(57)【要約】  センサマグネット（８）は、第１の極性の磁極を含む第１の磁極部（８１）と、第２の極性の磁極を含む第２の磁極部（８２）とを有する。磁気センサ（５）に向かう方向における第１の磁極部（８１）の厚み（Ｔ１）は、磁気センサ（５）に向かう方向における第２の磁極部（８２）の厚み（Ｔ２）よりも厚い。
2019003372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの回転位置を検出する磁気センサを備えたモータと共に用いられるセンサマグネットであって、
第１の極性の磁極を含む第１の磁極部と、
第２の極性の磁極を含む第２の磁極部と
を有し、
前記磁気センサに向かう方向における前記第１の磁極部の厚みが、前記磁気センサに向かう方向における前記第２の磁極部の厚みよりも厚い
センサマグネット。
【請求項２】
前記第１の磁極部から前記磁気センサまでの最短距離は、前記第２の磁極部から前記磁気センサまでの最短距離よりも短い請求項１に記載のセンサマグネット。
【請求項３】
前記第１の磁極部及び前記第２の磁極部はボンド磁石である請求項１又は２に記載のセンサマグネット。
【請求項４】
前記第１の磁極部は、
永久磁石である第１の部分と、
前記第１の部分の表面に備えられ、軟磁性材料である第２の部分と
を有する請求項１又は２に記載のセンサマグネット。
【請求項５】
前記第１の磁極部は、前記磁気センサに面する表面に形成された窪みを有する請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサマグネット。
【請求項６】
前記第１の磁極部の前記厚みをＴ１とし、前記第２の磁極部の前記厚みをＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１≦０．７を満たす請求項１から５のいずれか１項に記載のセンサマグネット。
【請求項７】
前記第１の磁極部及び前記第２の磁極部は、径方向に磁化されている請求項１から６のいずれか１項に記載のセンサマグネット。
【請求項８】
ステータと、
前記ステータの内側に備えられたロータと、
前記ロータの回転位置を検出する磁気センサと
を備え、
前記ロータは、
メインマグネット部と、
前記磁気センサに面するように前記メインマグネット部に固定されたセンサマグネットと
を有し、
前記センサマグネットは、
第１の極性の磁極を含む第１の磁極部と、
第２の極性の磁極を含む第２の磁極部と
を有し、
前記磁気センサに向かう方向における前記第１の磁極部の厚みが、前記磁気センサに向かう方向における前記第２の磁極部の厚みよりも厚い
モータ。
【請求項９】
前記メインマグネット部は、
ロータコアと、
前記ロータコアに固定された永久磁石と
を有し、
前記メインマグネット部はコンシクエントポール型である
請求項８に記載のモータ。
【請求項１０】
室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機及び前記室外機の少なくとも１つはモータを有し、
前記モータは、
ステータと、
前記ステータの内側に備えられたロータと、
前記ロータの回転位置を検出する磁気センサと
を備え、
前記ロータは、
メインマグネット部と、
前記磁気センサに面するように前記メインマグネット部に固定されたセンサマグネットと
を有し、
前記センサマグネットは、
第１の極性の磁極を含む第１の磁極部と、
第２の極性の磁極を含む第２の磁極部と
を有し、
前記磁気センサに向かう方向における前記第１の磁極部の厚みが、前記磁気センサに向かう方向における前記第２の磁極部の厚みよりも厚い
空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサマグネット、モータ、及び空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータにおいて、ロータの回転位置を検出するための磁気センサと、位置検出用マグネット（センサマグネットともいう）とが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５２１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の位置検出用マグネットでは、Ｎ極部分の形状とＳ極部分との形状が互いに同一であるため、外乱などの影響によってロータの回転位置の検出誤差が大きくなることがある。ロータの回転位置の検出誤差が大きい場合、モータ制御を精度良く行うことができず、モータ効率が低下するという問題がある。【０００５】
本発明の目的は、磁気センサにおける検出誤差を低減し、モータ制御の精度を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサマグネットは、ロータの回転位置を検出する磁気センサを備えたモータと共に用いられる。前記センサマグネットは、第１の極性の磁極を含む第１の磁極部と、第２の極性の磁極を含む第２の磁極部とを有する。前記磁気センサに向かう方向における前記第１の磁極部の厚みは、前記磁気センサに向かう方向における前記第２の磁極部の厚みよりも厚い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、磁気センサにおける検出誤差を低減し、モータ制御の精度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータの構造を概略的に示す部分断面図である。
【図２】モータの構造を概略的に示す正面図である。
