JPH01202143A

JPH01202143A - 外転型ブラシレスｄｃモータ

Info

Publication number: JPH01202143A
Application number: JP2633588A
Authority: JP
Inventors: Masanao Okuda; 正直奥田; Yuzuru Suzuki; 譲鈴木; Sakae Fujitani; 栄藤谷
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 1988-02-06
Filing date: 1988-02-06
Publication date: 1989-08-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH07108082B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、永久磁石ロータを用いるラジアル・エアギ
ャップ形のブラシレスＤＣモータにおけるステータの構
造に関するものである。

更に詳しく述べると、この発明は軟磁性金属板を折り曲
げて磁極片を形成した２個のステータヨークと、両ステ
ータヨーク間に配置される円環状コイルを具備し、両ス
テータヨーク間は筒状部によって磁気的に短絡されてお
り、前記磁極片と筒状部の一方又は両方にスリット、切
欠き又は穴を形成し、軸方向の磁気抵抗を増大させるこ
となく周方向の電気抵抗を大きくして渦電流損を抑えモ
ータ効率を向上させたブラシレスＤＣモータのステータ
に関するものである。

〔従来の技術〕

ブラシレスＤＣモータのステータ構造としては有鉄心形
と無鉄心形とがある。有鉄心形ステータは所定形状に打
ち抜いた電磁鋼板を多数枚積層し、そのスロット部に巻
線する構造である。

この場合スロット内面に絶縁を施し、各スロットに分割
して巻線を行う。

このような有鉄心形ステータでは、上記のように各スロ
ットに分割して巻線を施さなければならないため、巻線
作業が複雑となりコストアップの要因となっている。

これに対して無鉄心形ステータは巻線の面では有利であ
るが、当然のことながら鉄心が無いため磁気回路の効率
が悪く、従って所望のモータ性能を実現させるためには
高性能の永久磁石が必要となり高価になることは避けら
れない。

そこで本発明者等は先に、このような課題を解決できる
ものとして、軟磁性金属板を折り曲げてロータ磁石の磁
極数の半数の磁極片を形成。

した２個のステータヨークによって各磁極片がロータ磁
石と対面するように円環状コイルを挾み込みむステータ
構造を有するブラシレスＤＣモータを提案した（特願昭
６２−１７７３９９号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

この種のステータでは、磁気回路上、ステータヨークの
果たす役割が大きく、特にその形状はモータ特性（効率
）に大きな影響を及ぼす。

モータ駆動の際にコイルに通電すると、２個のステータ
ヨークを磁気的に短絡している筒状部に軸方向に変化す
る磁束が生じ、そのため筒状部の側面周方向に渦電流が
流れる。またステータヨークやエアギャップを介して磁
石と対向している磁極片にも渦電流が生じる。これら渦
電流によるジュール損失（渦電流損）が大きく、モータ
効率が悪い問題があった。

特にモータ速度が大きくコイルに流す交番電流の周期が
短くなる程、渦電流による損失が大きくなる。

この発明の目的は、上記のような技術的課題を解決し、
ステータヨークに生じる渦電流損を減少させ、モータ効
率の向上を回ることのできるブラシレスＤＣモータのス
テータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成できるこの発明は、ロー９　ｉｆｆ石と
ステータ磁極片との間でラジアル方向にエアギャップを
有する構造をもつブラシレスＤＣモータのステータにお
いて、軟磁性金属板を折り曲げて磁極片を形成したステ
ークヨークと、両ステータヨーク間に配置される円環状
コイルとを具備し、両ステータヨークの間は筒状部によ
って磁気的に短絡されており、該筒状部又は磁極片にス
リット、切欠き又は穴を形成したブラシレスＤＣモータ
のステータである。

スリット、切欠き又は穴は筒状部のみ、又は磁極片のみ
に形成されていてもよいし、筒状部と磁極片の両方に形
成されていてもよい。

スリットは極力細くして軸方向に形成するの・が望まし
い、穴の場合は小径にして軸方向に多数個並べて形成す
るのがよい。

ステータヨークの構造としては、筒状部も一体的に絞り
加工により成形し、両方のステータヨークの筒状部を嵌
合させるようにしてもよい。

また筒状部を両ステータヨークとは別個の軟磁性材料で
製作しステータヨークに結合するようにしてもよい。そ
の場合には、軟磁性材の粉末が充填された樹脂でモール
ド成形することもできる。

