JPH09275652A - Dcブラシレス用モータのロータ - Google Patents

Dcブラシレス用モータのロータ

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JPH09275652A
JPH09275652A JP8082730A JP8273096A JPH09275652A JP H09275652 A JPH09275652 A JP H09275652A JP 8082730 A JP8082730 A JP 8082730A JP 8273096 A JP8273096 A JP 8273096A JP H09275652 A JPH09275652 A JP H09275652A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ロータの質量の軽減を図り、イナーシャを低く
して、モータとしての応答性を向上させたDCブラシレ
スモータのロータを提供する。 【解決手段】円筒体からなるヨーク10と、断面円弧状
に形成され、上記ヨークの外周面もしくは内周面に、か
つヨークの軸方向に沿って取着される複数のマグネット
11とを具備し、上記ヨークは、上記各マグネットの極
中心の延長上に沿う部位に空間部であるスロット12が
設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DCブラシレスモ
ータのロータに関する。
【0002】
【従来の技術】家庭用機器から産業用機器に至るまでの
広い範囲で、駆動源としてのモータが用いられている。
上記モータは、普通、ACモータが採用されており、こ
れは回転軸に外嵌される円筒状のロータと、このロータ
外周面と狭小の間隙を存して配置され、密閉ケースの内
周壁に固定されるステータとから構成される。
【0003】しかるに、このようなACモータは原理的
にすべりが避けられず、効率の向上が容易には得られな
い。これに対して、DCモータはACモータと比較して
すべりがなく、効率向上が望まれるところから、採用化
が促進されている。
【0004】上記DCモータも、基本的な構成はACモ
ータと同様、回転子であるロータと、固定子であるステ
ータとから構成されることには変わりがない。従来、た
とえば図5に示すように、DCブラシレスモータのロー
タが構成される。
【0005】このロータ1は、複数枚の円形プレート2
…を同一方向に積層してなるヨーク3と、このヨーク3
内に挿入されるマグネット4とを有する。上記プレート
2は円板状のもので、中央軸芯部には円形の貫通孔2a
が、外縁部には周方向に沿って円弧状の4つのスリット
2b…が、かつこれら貫通孔2aとスリット2b…との
間に複数のピン挿通用孔2c…がそれぞれ設けられる。
【0006】ロータ1を組立てるには、複数枚のプレー
ト2…の貫通孔2aおよびスリット2bを互いに一致さ
せた状態で積層しヨーク3を構成したあと、プレート2
…の積層方向に連通するスリット2b内に、このスリッ
トと略同形状の横断面を有するマグネット4を嵌挿す
る。
【0007】そして、このヨーク3の積層方向に沿う両
端面に、中央部に貫通孔5aを有する一対の押え板5,
5を設け、これら押え板と積層されたプレート2…のピ
ン挿通用孔2c…を貫通する位置決めピン6の両端部を
固着することで、プレート2…およびマグネット4が固
定される。
【0008】このようにして成形されたロータ1は、同
図(B)に示すように、内径部1aと外径部1bとを有
することになり、上記内径部1aにシャフト7を挿入
し、かつ所定の手段で固定してなる。
【0009】上記ロータ1の外周囲には、狭小の間隙を
存して固定子であるステータが配置され、これらでDC
ブラシレスモータが構成される。したがって、ロータ1
自体は、インナロータタイプと呼ばれる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ヨーク
3には、軸芯部に貫通孔2a、中間部にピン挿通用孔2
c…、外縁部にはスリット2b…がそれぞれ設けられて
いるが、モータとして組立てられると、いずれの孔部も
埋められて中実状態となる。
【0011】ロータを構成するヨーク3とマグネット4
との質量比は、断然、ヨーク3がマグネット4よりも大
である。しかるに、モータの駆動時に、ロータ全体に亘
って均一に磁力線が通るのではなく、磁路として使われ
ない部分が存在するとともに、磁束密度が低く、回転特
性に影響の少ない部分もある。
【0012】ヨーク3における磁路として使われない部
