JP2004274859A

JP2004274859A - ロータ及びブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2004274859A
Application number: JP2003061130A
Authority: JP
Inventors: Seiya Yokoyama; 誠也横山; Yasuhiro Toyama; 靖浩外山
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】固着力を向上するために固着面となる内周面を正多角形状としたリング磁石を備え、その内周面に正多角形状を採用したことによる磁石の磁気的な効率の低下を防止することができるロータを提供する。
【解決手段】ロータ３は、回転軸４と一体回転するように設けられるカラー５に対して、外周面６ａにのみ等間隔に磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石６が固着されてなる。カラー５は、軸方向から見てリング磁石６の極数「８」と同数の角部５ｄを有する正八角形状の外周面５ｂを有し、リング磁石６は、カラー５の外周面５ｂと同形状の内周面６ｂを有している。このリング磁石６は、その外周面６ａに現れる磁極中心部分６ｅが該内周面６ｂの角部６ｄを通過する径方向の直線Ｌ１上に位置するように着磁がなされる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極配向磁石よりなるリング磁石を備えたロータ及びそのロータを備えたブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータのロータとして、例えば、特許文献１（第６図（ｂ））に示されているように、極異方性磁石等の極配向磁石よりなる円筒形磁石（リング磁石）を用いて構成されるものがある。このロータは、略円柱状の回転子コアに極配向磁石よりなる円筒形磁石が外嵌固着されて構成されている。極配向磁石よりなる円筒形磁石は、ステータとの対向面である外周面にのみＮ極とＳ極の磁極が等間隔に現れるように着磁されており、その外周面においてトルクの発生に最も寄与する磁極中心部分の磁束密度は高くなっている。従って、Ｎ極とＳ極の磁極が外周面と内周面共に現れるように着磁される周知のラジアル配向磁石（特許文献１の第６図（ａ））と比べて、同体格ではモータが高トルクとなり、又、モータのトルクを同じとすれば磁石の小型化が可能となって、モータの小型化を図ることができる。
【０００３】
ところで、ロータ回転時において、円筒形磁石には回転子コアに対して回転方向にずれるような力が作用する。そのため、該コアに対する円筒形磁石の固着力、特に回転方向の係合力を向上するために、該コアと該磁石との間に接着剤を用いるのが一般的であった。しかしながら、接着剤を用いる作業は工数がかかる作業であるばかりか、接着剤による固定は信頼性が低いという点等で問題があった。
【０００４】
ここで、特許文献２の第２図に示すように、円筒形磁石の内周面形状を正八角形（正多角形）とするとともに、該円筒形磁石と内嵌する弾性部材（前記回転子コアに相当）の外周面形状も同様に正八角形として、円筒形磁石と弾性部材とが回転方向において係合するようにしている。
【０００５】
このような技術を前記特許文献１に用い、前記回転子コアの外周面と前記円筒形磁石の内周面を正多角形状とし、円筒形磁石と回転子コアとが回転方向において係合するように構成すれば、同方向の係合力が向上して該コアに対する円筒形磁石の固着力が向上するため、接着剤を省略することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１４６６１８号公報
【特許文献２】
特開平８−６５９３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献１にて示した円筒形磁石は、外周面にのみ磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるため、該磁石内の磁束の流れは、外周面の磁極中心部分から一旦内周面側に向かいその後隣接する磁極中心部分に向かって円弧状をなす。
【０００８】
一方で、上記したように円筒形磁石の内周面を正多角形状とすると、その多角形の角部が該磁石内（径方向外側に向かって）に食い込む形状となるため、その角部が形成される部分の径方向幅が他の部分より狭くなり、その角部の部分を跨るような磁束に対してはその流れを妨げる磁気的な抵抗部分となる。