(57)【要約】【課題】本発明は、ロータの製造性を損なうことなくロータのうず電流損を小さくでき、回転を高めるのに好適なモータを提供することにある。【解決手段】ロータコアの周部に設けた各マッグネット取付け孔内にロータマグネット２４が個別に配置されたロータを備えるインナーロータ型のモータを前提とする。各ロータマグネット２４が、１以上のスリット２４ａと、複数のマグネット領域２４ｂと、延長部２４ｃとを有する。スリット２４ａは、ロータの回転方向又は軸方向或いはこれらの方向と交差する方向に延びて少なくとも一端が閉鎖されていて、ロータマグネット２４を複数のマグネット領域２４ｂに分けている。延長部２４ｃは、スリット２４ａの閉鎖端２４ａｅからスリット２４ａが延びた方向とは反対方向に延長された部分であって、スリット２４ａを境に隣接するマグネット領域２４ｂ同士を一体に連続して設けられている。【選択図】    図４
2005020874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部にロータ通孔を有したステータコアに励磁コイルが取付けられたステータと、このステータを支持したモータフレームと、周部に複数のマグネット取付け孔が設けられたロータコア及び前記各マッグネット取付け孔内に個別に配置されたロータマグネットを有し、前記ロータ通孔に通されて前記モータフレームに回転自在に支持されたロータとを具備するモータにおいて、
前記各ロータマグネットが、
前記ロータの回転方向又は軸方向或いはこれらの方向と交差する方向に延びて少なくとも一端が閉鎖された１以上のスリットと、
このスリットで分けられた複数のマグネット領域と、
前記スリットの閉鎖端から前記スリットが延びた方向とは反対方向に延長された部分からなり、前記スリットを境に隣接するマグネット領域同士を一体に連続させている延長部とを有しているモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーロータ型のモータに係り、特に、永久磁石からなるロータマグネットを有するロータを備えたモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロータが備えるロータコアの周部に複数設けられたマグネット取付け孔の夫々に、射出成形により永久磁石（ロータマグネット）を嵌着してなるブラシレスモータが知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６５３９３号公報（段落０００２−０００３、図５−図７）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のモータでは、ロータマグネットがマグネット取付け孔に射出成形により充填され固化して設けられる。このため、ロータマグネットは、マグネット取付け孔の形状に合致してロータの回転方向に湾曲した１枚の板となっている。
【０００５】
モータの運転中には、ステータにより作られる磁界を横切りながらロータが回転されるため、ロータマグネットにはその磁束変化に応じて誘導される電圧により電流（うず電流）が流れる。この場合、マグネット取付け孔に対応した大きさのロータマグネット全域が単一のうず電流発生領域となるため、発生するうず電流の値が大きい。このうず電流は、磁界の強度を大きくする等によりモータの高速化を図るほど増大する。
【０００６】
うず電流損が大きくなると、モータ効率の低下がもたらされるとともに、うず電流を原因とするシュール熱でロータマグネットが温度上昇して、ロータマグネットの磁力が減少（減磁）することも考えられる。したがって、モータの回転を高める場合には、ロータマグネットのうず電流損を小さくする工夫が必要とされる。
【０００７】
そこで、本発明者は、所定の大きさのロータマグネットを複数のマグネット片に分割して、夫々のマグネット片に発生するうず電流の値を小さくできるロータを開発するに至った。
【０００８】
しかし、このものでは、分割されたマグネット片の夫々をマグネット取付け孔の所定位置に配置するための手間が多く必要で、しかも、又、隣接するマグネット片同士を磁気絶縁物で離して磁気的につながらないようにする配慮も必要であるので、ロータを製造し難いという課題があることが分かった。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、ロータの製造性を損なうことなくロータのうず電流損を小さくでき、回転を高めるのに好適なモータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、ロータコアの周部に設けた各マグネット取付け孔内に個別に配置されたロータマグネットが、ロータの回転方向又は軸方向或いはこれらの方向と交差する方向に延びて少なくとも一端が閉鎖された１以上のスリットで複数のマグネット領域に分けられているとともに、このスリットを境に隣接するマグネット領域同士が、スリットの閉鎖端からスリットが延びた方向とは反対方向に延長された部分からなる延長部で一体に連続されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明では、ロータマグネットのスリットで細分化された複数のマグネット領域の夫々に発生するうず電流を、その領域の大きさに見合って小さくできるとともに、延長部により隣接したマグネット領域が互いに連続しているので、細分化に拘らず、組立て上は単一のロータマグネットとして取扱うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００１３】
