(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルと、前記ステータコアの内側に設けられた円筒状のロータヨークと、このロータヨークの外周面に同ヨークの周方向に沿って設けられた複数のロータマグネットとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記ロータヨークを軟磁性材料にて形成し、このロータヨークの外周面に凸条部を前記ロータヨークと一体に且つ前記ロータマグネットの間に位置するように設けるとともに、前記凸条部に前記ロータマグネットとの磁気回路を形成し、かつ、孔部を前記ロータヨークの軸方向に沿って設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルと、前記ステータコアの内側に設けられた円筒状のロータヨークと、このロータヨークの外周面に同ヨークの周方向に沿って設けられた複数のロータマグネットとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記ロータヨークを軟磁性材料にて形成し、このロータヨークの外周面に凸条部を前記ロータヨークと一体に且つ前記ロータマグネットの間に位置するように設けるとともに、前記凸条部に前記ロータマグネットとの磁気回路を形成し、かつ、切欠部を設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項３】
ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルと、前記ステータコアの外側に設けられたカップ状のロータヨークと、このロータヨークの内周面に同ヨークの周方向に沿って設けられた複数のロータマグネットとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記ロータヨークを軟磁性材料にて形成し、このロータヨークの内周面に凸条部を前記ロータヨークと一体に且つ前記ロータマグネットの間に位置するように設けるとともに、前記凸条部に前記ロータマグネットとの磁気回路を形成し、かつ、孔部を前記ロータヨークの軸方向に沿って設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルと、前記ステータコアの外側に設けられたカップ状のロータヨークと、このロータヨークの内周面に同ヨークの周方向に沿って設けられた複数のロータマグネットとを備えたブラシレスモータにおいて、
前記ロータヨークを軟磁性材料にて形成し、このロータヨークの内周面に凸条部を前記ロータヨークと一体に且つ前記ロータマグネットの間に位置するように設けるとともに、前記凸条部に前記ロータマグネットとの磁気回路を形成し、かつ、切欠部を設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項５】
前記ロータマグネットは、希土類磁石である請求項１〜４いずれか記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にブラシレスモータはステータの内側にロータを有するインナーロータ型式とステータの外側にロータを有するアウターロータ型式とがあり、前者のブラシレスモータは、ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルとでステータを形成するとともに、ステータコアの内側に円筒状のロータヨークを設け、このロータヨークの外周面に複数のロータマグネットをロータヨークの周方向に等間隔に設けてロータを形成している。
【０００３】
一方、後者のブラシレスモータは、ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルとでステータを形成するとともに、ステータコアの外側にカップ状のロータヨークを設け、このロータヨークの内周面に複数のロータマグネットをロータヨークの周方向に等間隔に設けてロータを形成している。
【０００４】
ところで、このようなブラシレスモータは、ロータマグネットとしてフェライト磁石が従来より用いられているが、最近では、希土類磁石をロータマグネットとして用いたブラシレスモータも出現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