分や、磁束密度が低く、回転特性に影響の少ない部分と
しては、それぞれのマグネット4の極中心の延長上に沿
う部分であり、使われるマグネット3の極数だけ上記部
分が存在することになる。
【0013】いわば、ロータとして無駄な質量を有して
いることになり、ロータ全体の質量が重くなるばかりで
なく、その影響でイナーシャが高い。すなわち、モータ
への駆動停止信号に対する応答性が低下するという不具
合につながっている。
【0014】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、ロータ構造を改良し
て、質量の軽減を図り、イナーシャを低くしてモータと
しての応答性を向上させたDCブラシレスモータのロー
タを提供しようとするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のDCブラシレスモータのロータは、請求項1
として、円筒体からなるヨークと、断面円弧状に形成さ
れ、上記ヨークの外周面もしくは内周面に、かつヨーク
の軸方向に沿って取着される複数のマグネットとを具備
したDCブラシレスモータのロータにおいて、上記ヨー
クは、上記各マグネットの極中心の延長上に沿う部位に
空間部が設けられることを特徴とする。
【0016】請求項2として、請求項1記載の上記マグ
ネットは、上記ヨークの外周面に取着されるインナロー
タタイプであり、上記空間部は、ヨーク外周面から、こ
のヨークの中心軸に向かって膨出する断面ほぼ三角状に
形成されることを特徴とする。
【0017】請求項3として、請求項1記載の上記マグ
ネットは、上記ヨークの外周面に取着されるインナロー
タタイプであり、上記空間部は、上記マグネットの極中
心の延長上に中心軸が位置する断面円形状であることを
特徴とする。
【0018】請求項4として、請求項1記載の上記マグ
ネットは、上記ヨークの内周面に取着されるアウタロー
タタイプであり、上記空間部は、マグネットの極中心か
ら放射状に拡開して形成されることを特徴とする。
【0019】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、特に、ヨークにおける磁路として使われな
い部分や、磁束密度が低く特性に影響の少ない部分であ
る、マグネットの極中心の延長上に沿う部分の、ロータ
として無駄な質量を除去し、ロータ全体の質量を軽減し
てイナーシャの低減化を図り、よってモータの応答性が
良好となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図1に、DCブラシレスモータ
を構成するロータの平面視を示す。このロータは、中心
軸Oから所定の半径の内径孔10aを有する円筒体に形
成されたヨーク10と、このヨーク10の外周面に沿っ
て所定の手段で取着される複数(6個)のマグネット1
1…とを有する。
【0021】上記マグネット11…は、ここではヨーク
10の外周面に沿って取着されるところから、いわゆる
インナロータタイプと呼ばれるロータである。上記ヨー
ク10は、非磁性体材料であるケイ素鋼板やSS41相
当品が用いられ、その軸方向長さは、たとえば70mmの
ものと75mmのものとの、2種類が用意される。
【0022】上記ヨーク10は断面円環状をなしてお
り、内径孔10aの直径寸法は約10mmφ、外径寸法は
26mmφに設定されており、外周面に所定角度(60
°)を存して、幅および突出長さが1mm以下の複数の突
起10bが一体に設けられる。
【0023】隣設される突起10b,10b相互のちょ
うど中間部に、後述する空間部であるスロット12が設
けられる。すなわち、スロット12自体、所定角度(6
0°)を存して、複数設けられることになる。
【0024】スロット12のヨーク10外周面に対向す
る部分は、幅1mm以下の切欠き12aとなっており、こ
こからヨーク10の中心軸Oに向かって三角状に形成さ
れる。そして、隣接するスロット12,12の対向する
辺部12b,12b相互が並行に形成され、かつ上記内
径孔10aと所定の間隔をもった円弧状の辺部12cを
有しており、全体的にほぼ三角状をなす。
【0025】このようなスロット12を有するヨーク1
0の外周面に取着される上記マグネット11…は、それ
ぞれの素材として、たとえば磁束密度が低い代りに、抗
磁力が高いという性質を持ち、そのため厚さ方向の着磁
が可能なフェライト系焼結磁石が用いられる。
【0026】それぞれのマグネット11は、断面円弧状
に形成されており、内径側の曲率半径が13mm、外径側
