(57)【要約】【課題】  インダクタンスを増加し、ＰＷＭ駆動時のモータ鉄損を抑制できるスロットレス形ブラシレスＤＣモータを提供する。【解決手段】  同心的に所定の空隙７をもって配置した固定子鉄心３と中空穴を有する回転子鉄心５より構成され、空隙７に面する固定子鉄心３の周面上に絶縁体６を介して集中巻コイル２を等間隔に固着するとともに、回転子鉄心５に所定の磁極を構成するよう永久磁石４を等間隔に配置して成るスロットレス形ブラシレスDCモータにおいて、  固定子鉄心３を積層電磁鋼板によって円筒形状に形成するとともに、集中巻コイル２の空芯部に軟磁性体の突起１を設けた。【選択図】図１
2009284568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心的に所定の空隙をもって配置した固定子鉄心と中空穴を有する回転子鉄心より構成され、前記空隙に面する前記固定子鉄心の周面上に絶縁体を介して集中巻コイルを等間隔で固着するとともに、前記回転子鉄心に所定の磁極を構成するよう永久磁石を等間隔に配置して成るスロットレス形ブラシレスDCモータにおいて、
前記固定子鉄心を積層電磁鋼板によって円筒形状に形成するとともに、前記集中巻コイルの空芯部に軟磁性体の突起を設けたことを特徴とするスロットレス形ブラシレスDCモータ。
【請求項２】
前記空隙内に、円筒形状の磁性体を前記突起に密着するように設けたことを特徴とする請求項１に記載のスロットレス形ブラシレスDCモータ。
【請求項３】
前記集中巻コイルの空芯部の幅とコイルピッチの比率が0.45以上となるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のスロットレス形ブラシレスDCモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＦＡ、ＯＡに使用されるブラシレスＤＣモータにおいて、特にスロットレス形ブラシレスＤＣモータ固定子の電機子の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスロットレス形ブラシレスＤＣモータの固定子はスロットを持たない円筒状の積層電磁鋼板に絶縁シートを介して電機子コイルを固着することで構成されている。例えば、図３は実公平７−５０８６７号公報に示されている例で、永久磁石回転子１８と該永久磁石回転子１８を囲む積層構造の固定子鉄心１１との間の空隙２１内において、固定子鉄心１１の円筒上内面と両端面を覆って固定子鉄心１１に固着された絶縁物製カバー１２と、該絶縁物製カバー１２の内面に磁極対数の3倍の個数、突設されて単層巻コイル１３が装着される突起１７とを有し、単層巻コイル１３はコイルサイド１４同士を互いに接して絶縁物製カバー１２の内面に整列させられてコイルエンド１５で絶縁物製カバー１２の両端面を覆うよう構成されている。
【特許文献１】実公平７−５０８６７号公報
【特許文献２】特開平１−３１５２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来例のスロットレス形ブラシレスＤＣモータでは磁気的ギャップが大きく、電機子巻線インダクタンスが小さくなる。したがってモータの電気的時定数が小さくなるので、PWMアンプと組み合わせて駆動した場合、電流波形に含まれる高調波成分が大きくなり鉄損が増加するという問題点があった。電機子巻線インダクタンスを大きくする方法として、固定子に小さなスロットを設け、電機子巻線を小スロットとギャップに分割して配置したモータを本出願人が出願しているが（特開平１−３１５２４３号公報を参照）、コイルを分割配置するため、生産性が悪いという問題があった。
そこで本発明は、インダクタンスを増加し、ＰＷＭ駆動時のモータ鉄損を抑制できるスロットレス形ブラシレスＤＣモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため，本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、同心的に所定の空隙をもって配置した固定子鉄心と中空穴を有する回転子鉄心より構成され、前記空隙に面する前記固定子鉄心周面上に絶縁体を介して集中巻コイルを等間隔で固着するとともに、前記回転子鉄心に所定の磁極を構成するよう永久磁石を等間隔に配置して成るスロットレス形ブラシレスDCモータにおいて、
