JP3759006B2

JP3759006B2 - DC brushless motor rotor

Info

Publication number: JP3759006B2
Application number: JP2001237813A
Authority: JP
Inventors: 篤松岡; 仁川口; 和広中根; 峰雄山本; 博幸石井; 東吾山崎; 隆松永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2021-08-06
Also published as: JP2003052140A

Description

【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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotor of a DC brushless motor, and particularly relates to a shape of a permanent magnet for making a magnetic flux density distribution of the permanent magnet into a sine wave.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, compressor drive motors of refrigerators and air conditioners have been used with many DC brushless motors that are easy to control the rotation speed and highly efficient, and the rotors of the DC brushless motors use permanent magnets. .
[0003]
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a rotor of a DC brushless motor using a conventional permanent magnet having a surface arrangement. In the figure, 1 is a rotor, 2 is a back yoke having a shaft hole at the center, and 3 is a permanent magnet provided on the outer peripheral surface of the back yoke 2. The figure is for four poles.
[0004]
In the rotor of the DC brushless motor, as shown in the drawing, the thickness of the permanent magnet 3 is changed so that the magnetic flux density distribution is sinusoidal so that the center of the magnetic pole is thick and the end of the magnetic pole is thin. ing. By making the distribution of the magnetic flux density of the rotor sinusoidal, the induced voltage of the stator can be sinusoidal, and the vibration and noise of the DC brushless motor can be reduced.
[0005]
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a rotor of a DC brushless motor using a conventional ring-shaped permanent magnet arranged on the surface. In the figure, 1 is a rotor, 2 is a back yoke having a shaft hole in the center, 3 is a ring-shaped permanent magnet provided on the outer peripheral surface of the back yoke 2, and 4 is a skew provided at the boundary between magnetic poles. is there. The figure is for 8 poles.
[0006]
By providing a skew 4 at the boundary between the magnetic poles of the permanent magnet 3, the change in the magnetic flux entering the stator side can be moderated, so that the distribution is close to a sinusoidal magnetic flux density distribution. As in the case of changing the motor, the vibration and noise of the DC brushless motor can be reduced.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Since the rotor of the conventional DC brushless motor is configured as described above, there are the following problems.
(1) If the thickness of the permanent magnet 3 is changed so that the distribution of the magnetic flux density is sinusoidal so that the center of the magnetic pole is thick and the end of the magnetic pole is thin, Therefore, demagnetization against reverse magnetic field is likely to occur.
(2) In the case where the skew 4 is applied to the boundary between the magnetic poles of the permanent magnet 3, the boundary between the magnetic poles cancels out part of the magnetic flux entering the stator to moderate the change in the magnetic flux. And the ability is not fully used.
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems, and even if the distribution of magnetic flux entering the stator is made sinusoidal, demagnetization is hardly generated against the reverse magnetic field, and the capacity of the permanent magnet is sufficient. It is an object of the present invention to provide a rotor of a DC brushless motor that can be used for a motor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A rotor of a DC brushless motor according to the present invention is a rotor of a DC brushless motor in which a permanent magnet is disposed on a surface facing a stator of a back yoke. Is formed in a convex shape on each end side, and the axial length of the permanent magnet is configured so that the vicinity of the pole center is long and gradually decreases toward the circumferential end, and the permanent magnet constituting one magnetic pole is The shape of both end portions in the axial direction is a trapezoidal shape that protrudes toward each end portion, the axial length of the permanent magnet is changed to a trapezoidal shape, and the trapezoidal shape has a ratio of the short side to the long side of approximately 1. : At least two permanent magnets in the axial direction, and so that each convex part and concave part face each other, and at the axial end part of the permanent magnet located at the end of the combined permanent magnet A plane-shaped part is provided, and the magnetic pole position is detected in this plane-shaped part. Characterized in that the enabling.
A rotor of a DC brushless motor according to the present invention is a rotor of a DC brushless motor in which a permanent magnet is disposed on a surface facing a stator of a back yoke. Is formed in a convex shape on each end side, and the axial length of the permanent magnet is configured so that the vicinity of the pole center is long and gradually decreases toward the circumferential end, and the permanent magnet constituting one magnetic pole is The shape of both end portions in the axial direction is a sine wave shape that protrudes toward each end side, the axial length of the permanent magnet is changed to a sine wave shape, the permanent magnet is configured in a ring shape, and the permanent magnet is at least in the axial direction Two, each convex portion and concave portion are combined so that they face each other, and a planar portion is provided at the axial end portion of the permanent magnet located at the end of the combined permanent magnet, and the magnetic pole is formed by this planar portion. It is possible to detect the position. To.
