JP5827904B2 - モータ、及びロータマグネットの着磁方法 - Google Patents

モータ、及びロータマグネットの着磁方法 Download PDF

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Description

本発明は、モータに関する。
特許文献1には、ロータに設けられたロータマグネットから発せられる磁気を、このロータマグネットとステータとの間に配置された検出部により検知してロータの回転位置を検出するモータが開示されている。しかし、ステータから発せられる磁束の影響を受けて、ロータマグネットから発せられる磁気を検出部によって精度良く検知することができない(ロータの回転位置を精度良く検出することができない)という問題がある。
特開2010−98887号公報
本発明は係る事実を考慮し、ロータマグネットから発せられる磁気を精度良く検知することを課題とする。
請求項1に記載のモータは、モータシャフトの周囲において環状に形成され、巻線が巻き回されたティースが放射状に複数設けられたステータと、極異方配向とされ前記ステータの径方向に対し前記ティースの外側に対向して配置された第1マグネット部、及び前記径方向に対しその外側へ磁束を発生させる配向とされ前記第1マグネット部における前記モータシャフトの軸方向一方側の端部に配置された第2マグネット部を有するロータマグネットが設けられたアウターロータと、前記ステータ及び前記第2マグネット部に対して前記モータシャフトの軸方向一方側において前記モータシャフトの径方向に延びる支持部と、前記支持部から前記モータシャフトの軸方向他方側へ突出し前記ステータと前記モータシャフトとの間に配置された筒状部と、を有するセンターピースと、前記ステータの径方向に対し前記第2マグネット部の外側に配置され該第2マグネット部から発せられる磁気を検知する磁気検知部と、を備え、前記第2マグネット部における前記支持部側の端部に形成された切欠きに、前記磁気検知部の一部が収容されている
請求項1に記載のモータによれば、ステータの径方向に対し第2マグネット部の外側に磁気検知部を配置することにより、ティースに巻き回された巻線から発生する磁束の影響を受けない位置で、第2マグネット部から発せられる磁気を磁気検知部によって検知することができる。これにより、第2マグネット部から発せられる磁気を磁気検知部によって精度良く検知することができ、アウターロータの回転位置を精度良く検出することができる。
請求項に記載のモータは、請求項1に記載のモータにおいて、前記磁気検知部は、前記ステータと前記アウターロータとにより構成されるモータ部から離間して配置され磁気を検知する磁気検知センサと、前記径方向に対し前記第2マグネット部の外側に配置され該第2マグネット部から発せられる磁気を前記磁気検知センサへ誘導する磁気誘導部材と、を備える。
請求項に記載のモータによれば、磁気検知部を磁気検知センサと磁気誘導部材とに分けることにより、磁気検知センサをモータ部から離間して配置することができ、磁気検知センサの配置の自由度を高めることができる。
請求項に記載のモータは、請求項1又は請求項2に記載のモータにおいて、前記第1マグネット部と前記第2マグネット部とは、一体に構成されている。
請求項に記載のモータによれば、第1マグネット部と第2マグネット部とを一体に構成することによって、ロータマグネットとは別に、アウターロータの回転位置検出用のマグネットを設ける必要がなくなる。
請求項に記載のモータは、請求項1〜の何れか1項に記載のモータにおいて、前記第2マグネット部の少なくとも一部は、前記アウターロータの軸方向に対し該アウターロータの周壁部端部から食み出して配置され、外面が前記周壁部から前記ステータの径方向外側へ露出している。
請求項に記載のモータによれば、アウターロータの周壁部から露出している第2マグネット部の外面からステータの径方向外側へ磁気を発生させることができる。
本発明の実施形態に係るブロワモータを示す断面図である。 本発明の実施形態に係るティースに対するロータマグネット及びセンサピンの配置を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る第2マグネット部の作用を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る第2マグネット部の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る第2マグネット部の変形例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るラジアル配向に着磁されたマグネット材を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るパラレル配向に着磁されたマグネット材を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るロータマグネットの着磁方法を示す説明図である。
以下、本発明の実施形態に係るモータの一例について、図面に基づき説明する。
図1に示すように、モータとしてのブロワモータ10は、モータハウジング12、ケース14、モータシャフト16、センターピース18、ステータ20、及びアウターロータ22を主要な構成として備えている。センターピース18は、樹脂によって形成されている。
モータハウジング12とケース14とは、それぞれ容器状に形成されており、互いの開口部24、26を合わせるようにして結合されている。モータハウジング12及びケース14の内側には、モータシャフト16、センターピース18、ステータ20、及びアウターロータ22が収容されている。