【図３】図２に示される線Ｃ３−Ｃ３に沿った断面図である。
【図４】互いに異なる出力特性を持つ２つの磁気センサにそれぞれ流入される磁界強度Ｈと磁気センサ出力値Ｖｏｕｔとの関係を示す図である。
【図５】センサマグネットの構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】比較例に係るセンサマグネットをモータにおいて用いた場合の磁気センサに流入する磁束量の変化を示す図である。
【図７】本実施の形態に係るセンサマグネットをモータにおいて用いた場合の磁気センサに流入する磁束量の変化を示す図である。
【図８】磁気センサによって検出される誤検出角度［ｄｅｇ］とＴ２／Ｔ１との関係を示す図である。
【図９】ロータが回転している間のセンサマグネットからの磁束密度の変化を示す図である。
【図１０】メインマグネット部の最大半径Ｒ１と磁気センサの設置半径Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１と、漏れ磁束のＮ極成分とＳ極成分との差分Ｄ［Ｔ］との関係を示す図である。
【図１１】変形例１に係るセンサマグネットの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１２】変形例２に係るセンサマグネットの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１３】変形例３に係るセンサマグネットの構造を概略的に示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。
【図１５】空気調和機の室外機内の主要な構成要素を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るモータ１について説明する。
各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、モータ１のシャフト２３の軸線Ａ１（すなわち、ロータ２の回転軸）と平行な方向（以下「軸方向」という。）を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向（ｚ軸）に直交する方向を示し、ｙ軸方向は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ１の構造を概略的に示す部分断面図である。
図２は、モータ１の構造を概略的に示す正面図である。
図３は、図２に示される線Ｃ３−Ｃ３に沿った断面図である。図３に示される矢印Ｄ１は、ロータ２、メインマグネット部２０、及びセンサマグネット８の各々の外周に沿った方向（以下「周方向」という）を示す。図３に示される磁気センサ５は、ｘｙ平面上における磁気センサ５の位置を示す。
【００１１】
モータ１は、ロータ２と、ステータ３と、回路基板４と、ロータ２の回転位置を検出する磁気センサ５と、ブラケット６と、ベアリング７ａ及び７ｂと、センサマグネット８（位置検出用マグネットともいう）とを有する。モータ１は、例えば、永久磁石同期モータである。
【００１２】
回路基板４は、軸方向におけるステータ３の一端側に備えられている。回路基板４には、制御回路及び磁気センサ５などの電子部品が取り付けられている。磁気センサ５は、センサマグネット８の回転位置を検出することにより、ロータ２の回転位置を検出する。
【００１３】
ロータ２は、センサマグネット８と、メインマグネット部２０と、シャフト２３とを有する。メインマグネット部２０は、ロータコア２１と、ロータコア２１に固定された少なくとも１つの永久磁石２２とを有する。ロータ２の回転軸は、軸線Ａ１と一致する。ロータ２は、例えば、永久磁石埋め込み型である。
【００１４】
メインマグネット部２０は、コンシクエントポール型である。すなわち、本実施の形態では、ロータ２は、コンシクエントポール型ロータである。
【００１５】
センサマグネット８は、磁気センサ５に面するように、ロータ２（具体的には、メインマグネット部２０）に固定されている。本実施の形態では、センサマグネット８は、環状に形成されている。センサマグネット８は、円盤状に形成されていてもよい。
【００１６】
本実施の形態で用いられるコンシクエントポール型のロータ２では、周方向において互いに隣接する永久磁石２２（例えば、ステータ３に対してＮ極として機能する磁極）間の領域が、他方の磁極（例えば、ステータ３に対してＳ極として機能する疑似磁極）を疑似的に形成する。
【００１７】
ロータ２は、エアギャップを介してステータ３の内側に備えられている。ステータ３の負荷側（モータ１の負荷側）の開口部にはブラケット６が圧入されている。ベアリング７ａには、シャフト２３が挿入されており、ベアリング７ａはステータ３の負荷側において固定されている。同様に、ベアリング７ｂには、シャフト２３が挿入されており、ベアリング７ｂはステータ３の反負荷側において固定されている。ロータ２は、ベアリング７ａ及び７ｂによって回転可能に支持されている。
【００１８】
ロータ２（ロータコア２１）の径方向（以下、単に「径方向」ともいう）におけるシャフト２３の中央部は、径方向における樹脂部２４の内側に形成されている。シャフト２３は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）又はＣｒ（クロム）などを含む材料で形成されている。
【００１９】
ロータコア２１の構造について説明する。
【００２０】
