(57)【要約】  永久磁石同期モータ１００は、環状のステータコア１ａと、ステータコア１ａの内側に配置され、ステータコア１ａの軸方向の第１の端面２ｃと軸方向の第２の端面２ｄを有する円筒状のロータ２と、円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面４ａと第４の端面４ｂとを有する円盤状のセンサマグネット４と、軸方向において第４の端面４ｂと対向するように配置され、センサマグネット４の回転位置を検出する磁気センサ５と、を備え、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向の厚みを第１の厚みとし、複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、第２の厚みは、第１の厚みより厚い。
2017046953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のステータコアと、
前記ステータコアの内側に前記ステータコアと同軸となるように配置され、第１の端面と第２の端面と有する円筒状のロータと、
円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面と第４の端面とを有する円盤状のセンサマグネットと、
前記第４の端面と対向するように配置され、前記円盤状のセンサマグネットの回転位置を検出する磁気センサと、
を備え、
前記第３の端面は前記第１の端面と対向し、
前記複数の磁極のそれぞれの前記軸方向の厚みを第１の厚みとし、前記複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の前記軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、
前記第２の厚みは、前記第１の厚みより厚い永久磁石同期モータ。
【請求項２】
前記センサマグネットは、前記第３の端面上において前記磁極間部に突起を有する請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項３】
前記センサマグネットは、前記第４の端面上において前記磁極間部に突起を有する請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項４】
前記センサマグネットは、
前記第３の端面上において前記磁極間部に突起を有し、
前記第４の端面上において前記磁極間部に突起を有する請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項５】
前記センサマグネットは、
前記センサマグネットが一方向に回転したときに前記磁気センサで検出される磁極がＮ極からＳ極に変化する複数の磁極間部を有し、
前記第３の端面上において、前記複数の磁極間部のそれぞれに突起を有する請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項６】
前記センサマグネットは、
前記センサマグネットが一方向に回転したときに前記磁気センサで検出される磁極がＳ極からＮ極に変化する複数の磁極間部を有し、
前記第３の端面上において、前記複数の磁極間部のそれぞれに突起を有する請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項７】
前記センサマグネットは、
前記センサマグネットが一方向に回転したときに前記磁気センサで検出される磁極がＮ極からＳ極に変化する複数の磁極間部を有し、
前記第４の端面上において、前記複数の磁極間部のそれぞれに突起を有する請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項８】
前記センサマグネットは、
前記センサマグネットが一方向に回転したときに前記磁気センサで検出される磁極がＳ極からＮ極に変化する複数の磁極間部を有し、
前記第４の端面上において、前記複数の磁極間部のそれぞれに突起を有する請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項９】
前記センサマグネットは、前記第３の端面上に、周方向に離間して配置される複数の突起を有し、
前記複数の突起は、前記第３の端面から前記第１の端面に向に向かって延伸し、それぞれの先端が前記ロータの前記第１の端面に接する請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１０】
前記ロータの前記第１の端面に接する前記複数の突起は、それぞれの先端が前記第１の端面と平行な平面形状である請求項９に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１１】
前記ロータは、前記第１の端面に複数の窪みを有し、
前記複数の窪みの各々には、前記ロータの前記第１の端面に接する前記複数の突起の先端が挿入される請求項９または請求項１０に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１２】
前記センサマグネットは、前記ロータの前記第１の端面に接する前記複数の突起を少なくとも３つ有する請求項９から請求項１１の何れか一項に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１３】
前記センサマグネットは、前記ロータの前記第１の端面に設置されるリング形状である請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１４】
前記センサマグネットの径方向中央を中心として、前記複数の磁極のそれぞれの前記軸方向における厚みが前記ｔ１となる範囲の角度をθとし、前記センサマグネットの磁極数をＮとしたとき、
角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１５】
前記ｔ２は前記ｔ１の１．５倍以上である請求項１から請求項１４の何れか一項に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１６】
前記センサマグネットは、
前記複数の磁極の内、１つの磁極の前記軸方向における厚みを前記ｔ１とし、前記１つの磁極に隣接する磁極間部の前記軸方向における厚みを前記ｔ２とする請求項１から請求項１５の何れか一項に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６の何れか一項に記載の永久磁石同期モータを内蔵した空気調和機。
【請求項１８】
環状のステータコアを製造する工程と、
前記ステータコアにインシュレータを一体成形する工程と、
前記インシュレータを一体成形した前記ステータコアにコイルを形成する工程と、
前記コイルを形成した前記ステータコアに基板と取り付ける工程と、
前記基板と前記ステータコアをモールド成形する工程と、
第１の端面と第２の端面と有する円筒状のロータを製造する工程と、
円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面と第４の端面を有し、複数の磁極のそれぞれの前記ステータコアの軸方向の厚みを第１の厚みとし、前記複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の前記軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、第２の厚みが第１の厚みより厚い円盤状のセンサマグネットを製造する工程と、
前記第３の端面が前記第１の端面と対向するように前記ロータと前記センサマグネットを回転軸に組み付ける工程と、
前記回転軸に組み付けられた前記ロータと前記センサマグネットを、前記モールド成形された前記ステータコアに組み込む工程と、