なおここで「筒状」とは、円筒状のみならず、多角筒状
、その他の異形の筒状を含む広い概念の用語として用い
ている。

この発明はアウターロータ型にもインナーロータ型にも
適用できる。

〔作用〕

ステータヨークは軟磁性金属板のプレス加工等によって
製作される。両ステータヨーク間を磁気的に短絡する筒
状部は、ステータヨークと一体の場合もあるしステータ
ヨークとは別部材とし所定形状に製作してステータヨー
クと結合する場合もある。コイルは単純な円環状であり
、コイル完成後に両側からステータヨークで挾めばよい
ため、自動巻線機を用いることによって簡単に巻線でき
る。

コイルを挾む２個のステータヨークの各磁極片は円周上
に配列されてロータ磁石と対面し、ラジアル方向のエア
ギャップが形成される。ロータ磁石の位置は磁極検出器
によって検出され、それに応じたタイミングでコイルに
通電することによってロータは連続回転する。

コイルへの通電によってステータヨークの筒状部には軸
方向に交番磁束が流れる。これによって筒状部には側面
周方向に渦電流が流れようとする。しかしこの発明では
筒状部にスリット、切欠き、穴等が形成されているため
、周方向の電気抵抗が大きくなり、電流が流れ難くなる
ため渦電流による損失を抑えることができる。このとき
スリットや切欠きを軸方向に細長く設けたり、多数の穴
を軸方向に配列すると、周方向の電気抵抗は大きくなる
が軸方向の磁気抵抗は大きくなり難く良好な結果が得ら
れる。

筒状部に代えて磁極片にスリット、切欠き、穴等を形成
しても同様の理由により渦電流損失は抑制される。

従って筒状部と磁極片の両方にスリット等を入れると更
に良好なモータ特性が得られることになる。

筒状部をステータヨークとは別個の部材で構成すれば、
ステータヨークの構造が簡略化されプレス加工が容易と
なる。また構造が簡単になるため部品の高精度化が可能
となるし、両ステータヨークを同一形状にできる。更に
はステータヨークの板厚にかかわらず筒状部の断面積お
よび材質を任意に変えることができ、磁気回路の設計が
容易になる。

〔実施例〕

第１図はこの発明を４極アウターロータ型ブラシレスＤ
Ｃモータに適用した一例を示す分解斜視図である。

ロータ１０は、カップ状のロータヨーク１２の内周面に
ロータ磁石１４を貼着すると共に、中心部に固定したブ
ツシュ１６によってシャフト１８を嵌着した構造である
。ロータ磁石１４はリング状の永久磁石からなり、ラジ
アル方向に４極着磁が施されている。勿論、複数のセグ
メント状の永久磁石を組み合わせたものでもよい。

それに対してステータ２０は、軟磁性金属板の外周側を
折り曲げ加工した第１および第２のステータヨーク２２
．２４によって円環状コイル２６を挾み込む構造である
。ここで第１および第２のステータヨーク２２．２４は
、それぞれ中央から反対方向に扇形に広がり外周側にそ
れぞれ磁極片２８．２９を形成すると共に内周側に円筒
部３０．３１を一体的に形成した構造をなす。

この実施例の特徴は、両ステータヨーク２２゜２４の円
筒部３０．３１に、軸方向のスリット６０．６１を形成
した点である。ここではスリ・ット６０．６１は、中心
軸に対称的に２本ずつ設けられている。

コイル２６は、巻芯の両端にフランジを有するボビン３
２に巻線３３を施し、巻線端末をビン端子３４に絡げて
接続した構造である。

第１および第２のステータヨーク２２．２４は、それら
の磁極片２８．２９の外面が丁度ロータ磁石１４の内面
と対向するようにして、−方の円筒部３１が他方の円筒
部３０内に嵌入し、しかもそれらの磁極片はエアギャッ
プが形成される円周上で磁気的なアンバランスが生じる
ように（即ち、両ステータヨークがなす空間角が非直角
になるように）＆ｌＩみ合わせられる。これらの位置決
めと固定は、コイルポビン３２の両外面にそれぞれ設け
た樹脂突起３５と両ステータヨーク２２．２４に穿設し
た穴３６．３７との嵌合と前記樹脂突起３５の熱カシメ
によって行う。

