(57)【要約】【課題】部品点数を増すことなくコギングトルクを低減する永久磁石同期モータを提供する。【解決手段】永久磁石同期モータであって、ロータ２０は、磁性材からなるロータコア２１と、このロータコア２１に設けられる永久磁石２５と、ロータコア２１の端面２１ａカラー３０に当接するロータカバー２７とを備え、このロータカバー２７を磁性材により形成したため、各永久磁石２５の漏れ磁束がロータカバー２７によって導かれることにより、ステータ１０によって導かれる永久磁石２５の磁束密度を減少させてロータ２０のコギングトルクを低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルが設けられるステータと、
複数の永久磁石が設けられるロータとを備え、
このロータの回転位置に応じて前記各コイルの通電が制御される永久磁石同期モータであって、
前記ロータは、
磁性材からなるロータコアと、
このロータコアに設けられる永久磁石と、
前記ロータコアの端面に当接するロータカバーとを備え、
このロータカバーを磁性材により形成したことを特徴とする永久磁石同期モータ。
【請求項２】
前記ロータコアの挿入孔に前記各永久磁石を挿入し、
前記各永久磁石を前記ロータコアに内蔵したことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項３】
前記ロータカバーの外形を前記ロータの外形と略等しく形成したことを特徴とする請求項２に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項４】
前記ロータコアの外周に前記各永久磁石が取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石同期モータ。
【請求項５】
前記ロータカバーの外形を前記永久磁石の外形と略等しく形成したことを特徴とする請求項４に記載の永久磁石同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期モータのコギングトルクを低減する改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期モータは、ロータの回転位置に応じて永久磁石とステータ間の吸着力及び反発力が増減するため、ロータの回転トルクを周期的に変動させるコギングトルクが発生する。
【０００３】
従来、コギングトルクを低減する永久磁石同期モータとして、特許文献１に開示されたものは、ロータの外周に円弧状磁性板材と非磁性材とを周方向に交互に配設して構成される補強部材を備え、この補強部材の端部に磁性材でなる磁力漏洩リングを接離可能に配設し、ロータの回転速度に応じて磁力漏洩リングを補強部材に対して接離させてコギングトルクを低減するようになっている。
【特許文献１】特開２００６−６０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の永久磁石同期モータにあっては、磁力漏洩リングを設けるとともに、磁力漏洩リングを移動する駆動機構等を設ける必要があるため、モータを構成する部品点数が増加し、モータの大型化を招くという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、部品点数を増すことなくコギングトルクを低減する永久磁石同期モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数のコイルが設けられるステータと、複数の永久磁石が設けられるロータとを備え、このロータの回転位置に応じて各コイルの通電が制御される永久磁石同期モータであって、ロータは、磁性材からなるロータコアと、このロータコアに設けられる永久磁石と、ロータコアの端面に当接するロータカバーとを備え、このロータカバーを磁性材により形成したことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、ロータカバーを磁性材により形成したため、各永久磁石の漏れ磁束がロータカバーによって導かれ、ステータによって導かれる永久磁石の磁束密度が減少する。これにより、ロータのコギングトルクが低減し、モータの回転作動が円滑に行われる。
【０００８】