を含む永久磁石同期モータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状のステータとステータの内側に配置されるロータとを備えた永久磁石同期モータ、永久磁石同期モータの製造方法、および空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示す従来の永久磁石同期モータでは、コイルを施した環状の鉄心と鉄心の軸方向の磁束を検出する磁気センサと、磁気センサを取り付けた基板とを、熱硬化性樹脂で一体に成形したステータが用いられる。ステータの内側にはロータが挿入され、ロータは、回転を生み出すメインマグネットである環状の主磁極部と、主磁極部の軸方向における基板側の端部に配置されてメインマグネットの磁極位置を磁気センサに伝達するセンサマグネットである位置検出用磁極部とで構成される。【０００３】
メインマグネットには周方向に交互に異なる複数の磁極が施され、センサマグネットには、メインマグネットの磁極数と同数の複数の磁極が磁場配向されている。センサマグネットの複数の磁極のそれぞれの周方向における位置は、メインマグネットの複数の磁極のそれぞれの周方向における位置と同じである。これにより磁気センサではセンサマグネットを介してメインマグネットの回転時の磁極位置を判断していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７４８０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す従来の永久磁石同期モータではセンサマグネットの軸方向における厚みが周方向に均一である。そのため隣接する磁極の磁極間部からこの磁極間部に隣接する磁極中心に至るときの磁気センサで検出される磁界は正弦波状に緩やかに変化する。一方、磁気センサは、Ｎ極の磁界流入時とＳ極の磁界流入時とでその出力信号の値が１または０に変化する。具体的には、磁気センサは、センサマグネットの磁極がＮ極からＳ極に変化した点で出力信号の値を１から０に変化させ、センサマグネットの磁極がＳ極からＮ極に変化した点で出力信号の値を０から１に変化させる。【０００６】
ところが磁気センサの磁界検出感度は製造誤差に起因してばらつきがあるため、磁界検出感度が低い磁気センサと磁界検出感度が高い磁気センサとを比較した場合、各々の磁気センサで検出される磁極の周方向の位置がずれてしまい、特に磁界検出感度が低い磁気センサでは磁極位置の検出精度が低いため、モータの品質低下を招くという課題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、品質の向上を図ることができる永久磁石同期モータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る永久磁石同期モータは、環状のステータコアと、ステータコアの内側にステータコアと同軸となるように配置され、第１の端面と第２の端面と有する円筒状のロータと、円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面と第４の端面とを有する円盤状のセンサマグネットと、第４の端面と対向するように配置され、円盤状のセンサマグネットの回転位置を検出する磁気センサと、を備え、第３の端面は第１の端面と対向し、複数の磁極のそれぞれの軸方向の厚みを第１の厚みとし、複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、第２の厚みは、第１の厚みより厚い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る永久磁石同期モータは、品質の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る永久磁石同期モータの断面図
【図２】実施の形態１に係る永久磁石同期モータのロータとセンサマグネットの斜視図
【図３】図２に示すセンサマグネットの拡大図
【図４】磁界検出感度が異なる２つの磁気センサの各々に入力する入力磁界と各々の磁気センサの出力信号との関係を示す図
【図５】センサマグネットの表面磁界の変化と回転角の関係を示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係る永久磁石同期モータの製造工程を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係る永久磁石同期モータの断面図
【図８】実施の形態２に係る永久磁石同期モータのロータとセンサマグネットの斜視図
【図９】本発明の実施の形態３に係る永久磁石同期モータの断面図
【図１０】実施の形態３に係る永久磁石同期モータのロータとセンサマグネットの斜視図
【図１１】図１０に示すセンサマグネットの拡大図
【図１２】本発明の実施の形態４に係る永久磁石同期モータに用いられるセンサマグネットの第１の構成例を示す図
【図１３】本発明の実施の形態４に係る永久磁石同期モータに用いられるセンサマグネットの第２の構成例を示す図
【図１４】本発明の実施の形態５に係る永久磁石同期モータに用いられるセンサマグネットの第１の構成例を示す図
【図１５】本発明の実施の形態５に係る永久磁石同期モータに用いられるセンサマグネットの第２の構成例を示す図
【図１６】本発明の実施の形態６に係る永久磁石同期モータの断面図
【図１７】実施の形態６に係る永久磁石同期モータのロータとセンサマグネットの斜視図
【図１８】図１７に示すセンサマグネットの拡大図
【図１９】本発明の実施の形態７に係る永久磁石同期モータの断面図
【図２０】実施の形態７に係る永久磁石同期モータのロータの斜視図
【図２１】本発明の実施の形態８に係る永久磁石同期モータの断面図
【図２２】図２１に示すセンサマグネットの第１の構成例を示す図
【図２３】図２１に示すセンサマグネットの第２の構成例を示す図
【図２４】図２１に示すセンサマグネットの第３の構成例を示す図
【図２５】本発明の実施の形態９に係る永久磁石同期モータの断面図
【図２６】図２５に示すセンサマグネットの第１の構成例を示す図
【図２７】図２５に示すセンサマグネットの第２の構成例を示す図
【図２８】図２５に示すセンサマグネットの第３の構成例を示す図
【図２９】本発明の実施の形態１０に係る空気調和機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る永久磁石同期モータ、永久磁石同期モータの製造方法、および空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る永久磁石同期モータの断面図である。以下では永久磁石同期モータを単にモータ１００と称する。モータ１００は、環状のステータ１と、ステータ１の内側に配置される円筒状のロータ２と、ステータ１の軸方向においてステータ１の一端側に配置される基板３と、ロータ２と基板３との間に配置されロータ２と一体的に回転する円盤状のセンサマグネット４と、センサマグネット４の端面と対向するように基板３上に配置されセンサマグネット４の回転位置を検出する磁気センサ５とを備える。
【００１３】
またモータ１００は、ロータ２の中心部に貫通する回転軸６と、回転軸６を回転可能に支持する１対の軸受７と、モータ１００の外郭を構成すると共にステータ１の一端側に配置される反負荷側の軸受７の外輪を取り囲むハウジングを構成する熱硬化性樹脂で形成されるモールド樹脂８と、ステータ１の他端側に配置される負荷側の軸受７の外輪を取り囲みモールド樹脂８で形成された開口部９の内周面に嵌め込まれるブラケット１０とを備える。負荷側は紙面左側であり、反負荷側は紙面右側である。
【００１４】
ステータ１は、厚みが０．２ｍｍから０．５ｍｍの電磁鋼板母材から打ち抜かれた鉄心片を複数枚積層して成る環状のステータコア１ａと、ステータコア１ａに一体成形で形成され、またはステータコア１ａとは別体で製作された後にステータコア１ａへ嵌め込まれるインシュレータ１ｂと、ステータコア１ａに形成された図示しないティースにマグネットワイヤを巻いて形成されるコイル１ｃとで構成される。
【００１５】
インシュレータ１ｂは、ポリブチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＢｕｔｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）といった絶縁性の樹脂または紙で構成される。
