JP2006187075A - Brushless dc motor and blower fan using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に広く使用されているブラシレスDCモータ及びそれを用いた送風ファンに関し、特に回転トルクを高めることの可能なモータのヨーク構造に関するものである。 The present invention relates to a brushless DC motor and a blower fan using the brushless DC motor which are widely used in general, and more particularly to a motor yoke structure capable of increasing rotational torque.
近年、ブラシレスDCモータは、ファンやブロワ、AV機器、情報機器、家電製品、医療機器等広い分野で用いられている。これらの機器の小型化、高性能化に伴い、小型で回転トルクの大きなブラシレスDCモータが求められている。 In recent years, brushless DC motors are used in a wide range of fields such as fans, blowers, AV equipment, information equipment, home appliances, and medical equipment. With the miniaturization and high performance of these devices, there is a demand for a brushless DC motor that is small and has a large rotational torque.
(特許文献1)には、「少なくとも二個の磁極片が、其々ボビンの両端面に嵌入されると共に、磁極片には其々磁極面と磁気伝導片が形成され、磁極片と磁気伝導片はそれぞれ互いにずれるように設置されると共に、各磁極片の磁極面はボビンの中心孔の内部に嵌入され、結合部材が各磁極片に環設された各磁気伝導片の内周壁に緊密に結合されているブラシレス直流モータのステータ」が開示されている。また、ボビン両端に其々二個の磁極片を嵌入し、ボビンの片側の二個の磁極片に形成された磁極面を相互に隣接、重着又は局部的に重着する構成も開示されている。 (Patent Document 1) states that “at least two magnetic pole pieces are fitted into both end faces of the bobbin, and the magnetic pole pieces are respectively formed with magnetic pole faces and magnetic conducting pieces. The pieces are installed so as to be offset from each other, and the magnetic pole surfaces of the magnetic pole pieces are fitted into the center holes of the bobbins, and the coupling members are closely attached to the inner peripheral walls of the magnetic conductive pieces provided around the magnetic pole pieces. A combined brushless DC motor stator "is disclosed. In addition, a configuration is also disclosed in which two magnetic pole pieces are fitted to both ends of the bobbin, and the magnetic pole surfaces formed on the two magnetic pole pieces on one side of the bobbin are adjacent to each other, overlapped or locally overlapped. Yes.
また、(特許文献2)には、「ロータのファン部の内側にリング状マグネットを取付け、マグネットの内側より対面させるヨークとコイルにより形成される磁気回路をステータに設けてなるファンモータにおいて、ヨークは、中央に外枠側に結合するための孔を有し、一方の極性となる上ヨーク部、他方の極性となる下ヨーク部および上ヨーク部と下ヨーク部とを結合するコイル巻回部を1枚の部材で形成し、上ヨーク部および下ヨーク部は、回転軸を中心に磁極が回転対称系をなし、上ヨーク部と下ヨーク部は、コイル巻回部を挟んで軸方向に上下位置にあるとともに所定の角度だけ角度差を有し、コイル巻回部には回転軸を中心に円周方向にコイルを巻回することを特徴とするファンモータにおけるヨーク構造」が開示されている。
しかしながら、上記従来の技術では以下のような課題を有していた。 However, the above conventional techniques have the following problems.
(特許文献1)及び(特許文献2)においては、ヨークの折り曲げ成形加工が容易で、かつ、安定した品質のモータを得るためには、ヨークの成形前の板厚は比較的薄いものを選択する必要がある。しかしながら、板厚が薄いと磁束を誘導する断面積が小さいため磁束数を増やすことができないので、ロータの回転トルクを大きくするためには、ステータの直径又は高さを大きくしてロータマグネットに対向する磁極部の表面積を大きくしなけらばならず、ブラシレスDCモータの小型化・軽量化には適さないという課題を有していた。 In (Patent Document 1) and (Patent Document 2), in order to obtain a motor having a stable quality, which is easy to bend and form a yoke, a relatively thin plate before forming the yoke is selected. There is a need to. However, if the plate thickness is thin, the number of magnetic fluxes cannot be increased because the cross-sectional area that induces magnetic flux is small, so in order to increase the rotational torque of the rotor, the stator diameter or height is increased to face the rotor magnet. The surface area of the magnetic pole portion to be increased has to be increased, and there is a problem that it is not suitable for reducing the size and weight of a brushless DC motor.
