JP2001136689A - 電動機 - Google Patents

電動機

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JP2001136689A
JP2001136689A JP31365299A JP31365299A JP2001136689A JP 2001136689 A JP2001136689 A JP 2001136689A JP 31365299 A JP31365299 A JP 31365299A JP 31365299 A JP31365299 A JP 31365299A JP 2001136689 A JP2001136689 A JP 2001136689A
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JP
Japan
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field magnet
magnet
field
rotor
electric motor
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JP31365299A
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English (en)
Inventor
Sozaburo Ozaki
宗三郎 尾崎
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Hitachi Taga Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Taga Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸方向の長さが異なる多種の成形用金型を備え
ることなく、種々の長さの成形式界磁用マグネットを提
供すること。 【解決手段】ステータ巻線が巻装されるステータコアー
を有するステータと、ロータヨークに円筒形の界磁用マ
グネットを備えるロータとを有し、前記界磁用マグネッ
トは焼結ないし合成樹脂で結合する成形式のマグネット
であって成形時に磁場配向を施す異方向性マグネットを
用いる電動機において、径が同じサイズの界磁用マグネ
ット片を前記ロータの軸方向に複数連ね配置して前記界
磁用マグネットを形成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、界磁用マグネット
を有するブラシレスDCモータ等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ブラシレスDCモータの高出力化には、
界磁用マグネットの有効磁束量の増加が必要で、一般的
にコア外径、および界磁用マグネットの外径サイズを大
きくしたりする。外径を大きくすることに制限がある場
合は、コアの積厚、および界磁用マグネットの軸方向長
を伸ばしたりして対応している。
【0003】従来、軸方向長を伸ばす要求があった場合
には、その長さの界磁用マグネットを作るために成形用
金型を新設したので、成形用金型を作る費用が多くかか
った。また成形用金型を作るのに日時を多く要した。
【0004】特に界磁用マグネットは、有効磁束量を増
すために異方性マグネットにしている。異方性マグネッ
トは、成形時に際して硬化させる前に磁場配向を施さな
ければならないので、その成形用金型は磁場配向用の磁
場形成コイル等の設備を内蔵するものになる。このため
通常の成形用金型に比べて相当高価なものになり、軸方
向長が異なる多くの成形用金型を揃えることが難しい事
情があった。
【0005】他の対応として、直方体の磁石ブロック素
材から削り出した界磁用マグネットを使用する場合もあ
る。しかし、直方体のブロックからの削り出しマグネッ
トの場合、その切削方法が限定され高価なものになる。
さらに磁場配向の面では正規の磁場配向成形品とは磁気
特性、すなわちモータの電気特性が異なってしまうとい
う欠点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に鑑み、軸方向の長さが異なる多種の成形用金型を備え
ることなく、種々の長さの成形式界磁用マグネットを提
供できるようにすることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ステータ巻線
が巻装されるステータコアーを有するステータと、ロー
タヨークに円筒形の界磁用マグネットを備えるロータと
を有し、前記界磁用マグネットは焼結ないし合成樹脂で
結合する成形式のマグネットであって成形時に磁場配向
を施す異方向性マグネットを用いる電動機において、径
が同じサイズの界磁用マグネット片を前記ロータの軸方
向に複数連ね配置して前記界磁用マグネットを形成した
ことを特徴とするものである。
【0008】このように界磁用マグネット片を軸方向に
つなぎ合わせるように並べることで軸方向の長さが異な
る界磁用マグネットを多種の成形用金型を備えずとも作
ることができるのである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図1ないし図6を引用して述べる。図6は他の実施
形態を示している。
【0010】まず、アウタロータ型ブラシレスモータの
構成について、図1から図3に沿って述べる。
【0011】ロータ11は、ロータヨーク1、界磁用マ
グネット3、シャフト9を有する。ステータは、フレー
ム7、ステータコア4、ステータ巻線2を有する。ロー
タがステータの外側に位置するアウタロータ型のモータ
である。
【0012】ロータヨーク1は鋼板で形成され、円板状
の側面部と円筒状の筒部を有する。筒部の内周面に界磁
用マグネット3が接着剤を用いて固定されている。側面
部の中央はシャフト9に固定されている。
【0013】フレーム7は鋼板またはアルミダイキャス