図１中符号１は電動送風機を示している。この電動送風機１は例えば電気掃除機の掃除機本体に内蔵して使用される。電動送風機１は、モータ２と、このモータ２で駆動される遠心型の送風ファン３１を有するファン部３２とを備えている。
【００１４】
モータ２はモータフレーム５を備えている。モータフレーム５は、例えば有底筒状のモータケース６と、このモータケース６の開口を覆って取付けられた端板７とを有している。モータケース６及び端板７の夫々には、ファン部３２から送風される空気を流通させる孔の通気部（図示しない）が設けられている。モータケース６には軸受８が取付けられ、この軸受８と対応して端板７にも軸受９が取付けられている。
【００１５】
モータ２はステータ１１を備えている。ステータ１１は、多数枚のステータコア板を積層したステータコア１２に励磁コイル１３を装着して形成されている。ステータコア１２は、ロータ通孔１２ａを有して環状をなしているとともに、ロータ通孔１２ａ内に突出する複数の突極を有していて、各突極に励磁コイル１３が絶縁して巻き付けられている。励磁コイル１３は通電されることにより磁界を形成する。ステータ１１は、モータケース６に内蔵され、ねじ１４により固定されている。
【００１６】
モータ２はロータ通孔１２ａに通して配置されたロータ２１を有している。図１〜図３に示すようにロータ２１は、ロータコア２２と、ロータ軸（回転軸）２３と、複数のロータマグネット２４とを有している。
【００１７】
ロータコア２２は外周形状が円形のロータコア板を多数枚積層してなる。このロータコア２２の周部には、複数例えば４個のマグネット取付け孔２２ａが、ロータコア２２を積層方向（ロータ２１の軸方向）に貫通して設けられている。本実施形態の場合、各マグネット取付け孔２２ａは、ロータコア２２の周面に沿って円弧状をなしている。ロータ軸２３はロータコア２２の中心部を貫通して取付けられている。
【００１８】
図１に示すようにロータ２１は、そのロータ軸２３を軸受８、９に夫々回転自在に支持させてモータフレーム５に取付けられている。この支持状態において、ロータコア２２の外周面とステータ１１の突極の先端面とは、相互間に僅かな空隙を設けて対向されている。ロータ軸２３の軸受９側の端部は、端板７及び軸受９を貫通してモータフレーム５の外に突出されている。
【００１９】
各ロータマグネット２４は、いずれもマグネット取付け孔２２ａを埋めてロータコア２２の周部に配置され、マグネット取付け孔２２ａの形状に応じた形状、例えば断面円弧状をなしている。各ロータマグネット２４は、いずれも厚み方向（ロータ２１の径方向）に沿って磁化されており、ロータ２１の周方向に隣接するロータマグネット２４の凸曲面同士の極性は異なっている。図２及び図３中符号２２ｂはロータマグネット２４の凸曲面を覆ったロータコア２２のカバー周壁を示しており、このカバー周壁２２ｂにより、高速回転時にロータマグネット２４に作用する遠心力を支持するようになっている。
【００２０】
各ロータマグネット２４にはプラスチックマグネットを好適に使用できる。プラスチックマグネットとして、例えば、保磁力が大きいネオジウム・鉄・ボロン系の磁石粉末と１２ナイロン等の合成樹脂粉末とを混合してなる磁石材料を用いて成形された希土類のマグネットを挙げることができる。
【００２１】
ロータマグネット２４は、予め所定形状に成形されて、図示しない接着剤を用いてマグネット取付け孔２２ａに固定されたものである。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように各ロータマグネット２４は、マグネット取付け孔２２ａの形状に対応して、正面視略四角形をなすとともに、平面視円弧状をなしている。さらに、ロータマグネット２４は、１以上例えば複数のスリット２４ａを設けることよって、複数のマグネット領域２４ｂに分けられている。スリット２４ａは、本実施形態の場合、ロータ２１の軸方向に延びて設けられていて、その一端はロータマグネット２４の一辺を分断してこの一辺に開放され、かつ、他端は閉鎖されている。スリット２４ａを境に隣接するマグネット領域２４ｂ同士は、スリット２４ａの閉鎖端２４ａｅからスリットが延びた方向とは反対方向に延長された部分からなる延長部２４ｃ、言い換えれば、閉鎖端２４ａｅからロータマグネット２４の他辺２４ｄに渡る最短距離の領域部分で一体に連続されている。この延長部２４ｃの長さは、ロータ２１の軸方向に延びている各マグネット領域２４ｂの幅（前記延び方向と直交する方向の寸法）と同じかそれより短くするとよい。
【００２２】