希土類磁石をロータマグネットとして用いたブラシレスモータは、希土類磁石がフェライト磁石よりも強い起磁力を有しているため、ロータの回転性能を高めることができるが、次のような問題があった。すなわち、希土類磁石をロータマグネットとしてブラシレスモータは、希土類磁石が高価であるため、コストが上昇するという問題があり、コストの上昇を抑えるために、ロータマグネットの数を減らすと、ロータの回転性能が低下する問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目的はロータの回転性能を低下させることなくロータマグネットの数を低減することのできるブラシレスモータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルと、前記ステータコアの内側に設けられた円筒状のロータヨークと、このロータヨークの外周面に同ヨークの周方向に沿って設けられた複数のロータマグネットとを備えたブラシレスモータにおいて、前記ロータヨークを軟磁性材料にて形成し、このロータヨークの外周面に凸条部を前記ロータヨークと一体に且つ前記ロータマグネットの間に位置するように設けるとともに、前記凸条部に前記ロータマグネットとの磁気回路を形成し、かつ、孔部を前記ロータヨークの軸方向に沿って設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルと、前記ステータコアの内側に設けられた円筒状のロータヨークと、このロータヨークの外周面に同ヨークの周方向に沿って設けられた複数のロータマグネットとを備えたブラシレスモータにおいて、前記ロータヨークを軟磁性材料にて形成し、このロータヨークの外周面に凸条部を前記ロータヨークと一体に且つ前記ロータマグネットの間に位置するように設けるとともに、前記凸条部に前記ロータマグネットとの磁気回路を形成し、かつ、切欠部を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルと、前記ステータコアの外側に設けられたカップ状のロータヨークと、このロータヨークの内周面に同ヨークの周方向に沿って設けられた複数のロータマグネットとを備えたブラシレスモータにおいて、前記ロータヨークを軟磁性材料にて形成し、このロータヨークの内周面に凸条部を前記ロータヨークと一体に且つ前記ロータマグネットの間に位置するように設けるとともに、前記凸条部に前記ロータマグネットとの磁気回路を形成し、かつ、孔部を前記ロータヨークの軸方向に沿って設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、ほぼ環状に形成されたステータコアと、このステータコアに設けられた複数のステータコイルと、前記ステータコアの外側に設けられたカップ状のロータヨークと、このロータヨークの内周面に同ヨークの周方向に沿って設けられた複数のロータマグネットとを備えたブラシレスモータにおいて、前記ロータヨークを軟磁性材料にて形成し、このロータヨークの内周面に凸条部を前記ロータヨークと一体に且つ前記ロータマグネットの間に位置するように設けるとともに、前記凸条部に前記ロータマグネットとの磁気回路を形成し、かつ、切欠部を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４いずれかに係る発明において、前記ロータマグネットは、希土類磁石であることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示すブラシレスモータの断面図である。図１において、１は樹脂等のモールド材を円筒状に成形してなるモータハウジングであり、このモータハウジング１の内部には、ステータコア２が設けられている。
【００１３】
ステータコア２は例えば鉄等の軟磁性材料からなる複数のリングプレートを重ね合わせて形成されており、このステータコア２の内周部には、鉄心部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉがステータコア２の周方向に沿って等間隔に突設されている。
【００１４】
鉄心部３ａ〜３ｉはステータコア２と一体に形成されており、これらの鉄心部３ａ〜３ｉには、それぞれステータコイル４が巻回されている。
ステータコア２の内周側には、ロータ５が回転自在に設けられている。このロータ５は、図２に示すように、円筒状に形成されたロータヨーク６を有しており、ロータヨーク６の中心部には、モータシャフト７が圧入されている。
【００１５】
ロータヨーク６の外周面には、図２に示すように、ロータマグネットとしての希土類磁石８ａ，８ｂ，８ｃがロータヨーク６の周方向に沿って等間隔に設けられている。これらの希土類磁石８ａ，８ｂ，８ｃはロータヨーク６の外周面に接着剤にて取付けられており、どちらか一方の磁極（例えばＮ極）をステータコア２の内周面に対向させている。
【００１６】
ロータヨーク６は磁気抵抗の小さい磁性材、好ましくは透磁率の大きい軟質磁性材（例えば純鉄、軟鋼、ケイ素鋼等）にて形成されており、このロータヨーク６の外周面には、図２に示すように、凸条部９ａ，９ｂ，９ｃがロータヨーク６の軸方向に沿って設けられている。
【００１７】
凸条部９ａ〜９ｃはロータヨーク６と一体に形成されており、希土類磁石８ａ，８ｂ，８ｃの間に位置するようにロータヨーク６の外周面に設けられている。そして、これらの凸条部９ａ〜９ｃは希土類磁石８ａ，８ｂ，８ｃの厚みをほぼＬｍｍとすると、ロータヨーク６の外周面からほぼＬｍｍだけ突出しており、各凸条部９ａ〜９ｃには、図２に示すように、扇状の孔部１０ａ，１０ｂ，１０ｃがロータヨーク６の軸方向に沿って設けられている。
【００１８】