A rotor of a DC brushless motor according to the present invention is a rotor of a DC brushless motor in which a permanent magnet is disposed on a surface facing a stator of a back yoke. Is formed in a convex shape on each end side, and the axial length of the permanent magnet is configured so that the vicinity of the pole center is long and gradually decreases toward the circumferential end, and the permanent magnet constituting one magnetic pole is The shape of both end portions in the axial direction is a trapezoidal shape convex to each end side, the axial length of the permanent magnet is changed to a trapezoidal shape, the permanent magnet is configured in a ring shape, and the permanent magnet is at least in the axial direction. Two, each convex portion and concave portion are combined so that they face each other, and a planar portion is provided at the axial end portion of the permanent magnet located at the end of the combined permanent magnet, and the magnetic pole is formed by this planar portion. Characterized by enabling position detection That.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIGS. 1 to 3 are diagrams showing the first embodiment, FIG. 1 is a development view showing a permanent magnet having one magnetic pole, FIG. 2 is a perspective view of a rotor using a divided permanent magnet, and FIG. It is a perspective view of the rotor which uses a permanent magnet.
In FIG. 1, reference numeral 3 denotes a permanent magnet having one magnetic pole, which is formed in a sine wave shape so that both end portions in the axial direction are convex toward each end portion. The axial length of the permanent magnet 3 is the longest at the pole center and gradually decreases toward the circumferential end.
[0022]
FIG. 2 shows a rotor 1 in which the permanent magnet 3 of FIG. The rotor 1 in FIG. 2 has four poles. The back yoke 2 is formed by laminating silicon steel plates and has a cylindrical shape having a shaft hole at the center.
[0023]
The rotor 1 configured as shown in FIG. 2 is formed in a sine wave shape in which both end portions in the axial direction of the permanent magnet 3 are convex toward each end portion, and the axial length is the longest at the pole center. Since it gradually shortens in a sine wave shape toward the direction end, the magnetic flux entering the stator of the DC brushless motor becomes a substantially sine wave shape. For this reason, the induced voltage of the stator winding becomes substantially sinusoidal, and the vibration and noise of the DC brushless motor are reduced.
Further, since the thickness of the permanent magnet 3 can be made uniform, it is difficult to demagnetize.
[0024]
FIG. 3 shows the rotor 1 in which the shape of each magnetic pole in the ring-shaped permanent magnet is arranged on the outer peripheral surface of the back yoke 2 with the shape shown in FIG. The rotor 1 in FIG. 3 also has four poles. The back yoke 2 is formed by laminating silicon steel plates as in FIG. 2 and has a cylindrical shape having a shaft hole at the center.
[0025]
The rotor 1 configured as shown in FIG. 3 is formed in a sine wave shape in which both axial end portions of the permanent magnet 3 are convex toward each end side, and the axial length is the longest at the pole center. Since it gradually shortens in a sine wave shape toward the direction end, the magnetic flux entering the stator of the DC brushless motor becomes a substantially sine wave shape. For this reason, the induced voltage of the stator winding becomes substantially sinusoidal, and the vibration and noise of the DC brushless motor are reduced.
Further, since there is no skew at the boundary between the magnetic poles, part of the magnetic flux entering the stator is not canceled out, and the capacity can be used sufficiently with respect to the volume of the magnet, resulting in low cost.
Here, the back yoke 2 and the ring-shaped permanent magnet 3 are fixed by a UV curable adhesive or press-fitting.
[0026]
Embodiment 2. FIG.
4 to 6 are diagrams showing the second embodiment, FIG. 4 is a development view showing a permanent magnet having one magnetic pole, FIG. 5 is a perspective view of a rotor using a divided permanent magnet, and FIG. It is a perspective view of the rotor which uses a permanent magnet.
In FIG. 4, reference numeral 3 denotes a permanent magnet having one magnetic pole, which is formed in a trapezoidal shape such that both end portions in the axial direction are convex toward each end portion. The axial length of the permanent magnet 3 is the longest at the pole center, and gradually decreases in a trapezoidal shape toward the circumferential end.
The trapezoid has a shape close to a sine wave when the ratio of the short side length A to the long side length B is approximately 1: 3.
[0027]
FIG. 5 shows the rotor 1 in which the permanent magnet 3 of FIG. 4 is divided into the outer peripheral surface of the back yoke 2 and arranged on the surface. The rotor 1 in FIG. 5 has four poles. The back yoke 2 is formed by laminating silicon steel plates and has a cylindrical shape having a shaft hole at the center.
[0028]
The rotor 1 configured as shown in FIG. 5 is formed in a trapezoidal shape so that both axial end portions of the permanent magnet 3 are convex toward each end side, and the axial length is the longest at the pole center. Since it gradually shortens in a trapezoidal shape toward the direction end, the magnetic flux entering the stator of the DC brushless motor has a distribution that is nearly sinusoidal. For this reason, the induced voltage of the stator winding is approximately sinusoidal, and the vibration and noise of the DC brushless motor are reduced.
Further, since the thickness of the permanent magnet 3 can be made uniform, it is difficult to demagnetize.
[0029]
FIG. 6 shows the rotor 1 in which the shape of each magnetic pole in the ring-shaped permanent magnet is arranged on the outer peripheral surface of the back yoke 2 with the shape shown in FIG. The rotor 1 in FIG. 6 has 8 poles. The back yoke 2 is formed by laminating silicon steel plates as in FIG. 5, and has a cylindrical shape having a shaft hole at the center.
[0030]
