JP2003009438A - モータ - Google Patents
モータInfo
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- JP2003009438A JP2003009438A JP2001183850A JP2001183850A JP2003009438A JP 2003009438 A JP2003009438 A JP 2003009438A JP 2001183850 A JP2001183850 A JP 2001183850A JP 2001183850 A JP2001183850 A JP 2001183850A JP 2003009438 A JP2003009438 A JP 2003009438A
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- magnetic
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型・薄型でかつ磁束の漏れもほとんど生じ
ないモータを提供する。 【解決手段】 所要数の駆動コイル１３を有するステー
タ１０と、永久磁石２１を有するロータ２０とを備えて
なるモータＭであって、前記永久磁石２１が、最大エネ
ルギー積（ＢＨ）ｍａｘが１３ＭＧＯｅ以上の等方性ボ
ンド磁石とされ、かつその前記駆動コイル１３と対向す
る面の周方向に所定間隔で交互に異なる極性の磁極が所
定の着磁パターンで偶数個着磁されているものである。
ないモータを提供する。 【解決手段】 所要数の駆動コイル１３を有するステー
タ１０と、永久磁石２１を有するロータ２０とを備えて
なるモータＭであって、前記永久磁石２１が、最大エネ
ルギー積（ＢＨ）ｍａｘが１３ＭＧＯｅ以上の等方性ボ
ンド磁石とされ、かつその前記駆動コイル１３と対向す
る面の周方向に所定間隔で交互に異なる極性の磁極が所
定の着磁パターンで偶数個着磁されているものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータに関する。
さらに詳しくは、例えばＨＤＤ(ハードディスクドライ
ブ)やＦＤＤ(フロッピーディスクドライブ)などに使用
されるスピンドルモータのような小型・薄型モータに関
する。
さらに詳しくは、例えばＨＤＤ(ハードディスクドライ
ブ)やＦＤＤ(フロッピーディスクドライブ)などに使用
されるスピンドルモータのような小型・薄型モータに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えばＨＤＤやＦＤＤなどに
使用されている小型・薄型モータの一例を図１１に示
す。このモータＭ´は、所要数、例えば９個の駆動コイ
ル１０１ａ、１０１ａ、…を有するステータ１０１の内
側で、円筒状の永久磁石１０２ａを有するロータ１０２
が回転するインナーロータ型のモータとされる。
使用されている小型・薄型モータの一例を図１１に示
す。このモータＭ´は、所要数、例えば９個の駆動コイ
ル１０１ａ、１０１ａ、…を有するステータ１０１の内
側で、円筒状の永久磁石１０２ａを有するロータ１０２
が回転するインナーロータ型のモータとされる。
【０００３】永久磁石１０２ａの外周面には、その周方
向に等間隔で交互に異なる極性の偶数磁極、例えば１２
磁極が着磁されている。また、通常かかる永久磁石１０
２ａには、ステータ１０１との間に磁気回路を形成しや
すいことから、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが８〜
１２ＭＧＯｅ程度の等方性ボンド磁石が使用されてい
る。
向に等間隔で交互に異なる極性の偶数磁極、例えば１２
磁極が着磁されている。また、通常かかる永久磁石１０
２ａには、ステータ１０１との間に磁気回路を形成しや
すいことから、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが８〜
１２ＭＧＯｅ程度の等方性ボンド磁石が使用されてい
る。
【０００４】ここで、モータＭ´をさらに小型・薄型化
し、かつ所望のモータトルクを得るためには(ＢＨ)ｍａ
ｘが１２ＭＧＯｅ以上の磁石が必要となるが、そのよう
な等方性ボンド磁石は存在しないため（例えば、特開平
６−４５１６７号公報、特開平１１−３１２６１７号公
報参照）、かかる場合には(ＢＨ)ｍａｘが４０ＭＧＯｅ
にも及ぶラジアル異方性磁石が使用されている。
し、かつ所望のモータトルクを得るためには(ＢＨ)ｍａ
ｘが１２ＭＧＯｅ以上の磁石が必要となるが、そのよう
な等方性ボンド磁石は存在しないため（例えば、特開平
６−４５１６７号公報、特開平１１−３１２６１７号公
報参照）、かかる場合には(ＢＨ)ｍａｘが４０ＭＧＯｅ
にも及ぶラジアル異方性磁石が使用されている。
【０００５】しかしながら、ラジアル異方性磁石は、各
磁極に着磁される磁界の方向が半径方向に固定されるた
め、図１２に模式的に示すように、永久磁石１０２ａの
みではステータ１０１との間に閉じた磁気回路を形成す
ることができず、永久磁石１０２ａの内側に磁束が漏れ
出してしまう。なお、図１２は、図１１に示す範囲Ｊ´
について、無励磁状態におけるモータＭ´内の磁力線の
流れを矢印で示したものである。そして、かかる磁束の
漏れは、磁気特性の低下を招くだけでなく、モータＭ´
が使用される装置がＨＤＤやＦＤＤのように磁気を嫌う
ものであった場合には、その装置に悪影響を及ぼすこと
にもなる。
磁極に着磁される磁界の方向が半径方向に固定されるた
め、図１２に模式的に示すように、永久磁石１０２ａの
みではステータ１０１との間に閉じた磁気回路を形成す
ることができず、永久磁石１０２ａの内側に磁束が漏れ
出してしまう。なお、図１２は、図１１に示す範囲Ｊ´
について、無励磁状態におけるモータＭ´内の磁力線の