そしてロータ磁石１４の近傍にホール素子等の磁極検出
器３８を取り付ける。この磁極検出器３８は第１および
第２のステータヨーク２２゜２４を組み合わせた時、そ
れらを励磁する際にその磁気的中性点の近傍に設けるの
が望ましい。

このような基本構造をなすブラシレスＤＣモータを利用
したファンモータの一例の断面を第２図に示す。前記各
部材と対応する部分には同一符号を付し、それらについ
ての説明は省略する。合成樹脂により一体成形したイン
ペラ（羽根車）４０の内側にロータヨーク１２が嵌入し
、熱カシメにより固定する。ロータｌＯのシャフト１８
は、ケース４２に取り付けられている軸受４４，４５に
より回転自在に支持され、バネ４６で予圧をかけた状態
でＥリング４８により保持される。ステータはケース４
２に取り付けられる。

ケース４２の内側には回路基板５０がネジ５１によって
取り付けられている。なおこの回路基板５０には、コイ
ル励磁切換論理回路やスイッチング素子、磁極検出器３
８等が実装されており、コイル２６のピン端子３４もこ
の回路。

基板５０に取り付けられる。必要な電力は外部からコー
ド５２により供給される。

上記の実施例のブラシレスＤＣモータでは、コイル２６
を挾む２個のステータヨーク２２゜２４の各磁極片２８
．２９は円周上に配列されてロータ磁石と対面し、ラジ
アル方向のエアギャップが形成される。ロータ磁石１４
の位置は磁極検出器３８によって検出され、それに応じ
たタイミングでコイルに通電することによってロータは
連続回転する。

コイル２６への通電によってステータヨーク２２．２４
の円筒部３０．３１には軸方向に変化する磁束が生じる
。これによって円筒部３０゜３１には側面円周方向に渦
電流が流れようとする。しかし円筒部３０．３１にスリ
ット６０゜６１が形成されているため、円周方向の電気
抵抗が大きく、そのため渦電流が抑えられ、結果として
損失を減少させることができる。

なお円筒部に形成するスリットの形状や形成個数は適宜
変更できる。第３図に示す実施例はスリット６２をステ
ータヨーク２２の円筒部３０の上端から下端まで形成し
た例である。

スリットに代えて穴を形成してもよい。第４図はその一
例を示している。ステータヨーク２４の円筒部３１に軸
方向に多数の穴６３を並べて形成している。ここでは軸
対称に４列設けている。

第５図〜第７図は磁極片にスリットや切欠きを形成した
例である。第５図ではステータヨーク２２の磁極片２８
に軸方向に延びるスリット６４を３本ずつ形成している
。またステータヨーク２２の扇形平板部にも放射方向に
延びる長穴６８を形成しである。第６図では角形の切欠
き６５を中央に１個所膜けている。第７図のように、更
に大きな放物線状の切欠き６６を中心部に入れてもよい
。しかしあまり大きすぎると磁極片としての機能が阻害
されるから、それを考慮して適当な大きさに設定する。

これら磁極片にスリットや切欠き、穴等を設けた場合も
円筒部にスリット等を形成したのと同様の理由により渦
電流損失１は減少する。

従って上記の説明から、円筒部と磁極片の両方にスリッ
ト、切欠き、穴等を設けてもよく、そうすると更に渦電
流損失を低減させることができる。

上記実施例は円筒部がステータヨークと一体的にプレス
成形されており、両方のステータヨークの円筒部が嵌合
する構造になっているが、円筒部を両ステータヨークと
は別個の軟磁性材から製作し、２個のステータヨークと
１個の円筒部とを結合して間にコイルを配置したステー
タ構造でも本発明を適用することができる。

以上この発明の好ましい実施例について詳述したが、本
発明はこのような構成のみに限定されるものではない、
上記の実施例は２個のステータヨークと１個のコイルを
存するステータを１個用いたものであるが、そのような
ステータを複数個、軸方向に連設した構造のモータにも
適用できる。また上記の各実施例はアウターロータ型の
例であるが、この発明はインナーロータ型にも適用でき
る。