また、(特許文献1)のボビン両端にそれぞれ2個の磁極片を嵌入し、ボビンの片側の2個の磁極片に形成された磁極面を相互に隣接、重着または局部的に重着する構成では、部品点数が多くなるので、組み立て工数が増加し生産性が乏しく実用性に欠けるという課題を有していた。 In addition, two magnetic pole pieces are fitted to both ends of the bobbin in (Patent Document 1), and the magnetic pole surfaces formed on the two magnetic pole pieces on one side of the bobbin are attached adjacently, overlapped or locally. In the configuration, since the number of parts increases, there is a problem that the number of assembling steps increases, productivity is poor, and practicality is lacking.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くして、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を容易に増加させることができ、小型軽量化しても充分な回転トルクを得ることができる高出力で効率性に優れたブラシレスDCモータを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and easily increases the cross-sectional area for inducing magnetic flux by increasing the thickness of the magnetic pole portion in the centrifugal direction without being restricted by the thickness of the bending process of the yoke. The number of magnetic fluxes of the magnetic pole part of the yoke facing the rotor magnet can be easily increased with a simple stator, and high output and efficiency can be obtained even if the size and weight are reduced. An object is to provide an excellent brushless DC motor.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くでき、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を増加させ、小型軽量で充分な回転トルクを得ることができるブラシレスDCモータを用いることにより、小型で省スペース性に優れるとともに送風効率の高い実用性に優れた送風ファンを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and can increase the thickness of the magnetic pole portion in the centrifugal direction without being restricted by the thickness of the yoke, and easily increase the cross-sectional area for inducing magnetic flux. By using a brushless DC motor that has a simple configuration and increases the number of magnetic fluxes of the magnetic pole part of the yoke facing the rotor magnet, and can obtain a sufficient rotational torque with a small size and light weight, it is small and space-saving. An object of the present invention is to provide a blower fan that is excellent and practical in terms of high blowing efficiency.
上記課題を解決するために本発明のブラシレスDCモータは、コイルと、コイルの両端面側に配置され相互に対極を形成する一対のヨークと、ヨークの外周面と空隙を介して対向し回転自在に配設されたロータマグネットとを備えたブラシレスDCモータであって、一対のヨークの少なくとも一方が、コイルの巻回軸と略垂直に配設された磁気伝導部と、コイルの巻回軸と略平行で且つロータマグネットに対向して磁気伝導部の端部から延設された磁極部とを有し、磁極部の板厚が磁気伝導部の板厚よりも厚く形成された構成を有している。 In order to solve the above-mentioned problems, a brushless DC motor of the present invention comprises a coil, a pair of yokes disposed on both end surfaces of the coil and mutually forming a counter electrode, and an outer peripheral surface of the yoke opposed to each other via a gap and freely rotatable. A brushless DC motor including a rotor magnet disposed on the magnetic yoke, wherein at least one of the pair of yokes is disposed substantially perpendicular to the coil winding axis, and the coil winding axis; And a magnetic pole part extending from the end of the magnetic conduction part so as to face the rotor magnet, and the thickness of the magnetic pole part is greater than the thickness of the magnetic conduction part. ing.
これにより、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くできるので、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を容易に増加させることができ、小型軽量化しても充分な回転トルクを得ることができる高出力で効率性に優れたブラシレスDCモータを提供することができる。 As a result, the plate thickness in the centrifugal direction of the magnetic pole portion can be increased without being restricted by the plate thickness in the bending process of the yoke, so that the cross-sectional area for inducing magnetic flux can be easily increased, and the rotor magnet can be realized with a simple configuration. It is possible to easily increase the number of magnetic fluxes of the magnetic pole portion of the yoke facing the motor, and to provide a brushless DC motor with high output and excellent efficiency that can obtain sufficient rotational torque even if it is reduced in size and weight. .
上記課題を解決するために本発明の送風ファンは、コイルと、コイルの両端面側に配置され相互に対極を形成する一対のヨークと、ヨークの外周面と空隙を介して対向し回転自在に配設されたロータマグネットとを備え、一対のヨークの少なくとも一方が、コイルの巻回軸と略垂直に配設された磁気伝導部と、コイルの巻回軸と略平行で且つロータマグネットに対向して磁気伝導部の端部から延設された磁極部とを有し、磁極部の板厚が磁気伝導部の板厚よりも厚く形成されたブラシレスDCモータを備えた構成を有している。 In order to solve the above-mentioned problems, the blower fan of the present invention comprises a coil, a pair of yokes that are disposed on both end surfaces of the coil and that mutually form counter electrodes, and an outer peripheral surface of the yoke that is opposed to each other via a gap and is rotatable. And at least one of the pair of yokes, a magnetic conduction portion disposed substantially perpendicular to the coil winding axis, and substantially parallel to the coil winding axis and facing the rotor magnet And a magnetic pole portion extending from the end of the magnetic conduction portion, and a configuration including a brushless DC motor in which the magnetic pole portion is thicker than the magnetic conduction portion. .
これにより、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くでき、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を増加させ、小型軽量で充分な回転トルクを得ることができるブラシレスDCモータを用いることにより、小型で省スペース性に優れるとともに送風効率の高い実用性に優れた送風ファンを提供することができる。 As a result, the thickness of the magnetic pole portion in the centrifugal direction can be increased without being restricted by the thickness of the yoke, and the cross-sectional area for inducing magnetic flux can be easily increased. By using a brushless DC motor that can increase the number of magnetic fluxes of the magnetic poles of the opposing yokes and obtain a sufficient rotational torque with a small size and light weight, it is small and excellent in space saving and practicality with high blowing efficiency. A blower fan can be provided.