流れを矢印で示したものである。そして、かかる磁束の
漏れは、磁気特性の低下を招くだけでなく、モータＭ´
が使用される装置がＨＤＤやＦＤＤのように磁気を嫌う
ものであった場合には、その装置に悪影響を及ぼすこと
にもなる。
【０００６】そこで、従来永久磁石１０２ａの内側に漏
れ磁束の磁路となる円筒状のロータヨーク１０２ｂを嵌
め込むことにより、ステータ１０１との間に閉じた磁気
回路を形成させて磁束の漏れを防止しているが、磁束の
漏れを完全に防止するためには、ロータヨーク１０２ｂ
の肉厚をかなり厚くする必要がある。したがって、磁束
の漏れを完全に防止しようとするとモータＭ´の小型化
の障害となり、反対にモータＭ´の小型化を優先しロー
タヨーク１０２ｂの肉厚を薄くすると磁束が漏れ出して
モータＭ´が使用される装置に悪影響を及ぼすおそれが
あるという問題がある。
れ磁束の磁路となる円筒状のロータヨーク１０２ｂを嵌
め込むことにより、ステータ１０１との間に閉じた磁気
回路を形成させて磁束の漏れを防止しているが、磁束の
漏れを完全に防止するためには、ロータヨーク１０２ｂ
の肉厚をかなり厚くする必要がある。したがって、磁束
の漏れを完全に防止しようとするとモータＭ´の小型化
の障害となり、反対にモータＭ´の小型化を優先しロー
タヨーク１０２ｂの肉厚を薄くすると磁束が漏れ出して
モータＭ´が使用される装置に悪影響を及ぼすおそれが
あるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、小型・薄型で、
かつ磁束の漏れもほとんど生じないモータを提供するこ
とを目的としている。
術の課題に鑑みなされたものであって、小型・薄型で、
かつ磁束の漏れもほとんど生じないモータを提供するこ
とを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のモータは、所要
数の駆動コイルを有するステータと、永久磁石を有する
ロータとを備えてなるモータであって、前記永久磁石
が、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが１３ＭＧＯｅ以
上の等方性ボンド磁石とされ、かつその前記駆動コイル
と対向する面の周方向に所定間隔で交互に異なる極性の
磁極が所定の着磁パターンで偶数個着磁されていること
を特徴とする。
数の駆動コイルを有するステータと、永久磁石を有する
ロータとを備えてなるモータであって、前記永久磁石
が、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが１３ＭＧＯｅ以
上の等方性ボンド磁石とされ、かつその前記駆動コイル
と対向する面の周方向に所定間隔で交互に異なる極性の
磁極が所定の着磁パターンで偶数個着磁されていること
を特徴とする。
【０００９】具体的には、前記等方性ボンド磁石は、フ
レーク状のＳｍＦｅＮ系等方性粉末磁石材料と樹脂バイ
ンダとを混練した混練物から成形されてなるものとさ
れ、さらに前記等方性粉末磁石材料は、原子％でＳｍx
Ｆｅ100-x-vＮv、ＳｍxＦｅ100- x-y-vＭ１yＮvおよびＳ
ｍxＦｅ100-x-z-vＭ２zＮvなる合金組成のいずれかと、
ＴｂＣｕ7型結晶構造とを有し、かつ前記フレークの厚
さが１０〜４０μｍであるものとされる。ここで、組成
式中、Ｍ１はＨｆおよびＺｒから選ばれる少なくとも１
種とされ、Ｍ２はＳｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｔａ
およびＣから選ばれる少なくとも１種とされ、また７≦
ｘ≦１２、０．５≦ｖ≦２０、０．１≦ｙ≦１．５、
０．１≦ｚ≦１．０とされる。
レーク状のＳｍＦｅＮ系等方性粉末磁石材料と樹脂バイ
ンダとを混練した混練物から成形されてなるものとさ
れ、さらに前記等方性粉末磁石材料は、原子％でＳｍx
Ｆｅ100-x-vＮv、ＳｍxＦｅ100- x-y-vＭ１yＮvおよびＳ
ｍxＦｅ100-x-z-vＭ２zＮvなる合金組成のいずれかと、
ＴｂＣｕ7型結晶構造とを有し、かつ前記フレークの厚
さが１０〜４０μｍであるものとされる。ここで、組成
式中、Ｍ１はＨｆおよびＺｒから選ばれる少なくとも１
種とされ、Ｍ２はＳｉ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｔａ
およびＣから選ばれる少なくとも１種とされ、また７≦
ｘ≦１２、０．５≦ｖ≦２０、０．１≦ｙ≦１．５、
０．１≦ｚ≦１．０とされる。
【００１０】本発明のモータにおいては、前記各磁極に
前記ステータと前記永久磁石との間に閉じた磁気回路が
形成されるような着磁パターンで着磁がなされているの
が好ましい。
前記ステータと前記永久磁石との間に閉じた磁気回路が
形成されるような着磁パターンで着磁がなされているの
が好ましい。
【００１１】本発明のモータの第１形態は、前記ステー
タの内側で前記ロータが回転するインナーロータ型のモ
ータであって、前記ロータは、円筒状の永久磁石と、該
永久磁石に内嵌されたロータヨークと、軸心に配設され
た回転軸とを備え、前記各磁極に、磁界の方向が磁極の
中央部では半径方向で、そこから両側にずれるに従って
円周方向外向きへと徐々に変化していくような着磁パタ
ーンで着磁がなされていることを特徴とする。
タの内側で前記ロータが回転するインナーロータ型のモ
ータであって、前記ロータは、円筒状の永久磁石と、該
永久磁石に内嵌されたロータヨークと、軸心に配設され
た回転軸とを備え、前記各磁極に、磁界の方向が磁極の
中央部では半径方向で、そこから両側にずれるに従って
円周方向外向きへと徐々に変化していくような着磁パタ
ーンで着磁がなされていることを特徴とする。
【００１２】本発明のモータの第１形態においては、前
