JP2000324785A - 無刷子電動機 - Google Patents

無刷子電動機

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JP2000324785A JP13266299A JP13266299A JP2000324785A JP 2000324785 A JP2000324785 A JP 2000324785A JP 13266299 A JP13266299 A JP 13266299A JP 13266299 A JP13266299 A JP 13266299A JP 2000324785 A JP2000324785 A JP 2000324785A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品を実装したプリント基板を電動機内
部に内蔵しても、振動が大きくなるなど特性の劣化を生
じることがなく、小型化・軽量化・低消費電力化・高品
質化できる無刷子電動機を提供することを目的とする。 【解決手段】 主磁極部6と、この主磁極部6の内径よ
り小径のセンサ用磁極部7とを同一のフェライト樹脂マ
グネット5で主磁極部6を極配向、センサ用磁極部7を
等方性に磁性粉体であるフェライト微粒子の磁化容易軸
の配向を形成し、一体成形した磁石回転子8の構成によ
り、固定子鉄心4と主磁極部6の磁気中心が一致し、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になり、誘起電圧
位相に対して最適な通電位相になるので、トルクリップ
ル等の増大が抑制され、軸および回転方向の振動の増大
が抑制される。また、部品点数および加工工数が削減す
るため、コスト低減ができ、低コスト・低振動・小型化
の無刷子電動機が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にルームエアコ
ンや給湯機や換気扇などの送風ファン駆動源として用い
られる小型電動機の一種である無刷子電動機に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、この種の無刷子電動機は、小型
化、低コスト化、部品点数・加工工数の削減を実現した
上で高品質、高出力および高効率化が強く要求されてい
る。無刷子電動機の高出力および高効率化は、固定子は
磁気飽和限界までスロット面積を拡げるとともに、高密
度実装巻線により実現し、また、回転子は磁束密度の高
い磁石を使用することにより対処されている。さらに、
最近では多極化することによって高効率化を実現してい
る。
【0003】磁石は形状面からはリング型磁石とセグメ
ント型磁石に区分され、セグメント型磁石の方が磁束密
度は高い。また、磁性粉体を金型内で成型するときに磁
場をかけて配向するか、磁場をかけないで配向しないか
によって、異方性磁石、等方性磁石に区分され、磁場を
かけて得られる異方性磁石には、磁場配向によってラジ
アル異方性磁石と極異方性磁石と軸方向異方性に区分さ
れ、極異方性磁石はラジアル異方性磁石よりも20%程
度磁束密度が高く、着磁波形は正弦波となるので、低振
動化、高出力および高効率化には極異方性磁石が用いら
れるようになってきた。
【0004】従来、この種の無刷子電動機について、図
9および図10を参照しながら説明する。
【0005】図に示すように、固定子54は、6つのス
ロットを有する固定子鉄心51を一体成形あるいは軸方
向からの挟み込みによりインシュレータ52にて絶縁
し、電機子巻線53を直接巻装して構成され、磁石回転
子55は、シャフト56を圧入した回転子鉄心57に4
枚のフェライト異方性セグメント磁石58を貼り付け、
フェライト異方性セグメント磁石58の軸方向長さは固
定子鉄心51の軸方向長さ以上と構成され、59は磁石
回転子55の磁極位置を検出するための位置検出素子で
あるホールIC60および電機子巻線53への通電を制
御する駆動IC61を搭載したプリント基板であり、ホ
ールIC60はフェライト異方性セグメント磁石58の
漏れ磁束を検出する構成であった。しかし、このような
6スロット4極の無刷子電動機では、極端な高効率化は
できないため、固定子鉄心51のスロット数を6スロッ
トから9スロットあるいは12スロットにし、磁石回転
子55の極数を4極から8極にすることによって、高効
率化する構成が提案されてきている。しかしながら、磁
石回転子55の極数を4極から8極に増やすことによっ
て、磁石回転子55の加工工数は2倍になってしまうた
め、コスト高となるので、リング型磁石である極異方性
磁石の採用が増えてきている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】プリント基板59を電
動機内部に内蔵し、ホールIC60を用いて磁石回転子
55の磁極位置を検出する場合、磁石58の軸方向長さ
の少なくともプリント基板59側は固定子鉄心51に巻
装された電機子巻線53の軸方向長さ以上とする必要が
ある。しかしながら、この方法では固定子鉄心51の軸
方向中心と磁石58の軸方向中心がずれるので、磁気中
心がずれ、固定子鉄心51と磁石58との磁力において
軸方向にアンバランスを生じて、軸方向の振動が大きく
なるという課題があり、固定子鉄心と極異方性磁石の磁
気中心がずれることなく、軸方向の振動が抑制され、プ
リント基板を内蔵した無刷子電動機が要求されている。
【0007】また、磁石58の軸方向長さをプリント基
板59の反対側へも同様に長くすれば、磁石58と固定
子鉄心51の磁気中心のずれは無くなるが、無刷子電動
機の軸方向長さが長くなりすぎ、小型化できないという
課題があり、小型化できる無刷子電動機が要求されてい
る。
【0008】また、磁石58の軸方向長さが固定子鉄心
51に軸方向長さよりも異常に長くなった場合、固定子
鉄心51が磁気飽和を生じるので、誘起電圧位相がセン
サ信号よりも進むとともに、誘起電圧波形のピークが凹
状に歪むため、通電位相が遅れ、消費電力が異常に上昇
し、出力が低下し、トルクリップルおよびトルク変化率
が大きくなり、回転方向の振動が大きくなるという課題
があり、常に最適な通電位相で動作し、低消費電力で、
出力低下が抑制されたトルクリップル・トルク変化率の
小さい低振動の無刷子電動機が要求されている。
【0009】また、無刷子電動機を搭載する商品によっ
て回転方向の変更や特性を若干変更するために、転流タ
イミングなどを変更する。このときホールIC60の実
装位置をずらす必要があるが、駆動IC61を実装する
プリント基板59の場合、基板面積の制約から1種類の
プリント基板58では対応できないという課題があり、
転流タイミングが搭載される商品の仕様によって自由に
調整できる無刷子電動機が要求されている。
【0010】また、環状の回転子鉄心の外周部にリング
状の第1永久磁石を接着固定し、回転子鉄心の端面にセ
ンサ用の第2永久磁石を接着固定した無刷子電動機(特
開平10−322999号公報参照)の構成が開示され
ているが、その目的は電気絶縁体が干渉しない自由な位
置に磁気センサーを配置することであり、この構成の無
刷子電動機では、回転子鉄心への永久磁石の接着固定を
2回行う必要があり、品質の安定した接着固定を行うに
は、高温炉を使用して約1時間程度を要するため、加工
工数が増大するという課題があり、特に第2永久磁石の
接着固定の位置については、少量の位置ずれでも重量ア
ンバランスを生じたり、センサ信号の変化間隔が均等に
ならないという課題があるため、磁石回転子の加工工数
の増大を抑制でき、重量アンバランスやセンサ信号の不
均一を抑制できる高品質・高性能の無刷子電動機が要求
されている。
【0011】さらに、通常このような磁石回転子の着磁
は主磁極である第1永久磁石の着磁を行った後に、セン
サ用磁極である第2永久磁石の着磁を行うが、無刷子電
動機を小型化するために、第2永久磁石を薄くした場
合、第2永久磁石の着磁の際に、第1永久磁石に反磁界
を生じ、磁束量が低下し、消費電力の上昇、出力の低下
を招くという課題があり、磁束量の低下が抑制できる着
磁が可能な無刷子電動機が要求されている。
【0012】また、特開平10−322999号公報に
は開示されていないが、第1永久磁石に焼結極異方性磁
石を使用する場合、回転子鉄心は不要であるが、回転子
鉄心に接着する場合、焼結極異方性磁石の内径研磨が必
須となる。しかし、焼結極異方性磁石の内径研磨は加工
が困難であるため、コストが異常に高くなるという課題
があり、磁石の内径研磨を施さなくてもシャフトに磁石
を固定でき、低コストで高出力・高効率の無刷子電動機
が要求されている。
【0013】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、振動が大きくなるなどの特性劣化を生じ
ることなく、コストおよび加工工数を低減でき、また、
電子部品を実装したプリント基板を内蔵しても、小型化
・軽量化・低消費電力化・高品質化でき、また、無刷子
電動機を搭載する商品の仕様に応じて、通電タイミング
を容易に変更でき、また、電子部品を実装したプリント
基板を内蔵しても、小型化・磁束量の低下が抑制できる
着磁を可能とすることのできる無刷子電動機を提供する
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の無刷子電動機は
上記目的を達成するために、主磁極部と、この主磁極部
の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネ
ットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性に磁
性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子の
構成としたものである。
【0015】本発明によれば、固定子鉄心の磁気中心と
主磁極部の磁気中心を合わすことができ、また、振動が
大きくなるなどの特性劣化を生じることなく、コストお
よび加工工数が低減でき、小型化した無刷子電動機が得
られる。
【0016】また他の手段は、主磁極部と、この主磁極
部の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグ
ネットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異
方性に磁性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石
回転子の構成としたものである。
【0017】本発明によれば、センサ用磁極部の軸方向
長さを短くでき、固定子鉄心の磁気中心と主磁極部の磁
気中心を合わすことができ、また、振動が大きくなるな
どの特性劣化を生じることなく、コストおよび加工工数
が低減でき、小型化した無刷子電動機が得られる。
【0018】また他の手段は、主磁極部を焼結極異方性
磁石で形成し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも
小さい焼結等方性磁石で形成した磁石回転子の構成とし
たものである。
【0019】本発明によれば、焼結極異方性磁石の使用
により、磁石の軸方向長さを短くするなど磁石ボリュー
ムを減らしても磁束量が増加するとともに、固定子鉄心
の磁気中心と主磁極部の磁気中心を合わすことができ、
また、振動が大きくなるなどの特性劣化を生じることな
く、コストが低減でき、より小型化・低消費電力化した
無刷子電動機が得られる。
【0020】また他の手段は、主磁極部を焼結極異方性
磁石で形成し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも
小さい軸方向異方性の焼結磁石で形成した磁石回転子の
構成としたものである。
【0021】本発明によれば、焼結極異方性磁石の使用
により、磁石の軸方向長さを短くするなど磁石ボリュー
ムを減らしても磁束量が増加でき、センサ用磁極部を軸
方向異方性の焼結磁石にすることによって、軸方向長さ
を短くできるとともに、固定子鉄心の磁気中心と主磁極
部の磁気中心を合わすことができ、また、振動が大きく
なるなどの特性劣化を生じることなく、コストが低減で
き、より小型化・低消費電力化した無刷子電動機が得ら
れる。
【0022】また他の手段は、センサ用磁極部の外径は
主磁極部の内径よりも小さくし、主磁極部の内径に嵌合
した磁石回転子の構成としたものである。
【0023】本発明によれば、磁石ボリュームを減少で
きるとともに、重量アンバランスやセンサ信号の不均一
を抑制でき、固定子鉄心の磁気中心と主磁極部の磁気中
心を合わすことができ、また、振動が大きくなるなどの
特性劣化を生じることなく、コストが低減でき、より小
型化・軽量化した無刷子電動機が得られる。
【0024】また他の手段は、主磁極部を焼結極異方性
磁石で形成し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも
小さい焼結磁石で形成し、シャフトに樹脂で一体成形し
た磁石回転子の構成としたものである。
【0025】本発明によれば、樹脂成形金型内にシャフ
ト・焼結極異方性磁石・センサ用焼結磁石を位置決めセ
ットし、樹脂成形にて製造するので、回転子鉄心を不要
にでき、重量アンバランスやセンサ信号の不均一を抑制
できるとともに、固定子鉄心の磁気中心と主磁極部の磁
気中心を合わすことができ、また、振動が大きくなるな
どの特性劣化を生じることなく、コストおよび加工工数
が低減でき、小型化・軽量化・低消費電力化・高品質化
・高性能化した無刷子電動機が得られる。
【0026】また他の手段は、2mm以上の高さを有す
る電子部品または電子部品を電気的に接続する半田部を
センサ用磁極部の外径から外側および主磁極部の外径よ
り内側の範囲にある空間部に位置させた無刷子電動機の
構成としたものである。
【0027】本発明によれば、センサ用磁極部の外径か
ら外側および主磁極部の外径より内側の範囲にある空間
部を有効に活用でき、また、振動が大きくなるなどの特
性劣化を生じることなく、コストが低減でき、一層の小
型化・軽量化した無刷子電動機が得られる。
【0028】また他の手段は、磁石回転子の着磁は主磁
極部とセンサ用磁極部の磁極をずらしたことを特徴とす
る無刷子電動機の構成としたものである。
【0029】本発明によれば、1種類のプリント基板に
おいて、搭載する商品の使用に応じて通電タイミングを
容易に変更できる無刷子電動機が得られる。
【0030】また他の手段は、磁石回転子の着磁はセン
サ用磁極部の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行っ
たことを特徴とする無刷子電動機の構成としたものであ
る。
【0031】本発明によれば、センサ用磁極部を形成す
る磁石の軸方向長さをより短くでき、また、主磁極部の
磁束量の低下が抑制可能で、より一層の小型化・低消費
電力化できるの無刷子電動機が得られる。
【0032】
【発明の実施の形態】本発明は、主磁極部と、この主磁
極部の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マ
グネットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性
に磁性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転
子の構成としたものであり、固定子鉄心の磁気中心と回
転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致し、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になり、部品点数
が削減するという作用を有する。
【0033】また、主磁極部と、この主磁極部の内径よ
り小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネットで主
磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異方性に磁性
粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子の構
成としたものであり、センサ用磁極部の軸方向長さが短
くなり、固定子鉄心の磁気中心と回転トルクを発生する
主磁極部の磁気中心とが一致し、磁気飽和が抑制され、
鎖交磁束が正弦波になり、部品点数が削減するという作
用を有する。
【0034】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい焼結
等方性磁石で形成した磁石回転子の構成としたものであ
り、適正な鎖交磁束を確保した上で磁石の軸方向長さを
短くするなど磁石ボリュームを減少でき、固定子鉄心の
磁気中心と回転トルクを発生する主磁極部の磁気中心と
が一致し、磁気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波にな
るという作用を有する。
【0035】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい軸方
向異方性の焼結磁石で形成した磁石回転子の構成とした
ものであり、適正な鎖交磁束を確保した上で磁石の軸方
向長さを短くするなど磁石ボリュームを減少できるとと
もに、センサ用磁極部の軸方向長さも短くでき、固定子
鉄心の磁気中心と回転トルクを発生する主磁極部の磁気
中心とが一致し、磁気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦
波になるという作用を有する。
【0036】また、センサ用磁極部の外径は主磁極部の
内径よりも小さくした磁石回転子の構成としたものであ
り、磁石ボリュームを減少できるという作用を有する。
【0037】また、センサ用磁極部の外径は主磁極部の
内径よりも小さくし、主磁極部の内径に嵌合した磁石回
転子の構成としたものであり、磁石回転子の軸方向長さ
を短くでき、センサ用磁極部の位置決めが容易となり、
重量アンバランスやセンサ信号の不均一を抑制できると
いう作用を有する。
【0038】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい焼結
磁石で形成し、シャフトに樹脂で一体成形した磁石回転
子の構成としたものであり、焼結極異方性磁石およびセ
ンサ用磁極部を形成する焼結磁石の内径研磨および接着
が不要になるとともに、主磁極部、センサ用磁極部の位
置が容易かつ正確に決まり、磁石回転子を製造する時間
が大幅に短縮できるという作用を有する。
【0039】また、2mm以上の高さを有する電子部品
または電子部品を電気的に接続する半田部をセンサ用磁
極部の外径から外側および主磁極部の外径より内側の範
囲にある空間部に位置させた無刷子電動機の構成とした
ものであり、センサ用磁極部の外径から外側および主磁
極部の外径より内側の範囲にある空間部を有効的に活用
できるという作用を有する。
【0040】また、磁石回転子の着磁は主磁極部とセン
サ用磁極部の磁極をずらしたことを特徴とする無刷子電
動機の構成としたものであり、通電タイミングを容易に
変更できるという作用を有する。
【0041】また、磁石回転子の着磁はセンサ用磁極部
の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行ったことを特
徴とする無刷子電動機の構成としたものであり、センサ
用磁極部を形成する磁石の軸方向長さをより短くでき、
主磁極部の磁束量の低下が抑制可能となるという作用を
有する。
【0042】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0043】
【実施例】(実施例1)図1〜図3に示すように、1は
複数のスロットを有する固定子鉄心4に絶縁材にて形成
されたインシュレータ2を介して電機子巻線3を巻装し
た固定子で、固定子1は熱硬化性樹脂16にてモールド
成形されて外被を形成しており、17はブラケットで軸
受け14を保持している。10はホールIC11、駆動
IC12および電子部品13などを実装したプリント基
板で、8は磁石回転子であり、フェライト樹脂マグネッ
ト5を使用し、磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易
軸が極配向された主磁極部6と、シャフト9の軸方向に
並び、磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸が配向
されていない等方性のセンサ用磁極部7と保持部15よ
り一体的に構成され、主磁極部6とセンサ用磁極部7の
境界には環状の溝部23が設けてあり、センサ用磁極部
7の外径は主磁極部6の内径よりも小さく、センサ用磁
極部7の外径から外側および主磁極部6の外径より内側
の範囲に空間部18を設けている。また、プリント基板
10への駆動IC12などの配置は、ホールIC11は
センサ用磁極部7に対向した位置に、駆動IC12につ
いてはプリント基板10に電気的に接続する接続脚12
aの長さ(プリント基板10の端面からの高さ)が2m
m以上のため、接続脚12aのプリント基板10への半
田部12bが空間部18に位置するよう配置され、同様
に電子部品13の中で高さが2mm以上あるツェナーダ
イオード、コンデンサなどの電子部品13aについても
空間部18に位置するよう配置されている。
【0044】以上のように構成された無刷子電動機の電
動機本体内部の磁石回転子8について説明する。磁石回
転子8は図2(a)および図2(b)に示すような成型
金型19にて製造される。図2(a)は磁石回転子8成
形時の要部平面断面図で、図2(b)は磁石回転子8成
形時の要部縦断面図である。図において、20は主磁極
部を極配向するための主磁極部配向用磁石で、21は同
様に主磁極部を極配向するための主磁極部配向用磁性材
で、22は融解したフェライト樹脂マグネット5を注入
するゲートであり、シャフト9を成型金型19内にセッ
トし、上型を締め、ゲート22より融解したフェライト
樹脂マグネット5を注入する。このとき、回転トルクを
発生させるための主磁極部6は主磁極部配向用磁石20
および主磁極部配向用磁性材21によって、磁性粉体で
あるフェライト微粒子の磁化容易軸が極配向となるよう
異方化される。また、センサ用磁極部7は溝部23によ
って主磁極部配向用磁石20の影響をあまり受けないた
めフェライト微粒子の磁化容易軸がランダムな状態であ
る等方性となり、同様に保持部15も等方性である。そ
して、成型金型19内で冷却固化して磁石回転子8の成
形が完了する。完成された磁石回転子8は着磁状態であ
るため、いったん空真コイル(図示せず)で脱磁し、磁
石回転子8の保持部15の突部15aに当てるように軸
受け14をシャフト9に圧入した後、着磁ヨークにて、
主磁極部6を着磁してからセンサ用磁極部7をシャフト
9の軸方向から平面着磁して磁石回転子8組が完成す
る。なお、図において磁束の配向を示す二点鎖線は仮想
線である。
【0045】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部6と、この主磁極部6の内径より小さい外
径のセンサ用磁極部7とを同一のフェライト樹脂マグネ
ット5で主磁極部6を極配向、センサ用磁極部7を等方