【００１６】
ロータ２は、厚みが０．２ｍｍから０．５ｍｍの電磁鋼板母材から打ち抜かれた鉄心片を複数枚積層して成り、中心部に回転軸６が貫通する環状のバックヨーク２ａと、バックヨーク２ａの外周面に設けられ周方向に交互に異なる複数の磁極が施され、軸方向に互いに対向する一対の端面を有するメインマグネット２ｂとを備える。メインマグネット２ｂの材料には、ネオジウム、鉄、およびボロンを主成分とする希土類磁石と、サマリウム、鉄、および窒素を主成分とする希土類磁石と、フェライト磁石との何れかが用いられる。なおロータ２の材質は電磁鋼板に限定されず、円筒状の樹脂鉄心またはフェライトボンド磁石をロータ２に用いてもよい。電磁鋼板で構成されたロータ２では、ステータコアと同一の電磁鋼板を用いることで、電磁鋼板打ち抜き時の歩留りを向上できる。また電磁鋼板で構成されたロータ２は、樹脂鉄心で構成されたロータ２よりも軟磁気特性が優れている。樹脂鉄心で構成されたロータ２では、メインマグネットと一体成形が可能なため、メインマグネットとバックヨークとの間に隙間が生じことがなく、ロータの磁束を増やすことができる。フェライトボンド磁石で構成されたロータ２では、メインマグネットと一体成形が可能なため、メインマグネットとバックヨークとの間に隙間が生じことがなく、ロータの磁束を増やすことができる。また、フェライトボンド磁石で構成されたロータ２では、電磁鋼板または樹脂鉄心より磁路を長くすることができ、パーミアンス係数が上昇し、磁束を増やすことができる。
【００１７】
バックヨーク２ａの軸方向長はメインマグネット２ｂの軸方向長と等しく、バックヨーク２ａの軸方向における一端面とメインマグネット２ｂの軸方向における一端面は、ロータ２の両端面の内の第１の端面２ｃを構成する。バックヨーク２ａの軸方向における他端面とメインマグネット２ｂの軸方向における他端面は、ロータ２の両端面の内の第２の端面２ｄを構成する。すなわちバックヨーク２ａとメインマグネット２ｂで構成される円筒状のロータ２は、ステータコア１ａの軸方向の第１の端面２ｃとステータコア１ａの軸方向の第２の端面２ｄとを有する。
【００１８】
メインマグネット２ｂの複数の磁極はそれぞれが径方向にＳ極とＮ極とに着磁され、メインマグネット２ｂの径方向外側においてＳ極とＮ極とが周方向に交互に並んでいる。
【００１９】
センサマグネット４は、円周状に配列される複数の磁極を有し、さらに第１の端面２ｃと対向する第３の端面４ａと、ステータコア１ａの軸方向の第４の端面４ｂを有する。前述したようにメインマグネット２ｂの複数の磁極はそれぞれが径方向にＳ極とＮ極とに着磁され、メインマグネット２ｂの径方向外側においてＳ極とＮ極とが周方向に交互に並んでいる。
【００２０】
これに対してセンサマグネット４の複数の磁極はそれぞれの磁界が磁気センサ５に流入するようにそれぞれが軸方向にＳ極とＮ極とに着磁され、Ｓ極とＮ極とが周方向に交互に並んでいる。このようにセンサマグネット４の複数の磁極のそれぞれの配向方向は、メインマグネット２ｂの複数の磁極のそれぞれの配向方向と異なるが、センサマグネット４の磁極数はメインマグネット２ｂの磁極数と同一であり、またセンサマグネット４の複数の磁極のそれぞれの周方向における位置は、メインマグネット２ｂの複数の磁極のそれぞれの周方向における位置と同じである。
【００２１】
磁気センサ５は、センサマグネット４の磁極からの磁界を検出し、Ｎ極の磁界流入時とＳ極の磁界流入時とでその出力信号の値を１または０に変化させる。具体的には、磁気センサ５は、センサマグネット４の磁極がＮ極からＳ極に変化した点で出力信号の値を１から０に変化させ、センサマグネット４の磁極がＳ極からＮ極に変化した点で出力信号の値を０から１に変化させる。
【００２２】
基板３には、磁気センサ５以外にも、コイル１ｃに電力を供給する電源リード線１１とセンサリード線１２が接続される。
【００２３】
基板３がステータ１に組み付けられた後、モールド樹脂８でモールド成形されてモールドステータが得られる。反負荷側の軸受７が装着されたロータ２をモールドステータに挿入し、ロータ２の負荷側に軸受７とブラケット１０を組み付けることでモータ１００が得られる。このように構成されたモータ１００の回転時にはセンサマグネット４から磁気センサ５に流入する磁界が変化するため、磁気センサ５の出力信号が１から０または０から１に変化する。
【００２４】
磁気センサ５の出力信号は、モータ１００の内部に設けられた制御回路で読み取られ、またはモータ１００の外部に設けられた制御回路で読み取られる。これにより制御回路は間接的にメインマグネット２ｂの磁極位置を検出する。そして制御回路はメインマグネット２ｂの磁極位置に応じて最適化した電流をコイル１ｃに流すように処理を実行する。ここで、メインマグネット２ｂの磁極位置に対してコイル１ｃに流す電流が最適化されていないとき、モータ効率の低下または騒音の増加を引き起こすため位置検出には高い精度が求められる。
【００２５】
ところが磁気センサ５の固体差により磁界検出感度にはばらつきがある。そのため磁界検出感度が低い磁気センサ５と磁界検出感度が高い磁気センサ５とを比較した場合、各々の磁気センサ５で検出される磁極の周方向の位置ずれが生じる。特に磁界検出感度が低い磁気センサ５を用いた場合、コイル１ｃに流す電流の位相を最適化することができず、モータの品質低下を招く虞がある。
【００２６】
実施の形態１のモータ１００は、センサマグネット４の軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚く形成している。このように構成することで、磁極間部から発生する磁界が相対的に増加し、磁極中心から磁極間部までの磁界変化が急峻になり、磁界検出感度が低い磁気センサ５を用いた場合でも位置検出精度を高めることができるように構成されている。
【００２７】
以下に図２から図５を用いてセンサマグネット４の構成を詳細に説明する。
【００２８】
図２は実施の形態１に係る永久磁石同期モータのロータとセンサマグネットの斜視図である。図２に示すようにセンサマグネット４は、第３の端面４ａ上において磁極間部に突起４ｃを有する。複数の突起４ｃの各々は、センサマグネット４の軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。
【００２９】
図３は図２に示すセンサマグネットの拡大図である。センサマグネット４は、センサマグネット４の軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みを第１の厚みｔ１とし、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを第２の厚みｔ２としたとき、第２の厚みｔ２は第１の厚みｔ１より厚く形成されている。以下では説明を簡単化するため第１の厚みｔ１を単にｔ１と称し、第２の厚みを単にｔ２と称する場合がある。センサマグネット４の径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４の磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００３０】
次にセンサマグネット４の磁極間部の厚みと磁極中心の厚みがｔ２＞ｔ１の関係性を満たす形状とした理由を説明する。
【００３１】
図４は磁界検出感度が異なる２つの磁気センサの各々に入力する入力磁界と各々の磁気センサの出力信号との関係を示す図である。ここでは磁界検出感度が異なる２つの磁気センサ５の内、磁界検出感度が高い磁気センサ５を第１の磁気センサと称し、第１の磁気センサよりも磁界検出感度が低い磁気センサ５を第２の磁気センサと称する。縦軸は第１の磁気センサと第２の磁気センサの各々の出力信号Ｖｏｕｔの値を表す。横軸は第１の磁気センサと第２の磁気センサの各々に入力する入力磁界の強さを表し、右側はセンサマグネット４のＳ極で発生した磁界、左側はセンサマグネット４のＮ極で発生した磁界を表す。
【００３２】