の曲率半径が20mmであって、両側端面は約60°に近
い。そして、軸方向長さは約80mmに設定される。
【0027】このようなマグネット11の内径側の周面
が、上記ヨーク10外周面に取着され、かつ隣接するマ
グネット相互に若干(1mm以下)の隙間(図示せず)を
存している。
【0028】しかも、マグネット11の内径側の両側端
に形成されるR状の面取り部11aが上記ヨーク10の
外周面に設けられる突起10bに、その両側から当接す
る。換言すれば、ヨーク10の突起10bは、この両側
のマグネット11,11の位置決めをなす。
【0029】このように、上記突起10bはマグネット
11の位置決めのため形成されたものであり、治具など
を用いて上記スロット12に対するマグネット11の位
置決めができれば、この突起10bは不要となる。
【0030】それぞれのマグネット11の磁極は、ヨー
ク10の周囲に沿って、順次、N極とS極とが交互にな
るよう配置される。すなわち、図の上側(12時)の位
置にあるマグネット10は、その外周側がN極、内周側
がS極であり、このマグネットの時計回り方向に隣接す
るマグネット11は、外周側がS極、内周側がN極とな
る。以下、同方向に沿ってマグネットの磁極は交互に変
る。
【0031】ここで、上記マグネット11の極中心をヨ
ーク10に対して延長すると、この極中心の延長上に沿
って上記ヨーク10に設けられる複数のスロット12…
が位置している。
【0032】しかして、上記ヨーク10とマグネット1
1からなるロータが成形され、ヨーク10の内径孔10
aにはシャフトが挿嵌され、かつロータの外周面に所定
の間隙を存してステータ(いずれも図示しない)が配置
されて、DCブラシレスモータを得る。
【0033】このようなDCブラシレスモータが駆動状
態にあるとき、マグネット11のN,S磁極相互の最短
経路に沿って磁力線が導かれる。換言すれば、それぞれ
のマグネット11の極中心に沿う部分は、磁路としてほ
とんど使われておらず、かつ磁束密度が低く、回転特性
に影響の少ない部分である。
【0034】しかるに、このロータでは、上記ヨーク1
0の極中心の延長上に沿って空間部であるスロット12
を設けており、回転特性に影響のないことは勿論、ロー
タ自体の質量の軽減をなすところから、イナーシャの低
減が確実となる。そのため、DCブラシレスモータとし
ての軽量化が得られ、かつ応答性が向上して、効率のよ
い駆動をなす。
【0035】図2に示すような、ロータ構成であっても
よい。この場合、マグネット11は、後述するヨーク2
0の外周面に沿って取着されるインナロータタイプであ
ることは変わりがない。すなわち、マグネット11の形
状構造は先に図1において説明したものと全く同一であ
ってよいので、同番号を付して新たな説明は省略する。
【0036】そして、これらマグネット11が、その外
周面に取着されるヨーク20は、後述するスロット21
以外の形状寸法は、先に説明したものと全く同一でよ
い。ここで、ヨーク20に設けられるスロット21は、
その中心軸が各マグネットの極中心の延長上に設定さ
れ、断面円形状をなす。各スロット21のピッチ円は1
7mm、それぞれの直径は6mmφを予定しており、このよ
うな寸法設定であれば、ヨークの外径部は勿論、内径孔
にかかることがなく、また相互に干渉しない。
【0037】しかして、このようなロータを備えたDC
ブラシレスモータが駆動状態にあるとき、マグネット1
1のN,S磁極相互の最短経路に沿って磁力線が導か
れ、極中心に沿う部分は、磁路としてほとんど使われて
おらず、かつ磁束密度が低く、回転特性に影響が少な
い。
【0038】しかるに、このロータでは、上記ヨーク2
0の極中心の延長上に沿って空間部であるスロット21
を設けており、回転特性に影響のないことは勿論、ロー
タ自体の質量の軽減をなすところから、イナーシャの低
減が確実となる。そのため、DCブラシレスモータとし
ての軽量化が得られ、かつ応答性が向上して、効率のよ
い駆動をなす。
【0039】図3に示すような、ロータ構成であっても
よい。この場合、マグネット30…は、ヨーク31の内
周面に沿って取着されるアウタロータタイプである。そ
して、上記マグネット30は、円弧状に形成されるとと
もに、ここでは4つ備えられ、図の縦横十文字方向に極
中心が形成される。
【0040】上記ヨーク31は、本来、円環状に形成さ
れており、この内周側に上記マグネット30…が取着さ
れ、外周側に薄肉円筒体(キャン)32が嵌着され、位
置決め固定される。
【0041】そして上記ヨーク31には、各マグネット