以上説明したように本発明のブラシレスDCモータ及びそれを用いた送風ファンによれば、以下のような有利な効果が得られる。 As described above, according to the brushless DC motor of the present invention and the blower fan using the same, the following advantageous effects can be obtained.
請求項1に記載の発明によれば、
一対のヨークの少なくとも一方が、コイルの巻回軸と略垂直に配設された磁気伝導部と、前記コイルの巻回軸と略平行で且つロータマグネットに対向して磁気伝導部の端部から延設された磁極部とを有し、磁極部の板厚が磁気伝導部の板厚よりも厚く形成されているので、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚の制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くでき、磁束を誘導する断面積を容易に増加でき、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を容易に増加させることができ、小型軽量化しても充分な回転トルクを得ることができる高出力で効率性に優れたブラシレスDCモータを提供することができる。
According to the invention of
At least one of the pair of yokes has a magnetic conduction portion disposed substantially perpendicular to the winding axis of the coil, and is substantially parallel to the winding axis of the coil and from the end of the magnetic conduction portion facing the rotor magnet. And the magnetic pole portion is thicker than the magnetic conductive portion, so that the magnetic pole portion of the magnetic pole portion is not restricted by the bending thickness of the yoke. The plate thickness in the centrifugal direction can be increased, the cross-sectional area for inducing magnetic flux can be easily increased, and the number of magnetic fluxes in the magnetic pole part of the yoke facing the rotor magnet can be easily increased with a simple configuration, making it compact and lightweight. It is possible to provide a brushless DC motor with high output and excellent efficiency that can obtain a sufficient rotational torque even if it is made.
磁極部の板厚が、磁気伝導部の板厚よりも厚く形成されているので、磁極部からのコイルの漏れ磁束を少なくできると共に、磁束を誘導する磁極部の断面積が大きいので磁束数が増加し、磁気回路の飽和を抑制でき充分なロータの回転トルクを得ることができるブラシレスDCモータを提供することができる。 Since the magnetic pole portion is thicker than the magnetic conducting portion, the leakage flux of the coil from the magnetic pole portion can be reduced, and the magnetic pole number that induces the magnetic flux is large, so the number of magnetic fluxes is large. It is possible to provide a brushless DC motor that increases and can suppress saturation of the magnetic circuit and obtain a sufficient rotational torque of the rotor.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加え、
磁極部の幅が、磁気伝導部から磁極部の先端に向かって幅狭に形成されているので、磁気回路を調整することにより、ロータの回転性能を改善でき、騒音や振動を抑制することができるブラシレスDCモータを提供することができる。
According to invention of
Since the width of the magnetic pole part is narrower from the magnetic conduction part toward the tip of the magnetic pole part, adjusting the magnetic circuit can improve the rotational performance of the rotor and suppress noise and vibration The brushless DC motor which can be provided can be provided.
請求項3に記載の発明によれば、
ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚の制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くでき、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を増加させ、小型軽量で充分な回転トルクを得ることができるブラシレスDCモータを用いることにより、小型で省スペース性に優れるとともに送風効率の高い実用性に優れた送風ファンを提供することができる。
According to invention of
The plate thickness in the centrifugal direction of the magnetic pole part can be increased without being restricted by the plate thickness in the bending process of the yoke, the cross-sectional area for inducing magnetic flux can be easily increased, and the rotor is opposed to the rotor magnet with a simple configuration. By using a brushless DC motor that can increase the number of magnetic fluxes of the magnetic pole part of the yoke and obtain a sufficient rotational torque with a small size and light weight, it is small and excellent in space-saving and practical in terms of air blowing efficiency and high practicality Can be provided.
本発明は、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くして、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を容易に増加させることができ、小型軽量化しても充分な回転トルクを得ることができる高出力で効率性に優れたブラシレスDCモータを提供するという目的を、一対のヨークの少なくとも一方が、コイルの巻回軸と略垂直に配設された磁気伝導部と、コイルの巻回軸と略平行で且つロータマグネットに対向して磁気伝導部の端部から延設された磁極部とを有し、磁極部の板厚が磁気伝導部の板厚よりも厚く形成されていることにより実現した。 The present invention increases the sectional thickness of the magnetic pole portion in the centrifugal direction without being restricted by the thickness of the yoke in the bending forming process, thereby easily increasing the cross-sectional area for inducing magnetic flux, and the stator with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a brushless DC motor which can easily increase the number of magnetic fluxes of the magnetic pole portion of the yoke facing the magnet, and can obtain a sufficient rotational torque even if it is reduced in size and weight, and is excellent in efficiency. A magnetic conducting portion in which at least one of the pair of yokes is disposed substantially perpendicular to the winding axis of the coil, and an end portion of the magnetic conducting portion that is substantially parallel to the winding axis of the coil and faces the rotor magnet. And the magnetic pole portion is formed so that the thickness of the magnetic pole portion is larger than the thickness of the magnetic conduction portion.