記永久磁石の外径Ｄ、肉厚Ｔおよび軸方向長さＨが、 Ｄ＝５〜１５ｍｍ Ｔ／Ｌｇ＞３ Ｔ／Ｌｐ＞０．２ Ｈ＜１．５ｍｍ とされるのが好ましい。ここで、Ｌｇはギャップ長を示
し、Ｌｐは着磁ピッチを示す。この場合、Ｔ／Ｌｇ＜５
とされるのがさらに好ましく、また前記ロータヨークが
削除されるのもさらに好ましい。
記永久磁石の外径Ｄ、肉厚Ｔおよび軸方向長さＨが、 Ｄ＝５〜１５ｍｍ Ｔ／Ｌｇ＞３ Ｔ／Ｌｐ＞０．２ Ｈ＜１．５ｍｍ とされるのが好ましい。ここで、Ｌｇはギャップ長を示
し、Ｌｐは着磁ピッチを示す。この場合、Ｔ／Ｌｇ＜５
とされるのがさらに好ましく、また前記ロータヨークが
削除されるのもさらに好ましい。
【００１３】本発明のモータの第２形態は、前記ステー
タの外側で前記ロータが回転するアウターロータ型のモ
ータであって、前記ロータは、円筒状の永久磁石と、該
永久磁石に外嵌されたロータヨークと、軸心に配設され
た回転軸とを備え、前記各磁極に、磁界の方向が磁極の
中央部では半径方向で、そこから両側にずれるに従って
円周方向外向きへと徐々に変化していくような着磁パタ
ーンで着磁がなされていることを特徴とする。
タの外側で前記ロータが回転するアウターロータ型のモ
ータであって、前記ロータは、円筒状の永久磁石と、該
永久磁石に外嵌されたロータヨークと、軸心に配設され
た回転軸とを備え、前記各磁極に、磁界の方向が磁極の
中央部では半径方向で、そこから両側にずれるに従って
円周方向外向きへと徐々に変化していくような着磁パタ
ーンで着磁がなされていることを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明は前記のごとく構成されているので、永
久磁石の駆動コイルと対向する面と反対面側への漏れ磁
束が低減されるため、モータを小型・薄型化できる。
久磁石の駆動コイルと対向する面と反対面側への漏れ磁
束が低減されるため、モータを小型・薄型化できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
【００１６】実施形態１
本発明の実施形態１にかかるモータの断面図を図１に示
す。このモータＭは、図１に示すように、ステータ１０
の内側でロータ２０が回転するインナーロータ型のモー
タとされる。
す。このモータＭは、図１に示すように、ステータ１０
の内側でロータ２０が回転するインナーロータ型のモー
タとされる。
【００１７】ステータ１０は、所定形状の鋼板を所要枚
数積層してなるものとされ、円筒状のステータヨーク１
１と、ステータヨーク１１内周面円周方向に所定間隔、
例えば４０°ピッチで軸心に向けて設けられた概略Ｔ字
状の９個の突極１２、１２、…とを備え、この突極１
２、１２、…に駆動コイル１３、１３、…が巻回されて
いる。また、ステータ１０は、突極１２先端面とロータ
２０外周面との間に所定の隙間(以下、ギャップとい
う)、例えば０．２ｍｍ程度のギャップが生じるよう
に、ロータ２０の外径に対応させてそのサイズが調整さ
れている。
数積層してなるものとされ、円筒状のステータヨーク１
１と、ステータヨーク１１内周面円周方向に所定間隔、
例えば４０°ピッチで軸心に向けて設けられた概略Ｔ字
状の９個の突極１２、１２、…とを備え、この突極１
２、１２、…に駆動コイル１３、１３、…が巻回されて
いる。また、ステータ１０は、突極１２先端面とロータ
２０外周面との間に所定の隙間(以下、ギャップとい
う)、例えば０．２ｍｍ程度のギャップが生じるよう
に、ロータ２０の外径に対応させてそのサイズが調整さ
れている。
【００１８】駆動コイル１３は、３相の駆動コイル、す
なわちＵ相駆動コイル１３Ｕ、Ｖ相駆動コイル１３Ｖお
よびＷ相駆動コイル１３Ｗからなり、図１における時計
回り方向にＵ相駆動コイル１３Ｕの隣にＶ相駆動コイル
１３Ｖが位置し、Ｖ相駆動コイル１３Ｖの隣にＷ相駆動
コイル１３Ｗが位置し、Ｗ相駆動コイル１３Ｗの隣にＵ
相駆動コイル１３Ｕが位置するように突極１２、１２、
…に巻回されている。
なわちＵ相駆動コイル１３Ｕ、Ｖ相駆動コイル１３Ｖお
よびＷ相駆動コイル１３Ｗからなり、図１における時計
回り方向にＵ相駆動コイル１３Ｕの隣にＶ相駆動コイル
１３Ｖが位置し、Ｖ相駆動コイル１３Ｖの隣にＷ相駆動
コイル１３Ｗが位置し、Ｗ相駆動コイル１３Ｗの隣にＵ
相駆動コイル１３Ｕが位置するように突極１２、１２、
…に巻回されている。
【００１９】ロータ２０は、円筒状の永久磁石２１と、
永久磁石２１に内嵌されて漏れ磁束の磁路となる円筒状
のロータヨーク２２と、ロータ２０の軸心において永久
磁石２１およびロータヨーク２２と一体的に回転する回
転軸２３とを備えてなる。
永久磁石２１に内嵌されて漏れ磁束の磁路となる円筒状
のロータヨーク２２と、ロータ２０の軸心において永久
磁石２１およびロータヨーク２２と一体的に回転する回
転軸２３とを備えてなる。
【００２０】永久磁石２１は、特願２００１−１５１３
９２号の明細書に記載されたＳｍＦｅＮ系等方性粉末磁
石材料とエポキシ樹脂などの樹脂バインダとを混練した
混練物を、例えば射出成形することにより得られる円筒
状の等方性ボンド磁石とされ、前記等方性粉末磁石材料
を使用したこの永久磁石（等方性ボンド磁石）２１の
(ＢＨ)ｍａｘは１３ＭＧＯｅ以上、通常は１４〜１５Ｍ
ＧＯｅとなる。
９２号の明細書に記載されたＳｍＦｅＮ系等方性粉末磁
石材料とエポキシ樹脂などの樹脂バインダとを混練した
混練物を、例えば射出成形することにより得られる円筒
状の等方性ボンド磁石とされ、前記等方性粉末磁石材料
を使用したこの永久磁石（等方性ボンド磁石）２１の
(ＢＨ)ｍａｘは１３ＭＧＯｅ以上、通常は１４〜１５Ｍ
ＧＯｅとなる。
【００２１】前記等方性粉末磁石材料は、原子％でＳｍ
xＦｅ100-x-vＮv、ＳｍxＦｅ100-x- y-vＭ１yＮvおよび
ＳｍxＦｅ100-x-z-vＭ２zＮvなる合金組成のいずれか
と、ＴｂＣｕ7型結晶構造とを有する厚さ１０〜４０μ