これは、ロータカバーの材質を非磁性材から磁性材に変更することにより実現されるため、部品点数を増すことなく、モータの大型化が避けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１に示すように、永久磁石同期モータは、モータケース（ハウジング）１と、カバー２と、このモータケース１、カバー２に一対の軸受４、５を介して回転可能に支持されるシャフト（回転軸）３と、このシャフト３に固定されるロータ（回転子）２０と、このロータ２０を囲むようにしてモータケース１に固定されるステータ（固定子）１０とを備える。
【００１１】
ステータ１０は、磁気回路を構成するステータコア１５と、電磁力を発生するコイル１３とを備える。
【００１２】
ステータコア１５は、磁性材からなり、鋼板を積層して形成される。
【００１３】
ステータコア１５は、図２に示すように、筒状に延び９個に分割されたヨーク１７と、このヨーク１７から内側に突出するティース１６とを有する。
【００１４】
各ティース１６の先端面は円筒面状に形成され、ロータ２０の外周に間隙９を持って対峙する。
【００１５】
コイル１３は線材を各ティース１６のまわりに巻回して形成される。各ティース１６と各コイル１３により９個の磁極が構成される。なお、磁極の個数は、これに限らず任意に設定される。
【００１６】
図３に示すように、ロータ２０は、磁気回路を構成するロータコア２１と、磁力を発生する６個の永久磁石２５と、ロータコア２１の両端面２１ａと永久磁石２５の両端面２５ａとにそれぞれ当接する対のロータカバー２７とを備える。
【００１７】
ロータコア２１は、磁性材からなり、鋼板を積層して形成される。
【００１８】
ロータコア２１は、ステータ１０に対峙する外周面２１ｂを有する円柱状に形成され、シャフト３に嵌合する嵌合穴２１ｃと、永久磁石２５が介装される６個の挿入孔２１ｄとを有する。
【００１９】
各永久磁石２５はロータコア２１に介装され、それぞれの磁束がロータコア２１の径方向に延びるように配置される。
【００２０】
永久磁石２５は平板状に形成され、ロータコア２１の挿入孔２１ｄに挿入される。これにより、６個の永久磁石２５は六角形の各辺を構成するように配置される。
【００２１】
永久磁石２５は、その両端面２５ａが各ロータカバー２７に当接することにより、ロータコア２１に対して固定される。なお、これに限らず、ロータコア２１の端面２５ａとロータカバー２７の間にスペーサを介装して固定してもよい。
【００２２】
シャフト３には対のカラー３０が各ロータカバー２７に隣接して取り付けられ、このカラー３０を介して各ロータカバー２７、ロータコア２１がシャフト３に固定される。
【００２３】
永久磁石同期モータは、その回転作動時、ロータ２０の回転位置に応じて各コイル１３の通電が制御され、ステータ１０が各永久磁石２５を吸着するとともに反発させて、ロータ２０を回転駆動する。
【００２４】
図４に永久磁石２５から発生する磁束の経路を矢印ｍ、ｎで示しており、この磁束はモータの回転半径方向及び周方向に磁界が生じ、永久磁石２５→ロータコア２１→間隙９→ティース１６→ヨーク１７→ティース１６→間隙９→ロータコア２１→永久磁石２５の磁路によってループ状に導かれる。
【００２５】
無通電時の回転作動時にロータ２０の回転位置に応じて各永久磁石２５とステータ１０間の吸着力及び反発力が増減することにより、ロータ２０の回転トルクを周期的に変動させるコギングトルクが発生する。
【００２６】
従来装置では、ロータカバーが非磁性材で形成されていたため、ロータとステータの間の吸着力が強くなり、ロータのコギングトルクが大きくなっていた。
【００２７】
これに対処して本発明は、各ロータカバー２７を磁性材により形成し、各ロータカバー２７がロータ２０とステータ１０の間隙９から漏れる各永久磁石２５の磁束をモータの回転半径方向に導き、コギングトルクを低減する構成とする。
【００２８】
図５に各ロータカバー２７によって導かれる漏れ磁束を矢印ｓ、ｔで示している。ロータカバー２７を磁性材で形成することにより、永久磁石２５から発生する磁束の一部は、永久磁石２５→ロータコア２１→間隙９→ロータカバー２７→ロータコア２１→永久磁石２５の磁路によって導かれる。
【００２９】
こうしてロータ２０の両端に配置される各ロータカバー２７によって永久磁石２５の漏れ磁束（矢印ｓ、ｔで示す）が導かれることにより、ステータ１０によって導かれる永久磁石２５の磁束（矢印ｍ、ｎで示す）の密度が減少し、永久磁石２５とステータ１０との吸着力が低下する。これにより、ロータ２０のコギングトルクを低減してモータの回転作動が円滑に行われる。
