JPH11113223A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な手段でマグネットを補強し、そのマグ
ネットの破損防止等を図る。 【解決手段】 本発明に係るモータは、突極が形成され
た回転子１７と、その回転子１７から軸方向に離れた位
置でその回転子と共に回転する回転角検出用のマグネッ
ト１８ｍとを備えるモータにおいて、回転子１７からマ
グネット１８ｍまでの間は、その回転子１７の突極１７
ｔの外周面を除き、非磁性体Ｒで埋められ、その回転子
１７の外径と等しい外径で略円柱形に形成されている。
このように、マグネット１８ｍは非磁性体で埋められて
補強されているため、強度が小さくてもモータが高速回
転する際に遠心力等で飛散することはない。さらにその
マグネット１８ｍの補強に手間が掛からない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、突極が形成された
回転子と、その回転子から軸方向に離れた位置でその回
転子と共に回転する回転角検出用のマグネット等を備え
るモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高速回転用のモータでは回転角
を検出するセンサーとしてホール素子やＭＲ素子等が好
適に使用される。前記ホール素子を使用する場合、モー
タの回転軸には回転子から軸方向に離れた位置に多極に
着磁されたリング状マグネットが取付けられ、そのマグ
ネットの回転による磁界変化をホール素子が検出するこ
とにより、モータの回転角が求められる。また、ＭＲ素
子等を使用する場合には、モータの回転軸には突極が形
成されたリング板が取付けられ、そのリング板の回転に
より前記突極がＭＲ素子に接近したり離れたりすること
による磁界変化に起因する電気抵抗の変化からモータの
回転角が求められる。さらに、前記高速回転用のモータ
では、回転子の突極部分が空気抵抗を受けるため、突極
間の溝部を樹脂等の非磁性体で埋めることにより、風損
対策や風切り音対策を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
高速回転用のモータにリング状マグネットを使用する場
合、マグネットの強度が小さいことから補強のためにそ
の周囲をステンレス管で覆ったり、テープで保護する等
して飛散を防止を図る必要がある。このため、加工工数
が増加するという問題がある。一方、突極が形成された
リング板を使用する場合、そのリング板に強度の大きな
材料を使用すれば上記した問題は生じないが、突極部分
が空気抵抗を受けるため、この部分で風損や風切り音が
発生するという問題がある。

【０００４】そこで、本発明のうち請求項１に記載の発
明は、リング状マグネットを回転子とともに非磁性体で
覆うことにより、そのリング状マグネットを補強して破
損防止を図るとともに、加工工数を低減させることをそ
の目的とするものである。また、請求項２、請求項３に
記載の発明は、突極が形成されたリング板を回転子とと
もに非磁性体に埋めることにより、そのリング板におけ
る風損や風切り音の防止を図ることをその目的とするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、以下の
特徴を有するモータによって解決される。即ち、請求項
１に記載のモータは、突極が形成された回転子と、その
回転子から軸方向に離れた位置でその回転子と共に回転
する回転角検出用のマグネットとを備えるモータにおい
て、前記回転子からマグネットまでの間は、その回転子
の突極の外周面を除き、非磁性体で埋められ、その回転
子の外径と等しい外径で略円柱形に形成されていること
を特徴とする。

【０００６】本発明によると、マグネットは全体が非磁
性体に埋められ、その非磁性体によって補強されるた
め、強度が小さくてもモータが高速回転する際に遠心力
等で飛散することはない。また、前記回転子の突極間の
溝部を非磁性体で埋める際に、同時にマグネットを非磁
性体で埋めることができるため、そのマグネットの補強
に手間が掛からない。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、突極が形
成された回転子と、その回転子から軸方向に離れた位置
でその回転子と共に回転する回転角検出用の突極が形成
された板とを備えるモータにおいて、前記回転子から突
極が形成された板までの間は、その回転子の突極の外周
面及び突極が形成された板の突極部分の外周面を除き、
非磁性体で埋められ、その回転子の外径と等しい外径で
略円柱形に形成されていることを特徴とする。

【０００８】本発明によると、突極が形成された板の突
極間の溝部等を非磁性体で埋めることができるため、突
極が形成された板が風の抵抗を受けることがなくなり、
モータの風損や風切り音を防止することができる。ま
た、突極が形成された板の突極部分の外周面を露出状態
に保持できるため、突極が形成された板の回転による磁
界の変化幅が大きくなる。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、突極が形
成された回転子と、前記回転子から軸方向に離れた位置
でその回転子と共に回転する回転角検出用の突極が形成
された板とを備えるモータにおいて、前記回転子から突
極が形成された板までの間は、その回転子の突極の外周
面を除き、非磁性体で埋められ、その回転子の外径と等
しい外径で略円柱形に形成されていることを特徴とす
る。