ｍのフレーク状の粉末とされ、前記所定の合金成分を配
合して溶解し、合金の溶湯を周速２０〜４５ｍ／秒で回
転する冷却ロール上に噴射して急冷し、得られたフレー
ク状の粉末を不活性雰囲気下で５００〜９００℃に加熱
処理した後、窒化することにより得られる。
xＦｅ100-x-vＮv、ＳｍxＦｅ100-x- y-vＭ１yＮvおよび
ＳｍxＦｅ100-x-z-vＭ２zＮvなる合金組成のいずれか
と、ＴｂＣｕ7型結晶構造とを有する厚さ１０〜４０μ
ｍのフレーク状の粉末とされ、前記所定の合金成分を配
合して溶解し、合金の溶湯を周速２０〜４５ｍ／秒で回
転する冷却ロール上に噴射して急冷し、得られたフレー
ク状の粉末を不活性雰囲気下で５００〜９００℃に加熱
処理した後、窒化することにより得られる。
【００２２】ここで、前記組成式中、Ｍ１はＨｆおよび
Ｚｒから選ばれる１種または２種とされ、Ｍ２はＳｉ、
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、ＴａおよびＣから選ばれる１
種または２種以上とされ、また７≦ｘ≦１２、０．５≦
ｖ≦２０、０．１≦ｙ≦１．５、０．１≦ｚ≦１．０と
される。
Ｚｒから選ばれる１種または２種とされ、Ｍ２はＳｉ、
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、ＴａおよびＣから選ばれる１
種または２種以上とされ、また７≦ｘ≦１２、０．５≦
ｖ≦２０、０．１≦ｙ≦１．５、０．１≦ｚ≦１．０と
される。
【００２３】また、永久磁石２１の外周面には周方向に
所定間隔で交互に異なる極性の磁極が偶数個着磁されて
いる。例えば本実施形態においては、３０°ピッチで１
２磁極が着磁されている。さらに、各磁極には、図２に
示すように、磁界の方向が磁極の中央部では半径方向
で、そこから両側にずれるに従って円周方向外向きへと
徐々に変化していくような着磁パターンで着磁がなされ
ている。なお、図２には外周面にＳ極が着磁されている
磁極の着磁パターンが示されているが、外周面にＮ極が
着磁されている磁極の場合には、図中の矢印を半径方向
に折り返したものとなる。
所定間隔で交互に異なる極性の磁極が偶数個着磁されて
いる。例えば本実施形態においては、３０°ピッチで１
２磁極が着磁されている。さらに、各磁極には、図２に
示すように、磁界の方向が磁極の中央部では半径方向
で、そこから両側にずれるに従って円周方向外向きへと
徐々に変化していくような着磁パターンで着磁がなされ
ている。なお、図２には外周面にＳ極が着磁されている
磁極の着磁パターンが示されているが、外周面にＮ極が
着磁されている磁極の場合には、図中の矢印を半径方向
に折り返したものとなる。
【００２４】かかる着磁パターンで着磁がなされると、
磁極の外周側磁束密度が正弦波的に変化して（図６参
照）コギングが防止されるとともに、図３に模式的に示
すように、ステータ１０と永久磁石２１との間に閉じた
磁気回路を形成することができる(図中、太線矢印参照)
ので、永久磁石２１内側への漏れ磁束はごく僅かとなる
(図中、細線矢印参照)ため、ロータヨーク２２を肉厚の
かなり薄いものとすることができる。なお、図３は、無
励磁状態、すなわち駆動コイル１３に電流が供給されて
いない状態におけるモータＭ内の磁力線の流れを矢印で
示したものであり、矢印の太さは磁束量を示している。
具体的には、矢印が太ければ磁束量が多く、矢印が細け
れば磁束量が少ないことを示している。また、図３に
は、図１に示す範囲Ｊの部分のみの磁力線の流れが示さ
れている。
磁極の外周側磁束密度が正弦波的に変化して（図６参
照）コギングが防止されるとともに、図３に模式的に示
すように、ステータ１０と永久磁石２１との間に閉じた
磁気回路を形成することができる(図中、太線矢印参照)
ので、永久磁石２１内側への漏れ磁束はごく僅かとなる
(図中、細線矢印参照)ため、ロータヨーク２２を肉厚の
かなり薄いものとすることができる。なお、図３は、無
励磁状態、すなわち駆動コイル１３に電流が供給されて
いない状態におけるモータＭ内の磁力線の流れを矢印で
示したものであり、矢印の太さは磁束量を示している。
具体的には、矢印が太ければ磁束量が多く、矢印が細け
れば磁束量が少ないことを示している。また、図３に
は、図１に示す範囲Ｊの部分のみの磁力線の流れが示さ
れている。
【００２５】さらに、永久磁石２１の外径が５〜１５ｍ
ｍ程度である場合には、永久磁石２１の肉厚Ｔ（ｍ
ｍ）、軸方向長さＨ（ｍｍ）および着磁ピッチＬｐ（ｍ
ｍ）を以下のように設定することにより、永久磁石２１
内側への磁束の漏れがほとんど生じなくなるため、ロー
タヨーク２２が必要なくなりモータＭをさらに小型化で
きる。なお、下記式中、Ｌｇ（ｍｍ）はギャップ長を示
す。
ｍ程度である場合には、永久磁石２１の肉厚Ｔ（ｍ
ｍ）、軸方向長さＨ（ｍｍ）および着磁ピッチＬｐ（ｍ
ｍ）を以下のように設定することにより、永久磁石２１
内側への磁束の漏れがほとんど生じなくなるため、ロー
タヨーク２２が必要なくなりモータＭをさらに小型化で
きる。なお、下記式中、Ｌｇ（ｍｍ）はギャップ長を示
す。
【００２６】Ｔ／Ｌｇ＞３
Ｈ＜１．５（ｍｍ）
Ｔ／Ｌｐ＞０．２
【００２７】ここで、Ｔ／Ｌｇについては、５以上に設
定しても効果が変わらないので、モータＭを小型化する
観点から、３＜Ｔ／Ｌｇ＜５とされるのがさらに望まし
い。ロータヨーク２２は、永久磁石２１の内径より若干
小さい外径を有する円筒状体とされ、永久磁石２１に内
嵌されてその外周面が永久磁石２１の内周面に固着され
ている。また、その肉厚は、永久磁石２１内側への漏れ
磁束の量に対応させて適宜調整されている。
定しても効果が変わらないので、モータＭを小型化する
観点から、３＜Ｔ／Ｌｇ＜５とされるのがさらに望まし
い。ロータヨーク２２は、永久磁石２１の内径より若干