本発明は、小型で省スペース性に優れるとともに送風効率の高い実用性に優れた送風ファンを提供するという目的を、一対のヨークの少なくとも一方が、コイルの巻回軸と略垂直に配設された磁気伝導部と、コイルの巻回軸と略平行で且つロータマグネットに対向して磁気伝導部の端部から延設された磁極部とを有し、磁極部の板厚が磁気伝導部の板厚よりも厚く形成されたブラシレスDCモータを用いることにより実現した。 An object of the present invention is to provide a blower fan that is small in size, excellent in space saving, and has high blowing efficiency and high practicality. At least one of a pair of yokes is disposed substantially perpendicular to a winding axis of a coil. And a magnetic pole portion that is substantially parallel to the winding axis of the coil and that faces the rotor magnet and extends from the end of the magnetic conduction portion. This was realized by using a brushless DC motor formed thicker than the plate thickness.
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、コイルと、コイルの両端面側に配置され相互に対極を形成する一対のヨークと、ヨークの外周面と空隙を介して対向し回転自在に配設されたロータマグネットとを備えたブラシレスDCモータであって、一対のヨークの少なくとも一方が、コイルの巻回軸と略垂直に配設された磁気伝導部と、コイルの巻回軸と略平行で且つ前記ロータマグネットに対向して磁気伝導部の端部から延設された磁極部とを有し、前記磁極部の板厚が前記磁気伝導部の板厚よりも厚く形成された構成を有している。 A first invention made to solve the above-mentioned problems is a coil, a pair of yokes disposed on both end surfaces of the coil and forming a counter electrode with each other, and an outer peripheral surface of the yoke opposed to each other via a gap so as to be rotatable. A brushless DC motor including a rotor magnet disposed on the magnetic yoke, wherein at least one of the pair of yokes is disposed substantially perpendicular to the coil winding axis, and the coil winding axis; And a magnetic pole portion extending from the end of the magnetic conduction portion so as to face the rotor magnet, and the thickness of the magnetic pole portion is greater than the thickness of the magnetic conduction portion. have.
この構成により、以下の作用を有する。 This configuration has the following effects.
一対のヨークの少なくとも一方が、コイルの巻回軸と略垂直に配設された磁気伝導部と、前記コイルの巻回軸と略平行で且つロータマグネットに対向して磁気伝導部の端部から延設された磁極部とを有し、磁極部の板厚が磁気伝導部の板厚よりも厚く形成されているので、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚の制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くでき、磁束を誘導する断面積を容易に増加でき、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を容易に増加させることができ、小型軽量化しても充分な回転トルクを得ることができる。 At least one of the pair of yokes has a magnetic conduction portion disposed substantially perpendicular to the winding axis of the coil, and is substantially parallel to the winding axis of the coil and from the end of the magnetic conduction portion facing the rotor magnet. And the magnetic pole portion is thicker than the magnetic conductive portion, so that the magnetic pole portion of the magnetic pole portion is not restricted by the bending thickness of the yoke. The plate thickness in the centrifugal direction can be increased, the cross-sectional area for inducing magnetic flux can be easily increased, and the number of magnetic fluxes in the magnetic pole part of the yoke facing the rotor magnet can be easily increased with a simple configuration, making it compact and lightweight. A sufficient rotational torque can be obtained even if the speed is increased.
磁極部の板厚が、磁気伝導部の板厚よりも厚く形成されているので、磁極部からのコイルの漏れ磁束を少なくできると共に、磁束を誘導する磁極部の断面積が大きいので磁束数が増加し、磁気回路の飽和を抑制でき充分なロータの回転トルクを得ることができる。 Since the magnetic pole portion is thicker than the magnetic conducting portion, the leakage flux of the coil from the magnetic pole portion can be reduced, and the magnetic pole number that induces the magnetic flux is large, so the number of magnetic fluxes is large. The saturation of the magnetic circuit can be suppressed and a sufficient rotor rotational torque can be obtained.
ここで、コイルは、巻線、浸漬めっき、絶縁層の被覆等を経て形成することができる。コイルが絶縁部材の外周に巻回形成された場合は、コイルの絶縁性を高めることができると共に、浸漬めっき等によって絶縁層を形成したり或いは絶縁層で被覆する工程を省略することができ、組立作業性に優れ好ましい。 Here, the coil can be formed through winding, immersion plating, insulation layer coating, and the like. When the coil is wound around the outer periphery of the insulating member, the insulation of the coil can be improved, and the step of forming an insulating layer by immersion plating or the like or covering with an insulating layer can be omitted, Excellent in assembly workability and preferable.
