(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックヨークの固定子に相対する面に永久磁石を配置したＤＣ（Direct Current）ブラシレスモータの回転子において、
１磁極を構成する前記永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、該永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する前記永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の台形状とし、該永久磁石の軸方向長さが台形状に変化する形状とし、前記台形の形状を、短辺と長辺との比が略１：３となるようにし、前記永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことを特徴とするＤＣブラシレスモータの回転子。
【請求項２】
バックヨークの固定子に相対する面に永久磁石を配置したＤＣブラシレスモータの回転子において、
１磁極を構成する前記永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、該永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する前記永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の正弦波状とし、該永久磁石の軸方向長さが正弦波状に変化する形状とし、前記永久磁石をリング形状に構成し、前記永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことを特徴とするＤＣブラシレスモータの回転子。
【請求項３】
バックヨークの固定子に相対する面に永久磁石を配置したＤＣブラシレスモータの回転子において、
１磁極を構成する前記永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、該永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する前記永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の台形状とし、該永久磁石の軸方向長さが台形状に変化する形状とし、前記永久磁石をリング形状に構成し、前記永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことを特徴とするＤＣブラシレスモータの回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＣブラシレスモータの回転子に関するもので、特に永久磁石の磁束密度の分布を正弦波状にするための永久磁石の形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば冷蔵庫や空気調和機の圧縮機駆動用モータなどには、回転数の制御が容易でかつ高効率なＤＣブラシレスモータ多く使用され、ＤＣブラシレスモータの回転子は永久磁石を使用している。
【０００３】
図１４は従来の表面配置の分割された永久磁石を使用したＤＣブラシレスモータの回転子を示す断面図である。図において、１は回転子、２は中心に軸孔を有するバックヨーク、３はこのバックヨーク２の外周面に分割して設けられた永久磁石である。図は４極のものである。
【０００４】
上記ＤＣブラシレスモータの回転子では、図に示すように、永久磁石３の肉厚を磁束密度の分布を正弦波状になるように、磁極の中央が厚く、磁極の端が薄くなるように変化させている。回転子の磁束密度の分布を正弦波状にすることにより、ステータの誘起電圧を正弦波状にすることができ、ＤＣブラシレスモータの振動、騒音を低減することができる。
【０００５】
図１５は従来の表面配置されたリング状の永久磁石を使用したＤＣブラシレスモータの回転子を示す断面図である。図において、１は回転子、２は中心に軸孔を有するバックヨーク、３はこのバックヨーク２の外周面に設けられたリング状の永久磁石、４は磁極間の境目に設けられたスキューである。図は８極のものである。
【０００６】
永久磁石３の磁極間の境目にスキュー４をつけることにより、ステータ側に入る磁束の変化を緩やかにすることがでるので、正弦波状の磁束密度の分布に近いものとなり、永久磁石３の肉厚を変化させるものと同様、ＤＣブラシレスモータの振動、騒音を低減することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＤＣブラシレスモータの回転子は上記のように構成されているので、以下に示す問題点があった。
（１）永久磁石３の肉厚を磁束密度の分布を正弦波状になるように、磁極の中央が厚く、磁極の端が薄くなるように変化させものでは、永久磁石３に肉厚の薄い部分があるため、逆磁界に対する減磁が発生しやすい。