小さい外径を有する円筒状体とされ、永久磁石２１に内
嵌されてその外周面が永久磁石２１の内周面に固着され
ている。また、その肉厚は、永久磁石２１内側への漏れ
磁束の量に対応させて適宜調整されている。
【００２８】回転軸２３はロータヨーク２２の内径より
若干小さい外径を有し、ロータヨーク２２に内嵌されて
その外周面がロータヨーク２２の内周面に固着されてい
る。
若干小さい外径を有し、ロータヨーク２２に内嵌されて
その外周面がロータヨーク２２の内周面に固着されてい
る。
【００２９】このように、この実施形態１によれば、永
久磁石２１内側への磁束の漏れがごく僅かとなるので、
肉厚の薄いロータヨーク２２により磁束の漏れを防止で
きるため、モータＭが小型化される。また、永久磁石２
１を所定サイズに設定することにより、永久磁石２１内
側への磁束の漏れがほとんど生じなくなり、ロータヨー
ク２２が必要なくなるため、モータＭがさらに小型化さ
れる。
久磁石２１内側への磁束の漏れがごく僅かとなるので、
肉厚の薄いロータヨーク２２により磁束の漏れを防止で
きるため、モータＭが小型化される。また、永久磁石２
１を所定サイズに設定することにより、永久磁石２１内
側への磁束の漏れがほとんど生じなくなり、ロータヨー
ク２２が必要なくなるため、モータＭがさらに小型化さ
れる。
【００３０】実施形態２
本発明の実施形態２にかかるモータの断面図を図４に示
す。このモータＭ１は、図４に示すように、ステータ３
０の外側でロータ４０が回転するアウターロータ型のモ
ータとされる。
す。このモータＭ１は、図４に示すように、ステータ３
０の外側でロータ４０が回転するアウターロータ型のモ
ータとされる。
【００３１】ステータ３０は、所定形状の鋼板を所要枚
数積層してなるものとされ、円筒状のステータヨーク３
１と、ステータヨーク３１外周面円周方向に所定間隔、
例えば４０°ピッチで放射状に設けられた概略Ｔ字状の
９個の突極３２、３２、…とを備え、この突極３２、３
２、…にＵ相駆動コイル３３Ｕ、Ｖ相駆動コイル３３Ｖ
およびＷ相駆動コイル３３Ｗが実施形態１と同様の巻き
順で巻回されている。
数積層してなるものとされ、円筒状のステータヨーク３
１と、ステータヨーク３１外周面円周方向に所定間隔、
例えば４０°ピッチで放射状に設けられた概略Ｔ字状の
９個の突極３２、３２、…とを備え、この突極３２、３
２、…にＵ相駆動コイル３３Ｕ、Ｖ相駆動コイル３３Ｖ
およびＷ相駆動コイル３３Ｗが実施形態１と同様の巻き
順で巻回されている。
【００３２】ロータ４０は、円筒状の永久磁石４１と、
永久磁石４１に外嵌されて漏れ磁束の磁路となる円筒状
のロータヨーク４２と、ロータ４０の軸心において永久
磁石４１およびロータヨーク４２と一体的に回転する回
転軸４３とを備えてなる。
永久磁石４１に外嵌されて漏れ磁束の磁路となる円筒状
のロータヨーク４２と、ロータ４０の軸心において永久
磁石４１およびロータヨーク４２と一体的に回転する回
転軸４３とを備えてなる。
【００３３】永久磁石４１は、実施形態１と同様のＳｍ
ＦｅＮ系等方性粉末磁石材料を使用した等方性ボンド磁
石とされ、その内周面とステータ３０の前記突極３２先
端面との間に所定のギャップ、例えば０．２ｍｍ程度の
ギャップが生じるようにその内径が調整されている。ま
た、その内周面には周方向に所定間隔で交互に異なる極
性の磁極が偶数個、例えば３０°ピッチで１２個着磁さ
れている。さらに、各磁極には、実施形態１と同様の着
磁パターンで着磁がなされて、コギングが防止されると
ともに永久磁石４１外側への漏れ磁束が低減されてい
る。
ＦｅＮ系等方性粉末磁石材料を使用した等方性ボンド磁
石とされ、その内周面とステータ３０の前記突極３２先
端面との間に所定のギャップ、例えば０．２ｍｍ程度の
ギャップが生じるようにその内径が調整されている。ま
た、その内周面には周方向に所定間隔で交互に異なる極
性の磁極が偶数個、例えば３０°ピッチで１２個着磁さ
れている。さらに、各磁極には、実施形態１と同様の着
磁パターンで着磁がなされて、コギングが防止されると
ともに永久磁石４１外側への漏れ磁束が低減されてい
る。
【００３４】ロータヨーク４２は、永久磁石４１の外径
より若干大きい内径を有する円筒状体とされ、永久磁石
４１に外嵌されてその内周面が永久磁石４１の外周面に
固着されている。また、その肉厚は、永久磁石４１外側
への漏れ磁束の量に対応させて適宜調整されている。
より若干大きい内径を有する円筒状体とされ、永久磁石
４１に外嵌されてその内周面が永久磁石４１の外周面に
固着されている。また、その肉厚は、永久磁石４１外側
への漏れ磁束の量に対応させて適宜調整されている。
【００３５】回転軸４３は、ロータ４０の一方の開口端
をふさぐように配設されロータヨーク４２と一体化され
た蓋部材４４の中心に固定されて、永久磁石４１および
ロータヨーク４２と一体的に回転可能とされている。こ
こで、回転軸４３の直径は、ステータヨーク３１の内径
よりも小さくされている。
をふさぐように配設されロータヨーク４２と一体化され
た蓋部材４４の中心に固定されて、永久磁石４１および
ロータヨーク４２と一体的に回転可能とされている。こ
こで、回転軸４３の直径は、ステータヨーク３１の内径
よりも小さくされている。
【００３６】このように、この実施形態２においても、
実施形態１と同様に、永久磁石４１外側への磁束の漏れ
がごく僅かとなるので、肉厚の薄いロータヨーク４２に
より磁束の漏れを防止できるため、モータＭ１が小型化
される。
実施形態１と同様に、永久磁石４１外側への磁束の漏れ
がごく僅かとなるので、肉厚の薄いロータヨーク４２に
より磁束の漏れを防止できるため、モータＭ１が小型化
される。
【００３７】
【実施例】以下、本発明をより具体的な実施例に基づい
てより具体的に説明する。
てより具体的に説明する。