【００１０】本発明においては、突極が形成された板の
全体が非磁性体で埋められるため、モータの風損や風切
り音の防止を図ることができる。また、突極が形成され
た板の突極部分の外周面が非磁性体に覆われるため、そ
の突極が形成された板の回転による磁界の変化幅は小さ
くなるが、突極が形成された板が非磁性体によって補強
されるため、その板に強度の大きな材料を使用する必要
がなくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施の形態〕以下、図１〜図４に基づいて本発
明の第１の実施の形態に係るモータの説明を行う。本実
施の形態に係るモータは、回転角センサー付きのスイッ
チトリラクタンスモータであり、図１に要部縦断面図、
図２に回転子の平断面図及び縦断面図、図３に全体縦断
面図及び平断面図が示されている。前記モータ１０は、
図３に示されるように、モータケース１２を備えてお
り、そのモータケース１２の中央部分に固定子１４が位
置決めされている。

【００１２】前記固定子１４は互いに積層された薄い鉄
板により構成されており、六個の突極１４ｔを備えてい
る（図３（Ｂ）参照）。そして、各々の突極１４ｔにコ
イル１５が巻装されている。さらに、前記コイル１５に
は、図示されていない制御装置の働きにより、回転方向
に順番にパルス状の電流が供給される。これによって、
前記固定子１４の内部には軸心回りに回転する回転磁界
が発生する。なお、コイルに供給される電流はパルス状
に限られず、例えばサインカーブ状でも構わない。

【００１３】前記モータケース１２の上部と下部には、
図３（Ａ）に示されるように、前記固定子１４と同軸に
軸受け１２ｊが固定されており、それらの軸受け１２ｊ
にモータ１０の回転軸１６ａが軸心回りに回転可能な状
態で支持されている。また、前記回転軸１６ａの中央部
分には、回転子１７が取付けられており（図１、図３参
照）、その回転子１７が軸心回りに回転できるように非
接触状態で前記固定子１４の内部に収納されている。

【００１４】前記回転子１７は、互いに積層された薄い
鉄板により構成されており、八個の突極１７ｔを備えて
いる（図２参照）。そして、後記するように、突極１７
ｔと突極１７ｔとの間に形成された溝部１７ｍが非磁性
体の樹脂Ｒで埋められて、前記回転子１７は略円筒形に
形成されている。

【００１５】また、前記回転軸１６ａには、固定子１４
のコイル１５よりも高い位置にリング状のマグネット１
８ｍが取付けられている（図３（Ａ）参照）。前記マグ
ネット１８ｍは、モータ１０の回転角を検出するホール
センサー１８ｓを動作させるためのものであり、その外
径は回転子１７の外径よりも若干小さく設定されてい
る。また、前記マグネット１８ｍの外周面は、図４
（Ａ）に示されるように、基準位置Ｋ点から円周方向に
22.5°毎にＳ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、 … と交互に着
磁されている。

【００１６】一方、モータケース１２には、固定子１４
の突極１４ｔの真上位置に 60 °間隔で三個のホールセ
ンサー１８ｓが前記マグネット１８ｍの外周面と対向し
て取付けられている（図３（Ａ），（Ｂ）参照）。これ
により、前記回転軸１６ａとともにマグネット１８ｍが
回転すると、各々のホールセンサー１８ｓがマグネット
１８ｓからの磁界を検出し、その磁界の変化からモータ
１０の回転角と回転方向とが求められる。

【００１７】前記回転子１７とマグネット１８ｍの樹脂
Ｒによるモールドは次のように行われる。先ず、前記回
転子１７とマグネット１８ｍとが回転軸１６ａに取付け
られた状態で図示されていない樹脂成形用型内のキャビ
ティに収納される。前記キャビティは略円柱形をしてお
り、その内径は回転子１７の外径とほぼ等しい値に設定
されている。したがって、前記回転子１７等が樹脂成形
用型にセットされた状態で、キャビティ内に非磁性体で
ある樹脂Ｒが射出されると、回転子１７からマグネット
１８ｍまでの間は、図１に示されるように、その回転子
１７の突極１７ｔの外周面を除き、樹脂Ｒで埋められて
その回転子１７と等しい外径で円筒形状に仕上げられ
る。即ち、前記樹脂Ｒが本発明の非磁性体に相当する。
ここで、前記マグネット１８ｍの外径は回転子１７の外
径よりも若干小さく設定されているため、そのマグネッ
ト１８ｍの外周面は樹脂Ｒによって薄く覆われる。