トで形成され、円板状の基板部と筒状の支持筒を有す
る。支持筒の内側に軸受8・8を介してシャフト9が支
持される。こうしてロータ11は、フレーム7に回転自
在に支持されるのである。
【0014】フレーム7は支持筒の外周に前記ステータ
コア4を固定支持する。フレーム7の基板部にネジで取
り付けられた制御素子基板6には、界磁用マグネット3
の回転位置を検知するホール素子5が備わる。界磁用マ
グネット3の側端面に備えた回転速度検出用のFGマグ
ネット12と対向するように検出用の磁気センサー(図
示せず)が備わる。リード線10は制御素子基板6と外
部制御回路を接続している。
【0015】次ぎに制御素子を含めたモータの回路につ
いて、図5の(1)および図5の(2)を引用して述べ
る。
【0016】図5の(2)に示すように、このブラシレ
スDCモータのステータ巻線2は、W・U・Vの3相回
路を備えている。また図5の(1)に示すように、ホー
ル素子5は前記W・U・Vのステータ巻線2の対応して
HU、HV、HWの3個が備わる。HVCC・HGNDは、各ホ
ール素子5の電源である。HU+、HU−、HV+、HV−、
HW+、HW−は各ホール素子5の出力端子である。FG
1、FG2は磁気センサーMSの出力端子である。
【0017】このブラシレスDCモータは、3相全波整
流モータ駆動回路(図示せず)で駆動されるが、ホール
素子5(HU、HV、HW)でステータ巻線2(W・U・
V)の通電タイミングが順序良く行なわれる。また磁気
センサーMSの出力から回転速度、および回転位置が検
出され、運転の制御が行なわれる。
【0018】つぎに本発明の主要部である界磁用マグネ
ット3について図4の(1)および図4の(2)を加え
て述べる。
【0019】界磁用マグネット3は、界磁用マグネット
片3’を組み合わせて形成する。界磁用マグネット3’
は、フェライトの酸化鉄を主成分としている。その主成
分を成形用の金型で焼き固める焼結ないし合成樹脂で結
合して作る。固める前に、図4の(1)に示すように中
心から放射状に磁束が走る磁場13(磁場形成手段は成
形用金型内に備わる)の配向により、マグネットを形成
する粒子が磁束に沿う方向に並ぶように整えられ、この
ような放射状の磁場配向のもとで成形品として作られ
る。この後に着磁して磁石が出来上がる。また磁場13
の配向ば、図4の(2)に示すように界磁用マグネット
3’を側面から見たときには磁束が垂直になるように形
成されている。
【0020】このようにして作られた磁石は、異方向性
マグネットと称し、有効磁束量が増えるので、高出力の
モータを提供できるのである。
【0021】界磁用マグネット3は、内径も外径も同じ
ように形成した複数の界磁用マグネット片3’をシャフ
ト9の軸方向(長手方向)に並べることで長くできる。
界磁用マグネット片3’をつなぎ合わせるように並べる
ことにより、種々の長さサイズのモータに対応できるの
で、長さサイズのモータ毎の成形金型を揃えることが不
要になる。長さサイズの違うモータを作る度毎に成形用
金型を用意しないで済むので、モータの製作に要する時
間を大巾に短縮できるのである。なお、図1、図2に示
す界磁用マグネット片3’、3’は異なる長さを有す
る。同じ長さのものを組み合わせるようにしてもよい。
長さが異なる必要最小限の成形用金型を用意すること
で、長さが異なる多種のモータに対応できるのである。
【0022】界磁用マグネット片3’は、図3に示すよ
うに4個合わせて一つのリングにしている。4つ割にし
ないで、一つのリング状をなす界磁用マグネット片3’
であっても良いが、分割形状の方が製作しやすいのであ
る。また成形用金型を小さくできる良さもある。さらに
隣接する界磁用マグネット片3’の接合線が軸方向に向
かって一直線に揃うように界磁用マグネット片を配置し
ているので、放射状をなす磁場配向の中心をシャフト9
の中心にしないものでも、磁場配向が軸方向全長にわた
り揃い、電動機の性能が向上する。
【0023】また他の実施形態であるが、界磁用マグネ
ット3の外径をロータヨーク1の筒部の内径よりも幾分
径大に形成して前記界磁用マグネット片3’の両端外周
がロータヨーク1の筒部の内周に座り良く固定されるよ
うにした。このため、座りが悪くて、傾きが生じ、磁場
配向が軸方向全長にわたり揃いにくくなることもないの
である。図7は示すように前記界磁用マグネット片3’
の両端外周はロータヨーク1の内周に当接するが、中央
部はロータヨーク1との間に隙間ができる。この隙間
は、界磁用マグネット片3’を接着する余った接着材が
溜り場にもなる。他に漏れ出す量を少なく抑えることが
できる。
【0024】界磁用マグネット片3’の取付けは、図7
の二点鎖線に示すように4組の界磁用マグネット片3’
をすぼめた状態でロータヨーク1に挿入した後に、実線
で示すように外周に広げるて固定するのである。各界磁
用マグネット片3’は両端間の長さを短めにしているの
で、界磁用マグネット3の外径がロータヨーク1の筒部
の内径よりも幾分径大になっていても、ロータヨーク1
に界磁用マグネット3が収まるのである。
【0025】このように界磁用マグネット片3’をつな
ぎ合わせて提供される所定のサイズの界磁用マグネット
3は前述した異方向性マグネットであるため、磁束の方
向はそれぞれのサイズの成形用金型で一体形成された界
磁用マグネットと変わりないものに出来上がり、モータ
性能(磁気特性)の面でも一体形成された界磁用マグネ
ットのものと同等である。
【0026】例えば、直方体の成形マグネットの素材か
ら、削り出しにより形成しても正規の成形品と同一の磁
気特性を得ることは困難である。それは磁場配向がY方
向しかなく、放射状になっていないことによるものであ
る。界磁用マグネット片3’をつなぎ合わせることによ
り、一体形成された界磁用マグネットと同様な磁気特性
を得ることができるのである。
【0027】図6は、インナロータ型ブラシレスDCモ
ータに応用展開した本発明の他の実施形態のかかるもの
で、前述のアウターロータ型ブラシレスDCモータトと
同様なる良さが期待できる。遠心力を考慮して界磁用マ
グネット片3’をロータヨーク1’に、より強い接着剤
等で丈夫に固着することが望ましい。
【0028】先に述べたインナロータ型ブラシレスDC
モータのものにあっては、ロータヨーク1の筒部の内周
面に界磁用マグネット3が置かれるので、界磁用マグネ
ット3の遠心力は筒部で受け止められる有利さがある。
【0029】FGマグネット12’はシャフト9に固定
され、制御素子基板6の磁化センサーと対向するように
置かれる。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、ロータの軸
方向に同じサイズの界磁用マグネット片を複数連ね配置
して所望の長さサイズの界磁用マグネットを提供できる
ので、種々の長さサイズの成形用金型を用意することが
不要になった。また長さサイズの違うモータを作る度毎
に成形用金型を作らなくて済むので、モータの製作に要
する時間を大巾に短縮できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかるもので、アウタロ
ータ型ブラシレスモータの一部破断した縦断面図であ
る。
【図2】本発明の一実施形態にかかるもので、ロータ単
体の縦断面図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかるもので、ロータ単
体の右側面図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかるもので、異方性マ
グネットの磁場配向状態をイメージ的に示した正面図お
よび側面図である。
【図5】本発明の一実施形態にかかるもので、制御素子
およびステータ巻線の回路図である。
【図6】本発明の他の実施形態にかかるもので、インナ
ロータ型ブラシレスDCモータの一部を破断した縦断面
図である。
【図7】本発明の他の実施形態にかかるもので、ロータ
ヨークと界磁用マグネットとの嵌合状態を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…ロータヨーク、2…ステータ巻線、3…界磁用マグ
ネット、3’…界磁用マグネット片、4…ステータコ
ア、5…ホール素子、6…制御素子基板、7…フレー
ム、8…軸受、9…シャフト、10…リード線、11…
ロータ、12…FGマグネット、13…磁場。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H019 AA10 BB05 BB15 BB19 CC03 CC04 DD01 EE14 FF01 5H621 BB07 BB10 GA01 GA04 GA17 HH01 HH05 JK02 JK03 JK14 5H622 CA02 CA10 CB05 DD01 DD04 PP05 PP18 QB10

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステータ巻線が巻装されるステータコア
    ーを有するステータと、ロータヨークに円筒形の界磁用
    マグネットを備えるロータとを有し、前記界磁用マグネ
    ットは焼結ないし合成樹脂で成形する成形マグネットで
    あって成形時に放射状の磁場配向が施される異方向性マ
    グネットを用いる電動機において、 前記界磁用マグネットは、前記ロータの軸方向に複数連
    ね配置する界磁用マグネット片で形成し、 前記界磁用マグネット片は、いずれも同じ内外径および
    同じ磁場配向を有し、しかも隣接する界磁用マグネット
    の接合線が軸方向に向かって一直線に揃うように界磁用
    マグネット片を配置したことを特徴とする電動機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されているものにおい
    て、前記界磁用マグネット片は周方向に等間隔で分割さ
    れていることを特徴とする電動機。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載されているものにおい
    て、前記界磁用マグネットは前記界磁用マグネット片は
    前記ロータの軸方向長さが異なる前記界磁用マグネット
    片を組み合わせて形成したことを特徴とする電動機。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれか一つにおい
    て、鋼板で形成した前記ロータヨークは円板状の側面部
    と円筒状の筒部を有し、この筒部の内周に前記界磁用マ
    グネットを固定したことを特徴とする電動機。
  5. 【請求項5】 請求項1から4のいずれか一つにおい
    て、前記ステータ巻線は三相とし、前記界磁用マグネッ
    トの位置を検出するホール素子を備えてブラシレスモー
    タにしたことを特徴とする電動機。
  6. 【請求項6】 請求項1から5のいずれか一つにおい
    て、前記界磁用マグネットに回転速度用のFGマグネッ
    トを備えたことを特徴とする電動機。
  7. 【請求項7】 請求項4に記載されているものにおい
    て、前記界磁用マグネットの外径を前記ロータヨークの
    筒部の内径よりも幾分径大に形成して界磁用マグネット
    片の両端外周を前記筒部の内周面に当接させたことを特
    徴とする電動機。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002349137A (ja) * 2001-05-22 2002-12-04 Keihin Corp 車両用パワースライドドアの制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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