センターピース18は、モータシャフト16の径方向Yへ延びる平板状の支持部28と、モータシャフト16の軸方向Xに対して支持部28からアウターロータ22側へ突出する筒状部30とによって構成されている。支持部28は、ケース14に一体に固定されており、筒状部30は、支持部28の略中央部に形成されている。筒状部30の内側には、一対の軸受32、34が設けられており、モータシャフト16は、この一対の軸受32、34によって回転可能に支持されている。なお、後に説明するステータ20の径方向は、径方向Yと同じ方向であり、アウターロータ22の軸方向は、軸方向Xと同じ方向である。
ステータ20は、ステータコア36、複数の巻線38、及びインシュレータ40を有して構成されている。ステータコア36は、積層した複数枚の鉄製薄板をかしめ加工により固定し一体化して形成されている。ステータコア36は、モータシャフト16の周囲に環状に形成されており、その内側に筒状部30が嵌合されることにより、筒状部30に支持されている。このステータコア36には、樹脂製のインシュレータ40が積層方向の両側から挟み込むように装着されており、このステータコア36に放射状に形成された複数のティース42には、インシュレータ40を介してU相、V相、W相の巻線38が各々巻き回されている。
アウターロータ22は、所謂、シロッコファンとされた樹脂製の羽根車44と、ロータマグネット46とによって構成されている。羽根車44は、傘状の本体部48と、この本体部48に放射状に設けられた複数の羽根50とによって構成されている。
本体部48は、モータシャフト16の先端側に配置され、本体部48の略中央部に形成された軸方向Xへ貫通する貫通孔52にモータシャフト16の先端部を圧入することにより、モータシャフト16に固定されている。これにより、羽根車44は、モータシャフト16に一体回転可能に支持されている。
ロータマグネット46は、円筒状の部材であり、径方向Yに対してステータコア36の外側にステータコア36と対向して設けられている。このロータマグネット46は、軸方向Xに対して、本体部48の外周部54寄りの内壁面48Aからセンターピース18側へ向かって形成された周壁部としての円筒状の壁部58の内壁面58Aに固定されている。
図2に示すように、ロータマグネット46は、極異方配向とされた円筒状の第1マグネット部62と、ステータ20の径方向(径方向Y)に対しその外側へ磁束を発生させる配向とされた円筒状の第2マグネット部64とによって構成されている。第2マグネット部64は、第1マグネット部62のセンターピース18側の端部に沿って配置され、第1マグネット部62と一体にロータマグネット46を構成している。図2では、説明をわかり易くするために、極異方配向とされた第1マグネット部62から発せられる磁束の向きを磁束Mで示し、ステータ20の径方向(径方向Y)に対しその外側へ磁束を発生させる配向とされた第2マグネット部64から発せられる磁束の向きを磁束Mで示している。
第1マグネット部62は、ステータ20の径方向(径方向Y)に対して、各ティース42の外面66に対向し、この各ティース42の外側に位置するようにして配置されている。また、第2マグネット部64は、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対し、壁部58のセンターピース18側の端面68からセンターピース18側へ向かって食み出して配置されており、壁部58から外面70がステータ20の径方向(径方向Y)外側へ露出している。
図2の例では、巻線38の本体部48側の最外縁72と、第1マグネット部62の本体部48側の端面74とがアウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対して略同じ位置に配置され、巻線38のセンターピース18側の最外縁76と、第2マグネット部64のセンターピース18側の端面78とがアウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対して略同じ位置に配置されている。また、第1マグネット部62と第2マグネット部64との境界面80は、軸方向Xに対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82付近に配置されている。なお、本実施形態でいう境界面80は、ロータマグネット46において配向性が変わる境となる仮想の面を意味する。
図1に示すように、ケース14の略中央に形成された円筒部100における、開口部26と反対側に位置する端部には、枠部材84がケース14と一体に設けられており、この枠部材84には、支持部28と略平行に回路基板56が設けられている。回路基板56は、ステータ20とアウターロータ22とにより構成されるモータ部60と電気的に接続され、モータ部60の駆動制御を行う。すなわち、ブロワモータ10は、モータ部60と回路基板56とが一体となった回路一体型のモータを構成している。
回路基板56のモータ部60側には、U相、V相、W相の巻線38に対応させて磁気検知部86が各1つ配置されている(図1には、1つの磁気検知部86のみが描かれている)。磁気検知部86は、磁気検知センサ88と磁気誘導部材としてのセンサピン90とによって構成されている。磁気検知センサ88は、モータ部60から離間して配置され、回路基板56上に3つ搭載されている。磁気検知センサ88は、ロータマグネット46の第2マグネット部64から発せられる磁気を検知することで、ステータ20に対するアウターロータ22の回転位置を検出するものであり、例えばホール素子等によって構成される。