【００３８】実施例
実施例として外径９．５ｍｍ、肉厚１．２５ｍｍ、軸方
向長さ１ｍｍの円筒状体に成形された（ＢＨ）ｍａｘが
１４．５ＭＧＯｅのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系等方性ボンド磁石
を使用して実施形態１のモータＭを試作した。なお、ス
テータの材質は３％Ｓｉ−Ｆｅとされている。
向長さ１ｍｍの円筒状体に成形された（ＢＨ）ｍａｘが
１４．５ＭＧＯｅのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系等方性ボンド磁石
を使用して実施形態１のモータＭを試作した。なお、ス
テータの材質は３％Ｓｉ−Ｆｅとされている。
【００３９】無励磁状態における本実施例のモータ内の
磁束密度分布を測定した測定結果を図５に示し、永久磁
石に着磁された一磁極についてその外周側ギャップ部磁
束密度および内周側漏れ磁界を測定した測定結果を図６
に示す。また、図７に駆動コイルと鎖交する鎖交磁束を
測定した測定結果を示す。
磁束密度分布を測定した測定結果を図５に示し、永久磁
石に着磁された一磁極についてその外周側ギャップ部磁
束密度および内周側漏れ磁界を測定した測定結果を図６
に示す。また、図７に駆動コイルと鎖交する鎖交磁束を
測定した測定結果を示す。
【００４０】図５および図６より、この実施例のモータ
においては、永久磁石の内周側にほとんど漏れ磁界(磁
束)が存在しないことが理解される。
においては、永久磁石の内周側にほとんど漏れ磁界(磁
束)が存在しないことが理解される。
【００４１】比較例１
比較例１として実施例と同様に成形された（ＢＨ）ｍａ
ｘが３９ＭＧＯｅのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼
結磁石を使用して実施形態１と同様に構成された１２磁
極−９突極のインナーロータ型モータを試作した。ここ
で、本比較例の永久磁石の各磁極には、図８に示すよう
に、磁界の方向は半径方向に固定され、磁束密度が円周
方向に正弦波的に変化し中央部で最大、両端部で最小と
なるような着磁パターンで着磁がなされている。また、
ステータの材質は、３％Ｓｉ−Ｆｅとされている。
ｘが３９ＭＧＯｅのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ラジアル異方性焼
結磁石を使用して実施形態１と同様に構成された１２磁
極−９突極のインナーロータ型モータを試作した。ここ
で、本比較例の永久磁石の各磁極には、図８に示すよう
に、磁界の方向は半径方向に固定され、磁束密度が円周
方向に正弦波的に変化し中央部で最大、両端部で最小と
なるような着磁パターンで着磁がなされている。また、
ステータの材質は、３％Ｓｉ−Ｆｅとされている。
【００４２】無励磁状態におけるこの比較例１のモータ
内の磁束密度分布を測定した測定結果を図９に示し、永
久磁石に着磁された一磁極についてその外周側ギャップ
部磁束密度および内周側漏れ磁界を測定した測定結果を
図１０に示す。また、図７に、駆動コイルと鎖交する鎖
交磁束を測定した測定結果を実施例のモータの鎖交磁束
との相対値として併せて示す。
内の磁束密度分布を測定した測定結果を図９に示し、永
久磁石に着磁された一磁極についてその外周側ギャップ
部磁束密度および内周側漏れ磁界を測定した測定結果を
図１０に示す。また、図７に、駆動コイルと鎖交する鎖
交磁束を測定した測定結果を実施例のモータの鎖交磁束
との相対値として併せて示す。
【００４３】図９および図１０より、この比較例１のモ
ータにおいては、永久磁石の内周側にかなりの漏れ磁界
(磁束)が存在することが理解される。
ータにおいては、永久磁石の内周側にかなりの漏れ磁界
(磁束)が存在することが理解される。
【００４４】比較例２
比較例２として、比較例１のモータにおいて、永久磁石
への着磁パターンを変更したモータを試作した。具体的
には、永久磁石の各磁極に磁束密度が矩形波的に変化し
磁極の両端部で０、それ以外の位置では一定値となるよ
うな着磁パターンで着磁がなされるとともに、永久磁石
全体に所定角度のスキュー（ねじり）が加えられてい
る。
への着磁パターンを変更したモータを試作した。具体的
には、永久磁石の各磁極に磁束密度が矩形波的に変化し
磁極の両端部で０、それ以外の位置では一定値となるよ
うな着磁パターンで着磁がなされるとともに、永久磁石
全体に所定角度のスキュー（ねじり）が加えられてい
る。
【００４５】図７に、この比較例２のモータの駆動コイ
ルと鎖交する鎖交磁束を測定した測定結果を、実施例の
モータの鎖交磁束との相対値として併せて示す。
ルと鎖交する鎖交磁束を測定した測定結果を、実施例の
モータの鎖交磁束との相対値として併せて示す。
【００４６】図５、図６および図１０より、（ＢＨ）ｍ
ａｘが１４．５ＭＧＯｅの等方性ボンド磁石を使用した
本実施例のモータによって、（ＢＨ）ｍａｘが３９ＭＧ
Ｏｅのラジアル異方性焼結磁石を使用した比較例１のモ
ータと同程度の外周側ギャップ部磁束密度を得ることが
できるにもかかわらず、永久磁石の内周側への磁界(磁
束)の漏れがほとんど生じないことが理解される。
ａｘが１４．５ＭＧＯｅの等方性ボンド磁石を使用した
本実施例のモータによって、（ＢＨ）ｍａｘが３９ＭＧ
Ｏｅのラジアル異方性焼結磁石を使用した比較例１のモ
ータと同程度の外周側ギャップ部磁束密度を得ることが
できるにもかかわらず、永久磁石の内周側への磁界(磁
束)の漏れがほとんど生じないことが理解される。
【００４７】また、図７より、本実施例のモータの駆動
コイルには、（ＢＨ）ｍａｘが３９ＭＧＯｅのラジアル
異方性焼結磁石を使用した比較例１および比較例２のモ
ータよりも大きな鎖交磁束が存在することが理解され
る。
コイルには、（ＢＨ）ｍａｘが３９ＭＧＯｅのラジアル