従って、その角部の位置を考慮して円筒形磁石の磁極の位置を設定しないと、該磁石の磁気的な効率が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、固着力を向上するために固着面となる内周面を正多角形状としたリング磁石を備え、その内周面に正多角形状を採用したことによる磁石の磁気的な効率の低下を防止することができるロータ及びそのロータを備えたブラシレスモータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転軸と、前記回転軸と一体回転するように設けられるカラーと、前記カラーに固着され、外周面にのみ等間隔に磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石と、を備えたロータであって、前記カラーは、軸方向から見て前記リング磁石の極数と同数の角部を有する正多角形状の外周面を有し、前記リング磁石は、前記カラーの外周面と固着すべく該外周面と同形状の内周面を有し、該磁石の外周面に現れる磁極中心部分が該内周面の角部を通過する径方向の直線上に位置するように着磁がなされている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、回転軸と、前記回転軸と一体回転するように設けられるカラーと、前記カラーに固着され、外周面にのみ等間隔に磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石と、を備えたロータであって、前記カラーは、軸方向から見て前記リング磁石の極数と同数の平面部を有する正多角形状の外周面を有し、前記リング磁石は、前記カラーの外周面と固着すべく該外周面と同形状の内周面を有し、該磁石の外周面に現れる磁極中心部分から発した磁束が該内周面の平面部の中央部分において径方向と直交する方向に流れるように着磁がなされている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のロータと、前記ロータを回転させるべく回転磁界を発生させるステータと、を備えたブラシレスモータである。
【００１３】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ロータは、回転軸と一体回転するように設けられるカラーに対して、外周面にのみ等間隔に磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石が固着されてなる。カラーは、軸方向から見てリング磁石の極数と同数の角部を有する正多角形状の外周面を有し、リング磁石は、カラーの外周面と固着すべく該外周面と同形状の内周面を有している。このリング磁石は、その外周面に現れる磁極中心部分が該内周面の角部を通過する径方向の直線上に位置するように着磁がなされている。即ち、このように着磁すると、極配向磁石よりなるリング磁石内の磁束の流れは、外周面の磁極中心部分から一旦内周面の平面部の中央部分に向かいその後隣接する磁極中心部分に向かって円弧状をなす。つまり、内周面の平面部の中央部分において磁束が径方向と直交する方向に流れ、角部では該角部を跨るような磁束が生じない。従って、径方向幅が他の部分より狭くなる角部の部分が磁気的な抵抗部分となることが防止され、該磁石の磁気的な効率が低下することが防止される。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、ロータは、回転軸と一体回転するように設けられるカラーに対して、外周面にのみ磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石が固着されてなる。カラーは、軸方向から見てリング磁石の極数と同数の平面部を有する正多角形状の外周面を有し、リング磁石は、カラーの外周面と固着すべく該外周面と同形状の内周面を有している。このリング磁石は、その外周面に現れる磁極中心部分から発した磁束が内周面の平面部の中央部分において径方向と直交する方向に流れるように着磁がなされている。即ち、極配向磁石よりなるリング磁石内の磁束の流れは、外周面の磁極中心部分から一旦内周面に向かいその後隣接する磁極中心部分に向かって円弧状をなすため、このように着磁すると、外周面の磁極中心部分が該内周面の角部を通過する径方向の直線上に位置することになる。つまり、角部では該角部を跨るような磁束が生じない。従って、径方向幅が他の部分より狭くなる角部の部分が磁気的な抵抗部分となることが防止され、該磁石の磁気的な効率が低下することが防止される。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、ロータに用いるリング磁石の磁気的な効率が良好となるため、このロータを備えるブラシレスモータのトルクの向上や、磁石の小型化によるブラシレスモータの小型化等に貢献できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、ブラシレスモータ１の概略構成図である。ブラシレスモータ１は、円環状のステータ２と、該ステータ２の内側に回転可能に収容されるロータ３とを備えている。ステータ２は、図示しないがステータコアのティースに巻線が巻回され、該巻線に駆動電流が供給されることにより、ロータ３を回転させるための回転磁界が発生するように構成されている。
【００１７】
ロータ３は、図１及び図２に示すように、回転軸４と、カラー５と、リング磁石６とを備えている。カラー５は、鉄等の金属材料が用いられて略円盤状に形成されている。カラー５の中心部には軸方向から見て円形状の貫通孔５ａが形成されており、該貫通孔５ａには回転軸４が圧入され固定されている。カラー５の外周面５ｂはリング磁石６の固着面であって、軸方向から見て正八角形状に形成されている。つまり、外周面５ｂには、８個の平面部５ｃと８個の角部５ｄを有している。そして、カラー５の外周面５ｂには、リング磁石６が圧入され固着される。