性に磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸の配向を
形成しながら一体成形した磁石回転子8の構成とするこ
とによって、固定子鉄心4の磁気中心と回転トルクを発
生する主磁極部6の磁気中心とが一致するので、軸方向
の振動の発生が抑制できる。また、磁気飽和が抑制さ
れ、鎖交磁束が正弦波になるため、常に誘起電圧位相に
対して最適な通電位相で運転できるので、トルクリップ
ル・トルク変化率の増大が抑制され、回転方向の振動の
増大が抑制される。また、部品点数および加工工数が削
減するため、コスト低減ができる。したがって、低コス
ト・低振動・小型化の無刷子電動機が得られる。
【0046】また、2mm以上の高さを有する電子部品
13aおよび駆動IC12の接続脚12aなどを電気的
に接続する半田部12bをセンサ用磁極部7の外径から
外側および主磁極部6の外径より内側の範囲にある空間
部18に位置させる構成とすることによって、センサ用
磁極部7の外径から外側および主磁極部6の外径より内
側の範囲にある空間部18を有効に活用できるため、無
刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱硬化性樹脂
16の量も削減できる。したがって、一層の小型化・軽
量化・低コスト化した無刷子電動機が得られる。
【0047】(実施例2)図4〜図6に示すように、2
4は磁石回転子であり、フェライト樹脂マグネット5を
使用し、磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸が極
配向された主磁極部6と、シャフト9の軸方向に並び、
磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸が軸方向に配
向されている軸方向異方性のセンサ用磁極部25と保持
部15より一体的に構成されており、その他の構成は実
施例1と同一である。
【0048】以上のように構成された無刷子電動機の電
動機本体内部の磁石回転子24について説明する。磁石
回転子24は図5(a)は磁石回転子24成形時の要部
平面断面図で、図5(b)は磁石回転子24成形時の要
部縦断面図である。図において、20は主磁極部を極配
向するための主磁極部配向用磁石で、21は同様に主磁
極部を極配向するための主磁極部配向用磁性材で、27
はセンサ用磁極部25を軸方向に配向するためのセンサ
用磁極部配向用磁石で、22は融解したフェライト樹脂
マグネット5を注入するゲートであり、シャフト9を成
型金型26内にセットし、上型を締め、ゲート22より
融解したフェライト樹脂マグネット5を注入する。この
とき、回転トルクを発生させるための主磁極部6は主磁
極配向用磁石20および主磁極配向用磁性材21によっ
て、フェライト微粒子の磁化容易軸が極配向となるよう
異方化される。また、センサ用磁極部25はセンサ用磁
極部配向用磁石27によって、フェライト微粒子の磁化
容易軸が軸方向配向となるよう異方化される。そして、
成型金型26内で冷却固化して磁石回転子24の成形が
完了する。完成された磁石回転子24は着磁状態である
ため、いったん空真コイル(図示せず)で脱磁し、磁石
回転子24の保持部15の突部15aに当てるように軸
受け14をシャフト9に圧入した後、着磁ヨークにて、
センサ用磁極部25をシャフト9の軸方向から平面着磁
してから主磁極部6を着磁して磁石回転子24組が完成
する。また、センサ用磁極部25の着磁と主磁極部6の
着磁において、磁極をずらして着磁することができるよ
うな着磁ヨークの構造としておく。なお、図において磁
束の配向を示す二点鎖線は仮想線である。
【0049】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部6と、この主磁極部6の内径より小さい外
径のセンサ用磁極部25とを同一のフェライト樹脂マグ
ネット5で主磁極部6を極配向、センサ用磁極部25を
軸方向異方性に磁性粉体であるフェライト微粒子の磁化
容易軸の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子2
4の構成とすることによって、固定子鉄心4の磁気中心
と回転トルクを発生する主磁極部6の磁気中心とが一致
するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に
誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転できるの
で、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制され、
回転方向の振動の増大が抑制される。また、部品点数お
よび加工工数の削減ができ、センサ用磁極部25が軸方
向に異方化していることから軸方向長さを短くしてもホ
ールIC11で検出できる磁束量は確保できるため、コ
スト低減・小型化がさらにできる。また、センサ用磁極
部25が軸方向に異方化していることから、センサ用磁
極部25の着磁電圧を下げることができるので、加工に
要する電力が削減できるとともに、主磁極部6における
センサ用磁極部25近傍の磁束量の低下が抑制可能とな
るので、固定子鉄心4に鎖交する磁束量は増加する。し
たがって、低振動、より一層の低コスト・小型化・低消
費電力の無刷子電動機が得られる。
【0050】また、磁石回転子24の着磁において、主
磁極部6とセンサ用磁極部25の磁極をずらすことを可
能とすることによって、通電タイミングを容易に変更で
きるので、1種類のプリント基板10にて、搭載する商
品の使用に応じて任意の特性が得られることになり、回
転方向変更対応など従来標準化が困難であったプリント
基板10の標準化が図れるので、より低コストの無刷子
電動機が得られる。
【0051】また、磁石回転子24の着磁はセンサ用磁
極部25の着磁を行った後に、主磁極部6の着磁を行う
ことによって、主磁極部6におけるセンサ用磁極部25
近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、固定子鉄心
4に鎖交する磁束量は増加することとなり、より一層の
低消費電力化のできる無刷子電動機が得られる。
【0052】(実施例3)図7および図8に示すよう
に、30は磁石回転子で、フェライト焼結極異方性磁石
28よりなる主磁極部32とフェライト焼結等方性磁石
29よりなるセンサ用磁極部33とシャフト9がPBT
などの熱可塑性樹脂31で一体的に成形固化されて構成
され、フェライト焼結極異方性磁石28とフェライト焼
結等方性磁石29は軸方向に並んで位置している。ま
た、フェライト焼結等方性磁石29の外径から外側およ
びフェライト焼結極異方性磁石28の外径より内側の範
囲に空間部18を設けている。また、プリント基板10
への駆動IC12などの配置は、ホールIC11は、フ
ェライト焼結等方性磁石29に対向した位置に、駆動I
C12についてはプリント基板10に電気的に接続する
接続脚12aの長さ(プリント基板10の端面からの高
さ)が2mm以上のため、接続脚12aのプリント基板
10への半田部12bが空間部18に位置するよう配置
され、同様に電子部品13の中で高さが2mm以上ある
ツェナーダイオード、コンデンンサなどの電子部品13
aについても空間部18に位置するよう配置されてい
る。その他の構成は実施例1と同一である。
【0053】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部32をフェライト焼結極異方性磁石28で
形成し、センサ用磁極部33を主磁極部32の外径より
も小さいフェライト焼結等方性磁石29で形成し、主磁
極部32とセンサ用磁極部33は軸方向に並んで位置し
た磁石回転子30の構成とすることによって、適正な鎖
交磁束を確保した上で主磁極部32の軸方向長さを短く
するなど磁石ボリュームを減少でき、固定子鉄心4の磁
気中心と回転トルクを発生する主磁極部32の磁気中心
とが一致するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。
また、磁気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるた
め、常に誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転で
きるので、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制
され、回転方向の振動の増大が抑制される。また、磁石
ボリュームを減らすことができるため、コスト低減・小
型化・軽量化ができる。したがって、低コスト・低振動
・小型化・軽量化の無刷子電動機が得られる。
【0054】また、フェライト焼結極異方性磁石28よ
りなる主磁極部32とフェライト焼結等方性磁石29よ
りなるセンサ用磁極部33とシャフト9がPBTなどの
熱可塑性樹脂31で一体的に成形固化して磁石回転子3
0を構成することによって、フェライト焼結極異方性磁
石28およびフェライト焼結等方性磁石29の内径研磨
および積層された回転子鉄心と、回転子鉄心へのシャフ
ト9の圧入が不要となるため、磁石が安価に安定生産が
できるとともに、部品点数の削減ができ、磁石回転子3
0が完成するまでの加工時間の削減ができる。さらに、
樹脂成形金型にて全ての部品の外形基準にて位置決めし
て製造するので、重量アンバランスやセンサ信号の不均
一を抑制できる。したがって、より安価で、低振動化・
小型化・軽量化・低消費電力化・高品質化・高性能化し
た無刷子電動機が得られる。
【0055】また、2mm以上の高さを有する電子部品
13aおよび駆動IC12の接続脚12aなどを電気的
に接続する半田部12bをセンサ用磁極部33であるフ
ェライト焼結等方性磁石29の外径から外側および主磁
極部32であるフェライト焼結極異方性磁石28の外径
より内側の範囲にある空間部18に位置させる構成とす
ることによって、フェライト焼結等方性磁石29の外径
から外側およびフェライト焼結極異方性磁石28の外径
より内側の範囲にある空間部18を有効に活用できるた
め、無刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱硬化
性樹脂16の量も削減できる。したがって、一層の小型
化・軽量化・低コスト化した無刷子電動機が得られる。
【0056】なお、実施例3ではセンサ用磁極部33と
してフェライト焼結等方性磁石29を使用したが、フェ
ライト焼結軸方向異方性磁石34を使用して磁石回転子
35としてもよく、その場合はセンサ用磁極部33の軸
方向長さも短くできる。さらに、センサ用磁極部33の
着磁電圧も下げることが可能となり、加工に要する電力
が削減できるとともに、主磁極部32におけるセンサ用
磁極部33近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、
固定子鉄心4に鎖交する磁束量は増加する。したがっ
て、低振動、より一層の低コスト・小型化・軽量化・低
消費電力の無刷子電動機が得られる。
【0057】また、センサ用磁極部33であるフェライ
ト焼結等方性磁石29の外径は主磁極部32であるフェ
ライト焼結極異方性磁石28の内径よりも小さくした磁
石回転子の構成とすることによって、磁石ボリュームを
減らすことができるとともに、空間部18の容積を増加
できるので、コスト低減・軽量化および内蔵する電子部
品13の選択範囲の拡大、特殊仕様の追加が可能とな
る。したがって、より一層高性能化した無刷子電動機が
得られる。
【0058】また、主磁極部32であるフェライト焼結
極異方性磁石28の内径にセンサ用磁極部33であるフ