Ｈ’ｏｐは磁界検出感度が高い第１の磁気センサに入力される磁界の内、センサマグネット４の磁極がＮ極からＳ極に変化したことを検出可能な値の磁界を表す。Ｈｏｐは、磁界検出感度が低い第２の磁気センサに入力される磁界の内、センサマグネット４の磁極がＮ極からＳ極に変化したことを検出可能な値の磁界を表す。Ｈ’rｐは第１の磁気センサに入力される磁界の内、センサマグネット４の磁極がＳ極からＮ極に変化したことを検出可能な値の磁界を表す。Ｈrｐは、第２の磁気センサに入力される磁界の内、センサマグネット４の磁極がＳ極からＮ極に変化したことを検出可能な値の磁界を表す。
【００３３】
第１の磁気センサと第２の磁気センサとの間には固体差により符号Ａで示す磁界検出感度のばらつきがある。第１の磁気センサは、Ｈ’ｏｐで示す値に相当するＳ極の磁界を検出したときにセンサマグネット４の磁極がＮ極からＳ極に変化したものとして出力信号Ｖｏｕｔの値を１から０に変化させる。また第１の磁気センサは、Ｈ’ｒｐで示す値に相当するＮ極の磁界を検出したときにセンサマグネット４の磁極がＳ極からＮ極に変化したものとして出力信号Ｖｏｕｔの値を０から１に変化させる。
【００３４】
一方、磁界検出感度が低い第２の磁気センサは、Ｈ’ｏｐよりも高い値であるＨｏｐに相当するＳ極の磁界を検出したときにセンサマグネット４の磁極がＮ極からＳ極に変化したものとして出力信号Ｖｏｕｔの値を１から０に変化させる。また第２の磁気センサは、Ｈ’ｒｐよりも高い値であるＨｒｐに相当するＮ極の磁界を検出したときにセンサマグネット４の磁極がＳ極からＮ極に変化したものとして出力信号Ｖｏｕｔの値を０から１に変化させる。
【００３５】
このように磁界検出感度が異なる場合、第１の磁気センサと第２の磁気センサの各々で検出される磁極の周方向の位置がずれてしまう。特に第２の磁気センサでは磁極位置の検出精度が低いため、第２の磁気センサを用いたモータでは品質低下を招くこととなる。磁気センサ５の磁界検出感度は製造誤差に起因するものであるため、磁気センサ５における検出感度への依存度を低減しながら位置検出精度を高めることが可能なモータ１００の製造が重要である。
【００３６】
図５はセンサマグネットの表面磁界の変化と回転角の関係を示す図である。図５の上側にはセンサマグネット４の表面磁界の変化が示される。横軸はセンサマグネット４の回転角を表し、縦軸はセンサマグネット４の表面磁界の強さを表す。図５の下側には実施の形態１のセンサマグネット４の断面形状が模式的に示される。横軸はセンサマグネット４の回転角を表し、縦軸はセンサマグネット４の厚さを表す。
【００３７】
図中のａ１は紙面左側の図示しないＳ極とＮ極との磁極間部の中心を示し、ｂ１は磁極間部の中心ａ１とＮ極の磁極中心ｃ１との境界部分を示し、ｄ１は磁極中心ｃ１とＳ極の磁極間部の中心ｅ１との境界部分を示し、ｆ１は磁極間部中心ｅ１とＳ極の磁極中心ｇ１との境界部分を示し、ｈ１は磁極中心ｇ１と磁極間の中心ｉ１との境界部分を示す。磁極間部の中心ｉ１は、Ｓ極と紙面右側の図示しないＮ極との磁極間部の中心である。
【００３８】
点線の磁界Ａは、従来のセンサマグネットの表面磁界を表す。ここでは、従来のセンサマグネットは、実施の形態１のセンサマグネットと同様の磁極数を有し、周方向における磁極中心の位置と磁極中心部分の位置は、実施の形態１のセンサマグネット４の周方向における磁極中心の位置と磁極中心部分の位置と同様であるものと仮定する。磁界Ａの正側は、従来のセンサマグネットのＮ極の磁界であり、磁界Ａの負側は、従来のセンサマグネットのＳ極の磁界である。従来のセンサマグネットを用いたモータに内蔵される磁気センサでは、時間の経過と共に徐々に上昇してピークを迎えた後に徐々に低下する正弦波状の磁界Ａが検出される。
【００３９】
実線の磁界Ｂは、実施の形態１のセンサマグネット４の表面磁界を表す。磁界Ｂの正側は、実施の形態１のセンサマグネット４のＮ極の磁界であり、磁界Ｂの負側は、センサマグネット４のＳ極の磁界である。実施の形態１のモータ１００に内蔵された磁気センサ５では、磁界Ａの波形とは異なり矩形状または台形状の磁界Ｂが検出される。具体的に説明すると、ａ１が磁気センサ５と対向しているとき、磁気センサ５ではａ２で示す値の磁界Ｂが検出される。
【００４０】
以下同様に、境界部分ｂ１、磁極中心ｃ１、境界部分ｄ１、磁極間部中心ｅ１、境界部分ｆ１、磁極中心ｇ１、境界部分ｈ１、磁極間部中心ｉ１が磁気センサ５と対向しているとき、磁気センサ５ではそれぞれｂ２、ｃ２、ｄ２、ｅ２、ｆ２、ｇ２、ｈ２、ｉ２で示す値の磁界Ｂが検出される。
【００４１】
磁界Ａ、Ｂを比べると、例えば回転角がａ１からｃ１までの位置における磁界Ｂの値は磁界Ａの値よりも正側に高い値を示し、ｂ１までは磁界Ｂと磁界Ａとの差分が増加する傾向にあり、ｂ１からｃ１までは磁界Ｂと磁界Ａとの差分が減少する傾向にある。また回転角がｃ１からｅ１までの位置における磁界Ｂの値は磁界Ａの値よりも正側に高い値を示し、ｄ１までは磁界Ｂと磁界Ａとの差分が増加する傾向にあり、ｄ１からｅ１までは磁界Ｂと磁界Ａとの差分が減少する傾向にある。
【００４２】
回転角がｅ１からｇ１までの位置における磁界Ｂの値は磁界Ａの値よりも負側に高い値を示し、ｆ１までは磁界Ｂと磁界Ａとの差分が増加する傾向にあり、ｆ１からｇ１までは磁界Ｂと磁界Ａとの差分が減少する傾向にある。回転角がｇ１からｉ１までの位置における磁界Ｂの値は磁界Ａの値よりも負側に高い値を示し、ｈ１までは磁界Ｂと磁界Ａとの差分が増加する傾向にあり、ｈ１からｉ１までは磁界Ｂと磁界Ａとの差分が減少する傾向にある。
【００４３】
ここで、ｅ１からｆ１までの任意の位置における回転角ｘにおける磁界Ａの値をｅ２２とし、回転角ｘにおける磁界Ｂの値をｅ２１とする。さらにｅ２１と同等の磁界を発生する回転角をｘ１とする。そして、磁界検出感度が低い第２の磁気センサは、ｅ２１の磁界を検出することはできるがｅ２２の磁界をすることができないと仮定する。このとき、第２の磁気センサは、従来のマグネットセンサが回転角ｘ１の位置まで回転しなければ、当該マグネットセンサの磁極がＮ極からＳ極に変化したことを検出することができない。
【００４４】
実施の形態１のセンサマグネット４は、磁極間部の厚みｔ２が磁極中心の厚みｔ１よりも厚く形成されているため、センサマグネット４では、軸方向における厚みが周方向に均一である従来のセンサマグネットに比べて、磁極間部から発生する磁界を増加させることができる。磁気センサ５は磁極間部から発生する磁界を検出することでセンサマグネット４の磁極位置、すなわちメインマグネット２ｂの磁極位置を判別することができるため、ｔ２＞ｔ１の関係性を有するセンサマグネット４を用いることにより、磁極位置の検出精度を高めることが可能である。
【００４５】
なおロータ２の位置検出精度を高めるためにはセンサマグネット４の軸方向における厚みを全体的に増加させることが一般的である。ところが位置検出では磁極間部の磁界が用いられるため、実施の形態１のセンサマグネット４は磁極間部のみ厚くする構成としている。これによりセンサマグネット４は、センサマグネット４の軸方向における厚みを全体的に増加させた場合に比べてセンサマグネット４の製造に係る材料を低減でき、安価に製造することが可能である。
【００４６】
次にモータ１００の製造工程を説明する。図６は本発明の実施の形態１に係る永久磁石同期モータの製造工程を示す図である。
【００４７】
（１）ステップ１：複数の鉄心片を積層してステータコア１ａを製作する。併せてロータ２のメインマグネット２ｂとセンサマグネット４を製作する。
（２）ステップ２：ステータコア１ａとインシュレータ１ｂを一体成形する。併せて第３の端面４ａが第１の端面２ｃと対向するようにメインマグネット２ｂとセンサマグネット４を回転軸６に組み付ける。
【００４８】
（３）ステップ３：ステータ１に形成される複数のスロットにマグネットワイヤを巻き付けてコイル１ｃを形成する。併せて負荷側の軸受７と反負荷側の軸受７を回転軸６に圧入してロータ２を製作する
（４）ステップ４：コイル１ｃが形成されたステータコア１ａに基板３を取り付ける。
（５）ステップ５：ステータコア１ａと基板３をモールド成形してステータ１を製作する。
【００４９】
（６）ステップ６：ステータ１の内側にロータ２を組み付け、さらにステータ１の開口部９をブラケット１０で塞ぐことによりモータ１００を製作する。