The rotor 1 configured as shown in FIG. 6 is formed in a trapezoidal shape so that both axial end portions of the permanent magnet 3 are convex toward each end side, and the axial length is the longest at the pole center. Since it gradually shortens in a trapezoidal shape toward the direction end, the magnetic flux entering the stator of the DC brushless motor has a distribution that is nearly sinusoidal. For this reason, the induced voltage of the stator winding is approximately sinusoidal, and the vibration and noise of the DC brushless motor are reduced.
Further, since there is no skew at the boundary between the magnetic poles, part of the magnetic flux entering the stator is not canceled out, and the capacity can be used sufficiently with respect to the volume of the magnet, resulting in low cost.
[0031]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a diagram showing the third embodiment, and is a development view showing two magnetic poles of the ring magnet shown in FIG. In the figure, reference numeral 5 denotes a flat portion that is flat in the circumferential direction provided at both axial ends of the boundary between adjacent magnetic poles of the permanent magnet 3.
By providing the flat portion 5 at the shortest portion of the permanent magnet 3 at the boundary between the magnetic poles, stress concentration can be avoided and the mechanical strength of the ring-shaped permanent magnet 3 can be increased.
[0032]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 shows a fourth embodiment and is a perspective view of a rotor. As shown in the figure, at least two permanent magnets 3 are combined in the axial direction so that the convex portions and the concave portions face each other, and the axial end portion of the combined permanent magnet 3 is a flat portion 6. .
Since the planar portion 6 of the permanent magnet 3 is provided on the end face of the rotor 1, the magnetic pole position can be detected on the end face of the rotor 1. Moreover, the eddy current which arises in the permanent magnet 3 can be reduced by dividing | segmenting in the center or the middle.
[0033]
In the above-described embodiment, the entire surface in the circumferential direction of the end portion in the axial direction of the combined permanent magnet 3 is flat. However, the end portion in the axial direction of the combined permanent magnet 3 is partially flat. But you can.
[0034]
The permanent magnet 3 in the above-described embodiment may be either a ring magnet or a magnet divided in the circumferential direction.
[0035]
Embodiment 5. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing the fifth embodiment, and is a partial development view of the ring-shaped permanent magnet shown in FIG. As shown in the figure, a skew 7 is provided at the boundary between the magnetic poles.
By adding a skew 7 at the boundary between the magnetic poles, the induced voltage of the stator winding can be made closer to a sine wave. Thereby, the vibration and noise of the DC brushless motor can be further reduced.
[0036]
In the case where the flat portion 5 is provided at the shortest portion of the permanent magnet 3 at the boundary between the magnetic poles shown in the third embodiment, a skew 7 may be added at the boundary between the magnetic poles.
[0037]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 10 shows a sixth embodiment and is a perspective view of a rotor. In the figure, reference numeral 8 denotes a notch provided in an exposed portion of the outer periphery of the back yoke 2.
By providing the notch 8 in the exposed portion of the outer periphery of the back yoke 2, this portion is separated from the stator, so that the eddy current of the back yoke 2 can be reduced.
Further, the rotor 1 can be balanced using the notch 8.
[0038]
The permanent magnet 3 in the above-described embodiment may be either a ring magnet or a magnet divided in the circumferential direction.
[0039]
Embodiment 7 FIG.
11 and 12 show the seventh embodiment, FIG. 11 is a perspective view of the back yoke, and FIG. 12 is a perspective view of the rotor. In the figure, reference numeral 9 denotes a protrusion provided on the outer periphery of one axial end of the back yoke 2.
By providing the protruding portion 9 provided on the outer periphery of one axial end portion of the back yoke 2, the permanent magnet 3 can be positioned and prevented from coming off in the axial direction. Further, the permanent magnet 3 can be prevented from rotating.
[0040]
The permanent magnet 3 in the above-described embodiment may be either a ring magnet or a magnet divided in the circumferential direction.
[0041]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the eighth embodiment, and is a partial development view of the permanent magnet 3. As shown in the figure, in addition to the shape of the magnet constituting one magnetic pole of the rotor 1 being substantially sinusoidal as shown in the first and second embodiments, higher harmonic components are included. It is.
By making the shape of the permanent magnet 3 substantially sinusoidal including high-order harmonic components, the frequency of the cogging torque can be increased and the amplitude can be reduced.
[0042]
The permanent magnet 3 in the above-described embodiment may be either a ring magnet or a magnet divided in the circumferential direction.
In the above-described embodiment, the inner rotor type DC brushless motor in which the rotor is disposed inside the stator has been described. However, the outer rotor type DC brushless motor in which the rotor is disposed outside the stator. The same effect can be achieved with the rotor of.
[0043]
The permanent magnets 3 according to the first to eighth embodiments can obtain vibration and noise reduction effects regardless of the magnet orientation. Moreover, it is effective regardless of isotropic property and anisotropy.
[0044]
【The invention's effect】