ェライト焼結等方性磁石29を嵌合した磁石回転子の構
成とすることによって、磁石回転子の軸方向長さを短く
でき、センサ用磁極部の位置決めが容易となり、重量ア
ンバランスやセンサ信号の不均一を抑制できる。したが
って、低振動、一層の低コスト・小型化・軽量化・低消
費電力の無刷子電動機が得られる。
【0059】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、主磁極部と、この主磁極部の内径より小さ
い外径のセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネットで主
磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性に磁性粉体微
粒子の磁化容易軸の配向を形成しながら一体成形した磁
石回転子の構成により、固定子鉄心の磁気中心と回転ト
ルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致するので、
軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁気飽和が抑
制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に誘起電圧位
相に対して最適な通電位相で運転できるので、トルクリ
ップル・トルク変化率の増大が抑制され、回転方向の振
動の増大が抑制される。また、部品点数および加工工数
が削減するため、コスト低減ができる。したがって、低
コスト・低振動・小型化の無刷子電動機を提供できる。
【0060】また、主磁極部と、この主磁極部の内径よ
り小さい外径のセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネッ
トで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異方性
に磁性粉体微粒子の磁化容易軸の配向を形成しながら一
体成形した磁石回転子の構成としても、固定子鉄心の磁
気中心と回転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが
一致するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。ま
た、磁気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるた
め、常に誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転で
きるので、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制
され、回転方向の振動の増大が抑制される。また、部品
点数および加工工数の削減ができる。さらに、センサ用
磁極部が軸方向に異方化していることから軸方向長さを
短くしてもホールICで検出できる磁束量は確保できる
ため、コスト低減・小型化がさらにできる。また、セン
サ用磁極部の着磁電圧を下げることができるので、加工
に要する電力が削減できるとともに、主磁極部における
センサ用磁極部近傍の磁束量の低下が抑制可能となるの
で、固定子鉄心に鎖交する磁束量は増加する。したがっ
て、低振動、より一層の低コスト・小型化・低消費電力
の無刷子電動機を提供できる。
【0061】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい焼結
等方性磁石で形成し、主磁極部とセンサ用磁極部は軸方
向に並んで位置した磁石回転子の構成としても、適正な
鎖交磁束を確保した上で主磁極部の軸方向長さを短くす
るなど磁石ボリュームを減少でき、固定子鉄心の磁気中
心と回転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致
するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に
誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転できるの
で、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制され、
回転方向の振動の増大が抑制され、コスト低減・小型化
・軽量化ができる。したがって、低コスト・低振動・小
型化・軽量化の無刷子電動機を提供できる。
【0062】また、軸方向異方性焼結磁石をセンサ用磁
極部に使用して磁石回転子を構成することにより、セン
サ用磁極部の軸方向長さも短くでき、センサ用磁極部の
着磁電圧も下げることが可能となり、加工に要する電力
が削減できるとともに、主磁極部におけるセンサ用磁極
部近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、固定子鉄
心に鎖交する磁束量は増加する。したがって、低振動、
より一層の低コスト・小型化・軽量化・低消費電力の無
刷子電動機を提供できる。
【0063】また、センサ用磁極部である焼結磁石の外
径は主磁極部である焼結極異方性磁石の内径よりも小さ
くした磁石回転子の構成により、磁石ボリュームを減ら
すことができるとともに、空間部の容積を増加できるの
で、コスト低減・軽量化および内蔵する電子部品の選択
範囲の拡大、特殊仕様の追加が可能となる。したがっ
て、より一層高性能化した無刷子電動機を提供できる。
【0064】また、主磁極部である焼結極異方性磁石の
内径にセンサ用磁極部である焼結磁石を嵌合した磁石回
転子の構成により、磁石回転子の軸方向長さを短くで
き、センサ用磁極部の位置決めが容易となり、重量アン
バランスやセンサ信号の不均一を抑制できる。したがっ
て、低振動、一層の低コスト・小型化・軽量化・低消費
電力の無刷子電動機を提供できる。
【0065】また、焼結極異方性磁石よりなる主磁極部
と焼結磁石よりなるセンサ用磁極部とシャフトが樹脂で
一体的に成形固化して磁石回転子を構成することによっ
て、主磁極部およびセンサ用磁極部を構成する磁石の内
径研磨および積層された回転子鉄心と、回転子鉄心への
シャフトの圧入が不要となるため、磁石が安価に安定生
産ができるとともに、部品点数の削減ができ、磁石回転
子が完成するまでの加工時間の削減ができる。さらに、
樹脂成形金型にて全ての部品の外形基準にて位置決めし
て製造するので、重量アンバランスやセンサ信号の不均
一を抑制できる。したがって、より安価で、低振動化・
小型化・軽量化・低消費電力化・高品質化・高性能化し
た無刷子電動機を提供できる。
【0066】また、2mm以上の高さを有する電子部品
および電気的に接続する半田部をセンサ用磁極部の外径
から外側および主磁極部の外径より内側の範囲にある空
間部に位置させる構成により、空間部を有効に活用でき
るため、無刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱
硬化性樹脂の量も削減できる。したがって、一層の小型
化・軽量化・低コスト化した無刷子電動機を提供でき
る。
【0067】また、磁石回転子の着磁において、主磁極
部とセンサ用磁極部の磁極をずらすことを可能とするこ
とによって、通電タイミングを容易に変更できるので、
1種類のプリント基板にて、搭載する商品の使用に応じ
て任意の特性が得られることになり、回転方向変更対応
など従来標準化が困難であったプリント基板の標準化が
図れるので、より低コストの無刷子電動機を提供でき
る。
【0068】また、磁石回転子の着磁はセンサ用磁極部
の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行うことによっ
て、主磁極部におけるセンサ用磁極部近傍の磁束量の低
下が抑制可能となるので、固定子鉄心に鎖交する磁束量
は増加することとなり、より一層の低消費電力化のでき
る無刷子電動機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図
【図2】(a)同無刷子電動機の磁石回転子成形時の要
部平面断面図 (b)同無刷子電動機の磁石回転子成形時の要部縦断面
【図3】(a)同無刷子電動機の磁石回転子の平面図 (b)同無刷子電動機の磁石回転子の縦断面図
【図4】本発明の実施例2の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図
【図5】(a)同無刷子電動機の磁石回転子成形時の要
部平面断面図 (b)同無刷子電動機の磁石回転子成形時の要部縦断面
【図6】(a)同無刷子電動機の磁石回転子の平面図 (b)同無刷子電動機の磁石回転子の縦断面図
【図7】本発明の実施例3の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図
【図8】同無刷子電動機の軸方向異方性焼結磁石を用い
た磁石回転子の縦断面図
【図9】従来の無刷子電動機の構造を示す縦断面図
【図10】同無刷子電動機の固定子、磁石回転子および
プリント基板を示す分解斜視図
【符号の説明】
1 固定子 2 インシュレータ 3 電機子巻線 4 固定子鉄心 5 フェライト樹脂マグネット 6 主磁極部 7 センサ用磁極部 8 磁石回転子 9 シャフト 10 プリント基板 11 ホールIC 12 駆動IC 12a 接続脚 12b 半田部 13 電子部品 13a 2mm以上の高さを有する電子部品 14 軸受け 15 保持部 15a 突部 16 熱硬化性樹脂 17 ブラケット 18 空間部 19 成型金型 20 主磁極部配向用磁石 21 主磁極部配向用磁性材 22 ゲート 23 溝部 24 磁石回転子 25 センサ用磁極部 26 成型金型 27 センサ用磁極部配向用磁石 28 フェライト焼結極異方性磁石 29 フェライト焼結等方性磁石 30 磁石回転子 31 熱可塑性樹脂 32 主磁極部 33 センサ用磁極部 34 フェライト焼結軸方向異方性磁石 35 磁石回転子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年3月9日(2000.3.9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】磁石は形状面からはリング型磁石とセグメ
ント型磁石に区分され、セグメント型磁石の方が磁束密
度は高い。また、磁性粉体を金型内で成型するときに磁
場をかけて配向するか、磁場をかけないで配向しないか
によって、異方性磁石、等方性磁石に区分され、磁場を
かけて得られる異方性磁石には、磁性粉体微粒子の磁化
容易軸の向きによってラジアル異方性磁石と極異方性磁
石と軸方向異方性に区分され、極異方性磁石はラジアル
異方性磁石よりも20%程度磁束密度が高く、着磁波形
は正弦波となるので、低振動化、高出力および高効率化
には極異方性磁石が用いられるようになってきた。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】また、ホールIC60にて確実に磁極位置
を検出するためなどに、磁石58の軸方向長さが固定子
鉄心51に軸方向長さよりも異常に長くなった場合、固
定子鉄心51が磁気飽和を生じるので、誘起電圧位相が
センサ信号よりも進むとともに、誘起電圧波形のピーク
が凹状に歪むため、通電位相が遅れ、消費電力が異常に
上昇し、出力が低下し、トルクリップルおよびトルク変
化率が大きくなり、回転方向の振動が大きくなるという
課題があり、常に固定子鉄心の磁気飽和を抑え、最適な
通電位相で動作し、低消費電力で、出力低下が抑制され
たトルクリップル・トルク変化率の小さい低振動の無刷
子電動機が要求されている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0052