（２）永久磁石３の磁極間の境目にスキュー４をつけるものは、磁極の境目は、ステータに入る磁束を一部打消し合うことで磁束の変化を緩やかにするため、磁石の体積に対して、能力を十分に使えない。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、ステータに入る磁束の分布を正弦波状にしても、逆磁界に対する減磁が発生しにくく、かつ永久磁石の能力を十分に使うことができるＤＣブラシレスモータの回転子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＤＣブラシレスモータの回転子は、バックヨークの固定子に相対する面に永久磁石を配置したＤＣブラシレスモータの回転子において、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の台形状とし、永久磁石の軸方向長さが台形状に変化する形状とし、台形の形状を、短辺と長辺との比が略１：３となるようにし、永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことを特徴とする。
この発明に係るＤＣブラシレスモータの回転子は、バックヨークの固定子に相対する面に永久磁石を配置したＤＣブラシレスモータの回転子において、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の正弦波状とし、永久磁石の軸方向長さが正弦波状に変化する形状とし、永久磁石をリング形状に構成し、永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことを特徴とする。
この発明に係るＤＣブラシレスモータの回転子は、バックヨークの固定子に相対する面に永久磁石を配置したＤＣブラシレスモータの回転子において、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の台形状とし、永久磁石の軸方向長さが台形状に変化する形状とし、永久磁石をリング形状に構成し、永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１乃至３は実施の形態１を示す図で、図１は１磁極の永久磁石を示す展開図、図２は分割された永久磁石を使用した回転子の斜視図、図３はリング状の永久磁石を使用した回転子の斜視図である。
図１において、３は１磁極の永久磁石であり、軸方向両端部が各端部側に凸になるような正弦波状に形成されている。永久磁石３の軸方向長さは、極中心が最も長く、周方向端部に向かって徐々に短くなっている。
【００２２】
図２は図１の永久磁石３をバックヨーク２の外周面に分割して表面配置した回転子１を示している。図２の回転子１は４極である。バックヨーク２は、珪素鋼板を積層して形成され、中心に軸孔を有する円筒形状のものである。
【００２３】
図２のように構成された回転子１は、永久磁石３の軸方向両端部が各端部側に凸になるような正弦波状に形成され、軸方向長さが極中心が最も長く、周方向端部に向かって正弦波状に徐々に短くなるので、ＤＣブラシレスモータのステータに入る磁束が略正弦波状となる。そのため、ステータ巻線の誘起電圧が略正弦波状になり、ＤＣブラシレスモータの振動、騒音が低減する。
また、永久磁石３の肉厚を均一にできるので、減磁しにくい。
【００２４】
図３はリング状の永久磁石における各磁極の形状を図１に示す形状にしてバックヨーク２の外周面に表面配置した回転子１を示している。図３の回転子１も４極である。バックヨーク２は、図２と同様珪素鋼板を積層して形成され、中心に軸孔を有する円筒形状のものである。
【００２５】
図３のように構成された回転子１は、永久磁石３の軸方向両端部が各端部側に凸になるような正弦波状に形成され、軸方向長さが極中心が最も長く、周方向端部に向かって正弦波状に徐々に短くなるので、ＤＣブラシレスモータのステータに入る磁束が略正弦波状となる。そのため、ステータ巻線の誘起電圧が略正弦波状になり、ＤＣブラシレスモータの振動、騒音が低減する。
また、磁極間の境目にスキューがついていないので、ステータに入る磁束を一部打消し合うことがなく、磁石の体積に対して能力を十分に使えるので安価になる。
ここで、バックヨーク２とリング状の永久磁石３とはＵＶ硬化系の接着剤や圧入等により固定されている。
【００２６】
実施の形態２．
図４乃至６は実施の形態２を示す図で、図４は１磁極の永久磁石を示す展開図、図５は分割された永久磁石を使用した回転子の斜視図、図６はリング状の永久磁石を使用した回転子の斜視図である。
図４において、３は１磁極の永久磁石であり、軸方向両端部が各端部側に凸になるような台形状に形成されている。永久磁石３の軸方向長さは、極中心が最も長く、周方向端部に向かって台形状に徐々に短くなっている。
台形は短辺の長さＡと長辺の長さＢとの比を概ね１：３にすると、正弦波に近い形状となる。
【００２７】
図５は図４の永久磁石３をバックヨーク２の外周面に分割して表面配置した回転子１を示している。図５の回転子１は４極である。バックヨーク２は、珪素鋼板を積層して形成され、中心に軸孔を有する円筒形状のものである。
【００２８】
図５のように構成された回転子１は、永久磁石３の軸方向両端部が各端部側に凸になるような台形状に形成され、軸方向長さが極中心が最も長く、周方向端部に向かって台形状に徐々に短くなるので、ＤＣブラシレスモータのステータに入る磁束が略正弦波状に近い分布となる。そのため、ステータ巻線の誘起電圧が概ね正弦波状になり、ＤＣブラシレスモータの振動、騒音が低減する。