ロータマグネットは、カップ状に形成したロータの内周面に、磁石を多極構成に配置するものや、円筒状に形成され円周方向に複数の磁極が形成された磁石等が用いられる。磁石としては、径方向異方性や極異方性のリング磁石(円筒形磁石)や圧縮形成や射出成形によるボンド磁石等が用いられる。 As the rotor magnet, a magnet having a multipolar configuration on the inner peripheral surface of a rotor formed in a cup shape, a magnet formed in a cylindrical shape and having a plurality of magnetic poles formed in the circumferential direction, or the like is used. As the magnet, a radial anisotropy or polar anisotropy ring magnet (cylindrical magnet), a bond magnet formed by compression molding or injection molding, or the like is used.
一対のヨークは互いの磁極部が交互に噛み合うように結合部材によって結合させることができる。また、結合部材を用いず、一方のヨークに形成した凸部を他方のヨークに形成した凹部や孔部等に嵌着又は挿着等して結合してもよい。 The pair of yokes can be coupled by the coupling member so that the magnetic pole portions are alternately meshed with each other. Further, without using a coupling member, a convex portion formed on one yoke may be coupled by being fitted or inserted into a concave portion or a hole formed on the other yoke.
磁気伝導部及び磁極部は、鉄、コバルト、ニッケル、軟鉄、電磁鋼等の磁性部材により形成される。 The magnetic conduction part and the magnetic pole part are formed of a magnetic member such as iron, cobalt, nickel, soft iron, or electromagnetic steel.
ヨークは、折り曲げ加工前にプレス加工や切削、打ち抜き等の方法により磁気伝導部に相当する部分の板厚を薄くしておくのが好ましい。これにより、磁極部の折り曲げ加工が容易にでき、折り曲げ加工上の板厚の制約を受けることなく、磁極部の板厚を厚くすることができる。また、所望の性能を得るための設計自由度の向上を図ることができる。 It is preferable that the thickness of a portion of the yoke corresponding to the magnetic conductive portion is reduced by a method such as pressing, cutting, or punching before bending. As a result, the magnetic pole portion can be easily bent, and the thickness of the magnetic pole portion can be increased without being restricted by the thickness of the bent portion. In addition, it is possible to improve the degree of design freedom for obtaining desired performance.
また、磁極部を円弧状に形成した場合は、コイルの曲面に沿って磁極部を高密度に配設でき、漏れ磁束を減少させることができ好ましい。 In addition, when the magnetic pole part is formed in an arc shape, it is preferable that the magnetic pole part can be arranged with high density along the curved surface of the coil, and the leakage magnetic flux can be reduced.
磁極部の外側表面又は内側表面、或いは両面に、パック(半プレス)、カシメ、溶接、接着等の積層方法により磁性部材を複数積層した場合は、容易に磁極部のコイルの巻回軸方向の板厚を調整することができ、所望の性能を得る為の設計自由度の向上を図ることができ好ましい。また、磁極部の数は、用途、所望の性能等により適宜選択することができる。 When a plurality of magnetic members are laminated on the outer surface or inner surface or both surfaces of the magnetic pole portion by a laminating method such as pack (half press), caulking, welding, adhesion, etc. It is preferable because the plate thickness can be adjusted, and the degree of freedom in design for obtaining desired performance can be improved. Further, the number of magnetic pole portions can be appropriately selected depending on the application, desired performance, and the like.
また、磁極部は、厚さを巻回軸方向や周方向に変化させたり、幅を巻回軸方向に変化させたりすることができる。これにより、磁気回路を調整してロータの回転性能を調整できる。なお、モータの特性に応じて、一対のヨークの一部乃至は全部の磁極部、一方のヨークの一部乃至は全部の磁極部について、適宜選択して磁極部の幅や厚さを変化させ磁気回路を調整することができる。 In addition, the magnetic pole portion can change the thickness in the winding axis direction and the circumferential direction, and can change the width in the winding axis direction. As a result, the rotational performance of the rotor can be adjusted by adjusting the magnetic circuit. Depending on the characteristics of the motor, part or all of the magnetic pole portions of the pair of yokes, and part or all of the magnetic pole portions of one of the yokes are appropriately selected to change the width and thickness of the magnetic pole portions. The magnetic circuit can be adjusted.
上記課題を解決するためになされた第2の発明は、第1の発明に記載のブラシレスDCモータであって、磁極部の幅が、前記磁気伝導部から前記磁極部の先端に向かって幅狭に形成された構成を有している。 A second invention made to solve the above-described problem is the brushless DC motor according to the first invention, wherein the width of the magnetic pole portion is narrower from the magnetic conduction portion toward the tip of the magnetic pole portion. It has the structure formed in.
この構成により、第1の発明の作用に加え、以下の作用を有する。 With this configuration, in addition to the operation of the first invention, the following operation is provided.