ロータコア２１は、少なくとも１つの磁石挿入孔２１ａと、シャフト２３が挿入される貫通孔であるシャフト挿入孔２１ｂとを有する。本実施の形態では、ロータコア２１は、複数の磁石挿入孔２１ａを有し、各磁石挿入孔２１ａには、少なくとも１つの永久磁石２２が挿入されている。
【００２１】
ロータコア２１は、磁石挿入孔２１ａとロータ２の外側表面（外縁）との間に形成された薄板（例えば、電磁鋼板）の一部であるブリッジ部を有してもよい。このブリッジ部は、漏れ磁束の発生を抑制する。
【００２２】
ただし、モータ１は、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータでもよい。この場合、ロータコア２１には、磁石挿入孔２１ａが形成されておらず、ロータコア２１の径方向における外側表面に永久磁石２２が取り付けられる。さらに、モータ１は、リアクタンスモータ又は誘導モータでもよい。
【００２３】
図１に示されるように、メインマグネット部２０の軸方向における両端には、永久磁石２２を軸方向において固定するための端板２５が取り付けられていてもよい。永久磁石２２を軸方向において固定するため、端板２５の代わりに、軸方向における磁石挿入孔２１ａの両側に樹脂を充填してもよい。この場合、この樹脂が軸方向におけるロータコア２１の両側を覆うように形成されていてもよい。
【００２４】
ロータコア２１とシャフト２３とは、コーキング又はＰＢＴなどの熱可塑性樹脂で一体化される。
【００２５】
複数の磁石挿入孔２１ａは、周方向に等間隔で形成されている。永久磁石２２は、例えば、Ｎｄ（ネオジム）又はＳｍ（サマリウム）を主成分とする希土類磁石である。永久磁石２２は、鉄を主成分とするフェライト磁石でもよい。磁石挿入孔２１ａ内の永久磁石２２は、径方向に磁化されており、これによりメインマグネット部２０からの磁束は、ステータ３に流入する。
【００２６】
図２に示されるように、ロータコア２１は、例えば、磁性体である複数の薄板２１１を軸方向に積層することにより形成されている。薄板２１１は、例えば、電磁鋼板である。この場合、各薄板２１１は、例えば、０．２ｍｍから０．５ｍｍの厚みを持つ。ロータコア２１は、軟磁性材料と樹脂とを混ぜて構成された樹脂鉄心でもよい。
【００２７】
図１に示されるように、ステータ３は、ステータコア３１と、コイル３２と、インシュレータ３３とを有する。ステータ３は環状に形成されている。
【００２８】
ステータコア３１は、磁性体である複数の薄板を軸方向に積層することにより形成されている。例えば、鉄を主成分とする電磁鋼板を軸方向に積層することにより形成されている。ステータコア３１は、例えば、環状に形成されたヨーク部と、ヨーク部から径方向内側に向けて突出する複数のティース部とを有する。電磁鋼板の厚さは、例えば、０．２ｍｍから０．５ｍｍである。ステータコア３１は、環状に形成されている。
【００２９】
コイル３２は、例えば、インシュレータ３３を介してステータコア３１のティース部に巻線（例えば、マグネットワイヤ）を巻回することにより形成されている。コイル３２は、インシュレータ３３によって絶縁されている。巻線は、銅又はアルミニウムを主成分として構成されている。
【００３０】
インシュレータ３３は、ポリブチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＢｕｔｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）などの絶縁性樹脂で形成されている。例えば、インシュレータ３３は、ステータコア３１と一体的に成形される。ただし、ステータコア３１とは別にインシュレータ３３が成形されてもよい。この場合、インシュレータ３３が成形された後に、インシュレータ３３がステータコア３１に嵌められる。
【００３１】
本実施の形態では、ステータコア３１、コイル３２、及びインシュレータ３３は、ＰＢＴ及びＰＰＳなどの熱可塑性樹脂（モールド樹脂ともいう）によって覆われている。ステータコア３１、コイル３２、及びインシュレータ３３は、円筒状シェルによって固定されてもよい。この場合、円筒状シェルは、例えば、鉄が主成分であり、焼き嵌めによって、ステータ３をロータ２と共に覆うことができる。
【００３２】
磁気センサ５は、センサマグネット８の回転位置を検出することにより、ロータ２の回転位置を検出する。磁気センサ５には、例えば、ホールＩＣ、ＭＲ（磁気抵抗）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）素子、又は磁気インピーダンス素子などが用いられる。磁気センサ５は、センサマグネット８から発生する磁束が通る位置（検出位置）に固定されている。モータ制御回路は、磁気センサ５による検出結果（例えば、センサマグネット８のＮ極とＳ極との間の境界である磁極変更点）を用いてステータ３のコイルに流れる電流を制御することにより、ロータ２の回転を制御する。
【００３３】
磁気センサ５は、磁気センサ５に流入される磁界（磁界強度）の変化に基づいて、センサマグネット８及びメインマグネット部２０の磁極の位置（位相）を検出する。具体的には、磁気センサ５は、センサマグネット８のＮ極からの磁束及びＳ極に向かう磁束を検出することにより、センサマグネット８の周方向（回転方向）において磁界の向きが変わるタイミング（具体的には、センサマグネット８の磁極変更点）を判別する。センサマグネット８は、後述するように、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配列されているので、磁気センサ５が、センサマグネット８の磁極変更点を周期的に検出することにより、回転方向における各磁極の位置（ロータ２の回転角及び位相）が把握可能である。