上述した第１の実施形態では、ロータヨーク６を磁気抵抗の小さい磁性材（好ましくは軟質磁性材）で形成し、このロータヨーク６の外周面に凸条部９ａ，９ｂ，９ｃをロータヨーク６と一体に且つ希土類磁石８ａ，８ｂ，８ｃの間に位置するように設けることにより、凸条部９ａ，９ｂ，９ｃが希土類磁石８ａ，８ｂ，８ｃと磁気回路を形成する。そして、ロータヨーク６の内部磁気抵抗をＲ、希土類磁石８ａ，８ｂ，８ｃの起磁力をＦとすると、例えば凸条部９ａと希土類磁石８ａとによって形成される磁気回路の磁束Φは、
Φ＝Ｆ／Ｒ        ……（１）
で表される。
【００１９】
したがって、上述した第１の実施形態では、ロータヨーク６を磁気抵抗の小さい磁性材で形成するほど凸条部９ａと希土類磁石８ａとによって形成される磁気回路の磁束Φを希土類磁石８ａの起磁力Ｆに近付けることができ、これによりロータヨークの外周面に６個の希土類磁石を設けたロータと同等の回転性能が得られるので、ロータの回転性能を低下させることなくロータマグネットとしての希土類磁石を６個から３個に低減することができる。
【００２０】
また、上述した第１の実施形態では、凸条部９ａ，９ｂ，９ｃに孔部１０ａ，１０ｂ，１０ｃをロータヨーク６の軸方向に沿って設けたことにより、ロータヨーク６の軽量化及び低慣性モーメント化が図れるので、応答性の高いブラシレスモータを得ることができる。
【００２１】
なお、上述した第１の実施形態では、ロータヨーク６の軽量化及び低慣性モーメント化を図るために、凸条部９ａ，９ｂ，９ｃに孔部１０ａ，１０ｂ，１０ｃをロータヨーク６の軸方向に沿って設けたが、ロータヨーク６に孔部１０ａ，１０ｂ，１０ｃをロータヨーク６の軸方向に沿って設けても良い。また、図３および図４に示すように、孔部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの代わりに、複数の切欠部１１を凸条部９ａ，９ｂ，９ｃの側部に設けても同様の効果が得られ、さらに複数の切欠部１１をロータヨーク６に設けても良い。
【００２２】
また、上述した第１の実施形態では、ロータマグネットの数を６個から３個に低減するために、ロータヨーク６の外周面に３つの凸条部９ａ，９ｂ，９ｃをロータヨーク６と一体に且つ希土類磁石８ａ，８ｂ，８ｃの間に位置するように設けたが、ロータマグネットの数を４個から２個に低減する場合には、ロータヨーク６の外周面に２つの凸条部９ａ，９ｂをロータヨーク６と一体に且つ希土類磁石８ａ，８ｂの間に位置するように設ければ良い。また、ロータマグネットの数を２個から１個に低減する場合には、図５に示すように、ロータヨーク６の外周面に１つの凸条部９ａをロータヨーク６と一体に設ければ良い。
【００２３】
次に、本発明の第５の実施形態を図６及び図７を参照して説明する。図６において、２１は樹脂等のモールド材を円筒状に成形してなるモータハウジングであり、このモータハウジング２１の内部には、モータシャフト２２が設けられている。このモータシャフト２２は一対のベアリング２３ａ，２３ｂにより回転自在に支持されており、これらのベアリング２３ａ，２３ｂを保持するベアリングブラケット２４の外周部には、ステータコア２５が固設されている。
【００２４】
ステータコア２５は例えば鉄等の軟磁性材料からなる複数のリングプレートを重ね合わせて形成されており、このステータコア２５の外周部には、図７に示すように、鉄心部２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｈ，２６ｉがステータコア２５の周方向に沿って等間隔に突設されている。
【００２５】
鉄心部２６ａ〜２６ｉはステータコア２５と一体に形成されており、これらの鉄心部２６ａ〜２６ｉには、それぞれステータコイル２７が巻回されている。
ステータコア２５の外周側には、ロータヨーク２８が設けられている。このロータヨーク２８はカップ状に形成されており、その中心部には、モータシャフト２２が圧入されるボス部２９が設けられている。
【００２６】
ロータヨーク２８の内周面には、図７に示すように、ロータマグネットとしての希土類磁石３０ａ，３０ｂ，３０ｃがロータヨーク２８の周方向に沿って等間隔に設けられている。これらの希土類磁石３０ａ，３０ｂはロータヨーク２８の内周面に接着剤にて取付けられており、どちらか一方の磁極（例えばＮ極）をステータコア２５の外周面に対向させている。
【００２７】
ロータヨーク２８は磁性材、好ましくは透磁率の大きい軟質磁性材（例えば純鉄、軟鋼、ケイ素鋼等）にて形成されており、このロータヨーク２８の内周面には、図７に示すように、凸条部３１ａ，３１ｂ，３１ｃがロータヨーク２８の軸方向に沿って設けられている。これらの凸条部３１ａ，３１ｂ，３１ｃはロータヨーク２８と一体に形成されており、希土類磁石３０ａ，３０ｂ，３０ｃの間に位置している。また、凸条部３１ａ，３１ｂ，３１ｃはロータヨーク２８の内周面に設けられた希土類磁石３０ａ，３０ｂ，３１ｃの厚みをＬｍｍとすると、ロータヨーク２８の内周面からほぼＬｍｍだけ突出している。そして、ロータヨーク２８の外周部には、図７に示すように、扇形状の切欠部３２ａ，３２ｂ，３２ｃがロータヨーク２８の周方向に沿って等間隔に設けられている。