センサピン90は、モータ部60と磁気検知センサ88との間に配置され、第2マグネット部64から発せられる磁気を磁気検知センサ88へ誘導する。センサピン90は、軸方向Xへ配置された棒状の部材であり、例えば、鉄材などの強磁性体によって形成されている。また、センサピン90は、磁気検知センサ88と同一直線上に配置され、回路基板56側の端面92が磁気検知センサ88に対向して近接している。センサピン90はセンターピース18の支持部28に保持されている。
図2に示すように、センサピン90は、ステータ20の径方向(径方向Y)に対して、第2マグネット部64の露出している外面70に本体部48側の端部が近接して対向し、この外面70の外側に位置するようにして配置されている。すなわち、磁気検知部86(センサピン90)は、ステータ20の径方向(径方向Y)に対し第2マグネット部64の外側へ配置され、センサピン90の本体部48側の端面94は、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対して、第1マグネット部62と第2マグネット部64との境界面80と、第2マグネット64のセンターピース18側の端面78との間に配置されている。
また、センサピン90の端面94は、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82よりも外側(センターピース18側)へ配置されている。すなわち、磁気検知部86(センサピン90)は、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82よりも外側(センターピース18側)へ配置されている。
次に、本発明の実施形態に係るモータの一例の作用及び効果について説明する。
本発明の実施形態に係るブロワモータ10では、図2に示すように、ステータ20の径方向(径方向Y)に対し第2マグネット部64の外側に磁気検知部86(センサピン90)を配置することにより、ティース42に巻き回された巻線38から発生する磁束の影響を受けない位置で、第2マグネット部64の露出している外面70から発せられる磁気を磁気検知部86によって検知する(第2マグネット部64から発せられる磁気をセンサピン90によって磁気検知センサ88へ誘導する)ことができる。これにより、第2マグネット部64から発せられる磁気を磁気検知部86によって精度良く検知することができ、アウターロータ22の回転位置を精度良く検出することができる。
また、一般的に、極異方配向を有するロータマグネットの径方向外側へ磁気検知部を配置しても、極異方配向を有するロータマグネットから径方向外側へ磁束が発生しないので、ロータマグネットの磁気を磁気検知部によって検知できないが、本実施形態のブロワモータ10では、第2マグネット部64は、ステータ20の径方向(径方向Y)に対し第2マグネット部64の外側へ磁束を発生させる配向とされ外面70が壁部58から露出しているので、第2マグネット部64から発せられる磁気を磁気検知部86によって検知する(第2マグネット部64から発せられる磁気をセンサピン90によって磁気検知センサ88へ誘導する)ことができる。
さらに、第1マグネット部62と第2マグネット部64とを一体に構成することによって、ロータマグネット46とは別に、アウターロータ22の回転位置検出用のマグネットを設ける必要がなくなる。
また、ティース42に巻き回された巻線38から発生する磁束の影響を受けない位置で、第2マグネット部64から発せられる磁気を磁気検知部86によって検知することができるので、巻線38から発生させる磁界を大きくすることができ、ブロワモータ10の高出力化を図ることができる。
さらに、ブロワモータ10では、第1マグネット部62を極異方配向とすることによって、第1マグネット部62の磁束密度を高くすることができる。
また、ブロワモータ10では、図1に示すように、磁気検知部86を磁気検知センサ88とセンサピン90とに分けることにより、磁気検知センサ88をモータ部60から離間して配置することができ、磁気検知センサ88の配置の自由度を高めることができる。
さらに、ブロワモータ10では、図2に示すように、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対しステータコア36(ティース42)の端面82よりも外側(センターピース18側)へ磁気検知部86(センサピン90の端面94)が配置されているので、ティース42に巻き回された巻線38から発生する磁束の影響をより受けない位置で、第2マグネット部64から発せられる磁気を磁気検知部86によって検知する(第2マグネット部64から発せられる磁気をセンサピン90によって磁気検知センサ88へ誘導する)ことができる。
以上、本発明の実施形態に係るモータの一例について説明した。
なお、本実施形態では、図2に示すように、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82よりも外側(センターピース18側)へセンサピン90の端面94が位置するように、磁気検知部86(センサピン90)を配置した例を示したが、センサピン90は、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)から見て(本体部48側からステータ20及びロータマグネット46を見たときに)、ステータ20の径方向(径方向Y)に対し第2マグネット部64の外側に配置されていればよい。例えば、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82と、センサピン90の端面94とが、略同じ位置になるように磁気検知部86(センサピン90)を配置してもよいし、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82よりも本体部48側へセンサピン90の端面94が位置するように磁気検知部86(センサピン90)を配置してもよい。