【００３４】
図４は、互いに異なる出力特性を持つ２つの磁気センサ（第１及び第２の磁気センサ）にそれぞれ流入される磁界強度Ｈ（ホールＩＣ入力磁界）と磁気センサ出力値Ｖｏｕｔ（ホールＩＣ出力）との関係を示す図である。図４に示されるグラフの横軸は、第１及び第２の磁気センサに流入される磁界強度Ｈ（入力磁界）［Ｎ／Ｗｂ］（Ｎ極とＳ極との間の磁界強度）を示し、縦軸は、磁気センサの出力信号（具体的には、電圧）Ｖｏｕｔ［Ｖ］を示す。
【００３５】
図４に示されるように、第１及び第２の磁気センサは、例えば、信号Ｖ１［Ｖ］又は信号Ｖ２［Ｖ］の二値（信号）を出力する。一例として、第１の磁気センサの出力特性について説明する。例えば、第１の磁気センサがセンサマグネット８のＮ極側からＳ極側に向けて磁界（磁界強度）を検出する場合、第１の磁気センサがセンサマグネット８からＮ極側の磁界を検出すると、信号Ｖ１［Ｖ］を出力する。第１の磁気センサに流入される磁界が変化して、第１の磁気センサがセンサマグネット８からＳ極側の磁界（磁界強度Ｈ１）を検出すると、信号Ｖ２［Ｖ］を出力する。同様に、第１の磁気センサがセンサマグネット８のＳ極側からＮ極側に向けて磁界（磁界強度）を検出する場合、第１の磁気センサがセンサマグネット８からＳ極側の磁界を検出すると、信号Ｖ２［Ｖ］を出力する。第１の磁気センサに流入される磁界が変化して、第１の磁気センサがセンサマグネット８からＮ極側の磁界（磁界強度Ｈ２）を検出すると、信号Ｖ１［Ｖ］を出力する。
【００３６】
他の例として、第２の磁気センサの出力特性について説明する。例えば、第２の磁気センサがセンサマグネット８のＮ極側からＳ極側に向けて磁界（磁界強度）を検出する場合、第２の磁気センサがセンサマグネット８からＮ極側の磁界を検出すると、信号Ｖ１［Ｖ］を出力する。第２の磁気センサに流入される磁界が変化して、第２の磁気センサがセンサマグネット８からＳ極側の磁界（磁界強度Ｈ´１）を検出すると、信号Ｖ２［Ｖ］を出力する。同様に、第２の磁気センサがセンサマグネット８のＳ極側からＮ極側に向けて磁界（磁界強度）を検出する場合、第２の磁気センサがセンサマグネット８からＳ極側の磁界を検出すると、信号Ｖ２［Ｖ］を出力する。第２の磁気センサに流入される磁界が変化して、第２の磁気センサがセンサマグネット８からＮ極側の磁界（磁界強度Ｈ´２）を検出すると、信号Ｖ１［Ｖ］を出力する。
【００３７】
したがって、図４に示されるように、磁気センサの出力信号は、磁気センサに流入する磁界の向きが切り替わったタイミング（磁極変更点）において瞬時に切り替わらない場合がある。さらに、磁気センサの固体によって、出力特性（例えば、Ｈ´１とＨ１との差）が異なる場合があるため、使用する磁気センサ５によっては、モータ制御の誤差による、モータ効率の低下又はモータ回転時の騒音を引き起こす場合がある。
【００３８】
次に、センサマグネット８の構造について詳細に説明する。
図５は、センサマグネット８の構造を概略的に示す斜視図である。図５に示される「Ｎ」はＮ極を示し、「Ｓ」はＳ極を示す。
【００３９】
センサマグネット８は、ロータ２の回転位置を検出する磁気センサ５を有するモータ１と共に用いられる。センサマグネット８は、磁気センサ５に面するように、軸方向におけるロータ２（具体的には、メインマグネット部２０）の一端側に固定されている。
【００４０】
センサマグネット８は、第１の極性の磁極を含む第１の磁極部８１と、第２の極性の磁極を含む第２の磁極部８２とを有する。本実施の形態では、第１の極性の磁極はＮ極であり、第２の極性の磁極はＳ極である。ただし、第１の極性の磁極がＳ極でもよく、この場合、第２の極性の磁極はＮ極である。第１の磁極部８１及び第２の磁極部８２は周方向において交互に配列されている。第１の磁極部８１及び第２の磁極部８２の周方向における長さは互いに同じである。
【００４１】
センサマグネット８は、磁束（本実施の形態では、第１の磁極部８１からの磁束）が磁気センサ５に流入するように、軸方向に磁化されている。これにより、磁気センサ５を、センサマグネット８と面するように、軸方向におけるステータ３の一端側に取り付けることができる。
【００４２】
センサマグネット８の極数は、メインマグネット部２０の極数と同一である。センサマグネット８は、センサマグネット８の極性がメインマグネット部２０の極性と周方向において一致するように位置決めされている。
【００４３】
磁気センサ５に向かう方向における第１の磁極部８１の厚みＴ１は、磁気センサ５に向かう方向における第２の磁極部８２の厚みＴ２よりも厚い。すなわち、センサマグネット８は、Ｔ２／Ｔ１＜１を満たす。言い換えると、軸線Ａ１（すなわち、ロータ２の回転軸）と平行な方向における第１の磁極部８１の厚みＴ１は、軸線Ａ１と平行な方向における第２の磁極部８２の厚みＴ２よりも厚い。この場合、センサマグネット８は、Ｔ２／Ｔ１≦０．７を満たすことが望ましい。
【００４４】
上述のように、センサマグネット８は、Ｔ２／Ｔ１＜１を満たすので、第１の磁極部８１から磁気センサ５までの最短距離は、第２の磁極部８２から磁気センサ５までの最短距離よりも短い。センサマグネット８からの磁束量は、磁極部の厚み応じて増加又は減少する。さらに、磁気センサ５に流入する磁束量は、磁極部から磁気センサ５までの距離の２乗に比例する。したがって、磁極部の厚みＴ１及びＴ２を変化させることにより、センサマグネット８からの磁束量を調整することができる。さらに、磁極部から磁気センサ５までの最短距離を調整することにより、磁気センサ５に流入する磁束量を調整することができる。