【補正方法】変更
【補正内容】
【0052】(実施例3)図7および図8に示すよう
に、30は磁石回転子で、フェライト焼結極異方性磁石
28よりなる主磁極部32とフェライト焼結等方性磁石
29よりなるセンサ用磁極部33とシャフト9がPBT
などの熱可塑性樹脂31で一体的に成形固化されて構成
され、フェライト焼結極異方性磁石28とフェライト焼
結等方性磁石29は軸方向に並んで位置している。ま
た、フェライト焼結等方性磁石29の外径から外側およ
びフェライト焼結極異方性磁石28の外径より内側の範
囲に空間部18を設けている。また、プリント基板10
への駆動IC12などの配置は、ホールIC11は、フ
ェライト焼結等方性磁石29に対向した位置に、駆動I
C12についてはプリント基板10に電気的に接続する
接続脚12aの長さ(プリント基板10の端面からの高
さ)が2mm以上のため、接続脚12aのプリント基板
10への半田部12bが空間部18に位置するよう配置
され、同様に電子部品13の中で高さが2mm以上ある
ツェナーダイオード、コンデンサなどの電子部品13a
についても空間部18に位置するよう配置されている。
その他の構成は実施例1と同一である。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年6月21日(2000.6.2
1)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 無刷子電動機
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にルームエアコ
ンや給湯機や換気扇などの送風ファン駆動源として用い
られる小型電動機の一種である無刷子電動機に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、この種の無刷子電動機は、小型
化、低コスト化、部品点数・加工工数の削減を実現した
上で高品質、高出力および高効率化が強く要求されてい
る。無刷子電動機の高出力および高効率化は、固定子は
磁気飽和限界までスロット面積を拡げるとともに、高密
度実装巻線により実現し、また、回転子は磁束密度の高
い磁石を使用することにより対処されている。さらに、
最近では多極化することによって高効率化を実現してい
る。
【0003】磁石は形状面からはリング型磁石とセグメ
ント型磁石に区分され、セグメント型磁石の方が磁束密
度は高い。また、磁性粉体を金型内で成型するときに磁
場をかけて配向するか、磁場をかけないで配向しないか
によって、異方性磁石、等方性磁石に区分され、磁場を
かけて得られる異方性磁石には、磁性粉体微粒子の磁化
容易軸の向きによってラジアル異方性磁石と極異方性磁
石と軸方向異方性に区分され、極異方性磁石はラジアル
異方性磁石よりも20%程度磁束密度が高く、着磁波形
は正弦波となるので、低振動化、高出力および高効率化
には極異方性磁石が用いられるようになってきた。
【0004】従来、この種の無刷子電動機について、図
9および図10を参照しながら説明する。
【0005】図に示すように、固定子54は、6つのス
ロットを有する固定子鉄心51を一体成形あるいは軸方
向からの挟み込みによりインシュレータ52にて絶縁
し、電機子巻線53を直接巻装して構成され、磁石回転
子55は、シャフト56を圧入した回転子鉄心57に4
枚のフェライト異方性セグメント磁石58を貼り付け、
フェライト異方性セグメント磁石58の軸方向長さは固
定子鉄心51の軸方向長さ以上と構成され、59は磁石
回転子55の磁極位置を検出するための位置検出素子で
あるホールIC60および電機子巻線53への通電を制
御する駆動IC61を搭載したプリント基板であり、ホ
ールIC60はフェライト異方性セグメント磁石58の
漏れ磁束を検出する構成であった。しかし、このような
6スロット4極の無刷子電動機では、極端な高効率化は
できないため、固定子鉄心51のスロット数を6スロッ
トから9スロットあるいは12スロットにし、磁石回転
子55の極数を4極から8極にすることによって、高効
率化する構成が提案されてきている。しかしながら、磁
石回転子55の極数を4極から8極に増やすことによっ
て、磁石回転子55の加工工数は2倍になってしまうた
め、コスト高となるので、リング型磁石である極異方性
磁石の採用が増えてきている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】プリント基板59を電
動機内部に内蔵し、ホールIC60を用いて磁石回転子
55の磁極位置を検出する場合、磁石58の軸方向長さ
の少なくともプリント基板59側は固定子鉄心51に巻
装された電機子巻線53の軸方向長さ以上とする必要が
ある。しかしながら、この方法では固定子鉄心51の軸
方向中心と磁石58の軸方向中心がずれるので、磁気中
心がずれ、固定子鉄心51と磁石58との磁力において
軸方向にアンバランスを生じて、軸方向の振動が大きく
なるという課題があり、固定子鉄心と極異方性磁石の磁
気中心がずれることなく、軸方向の振動が抑制され、プ
リント基板を内蔵した無刷子電動機が要求されている。
【0007】また、磁石58の軸方向長さをプリント基
板59の反対側へも同様に長くすれば、磁石58と固定
子鉄心51の磁気中心のずれは無くなるが、無刷子電動
機の軸方向長さが長くなりすぎ、小型化できないという
課題があり、小型化できる無刷子電動機が要求されてい
る。
【0008】また、ホールIC60にて確実に磁極位置
を検出するためなどに、磁石58の軸方向長さが固定子
鉄心51に軸方向長さよりも異常に長くなった場合、固
定子鉄心51が磁気飽和を生じるので、誘起電圧位相が
センサ信号よりも進むとともに、誘起電圧波形のピーク
が凹状に歪むため、通電位相が遅れ、消費電力が異常に
上昇し、出力が低下し、トルクリップルおよびトルク変
化率が大きくなり、回転方向の振動が大きくなるという
課題があり、常に固定子鉄心の磁気飽和を抑え、最適な
通電位相で動作し、低消費電力で、出力低下が抑制され
たトルクリップル・トルク変化率の小さい低振動の無刷
子電動機が要求されている。
【0009】また、無刷子電動機を搭載する商品によっ
て回転方向の変更や特性を若干変更するために、転流タ
イミングなどを変更する。このときホールIC60の実
装位置をずらす必要があるが、駆動IC61を実装する
プリント基板59の場合、基板面積の制約から1種類の
プリント基板58では対応できないという課題があり、
転流タイミングが搭載される商品の仕様によって自由に
調整できる無刷子電動機が要求されている。
【0010】また、環状の回転子鉄心の外周部にリング
状の第1永久磁石を接着固定し、回転子鉄心の端面にセ
ンサ用の第2永久磁石を接着固定した無刷子電動機(特
開平10−322999号公報参照)の構成が開示され
ているが、その目的は電気絶縁体が干渉しない自由な位
置に磁気センサーを配置することであり、この構成の無
刷子電動機では、回転子鉄心への永久磁石の接着固定を
2回行う必要があり、品質の安定した接着固定を行うに
は、高温炉を使用して約1時間程度を要するため、加工
工数が増大するという課題があり、特に第2永久磁石の
接着固定の位置については、少量の位置ずれでも重量ア
ンバランスを生じたり、センサ信号の変化間隔が均等に
ならないという課題があるため、磁石回転子の加工工数
の増大を抑制でき、重量アンバランスやセンサ信号の不
均一を抑制できる高品質・高性能の無刷子電動機が要求
されている。
【0011】さらに、通常このような磁石回転子の着磁
は主磁極である第1永久磁石の着磁を行った後に、セン
サ用磁極である第2永久磁石の着磁を行うが、無刷子電
動機を小型化するために、第2永久磁石を薄くした場
合、第2永久磁石の着磁の際に、第1永久磁石に反磁界
を生じ、磁束量が低下し、消費電力の上昇、出力の低下
を招くという課題があり、磁束量の低下が抑制できる着
磁が可能な無刷子電動機が要求されている。
【0012】また、特開平10−322999号公報に
は開示されていないが、第1永久磁石に焼結極異方性磁
石を使用する場合、回転子鉄心は不要であるが、回転子
鉄心に接着する場合、焼結極異方性磁石の内径研磨が必
須となる。しかし、焼結極異方性磁石の内径研磨は加工
が困難であるため、コストが異常に高くなるという課題
があり、磁石の内径研磨を施さなくてもシャフトに磁石
を固定でき、低コストで高出力・高効率の無刷子電動機
が要求されている。
【0013】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、振動が大きくなるなどの特性劣化を生じ
ることなく、コストおよび加工工数を低減でき、また、
電子部品を実装したプリント基板を内蔵しても、小型化
・軽量化・低消費電力化・高品質化でき、また、無刷子
電動機を搭載する商品の仕様に応じて、通電タイミング
を容易に変更でき、また、電子部品を実装したプリント
基板を内蔵しても、小型化・磁束量の低下が抑制できる
着磁を可能とすることのできる無刷子電動機を提供する
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の無刷子電動機は
上記目的を達成するために、主磁極部と、この主磁極部
の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネ
ットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性に磁
性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子の
構成としたものである。
【0015】本発明によれば、固定子鉄心の磁気中心と
主磁極部の磁気中心を合わすことができ、また、振動が
大きくなるなどの特性劣化を生じることなく、コストお
よび加工工数が低減でき、小型化した無刷子電動機が得
られる。
【0016】また他の手段は、主磁極部と、この主磁極
部の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグ
ネットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異
方性に磁性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石
回転子の構成としたものである。
【0017】本発明によれば、センサ用磁極部の軸方向
長さを短くでき、固定子鉄心の磁気中心と主磁極部の磁
気中心を合わすことができ、また、振動が大きくなるな
どの特性劣化を生じることなく、コストおよび加工工数
が低減でき、小型化した無刷子電動機が得られる。
【0018】また他の手段は、主磁極部を焼結極異方性
磁石で形成し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも
小さい焼結等方性磁石で形成し、シャフトに樹脂で一体
成形した磁石回転子の構成としたものである。
【0019】本発明によれば、焼結極異方性磁石の使用
により、磁石の軸方向長さを短くするなど磁石ボリュー
ムを減らしても磁束量を増加でき、樹脂成形金型内にシ
ャフト・焼結極異方性磁石・センサ用焼結磁石を位置決
めセットし、樹脂成形にて製造するので、回転子鉄心を
不要にでき、重量アンバランスやセンサ信号の不均一を
抑制できる。また、固定子鉄心の磁気中心と主磁極部の
磁気中心を合わすことができ、また、振動が大きくなる
などの特性劣化を生じることなく、コストおよび加工工
数が低減でき、小型化・軽量化・低消費電力化・高品質
化・高性能化した無刷子電動機が得られる。
【0020】また他の手段は、主磁極部を焼結極異方性