以上の構成のロータマグネット２４は、例えばマグネット取付け孔２２ａに未硬化の接着剤を供給した状態で、スリット２４ａが開放した一辺を先頭にしてマグネット取付け孔２２ａに圧入することによって、マグネット取付け孔２２ａに密に挿入されて接着止めされる。この場合、スリット２４ａを接着剤溜まりとして利用できるので、接着剤の使用量の管理を容易にできる。又、嫌忌性接着剤を使用する場合には、マグネット取付け孔２２ａに予めロータマグネット２４を嵌め込んだものを負圧環境下に置いて、嫌忌性接着剤をマグネット取付け孔２２ａに供給することによって、接着止めすることができる。
【００２３】
図１に示すように前記ファン部３２は、端板７にねじ止めされた整流板３３と、モータフレーム５外に突出されたロータ軸２３の端部にナット３０を用いて取付けられた前記送風ファン３１と、これら送風ファン３１及び整流板３３を覆ってモータケース６の開口端部外周に被嵌されたファンカバー３４とを備えている。ファンカバー３４は中央部に吸気口３４ａを有している。
【００２４】
図１中符号３５はモータフレーム５に内蔵されたリング状のプリント配線基板であり、これにはロータマグネット２４の端面と対向する図示しないホール素子等の位置センサが取付けられている。このセンサによりロータ２１の回転位置が検出される。
【００２５】
以上の構成を備えるインナーロータ型のブラシレスモータ２は、位置センサの検出信号に基づいて、図示しないモータドライバにより励磁コイル１３への印加電流を制御することにより、ロータ２１の回転を制御するようになっている。このモータ２の駆動により、電動送風機１においては、ロータ２１とともに送風ファン３１が回転されるので、吸気口３４ａを通して空気が送風ファン３１に吸込まれるに伴い、この送風ファン３１から吐き出される空気が、整流板３３を通ってモータフレーム５内に導入された後に、ステータ１１及びロータ２１等を冷却しつつ、モータフレーム５の通気部から外部に排出されるという、送風動作を営むことができる。
【００２６】
ところで、既述のモータ２の駆動に伴い励磁コイル１３が作る磁界をロータ２１が横切るので、そのロータマグネット２４にはうず電流が発生する。
【００２７】
しかし、ロータマグネット２４はスリット２４ａにより複数のマグネット領域２４ｂに分けられているので、ロータマグネット全域が単一のうず電流発生領域となることがなく、スリット２４ａで細分化されたマグネット領域２４ｂの夫々がうず電流発生領域となる。
【００２８】
これにより、各マグネット領域２４ｂで発生するうず電流の値を小さくできるので、うず電流損が小さくなって、モータ効率の低下を抑制できる。更に、うず電流が小さくなるに伴って、各マグネット領域２４ｂでのジュール熱の発生が抑制されるので、ロータマグネット２４の温度が上がり過ぎることを抑制できる。これにより、熱でロータマグネット２４が減磁する恐れをなくすことができるとともに、ロータマグネット２４がプラスチックマグネットであっても熱で軟化する恐れもなくすことが可能である。そして、以上のようにロータマグネット２４のうず電流損を小さくできるので、磁界の強度を大きくする等によりモータ２の高速化を図る場合に適している。
【００２９】
尚、前記電動送風機１が組込まれた電気掃除機では、外気温度が高く、かつ、集塵部のフィルターがかなり目詰まりした状態の使用が継続されると、前記吸気口３４ａに吸込まれる空気の量が減少してモータ２の空冷性能が低下するので、この点でもロータマグネット２４の温度上昇がみられる。このような使用状態にあっても、既述のようにうず電流損によるロータマグネット２４の発熱が抑制されるので、ロータマグネット２４の温度が上がり過ぎることを抑制可能である。
【００３０】
又、ロータマグネット２４は、複数のマグネット領域２４ｂに細分化されているにも拘らず、隣接したマグネット領域２４ｂ同士は延長部２４ｃを介して一体に連続されている。この構成により、ロータマグネット２４を単一部品として取扱うことができるとともに、隣接したマグネット領域２４ｂ同士をスリット２４ａにより互いに接しないように保持できる。
【００３１】
このため、ロータ２１の製造において、マグネット取付け孔２２ａにロータマグネット２４への嵌め込みを容易に実施できるとともに、隣接するマグネット領域２４ｂ同士を磁気絶縁物で離して磁気的につながらないようにする配慮も不用となるので、ロータ２１を製造し易い。
【００３２】
以下、本発明の第２〜第４の実施形態を説明する。これらの実施形態は基本的には第１実施形態と同じ構成であるので、同じ構成部分には第１実施形態と同じ符号を付し、その構成および作用の説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００３３】
図５及び図６は第２実施形態を示している。この第２実施形態では、スリット２４ａがロータ２１の回転方向に延びて設けられたロータマグネット２４を使用して、ロータ２１を側面方向からみたときに、細分化された各マグネット領域２４ｂがロータ２１の軸方向と直交するような姿勢で、マグネット２４をマグネット取付け孔２２ａ内に接着剤等を用いて配置している。この構成以外は図５及び図６に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。
【００３４】