【００４５】
本実施の形態では、センサマグネット８は、永久磁石、具体的には、ボンド磁石で形成されている。すなわち、第１の磁極部８１及び第２の磁極部８２は、永久磁石、具体的には、ボンド磁石である。これにより、複雑な形状を持つセンサマグネット８を製造することが容易になる。例えば、上述のようなＴ２／Ｔ１＜１を満たすセンサマグネットの製造が容易になる。
【００４６】
図６は、センサマグネット８の代わりに比較例に係るセンサマグネットをモータ１において用いた場合の磁気センサ５に流入する磁束量（すなわち、磁気センサ５によって検出される磁束量）の変化を示す図である。
【００４７】
比較例に係るセンサマグネットは、Ｔ１＝Ｔ２を満たす形状を持つ。比較例に係るセンサマグネットのＮ極から磁気センサ５までの最短距離及びＳ極から磁気センサ５までの最短距離は互いに同一である。
【００４８】
図６に示されるｆ１は、磁気センサ５に流入する磁束量を示し、ｆ２は、磁気センサ５に流入する磁束のうちのセンサマグネットからの磁束量（すなわち、外乱を除いた磁束量）を示し、ｆ３は、磁気センサ５に流入する外乱を示す。外乱は、例えば、メインマグネット部２０からの磁束及びステータ３からの磁束などのセンサマグネットからの磁束以外の磁束である。図６に示されるＰ１は、磁気センサ５が検出する磁極変更点（Ｓ極からＮ極へ切り替わる位置）を示す。図６に示されるＰ２は、磁気センサ５が検出する磁極変更点（Ｎ極からＳ極へ切り替わる位置）を示す。
【００４９】
図６に示されるａ１は、磁極変更点Ｐ２から磁極変更点Ｐ１までの回転角度を示し、ａ２は、磁極変更点Ｐ１から磁極変更点Ｐ２までの回転角度を示す。具体的には、ａ１で示される区間は、センサマグネットのＳ極側が磁気センサ５を通過する区間であり、ａ２で示される区間は、センサマグネットのＮ極側が磁気センサ５を通過する区間である。この場合、磁気センサ５は、磁極変更点Ｐ１及びＰ２で磁極変更点を検出し、区間ａ１でＳ極側を検出し、区間ａ２でＮ極側を検出する。
【００５０】
比較例では、図６に示されるように、ａ１がａ２よりも大きい。すなわち、比較例に係るセンサマグネットでは、Ｓ極側が検出される区間が長く、Ｎ極側が検出される区間が短い。したがって、比較例では、検出誤差が生じている。この場合、モータ制御の誤差による、モータ効率の低下又はモータ回転中の騒音を引き起こす場合がある。
【００５１】
図７は、本実施の形態に係るセンサマグネット８をモータ１において用いた場合の磁気センサ５に流入する磁束量（すなわち、磁気センサ５によって検出される磁束量）の変化を示す図である。
【００５２】
図７に示されるｆ１は、磁気センサ５に流入する磁束量を示し、ｆ２は、磁気センサ５に流入する磁束のうちのセンサマグネット８からの磁束量（すなわち、外乱を除いた磁束量）を示し、ｆ３は、磁気センサ５に流入する外乱を示す。外乱は、例えば、メインマグネット部２０からの磁束及びステータ３からの磁束などのセンサマグネット８からの磁束以外の磁束である。図７に示されるＰ１は、磁気センサ５が検出する磁極変更点（Ｓ極からＮ極へ切り替わる位置）を示す。図７に示されるＰ２は、磁気センサ５が検出する磁極変更点（Ｎ極からＳ極へ切り替わる位置）を示す。
【００５３】
本実施の形態では、図７に示されるように、ａ１がａ２にほぼ等しい。すなわち、本実施の形態に係るセンサマグネット８では、Ｓ極側が検出される区間と、Ｎ極側が検出される区間とが互いにほぼ等しく、磁極変更点Ｐ１及びＰ２が互いにほぼ等しい間隔で検出される。したがって、本実施の形態では、比較例に比べて、検出誤差が低減されている。
【００５４】
本実施の形態に係るセンサマグネット８は、Ｔ１＞Ｔ２を満たす。これにより、第１の磁極部８１側の磁束量（本実施の形態では、Ｎ極からの磁束量）が、第２の磁極部８２（本実施の形態では、Ｓ極からの磁束量）側の磁束量よりも増える。したがって、磁気センサ５に第１の磁極部８１からの磁束が流入しやすくなり、比較例に比べて区間ａ２の回転角度が大きくなる。これに対し、比較例に比べて区間ａ１の回転角度が小さくなる。その結果、比較例に比べて、磁気センサ５に対するＮ極側の磁束量及びＳ極側の磁束量のバランスが改善され、磁気センサ５における検出誤差を低減することができる。これにより、モータ制御の精度を改善することができる。
【００５５】
図８は、磁気センサ５によって検出される誤検出角度［ｄｅｇ］とＴ２／Ｔ１との関係を示す図である。誤検出角度とは、センサマグネット８における実際の磁極変更点と、磁気センサ５によって磁極変更点として検出される回転角度［ｄｅｇ］（すなわち、図６及び図７に示される磁極変更点Ｐ１及びＰ２に相当）との差である。
【００５６】
図８に示されるように、Ｔ２／Ｔ１が小さくなるほど、誤検出角度を低減することができ、センサマグネット８がＴ２／Ｔ１＜１を満たすとき、誤検出角度を、モータ制御に支障が少ない許容誤差である１５［ｄｅｇ］以下に抑えることができる。
【００５７】
さらに、センサマグネット８がＴ２／Ｔ１≦０．７を満たすとき、誤検出角度を１０［ｄｅｇ］以下に抑えることができ、より正確なモータ制御が可能となる。その結果、モータ効率をより高めることができる。
【００５８】
さらに、図８に示されるように、Ｔ２／Ｔ１が小さくなるほど、誤検出角度を低減することができるので、磁気センサ５の特性又は外乱の影響などに応じて、Ｔ２／Ｔ１を調整することにより、磁気センサ５によって検出される磁極変更点Ｐ１及びＰ２の位置を望ましい位置に調整することができる。