異方性焼結磁石を使用した比較例１および比較例２のモ
ータよりも大きな鎖交磁束が存在することが理解され
る。
【００４８】しかして、トルク定数は鎖交磁束に比例す
ることから、図７に示す測定結果は、（ＢＨ）ｍａｘが
１４．５ＭＧＯｅの等方性ボンド磁石を使用した本実施
例のモータによって、（ＢＨ）ｍａｘが３９ＭＧＯｅの
ラジアル異方性焼結磁石を使用した比較例１および比較
例２のモータよりも大きなトルク定数が得られることを
示すものである。
ることから、図７に示す測定結果は、（ＢＨ）ｍａｘが
１４．５ＭＧＯｅの等方性ボンド磁石を使用した本実施
例のモータによって、（ＢＨ）ｍａｘが３９ＭＧＯｅの
ラジアル異方性焼結磁石を使用した比較例１および比較
例２のモータよりも大きなトルク定数が得られることを
示すものである。
【００４９】以上、本発明を実施形態および実施例に基
づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態および
実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能であ
る。例えば、実施形態においては、駆動コイルの相数は
３相とされているが、これに限定されるものではなく、
単相または２相、あるいは４相以上とされてもよい。
づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態および
実施例に限定されるものではなく、種々改変が可能であ
る。例えば、実施形態においては、駆動コイルの相数は
３相とされているが、これに限定されるものではなく、
単相または２相、あるいは４相以上とされてもよい。
【００５０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
永久磁石の駆動コイルと対向する面と反対面側への磁束
の漏れがごく僅かとなるので、肉厚の薄いロータヨーク
により磁束の漏れを防止できるため、モータが小型・薄
型化されるという優れた効果が得られる。
永久磁石の駆動コイルと対向する面と反対面側への磁束
の漏れがごく僅かとなるので、肉厚の薄いロータヨーク
により磁束の漏れを防止できるため、モータが小型・薄
型化されるという優れた効果が得られる。
【００５１】また、本発明の好ましい形態によれば、永
久磁石の駆動コイルと対向する面と反対面側への磁束の
漏れがほとんど生じなくなるため、ロータヨークが必要
なくなりモータがさらに小型化されるという優れた効果
が得られる。
久磁石の駆動コイルと対向する面と反対面側への磁束の
漏れがほとんど生じなくなるため、ロータヨークが必要
なくなりモータがさらに小型化されるという優れた効果
が得られる。
【図１】本発明の実施形態１にかかるモータの断面図で
ある。
ある。
【図２】同モータの永久磁石に着磁される各磁極への着
磁パターンの説明図である。
磁パターンの説明図である。
【図３】無励磁状態における同モータ内の磁力線の流れ
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態２にかかるモータの断面図で
あって、同(ａ)は軸方向と直交する方向の断面図を示
し、同(ｂ)は軸方向の要部断面図を示す。
あって、同(ａ)は軸方向と直交する方向の断面図を示
し、同(ｂ)は軸方向の要部断面図を示す。
【図５】無励磁状態における実施例のモータ内の磁束密
度分布を測定した測定結果を示す分布図である。
度分布を測定した測定結果を示す分布図である。
【図６】実施例のモータの永久磁石に着磁された一磁極
について、その外周側ギャップ部磁束密度および内周側
漏れ磁界を測定した測定結果を示すグラフ図である。
について、その外周側ギャップ部磁束密度および内周側
漏れ磁界を測定した測定結果を示すグラフ図である。
【図７】実施例および比較例１〜比較例２の各モータに
ついて、その駆動コイルと鎖交する鎖交磁束を測定した
測定結果を相対的に示すグラフ図である。
ついて、その駆動コイルと鎖交する鎖交磁束を測定した
測定結果を相対的に示すグラフ図である。
【図８】比較例１のモータの永久磁石に着磁される各磁
極への着磁パターンを説明する図である。
極への着磁パターンを説明する図である。
【図９】無励磁状態における比較例１のモータ内の磁束
密度分布を測定した測定結果を示す分布図である。
密度分布を測定した測定結果を示す分布図である。
【図１０】比較例１のモータの永久磁石に着磁された一
磁極について、その外周側ギャップ部磁束密度および内
周側漏れ磁界を測定した測定結果を示すグラフ図であ
る。
磁極について、その外周側ギャップ部磁束密度および内
周側漏れ磁界を測定した測定結果を示すグラフ図であ
る。
【図１１】従来のモータの一例を示す断面図である。
【図１２】無励磁状態における同モータ内の磁力線の流
れを示す模式図である。
れを示す模式図である。
１０、３０ ステータ
１１、３１ ステータヨーク
１２、３２ 突極
１３、３３ 駆動コイル
２０、４０ ロータ
２１、４１ 永久磁石
２２、４２ ロータヨーク
２３、４３ 回転軸
Ｍ モータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大松澤 亮
愛知県名古屋市南区大同町二丁目30番地
大同特殊鋼株式会社技術開発研究所内
Ｆターム(参考） 5H621 AA03 BB07 GA04 GB00 HH03
JK03
5H622 AA03 AA04 CA02 CA05 CA14
CB05 DD01 QB01 QB02
Claims (9)
- 【請求項１】 所要数の駆動コイルを有するステータ
と、永久磁石を有するロータとを備えてなるモータであ
って、 前記永久磁石が、最大エネルギー積が１３ＭＧＯｅ以上
の等方性ボンド磁石とされ、かつその前記駆動コイルと
対向する面の周方向に所定間隔で交互に異なる極性の磁