【００１８】
リング磁石６は、リング状（円環状）をなしている。リング磁石６の外周面６ａ、即ち前記ステータ２と対向する面は、軸方向から見て円形状をなしている。リング磁石６の内周面６ｂはカラー５の固着面であって、前記カラー５の外周面５ｂに外嵌（圧入）固着すべく該外周面５ｂと同形状をなしている。即ち、リング磁石６の内周面６ｂは、軸方向から見て正八角形状に形成され、８個の平面部６ｃと８個の角部６ｄを有している。因みに、リング磁石６の内周面６ｂと前記カラー５の外周面５ｂの形状は、後述するリング磁石６の極数「８」と同数としている。そして、リング磁石６は、その内周面６ｂとカラー５の外周面５ｂとが回転方向に係合することで、該カラー５に対して強固に固着される。
【００１９】
又、前記リング磁石６は、極異方性磁石若しくは極等方性磁石である外周面６ａにのみ磁極（Ｎ極Ｓ極）が現れる極配向磁石よりなる。因みに、極異方性磁石とは、磁気方向性を揃えた磁性粉体に外部磁界をかけて着磁したい方向に配置し、圧縮又は射出成形で製造後、先ほどの方向に合わせて極配向で着磁して完成される磁石であり、強力な磁石である。一方、極等方性磁石とは、磁気の方向が揃っていない磁性粉体を圧縮又は射出成形で製造後、任意の極配向で着磁して完成される磁石であり、比較的容易に製造できる。磁性粉体の材料としては、両磁石ともネオジ鉄ボロン若しくはサマリウム鉄窒素が利用される。
【００２０】
このリング磁石６は、図１中の破線にて示される磁極の境界線Ｌ０にて区切られるように、磁極が等間隔でありその極数が「８」で構成されている。又、リング磁石６は、外周面６ａに現れる磁極中心部分６ｅが内周面６ｂの角部６ｄを通過する径方向の直線Ｌ１上に位置するように着磁がなされている。言い換えれば、磁極の境界線Ｌ０を径方向に延長した直線上に、内周面６ｂの平面部６ｃの中央部分６ｆが位置するようになっている。
【００２１】
ここで、前記リング磁石６内の磁束Ａの流れ（図１の矢印にて示す）は、外周面６ａの磁極中心部分６ｅから一旦内周面６ｂの平面部６ｃの中央部分６ｆに向かいその後隣接する磁極中心部分６ｅに向かって円弧状をなす。つまり、内周面６ｂの平面部６ｃの中央部分６ｆにおいて磁束Ａが径方向と直交する方向に流れ、角部６ｄでは該角部６ｄを跨るような磁束Ａが生じないようにしている。従って、径方向幅が他の部分より狭くなる角部６ｄの部分が磁気的な抵抗部分となることが防止され、該磁石６の磁気的な効率が低下することが防止されている。
【００２２】
因みに、このように構成されるロータ３は、先ず着磁前のリング磁石６がカラー５に圧入されて固着され、次にリング磁石６が図示しない着磁装置にて上記したように着磁され、次に回転軸４がカラー５に圧入されて完成される。
【００２３】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）ロータ３は、回転軸４と一体回転するように設けられるカラー５に対して、外周面６ａにのみ等間隔に磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石６が固着されてなる。カラー５は、軸方向から見てリング磁石６の極数（「８」）と同数の角部５ｄを有する正八角形状の外周面５ｂを有し、リング磁石６は、カラー５の外周面５ｂと固着すべく該外周面５ｂと同形状の内周面６ｂを有している。このリング磁石６は、その外周面６ａに現れる磁極中心部分６ｅが該内周面６ｂの角部６ｄを通過する径方向の直線Ｌ１上に位置するように着磁がなされている。即ち、このように着磁すると、極配向磁石よりなるリング磁石６内の磁束Ａの流れは、外周面６ａの磁極中心部分６ｅから一旦内周面６ｂの平面部６ｃの中央部分６ｆに向かいその後隣接する磁極中心部分６ｅに向かって円弧状をなす。つまり、内周面６ｂの平面部６ｃの中央部分６ｆにおいて磁束Ａが径方向と直交する方向に流れ、角部６ｄでは該角部６ｄを跨るような磁束が生じない。従って、径方向幅が他の部分より狭くなる角部６ｄの部分が磁気的な抵抗部分となることを防止することができ、該磁石６の磁気的な効率が低下することを防止することができる。
【００２４】
（２）ロータ３に用いるリング磁石６の磁気的な効率が良好となるため、このロータ３を備えるブラシレスモータ１のトルクの向上や、磁石６の小型化によるブラシレスモータ１の小型化等に貢献することができる。
【００２５】
（３）リング磁石６は、カラー５に外嵌され該カラー５に対して固着される。そのため、リング磁石６とカラー５とを別々に形成できるので、それらを容易に形成することができる。
【００２６】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、リング磁石６の極数を「８」とし、その極数に応じて該磁石６の内周面６ｂ及びカラー５の外周面５ｂを正八角形状としたが、極数はこれに限定されるものではなく適宜変更してもよい。この場合、極数の変更に伴って、リング磁石６の内周面６ｂ及びカラー５の外周面５ｂをその極数に応じた正多角形状とする。
【００２７】