【００５９】
第１の磁極部８１及び第２の磁極部８２はボンド磁石である。これにより、複雑な形状を持つセンサマグネット８を製造することが容易になる。例えば、第１の磁極部８１及び第２の磁極部８２が焼結磁石である場合、Ｔ２／Ｔ１を満たすセンサマグネット８の製造が難しい。第１の磁極部８１と第２の磁極部８２とを別々に製造し、これらを互いに接着すると、誤検出角度が大きくなる場合がある。これに対し、本実施の形態では、第１の磁極部８１及び第２の磁極部８２はボンド磁石であるので、第１の磁極部８１及び第２の磁極部８２を容易に一体的に形成することができ、互いに異なる厚みを持つ磁極部を形成することが容易になる。
【００６０】
図９は、ロータ２が回転している間のセンサマグネット８からの磁束密度の変化を示す図である。図９に示される＋側の磁束密度はＮ極成分を示し、−側の磁束密度はＳ極成分を示す。
本実施の形態では、ロータ２は、コンシクエントポール型ロータである。この場合、メインマグネット部２０から磁気センサ５へ向かう外乱としての漏れ磁束は、一方の磁極（本実施の形態では、Ｎ極）から生じる。したがって、図９に示されるように、磁束のＮ極成分とＳ極成分との間でアンバランスが生じる。本実施の形態では、上述のように、Ｔ２／Ｔ１を調整することにより、磁気センサ５によって検出される磁極変更点Ｐ１及びＰ２の位置を望ましい位置に調整することができるので、このアンバランスを解消することができる。すなわち、このアンバランスが解消されるように、Ｔ２／Ｔ１を調整することにより、誤検出角度を低減することができ、モータ制御が改善される。その結果、モータ効率を高めることができる。
【００６１】
図１０は、メインマグネット部２０の最大半径Ｒ１（図３）と磁気センサ５の設置半径Ｒ２（図３）との比Ｒ２／Ｒ１と、メインマグネット部２０からの漏れ磁束のＮ極成分とＳ極成分との差分Ｄ［Ｔ］（Ｄ＝Ｎ極成分−Ｓ極成分）との関係を示す図である。最大半径Ｒ１は、永久磁石２２が配置された磁極部を通る半径である（図３）。設置半径Ｒ２とは、軸線Ａ１から磁気センサ５までの距離である（図３）。
【００６２】
図１０に示されるように、Ｒ２／Ｒ１が０．９５以下であるとき、Ｓ極成分が増加する。すなわち、メインマグネット部２０からの磁束のＮ極成分とＳ極成分との間でアンバランスが生じる。したがって、Ｒ２／Ｒ１が０．９５以下であるとき、Ｔ２／Ｔ１＜１を満たす構造を持つセンサマグネット８を用いることにより、磁束のアンバランスを解消することができる。一方、Ｒ２／Ｒ１が０．９５よりも大きいとき、Ｎ極成分が増加する。この場合、Ｔ１／Ｔ２＜１を満たす構造を持つセンサマグネット８を用いれば磁束のアンバランスを解消することができる。
【００６３】
変形例１．
図１１は、変形例１に係るセンサマグネット８ａの構造を概略的に示す斜視図である。
センサマグネット８ａは、第１の極性の磁極を含む第１の磁極部８１ａと、第２の極性の磁極を含む第２の磁極部８２ａとを有する。第１の磁極部８１ａは、実施の形態１に係るセンサマグネット８の第１の磁極部８１に相当し、第２の磁極部８２ａは、実施の形態１に係るセンサマグネット８の第２の磁極部８２に相当する。変形例１に係るセンサマグネット８ａでは、第１の磁極部８１ａの構造が実施の形態１に係るセンサマグネット８の第１の磁極部８１の構造と異なり、センサマグネット８ａにおけるその他の構造は、センサマグネット８と同じである。
【００６４】
図１１に示される破線は、第１の磁極部８１ａと第２の磁極部８２ａとの間の境界を示す。
【００６５】
第１の磁極部８１ａは、永久磁石である第１の部分８１１と、軟磁性材料である第２の部分８１２とを有する。第２の部分８１２は、第１の部分８１１の表面（磁気センサ５に面する表面）に備えられている。
【００６６】
変形例１に係るセンサマグネット８ａは、実施の形態１に係るセンサマグネット８と同じ効果を有する。
【００６７】
さらに、永久磁石である第１の部分８１１の表面に軟磁性材料である第２の部分８１２を取り付けることにより、パーミアンス係数を大きくすることができる。これにより、第１の磁極部８１ａからの磁束量が第２の磁極部８２ａからの磁束量よりも増加する。すなわち、第２の部分８１２を用いることにより、磁気センサ５の特性又は外乱の影響などに応じて、磁気センサ５によって検出される磁極変更点Ｐ１及びＰ２の位置を望ましい位置に調整することができる。
【００６８】
変形例２．
図１２は、変形例２に係るセンサマグネット８ｂの構造を概略的に示す斜視図である。
センサマグネット８ｂは、第１の極性の磁極を含む第１の磁極部８１ｂと、第２の極性の磁極を含む第２の磁極部８２ｂとを有する。第１の磁極部８１ｂは、実施の形態１に係るセンサマグネット８の第１の磁極部８１に相当し、第２の磁極部８２ｂは、実施の形態１に係るセンサマグネット８の第２の磁極部８２に相当する。変形例２に係るセンサマグネット８ｂでは、第１の磁極部８１ｂの構造が実施の形態１に係るセンサマグネット８の第１の磁極部８１の構造と異なり、センサマグネット８ｂにおけるその他の構造は、センサマグネット８と同じである。
【００６９】
第１の磁極部８１ｂは、磁気センサ５に面する表面に形成された窪み８１３を有する。窪み８１３は、第２の磁極部８２ｂの表面に形成されていてもよい。窪み８１３は、センサマグネット８ｂの強度を維持できる位置に形成されていればよく、磁気センサ５に面する位置以外の位置に形成されていてもよい。
【００７０】