磁石で形成し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも
小さい軸方向異方性の焼結磁石で形成し、シャフトに樹
脂で一体成形した磁石回転子の構成としたものである。
【0021】本発明によれば、センサ用磁極部を軸方向
異方性の焼結磁石にすることによって、軸方向長さを短
くでき、樹脂成形金型内にシャフト・焼結極異方性磁石
・センサ用焼結磁石を位置決めセットし、樹脂成形にて
製造するので、回転子鉄心を不要にでき、重量アンバラ
ンスやセンサ信号の不均一を抑制できる。また、固定子
鉄心の磁気中心と主磁極部の磁気中心を合わすことがで
き、振動が大きくなるなどの特性劣化を生じることな
く、コストが低減でき、より小型化・低消費電力化した
無刷子電動機が得られる。
【0022】また他の手段は、2mm以上の高さを有す
る電子部品または電子部品を電気的に接続する半田部を
センサ用磁極部の外径から外側および主磁極部の外径よ
り内側の範囲にある空間部に位置させた無刷子電動機の
構成としたものである。
【0023】本発明によれば、センサ用磁極部の外径か
ら外側および主磁極部の外径より内側の範囲にある空間
部を有効に活用でき、また、振動が大きくなるなどの特
性劣化を生じることなく、コストが低減でき、一層の小
型化・軽量化した無刷子電動機が得られる。
【0024】また他の手段は、磁石回転子の着磁は主磁
極部とセンサ用磁極部の磁極をずらしたことを特徴とす
る無刷子電動機の構成としたものである。
【0025】本発明によれば、1種類のプリント基板に
おいて、搭載する商品の使用に応じて通電タイミングを
容易に変更できる無刷子電動機が得られる。
【0026】また他の手段は、磁石回転子の着磁はセン
サ用磁極部の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行っ
たことを特徴とする無刷子電動機の構成としたものであ
る。
【0027】本発明によれば、センサ用磁極部を形成す
る磁石の軸方向長さをより短くでき、また、主磁極部の
磁束量の低下が抑制可能で、より一層の小型化・低消費
電力化できるの無刷子電動機が得られる。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明は、主磁極部と、この主磁
極部の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マ
グネットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性
に磁性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転
子の構成としたものであり、固定子鉄心の磁気中心と回
転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致し、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になり、部品点数
が削減するという作用を有する。
【0029】また、主磁極部と、この主磁極部の内径よ
り小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネットで主
磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異方性に磁性
粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子の構
成としたものであり、センサ用磁極部の軸方向長さが短
くなり、固定子鉄心の磁気中心と回転トルクを発生する
主磁極部の磁気中心とが一致し、磁気飽和が抑制され、
鎖交磁束が正弦波になり、部品点数が削減するという作
用を有する。
【0030】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい焼結
等方性磁石で形成し、シャフトに樹脂で一体成形した磁
石回転子の構成としたものであり、適正な鎖交磁束を確
保した上で磁石の軸方向長さを短くするなど磁石ボリュ
ームを減少でき、固定子鉄心の磁気中心と回転トルクを
発生する主磁極部の磁気中心とが一致し、磁気飽和が抑
制され、鎖交磁束が正弦波になり、焼結極異方性磁石お
よびセンサ用磁極部を形成する焼結磁石の内径研磨およ
び接着が不要になるとともに、主磁極部、センサ用磁極
部の位置が容易かつ正確に決まり、磁石回転子を製造す
る時間が大幅に短縮できるという作用を有する。
【0031】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい軸方
向異方性の焼結磁石で形成し、シャフトに樹脂で一体成
形した磁石回転子の構成としたものであり、適正な鎖交
磁束を確保した上で磁石の軸方向長さを短くするなど磁
石ボリュームを減少できるとともに、センサ用磁極部の
軸方向長さも短くでき、固定子鉄心の磁気中心と回転ト
ルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致し、磁気飽
和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になり、焼結極異方性
磁石およびセンサ用磁極部を形成する焼結磁石の内径研
磨および接着が不要になるとともに、主磁極部、センサ
用磁極部の位置が容易かつ正確に決まり、磁石回転子を
製造する時間が大幅に短縮できるという作用を有する。
【0032】また、2mm以上の高さを有する電子部品
または電子部品を電気的に接続する半田部をセンサ用磁
極部の外径から外側および主磁極部の外径より内側の範
囲にある空間部に位置させた無刷子電動機の構成とした
ものであり、センサ用磁極部の外径から外側および主磁
極部の外径より内側の範囲にある空間部を有効的に活用
できるという作用を有する。
【0033】また、磁石回転子の着磁は主磁極部とセン
サ用磁極部の磁極をずらしたことを特徴とする無刷子電
動機の構成としたものであり、通電タイミングを容易に
変更できるという作用を有する。
【0034】また、磁石回転子の着磁はセンサ用磁極部
の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行ったことを特
徴とする無刷子電動機の構成としたものであり、センサ
用磁極部を形成する磁石の軸方向長さをより短くでき、
主磁極部の磁束量の低下が抑制可能となるという作用を
有する。
【0035】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0036】
【実施例】(実施例1)図1〜図3に示すように、1は
複数のスロットを有する固定子鉄心4に絶縁材にて形成
されたインシュレータ2を介して電機子巻線3を巻装し
た固定子で、固定子1は熱硬化性樹脂16にてモールド
成形されて外被を形成しており、17はブラケットで軸
受け14を保持している。10はホールIC11、駆動
IC12および電子部品13などを実装したプリント基
板で、8は磁石回転子であり、フェライト樹脂マグネッ
ト5を使用し、磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易
軸が極配向された主磁極部6と、シャフト9の軸方向に
並び、磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸が配向
されていない等方性のセンサ用磁極部7と保持部15よ
り一体的に構成され、主磁極部6とセンサ用磁極部7の
境界には環状の溝部23が設けてあり、センサ用磁極部
7の外径は主磁極部6の内径よりも小さく、センサ用磁
極部7の外径から外側および主磁極部6の外径より内側
の範囲に空間部18を設けている。また、プリント基板
10への駆動IC12などの配置は、ホールIC11は
センサ用磁極部7に対向した位置に、駆動IC12につ
いてはプリント基板10に電気的に接続する接続脚12
aの長さ(プリント基板10の端面からの高さ)が2m
m以上のため、接続脚12aのプリント基板10への半
田部12bが空間部18に位置するよう配置され、同様
に電子部品13の中で高さが2mm以上あるツェナーダ
イオード、コンデンサなどの電子部品13aについても
空間部18に位置するよう配置されている。
【0037】以上のように構成された無刷子電動機の電
動機本体内部の磁石回転子8について説明する。磁石回
転子8は図2(a)および図2(b)に示すような成型
金型19にて製造される。図2(a)は磁石回転子8成
形時の要部平面断面図で、図2(b)は磁石回転子8成
形時の要部縦断面図である。図において、20は主磁極
部を極配向するための主磁極部配向用磁石で、21は同
様に主磁極部を極配向するための主磁極部配向用磁性材
で、22は融解した樹脂フェライトマグネット5を注入
するゲートであり、シャフト9を成型金型19内にセッ
トし、上型を締め、ゲート22より融解したフェライト
樹脂マグネット5を注入する。このとき、回転トルクを
発生させるための主磁極部6は主磁極部配向用磁石20
および主磁極部配向用磁性材21によって、磁性粉体で
あるフェライト微粒子の磁化容易軸が極配向となるよう
異方化される。また、センサ用磁極部7は溝部23によ
って主磁極部配向用磁石20の影響をあまり受けないた
めフェライト微粒子の磁化容易軸がランダムな状態であ
る等方性となり、同様に保持部15も等方性である。そ
して、成型金型19内で冷却固化して磁石回転子8の成
形が完了する。完成された磁石回転子8は着磁状態であ
るため、いったん空真コイル(図示せず)で脱磁し、磁
石回転子8の保持部15の突部15aに当てるように軸
受け14をシャフト9に圧入した後、着磁ヨークにて、
主磁極部6を着磁してからセンサ用磁極部7をシャフト
9の軸方向から平面着磁して磁石回転子8が完成する。
なお、図において磁束の配向を示す二点鎖線は仮想線で
ある。
【0038】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部6と、この主磁極部6の内径より小さい外
径のセンサ用磁極部7とを同一のフェライト樹脂マグネ
ット5で主磁極部6を極配向、センサ用磁極部7を等方
性に磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸の配向を
形成しながら一体成形した磁石回転子8の構成とするこ
とによって、固定子鉄心4の磁気中心と回転トルクを発
生する主磁極部6の磁気中心とが一致するので、軸方向
の振動の発生が抑制できる。また、磁気飽和が抑制さ
れ、鎖交磁束が正弦波になるため、常に誘起電圧位相に
対して最適な通電位相で運転できるので、トルクリップ
ル・トルク変化率の増大が抑制され、回転方向の振動の
増大が抑制される。また、部品点数および加工工数が削
減するため、コスト低減ができる。したがって、低コス
ト・低振動・小型化の無刷子電動機が得られる。
【0039】また、2mm以上の高さを有する電子部品
13aおよび駆動IC12の接続脚12aなどを電気的
に接続する半田部12bをセンサ用磁極部7の外径から
外側および主磁極部6の外径より内側の範囲にある空間
部18に位置させる構成とすることによって、センサ用
磁極部7の外径から外側および主磁極部6の外径より内
側の範囲にある空間部18を有効に活用できるため、無
刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱硬化性樹脂
16の量も削減できる。したがって、一層の小型化・軽
量化・低コスト化した無刷子電動機が得られる。
【0040】(実施例2)図4〜図6に示すように、2
4は磁石回転子であり、フェライト樹脂マグネット5を