○上記実施形態では、リング磁石６をカラー５に外嵌することで該カラー５に対して固着するようにしたが、リング磁石６をカラー５に一体成形することで該カラー５に対して固着するようにしてもよい。このようにすれば、ロータ３、ひいてはモータ１の部品点数を低減することができる。
【００２８】
○上記実施形態では、リング磁石６をカラー５に固着した後に着磁するようにしたが、カラー５に固着する前に予めリング磁石６に着磁するようにしてもよい。
【００２９】
○上記実施形態では、カラー５を鉄等の金属材料としたが、鉄以外の磁性金属材料や非磁性金属材料、樹脂材料等に変更してもよい。この場合、リング磁石６は外周面６ａから該外周面６ａに磁束Ａが流れる極配向磁石であるので、カラー５を非磁性材料に変更しても、モータ１の出力に影響を与えるものではない。又、内径側（回転軸４側）を金属材料、外径側（外周面５ｂ側）を樹脂材料としたカラー５としてもよい。又、カラー５に回転軸４を圧入して該カラー５を回転軸４と一体回転するようにしたが、カラー５に回転軸４を一体形成してもよい。
【００３０】
○上記実施形態のリング磁石６を、ロータ３以外の構成のロータに用いてもよい。
○上記実施形態では、ブラシレスモータ１のロータ３に実施したが、ブラシレスモータ１以外のモータのロータに実施してもよい。
【００３１】
上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項１又は２に記載のロータにおいて、
前記リング磁石は、前記カラーに外嵌され該カラーに対して固着されていることを特徴とするロータ。
【００３２】
このようにすれば、リング磁石とカラーとを別々に形成できるので、それらを容易に形成することができる。
（ロ）請求項１又は２に記載のロータにおいて、
前記リング磁石は、前記カラーに一体成形され該カラーに対して固着されていることを特徴とするロータ。
【００３３】
このようにすれば、ロータの部品点数を低減することができる。
（ハ）ロータに備えられ、外周面にのみ等間隔に磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石であって、
軸方向から見て前記リング磁石の極数と同数の角部を有する正多角形状の内周面を固着面として備え、該磁石の外周面に現れる磁極中心部分が該内周面の角部を通過する径方向の直線上に位置するように着磁がなされていることを特徴とするリング磁石。
【００３４】
このようにすれば、極配向磁石よりなるリング磁石内の磁束の流れは、外周面の磁極中心部分から一旦内周面の平面部の中央部分に向かいその後隣接する磁極中心部分に向かって円弧状をなす。つまり、内周面の平面部の中央部分において磁束が径方向と直交する方向に流れ、角部では該角部を跨るような磁束が生じない。従って、径方向幅が他の部分より狭くなる角部の部分が磁気的な抵抗部分となることを防止することができ、該磁石の磁気的な効率が低下することを防止することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、固着力を向上するために固着面となる内周面を正多角形状としたリング磁石を備え、その内周面に正多角形状を採用したことによる磁石の磁気的な効率の低下を防止することができるロータ及びそのロータを備えたブラシレスモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のロータを有するブラシレスモータの概略構成図。
【図２】ロータを構成するカラーとリング磁石の斜視図。
【符号の説明】
２…ステータ、３…ロータ、４…回転軸、５…カラー、５ｂ…外周面、５ｃ…平面部、５ｄ…角部、６…リング磁石、６ａ…外周面、６ｂ…内周面、６ｃ…平面部、６ｄ…角部、６ｅ…磁極中心部分、６ｆ…中央部分、Ｌ１…直線。

Claims

回転軸と、
前記回転軸と一体回転するように設けられるカラーと、
前記カラーに固着され、外周面にのみ等間隔に磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石と、
を備えたロータであって、
前記カラーは、軸方向から見て前記リング磁石の極数と同数の角部を有する正多角形状の外周面を有し、
前記リング磁石は、前記カラーの外周面と固着すべく該外周面と同形状の内周面を有し、該磁石の外周面に現れる磁極中心部分が該内周面の角部を通過する径方向の直線上に位置するように着磁がなされていることを特徴とするロータ。
回転軸と、
前記回転軸と一体回転するように設けられるカラーと、
前記カラーに固着され、外周面にのみ等間隔に磁極が現れるように着磁される極配向磁石よりなるリング磁石と、
を備えたロータであって、
前記カラーは、軸方向から見て前記リング磁石の極数と同数の平面部を有する正多角形状の外周面を有し、
前記リング磁石は、前記カラーの外周面と固着すべく該外周面と同形状の内周面を有し、該磁石の外周面に現れる磁極中心部分から発した磁束が該内周面の平面部の中央部分において径方向と直交する方向に流れるように着磁がなされていることを特徴とするロータ。
請求項１又は２に記載のロータと、
前記ロータを回転させるべく回転磁界を発生させるステータと、
を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。