（７）ステップ７：モータ１００の完成品検査を行う。完成品検査で合格したモータ１００は完成品として出荷され、完成品検査で不合格のモータ１００は、手直しが可能であれば手直しを行った後に再び製品検査を行い、手直しが不可能であれば廃却される。
【００５０】
以上に説明したように実施の形態１のモータ１００は、センサマグネット４を用いることにより、位置検出精度への磁気センサ５の感度の依存度を低減しながらロータ２の位置検出精度を高めることが可能できる。ロータ２の位置検出精度が高まることにより、モータ効率が向上し、モータ騒音の増加を抑制することができる。
【００５１】
実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２に係る永久磁石同期モータの断面図である。実施の形態２のモータ１００では実施の形態１のセンサマグネット４の代わりにセンサマグネット４Ａが用いられている。
【００５２】
図８は実施の形態２に係る永久磁石同期モータのロータとセンサマグネットの斜視図である。実施の形態１のセンサマグネット４は図２に示すように第３の端面４ａ上に形成された複数の突起４ｃを有する。これに対して実施の形態２のセンサマグネット４Ａは図８に示すように第４の端面４ｂ上において磁極間部に突起４ｄを有する。
【００５３】
複数の突起４ｄの各々は、センサマグネット４の軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ａは、センサマグネット４Ａの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【００５４】
また、センサマグネット４Ａの径方向中央を中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ａの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。このように構成した場合でも実施の形態１のセンサマグネット４と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３に係る永久磁石同期モータの断面図である。実施の形態３のモータ１００では実施の形態１のセンサマグネット４の代わりにセンサマグネット４Ｂが用いられている。
【００５６】
図１０は実施の形態３に係る永久磁石同期モータのロータとセンサマグネットの斜視図である。実施の形態３のセンサマグネット４Ｂは第３の端面４ａ上において磁極間部に突起４ｃを有し、第４の端面４ｂ上において磁極間部に突起４ｄを有する。複数の突起４ｃ，４ｄの各々は、センサマグネット４Ｂの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。
【００５７】
図１１は図１０に示すセンサマグネットの拡大図である。図１１に示すようにセンサマグネット４Ｂでは、センサマグネット４Ｂの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。センサマグネット４Ｂの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｂの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００５８】
このように構成した場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また実施の形態１，２に比べて、相対的に磁極間部から発生する磁界が増加するため、位置検出精度を高めることができる。
【００５９】
実施の形態４．
図１２は本発明の実施の形態４に係る永久磁石同期モータに用いられるセンサマグネットの第１の構成例を示す図である。図１２に示すセンサマグネット４Ｃは、センサマグネット４Ｃが一方向Ａに回転したときに磁気センサ５で検出される磁極がＮ極からＳ極に変化する複数の磁極間部を有し、第３の端面４ａ上において、複数の磁極間部のそれぞれに突起４ｅ１を有する。
【００６０】
複数の突起４ｅ１の各々は、センサマグネット４Ｃの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。
【００６１】
センサマグネット４Ｃでは、センサマグネット４Ｃの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、Ｎ極からＳ極に変化する複数の磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。センサマグネット４Ｃの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｃの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００６２】
図１３は本発明の実施の形態４に係る永久磁石同期モータに用いられるセンサマグネットの第２の構成例を示す図である。図１３に示すセンサマグネット４Ｄは、センサマグネット４Ｄが一方向Ａに回転したときに磁気センサ５で検出される磁極がＳ極からＮ極に変化する複数の磁極間部を有し、第３の端面上において、複数の磁極間部のそれぞれに突起４ｅ２を有する。
【００６３】
複数の突起４ｅ２の各々は、センサマグネット４Ｄの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ｄでは、センサマグネット４Ｄの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、Ｓ極からＮ極に変化する複数の磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【００６４】
センサマグネット４Ｄの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｄの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００６５】
実施の形態４のセンサマグネット４Ｃ，４Ｄによれば、実施の形態１に比べてマグネット材料が軽減され、より一層コストを抑えながら位置検出精度を高めることができるという効果を得ることができる。
【００６６】
実施の形態５．
図１４は本発明の実施の形態５に係る永久磁石同期モータに用いられるセンサマグネットの第１の構成例を示す図である。図１４に示すセンサマグネット４Ｅは、センサマグネット４Ｅが一方向Ａに回転したときに磁気センサ５で検出される磁極がＮ極からＳ極に変化する複数の磁極間部を有し、第４の端面４ｂ上において複数の磁極間部のそれぞれに突起４ｆ１を有する。
【００６７】
複数の突起４ｆ１の各々は、センサマグネット４Ｅの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。
【００６８】
センサマグネット４Ｅでは、センサマグネット４Ｅの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、Ｎ極からＳ極に変化する複数の磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。センサマグネット４Ｅの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｅの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００６９】
図１５は本発明の実施の形態５に係る永久磁石同期モータに用いられるセンサマグネットの第２の構成例を示す図である。図１５に示すセンサマグネット４Ｆは、センサマグネット４Ｆが一方向Ａに回転したときに磁気センサ５で検出される磁極がＳ極からＮ極に変化する複数の磁極間部を有し、第４の端面４ｂ上において複数の磁極間部のそれぞれに突起４ｆ２を有する。
【００７０】