したがって、この第２実施形態においても、スリット２４ａ、マグネット領域２４ｂ、及び延長部２４ｃを有したロータマグネット２４を使用しているので、第１実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。
【００３５】
図７及び図８は第３実施形態を示している。この第３実施形態では、スリット２４ａがロータ２１の軸方向に延びている平板状のロータマグネット２４を使用している。これに応じて、ロータコア２２のマグネット取付け孔２２ａも湾曲を伴わない孔構造となっている。そして、ロータマグネット２４はマグネット取付け孔２２ａに射出成形して設けられている。
【００３６】
この射出成形では、射出成形機装置の成形型内にロータコア２２をインサートして型締めする。この型締めにより図８に示すロータマグネット２４の形状に相当する成形空間がマグネット取付け孔２２ａ内に形成される。この後、溶融状態の磁石材料を前記成形空間内に射出して、各マグネット取付け孔２２ａに充填する。次に、成形型を冷却してマグネット取付け孔２２ａ内に充填された磁石材料を固化する。
【００３７】
これによって、図８に示す形状のロータマグネット２４が、そのスリット２４ａ及び各マグネット領域２４ｂをロータコア２２の積層方向（言い換えれば、ロータ２１の軸方向）に延ばして成形されるとともに、このマグネット２４がマグネット取付け孔２２ａに接着される。以上説明した構成以外は図７及び図８に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。
【００３８】
したがって、この第３実施形態においても、マグネット取付け孔２２ａ内に射出成形されたロータマグネット２４が、スリット２４ａ、マグネット領域２４ｂ、及び延長部２４ｃを有した構成であるので、第１実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。
【００３９】
図９は第４実施形態を示している。この実施形態では、ロータマグネット２４に、ロータの軸方向又は回転方向と交差する方向に延びるスリット２４ａ、例えばロータマグネット２４の対角線方向に延びて互いに交差する斜めのスリット２４ａを有したものを使用している。スリット２４ａの両端は閉鎖されている。そして、各延長部２４ｃは、スリット２４ａの閉鎖端２４ａｅからこれに最短距離のロータマグネット２４の隅２４ｅに渡る領域部分で作られている。以上説明した構成以外は図９に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。
【００４０】
したがって、この第４実施形態においても、ロータマグネット２４が、スリット２４ａ、マグネット領域２４ｂ、及び延長部２４ｃを有した構成であるので、第１実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。
【００４１】
尚、本発明は前記各実施形態には制約されない。第１実施形態で示したロータマグネットは、マグネット取付け孔内に射出成形により設けることも可能であり、第３実施形態で示したロータマグネットは、アウトサート成形により予め成形して、マグネット取付け孔内に接着剤を用いて接着止めすることも可能である。又、ロータマグネットは、円弧状であっても、平板状であってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータの製造性を損なうことなくロータのうず電流損を小さくでき、回転を高めるのに好適なモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータを備える電動送風機を一部断面して示す側面図。
【図２】図１のモータが備えるロータを一部断面して示す側面図。
【図３】図２のロータを一部断面して示す正面図。
【図４】（Ａ）は図２のロータが有するロータマグネットを示す正面図。（Ｂ）は図４（Ａ）のロータマグネットを示す下面図。
【図５】本発明の第２実施形態に係るモータが備えるロータを一部断面して示す正面図。
【図６】（Ａ）は図５のロータが有するロータマグネットを示す正面図。（Ｂ）は図６（Ａ）のロータマグネットを示す下面図。
【図７】本発明の第３実施形態に係るモータが備えるロータを一部断面して示す正面図。
【図８】図７のロータが有するロータマグネットを示す正面図。
【図９】本発明の第４実施形態に係るモータが備えるロータのロータマグネットを示す正面図。
【符号の説明】
２…モータ、５…モータフレーム、１１…ステータ、１２…ステータコア、１２ａ…ロータ通孔、１３…励磁コイル、２１…ロータ、２２…ロータコア、２２ａ…マグネット取付け孔、２３…ロータ軸（回転軸）、２４…ロータマグネット、２４ａ…スリット、２４ａｅ…閉鎖端、２４ｂ…マグネット領域、２４ｃ…延長部
【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】
2005020874.tif 000008
【図７】
2005020874.tif 000009
【図８】
2005020874.tif 000010
【図９】
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