窪み８１３は、例えば、磁極中心（本実施の形態では、Ｎ極の中心）に形成される。磁気センサ５は、磁極変更点を検出するので、窪み８１３が磁極中心に形成されていても、磁気センサ５の検出結果に支障がない。窪み８１３は、貫通孔でもよい。
【００７１】
変形例２に係るセンサマグネット８ｂは、実施の形態１に係るセンサマグネット８と同じ効果を有する。
【００７２】
さらに、第１の磁極部８１ｂの表面に窪み８１３を形成することにより、センサマグネット８ｂの材料（すなわち、永久磁石の材料）を削減することができる。これにより、センサマグネット８ｂのコストを削減することができ、センサマグネット８ｂの軽量化を実現することができる。
【００７３】
変形例３．
図１３は、変形例３に係るセンサマグネット８ｃの構造を概略的に示す平面図である。
センサマグネット８ｃは、第１の極性の磁極を含む第１の磁極部８１ｃと、第２の極性の磁極を含む第２の磁極部８２ｃとを有する。第１の磁極部８１ｃは、実施の形態１に係るセンサマグネット８の第１の磁極部８１に相当し、第２の磁極部８２ｃは、実施の形態１に係るセンサマグネット８の第２の磁極部８２に相当する。実施の形態１に係るセンサマグネット８は軸方向に磁化されているのに対し、変形例３に係るセンサマグネット８ｃは径方向に磁化されている。センサマグネット８ｃにおけるその他の構造は、センサマグネット８と同じである。
【００７４】
変形例３に係るセンサマグネット８ｃでは、第１の磁極部８１ｃの厚みＴ１及び第２の磁極部８２ｃの厚みＴ２は径方向における厚みである。この場合においても、センサマグネット８ｃは、Ｔ２／Ｔ１＜１を満たす。さらに、実施の形態１で説明したように、センサマグネット８ｃは、Ｔ２／Ｔ１≦０．７を満たすことが望ましい。
【００７５】
変形例３に係るセンサマグネット８ｃは、実施の形態１に係るセンサマグネット８と同じ効果を有する。
【００７６】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る空気調和機１０について説明する。
図１４は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機１０の構成を概略的に示す図である。
図１５は、空気調和機１０の室外機１３内の主要な構成要素を概略的に示す図である。
【００７７】
実施の形態２に係る空気調和機１０は、室内機１１と、冷媒配管１２と、冷媒配管１２によって室内機１１と接続された室外機１３とを備える。
【００７８】
室内機１１は、モータ１１ａと、送風機１１ｂ（室内機用送風機ともいう）とを有する。室外機１３は、モータ１３ａと、送風機（室外機用送風機ともいう）としてのファン１３ｂと、圧縮機１３ｃと、熱交換器（図示しない）とを有する。圧縮機１３ｃは、モータ１３ｄ（例えば、実施の形態１のモータ１）と、モータ１３ｄによって駆動される圧縮機構１３ｅ（例えば、冷媒回路）と、モータ１３ｄ及び圧縮機構１３ｅを収容するハウジング１３ｆとを有する。
【００７９】
実施の形態２に係る空気調和機１０において、室内機１１及び室外機１３の少なくとも一つは、実施の形態１で説明したモータ１を有する。具体的には、送風機の駆動源として、モータ１１ａ及び１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明したモータ１が適用される。さらに、圧縮機１３ｃのモータ１３ｄとして、実施の形態１で説明したモータ１を用いてもよい。
【００８０】
空気調和機１０は、例えば、室内機１１から冷たい空気を送風する冷房運転、又は温かい空気を送風する暖房運転等の運転を行うことができる。室内機１１において、モータ１１ａは、送風機１１ｂを駆動するための駆動源である。送風機１１ｂは、調整された空気を送風することができる。
【００８１】
図１５に示されるように、室外機１３において、モータ１３ａは、ファン１３ｂを駆動するための駆動源である。モータ１３ａは、例えば、ねじによって室外機１３の筐体に固定されている。モータ１３ａのシャフトは、ファン１３ｂと連結されている。モータ１３ａの駆動によってファン１３ｂが回転する。
【００８２】
実施の形態２に係る空気調和機１０によれば、モータ１１ａ及び１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明したモータ１が適用されるので、実施の形態１で説明した効果と同じ効果が得られる。
【００８３】
さらに、実施の形態２によれば、運転効率が良い圧縮機１３ｃ及び空気調和機１０を提供することができる。
【００８４】
実施の形態１で説明したモータ１は、空気調和機１０以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。
【００８５】
以上に説明した各実施の形態における特徴及び各変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１  モータ、  ２  ロータ、  ３  ステータ、  ４  回路基板、  ５  磁気センサ、  ６  ブラケット、  ７ａ，７ｂ  ベアリング、  ８，８ａ，８ｂ，８ｃ  センサマグネット、  １０  空気調和機、  １１  室内機、  １１ａ  モータ、  １１ｂ  送風機、  １２  冷媒配管、  １３  室外機、  １３ａ  モータ、  １３ｂ  ファン、  １３ｃ  圧縮機、  １３ｄ  モータ、  ２０  メインマグネット部、  ２１  ロータコア、  ２１ａ  磁石挿入孔、  ２１ｂ  シャフト挿入孔、  ２２  永久磁石、  ２３  シャフト、  ３１  ステータコア、  ３２  コイル、  ３３  インシュレータ、  ８１，８１ａ，８１ｂ，８１ｃ  第１の磁極部、  ８２，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ  第２の磁極部、  ２１１  薄板。