【００１８】次に、本発明のモータ１０の動作を説明す
る。前記回転子１７の突極１７ｔの部分は固定子１４と
の間で磁束が通り易く、磁気抵抗が小さい。逆に、回転
子１７の溝部１７ｍは磁束が通り難く、磁気抵抗が大き
い。このため、磁束は常に突極１７ｔの部分のギャップ
を通って固定子１４から回転子１７へ、また、回転子１
７から固定子１４に流れるようになる。したがって、前
記磁束が回転すると、回転子１７も磁束と等しい速度で
回転する。

【００１９】このため、前記制御装置から固定子１４の
コイル１５に順番にパルス状の電流が供給されると、固
定子１４の内部に回転磁界が発生し、回転子１７及びそ
の回転子１７が取付けられた回転軸１６ａはその回転磁
界と等しい速度で回転する。そして、前記回転軸１６ａ
とともにマグネット１８ｍが回転することにより、各々
のホールセンサー１８ｓがマグネット１８ｍの磁界を検
出し、磁界の変化からモータ１０の回転角と回転方向と
が求められる。

【００２０】ここで、前記マグネット１８ｍは樹脂Ｒに
埋められて、その樹脂Ｒにより補強されている。このた
め、前記マグネット１８ｍの強度が小さくても、モータ
１０が高速回転する際にそのマグネット１８ｍが遠心力
等を受けて飛散するようなことはない。また、前記回転
子１７の溝部１７ｍを樹脂Ｒで埋める際に、同時にマグ
ネット１８ｍを樹脂Ｒで埋めることができるため、その
マグネット１８ｍの補強に手間が掛からない。このた
め、従来のように、マグネット１８ｍの外周面をステン
レスのパイプ等で覆う場合と比較して、加工工数が減少
する。

【００２１】なお、本実施の形態においては、スイッチ
トリラクタンスモータを例に説明したが、特にスイッチ
トリラクタンスモータに限られず、回転子に突極を有
し、回転角検出用のマグネットとを備えるモータであれ
ば、他の種類のモータでも適用可能である。さらに、固
定子が六極、回転子が八極のモータを例に説明したが極
数はこれに限られないことは言うまでもない。また、本
実施の形態においては、リング状のマグネット１８ｍを
例に説明したが、マグネット１８ｍは完全なリングでな
くて一部が切断あるいは切り欠かれていても良い。

【００２２】〔第２の実施の形態〕次に、図５に基づい
て、本発明の第２の実施の形態に係るモータ２０の説明
を行う。本実施の形態に係るモータ２０は、そのモータ
２０の回転角をＭＲ素子２８ｓ（以下、ＭＲセンサー２
８ｓという）で検出するようにしたものであり、回転軸
２６ｂには回転子（図示されていない）と同軸に突極が
形成されたリング板２８ｍが取付けられている。前記Ｍ
Ｒセンサー２８ｓは与えられた磁界の変化に応じて電気
抵抗が変化する素子であり、その背面にはマグネット３
８ｘが装着されている。この構造により、リング板２８
ｍの回転に伴いその突極がＭＲセンサー２８ｓに接近し
たり離れたりすると、ＭＲセンサー２８ｓを通る磁束が
変化してそのＭＲセンサー２８ｓの電気抵抗が変化す
る。したがって、ＭＲセンサー２８ｓの電気抵抗の変化
からモータ２０の回転角を求めることができる。

【００２３】前記リング板２８ｍは鉄等の磁性体で成形
されており、円周方向に等間隔で四個の突極２８ｔが形
成されている。また、前記リング板２８ｍの突極２８ｔ
部分の外径は前記回転子の外径とほぼ等しい値に設定さ
れている。一方、図示されていないモータケースには、
前記リング板２８ｍの外周面と対向する位置に、三個の
ＭＲセンサー２８ｓ（No.１〜No.３センサー）が取付け
られている。ここで、前記No.１センサーは、図５
（Ａ）に示されるように、円周方向の基準位置に位置決
めされており、No.２センサーはNo.１センサーから右に
角度βだけ回動した位置位置決めされている。また、N
o.３センサーはNo.１センサーから左に角度αだけ回動
した位置に位置決めされている。

【００２４】図５（Ｂ）は、リング板２８ｍが左回転し
た時のNo.１〜No.３センサーの出力波形（図中点線参
照）と、図示されていないコンパレータの出力波形（図
中実線参照）を表している。前記リング板２８ｍの突極
２８ｔがＭＲセンサー２８ｓに接近すると電気抵抗が小
さくなり、電流が増加することからＭＲセンサー２８ｓ
の出力は大きくなる。そして、ＭＲセンサー２８ｓの出
力値が所定値を超えた状態でコンパレータがONする。こ
こで、前記コンパレータはＭＲセンサー２８ｓと突極２
８ｔが対向している状態でONするように調整されてい
る。