前記固定子鉄心を積層電磁鋼板によって円筒形状に形成するとともに、前記集中巻コイルの空芯部に軟磁性体の突起を設けたものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスロットレス形ブラシレスDCモータにおいて、前記空隙内に、円筒形状の磁性体を前記突起に密着するように設けたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のスロットレス形ブラシレスDCモータにおいて、前記集中巻コイルの空芯部の幅とコイルピッチの比率が0.45以上となるように構成したものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、等価磁気ギャップが減少するため固定子コイルの自己インダクタンスを増加することができる。従って、PWMアンプと組み合わせて駆動した場合の電流波形に含まれる高調波成分が抑制され鉄損を低減することができる。
また、同一の永久磁石投入量の場合、空隙の磁束密度を高めることができるので、モータの効率が向上する。空隙磁束密度を同一とした場合は、永久磁石を小さくすることができるのでコストダウンが可能となる。
さらにコイルを自己融着線を用いてプレワインディングし、コイル空芯部を軟磁性突起で位置決めすることでコイルを正確に配置でき、コイルが固定子鉄心に支えられる構造となるため、コイルの固着強度が増し信頼性の高いスロットレス形ブラシレスＤＣモータの製作が可能となる。
請求項２に記載の発明によると、突起部に接するように、永久磁石対向面に軟磁性材料で構成された円筒形状の磁性体を固着することで、コイルの鎖交磁束数が増加するため、モータの更なる効率向上が実現できる。
請求項３に記載の発明によると、突起部の磁気飽和が発生しないため、洩れ磁束が減少し、モータの効率が向上するとともに、電流に対するトルク直線性に優れたモータを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の実施例１におけるスロットレス形ブラシレスＤＣモータを示す図（正断面図）である。本例は８極、６コイルのインナーロータ形モータの例を示している。固定子鉄心３は珪素鋼板を積層して構成されている。軟磁性の突起１は固定子鉄心３と一体化されており、固定子鉄心３の内周面に６個打ち抜かれている。突起１の形状は集中巻コイル（以降、単に「コイル」と呼ぶ）２の空芯部の形状と略同一となっており、コイル２は絶縁体６を介して突起１に固定される。また、コイル２をボビンにプレワインディングしたものを突起１に固着しても良い。
【０００８】
コイル２の空芯部の幅をｘとすると、xはコイルピッチCpに対して以下の式を満足するよう選定されている。
X／Cp  ≧  0.45                                          （１）
以下に、（１）式の導出過程を説明する。永久磁石４の磁束は突起１に集中するため、突起幅Wtは突起部が飽和しないよう選定する必要がある。空隙の磁束密度Bgを0.8T、突起１の飽和磁束密度Bsを1.8Tとすればコイル２の空芯幅ｘは突起幅Wtとほぼ同一なので次式が成立する。
Bg・Cp／Wt  ≦  Bs                                      （２）
∴  Bg／Bs  ≦  Wt／Cp
∴  Bg／Bs  ≦  ｘ／Cp
∴  0.8／1.8  ≦  ｘ／Cp
∴  ｘ／Cp  ≧  0.444
この結果から、
X／Cp  ≧  0.45
とした。
【０００９】
本例においてコイル２は自己融着線を用いて、固定子鉄心３の内周面に合うようR成形されたもので、コイル２が等間隔となるように絶縁体６を介して、突起１に固着することで、コイル２の正確な位置決め固定ができる。
コイル２が所定の磁極を構成するよう結線し、固定子８を形成する。永久磁石４は軟磁性体で構成された回転子鉄心５の表面に隣り合う磁極が互いに異極となるよう交互に固着され、空隙７を介してコイル２と対向するよう配置される。回転子鉄心５はシャフトと一体に固着され、図示しない軸受けにより回転自在に支承され、モータを構成する。
【実施例２】
【００１０】
図２は本発明の実施例２におけるスロットレス形ブラシレスＤＣモータを示す図（正断面図）である。本例は上述の実施例１の突起１に密着するように、永久磁石４の対向面に軟磁性材料で構成された円筒形状の磁性体９を固着したものである。その他の構成については実施例１と同一である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１におけるスロットレス形ＤＣブラシレスモータを示す図（正断面図）
【図２】本発明の実施例２におけるスロットレス形ＤＣブラシレスモータを示す図（正断面図）
【図３】従来例のスロットレス形ＤＣブラシレスモータを示す図
【符号の説明】
【００１２】
１  突起
２  集中巻コイル
３  固定子鉄心
４  永久磁石
５  回転子鉄心
６  絶縁体
７  空隙
８  固定子
９  円筒形状の磁性体
【図１】
2009284568.tif 000003
【図２】
2009284568.tif 000004
【図３】
2009284568.tif 000005