複数の突起４ｆ２の各々は、センサマグネット４Ｆの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ｆでは、センサマグネット４Ｆの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、Ｓ極からＮ極に変化する複数の磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【００７１】
センサマグネット４Ｆの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｆの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００７２】
実施の形態５のセンサマグネット４Ｅ，４Ｆによれば、実施の形態１に比べてマグネット材料が軽減され、より一層コストを抑えながら位置検出精度を高めることができるという効果を得ることができる。
【００７３】
実施の形態６．
図１６は本発明の実施の形態６に係る永久磁石同期モータの断面図である。実施の形態６のモータ１００では実施の形態１のセンサマグネット４の代わりにセンサマグネット４Ｇが用いられている。
【００７４】
図１７は実施の形態６に係る永久磁石同期モータのロータとセンサマグネットの斜視図である。実施の形態６のセンサマグネット４Ｇは第３の端面４ａ上に、複数の突起４ｇを有する。複数の突起４ｇは、第３の端面４ａからロータ２の第１の端面２ｃに向けて延伸し、それぞれの先端がロータ２の第１の端面２ｃに接する。
【００７５】
図１８は図１７に示すセンサマグネットの拡大図である。複数の突起４ｇの各々は、センサマグネット４Ｇの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。
【００７６】
センサマグネット４Ｇでは、センサマグネット４Ｇの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。センサマグネット４Ｇの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｇの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００７７】
磁気センサに流入する磁界をより大きくするためにはセンサマグネット４Ｇの回転軸方向における位置が重要な要素となる。センサマグネット４Ｇの磁極間部の厚みｔ２を、ロータ２を構成する部品と接触する程の厚みにすることにより、軸方向への位置決め精度向上を図ることが可能となる。
【００７８】
また、実施の形態６の構成により、突起４ｇの先端が第１の端面２ｃに接するため、ロータ２の第１の端面２ｃ上にセンサマグネット４Ｇが安定して設置され、精度の高い位置決めが可能となる。また複数の突起４ｇの各々の先端が第１の端面２ｃと平行な平面形状であるため、センサマグネット４Ｇがより安定して設置され、より精度の高い位置決めが可能となる。
【００７９】
なお実施の形態６では複数の突起４ｇの全ての先端がロータ２に接する構成例を説明したが、ロータ２に接する突起４ｇの数は少なくとも３つとし、残りの１または複数の突起４ｇはロータ２に接しない構成としてもよい。ロータ２に接する複数の突起４ｇの軸方向における厚みをｔ３とし、ロータ２に接しない１または複数の突起４ｇの軸方向における厚みをｔ４とし、前述した磁極中心の厚みをｔ１としたとき、ｔ１＜ｔ４＜ｔ３の関係となる。言うまでもないが、複数の突起４ｇの全ての先端がロータ２に接する構成としたので、関係式はｔ１＜ｔ４となる。
【００８０】
実施の形態７．
図１９は本発明の実施の形態７に係る永久磁石同期モータの断面図である。実施の形態７のモータ１００では実施の形態６のロータ２の代わりにロータ２Ａが用いられている。
【００８１】
図２０は実施の形態７に係る永久磁石同期モータのロータの斜視図である。図２０では図１９に示すセンサマグネット４Ｇが省略されており、図２０には反負荷側から見たロータ２Ａが示される。ロータ２Ａは、第１の端面２ｃに複数の窪み２ｅを有する。複数の窪み２ｅの各々には、センサマグネット４Ｇに形成された複数の突起４ｇの先端のそれぞれが挿入される。複数の窪み２ｅはそれぞれがロータ２Ａの第１の端面２ｃ側に周方向に離間して形成される。
【００８２】
図２０では複数の窪み２ｅがバックヨーク２ａの外周面とメインマグネット２ｂの内周面との間に形成されているが、複数の窪み２ｅは、例えばバックヨーク２ａの第１の端面２ｃ上において外周面よりも径方向内側に形成してもよいし、メインマグネット２ｂの第１の端面２ｃ上において内周面よりも径方向外側に形成してもよい。
【００８３】
このように構成した場合でも実施の形態１のセンサマグネット４と同様の効果を得ることができると共に、センサマグネット４Ｇに形成された複数の突起４ｇの先端が窪み２ｅに嵌るため、センサマグネット４Ｇの周方向へのずれが抑制され、メインマグネット２ｂとセンサマグネット４Ｇとの間における磁極位置のずれが抑制され、より精度の高い位置決めが可能となる。
【００８４】
実施の形態８．
図２１は本発明の実施の形態８に係る永久磁石同期モータの断面図である。実施の形態８のモータでは実施の形態１のセンサマグネット４の代わりにセンサマグネット４Ｈが用いられている。実施の形態１との相違点は、センサマグネット４Ｈの第３の端面４ａがロータ２のメインマグネット２ｂの第１の端面２ｃに樹脂を介して接している点である。
【００８５】
図２２は図２１に示すセンサマグネットの第１の構成例を示す図である。図２２に示すセンサマグネット４Ｈは第３の端面４ａ上において磁極間部に形成された複数の突起４ｈを有する。
【００８６】
複数の突起４ｈの各々は、センサマグネット４Ｈの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ｈでは、センサマグネット４Ｈの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【００８７】
センサマグネット４Ｈの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｈの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００８８】
図２３は図２１に示すセンサマグネットの第２の構成例を示す図である。図２３に示すセンサマグネット４Ｈは、第３の端面４ａ上に形成され、センサマグネット４Ｈが一方向Ａに回転したときに磁気センサ５で検出される磁極がＮ極からＳ極に変化する複数の磁極間部にそれぞれ対応する複数の突起４ｈ１を有する。
【００８９】
複数の突起４ｈ１の各々は、センサマグネット４Ｈの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ｈでは、センサマグネット４Ｈの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、Ｎ極からＳ極に変化する複数の磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【００９０】
センサマグネット４Ｈの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｈの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００９１】
図２４は図２１に示すセンサマグネットの第３の構成例を示す図である。図２４に示すセンサマグネット４Ｈは、第３の端面４ａ上に形成され、センサマグネット４Ｈが一方向Ａに回転したときに磁気センサ５で検出される磁極がＳ極からＮ極に変化する複数の磁極間部にそれぞれ対応する複数の突起４ｈ２を有する。
【００９２】
複数の突起４ｈ２の各々は、センサマグネット４Ｈの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ｈでは、センサマグネット４Ｈの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、Ｓ極からＮ極に変化する複数の磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【００９３】