30の極中心の延長上に、空間部であるスロット33…
が形成される。これらスロット33は、マグネット30
の極中心を頂点として、ほぼ三角状に拡開形成されてお
り、上記薄肉円筒体32に沿う部分は、必要最低限の強
度を保持するよう肉幅の部分が残される。
【0042】しかして、このようなロータを備えたDC
ブラシレスモータが駆動状態にあるとき、マグネット3
0のN,S磁極相互の最短経路に沿って磁力線が導か
れ、極中心に沿う部分は、磁路としてほとんど使われて
おらず、かつ磁束密度が低く、回転特性に影響が少な
い。
【0043】しかるに、このロータでは、上記ヨーク3
1の極中心の延長上に沿って空間部であるスロット33
を設けており、回転特性に影響のないことは勿論、ロー
タ自体の質量の軽減をなすところから、イナーシャの低
減が確実となる。そのため、DCブラシレスモータとし
ての軽量化が得られ、かつ応答性が向上して、効率のよ
い駆動をなす。
【0044】なお、上記薄肉円筒体(キャン)32はヨ
ーク31などの強度をあげるために設けたものである
が、必ずしも薄肉円筒体32は必要としない。すなわ
ち、図4に示すように、マグネット30とヨーク31と
からなるロータ構成であってもよい。この場合は、ヨー
ク31の谷の部分がスロットとなる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明で
は、円筒体からなるヨークの外周面もしくは内周面に、
断面円弧状で、この軸方向に沿って複数のマグネットを
取着し、各マグネットの極中心の延長上に沿うヨーク部
位に空間部を設けた。
【0046】請求項2の発明では、ヨークの外周面にマ
グネットを取着するインナロータタイプで、上記空間部
は、ヨーク外周面から中心軸に向かって膨出するほぼ三
角状をなす。
【0047】請求項3の発明では、インナロータタイプ
で、上記空間部は、マグネットの極中心の延長上に中心
軸が位置する断面円形状をなす。請求項4の発明では、
ヨークの内周面にマグネットを取着するアウタロータタ
イプであり、上記空間部は、マグネットの極中心から放
射状に拡開する。
【0048】このような請求項1ないし請求項4記載の
発明によれば、ロータの質量の軽減化を図り、よってイ
ナーシャが低減して、モータとしての応答性が向上し、
かつ回転効率の向上化を図れるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す、DCブラシレスモ
ータのロータの横断平面図。
【図2】他の実施の形態の、DCブラシレスモータのロ
ータの横断平面図。
【図3】さらに他の実施の形態の、DCブラシレスモー
タのロータの横断平面図。
【図4】さらに他の実施の形態の、DCブラシレスモー
タのロータの横断平面図。
【図5】従来の形態の、DCブラシレスモータのロータ
の横断平面図。
【符号の説明】
10,20,31…ヨーク、 11,30…マグネット、 12,21,33…空間部(スロット)。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒体からなるヨークと、 断面円弧状に形成され、上記ヨークの外周面もしくは内
    周面に、かつヨークの軸方向に沿って取着される複数の
    マグネットとを具備したDCブラシレスモータのロータ
    において、 上記ヨークは、上記各マグネットの極中心の延長上に沿
    う部位に空間部が設けられることを特徴とするDCブラ
    シレスモータのロータ。
  2. 【請求項2】上記マグネットは、上記ヨークの外周面に
    取着されるインナロータタイプであり、 上記空間部は、ヨーク外周面から、このヨークの中心軸
    に向かって膨出する断面ほぼ三角状に形成されることを
    特徴とする請求項1記載のDCブラシレスモータのロー
    タ。
  3. 【請求項3】上記マグネットは、上記ヨークの外周面に
    取着されるインナロータタイプであり、 上記空間部は、上記マグネットの極中心の延長上に中心
    軸が位置する断面円形状であることを特徴とする請求項
    1記載のDCブラシレスモータのロータ。
  4. 【請求項4】上記マグネットは、上記ヨークの内周面に
    取着されるアウタロータタイプであり、 上記空間部は、マグネットの極中心から放射状に拡開し
    て形成されることを特徴とする請求項1記載のDCブラ
    シレスモータのロータ。
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