【００２８】
上述した第５の実施形態では、ロータヨーク２８を磁気抵抗の小さい磁性材（好ましくは軟質磁性材）で形成し、このロータヨーク２８の内周面に凸条部３１ａ，３１ｂ，３１ｃをロータヨーク２８と一体に且つ希土類磁石３０ａ，３０ｂ，３０ｃの間に位置するように設けることにより、凸条部３１ａ，３１ｂ，３１ｃが希土類磁石３０ａ，３０ｂ，３０ｃと磁気回路を形成する。そして、ロータヨーク２８の内部磁気抵抗をＲ、希土類磁石３０ａ，３０ｂ，３０ｃの起磁力をＦとすると、例えば凸条部３１ａと希土類磁石３０ａとによって形成される磁気回路の磁束Φは
Φ＝Ｆ／Ｒ        ……（２）
となる。
【００２９】
したがって、上述した第５の実施形態では、ロータヨーク２８を磁気抵抗の小さい磁性材で形成するほど凸条部３１ａと希土類磁石３０ａとによって形成される磁気回路の磁束Φを希土類磁石３０ａの起磁力Ｆに近付けることができ、これによりロータヨークの外周面に６個の希土類磁石を設けたロータと同等の回転性能が得られるので、ロータの回転性能を低下させることなくロータマグネットとしての希土類磁石を６個から３個に低減することができる。
【００３０】
また、上述した第５の実施形態では、ロータヨーク２８の外周部に切欠部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けたことにより、ロータヨーク２８の軽量化及び低慣性モーメント化が図れるので、応答性の高いブラシレスモータを得ることができる。
【００３１】
さらに、上述した第５の実施形態では、ロータヨーク２８の外周部に切欠部３２ａ，３２ｂ，３２ｃをロータヨーク２８の周方向に沿って等間隔に設けたことにより、ロータヨーク２８の回転バランスを損なうことなくロータヨーク２８の軽量化及び低慣性モーメント化を図ることができる。
【００３２】
なお、上述した第５の実施形態では、ロータヨーク２８の軽量化及び低慣性モーメント化を図るために、ロータヨーク２８の外周部に切欠部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けたが、図８に示すように、ロータヨーク２８に扇形状の孔部３３ａ，３３ｂ，３３ｃをロータヨーク２８の周方向に沿って等間隔に設けても同様の効果が得られる。
【００３３】
また、上述した第１及び第５の実施形態では、希土類磁石をロータマグネットとして用いたブラシレスモータに本発明を適用したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えばフェライト磁石をロータマグネットとして用いたブラシレスモータにも適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１乃至請求項５に係る発明によれば、ロータの回転性能を低下させることなくロータマグネットの数を低減できるとともに、ロータヨークの軽量化及び低慣性モーメント化を図ることのできるブラシレスモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブラシレスモータの断面図。
【図２】図１に示すロータの正面図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すロータヨークの正面図。
【図４】本発明の第３の実施形態を示すロータヨークの正面図。
【図５】本発明の第４の実施形態を示すロータヨークの正面図。
【図６】本発明の第５の実施形態を示すブラシレスモータの断面図。
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図８】本発明の第６の実施形態を示すロータの正面図。
【符号の説明】
１，２１…モータハウジング
２，２５…ステータコア
４，２７…ステータコイル
６，２８…ロータヨーク
８ａ，８ｂ，８ｃ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…希土類磁石
９ａ，９ｂ，９ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…凸条部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…孔部
１１，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…切欠部
【図１】
0003599145.tif 000002
【図２】
0003599145.tif 000003
【図３】
0003599145.tif 000004
【図４】
0003599145.tif 000005
【図５】
0003599145.tif 000006
【図６】
0003599145.tif 000007
【図７】
0003599145.tif 000008
【図８】
0003599145.tif 000009