極が所定の着磁パターンで偶数個着磁されていることを
特徴とするモータ。 - 【請求項２】 前記等方性ボンド磁石が、フレーク状の
ＳｍＦｅＮ系等方性粉末磁石材料と樹脂バインダとを混
練した混練物から成形されてなることを特徴とする請求
項１記載のモータ。 - 【請求項３】 前記等方性粉末磁石材料が、原子％でＳ
ｍxＦｅ100-x-vＮv、ＳｍxＦｅ100-x-y-vＭ１yＮvおよ
びＳｍxＦｅ100-x-z-vＭ２zＮvなる合金組成のいずれか
と、ＴｂＣｕ7型結晶構造とを有し、かつ前記フレーク
の厚さが１０〜４０μｍであることを特徴とする請求項
２記載のモータ。ここで、組成式中、Ｍ１はＨｆおよび
Ｚｒから選ばれる少なくとも１種とされ、Ｍ２はＳｉ、
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｇａ、Ａｌ、ＴａおよびＣから選ばれる少
なくとも１種とされ、また７≦ｘ≦１２、０．５≦ｖ≦
２０、０．１≦ｙ≦１．５、０．１≦ｚ≦１．０とされ
る。 - 【請求項４】 前記各磁極に前記ステータと前記永久磁
石との間に閉じた磁気回路が形成されるような着磁パタ
ーンで着磁がなされていることを特徴とする請求項１記
載のモータ。 - 【請求項５】 前記ステータの内側で前記ロータが回転
するインナーロータ型のモータであって、 前記ロータは、円筒状の永久磁石と、該永久磁石に内嵌
されたロータヨークと、軸心に配設された回転軸とを備
え、 前記各磁極に、磁界の方向が磁極の中央部では半径方向
で、そこから両側にずれるに従って円周方向外向きへと
徐々に変化していくような着磁パターンで着磁がなされ
ていることを特徴とする請求項４記載のモータ。 - 【請求項６】 前記永久磁石の外径Ｄ、肉厚Ｔおよび軸
方向長さＨが、 Ｄ＝５〜１５ｍｍ Ｔ／Ｌｇ＞３ Ｔ／Ｌｐ＞０．２ Ｈ＜１．５ｍｍ とされてなることを特徴とする請求項５記載のモータ。
ここで、Ｌｇはギャップ長を示し、Ｌｐは着磁ピッチを
示す。 - 【請求項７】 Ｔ／Ｌｇ＜５とされてなることを特徴と
する請求項６記載のモータ。 - 【請求項８】 前記ロータヨークが削除されてなること
を特徴とする請求項６または７記載のモータ。 - 【請求項９】 前記ステータの外側で前記ロータが回転
するアウターロータ型のモータであって、 前記ロータは、円筒状の永久磁石と、該永久磁石に外嵌
されたロータヨークと、軸心に配設された回転軸とを備
え、 前記各磁極に、磁界の方向が磁極の中央部では半径方向
で、そこから両側にずれるに従って円周方向外向きへと
徐々に変化していくような着磁パターンで着磁がなされ
ていることを特徴とする請求項４記載のモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001183850A JP2003009438A (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001183850A JP2003009438A (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003009438A true JP2003009438A (ja) | 2003-01-10 |
Family
ID=19023725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001183850A Withdrawn JP2003009438A (ja) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003009438A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004010565A1 (ja) * | 2002-07-18 | 2004-01-29 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | ギャップワインディングモータ |
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| JP2008104290A (ja) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Sii Micro Precision Kk | 磁性部材、モータ装置、及び記憶装置 |
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| US7750776B2 (en) | 2004-04-20 | 2010-07-06 | Aichi Steel Corporation | Anisotropic bonded magnet for use in a 4-pole motor, a motor employing that magnet, and an alignment process apparatus for the anisotropic bonded magnet for use in a 4-pole motor |
| JP2015046520A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-12 | ミネベア株式会社 | 希土類鉄系ボンド磁石 |
| JP2015142471A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 住友重機械工業株式会社 | 永久磁石電動機およびその着磁方法、製造方法 |
-
2001
- 2001-06-18 JP JP2001183850A patent/JP2003009438A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |