JP2004040898A - ブラシレスモータ - Google Patents
ブラシレスモータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004040898A JP2004040898A JP2002194062A JP2002194062A JP2004040898A JP 2004040898 A JP2004040898 A JP 2004040898A JP 2002194062 A JP2002194062 A JP 2002194062A JP 2002194062 A JP2002194062 A JP 2002194062A JP 2004040898 A JP2004040898 A JP 2004040898A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- brushless motor
- rotor
- segment
- shaped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
【課題】ロータマグネット部に複数の形状を有し且つ複数の素材から構成されるマグネットを使用することによって、所望な磁束波形の獲得と簡潔なロータASSYの構成とを可能にするブラシレスモータ及びそのブラシレスモータを組み込んだ電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動用のロータマグネット部を構成するマグネットに2種類以上の素材を使用し、前記マグネットに使用されている前記2種類以上の素材については、第1の素材として磁性素材が用いられ、また、第2以降の素材として、前記第2以降の素材の各々が磁性素材または非磁性素材のいずれかが用いられているようにし、前記マグネットは2種類以上の形状を有するようにする。
【選択図】 図7
【解決手段】モータ駆動用のロータマグネット部を構成するマグネットに2種類以上の素材を使用し、前記マグネットに使用されている前記2種類以上の素材については、第1の素材として磁性素材が用いられ、また、第2以降の素材として、前記第2以降の素材の各々が磁性素材または非磁性素材のいずれかが用いられているようにし、前記マグネットは2種類以上の形状を有するようにする。
【選択図】 図7
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシレスモータの改良及び改良したブラシレスモータを組み込んだ電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来は、ロータASSY1個に付き、1種類のみの材質のマグネットしか使われていなかった。加えて、マグネットの形状も1種類のみであり、ロータマグネット部の磁束分布を調整する手段としては、着磁ヨークやロータコア形状の工夫などの手段を用いていた。
【0003】
また、例えば、特開2001−52921号公報には、リング形状マグネットとセグメント形状マグネットとの長所を生かした永久磁石型モータ用マグネット及びそのマグネットの成形装置が開示されている。より詳細に説明すると、該発明は、永久磁石型モータ用のマグネット(リング形状)の一部を非磁性体(バインダー粉)に置き換えることにより、リング状マグネットが有する簡便な工程で高精度に取り付けできる長所とセグメントマグネットが有する個々の磁極の磁気特性が全体にわたり一様である長所とを合わせ持った永久磁石型モータ用マグネット及びそのマグネットの成形装置に関するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、着磁ヨークだけでなく、磁気回路となるロータシャフトやステータコアの形状又は材質等を、所望の磁束波形を得るために様々な形状を検討する場合に、多くの時間がかかるだけでなく、加工工数の増加でコストアップにも繋がるという問題点があった。
【0005】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ロータマグネット部に複数の形状を有し且つ複数の素材から構成されるマグネットを使用することによって、所望な磁束波形の獲得と簡潔なロータASSYの構成とを可能にするブラシレスモータ及びそのブラシレスモータを組み込んだ電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所望な磁束波形の獲得と簡潔なロータASSYの構成とを可能にするブラシレスモータ及びそのブラシレスモータを組み込んだ電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、ブラシレスモータについて、モータ駆動用のロータマグネット部を構成するマグネットに2種類以上の素材を使用することにより、或いは前記マグネットに使用されている前記2種類以上の素材については、第1の素材として磁性素材が用いられ、また、第2以降の素材として、前記第2以降の素材の各々が磁性素材または非磁性素材のいずれかが用いられているようにすることにより、或いは前記マグネットは2種類以上の形状を有するようにすることにより、或いは前記ブラシレスモータは、前記マグネットをロータシャフト外周に固着させるようになっているSPMタイプのブラシレスモータであって、前記マグネットが、リング形状又はセグメント形状を有するようにすることにより、或いは前記ブラシレスモータは、ロータコア内部に設けられた空隙に、前記マグネットを嵌入固着させるようになっているIPMタイプのブラシレスモータであって、前記マグネットが、板形状又はセグメント形状を有するようにすることにより、或いは同期型ブラシレスモータのロータマグネット部を構成するマグネットであって、前記マグネットは、ロータシャフト軸の長手方向に沿って、第1のリング形状マグネット、セグメント形状マグネット群、第2のリング形状マグネットという順に分割されており、前記セグメント形状マグネット群は、2以上のセグメント形状マグネットから構成されるようにすることにより、或いは前記リング形状マグネット及び前記セグメント形状マグネット群には、それぞれ異なる素材が用いられているようにすることにより、或いは前記リング形状マグネットに用いられている素材は、高磁束密度素材であり、一方、前記セグメント形状マグネット群に用いられている素材は、低磁束密度素材であるようにすることによって達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0008】
図1には本発明に係るブラシレスモータに適用されるマグネットが有する形状の好適例を示す。図1(A)にはセグメント形状のマグネットを、図1(B)にはリング形状のマグネットを、図1(C)には板形状のマグネットを、それぞれ示している。
【0009】
一般的に、ブラシレスモータは、マグネットをロータシャフト外周に固着させるようになっているSPM(Surface Permanent Magnet)タイプのモータと、ロータコア内部に設けられた空隙に、マグネットを嵌入固着させるようになっているIPM(Interior Permanent Magnet)タイプのモータとに分類されることができる。
【0010】
図2は、中実のロータシャフトを有し、板形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す。図2(A)は、ロータASSYの正面図で、図2(B)は、図2(A)のA−A線に沿って切ったロータASSYの断面図である。6枚の板形状マグネット21が、図2(A)に示されたような配置位置で、ロータコア23に埋め込まれている。この6枚の板形状マグネット21は同じ磁性素材を使用している。つまり、図2に示されたロータASSYに1種類のみのマグネット材が使われており、かつ、そのマグネットの形状も1種類のみである。
【0011】
一方、図3は、中実のロータシャフトを有し、板形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す。図3(A)は、本発明を適用した場合のロータASSYの正面図で、図3(B)は、図3(A)のA−A線に沿って切ったロータASSYの断面図である。本発明において、例えば、6枚の板形状マグネット31が、図3(A)に示されたような配置位置で、ロータコア33に埋め込まれている。
【0012】
図3(B)に示されるように、この板形状マグネット31がロータシャフト(中実)32の軸に平行する方向で、3分割されている。ここで、本発明において、マグネットを分割した場合に、分割後のマグネットをマグネット群と称する。
【0013】
従って、図3(B)の場合は、板形状マグネット31は、板形状マグネット31A群、板形状マグネット31B群、板形状マグネット31C群に分割されている。
【0014】
ここで、それぞれの群(つまり、板形状マグネット31A群、板形状マグネット31B群、板形状マグネット31C群)に異なる磁性素材を用いれば、例えば、ロータシャフト(中実)32の軸方向に磁束波形に強弱をつけたマグネットを得ることができる。
【0015】
図4は、中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す。図4(A)は、ロータASSYの正面図で、図4(B)は、図4(A)のA−A線に沿って切ったロータASSYの断面図である。4枚のセグメント形状マグネット41が、図4(A)に示されたような配置位置で、ロータコア43に埋め込まれている。この4枚のセグメント形状マグネット41は同じ磁性素材を使用している。つまり、図4に示されたロータASSYに1種類のみのマグネット材が使われており、かつ、そのマグネットの形状も1種類のみである。
【0016】
一方、図5は、中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す。図5(A)は、本発明を適用した場合のロータASSYの正面図で、図5(B)は、図5(A)のA−A線に沿って切ったロータASSYの断面図である。本発明において、例えば、4枚のセグメント形状マグネット51が、図5(A)に示されたような配置位置で、ロータコア53に埋め込まれている。
【0017】
図5(B)に示されるように、このセグメント形状マグネット51がロータシャフト(中実)52の軸に平行する方向で、3分割されている。つまり、図5(B)の場合は、セグメント形状マグネット51は、セグメント形状マグネット51A群、セグメント形状マグネット51B群、セグメント形状マグネット51C群に分割されている。ここで、それぞれの群(つまり、セグメント形状マグネット51A群、セグメント形状マグネット51B群、セグメント形状マグネット51C群)に異なる磁性素材を用いれば、例えば、ロータシャフト(中実)52の軸方向に磁束波形に強弱をつけたマグネットを得ることができる。また、図5(B)の場合は、セグメント形状マグネット51A群、セグメント形状マグネット51B群、セグメント形状マグネット51C群のマグネットの内、いずれかがリング形状になっても良い。
【0018】
図6は、中空のロータシャフトを有し、リング形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す。図6(A)は、ロータASSYの正面図で、図6(B)は、図6(A)に示されたロータASSYのロータシャフト(中空)62の一部を切り取った側面図である。図6(A)に示されたように、リング形状マグネット61が、ロータシャフト(中空)62の外周に固着されるようになっている。つまり、図6に示されたロータASSYに1種類のみのマグネット材が使われており、かつ、そのマグネットの形状も1種類のみである。
【0019】
一方、図7は、中空のロータシャフトを有するSPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合、つまり、リング形状及びセグメント形状のマグネットを使用したロータASSYの好適例を示す。図7(A)は、本発明を適用した場合のロータASSYの正面図で、図7(B)は、図7(A)に示されたロータASSYのロータシャフト(中空)72の一部を切り取った側面図である。
【0020】
本発明において、図7(A)に示されたように、マグネット71が、ロータシャフト(中空)72の外周に固着されるようになっている。また、図7(B)に示されたように、マグネット71が、ロータシャフト(中空)72の軸に平行する方向で、3分割されている。
【0021】
つまり、図7(B)の場合は、マグネット71は、リング形状マグネット71A、リング形状マグネット71B、セグメント形状マグネット71C群に分割されている。また、この場合では、セグメント形状マグネット71C群に高磁束密度素材を、リング形状マグネット71A及びリング形状マグネット71Bに低磁束密度素材を適用すれば、図7(A)に示されたロータASSYのロータマグネット部全体を見た場合、セグメント形状マグネットの特徴を生かしたまま、その両端の磁束密度を容易に低減できることを示している。
【0022】
図8は、中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す。図8(A)は、ロータASSYの正面図で、図8(B)は、図8(A)に示されたロータASSYの側面図である。図8(A)に示されたように、4枚のセグメント形状マグネット81が、ロータコア83の外周に固着されるようになっている。この4枚のセグメント形状マグネット81は同じ磁性素材を使用している。つまり、図8に示されたロータASSYに1種類のみのマグネット材が使われており、かつ、そのマグネットの形状も1種類のみである。
【0023】
一方、図9は、中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す。図9(A)は、ロータASSYの正面図で、図9(B)は、図9(A)に示されたロータASSYの側面図である。図9(A)に示されたように、4枚のセグメント形状マグネット91が、ロータコア93の外周に固着されるようになっている。
【0024】
図9(B)に示されるように、このセグメント形状マグネット91がロータシャフト(中実)92の軸に平行する方向で、3分割されている。つまり、図9(B)の場合は、セグメント形状マグネット91は、セグメント形状マグネット91A群、セグメント形状マグネット91B群、セグメント形状マグネット91C群に分割されている。ここで、それぞれの群(つまり、セグメント形状マグネット91A群、セグメント形状マグネット91B群、セグメント形状マグネット91C群)に異なる磁性素材を用いれば、例えば、ロータシャフト(中実)92の軸方向に磁束波形に強弱をつけたマグネットを得ることができる。また、図9(B)の場合は、セグメント形状マグネット91A群、セグメント形状マグネット91B群、セグメント形状マグネット91C群のマグネットの内、いずれかがリング形状になっても良い。
【0025】
なお、本発明では、セグメント形状マグネットにおいて、円周方向に隣り合うマグネットに異なる素材や形状のマグネットを使用すると、磁気的なバランスが極端に狂ってしまうので適用しないこととする。
【0026】
また、本発明の実施に際して、いずれの場合にも、マグネットの極数は2n極(n=1,2,3,…)とし、円周方向に隣り合う極はもちろん異なる極が着磁されていることを前提とする。
【0027】
また、前述した実施例に示されたように、本発明は、ロータシャフトは中空または中実のどちらにも適用できる(例えば、図6、図7、図8及び図9参照)。また、本発明に係るブラシレスモータのロータマグネット部には、リング形状とセグメント形状のマグネットの組み合わせマグネットを適用できる(例えば、図7参照)。さらに、本発明は、SPMタイプのモータにもIPMタイプのモータにも適用できる(例えば、図6、図7、図8及び図9参照)。なお、本発明について、前述したような実施例に基いて説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、本発明では、ロータマグネット部に複数の形状を有しまた複数の素材から構成されるマグネットを使用することができる。
【0028】
本発明において、マグネットの素材は、2種類以上を使用し、例えば、フェライトマグネットと希土類マグネットとを使用する。第1のマグネットとして、磁性素材である必要はあるが、第2以降のマグネットの材質に関しては、必ずしも磁性素材である必要は無い。この第2以降のマグネットは、磁性素材或いは非磁性素材のどちらであっても良く、例えば、磁性体の金属または非磁性体の樹脂などの素材を用いても良い。
【0029】
また、磁性素材については、電動機向けのマグネットとして一般的に燒結等により成型したものに限らず、例えば、粉末磁性素材と樹脂とを混合成型させたいわゆるプラスチックマグネットについても適用できる。
【0030】
【発明の効果】
本発明に係るブラシレスモータによれば、以下の顕著な効果を奏する。
【0031】
まず、本発明において、異なる形状及び材質(磁性素材、非磁性素材)のマグネットを組み合せることで、マグネットのみによって磁束分布の操作の自由度を増加させ、マグネット以外の磁気回路を構成する部材の形状的な制約を軽減することができる。
【0032】
次に、本発明によれば、単一の形状及び素材のマグネットだけでは作り出すことが難しい磁束分布を実現することが可能になる。
【0033】
さらに、本発明において、複数の形状及び複数の素材のマグネットを使用することにより、磁気回路の設計において自由度が増し、構造面でも着磁面でも従来よりも幅を持たせられるという優れた効果を奏する。
【0034】
また更に、本発明によれば、高価な希土類磁石を使用するモータにおいて、目的に応じ部分的に安価な磁石、またはその他の素材を使用することでモータのコストダウンが図れるという優れた効果を奏する。
【0035】
つまり、本発明によれば、ロータマグネット部の磁束波形のバリエーションを増やすことが可能であるため、磁気回路設計の自由度の増加が可能になり、また、ロータコアや着磁の複雑化を防ぐことが可能になり、よって、ロータASSYのコストダウンを図ることもできるという効果を奏する。
【0036】
また、ロータASSYのマグネットにスキュ着磁を行うに際し、従来では1つのロータASSYにおいて複数の角度のスキュ着磁は非常に困難であったが、本発明によれば、つまり、複数種のマグネットを適用することにより、複数の角度のスキュ着磁を容易に実現することが可能となるという優れた効果を奏する。
【0037】
ここで、図10を用いて、本発明を適用したロータASSYにおいて、複数の角度のスキュ着磁効果を説明する。図10に示されたように、本発明を適用したロータASSY100において、マグネットは、マグネットA110、マグネットB120、マグネットC130から構成されており、マグネットB120に対して、マグネットA110及びマグネットC130は、異なるスキュ着磁を施している。その効果としては、図10に示されているような着磁波形にすることにより、コギングトルクの低減が可能となる。
【0038】
さらに各マグネット(つまり、マグネットA110、マグネットB120、マグネットC130)の素材を異なるものとすれば、一層のコギングトルク低減効果を得ることが期待できる。また部品共通化のために、ロータASSYの形状を変更せずに出力を変更しようとする場合に、本発明によれば、部分的にマグネットを変更することにより容易に達成できるという効果をも奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレスモータに適用されるマグネット形状の好適例を示す図である。
【図2】中実のロータシャフトを有し、板形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す図であり、図2(A)はロータASSYの正面図で、図2(B)はロータASSYの断面図である。
【図3】中実のロータシャフトを有し、板形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す図であり、図3(A)はロータASSYの正面図で、図3(B)はロータASSYの断面図である。
【図4】中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す図であり、図4(A)は、ロータASSYの正面図で、図4(B)は、ロータASSYの断面図である。
【図5】中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す図であり、図5(A)は、ロータASSYの正面図で、図5(B)は、ロータASSYの断面図である。
【図6】中空のロータシャフトを有し、リング形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す図であり、図6(A)は、ロータASSYの正面図で、図6(B)は、ロータASSYの側面図である。
【図7】中空のロータシャフトを有するSPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合、つまり、リング形状及びセグメント形状のマグネットを使用したロータASSYの好適例を示す図であり、図7(A)は、ロータASSYの正面図で、図7(B)は、ロータASSYの側面図である。
【図8】中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す図であり、図8(A)は、ロータASSYの正面図で、図8(B)は、ロータASSYの側面図である。
【図9】中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す図であり、図9(A)は、ロータASSYの正面図で、図9(B)は、ロータASSYの側面図である。
【図10】本発明を適用したロータASSYにおいて、複数の角度のスキュ着磁効果を示す模式図である。
【符号の説明】
71 マグネット
71A、71B リング形状マグネット
71C セグメント形状マグネット
21、31、 板形状マグネット
41、51、81、91 セグメント形状マグネット
61 リング形状マグネット
22、32、42、52、82、92 ロータシャフト(中実)
62、72 ロータシャフト(中空)
23、33、43、53、83、93 ロータコア
100 ロータASSY
110 マグネットA
120 マグネットB
130 マグネットC
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシレスモータの改良及び改良したブラシレスモータを組み込んだ電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来は、ロータASSY1個に付き、1種類のみの材質のマグネットしか使われていなかった。加えて、マグネットの形状も1種類のみであり、ロータマグネット部の磁束分布を調整する手段としては、着磁ヨークやロータコア形状の工夫などの手段を用いていた。
【0003】
また、例えば、特開2001−52921号公報には、リング形状マグネットとセグメント形状マグネットとの長所を生かした永久磁石型モータ用マグネット及びそのマグネットの成形装置が開示されている。より詳細に説明すると、該発明は、永久磁石型モータ用のマグネット(リング形状)の一部を非磁性体(バインダー粉)に置き換えることにより、リング状マグネットが有する簡便な工程で高精度に取り付けできる長所とセグメントマグネットが有する個々の磁極の磁気特性が全体にわたり一様である長所とを合わせ持った永久磁石型モータ用マグネット及びそのマグネットの成形装置に関するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、着磁ヨークだけでなく、磁気回路となるロータシャフトやステータコアの形状又は材質等を、所望の磁束波形を得るために様々な形状を検討する場合に、多くの時間がかかるだけでなく、加工工数の増加でコストアップにも繋がるという問題点があった。
【0005】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ロータマグネット部に複数の形状を有し且つ複数の素材から構成されるマグネットを使用することによって、所望な磁束波形の獲得と簡潔なロータASSYの構成とを可能にするブラシレスモータ及びそのブラシレスモータを組み込んだ電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所望な磁束波形の獲得と簡潔なロータASSYの構成とを可能にするブラシレスモータ及びそのブラシレスモータを組み込んだ電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、ブラシレスモータについて、モータ駆動用のロータマグネット部を構成するマグネットに2種類以上の素材を使用することにより、或いは前記マグネットに使用されている前記2種類以上の素材については、第1の素材として磁性素材が用いられ、また、第2以降の素材として、前記第2以降の素材の各々が磁性素材または非磁性素材のいずれかが用いられているようにすることにより、或いは前記マグネットは2種類以上の形状を有するようにすることにより、或いは前記ブラシレスモータは、前記マグネットをロータシャフト外周に固着させるようになっているSPMタイプのブラシレスモータであって、前記マグネットが、リング形状又はセグメント形状を有するようにすることにより、或いは前記ブラシレスモータは、ロータコア内部に設けられた空隙に、前記マグネットを嵌入固着させるようになっているIPMタイプのブラシレスモータであって、前記マグネットが、板形状又はセグメント形状を有するようにすることにより、或いは同期型ブラシレスモータのロータマグネット部を構成するマグネットであって、前記マグネットは、ロータシャフト軸の長手方向に沿って、第1のリング形状マグネット、セグメント形状マグネット群、第2のリング形状マグネットという順に分割されており、前記セグメント形状マグネット群は、2以上のセグメント形状マグネットから構成されるようにすることにより、或いは前記リング形状マグネット及び前記セグメント形状マグネット群には、それぞれ異なる素材が用いられているようにすることにより、或いは前記リング形状マグネットに用いられている素材は、高磁束密度素材であり、一方、前記セグメント形状マグネット群に用いられている素材は、低磁束密度素材であるようにすることによって達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0008】
図1には本発明に係るブラシレスモータに適用されるマグネットが有する形状の好適例を示す。図1(A)にはセグメント形状のマグネットを、図1(B)にはリング形状のマグネットを、図1(C)には板形状のマグネットを、それぞれ示している。
【0009】
一般的に、ブラシレスモータは、マグネットをロータシャフト外周に固着させるようになっているSPM(Surface Permanent Magnet)タイプのモータと、ロータコア内部に設けられた空隙に、マグネットを嵌入固着させるようになっているIPM(Interior Permanent Magnet)タイプのモータとに分類されることができる。
【0010】
図2は、中実のロータシャフトを有し、板形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す。図2(A)は、ロータASSYの正面図で、図2(B)は、図2(A)のA−A線に沿って切ったロータASSYの断面図である。6枚の板形状マグネット21が、図2(A)に示されたような配置位置で、ロータコア23に埋め込まれている。この6枚の板形状マグネット21は同じ磁性素材を使用している。つまり、図2に示されたロータASSYに1種類のみのマグネット材が使われており、かつ、そのマグネットの形状も1種類のみである。
【0011】
一方、図3は、中実のロータシャフトを有し、板形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す。図3(A)は、本発明を適用した場合のロータASSYの正面図で、図3(B)は、図3(A)のA−A線に沿って切ったロータASSYの断面図である。本発明において、例えば、6枚の板形状マグネット31が、図3(A)に示されたような配置位置で、ロータコア33に埋め込まれている。
【0012】
図3(B)に示されるように、この板形状マグネット31がロータシャフト(中実)32の軸に平行する方向で、3分割されている。ここで、本発明において、マグネットを分割した場合に、分割後のマグネットをマグネット群と称する。
【0013】
従って、図3(B)の場合は、板形状マグネット31は、板形状マグネット31A群、板形状マグネット31B群、板形状マグネット31C群に分割されている。
【0014】
ここで、それぞれの群(つまり、板形状マグネット31A群、板形状マグネット31B群、板形状マグネット31C群)に異なる磁性素材を用いれば、例えば、ロータシャフト(中実)32の軸方向に磁束波形に強弱をつけたマグネットを得ることができる。
【0015】
図4は、中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す。図4(A)は、ロータASSYの正面図で、図4(B)は、図4(A)のA−A線に沿って切ったロータASSYの断面図である。4枚のセグメント形状マグネット41が、図4(A)に示されたような配置位置で、ロータコア43に埋め込まれている。この4枚のセグメント形状マグネット41は同じ磁性素材を使用している。つまり、図4に示されたロータASSYに1種類のみのマグネット材が使われており、かつ、そのマグネットの形状も1種類のみである。
【0016】
一方、図5は、中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す。図5(A)は、本発明を適用した場合のロータASSYの正面図で、図5(B)は、図5(A)のA−A線に沿って切ったロータASSYの断面図である。本発明において、例えば、4枚のセグメント形状マグネット51が、図5(A)に示されたような配置位置で、ロータコア53に埋め込まれている。
【0017】
図5(B)に示されるように、このセグメント形状マグネット51がロータシャフト(中実)52の軸に平行する方向で、3分割されている。つまり、図5(B)の場合は、セグメント形状マグネット51は、セグメント形状マグネット51A群、セグメント形状マグネット51B群、セグメント形状マグネット51C群に分割されている。ここで、それぞれの群(つまり、セグメント形状マグネット51A群、セグメント形状マグネット51B群、セグメント形状マグネット51C群)に異なる磁性素材を用いれば、例えば、ロータシャフト(中実)52の軸方向に磁束波形に強弱をつけたマグネットを得ることができる。また、図5(B)の場合は、セグメント形状マグネット51A群、セグメント形状マグネット51B群、セグメント形状マグネット51C群のマグネットの内、いずれかがリング形状になっても良い。
【0018】
図6は、中空のロータシャフトを有し、リング形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す。図6(A)は、ロータASSYの正面図で、図6(B)は、図6(A)に示されたロータASSYのロータシャフト(中空)62の一部を切り取った側面図である。図6(A)に示されたように、リング形状マグネット61が、ロータシャフト(中空)62の外周に固着されるようになっている。つまり、図6に示されたロータASSYに1種類のみのマグネット材が使われており、かつ、そのマグネットの形状も1種類のみである。
【0019】
一方、図7は、中空のロータシャフトを有するSPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合、つまり、リング形状及びセグメント形状のマグネットを使用したロータASSYの好適例を示す。図7(A)は、本発明を適用した場合のロータASSYの正面図で、図7(B)は、図7(A)に示されたロータASSYのロータシャフト(中空)72の一部を切り取った側面図である。
【0020】
本発明において、図7(A)に示されたように、マグネット71が、ロータシャフト(中空)72の外周に固着されるようになっている。また、図7(B)に示されたように、マグネット71が、ロータシャフト(中空)72の軸に平行する方向で、3分割されている。
【0021】
つまり、図7(B)の場合は、マグネット71は、リング形状マグネット71A、リング形状マグネット71B、セグメント形状マグネット71C群に分割されている。また、この場合では、セグメント形状マグネット71C群に高磁束密度素材を、リング形状マグネット71A及びリング形状マグネット71Bに低磁束密度素材を適用すれば、図7(A)に示されたロータASSYのロータマグネット部全体を見た場合、セグメント形状マグネットの特徴を生かしたまま、その両端の磁束密度を容易に低減できることを示している。
【0022】
図8は、中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す。図8(A)は、ロータASSYの正面図で、図8(B)は、図8(A)に示されたロータASSYの側面図である。図8(A)に示されたように、4枚のセグメント形状マグネット81が、ロータコア83の外周に固着されるようになっている。この4枚のセグメント形状マグネット81は同じ磁性素材を使用している。つまり、図8に示されたロータASSYに1種類のみのマグネット材が使われており、かつ、そのマグネットの形状も1種類のみである。
【0023】
一方、図9は、中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す。図9(A)は、ロータASSYの正面図で、図9(B)は、図9(A)に示されたロータASSYの側面図である。図9(A)に示されたように、4枚のセグメント形状マグネット91が、ロータコア93の外周に固着されるようになっている。
【0024】
図9(B)に示されるように、このセグメント形状マグネット91がロータシャフト(中実)92の軸に平行する方向で、3分割されている。つまり、図9(B)の場合は、セグメント形状マグネット91は、セグメント形状マグネット91A群、セグメント形状マグネット91B群、セグメント形状マグネット91C群に分割されている。ここで、それぞれの群(つまり、セグメント形状マグネット91A群、セグメント形状マグネット91B群、セグメント形状マグネット91C群)に異なる磁性素材を用いれば、例えば、ロータシャフト(中実)92の軸方向に磁束波形に強弱をつけたマグネットを得ることができる。また、図9(B)の場合は、セグメント形状マグネット91A群、セグメント形状マグネット91B群、セグメント形状マグネット91C群のマグネットの内、いずれかがリング形状になっても良い。
【0025】
なお、本発明では、セグメント形状マグネットにおいて、円周方向に隣り合うマグネットに異なる素材や形状のマグネットを使用すると、磁気的なバランスが極端に狂ってしまうので適用しないこととする。
【0026】
また、本発明の実施に際して、いずれの場合にも、マグネットの極数は2n極(n=1,2,3,…)とし、円周方向に隣り合う極はもちろん異なる極が着磁されていることを前提とする。
【0027】
また、前述した実施例に示されたように、本発明は、ロータシャフトは中空または中実のどちらにも適用できる(例えば、図6、図7、図8及び図9参照)。また、本発明に係るブラシレスモータのロータマグネット部には、リング形状とセグメント形状のマグネットの組み合わせマグネットを適用できる(例えば、図7参照)。さらに、本発明は、SPMタイプのモータにもIPMタイプのモータにも適用できる(例えば、図6、図7、図8及び図9参照)。なお、本発明について、前述したような実施例に基いて説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、本発明では、ロータマグネット部に複数の形状を有しまた複数の素材から構成されるマグネットを使用することができる。
【0028】
本発明において、マグネットの素材は、2種類以上を使用し、例えば、フェライトマグネットと希土類マグネットとを使用する。第1のマグネットとして、磁性素材である必要はあるが、第2以降のマグネットの材質に関しては、必ずしも磁性素材である必要は無い。この第2以降のマグネットは、磁性素材或いは非磁性素材のどちらであっても良く、例えば、磁性体の金属または非磁性体の樹脂などの素材を用いても良い。
【0029】
また、磁性素材については、電動機向けのマグネットとして一般的に燒結等により成型したものに限らず、例えば、粉末磁性素材と樹脂とを混合成型させたいわゆるプラスチックマグネットについても適用できる。
【0030】
【発明の効果】
本発明に係るブラシレスモータによれば、以下の顕著な効果を奏する。
【0031】
まず、本発明において、異なる形状及び材質(磁性素材、非磁性素材)のマグネットを組み合せることで、マグネットのみによって磁束分布の操作の自由度を増加させ、マグネット以外の磁気回路を構成する部材の形状的な制約を軽減することができる。
【0032】
次に、本発明によれば、単一の形状及び素材のマグネットだけでは作り出すことが難しい磁束分布を実現することが可能になる。
【0033】
さらに、本発明において、複数の形状及び複数の素材のマグネットを使用することにより、磁気回路の設計において自由度が増し、構造面でも着磁面でも従来よりも幅を持たせられるという優れた効果を奏する。
【0034】
また更に、本発明によれば、高価な希土類磁石を使用するモータにおいて、目的に応じ部分的に安価な磁石、またはその他の素材を使用することでモータのコストダウンが図れるという優れた効果を奏する。
【0035】
つまり、本発明によれば、ロータマグネット部の磁束波形のバリエーションを増やすことが可能であるため、磁気回路設計の自由度の増加が可能になり、また、ロータコアや着磁の複雑化を防ぐことが可能になり、よって、ロータASSYのコストダウンを図ることもできるという効果を奏する。
【0036】
また、ロータASSYのマグネットにスキュ着磁を行うに際し、従来では1つのロータASSYにおいて複数の角度のスキュ着磁は非常に困難であったが、本発明によれば、つまり、複数種のマグネットを適用することにより、複数の角度のスキュ着磁を容易に実現することが可能となるという優れた効果を奏する。
【0037】
ここで、図10を用いて、本発明を適用したロータASSYにおいて、複数の角度のスキュ着磁効果を説明する。図10に示されたように、本発明を適用したロータASSY100において、マグネットは、マグネットA110、マグネットB120、マグネットC130から構成されており、マグネットB120に対して、マグネットA110及びマグネットC130は、異なるスキュ着磁を施している。その効果としては、図10に示されているような着磁波形にすることにより、コギングトルクの低減が可能となる。
【0038】
さらに各マグネット(つまり、マグネットA110、マグネットB120、マグネットC130)の素材を異なるものとすれば、一層のコギングトルク低減効果を得ることが期待できる。また部品共通化のために、ロータASSYの形状を変更せずに出力を変更しようとする場合に、本発明によれば、部分的にマグネットを変更することにより容易に達成できるという効果をも奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレスモータに適用されるマグネット形状の好適例を示す図である。
【図2】中実のロータシャフトを有し、板形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す図であり、図2(A)はロータASSYの正面図で、図2(B)はロータASSYの断面図である。
【図3】中実のロータシャフトを有し、板形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す図であり、図3(A)はロータASSYの正面図で、図3(B)はロータASSYの断面図である。
【図4】中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す図であり、図4(A)は、ロータASSYの正面図で、図4(B)は、ロータASSYの断面図である。
【図5】中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するIPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す図であり、図5(A)は、ロータASSYの正面図で、図5(B)は、ロータASSYの断面図である。
【図6】中空のロータシャフトを有し、リング形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す図であり、図6(A)は、ロータASSYの正面図で、図6(B)は、ロータASSYの側面図である。
【図7】中空のロータシャフトを有するSPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合、つまり、リング形状及びセグメント形状のマグネットを使用したロータASSYの好適例を示す図であり、図7(A)は、ロータASSYの正面図で、図7(B)は、ロータASSYの側面図である。
【図8】中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータのロータASSYの従来例を示す図であり、図8(A)は、ロータASSYの正面図で、図8(B)は、ロータASSYの側面図である。
【図9】中実のロータシャフトを有し、セグメント形状マグネットを適用するSPMタイプのブラシレスモータに本発明を適用した場合のロータASSYの好適例を示す図であり、図9(A)は、ロータASSYの正面図で、図9(B)は、ロータASSYの側面図である。
【図10】本発明を適用したロータASSYにおいて、複数の角度のスキュ着磁効果を示す模式図である。
【符号の説明】
71 マグネット
71A、71B リング形状マグネット
71C セグメント形状マグネット
21、31、 板形状マグネット
41、51、81、91 セグメント形状マグネット
61 リング形状マグネット
22、32、42、52、82、92 ロータシャフト(中実)
62、72 ロータシャフト(中空)
23、33、43、53、83、93 ロータコア
100 ロータASSY
110 マグネットA
120 マグネットB
130 マグネットC
Claims (9)
- モータ駆動用のロータマグネット部を構成するマグネットに2種類以上の素材を使用することを特徴とするブラシレスモータ。
- 前記マグネットに使用されている前記2種類以上の素材については、第1の素材として磁性素材が用いられ、また、第2以降の素材として、前記第2以降の素材の各々が磁性素材または非磁性素材のいずれかが用いられているようになっている請求項1に記載のブラシレスモータ。
- 前記マグネットは2種類以上の形状を有するようになっている請求項1また請求項2に記載のブラシレスモータ。
- 前記ブラシレスモータは、前記マグネットをロータシャフト外周に固着させるようになっているSPMタイプのブラシレスモータであって、
前記マグネットが、リング形状又はセグメント形状を有する請求項1また請求項2に記載のブラシレスモータ。 - 前記ブラシレスモータは、ロータコア内部に設けられた空隙に、前記マグネットを嵌入固着させるようになっているIPMタイプのブラシレスモータであって、
前記マグネットが、板形状又はセグメント形状を有する請求項1また請求項2に記載のブラシレスモータ。 - 同期型ブラシレスモータのロータマグネット部を構成するマグネットであって、
前記マグネットは、ロータシャフト軸の長手方向に沿って、第1のリング形状マグネット、セグメント形状マグネット群、第2のリング形状マグネットという順に分割されており、
前記セグメント形状マグネット群は、2以上のセグメント形状マグネットから構成されることを特徴とするブラシレスモータ。 - 前記リング形状マグネット及び前記セグメント形状マグネット群には、それぞれ異なる素材が用いられている請求項6に記載のブラシレスモータ。
- 前記リング形状マグネットに用いられている素材は、高磁束密度素材であり、一方、前記セグメント形状マグネット群に用いられている素材は、低磁束密度素材である請求項7に記載のブラシレスモータ。
- 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のブラシレスモータを組み込んだ電動パワーステアリング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002194062A JP2004040898A (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002194062A JP2004040898A (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | ブラシレスモータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004040898A true JP2004040898A (ja) | 2004-02-05 |
Family
ID=31702847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002194062A Pending JP2004040898A (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | ブラシレスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004040898A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006311713A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Denso Corp | 電動機 |
JP2010161867A (ja) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Jtekt Corp | モータ |
WO2023037681A1 (ja) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | 株式会社日立インダストリアルプロダクツ | 回転電機及びそれを用いた鉄道車両 |
-
2002
- 2002-07-03 JP JP2002194062A patent/JP2004040898A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006311713A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Denso Corp | 電動機 |
JP4626382B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2011-02-09 | 株式会社デンソー | 電動機 |
JP2010161867A (ja) * | 2009-01-08 | 2010-07-22 | Jtekt Corp | モータ |
WO2023037681A1 (ja) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | 株式会社日立インダストリアルプロダクツ | 回転電機及びそれを用いた鉄道車両 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1879283B1 (en) | Motor | |
US6043579A (en) | Permanently excited transverse flux machine | |
ATE460765T1 (de) | Läufer für einen permanentmagnetmotor | |
JP5061207B2 (ja) | 永久磁石同期機 | |
JP2004015906A (ja) | 永久磁石形モータ | |
US20130313932A1 (en) | Rotor and motor including the rotor | |
EP1237257A3 (en) | Machine tool | |
EP2266187A1 (en) | Integrated rotor pole pieces | |
US4728830A (en) | Electric motor with magnetic enhancement | |
EP1359660A3 (en) | Switched reluctance motor | |
KR101070439B1 (ko) | 영구자석을 이용한 전기모터용 회전자 | |
JPH11136890A (ja) | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 | |
JP2004187344A (ja) | 永久磁石形モータ | |
JP2002252939A (ja) | 永久磁石式リラクタンス型回転電機 | |
JP4574297B2 (ja) | 回転電機のロータ | |
EP2953240A1 (en) | Rotor and motor | |
EP1953901A1 (en) | Motor and device using the same | |
JP2004040898A (ja) | ブラシレスモータ | |
JPH1127913A (ja) | リラクタンス型回転電機 | |
KR20130073466A (ko) | 스위치드 릴럭턴스 모터 | |
JP2004248363A (ja) | クローポールモータ | |
JP2002142426A (ja) | 永久磁石式回転電機 | |
JP3410519B2 (ja) | 3相クロ−ポ−ル式永久磁石型回転電機 | |
JP2019068649A (ja) | ロータ及びモータ | |
JPH1141905A (ja) | リニアパルスモータ |