使用し、磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸が極
配向された主磁極部6と、シャフト9の軸方向に並び、
磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸が軸方向に配
向されている軸方向異方性のセンサ用磁極部25と保持
部15より一体的に構成されており、その他の構成は実
施例1と同一である。
【0041】以上のように構成された無刷子電動機の電
動機本体内部の磁石回転子24について説明する。磁石
回転子24は図5(a)は磁石回転子24成形時の要部
平面断面図で、図5(b)は磁石回転子24成形時の要
部縦断面図である。図において、20は主磁極部を極配
向するための主磁極部配向用磁石で、21は同様に主磁
極部を極配向するための主磁極部配向用磁性材で、27
はセンサ用磁極部25を軸方向に配向するためのセンサ
用磁極部配向用磁石で、22は融解したフェライト樹脂
マグネット5を注入するゲートであり、シャフト9を成
型金型26内にセットし、上型を締め、ゲート22より
融解したフェライト樹脂マグネット5を注入する。この
とき、回転トルクを発生させるための主磁極部6は主磁
極配向用磁石20および主磁極配向用磁性材21によっ
て、フェライト微粒子の磁化容易軸が極配向となるよう
異方化される。また、センサ用磁極部25はセンサ用磁
極部配向用磁石27によって、フェライト微粒子の磁化
容易軸が軸方向配向となるよう異方化される。そして、
成型金型26内で冷却固化して磁石回転子24の成形が
完了する。完成された磁石回転子24は着磁状態である
ため、いったん空真コイル(図示せず)で脱磁し、磁石
回転子24の保持部15の突部15aに当てるように軸
受け14をシャフト9に圧入した後、着磁ヨークにて、
センサ用磁極部25をシャフト9の軸方向から平面着磁
してから主磁極部6を着磁して磁石回転子24組が完成
する。また、センサ用磁極部25の着磁と主磁極部6の
着磁において、磁極をずらして着磁することができるよ
うな着磁ヨークの構造としておく。なお、図において磁
束の配向を示す二点鎖線は仮想線である。
【0042】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部6と、この主磁極部6の内径より小さい外
径のセンサ用磁極部25とを同一のフェライト樹脂マグ
ネット5で主磁極部6を極配向、センサ用磁極部25を
軸方向異方性に磁性粉体であるフェライト微粒子の磁化
容易軸の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子2
4の構成とすることによって、固定子鉄心4の磁気中心
と回転トルクを発生する主磁極部6の磁気中心とが一致
するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に
誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転できるの
で、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制され、
回転方向の振動の増大が抑制される。また、部品点数お
よび加工工数の削減ができ、センサ用磁極部25が軸方
向に異方化していることから軸方向長さを短くしてもホ
ールIC11で検出できる磁束量は確保できるため、コ
スト低減・小型化がさらにできる。また、センサ用磁極
部25が軸方向に異方化していることから、センサ用磁
極部25の着磁電圧を下げることができるので、加工に
要する電力が削減できるとともに、主磁極部6における
センサ用磁極部25近傍の磁束量の低下が抑制可能とな
るので、固定子鉄心4に鎖交する磁束量は増加する。し
たがって、低振動、より一層の低コスト・小型化・低消
費電力の無刷子電動機が得られる。
【0043】また、磁石回転子24の着磁において、主
磁極部6とセンサ用磁極部25の磁極をずらすことを可
能とすることによって、通電タイミングを容易に変更で
きるので、1種類のプリント基板10にて、搭載する商
品の使用に応じて任意の特性が得られることになり、回
転方向変更対応など従来標準化が困難であったプリント
基板10の標準化が図れるので、より低コストの無刷子
電動機が得られる。
【0044】また、磁石回転子24の着磁はセンサ用磁
極部25の着磁を行った後に、主磁極部6の着磁を行う
ことによって、主磁極部6におけるセンサ用磁極部25
近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、固定子鉄心
4に鎖交する磁束量は増加することとなり、より一層の
低消費電力化のできる無刷子電動機が得られる。
【0045】(実施例3)図7および図8に示すよう
に、30は磁石回転子で、フェライト焼結極異方性磁石
28よりなる主磁極部32とフェライト焼結等方性磁石
29よりなるセンサ用磁極部33とシャフト9がPBT
などの熱可塑性樹脂31で一体的に成形固化されて構成
され、フェライト焼結極異方性磁石28とフェライト焼
結等方性磁石29は軸方向に並んで位置している。ま
た、フェライト焼結等方性磁石29の外径から外側およ
びフェライト焼結極異方性磁石28の外径より内側の範
囲に空間部18を設けている。また、プリント基板10
への駆動IC12などの配置は、ホールIC11は、フ
ェライト焼結等方性磁石29に対向した位置に、駆動I
C12についてはプリント基板10に電気的に接続する
接続脚12aの長さ(プリント基板10の端面からの高
さ)が2mm以上のため、接続脚12aのプリント基板
10への半田部12bが空間部18に位置するよう配置
され、同様に電子部品13の中で高さが2mm以上ある
ツェナーダイオード、コンデンサなどの電子部品13a
についても空間部18に位置するよう配置されている。
その他の構成は実施例1と同一である。
【0046】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部32をフェライト焼結極異方性磁石28で
形成し、センサ用磁極部33を主磁極部32の外径より
も小さいフェライト焼結等方性磁石29で形成し、主磁
極部32とセンサ用磁極部33は軸方向に並んで位置し
た磁石回転子30の構成とすることによって、適正な鎖
交磁束を確保した上で主磁極部32の軸方向長さを短く
するなど磁石ボリュームを減少でき、固定子鉄心4の磁
気中心と回転トルクを発生する主磁極部32の磁気中心
とが一致するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。
また、磁気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるた
め、常に誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転で
きるので、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制
され、回転方向の振動の増大が抑制される。また、磁石
ボリュームを減らすことができるため、コスト低減・小
型化・軽量化ができる。したがって、低コスト・低振動
・小型化・軽量化の無刷子電動機が得られる。
【0047】また、フェライト焼結極異方性磁石28よ
りなる主磁極部32とフェライト焼結等方性磁石29よ
りなるセンサ用磁極部33とシャフト9がPBTなどの
熱可塑性樹脂31で一体的に成形固化して磁石回転子3
0を構成することによって、フェライト焼結極異方性磁
石28およびフェライト焼結等方性磁石29の内径研磨
および積層された回転子鉄心と、回転子鉄心へのシャフ
ト9の圧入が不要となるため、磁石が安価に安定生産が
できるとともに、部品点数の削減ができ、磁石回転子3
0が完成するまでの加工時間の削減ができる。さらに、
樹脂成形金型にて全ての部品の外形基準にて位置決めし
て製造するので、重量アンバランスやセンサ信号の不均
一を抑制できる。したがって、より安価で、低振動化・
小型化・軽量化・低消費電力化・高品質化・高性能化し
た無刷子電動機が得られる。
【0048】また、2mm以上の高さを有する電子部品
13aおよび駆動IC12の接続脚12aなどを電気的
に接続する半田部12bをセンサ用磁極部33であるフ
ェライト焼結等方性磁石29の外径から外側および主磁
極部32であるフェライト焼結極異方性磁石28の外径
より内側の範囲にある空間部18に位置させる構成とす
ることによって、フェライト焼結等方性磁石29の外径
から外側およびフェライト焼結極異方性磁石28の外径
より内側の範囲にある空間部18を有効に活用できるた
め、無刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱硬化
性樹脂16の量も削減できる。したがって、一層の小型
化・軽量化・低コスト化した無刷子電動機が得られる。
【0049】なお、実施例3ではセンサ用磁極部33と
してフェライト焼結等方性磁石29を使用したが、フェ
ライト焼結軸方向異方性磁石34を使用して磁石回転子
35としてもよく、その場合はセンサ用磁極部33の軸
方向長さも短くできる。さらに、センサ用磁極部33の
着磁電圧も下げることが可能となり、加工に要する電力
が削減できるとともに、主磁極部32におけるセンサ用
磁極部33近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、
固定子鉄心4に鎖交する磁束量は増加する。したがっ
て、低振動、より一層の低コスト・小型化・軽量化・低
消費電力の無刷子電動機が得られる。
【0050】また、センサ用磁極部33であるフェライ
ト焼結等方性磁石29の外径は主磁極部32であるフェ
ライト焼結極異方性磁石28の内径よりも小さくした磁
石回転子の構成とすることによって、磁石ボリュームを
減らすことができるとともに、空間部18の容積を増加
できるので、コスト低減・軽量化および内蔵する電子部
品13の選択範囲の拡大、特殊仕様の追加が可能とな
る。したがって、より一層高性能化した無刷子電動機が
得られる。
【0051】また、主磁極部32であるフェライト焼結
極異方性磁石28の内径にセンサ用磁極部33であるフ
ェライト焼結等方性磁石29を嵌合した磁石回転子の構
成とすることによって、磁石回転子の軸方向長さを短く
でき、センサ用磁極部の位置決めが容易となり、重量ア
ンバランスやセンサ信号の不均一を抑制できる。したが
って、低振動、一層の低コスト・小型化・軽量化・低消
費電力の無刷子電動機が得られる。
【0052】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、主磁極部と、この主磁極部の内径より小さ
い外径のセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネットで主
磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性に磁性粉体微
粒子の磁化容易軸の配向を形成しながら一体成形した磁
石回転子の構成により、固定子鉄心の磁気中心と回転ト
ルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致するので、
軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁気飽和が抑
制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に誘起電圧位
相に対して最適な通電位相で運転できるので、トルクリ
ップル・トルク変化率の増大が抑制され、回転方向の振
動の増大が抑制される。また、部品点数および加工工数