センサマグネット４Ｈの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｈの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００９４】
実施の形態８のセンサマグネット４Ｈによれば、実施の形態１のセンサマグネット４に比べて内側のマグネット材料が軽減され、より一層コストを抑えながら位置検出精度を高めることができるという効果を得ることができる。
【００９５】
実施の形態９．
図２５は本発明の実施の形態９に係る永久磁石同期モータの断面図である。実施の形態９のモータでは実施の形態２のセンサマグネット４Ａの代わりにセンサマグネット４Ｉが用いられている。実施の形態２との相違点は、センサマグネット４Ｉの第３の端面４ａがロータ２のメインマグネット２ｂの第１の端面２ｃに樹脂を介して接している点である。
【００９６】
図２６は図２５に示すセンサマグネットの第１の構成例を示す図である。実施の形態９のセンサマグネット４Ｉは第４の端面４ｂ上において磁極間部に形成された複数の突起４ｉを有する。
【００９７】
複数の突起４ｉの各々は、センサマグネット４Ｉの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ｉでは、センサマグネット４Ｉの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【００９８】
センサマグネット４Ｉの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｉの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【００９９】
図２７は図２５に示すセンサマグネットの第２の構成例を示す図である。図２７に示すセンサマグネット４Ｉは、第４の端面４ｂ上に形成され、センサマグネット４Ｉが一方向Ａに回転したときに磁気センサ５で検出される磁極がＮ極からＳ極に変化する複数の磁極間部にそれぞれ対応する複数の突起４ｉ１を有する。
【０１００】
複数の突起４ｉ１の各々は、センサマグネット４Ｉの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ｉでは、センサマグネット４Ｉの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、Ｎ極からＳ極に変化する複数の磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【０１０１】
センサマグネット４Ｉの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｉの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【０１０２】
図２８は図２５に示すセンサマグネットの第３の構成例を示す図である。図２８に示すセンサマグネット４Ｉは、第４の端面４ｂ上に形成され、センサマグネット４Ｉが一方向Ａに回転したときに磁気センサ５で検出される磁極がＳ極からＮ極に変化する複数の磁極間部にそれぞれ対応する複数の突起４ｉ２を有する。
【０１０３】
複数の突起４ｉ２の各々は、センサマグネット４Ｉの軸方向の厚みの内、複数の磁極の内の隣接する磁極の間の磁極間部の厚みを、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みより厚くすることにより形成されたものである。センサマグネット４Ｉでは、センサマグネット４Ｉの軸方向の厚みの内、複数の磁極のそれぞれの磁極中心の厚みをｔ１とし、Ｓ極からＮ極に変化する複数の磁極の間の磁極間部の厚みをｔ２としたとき、ｔ２はｔ１より厚く形成されている。
【０１０４】
センサマグネット４Ｉの径方向中央Ｏを中心として、複数の磁極のそれぞれの中心の軸方向における厚みがｔ１となる範囲の角度をθとし、センサマグネット４Ｉの磁極数をＮとしたとき、角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である。
【０１０５】
実施の形態９のセンサマグネット４Ｉによれば、実施の形態２のセンサマグネット４Ａに比べて内側のマグネット材料が軽減され、より一層コストを抑えながら位置検出精度を高めることができるという効果を得ることができる。
【０１０６】
実施の形態１０．
図２９は本発明の実施の形態１０に係る空気調和機の構成図である。空気調和機２００は、室内機２１０と室内機２１０に接続される室外機２２０とを備える。室内機２１０および室外機２２０には、送風機の駆動源としてモータ１００が設けられている。
【０１０７】
モータ１００を送風機用電動機として用いることで、位置検出精度への磁気センサ５の感度の依存度を低減しながら磁極位置の検出精度を高めることができ、より品質の良い空気調和機２００を得ることができる。なおモータ１００は、空気調和機２００の他にも、例えば換気扇、家電機器、工作機といった装置に搭載して利用することもでき、これらの装置に用いることにより品質を高めることができる。
【０１０８】
なお実施の形態１から９では磁極間部の厚みｔ２と磁極中心の厚みｔ１がｔ１＜ｔ２の関係が成り立つ構成例を説明したが、ｔ２の厚みをｔ１の１．５倍以上にすることにより、磁極間部の磁界が顕著に増大し、より位置検出精度を高めることが可能である。
【０１０９】
また実施の形態１から９では全ての磁極間部の厚みｔ２が厚みｔ１より厚くなるように形成した構成例を説明したが、複数の磁極の内の１つの中心の厚みをｔ１とし、この磁極に隣接する磁極間部の厚みをｔ２とし、センサマグネットはｔ１＜ｔ２となるように構成してもよい。このように構成した場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができると共に、突起を形成するためのマグネット材料が軽減され、より一層コストを抑ることができる。またこの構成により、センサマグネットの周方向における磁極ピッチのずれが生じている場合でもモータ回転時において磁極位置検出に影響を及ぼす可能性が低減されるという効果を得ることができる。
【０１１０】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  ステータ、１ａ  ステータコア、１ｂ  インシュレータ、１ｃ  コイル、２，２Ａ  ロータ、２ａ  バックヨーク、２ｂ  メインマグネット、２ｃ  第１の端面、２ｄ  第２の端面、２ｅ  窪み、３  基板、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ  センサマグネット、４ａ  第３の端面、４ｂ  第４の端面、４ｃ，４ｄ，４ｅ１，４ｅ２，４ｆ１，４ｆ２，４ｇ，４ｈ，４ｈ１，４ｈ２，４ｉ，４ｉ１，４ｉ２  突起、５  磁気センサ、６  回転軸、７  軸受、８  モールド樹脂、９  開口部、１０  ブラケット、１１  電源リード線、１２  センサリード線、１００  モータ、２００  空気調和機、２１０  室内機、２２０  室外機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月27日(2017.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端面と第２の端面とを有する円筒状のロータであって、
円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面と第４の端面とを有する円盤状のセンサマグネットと、
前記第４の端面と対向するように配置され、前記円盤状のセンサマグネットの回転位置を検出する磁気センサと、
を備え、
前記第３の端面は前記第１の端面と対向し、
前記複数の磁極のそれぞれの前記センサマグネットにおける軸方向の厚みを第１の厚みとし、前記複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の前記軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、
前記第２の厚みは、前記第１の厚みより厚く、