図3に示すように、第2マグネット部64を、ステータ20の径方向(径方向Y)に対し第2マグネット部64の外側へ、且つアウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対して斜めへ(図3では、右斜め下へ)磁束Mを発生させるようにすれば、軸方向Xに対して、ステータコア36(ティース42)の端面82よりもより外側(センターピース18側)へセンサピン90の端面94が位置するように磁気検知部86(センサピン90)を配置することができる。すなわち、ティース42に巻き回された巻線38から発生する磁束の影響をより受けない位置で、第2マグネット部64から発せられる磁気を磁気検知部86によって検知する(第2マグネット部64から発せられる磁気をセンサピン90によって磁気検知センサ88へ誘導する)ことができる。
また、本実施形態では、図2に示すように、ステータ20の径方向(径方向Y)に対し、壁部58から露出している第2マグネット部64の外面70に本体部48側の端部を近接し対向させてセンサピン90を配置した例を示したが、図4、5に示すように、第2マグネット部64のセンターピース18側の端部に形成した切り欠き96、98に、センサピン90の本体部48側の端部の少なくとも一部を収容するようにしてもよい。図4には、矩形状断面の切り欠き96が示され、図5には、センターピース18側へ向かって幅が広くなる楔状断面の切り欠き98が示されている。このようにすれば、ステータ20の径方向(径方向Y)に対して磁気検知部86をモータ部60の内側寄りに配置することができるので、ブロワモータ10の小型化等に有効となる。図4、5では、磁気検知部86が、アウターロータ22内に配置されている。
さらに、本実施形態では、図2に示すように、ロータマグネット46の一部を第2マグネット部64とした例を示したが、第2マグネット部64は、第2マグネット部64の少なくとも一部の外面70が、ステータ20の径方向(径方向Y)に対して壁部58から外側へ露出していればよく、第2マグネット部64から発せられる磁気が磁気検知部86によって検知されれば、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してロータマグネット46のどの位置に配置されていてもよい。例えば、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対して、壁部58の端面68とロータマグネット46の境界面80とが一致していてもよいし、壁部58の端面68よりも本体部48側にロータマグネット46の境界面80が位置していてもよいし、壁部58の端面68よりもセンターピース18側にロータマグネット46の境界面80が位置していてもよい。
また、本実施形態では、図2に示すように、巻線38のセンターピース18側の最外縁76と、第2マグネット部64のセンターピース18側の端面78とがアウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対して略同じ位置に配置され、第1マグネット部62と第2マグネット部64との境界面80を、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82付近に配置した例を示したが、第2マグネット部64は、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)におけるステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82よりも本体部48側へ配置されてもよいし、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)におけるステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82よりもセンターピース18側へ配置されてもよいし、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82を跨ぐように配置してもよい。第1マグネット部62と第2マグネット部64との境界面80を、アウターロータ22の軸方向(軸方向X)に対してステータコア36(ティース42)のセンターピース18側の端面82よりもセンターピース18側へ位置させた方が第1マグネット部62を有効に機能させてアウターロータ22を回転させることができる。
さらに、本実施形態では、センターピース18を樹脂によって形成した例を示したが、アルミニウム等のように、センターピース18に渦電流を発生させて磁気検知部86により磁気が検知できなくなるような材料でなければ、他の材料によって形成してもよい。
また、本実施形態では、図1に示すように、周壁部としての壁部58を円筒状の部材とした例を示したが、周壁部は、第2マグネット部64の一部をこの周壁部からステータ20の径方向(径方向Y)外側へ露出させて固定できれば、他の形状でもよい。例えば、周壁部を、軸方向Xへ対して、本体部48の外周部54寄りの内壁面48Aからセンターピース18側へ向かって形成された複数の舌片状の部材でもよい。