が削減するため、コスト低減ができる。したがって、低
コスト・低振動・小型化の無刷子電動機を提供できる。
【0053】また、主磁極部と、この主磁極部の内径よ
り小さい外径のセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネッ
トで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異方性
に磁性粉体微粒子の磁化容易軸の配向を形成しながら一
体成形した磁石回転子の構成としても、固定子鉄心の磁
気中心と回転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが
一致するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。ま
た、磁気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるた
め、常に誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転で
きるので、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制
され、回転方向の振動の増大が抑制される。また、部品
点数および加工工数の削減ができる。さらに、センサ用
磁極部が軸方向に異方化していることから軸方向長さを
短くしてもホールICで検出できる磁束量は確保できる
ため、コスト低減・小型化がさらにできる。また、セン
サ用磁極部の着磁電圧を下げることができるので、加工
に要する電力が削減できるとともに、主磁極部における
センサ用磁極部近傍の磁束量の低下が抑制可能となるの
で、固定子鉄心に鎖交する磁束量は増加する。したがっ
て、低振動、より一層の低コスト・小型化・低消費電力
の無刷子電動機を提供できる。
【0054】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい焼結
等方性磁石で形成し、主磁極部とセンサ用磁極部は軸方
向に並んで位置した磁石回転子の構成としても、適正な
鎖交磁束を確保した上で主磁極部の軸方向長さを短くす
るなど磁石ボリュームを減少でき、固定子鉄心の磁気中
心と回転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致
するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に
誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転できるの
で、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制され、
回転方向の振動の増大が抑制され、コスト低減・小型化
・軽量化ができる。したがって、低コスト・低振動・小
型化・軽量化の無刷子電動機を提供できる。
【0055】また、軸方向異方性焼結磁石をセンサ用磁
極部に使用して磁石回転子を構成することにより、セン
サ用磁極部の軸方向長さも短くでき、センサ用磁極部の
着磁電圧も下げることが可能となり、加工に要する電力
が削減できるとともに、主磁極部におけるセンサ用磁極
部近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、固定子鉄
心に鎖交する磁束量は増加する。したがって、低振動、
より一層の低コスト・小型化・軽量化・低消費電力の無
刷子電動機を提供できる。
【0056】また、焼結極異方性磁石よりなる主磁極部
と焼結磁石よりなるセンサ用磁極部とシャフトが樹脂で
一体的に成形固化して磁石回転子を構成することによっ
て、主磁極部およびセンサ用磁極部を構成する磁石の内
径研磨および積層された回転子鉄心と、回転子鉄心への
シャフトの圧入が不要となるため、磁石が安価に安定生
産ができるとともに、部品点数の削減ができ、磁石回転
子が完成するまでの加工時間の削減ができる。さらに、
樹脂成形金型にて全ての部品の外形基準にて位置決めし
て製造するので、重量アンバランスやセンサ信号の不均
一を抑制できる。したがって、より安価で、低振動化・
小型化・軽量化・低消費電力化・高品質化・高性能化し
た無刷子電動機を提供できる。
【0057】また、2mm以上の高さを有する電子部品
および電気的に接続する半田部をセンサ用磁極部の外径
から外側および主磁極部の外径より内側の範囲にある空
間部に位置させる構成により、空間部を有効に活用でき
るため、無刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱
硬化性樹脂の量も削減できる。したがって、一層の小型
化・軽量化・低コスト化した無刷子電動機を提供でき
る。
【0058】また、磁石回転子の着磁において、主磁極
部とセンサ用磁極部の磁極をずらすことを可能とするこ
とによって、通電タイミングを容易に変更できるので、
1種類のプリント基板にて、搭載する商品の使用に応じ
て任意の特性が得られることになり、回転方向変更対応
など従来標準化が困難であったプリント基板の標準化が
図れるので、より低コストの無刷子電動機を提供でき
る。
【0059】また、磁石回転子の着磁はセンサ用磁極部
の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行うことによっ
て、主磁極部におけるセンサ用磁極部近傍の磁束量の低
下が抑制可能となるので、固定子鉄心に鎖交する磁束量
は増加することとなり、より一層の低消費電力化のでき
る無刷子電動機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図
【図2】(a)同無刷子電動機の磁石回転子の成形時の
要部平面断面図 (b)同無刷子電動機の磁石回転子の成形時の要部縦断
面図
【図3】(a)同無刷子電動機の磁石回転子の平面断面
図 (b)同無刷子電動機の磁石回転子の縦断面図
【図4】本発明の実施例2の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図
【図5】(a)同無刷子電動機の磁石回転子の成形時の
要部平面断面図 (b)同無刷子電動機の磁石回転子の成形時の要部縦断
面図
【図6】(a)同無刷子電動機の磁石回転子の平面断面
図 (b)同無刷子電動機の磁石回転子の縦断面図
【図7】本発明の実施例3の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図
【図8】同無刷子電動機の軸方向異方性焼結磁石を用い
た磁石回転子の縦断面図
【図9】従来の無刷子電動機の構造を示す縦断面図
【図10】同無刷子電動機の固定子、磁石回転子および
プリント基板を示す分解斜視図
【符号の説明】 1 固定子 2 インシュレータ 3 電機子巻線 4 固定子鉄心 5 フェライト樹脂マグネット 6 主磁極部 7 センサ用磁極部 8 磁石回転子 9 シャフト 10 プリント基板 11 ホールIC 12 駆動IC 12a 接続脚 12b 半田部 13 電子部品 13a 2mm以上の高さを有する電子部品 14 軸受け 15 保持部 15a 突部 16 熱硬化性樹脂 17 ブラケット 18 空間部 19 成型金型 20 主磁極部配向用磁石 21 主磁極部配向用磁性材 22 ゲート 23 溝部 24 磁石回転子 25 センサ用磁極部 26 成型金型 27 センサ用磁極部配向用磁石 28 フェライト焼結極異方性磁石 29 フェライト焼結等方性磁石 30 磁石回転子 31 熱可塑性樹脂 32 主磁極部 33 センサ用磁極部 34 フェライト焼結軸方向異方性磁石 35 磁石回転子

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定
    子と、極異方性磁石を用いた磁石回転子と、ホールIC
    などの電子部品を実装したプリント基板を内蔵した無刷
    子電動機であって、前記磁石回転子は樹脂マグネットで
    一体成形されるとともに、極配向された主磁極部と、こ
    の主磁極部の内径よりも小さい等方性のセンサ用磁極部
    から構成され、主磁極部とセンサ用磁極部は軸方向に並
    んで位置したことを特徴とする無刷子電動機。
  2. 【請求項2】 固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定
    子と、極異方性磁石を用いた磁石回転子と、ホールIC
    などの電子部品を実装したプリント基板を内蔵した無刷
    子電動機であって、前記磁石回転子は樹脂マグネットで
    一体成形されるとともに、極配向された主磁極部と、こ
    の主磁極部の内径よりも小さい軸方向異方性のセンサ用
    磁極部から構成され、主磁極部とセンサ用磁極部は軸方
    向に並んで位置したことを特徴とする無刷子電動機。
  3. 【請求項3】 固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定
    子と、極異方性磁石を用いた磁石回転子と、ホールIC
    などの電子部品を実装したプリント基板を内蔵した無刷
    子電動機であって、前記磁石回転子は焼結極異方性磁石
    よりなる主磁極部と、この主磁極部の外径よりも小さい
    焼結等方性磁石よりなるセンサ用磁極部から構成され、
    主磁極部とセンサ用磁極部は軸方向に並んで位置したこ
    とを特徴とする無刷子電動機。
  4. 【請求項4】 固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定
    子と、極異方性磁石を用いた磁石回転子と、ホールIC
    などの電子部品を実装したプリント基板を内蔵した無刷
    子電動機であって、前記磁石回転子は焼結極異方性磁石
    よりなる主磁極部と、この主磁極部の外径よりも小さい
    軸方向異方性の焼結磁石よりなるセンサ用磁極部から構
    成され、主磁極部とセンサ用磁極部は軸方向に並んで位
    置したことを特徴とする無刷子電動機。
  5. 【請求項5】 センサ用磁極部の外径は主磁極部の内径
    よりも小さくしたことを特徴とする請求項3または請求
    項4記載の無刷子電動機。
  6. 【請求項6】 センサ用磁極部は主磁極部の内径に嵌合
    されたことを特徴とする請求項5記載の無刷子電動機。
  7. 【請求項7】 磁石回転子はシャフトに樹脂で一体成形
    にて構成されたことを特徴とする請求項3から請求項6
    のいずれかに記載の無刷子電動機。
  8. 【請求項8】 プリント基板に実装する電子部品であっ
    て、2mm以上の高さを有する電子部品または電子部品
    を電気的に接続する半田部をセンサ用磁極部の外径から
    外側および主磁極部の外径より内側の範囲にある空間部
    に位置させたことを特徴とする請求項1から請求項7の
    いずれかに記載の無刷子電動機。
  9. 【請求項9】 磁石回転子の着磁は主磁極部とセンサ用
    磁極部の磁極をずらしたことを特徴とする請求項1から
    請求項8のいずれかに記載の無刷子電動機。
  10. 【請求項10】 磁石回転子の着磁はセンサ用磁極部の
    着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行ったことを特徴
    とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の無刷
    子電動機。
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