前記センサマグネットは、前記第３の端面上において前記磁極間部に突起を有するロータ。
【請求項２】
第１の端面と第２の端面とを有する円筒状のロータであって、
円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面と第４の端面とを有する円盤状のセンサマグネットと、
前記第４の端面と対向するように配置され、前記円盤状のセンサマグネットの回転位置を検出する磁気センサと、
を備え、
前記第３の端面は前記第１の端面と対向し、
前記複数の磁極のそれぞれの前記センサマグネットにおける軸方向の厚みを第１の厚みとし、前記複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の前記軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、
前記第２の厚みは、前記第１の厚みより厚く、
前記センサマグネットは、前記第４の端面上において前記磁極間部に突起を有するロータ。
【請求項３】
第１の端面と第２の端面とを有する円筒状のロータであって、
円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面と第４の端面とを有する円盤状のセンサマグネットと、
前記第４の端面と対向するように配置され、前記円盤状のセンサマグネットの回転位置を検出する磁気センサと、
を備え、
前記第３の端面は前記第１の端面と対向し、
前記複数の磁極のそれぞれの前記センサマグネットにおける軸方向の厚みを第１の厚みとし、前記複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の前記軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、
前記第２の厚みは、前記第１の厚みより厚く、
前記センサマグネットは、前記第３の端面上において前記磁極間部に突起を有し、前記第４の端面上において前記磁極間部に突起を有するロータ。
【請求項４】
前記センサマグネットは、
前記センサマグネットが一方向に回転したときに前記磁気センサで検出される磁極がＮ極からＳ極に変化する複数の磁極間部を有し、
前記第３の端面上において、前記複数の磁極間部のそれぞれに突起を有する請求項１に記載のロータ。
【請求項５】
前記センサマグネットは、
前記センサマグネットが一方向に回転したときに前記磁気センサで検出される磁極がＳ極からＮ極に変化する複数の磁極間部を有し、
前記第３の端面上において、前記複数の磁極間部のそれぞれに突起を有する請求項１に記載のロータ。
【請求項６】
前記センサマグネットは、
前記センサマグネットが一方向に回転したときに前記磁気センサで検出される磁極がＮ極からＳ極に変化する複数の磁極間部を有し、
前記第４の端面上において、前記複数の磁極間部のそれぞれに突起を有する請求項２に記載のロータ。
【請求項７】
前記センサマグネットは、
前記センサマグネットが一方向に回転したときに前記磁気センサで検出される磁極がＳ極からＮ極に変化する複数の磁極間部を有し、
前記第４の端面上において、前記複数の磁極間部のそれぞれに突起を有する請求項２に記載のロータ。
【請求項８】
前記センサマグネットは、前記第３の端面上に、周方向に離間して配置される複数の突起を有し、
前記複数の突起は、前記第３の端面から前記第１の端面に向かって延伸し、それぞれの先端が前記ロータの前記第１の端面に接する請求項１に記載のロータ。
【請求項９】
前記ロータの前記第１の端面に接する前記複数の突起は、それぞれの先端が前記第１の端面と平行な平面形状である請求項８に記載のロータ。
【請求項１０】
前記ロータは、前記第１の端面に複数の窪みを有し、
前記複数の窪みの各々には、前記ロータの前記第１の端面に接する前記複数の突起の先端が挿入される請求項８または請求項９に記載のロータ。
【請求項１１】
前記センサマグネットは、前記ロータの前記第１の端面に接する前記複数の突起を少なくとも３つ有する請求項８から請求項１０の何れか一項に記載のロータ。
【請求項１２】
前記センサマグネットは、前記ロータの前記第１の端面に設置されるリング形状である請求項１から請求項１１の何れか一項に記載のロータ。
【請求項１３】
前記センサマグネットの径方向中央を中心として、前記複数の磁極のそれぞれの前記軸方向における厚みが前記第１の厚みとなる範囲の角度をθとし、前記センサマグネットの磁極数をＮとしたとき、
角度θは、θ＜２３０／Ｎ［ｄｅｇ］を満たす値である請求項１から請求項１２の何れか一項に記載のロータ。
【請求項１４】
前記第２の厚みは前記第１の厚みの１．５倍以上である請求項１から請求項１３の何れか一項に記載のロータ。
【請求項１５】
前記センサマグネットは、
前記複数の磁極の内、１つの磁極の前記軸方向における厚みを前記第１の厚みとし、前記１つの磁極に隣接する磁極間部の前記軸方向における厚みを前記第２の厚みとする請求項１から請求項１４の何れか一項に記載のロータ。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５の何れか一項に記載のロータと環状のステータコアとを備えた永久磁石同期モータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の永久磁石同期モータを内蔵した空気調和機。
【請求項１８】
第１の端面と第２の端面とを有する円筒状のロータを製造する工程と、
円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面と第４の端面を有し、複数の磁極のそれぞれの前記ロータの軸方向の厚みを第１の厚みとし、前記複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の前記軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、第２の厚みが第１の厚みより厚い円盤状のセンサマグネットを製造する工程と、
前記第３の端面が前記第１の端面と対向するように前記ロータと前記センサマグネットを回転軸に組み付ける工程と、
を含む永久磁石同期モータの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ロータ、環状のステータとステータの内側に配置されるロータとを備えた永久磁石同期モータ、永久磁石同期モータの製造方法、および空気調和機に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、品質の向上を図ることができるロータを得ることを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るロータは、第１の端面と第２の端面とを有する円筒状のロータと、円周状に配列される複数の磁極を有し、第３の端面と第４の端面とを有する円盤状のセンサマグネットと、第４の端面と対向するように配置され、円盤状のセンサマグネットの回転位置を検出する磁気センサと、を備え、第３の端面は第１の端面と対向し、複数の磁極のそれぞれの軸方向の厚みを第１の厚みとし、複数の磁極の内、隣接する磁極の間の磁極間部の軸方向の厚みを第２の厚みとしたとき、第２の厚みは、第１の厚みより厚く、前記センサマグネットは、前記第３の端面上において前記磁極間部に突起を有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
以上に説明したように実施の形態１のモータ１００は、センサマグネット４を用いることにより、位置検出精度への磁気センサ５の感度の依存度を低減しながらロータ２の位置検出精度を高めることができる。ロータ２の位置検出精度が高まることにより、モータ効率が向上し、モータ騒音の増加を抑制することができる。
【国際調査報告】
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2017046953.tif 000034
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