磁極部の幅が、磁気伝導部から磁極部の先端に向かって幅狭に形成されているので、磁気回路を調整することにより、ロータの回転性能を改善でき、騒音や振動を抑制することができる。 Since the width of the magnetic pole part is narrower from the magnetic conduction part toward the tip of the magnetic pole part, adjusting the magnetic circuit can improve the rotational performance of the rotor and suppress noise and vibration it can.
ここで、磁極部の幅は、磁気伝導部から磁極部の先端に向かって幅狭に形成されていればどのような形状でもよく、例えば、磁気伝導部から磁極部の一辺が先端に向かって階段状に幅狭に形成することもできる。 Here, the width of the magnetic pole part may be any shape as long as it is formed narrower from the magnetic conduction part toward the tip of the magnetic pole part, for example, one side of the magnetic pole part from the magnetic conduction part toward the tip. It can also be formed in a staircase shape with a narrow width.
上記課題を解決するためになされた第3の発明は、送風ファンであって、請求項1又は2に記載のブラシレスDCモータを備えた構成を有している。
3rd invention made | formed in order to solve the said subject is a ventilation fan, Comprising: It has the structure provided with the brushless DC motor of
この構成により、以下の作用を有する。 This configuration has the following effects.
ブラシレスDCモータが、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚の制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くでき、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を増加させ、小型軽量で充分な回転トルクを得ることができるので、小型で省スペース性の向上を図ることができ、送風ファンの送風効率を高め実用性の向上を図ることができる。 The brushless DC motor can increase the thickness of the magnetic pole part in the centrifugal direction without being restricted by the thickness of the bending process of the yoke. Since the number of magnetic fluxes of the magnetic pole part of the yoke facing the rotor magnet can be increased and sufficient rotational torque can be obtained with a small size and light weight, it is possible to improve the space-saving performance with a small size, and to increase the blowing efficiency of the blower fan The practicality can be improved.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1におけるブラシレスDCモータを備えた送風ファンの中央横断要部断面図であり、図2は本発明の実施の形態1におけるブラシレスDCモータのステータの要部分解斜視図であり、図3は本発明の実施の形態1におけるブラシレスDCモータのヨークのA−A線端面図であり、図4は本発明の実施の形態1におけるブラシレスDCモータのヨークのB方向矢視図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the main cross section of the blower fan provided with the brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the main portion of the stator of the brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an end view taken along line AA of the yoke of the brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a B direction arrow of the yoke of the brushless DC motor according to the first embodiment of the present invention. FIG.
図1において、1は実施の形態1における送風ファン、2は送風ファン1に配設されたブラシレスDCモータ、3は送風ファン1のファンケース、4はファンケース3の所定部に配設されたベース部、5はベース部4に立設された軸受ハウジング、6は軸受ハウジング5の内側に嵌着された円筒状の軸受、7は軸受6に回転自在に軸支されたシャフト、8はシャフト7の一端に中心が固定されたカップ状のロータ、9は円周方向に複数の磁極を有しロータ8の内周面に圧入された円筒状のロータマグネット、10はロータ8の外周面に配設されたブレード部、11は回転位置検出素子等の電子部品が搭載されファンケース3に配設された回路基板、12は回路基板11に接続されブラシレスDCモータ2の駆動電圧を印加するリード線であり、駆動電圧が印加された回路基板11は図示しないホール素子などのロータ回転検出素子の出力信号により方向が制御されたコイル通電電流を発生する。
In FIG. 1, 1 is a blower fan in the first embodiment, 2 is a brushless DC motor disposed in the
