極挿通穴41を穿孔し、この穴41に固定磁極2
1の先端を強嵌合し、該固定子磁極41の角部を固定子
磁極挿通穴41の周縁に食い込ませて補助磁極板38を
固定する。
【0016】図6は本発明のさらに他の実施例を示す図
であり、ボビン32のフランジ部33に鉄板等の強磁性
体で構成した補完用極歯34をインサートモールドにて
ボビン32と一体化させたものである。なお、補完用極
歯34のボビン32への取付は前記インサートモールド
の他に溶着、接着等の手段を用いても良い。
【0017】上記の実施例では、補助極歯34あるいは
補助磁極板38が回転磁極9と対向する面は平面である
のでこれらの間のギャップが大きくなる。このような不
都合を避け、回転磁極9と補助磁極板38間のギャップ
36を小さくするために、図7に示すように、補助極板
38の回転磁極9に対向する面を回転磁極9の内周面に
沿って円弧状に形成すると良い。
【0018】本発明は、ブラシレスDCモータにかかわ
らず軟磁性体のコアを使用して突極部を構成する全ての
モータあるいは発電機に流用できることはもちろんであ
り、当然インナーロータ/アウターロータ両タイプにも
応用できることは明らかである。
【0019】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、回転子と
対向するボビンの鍔部に軟磁性体で形成した板状体を配
置し、該板状体はボビンの先端鍔の平面の大きさとほぼ
同じ大きさであり、中央に開けられた穴の周縁と固定磁
極の角部とが食い込み構造で板状体と固定子磁極とが固
定されていることを特徴とする回転電機の固定子構造を
提供しているので、界磁マグネットからの磁束の補足率
の下がりを防止させ、モータ特性の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例を示す断面図であ
る。
【図2】図2は、本発明の一実施例を示す正面図であ
る。
【図3】図3は、固定子磁極からボビンを引き抜いた状
態を示す分解斜視図である。
【図4】図4は、固定子磁極と補助磁極板との嵌合状態
を示す部分断面図である。
【図5】図5は、本発明の他の実施例を示す正面図であ
る。
【図6】図6は、本発明のさらに他の実施例を示す部分
斜視図である。
【図7】図7は、本発明のもう1つのさらに他の実施例
を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
1・・・・・基板 2・・・・・孔 3・・・・・固定基台 4・・・・・軸受筒 5・・・・・ピボット 6・・・・・ロータ 7・・・・・回転円板 8・・・・・外周 9・・・・・回転磁極 10・・・・・位置検出用永久磁石 11・・・・・回転軸取付板 12・・・・・回転軸 13・・・・・穴 14・・・・・ドライブピン 15・・・・・ばね板 16・・・・・取付基部 17・・・・・アーム部 18・・・・・駆動IC 21・・・・・固定子磁極 22・・・・・固定子捲線 23・・・・・突起 24・・・・・ボビン 25・・・・・端子 26・・・・・孔 27・・・・・本体 28・・・・・鍔部 29・・・・・端子台 30・・・・・先端鍔 31・・・・・ヨーク部 32・・・・・ボビン 33・・・・・フランジ部 34・・・・・補完用極板 35・・・・・鍔部 36・・・・・スロット 37・・・・・スリット 38・・・・・補助磁極板 39・・・・・レグ 40・・・・・ナイフエッジ 41・・・・・固定磁極挿通穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 正明 静岡県磐田郡浅羽町浅名1743−1 ミネ ベア株式会社開発技術センタ−内 (56)参考文献 特開 平6−233488(JP,A) 特開 平6−261475(JP,A) 実開 昭63−149179(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 3/46 H02K 1/16 H02K 21/22 H02K 29/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軟磁性体からなるアーマチュアコアの突極
    部に当該突極部毎にコイルを巻回したボビンを挿入した
    回転電機の固定子構造において、回転子と対向するボビ
    ンの鍔部に軟磁性体で形成した板状体を配置し、該板状
    はボビンの先端鍔の平面の大きさとほぼ同じ大きさで
    あり、中央に開けられた穴の周縁と固定磁極の角部とが
    食い込み構造で板状体と固定子磁極とが固定されている
    ことを特徴とする回転電機の固定子構造。
  2. 【請求項2】前記板状体は軟磁性の金属により形成され
    ていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の固
    定子構造。
  3. 【請求項3】前記板状体は軟鉄板であることを特徴とす
    る請求項2に記載の回転電機の固定子構造。
  4. 【請求項4】前記板状体の中央に開けられた穴の形状は
    菱形であることを特徴とする請求項1に記載の回転電機
    の固定子構造。
  5. 【請求項5】前記板状体の中央に開けられた穴の形状は
    楕円を含む円形であることを特徴とする請求項1に記載
    の回転電機の固定子構造。
  6. 【請求項6】前記板状体の中央に開けられた穴の形状は
    八角形であることを特徴とする請求項1に記載の回転電
    機の固定子構造。
  7. 【請求項7】前記回転電機はアウターロータ型ブラシレ
    スDCモータであることを特徴とする請求項1に記載の
    回転電機の固定子構造。
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