また、永久磁石３の肉厚を均一にできるので、減磁しにくい。
【００２９】
図６はリング状の永久磁石における各磁極の形状を図４に示す形状にしてバックヨーク２の外周面に表面配置した回転子１を示している。図６の回転子１は８極である。バックヨーク２は、図５と同様珪素鋼板を積層して形成され、中心に軸孔を有する円筒形状のものである。
【００３０】
図６のように構成された回転子１は、永久磁石３の軸方向両端部が各端部側に凸になるような台形状に形成され、軸方向長さが極中心が最も長く、周方向端部に向かって台形状に徐々に短くなるので、ＤＣブラシレスモータのステータに入る磁束が略正弦波状に近い分布となる。そのため、ステータ巻線の誘起電圧が概ね正弦波状になり、ＤＣブラシレスモータの振動、騒音が低減する。
また、磁極間の境目にスキューがついていないので、ステータに入る磁束を一部打消し合うことがなく、磁石の体積に対して能力を十分に使えるので安価になる。
【００３１】
実施の形態３．
図７は実施の形態３を示す図で、図３に示したリング磁石の２磁極分を示す展開図である。図において、５は永久磁石３の隣接する磁極間の境目の軸方向両端部に設けた周方向に平坦な平坦部である。
磁極間の境目における永久磁石３の最短部に平坦部５を設けることにより、応力集中を避けることができ、リング状の永久磁石３の機械的強度を上げることができる。
【００３２】
実施の形態４．
図８は実施の形態４を示す図で、回転子の斜視図である。図に示すように、永久磁石３を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石３の軸方向端部を平面部６としたものである。
回転子１の端面に永久磁石３の平面部６を有するので、回転子１の端面での磁極位置検出が可能となる。また、中央又は中間で分割することで、永久磁石３に生じる渦電流を低減できる。
【００３３】
上述の実施の形態では、組合せた永久磁石３の軸方向端部の周方向全面が平面のものを示したが、組合せた永久磁石３の軸方向端部が部分的に平面になっているものでもよい。
【００３４】
上述の実施の形態における永久磁石３は、リング磁石でも周方向に分割された磁石でもどちらでもよい。
【００３５】
実施の形態５．
図９は実施の形態５を示す図で、図３に示したリング状の永久磁石の部分的な展開図である。図に示すように、磁極間の境目にスキュー７がつけられている。
磁極間の境目にスキュー７をつけることで、ステータ巻線の誘起電圧をより正弦波に近づけることができる。それによって、ＤＣブラシレスモータの振動、騒音を一層低減することができる。
【００３６】
尚、実施の形態３で示した磁極間の境目における永久磁石３の最短部に平坦部５を設けたものにおいて、磁極間の境目にスキュー７をつけてもよい。
【００３７】
実施の形態６．
図１０は実施の形態６を示す図で、回転子の斜視図である。図において、８はバックヨーク２外周部の露出した部分に設けられた切り込み部である。
バックヨーク２外周部の露出した部分に切り込み部８を設けることにより、この部分がステータから離れるので、バックヨーク２の渦電流を低減することができる。
また、切り込み部８を利用して、回転子１のバランス取りを行うことができる。
【００３８】
上述の実施の形態における永久磁石３は、リング磁石でも周方向に分割された磁石でもどちらでもよい。
【００３９】
実施の形態７．
図１１、１２は実施の形態７を示す図で、図１１はバックヨークの斜視図、図１２は回転子の斜視図である。図において、９はバックヨーク２の一方の軸方向端部の外周に設けられた突出部である。
バックヨーク２の一方の軸方向端部の外周に設けられた突出部９を設けることにより、永久磁石３の軸方向の位置決め、抜け止めが可能となる。また、永久磁石３の回り止めも可能となる。
【００４０】
上述の実施の形態における永久磁石３は、リング磁石でも周方向に分割された磁石でもどちらでもよい。
【００４１】
実施の形態８．
図１３は実施の形態８を示す図で、永久磁石３の部分的な展開図である。図に示すように、回転子１の１磁極を構成する磁石形状を、実施の形態１、２に示した略正弦波状にすることに加えて、高次の高調波成分が含むようにしたものである。
永久磁石３の形状を、高次の高調波成分を含む略正弦波状にすることにより、コギングトルクの周波数を上げて振幅を小さくすることができる。
【００４２】
上述の実施の形態における永久磁石３は、リング磁石でも周方向に分割された磁石でもどちらでもよい。
また、上述の実施の形態では、回転子が固定子の内部に配置されるインナーロータ形のＤＣブラシレスモータについて説明したが、回転子が固定子の外側に配置されるアウターロータ形のＤＣブラシレスモータの回転子においても、同様の効果を奏する。
【００４３】
以上の実施の形態１乃至８における永久磁石３は、磁石の配向によらず振動、騒音低減の効果が得られる。また、等方性、異方性によらず有効である。
【００４４】
【発明の効果】