図1、図2において、13は両端に鍔が形成された円筒状の絶縁部材、13aは絶縁部材13の中心に形成された中心孔、14は絶縁部材13の外周の鍔の内側に巻回して形成されたコイル、15はコイル14の両端に配置された一対のヨーク、16は鉄,コバルト,ニッケル,軟鉄,電磁鋼等の磁性部材で円板状に形成されコイル14の巻回軸と略垂直に配設されたヨーク15の磁気伝導部、16aは磁気伝導部16の略中央に形成された中心孔、17は磁気伝導部16から四方に延設された磁気伝導部16の延設部、18は鉄,コバルト,ニッケル,軟鉄,電磁鋼等の磁性部材で形成され磁気伝導部16の延設部17の端部から延設されコイル14の巻回軸と略平行に且つロータマグネット9に対向するように折曲された磁極部である。なお、図3に示すように、コイル14の巻回軸の遠心方向における磁極部18の板厚tbは、磁気伝導部16の板厚taよりも厚く形成されている。また、図4に示すように、磁極部18の磁気伝導部16側の基部の幅waと先端の幅wbが略同一に形成されている。また、本実施の形態では、図2に示すように、磁極部18は周方向に沿った緩やかな円弧状に形成されている。
In FIGS. 1 and 2, 13 is a cylindrical insulating member having ridges formed at both ends, 13a is a central hole formed at the center of the insulating
19は磁性部材で円筒状に形成された結合部材であり、磁気伝導部16の中心孔16a及び絶縁部材13の中心孔13aに嵌挿され一対のヨーク15をコイル14を挟んで結合させるとともに軸受ハウジング5が嵌入されファンケース3に固定されている。ヨーク15の磁気伝導部16はコイル14の両端に巻回軸と略垂直に配設され、ヨーク15は互いの4個の磁極部18が交互に噛み合うように結合部材19によって結合されている。
A
以上のように構成された実施の形態1におけるブラシレスDCモータ及びそれを用いた送風ファンについて、以下その動作を説明する。
The operation of the brushless DC motor and the blower fan using the brushless DC motor according to
リード線12を通じて回路基板11に駆動電圧が印加されブラシレスDCモータ2に電力が供給されると、コイル14に電流が流れ磁力が発生する。コイル14の通電電流は、回路基板11によって制御されており、ホール素子(図示せず)等のロータ8の回転位置検出素子の出力信号により制御されたコイル14の通電電流の方向により、一対のヨーク15は相互に対極を形成しながらそれぞれ周期的に磁極変換を行う。コイル14により発生した磁束は、ヨーク15の磁気伝導部16、延設部17及び磁極部18の磁気回路に誘導される。上側のヨーク15の円周方向に4個(4極)配設された磁極部18は、対向するロータマグネット9との間で、吸引と反発を繰り返し、ロータ8の回転トルクを発生させる。下側のヨーク15も同様に円周方向に4個(4極)配設された磁極部18が、対向するロータマグネット9との間で、吸引と反発を繰り返し、ロータ8の回転トルクを発生させる。つまり、一対のヨーク15に合計8個の磁極部18が円周方向に互いに隣接しながら対極を形成し、8極を有するロータマグネット9に回転トルクを発生させ、ロータ8及びブレード部10が回転する。
When a drive voltage is applied to the
ここで、本実施の形態においては、一対のヨーク15の折り曲げ加工前に磁気伝導部16及び延設部17を、プレス加工や切削、打ち抜き等の方法により板厚を薄く形成した。これにより、折り曲げ成型加工が容易に実施でき、折り曲げ加工上の板厚制約を受けることなく、磁極部18の板厚を厚くすることができる。また、所望の性能を得るための設計自由度の向上を図ることができる。
Here, in the present embodiment, before bending the pair of
ここで、本実施の形態においては磁気伝導部16の四方に延設された延設部17を設けた場合について説明したが、延設部17を形成せずに円板状の磁気伝導部16に磁極部18を延設する場合もある。また、絶縁部材13の外周に巻回して形成されたコイル14の代わりに、巻線、浸漬めっき、又は絶縁層の被覆を経て形成された空芯のコイルを用いてもよい。
Here, in the present embodiment, the case where the extending
以上のように本発明の実施の形態1におけるブラシレスDCモータ及びそれを用いた送風ファンは構成されているので、以下のような作用を有する。
As described above, the brushless DC motor and the blower fan using the brushless DC motor according to
一対のヨーク15が、コイル14の巻回軸と略垂直に配設された磁気伝導部16と、磁気伝導部16に延設された延設部17の端部からコイル14の巻回軸と略平行で且つロータマグネット9に対向して延設された磁極部18とを有し、磁極部18の板厚が磁気伝導部16の板厚よりも厚く形成されているので、ヨーク15の折り曲げ成形加工上の板厚制約を受けることなく磁極部18の遠心方向の板厚を厚くでき、磁束を誘導する断面積を容易に増加でき、簡素な構成のステータでロータマグネット9に対向する磁極部18の磁束数を容易に増加させることができ、小型軽量化しても充分な回転トルクを得ることができる。
A pair of
コイル14が絶縁部材13の外周に巻回形成されているので、コイル14の絶縁性を高めることができると共に、浸漬めっき等によって絶縁層を形成したり或いは絶縁層で被覆する工程を省略することができ、組立作業性に優れる。
Since the
磁極部18のコイル14の巻回軸の遠心方向の板厚tbは、磁気伝導部16の板厚taよりも厚く形成されているので、磁極部18からのコイル14の漏れ磁束を少なくできると共に、磁束を誘導する磁極部18の断面積が大きいので磁束数が増加し、磁気回路の飽和を抑制でき充分なロータの回転トルクを得ることができる。
Since the plate thickness tb in the centrifugal direction of the winding axis of the
磁極部18は、円弧状に形成されているので、コイルの曲面に沿って磁極部18を高密度で配設でき、漏れ磁束を減少させることができる。
Since the
小型軽量で充分な回転トルクを得ることができるブラシレスDCモータ2を用いることにより、送風ファン1を小型にすることができ、省スペース性の向上を図ることができ、送風効率が高くなり実用性の向上を図ることができる。
By using the
(実施の形態2)
図5(a)は本発明の実施の形態2におけるブラシレスDCモータのヨークの正面図であり、図5(b)はヨークの変形例を示す正面図である。なお、実施の形態1で説明したのと同様のものは、同じ符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5A is a front view of the yoke of the brushless DC motor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a front view showing a modification of the yoke. In addition, the same thing as having demonstrated in