【００３０】
各ロータカバー２７は円盤状に形成され、シャフト３に嵌合する嵌合穴２７ｃと、円筒面状の外周面２７ｂと、ロータコア２１の端面２１ａと永久磁石２５の端面２５ａとに当接する当接面２７ａとを有する。
【００３１】
各ロータカバー２７の外形はロータコア２１の外形と略等しく形成され、ロータカバー２７の外周面２７ｂはロータコア２１の外周面と段差なく連続する。これにより、ロータコア２１の外周面から出た磁束がロータカバー２７の外周面２７ｂへと入るがことが促され、ロータ２０のコギングトルクが有効に抑えられる。
【００３２】
なお、これに限らず、ロータカバー２７の形状はモータに要求されるコギングトルクの特性に応じてロータ２０の外形と異なる形状としてもよい。
【００３３】
以上のように本実施形態では、複数のコイル１３が設けられるステータ１０と、複数の永久磁石２５が設けられるロータ２０とを備え、ロータ２０の回転位置に応じて各コイル１３の通電が制御される永久磁石同期モータであって、ロータ２０は、磁性材からなるロータコア２１と、このロータコア２１に設けられる永久磁石２５と、ロータコア２１の端面２１ａカラー３０に当接するロータカバー２７とを備え、このロータカバー２７を磁性材により形成したため、各永久磁石２５の漏れ磁束がロータカバー２７によって導かれることにより、ステータ１０によって導かれる永久磁石２５の磁束密度を減少させてロータ２０のコギングトルクを低減し、無通電時のモータの回転作動が円滑に行われる。
【００３４】
これは、ロータカバー２７の材質を非磁性材から磁性材に変更することにより実現されるため、部品点数を増すことなく、モータの大型化が避けられる。
【００３５】
本実施形態は、ロータコア２１の挿入孔２１ｄに各永久磁石２５を挿入し、各永久磁石２５がロータコア２１に内蔵されるＩＰＭモータに適用したため、ロータカバー２７を介してロータ２０のコギングトルクを有効に低減できる。
【００３６】
他の実施の形態として、図６に示すように、ロータコア２１の外周に各永久磁石２５が取り付けられるＳＰＭモータに適用してもよい。
【００３７】
ＳＰＭモータに備えられるロータコア２１は６角形の断面形状を有し、ロータコア２１の外周面に６個の永久磁石２５が取り付けられる。永久磁石２５は円弧状に湾曲する外周面２５ｅを有する。
【００３８】
各ロータカバー２７の外形は永久磁石２５の外形と略等しく形成され、ロータカバー２７の外周面２７ｂは永久磁石２５の外周面と段差なく連続する。これにより、永久磁石２５の外周面から出た磁束がロータカバー２７の外周面２７ｂへと入るがことが促され、ロータ２０のコギングトルクが有効に抑えられる。
【００３９】
この場合も、各ロータカバー２７が磁性材により形成され、各ロータカバー２７がロータ２０とステータ１０の間隙から漏れる各永久磁石２５の磁束をモータの回転半径方向に導き、コギングトルクを低減するようになっている。
【００４０】
本実施形態は、ロータコア２１の外周に各永久磁石２５が取り付けられるＳＰＭモータに適用したため、ロータカバー２７を介してロータ２０のコギングトルクを有効に低減できる。
【００４１】
なお、本発明の永久磁石同期モータは、ロータを回転駆動する電動機に限らず、ロータの回転によって発電する発電機として用いても良い。
【００４２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態を示すモータの断面図。
【図２】同じくステータコアの斜視図。
【図３】同じくロータの分解斜視図。
【図４】同じくモータの断面図。
【図５】同じくモータの断面図。
【図６】他の実施の形態を示すロータの分解斜視図。
【符号の説明】
【００４４】
９  間隙
１０  ステータ
１３  コイル
２０  ロータ
２１  ロータコア
２５  永久磁石
２７  ロータカバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009027768.tif 000006
【図５】
2009027768.tif 000007
【図６】
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