さらに、本実施形態では、モータとしてブロワモータ10の例を示したが、ポンプ装置等の他の用途のモータに本実施形態を適用してもよい。
また、本実施形態では、図1に示すように、羽根車44がモータシャフト16と一体回転可能とされた例を示したが、モータシャフト16がステータ20に回転不能に固定され、羽根車44がモータシャフト16に回転可能に支持されていても良い。
さらに、本実施形態では、磁気検知センサ88を回路基板56上に3つ搭載した例を示したが、磁気検知センサ88を回路基板56上にいくつ搭載してもよい。
また、本実施形態では、第1マグネット部62を極異方配向とし、第2マグネット部64をステータ20の径方向(径方向Y)に対しその外側へ磁束を発生させる配向としたが、第2マグネット部64は、例えば、図6に示すように、第2マグネット部64を構成するマグネット材102をラジアル配向に着磁したり、図7に示すように、第2マグネット部64を構成するマグネット材102をパラレル配向に着磁したりすることによって、ステータ20の径方向(径方向Y)に対しその外側へ磁束を発生させる配向とすることができる。図6、7に描かれている矢印104は、磁化(着磁)方向を示し、N、Sの文字は、マグネット材102の内周面に発生する磁極(NはN極、SはS極)を示している。
第2マグネット部64を構成するマグネット材102をラジアル配向やパラレル配向に着磁する方法は、例えば、図8に示すロータマグネットの着磁方法によって行う。図8では、第2マグネット部64を構成するマグネット材102の径方向内側に着磁用磁性体106が配置され、着磁用磁性体106の径方向内側に第1バックヨーク108が配置され、マグネット材102の径方向外側へ第2バックヨーク110が配置されている。着磁用磁性体106は、第1バックヨーク108の周方向に沿ってN極とS極とが交互になるように配置された磁性体112によって構成されている。
そして、着磁用磁性体106から発せられる磁力を第2バックヨーク110側へ誘導するようにして、この磁気をマグネット材102に通過させることにより、マグネット材102をラジアル配向又はパラレル配向に着磁する。マグネット材102の磁化(着磁)方向は、第2バックヨーク110の構造により自由に設定することができるので、図8に示す方法によって、マグネット材102を、ラジアル配向とすることもできるし、パラレル配向とすることもできる。
ロータマグネット46の第1マグネット部62は、一般的な方法を用いて、マグネット材を極異方配向とすればよい。例えば、図8から第2バックヨーク110を除いた(第1マグネット部62を構成するマグネット材の径方向内側に着磁用磁性体を配置し、この着磁用磁性体の径方向内側にバックヨークを配置した)構成によって、マグネット材を極異方配向に着磁すればよい。
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
10・・・ブロワモータ(モータ)、20・・・ステータ、22・・・アウターロータ、38・・・巻線、42・・・ティース、46・・・ロータマグネット、58・・・壁部(周壁部)、60・・・モータ部、62・・・第1マグネット部、64・・・第2マグネット部、70・・・外面、M、M・・・磁束、82・・・端面、86・・・磁気検知部、88・・・磁気検知センサ、90・・・センサピン(磁気誘導部材)















Claims (4)

  1. モータシャフトの周囲において環状に形成され、巻線が巻き回されたティースが放射状に複数設けられたステータと、
    極異方配向とされ前記ステータの径方向に対し前記ティースの外側に対向して配置された第1マグネット部、及び前記径方向に対しその外側へ磁束を発生させる配向とされ前記第1マグネット部における前記モータシャフトの軸方向一方側の端部に配置された第2マグネット部を有するロータマグネットが設けられたアウターロータと、
    前記ステータ及び前記第2マグネット部に対して前記モータシャフトの軸方向一方側において前記モータシャフトの径方向に延びる支持部と、前記支持部から前記モータシャフトの軸方向他方側へ突出し前記ステータと前記モータシャフトとの間に配置された筒状部と、を有するセンターピースと、
    前記ステータの径方向に対し前記第2マグネット部の外側に配置され該第2マグネット部から発せられる磁気を検知する磁気検知部と、
    を備え、
    前記第2マグネット部における前記支持部側の端部に形成された切欠きに、前記磁気検知部の一部が収容されているモータ。
  2. 前記磁気検知部は、
    前記ステータと前記アウターロータとにより構成されるモータ部から離間して配置され磁気を検知する磁気検知センサと、
    前記ステータの径方向に対し前記第2マグネット部の外側に配置され該第2マグネット部から発せられる磁気を前記磁気検知センサへ誘導する磁気誘導部材と、
    を備える請求項1に記載のモータ。
  3. 前記第1マグネット部と前記第2マグネット部とは、一体に構成されている請求項1又は請求項2に記載のモータ。
  4. 前記第2マグネット部の少なくとも一部は、前記アウターロータの軸方向に対し該アウターロータの周壁部端部から食み出して配置され、外面が前記周壁部から前記ステータの径方向外側へ露出している請求項1〜3の何れか1項に記載のモータ。
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