〔発明の効果〕

この発明は、上記のように軟磁性金属板を折り曲げて磁
極片を形成したステータヨークと、両ステータヨーク間
に配置される円環状コイルとを具備し、両ステータヨー
クの間は筒状部によって磁気的に短絡されており、該筒
状部又は磁極片にスリット、切欠き又は穴を形成したブ
ラシレスＤＣモータのステータであるから、コ　　　′
イルへの通電によってステータヨークの筒状部は軸方向
に磁束が変化し、これによって筒状部には周方向に渦電
流が流れようとするが、周方向の電気抵抗が大きく電流
が流れ難いため渦電流による損失を抑え、モータ効率を
向上させることができる。一方、磁極片にも磁束が流れ
るため渦電流が発生するが、切欠きゃ穴等を設けること
により上記と同様の効果を得ることができる。

特にスリットを軸方向に細長く設けたり、多数の穴を軸
方向に配列すると、周方向の電気抵抗は大きくなるが軸
方向の磁気抵抗は増大し難く良好な結果が得られる。

筒状部をステータヨークとは別個の部材で構成すれば、
ステークヨークの構造が簡略化されプレス加工が容易と
なり部品の高精度化が可能となるし、両ステータヨーク
を同一形状にできるため製作し易くなるし、ステータヨ
ークの板厚にかかわらず筒状部の断面積および材質を任
意に変えることができるので磁気回路の設計が容易とな
り、磁気回路効率の良い設計を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るブラシレスＤＣモータの一実施
例を示す分解斜視図、第２図はこの発明をファンモータ
に適用した場合の一例を示す断面図、第３図はステータ
ヨークの他の実施、例を示す斜視図、第４図〜第７図は
ステータヨークの更に他の実施例を示す斜視図である。１０・・・ロータ、１２・・・ロータヨーク、１４・・
・ロータ磁石、１８・・・シャフト、２０・・・ステー
タ、２２・・・第１のステータヨーク、２４・・・第２
のステータヨーク、２６・・・円環状コイル、２８゜２
９・・・磁極片、３０．３１・・・円筒部、３８・・・
磁極検出器、６０，６１．６４・・・スリット、６３・
・・穴、６５．６６・・・切欠き。特許出願人　　ミネベア株式会社第１図第２図第３図　　　　第４図

Claims

【特許請求の範囲】

１．　ロータ磁石とステータ磁極片との間でラジアル方
向にエアギャップを有する構造をもつブラシレスＤＣモ
ータのステータにおいて、軟磁性金属板を折り曲げて磁
極片を形成したステータヨークと、両ステータヨーク間
に配置される円環状コイルとを具備し、両ステータヨー
クの間は筒状部によって磁気的に短絡されており、該筒
状部にスリット、切欠き又は穴が形成されていることを
特徴とするブラシレスＤＣモータのステータ。
２．　ロータ磁石とステータ磁極片との間でラジアル方
向にエアギャップを有する構造をもつブラシレスＤＣモ
ータのステータにおいて、軟磁性金属板を折り曲げて磁
極片を形成したステータヨークと、両ステータヨーク間
に配置される円環状コイルとを具備し、両ステータヨー
クの間は筒状部によって磁気的に短絡されており、前記
磁極片にスリット、切欠き又は穴が形成されていること
を特徴とするブラシレスＤＣモータのステータ。
３．　ロータ磁石とステータ磁極片との間でラジアル方
向にエアギャップを有する構造をもつブラシレスＤＣモ
ータのステータにおいて、軟磁性金属板を折り曲げて磁
極片を形成したステータヨークと、両ステータヨーク間
に配置される円環状コイルとを具備し、両ステータヨー
クの間は筒状部によって磁気的に短絡されており、前記
筒状部と磁極片の両方にスリット、切欠き又は穴が形成
されていることを特徴とするブラシレスＤＣモータのス
テータ。
４．　スリット又は切欠きが軸方向に長く形成されてい
る請求項１、請求項２又は請求項３記載のステータ。
５．　穴は軸方向に多数個並べて形成されている請求項
１、請求項２又は請求項３記載のステータ。
６．　筒状部はステータヨークと一体的にプレス成形さ
れており、両方のステータヨークの筒状部が嵌合する請
求項４又は請求項５記載のステータ。
７．　筒状部は両ステータヨークとは別個の軟磁性材か
ら製作されている請求項４又は請求項５記載のステータ
。