【００２５】したがって、リング板２８ｍが左回転する
ときには、最初にNo.２センサーのコンパレータがON
し、次に角度βだけ回動した状態でNo.１センサーのコ
ンパレータがONする。さらに、この位置から角度αだけ
回動した状態でNo.３センサーのコンパレータがONす
る。同様に、リング板２８ｍが右回転するときには、N
o.３センサー、No.１センサー、No.２センサーの順でコ
ンパレータがONする。即ち、前記リング板２８ｍが本発
明の突極が形成された板として機能する。

【００２６】前記回転子とリング板２８ｍとをモールド
する際には、先ず、前記回転子とリング板２８ｍとが回
転軸２６ｂに取付けられた状態で図示されていない樹脂
成形用型内のキャビティに収納される。前記キャビティ
は略円柱形をしており、その内径は回転子の外径とほぼ
等しい値に設定されている。したがって、前記回転子等
が樹脂成形用型にセットされた状態で、キャビティ内に
非磁性体である樹脂Ｒが射出されると、回転子からリン
グ板２８ｍまで間は、その回転子の突極の外周面及びリ
ング板２８ｍの突極２８ｔの外周面を除き、樹脂Ｒで埋
められて、その回転子の外径と等しい外径で円筒形状に
仕上げられる。このため、リング板２８ｍが風の抵抗を
受けることがなくなり、風損や風切り音の防止を図るこ
とができる。また、リング板２８ｍの突極２８ｔの外周
面を樹脂Ｒから露出させた状態に保持できるため、リン
グ板２８ｍの回転による磁界の変化幅が大きくなる。

【００２７】なお、本実施の形態に係るモータ２０では
リング板２８ｍの外径を前記回転子の外径とほぼ等しい
値に設定し、そのリング板２８ｍの突極２８ｔの外周面
を樹脂Ｒから露出させるようにしたが、前記リング板２
８ｍの外径を回転子の外径よりも若干小さくしてその外
周面を樹脂Ｒで薄く覆うようにしても良い。これによ
り、リング板２８ｍの回転による磁束の変化幅は小さく
なるが、そのリング板２８ｍを樹脂Ｒで補強できるた
め、リング板２８ｍに強度の大きな材料を使用する必要
がなくなる。さらに、本実施の形態においては、四個の
突極２８ｔを有するリング板２８ｍを例に説明したが、
前記突極２８ｔの個数は四個に限られないことは言うま
でもない。

【００２８】

【発明の効果】本発明によると、マグネットは全体が非
磁性体に埋められるため、強度が小さくてもモータが高
速回転する際に遠心力等で飛散することはない。また、
突極が形成された板も非磁性体に埋められるため、モー
タの風損や風切り音の防止を図ることができる。さら
に、回転子の突極間を非磁性体で埋める際に、同時にマ
グネットや突極が形成された板を非磁性体で埋めること
ができるため、対策に手間が掛からない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータの要部
縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るモータの回転
子の平断面図（Ａ）及び縦断面図（Ｂ）である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係るモータの全体
縦断面図（Ａ）及び平断面図（Ｂ）である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係るモータのマグ
ネットの要部詳細図（Ａ）、平面図（Ｂ）、側面図
（Ｃ）である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係るモータのリン
グ板の平断面図（Ａ）、及び回転角センサーの出力波形
図（Ｂ）である。

【符号の説明】

Ｒ 樹脂（非磁性体） １０ モータ １４ 固定子 １５ コイル １６ａ 回転軸 １７ 回転子 １８ｓ ホールセンサー １８ｍ マグネット ２８ｍ リング板（突極が形成された板） ２８ｓ ＭＲセンサー ２８ｔ 突極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 突極が形成された回転子と、その回転子
   から軸方向に離れた位置でその回転子と共に回転する回
   転角検出用のマグネットとを備えるモータにおいて、 前記回転子からマグネットまでの間は、その回転子の突
   極の外周面を除き、非磁性体で埋められ、その回転子の
   外径と等しい外径で略円柱形に形成されていることを特
   徴とするモータ。
2. 【請求項２】 突極が形成された回転子と、その回転子
   から軸方向に離れた位置でその回転子と共に回転する回
   転角検出用の突極が形成された板とを備えるモータにお
   いて、 前記回転子から突極が形成された板までの間は、その回
   転子の突極の外周面及び突極が形成された板の突極部分
   の外周面を除き、非磁性体で埋められ、その回転子の外
   径と等しい外径で略円柱形に形成されていることを特徴
   とするモータ。
3. 【請求項３】 突極が形成された回転子と、前記回転子
   から軸方向に離れた位置でその回転子と共に回転する回
   転角検出用の突極が形成された板とを備えるモータにお
   いて、 前記回転子から突極が形成された板までの間は、その回
   転子の突極の外周面を除き、非磁性体で埋められ、その
   回転子の外径と等しい外径で略円柱形に形成されている
   ことを特徴とするモータ。