In the rotor of the DC brushless motor according to the present invention, the permanent magnet constituting one magnetic pole is formed such that the shape of both end portions in the axial direction is convex toward each end portion, and the axial length of the permanent magnet is near the pole center. The permanent magnet is configured to be long and gradually shortened toward the end in the circumferential direction, and the permanent magnet constituting one magnetic pole is formed in a trapezoidal shape in which both ends in the axial direction are convex toward each end, and the axial direction of the permanent magnet The length is changed to a trapezoidal shape, the trapezoidal shape has a ratio of the short side to the long side of approximately 1: 3, and at least two permanent magnets in the axial direction. Are combined so that they face each other, and a planar part is provided at the axial end of the permanent magnet located at the end of the combined permanent magnet, and the magnetic pole position can be detected by this planar part . The shape of the magnetic flux entering the stator of the DC brushless motor is closer to a sine wave. Because, the induced voltage of the stator winding becomes a waveform closer to a sine wave, the vibration of the DC brushless motor, noise is reduced. Further, the magnetic pole position can be detected on the end face of the rotor. Moreover, the eddy current which arises in a permanent magnet can be reduced by dividing | segmenting in the center or the middle.
In the rotor of the DC brushless motor according to the present invention, the permanent magnet constituting one magnetic pole is formed such that the shape of both end portions in the axial direction is convex toward each end portion, and the axial length of the permanent magnet is near the pole center. The permanent magnet is configured to be long and gradually shortened toward the end in the circumferential direction, and the permanent magnet constituting one magnetic pole has a shape of a sine wave that is convex toward each end, and the axis of the permanent magnet The length of the direction is changed to a sinusoidal shape, the permanent magnet is configured in a ring shape, and at least two permanent magnets are combined in the axial direction so that the convex portions and the concave portions face each other. By providing a planar part at the axial end of the permanent magnet located at the inner end and enabling detection of the magnetic pole position at this planar part, there is no skew at the boundary between the magnetic poles. It is possible to partially cancel the magnetic flux that enters Ku, become inexpensive enough so use the capacity for the volume of the magnet. Further, the magnetic pole position can be detected on the end face of the rotor. Moreover, the eddy current which arises in a permanent magnet can be reduced by dividing | segmenting in the center or the middle.
A rotor of a DC brushless motor according to the present invention is a rotor of a DC brushless motor in which a permanent magnet is arranged on a surface facing a stator of a back yoke. The permanent magnet constituting one magnetic pole is connected to both axial ends. The shape is a convex shape on each end side, and the length of the permanent magnet in the axial direction is configured so that the vicinity of the pole center is long and gradually decreases toward the end in the circumferential direction. The shape of both ends in the axial direction is a trapezoidal shape that protrudes toward each end, the axial length of the permanent magnet is changed to a trapezoidal shape, the permanent magnet is configured in a ring shape, and the permanent magnet is axially At least two projections and recesses are combined so that the respective projections and recesses face each other, and a planar part is provided at the axial end of the permanent magnet located at the end of the combined permanent magnet. that was capable of detecting the magnetic pole position Because does not have a skew boundary between the magnetic poles, without cancel some flux entering the stator, less expensive enough so use the capacity for the volume of the magnet. Further, the magnetic pole position can be detected on the end face of the rotor. Moreover, the eddy current which arises in a permanent magnet can be reduced by dividing | segmenting in the center or the middle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the first embodiment and is a development view showing a permanent magnet with one magnetic pole. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing the first embodiment, and is a perspective view of a rotor using divided permanent magnets.
FIG. 3 shows the first embodiment, and is a perspective view of a rotor using ring-shaped permanent magnets.
FIG. 4 shows the second embodiment and is a development view showing a permanent magnet having one magnetic pole.
FIG. 5 shows the second embodiment and is a perspective view of a rotor using divided permanent magnets.
FIG. 6 is a diagram showing the second embodiment, and is a perspective view of a rotor using a ring-shaped permanent magnet.
7 shows the third embodiment and is a development view showing two magnetic poles of the ring magnet shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 8 shows the fourth embodiment and is a perspective view of a rotor.
9 is a diagram showing the fifth embodiment, and is a partial development view of the ring-shaped permanent magnet shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 10 shows the sixth embodiment, and is a perspective view of a rotor.
FIG. 11 shows a seventh embodiment and is a perspective view of a back yoke.
FIG. 12 shows the seventh embodiment, and is a perspective view of a rotor.
FIG. 13 shows the eighth embodiment, and is a partial development view of a permanent magnet.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a rotor of a DC brushless motor using a conventional permanent magnet with a surface arrangement.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a rotor of a DC brushless motor using a conventional ring-shaped permanent magnet arranged on the surface.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor, 2 Back yoke, 3 Permanent magnet, 4 Skew, 5 Flat part, 6 Plane part, 8 Cut part, 9 Protrusion part.