【図１】
2019003372.tif 000003
【図２】
2019003372.tif 000004
【図３】
2019003372.tif 000005
【図４】
2019003372.tif 000006
【図５】
2019003372.tif 000007
【図６】
2019003372.tif 000008
【図７】
2019003372.tif 000009
【図８】
2019003372.tif 000010
【図９】
2019003372.tif 000011
【図１０】
2019003372.tif 000012
【図１１】
2019003372.tif 000013
【図１２】
2019003372.tif 000014
【図１３】
2019003372.tif 000015
【図１４】
2019003372.tif 000016
【図１５】
2019003372.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月6日(2019.6.6)
【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】
ロータの回転位置を検出する磁気センサを備えたモータと共に用いられるセンサマグネットであって、
第１の極性の磁極を含む第１の磁極部と、
第２の極性の磁極を含む第２の磁極部と
を有し、
前記磁気センサに向かう方向における前記第１の磁極部の厚みが、前記磁気センサに向かう方向における前記第２の磁極部の厚みよりも厚い
センサマグネット。
【請求項２】
前記第１の磁極部から前記磁気センサまでの最短距離は、前記第２の磁極部から前記磁気センサまでの最短距離よりも短い請求項１に記載のセンサマグネット。
【請求項３】
前記第１の磁極部及び前記第２の磁極部はボンド磁石である請求項１又は２に記載のセンサマグネット。
【請求項４】
前記第１の磁極部は、
永久磁石である第１の部分と、
前記第１の部分の表面に備えられ、軟磁性材料である第２の部分と
を有する請求項１又は２に記載のセンサマグネット。
【請求項５】
前記第１の磁極部は、前記磁気センサに面する表面に形成された窪みを有する請求項１から４のいずれか１項に記載のセンサマグネット。
【請求項６】
前記第１の磁極部の前記厚みをＴ１とし、前記第２の磁極部の前記厚みをＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１≦０．７を満たす請求項１から５のいずれか１項に記載のセンサマグネット。
【請求項７】
前記第１の磁極部及び前記第２の磁極部は、径方向に磁化されている請求項１から６のいずれか１項に記載のセンサマグネット。
【請求項８】
前記センサマグネットは軸方向に磁化されている請求項１から７のいずれか１項に記載のセンサマグネット。
【請求項９】
ステータと、
前記ステータの内側に備えられたロータと、
前記ロータの回転位置を検出する磁気センサと
を備え、
前記ロータは、
メインマグネット部と、
前記磁気センサに面するように前記メインマグネット部に固定されたセンサマグネットと
を有し、
前記センサマグネットは、
第１の極性の磁極を含む第１の磁極部と、
第２の極性の磁極を含む第２の磁極部と
を有し、
前記磁気センサに向かう方向における前記第１の磁極部の厚みが、前記磁気センサに向かう方向における前記第２の磁極部の厚みよりも厚い
モータ。
【請求項１０】
前記メインマグネット部は、
ロータコアと、
前記ロータコアに固定された永久磁石と
を有し、
前記メインマグネット部はコンシクエントポール型である
請求項９に記載のモータ。
【請求項１１】
前記メインマグネット部の最大半径をＲ１とし、前記ロータの回転軸から前記磁気センサまでの距離をＲ２とし、前記第１の磁極部の前記厚みをＴ１とし、前記第２の磁極部の前記厚みをＴ２としたとき、
前記モータは、
Ｒ２／Ｒ１≦０．９５且つＴ２／Ｔ１＜１
を満たす
請求項９又は１０に記載のモータ。
【請求項１２】
前記メインマグネット部の最大半径をＲ１とし、前記ロータの回転軸から前記磁気センサまでの距離をＲ２とし、前記第１の磁極部の前記厚みをＴ１とし、前記第２の磁極部の前記厚みをＴ２としたとき、
前記モータは、
Ｒ２／Ｒ１＞０．９５且つＴ１／Ｔ２＜１
を満たす
請求項９又は１０に記載のモータ。
【請求項１３】
室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機及び前記室外機の少なくとも１つはモータを有し、
前記モータは、
ステータと、
前記ステータの内側に備えられたロータと、
前記ロータの回転位置を検出する磁気センサと
を備え、
前記ロータは、
メインマグネット部と、
前記磁気センサに面するように前記メインマグネット部に固定されたセンサマグネットと
を有し、
前記センサマグネットは、
第１の極性の磁極を含む第１の磁極部と、
第２の極性の磁極を含む第２の磁極部と
を有し、
前記磁気センサに向かう方向における前記第１の磁極部の厚みが、前記磁気センサに向かう方向における前記第２の磁極部の厚みよりも厚い
空気調和機。
【国際調査報告】
2019003372.tif 000018
2019003372.tif 000019
2019003372.tif 000020
2019003372.tif 000021