(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径φ12mm以下のインナロータマグネット型DCブラシレスモータにおいて、界磁コイルの外周部に位置する該モータのハウジングケースが、磁性材料からなる複数の円筒体が互いに電気的に絶縁された、少なくとも複数層以上の円筒状薄肉多層構造であることを特徴とするDCブラシレスモータ。
【請求項２】
ハウジングケースの前記薄肉多層構造における各層の電気絶縁手段が、電着塗装被膜であることを特徴とする請求項１に記載のDC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、主に医療用機器や精密測定装置などに利用されるDCブラシレスモータであり、より詳細には、輸液ポンプ又は透析用ポンプ等に用いられる外径φ12mm以下のインナーロータマグネット型DCブラシレスモータユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インナーロータマグネット型のDCブラシレスモータは、ハウジングケースとして磁性材料を切削加工、又はプレス加工等により形成した単一鋼塊の略円筒状のパーツ部品を用いるのが一般的であった。
【０００３】
例えば、図３に示すように、円筒状マグネット4とその中心を貫通するシャフト3からなるインナーロータ部を、円筒状ハウジングケース1の両端開口部に位置するフランジ2の軸中心位置で軸受6により回転自在に軸支し、これをハウジングケース1内周面に固定配置した界磁コイル5に転流通電することにより発生する回転磁界によりロータ部を回転駆動させるDCブラシレスモータがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記図３のようなインナーロータマグネット型DCブラシレスモータは、モータ動作時のロータ回転中に、ロータマグネット4の磁束が、磁性材料からなるハウジングケース1を横切るため、ハウジングケース1中にうず電流が流れ、鉄損が発生するという問題が以前から指摘されていた。
【０００５】
つまり従来のDCブラシレスモータの構成の場合、ハウジングケースが一体の単一鋼塊であるため、電気抵抗が小さく、うず電流が流れやすいため、結果的にうず電流損の増大や、発熱の促進を招いていた。
【０００６】
この改善のため、非磁性材料からなるハウジングケース内に、例えば厚み0.5mm程度の鋼板を軸方向に積層して収めた構造とすることにより、うず電流を流れにくくする手段が提案されているが、積層鋼板を内包するハウジングケースの厚み分、モータ外径寸法が増大してしまい、小径化が難しく、特に外径φ12mm以下の小径モータには適用が困難であった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、モータが外径φ12mm以下の小径なインナーロータマグネット型モータであっても、うず電流損を低減し、高効率で発熱の少ないモータを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係るDCブラシレスモータにあっては、外径φ12mm以下のインナロータマグネット型DCブラシレスモータにおいて、界磁コイルの外周部に位置する該モータのハウジングケースを、磁性材料からなる、互いに電気的に絶縁された、少なくとも複数層以上の円筒状薄肉多層構造とするものである。
【０００９】
この発明によれば、外径φ12mm以下のインナーロータマグネット型DCブラシレスモータであっても、バックヨークを兼ねたハウジングケースを磁性材料からなり、互いに電気的に絶縁された薄円筒体を複数層以上、径方向に密着積層した構造とすることにより、うず電流流路断面積（各層の薄円筒体断面積）が縮小し、またハウジングケースの電気抵抗が増加するので、うず電流が流れにくくなり、うず電流損を大幅に低減することができる。
【００１０】
一方、密着積層薄円筒体の厚みの総和（ハウジングケースの厚み）、すなわち総磁路断面積を維持することにより、電磁気学的に発生しうる軸トルクを低下させることなく、総合的に高性能化が図れる。
【００１３】
また、請求項２に係るDCブラシレスモータあっては、ハウジングケースの前記薄肉多層構造における各層の電気絶縁手段を、電着塗装被膜とするものである。
【００１４】
この発明によれば、絶縁膜を比較的容易に磁性材料表面に形成することができ、塗装原理上、円筒形状内壁面であっても均一に絶縁膜を形成することができる。また、コスト的にも有利である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるDCブラシレスモータの好適な実施の形態について、図面を参照し、その実施例を詳細に説明する。
なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、構造は一例とする。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る外径φ12mmのインナーロータマグネット型DCブラシレスモータの構成を示す側断面図である。この構造は、前記従来のインナーロータマグネット型DCブラシレスモータと同様に、円筒状マグネット4とその中心を貫通するシャフト3からなるインナーロータ部を、円筒状ハウジングケースの両端開口部に位置するフランジ2の軸中心位置で軸受6により回転自在に軸支し、これをハウジングケース内に固定配置した界磁コイル5に転流通電することにより発生する回転磁界により回転駆動させるモータであるが、ハウジングケースは、従来の鉄鋼材を切削、又はプレス加工等により形成した単一鋼塊の略円筒状のパーツ部品を用いるものではなく、図に示すように、鉄鋼材からなる、互いに電気的に絶縁された薄円筒体10、11を径方向に密着積層した構造となっている。
【００１７】
また、ハウジングケースを詳細に見てみると、図１丸枠内拡大図にパターン１として示すように、磁性体からなる薄円筒体11の全表面にエポキシ系カチオン電着塗装による膜厚10〜20μmの絶縁膜Cが形成され、さらに外側に密着して配された薄円筒体10とは互いに電気的に絶縁されている。
【００１８】
表１に本発明の実施と従来例との損失比率の比較値を示す。両者はハウジングケース構造が異なる以外、寸法・材質などを含め全く同一仕様である。またモータ駆動電圧は共にDC５Vとした。このとき損失比率ηLOSS (％)は、無負荷電流Ｉo (mA)および起動電流Ｉs (mA)を実測し、損失比率ηLOSS (％)＝[無負荷電流Ｉo (mA)／起動電流Ｉs (mA)］＊100の計算式により算出した。
【表１】
0004665080.tif 000002
【００１９】
前記表１の平均値を比較すると、従来例の損失比率が40.3％であるのに対し、本発明の実施例の損失比率は32.7％であり、明らかに本発明の効果が定量的に確認できた。
【００２０】
また、本発明のハウジングケースの構造は、層数２の場合、絶縁膜の形成の組み合わせにより、図２に示すパターン２と３が考えられる。図においてパターン２は、符号10の薄円筒体の全表面に電着塗装被膜Cを施したもので、パターン３は薄円筒体10,11各々の全表面に電着塗装被膜Cを施したものであり、どちらの場合も、本発明が目的とするうず電流損を低減する前記実施例と同様な効果が得られた。
【００２１】
前記電気絶縁手段は、本発明の実施例では電着塗装による絶縁膜を説明したが、絶縁手段はこれに限定されるものではない。例えば、一般的に知られる浸漬塗装、吹付塗装、粉体塗装等の各種塗装による絶縁膜であっても良い。また例えばポリイミド等の樹脂フィルムを各薄円筒体間に介在させても良い。
【００２２】
また本実施例では、ハウジングケースの構造について層数２の場合を一例として説明したが、層数３以上の構成では、電気絶縁膜形成の組み合わせは、上記図に示した３パターン以外の組み合わせが当然数多く考えられる。また層数は多いほど、うず電流流路断面積（各層の略円筒体断面積）が縮小し、ハウジングケースの電気抵抗が増加するため、うず電流がより流れにくくなり、うず電流損をさらに低減することができる傾向にある。
【００２３】
なお、この実施の形態では、外径φ12mmのインナーロータマグネット型DCブラシレスモータを例にとって説明したが、同様の構造のモータであれば、本発明を他のいずれのサイズのモータにも適用することもできるのは、言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るDCブラシレスモータ（請求項１および請求項２）によれば、たとえば外径φ12mm以下のインナロータマグネット型DCブラシレスモータにおいても、界磁コイルの外周部に位置する該モータのハウジングケースを、磁性材料からなる、互いに電気的に絶縁された、少なくとも複数層以上の円筒状薄肉多層構造、又は磁性材料からなる少なくとも片面を電気的に絶縁された薄葉帯を複数回以上円筒状に巻き付け、円筒状薄肉多層構造とすることにより、モータ外径の増大や諸特性を低下させることなく、うず電流損を低減することができ、負荷に与えることができる有効トルクの拡大、及び発熱の抑制によるモータの高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るDCブラシレスモータの構成を示す側断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係るハウジングケース構造の第２及び第３の構成例を示す説明図。
【図３】従来のDCブラシレスモータの構成を示す側断面図。
【符号の説明】
１       ハウジングケース
２       フランジ
３       シャフト
４       マグネット
５       界磁コイル
６       軸受
７       FPC給電部
８       FPC保持プレート
10, 11    薄円筒体
100, 110  インナーロータマグネット型DCブラシレスモータ
【図１】
0004665080.tif 000003
【図２】
0004665080.tif 000004
【図３】
0004665080.tif 000005