図5(a)において、15aは実施の形態2におけるブラシレスDCモータのヨーク、18aは磁気伝導部16の延設部17に延設され磁気伝導部16及び延設部17と略垂直に折曲された磁極部である。実施の形態2におけるヨーク15aが実施の形態1におけるブラシレスDCモータのヨーク15と異なる点は、ヨーク15aの磁極部18aが、磁気伝導部16側の幅waより先端の幅wbの方が狭く、磁極部18aの一辺が磁気伝導部16から先端に向かって階段状に幅狭に形成されている点である。
In FIG. 5A, 15a is the yoke of the brushless DC motor according to the second embodiment, 18a is extended to the
図5(b)において、15bは実施の形態2におけるブラシレスDCモータの変形例のヨーク、18bは磁気伝導部16の延設部17に延設され磁気伝導部16及び延設部17と略垂直に折曲された磁極部である。実施の形態2におけるブラシレスDCモータの変形例のヨーク15bが実施の形態2におけるブラシレスDCモータのヨーク15と異なる点は、変形例のヨーク15bは、磁極部18bの二辺が磁気伝導部16から先端に向かって滑らかに幅狭に形成され、磁気伝導部16側の幅waより先端の幅wbの方が狭く形成されている点である。
In FIG. 5B, 15 b is a yoke of a modified example of the brushless DC motor in the second embodiment, 18 b is extended to the extending
ここで、磁極部18a,18bは磁気伝導部16から磁極部の先端に向かって幅狭に形成されていればよく、形状は上記のものに限られるものではない。また、一対のヨークのそれぞれの磁極部を上記のように形成してもよく、片方のヨークのみを上記のように形成してもよい。また、複数ある磁極部の全てを上記のように形成する必要はなく、用途、所望する性能等により、適宜形成すればよい。
Here, the
以上のように本実施の形態2におけるブラシレスDCモータ及び送風ファンは構成されているので、実施の形態1の作用に加え、以下のような作用を有する。 As described above, since the brushless DC motor and the blower fan according to the second embodiment are configured, in addition to the functions of the first embodiment, the following actions are provided.
磁極部18a、18bの幅を、磁気伝導部16から磁極部の先端に向かって幅狭に形成し、磁気回路を調整することにより、ロータの回転性能を改善でき、騒音や振動を抑制することができる。
By adjusting the magnetic circuit by forming the width of the
本発明は、ブラシレスDCモータ及びそれを用いた送風ファンに関し、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くできるので、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を容易に増加させることができ、小型軽量化しても充分な回転トルクを得ることができる高出力で効率性に優れたブラシレスDCモータを提供することができる。また、本発明は、ヨークの折り曲げ成形加工上の板厚制約を受けることなく磁極部の遠心方向の板厚を厚くでき、磁束を誘導する断面積を容易に増加させ、簡素な構成のステータでロータマグネットに対向するヨークの磁極部の磁束数を増加させ、小型軽量で充分な回転トルクを得ることができるブラシレスDCモータを用いることにより、小型で省スペース性に優れるとともに送風効率の高い実用性に優れた送風ファンを提供することができる。 The present invention relates to a brushless DC motor and a blower fan using the brushless DC motor, and the thickness of the magnetic pole portion in the centrifugal direction can be increased without being restricted by the thickness of the yoke in the bending process. Easily increased, the number of magnetic fluxes of the magnetic pole part of the yoke facing the rotor magnet can be increased easily with a stator with a simple configuration, and high output and efficiency that can provide sufficient rotational torque even if it is reduced in size and weight A brushless DC motor excellent in performance can be provided. In addition, the present invention can increase the thickness of the magnetic pole portion in the centrifugal direction without being restricted by the thickness of the bending process of the yoke, and can easily increase the cross-sectional area for inducing magnetic flux. By using a brushless DC motor that increases the number of magnetic fluxes of the magnetic pole part of the yoke facing the rotor magnet and can obtain a sufficient rotational torque with a small size and light weight, it is small and excellent in space saving and practicality with high blowing efficiency. It is possible to provide an excellent blower fan.
1 送風ファン
2 ブラシレスDCモータ
3 ファンケース
4 ベース部
5 軸受ハウジング
6 軸受
7 シャフト
8 ロータ
9 ロータマグネット
10 ブレード部
11 回路基板
12 リード線
13 絶縁部材
13a 中心孔
14、14a コイル
15、15a、15b ヨーク
16 磁気伝導部
16a 中心孔
17 延設部
18、18a、18b 磁極部
19 結合部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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2004
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