この発明に係るＤＣブラシレスモータの回転子は、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の台形状とし、永久磁石の軸方向長さが台形状に変化する形状とし、台形の形状を、短辺と長辺との比が略１：３となるようにし、永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことにより、ＤＣブラシレスモータのステータに入る磁束がより正弦波に近い形状となるため、ステータ巻線の誘起電圧がより正弦波に近い波形になり、ＤＣブラシレスモータの振動、騒音が低減する。また、回転子の端面での磁極位置検出が可能となる。また、中央又は中間で分割することで、永久磁石に生じる渦電流を低減できる。
この発明に係るＤＣブラシレスモータの回転子は、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する前記永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の正弦波状とし、永久磁石の軸方向長さが正弦波状に変化する形状とし、永久磁石をリング形状に構成し、永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことにより、磁極間の境目にスキューがついていないので、ステータに入る磁束を一部打消し合うことがなく、磁石の体積に対して能力を十分に使えるので安価になる。また、回転子の端面での磁極位置検出が可能となる。また、中央又は中間で分割することで、永久磁石に生じる渦電流を低減できる。
この発明に係るＤＣブラシレスモータの回転子は、バックヨークの固定子に相対する面に永久磁石を配置したＤＣブラシレスモータの回転子において、１磁極を構成する前記永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸形状とし、永久磁石の軸方向長さを、極中心付近が長く、周方向端部に向かって徐々に短くなるように構成し、１磁極を構成する永久磁石を、軸方向両端部の形状を各端部側に凸の台形状とし、永久磁石の軸方向長さが台形状に変化する形状とし、永久磁石をリング形状に構成し、永久磁石を軸方向に少なくとも２個、それぞれの凸部と凹部が互いに対向するように組合せ、組合せた永久磁石の中の端に位置する永久磁石の軸方向端部に平面形状の部分を設け、この平面形状の部分で磁極位置検出を可能としたことにより、磁極間の境目にスキューがついていないので、ステータに入る磁束を一部打消し合うことがなく、磁石の体積に対して能力を十分に使えるので安価になる。また、回転子の端面での磁極位置検出が可能となる。また、中央又は中間で分割することで、永久磁石に生じる渦電流を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１を示す図で、１磁極の永久磁石を示す展開図である。
【図２】  実施の形態１を示す図で、分割された永久磁石を使用した回転子の斜視図である。
【図３】  実施の形態１を示す図で、リング状の永久磁石を使用した回転子の斜視図である。
【図４】  実施の形態２を示す図で、１磁極の永久磁石を示す展開図である。
【図５】  実施の形態２を示す図で、分割された永久磁石を使用した回転子の斜視図である。
【図６】  実施の形態２を示す図で、リング状の永久磁石を使用した回転子の斜視図である。
【図７】  実施の形態３を示す図で、図３に示したリング磁石の２磁極分を示す展開図である。
【図８】  実施の形態４を示す図で、回転子の斜視図である。
【図９】  実施の形態５を示す図で、図３に示したリング状の永久磁石の部分的な展開図である。
【図１０】  実施の形態６を示す図で、回転子の斜視図である。
【図１１】  実施の形態７を示す図で、バックヨークの斜視図である。
【図１２】  実施の形態７を示す図で、回転子の斜視図である。
【図１３】  実施の形態８を示す図で、永久磁石の部分的な展開図である。
【図１４】  従来の表面配置の分割された永久磁石を使用したＤＣブラシレスモータの回転子を示す断面図である。
【図１５】  従来の表面配置されたリング状の永久磁石を使用したＤＣブラシレスモータの回転子を示す断面図である。
【符号の説明】
１  回転子、２  バックヨーク、３  永久磁石、４  スキュー、５  平坦部、６  平面部、８  切り込み部、９  突出部。
【図１】
0003759006.tif 000002
【図２】
0003759006.tif 000003
【図３】
0003759006.tif 000004
【図４】
0003759006.tif 000005
【図５】
0003759006.tif 000006
【図６】
0003759006.tif 000007
【図７】
0003759006.tif 000008
【図８】
0003759006.tif 000009
【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】
0003759006.tif 000014
【図１４】
0003759006.tif 000015
【図１５】
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