Claims

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。 In the rotor of a DC (Direct Current) brushless motor in which permanent magnets are arranged on the surface facing the stator of the back yoke,
The permanent magnet constituting one magnetic pole is formed such that the shape of both ends in the axial direction is convex toward each end, and the axial length of the permanent magnet is long near the pole center and gradually toward the circumferential end. The permanent magnet constituting one magnetic pole is formed into a trapezoidal shape in which both ends in the axial direction are convex toward each end, and the axial length of the permanent magnet changes to a trapezoid. The trapezoidal shape is such that the ratio of the short side to the long side is approximately 1: 3, and at least two of the permanent magnets are arranged in the axial direction so that the convex portions and the concave portions face each other. A DC brushless motor characterized in that a planar portion is provided at the axial end of the permanent magnet located at the end of the combined permanent magnet, and the magnetic pole position can be detected at the planar portion. Rotor.

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。 In the rotor of a DC brushless motor in which permanent magnets are arranged on the surface facing the stator of the back yoke,
The permanent magnet constituting one magnetic pole is formed such that the shape of both ends in the axial direction is convex toward each end, and the axial length of the permanent magnet is long near the pole center and gradually toward the circumferential end. The permanent magnet constituting one magnetic pole has a shape in which both end portions in the axial direction have a sine wave shape convex toward each end portion, and the axial length of the permanent magnet changes in a sine wave shape. The permanent magnet is configured in a ring shape, and the permanent magnets are combined in such a manner that at least two permanent magnets are arranged in the axial direction so that the convex portions and the concave portions face each other. A rotor of a DC brushless motor, wherein a planar portion is provided at an axial end portion of a magnet, and the magnetic pole position can be detected by the planar portion.

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。 In the rotor of a DC brushless motor in which permanent magnets are arranged on the surface facing the stator of the back yoke,
The permanent magnet constituting one magnetic pole is formed such that the shape of both ends in the axial direction is convex toward each end, and the axial length of the permanent magnet is long near the pole center and gradually toward the circumferential end. The permanent magnet constituting one magnetic pole is formed into a trapezoidal shape in which both ends in the axial direction are convex toward each end, and the axial length of the permanent magnet changes to a trapezoid. The permanent magnet is configured in a ring shape, and the permanent magnets are combined in such a manner that at least two permanent magnets are arranged in the axial direction so that the convex portions and the concave portions face each other. A rotor of a DC brushless motor, wherein a planar portion is provided at an axial end portion of a magnet, and the magnetic pole position can be detected by the planar portion.