JP2003018775A - 永久磁石形モータ - Google Patents

永久磁石形モータ

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JP2003018775A
JP2003018775A JP2001199263A JP2001199263A JP2003018775A JP 2003018775 A JP2003018775 A JP 2003018775A JP 2001199263 A JP2001199263 A JP 2001199263A JP 2001199263 A JP2001199263 A JP 2001199263A JP 2003018775 A JP2003018775 A JP 2003018775A
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rotor
magnet
rotor core
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permanent magnet
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Hironori Chiba
弘則 千葉
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コギングトルクの低減を図るようにする。 【解決手段】 回転子１８は、回転子鉄心２４とロータ
マグネット２８とを有して構成されている。回転子鉄心
２４は、多数の磁性鋼板２５を軸方向に対して斜めに積
層して構成されている。そして、上記斜めの積層によっ
て、回転子鉄心２４には、マグネット用孔２６が斜め状
態に形成され、また斜めの冷却用孔２７が形成されてい
る。マグネット用孔２６には、ロータマグネット２８が
配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性鋼板を積層し
て回転子鉄心を構成し、この回転子鉄心に軸方向に貫通
して形成したマグネット用孔にロータマグネットを配設
して回転子を構成した永久磁石形モータに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】図１３には、この種の
モータの従来構成を示している。モータフレーム１の内
面には固定子２が設けられており、この固定子２の内方
には、回転子３が回転自在設けられている。この回転子
３は、図１４に示すように、多数の磁性鋼板４を積層し
て回転子鉄心５を構成し、この回転子鉄心５に軸方向に
貫通して形成したマグネット用孔５ａにプラスチックマ
グネットからなるロータマグネット６を配設して構成さ
れている。なお、このロータマグネット６は、磁性粉体
を混入させたプラスチックを溶融状態で充填し、固化し
た後、着磁したものである。この構成のモータは、電気
掃除機などのモータとして使用されるものであり、回転
速度も２００００〜３００００ｒｐｍと高い。しかしな
がら、上記従来構成では、回転速度が高いが故にコギン
グトルクが製品振動に多大な影響を及ぼす。従って、コ
ギングトルクをできるだけ抑えたいという要望が強かっ
た。
【０００３】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、コギングトルクを抑えることができ
る永久磁石形モータを提供するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、磁性
鋼板を積層して回転子鉄心を構成し、この回転子鉄心に
軸方向に貫通して形成したマグネット用孔にプラスチッ
クマグネットからなるロータマグネットを配設して回転
子を構成し、この回転子を固定子に対応させて配設した
ものにおいて、前記回転子鉄心を、前記マグネット用孔
がほぼ斜めとなるように磁性鋼板を積層して構成したと
ころに特徴を有する。
【０００５】この請求項１の発明においては、マグネッ
ト用孔がほぼ斜めとなるように磁性鋼板を積層して回転
子鉄心を構成したから、マグネット用孔が斜めになって
ロータマグネットを斜め配置形態とすることができ、回
転子と固定子との静的磁気バランスをずらし得てコギン
グトルクを抑えることができる。この場合磁性鋼板を斜
めに積層する構成であるから、構成も簡単で済む。
【０００６】請求項２の発明は、回転子鉄心に、冷却用
孔を形成したところに特徴を有する。これによれば、冷
却用孔を空気が流通することが期待でき、モータ冷却効
果を得ることができる。
【０００７】請求項３の発明は、冷却用孔を三角形に形
成してトラス構造としたところに特徴を有する。これに
よれば、モータ冷却効果を得つつ回転子の機械的強度の
低下を防止できる。
【０００８】請求項４の発明は、マグネット用孔を、中
央部分が遠心方向へ膨らむ円弧形に形成したところに特
徴を有する。これによれば、ロータマグネットの固定子
に対する磁束の密度が正弦波に近付き、コギングトルク
がさらに低減する。
【０００９】請求項５の発明は、ロータマグネットを回
転子鉄心端面から突出させたところに特徴を有する。こ
れによれば、ロータマグネットの磁極を直接的に検出す
ることが可能となり、位置検出精度が高くなる。
【００１０】請求項６の発明は、ロータマグネットを構
成するプラスチック材料を回転子鉄心端面から突出させ
てリング形状とし、そのリング部にロータ位置検出用マ
グネットの着磁をしたところに特徴を有する。これによ
れば、位置検出手段を設ける位置に合わせたロータ位置
検出着磁が可能となり、位置検出手段の位置設定が容易
となる。
【００１１】請求項７の発明は、リング部の外径寸法を
回転子鉄心外径とほぼ同じ外径寸法に設定したところに
特徴を有する。これによれば、ロータ位置検出手段とロ
ータ位置検出磁極とのギャップを小さくできる。
【００１２】請求項８の発明は、ロータマグネットを構
成するプラスチック材料によりフィンを形成したところ
に特徴を有する。これによれば、モータ冷却効果を得る
ことができると共に、ロータマグネットのプラスチック
材料を利用した構成となり、製作コストが増加するのを
防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
き図１ないし図６を参照しながら説明する。まず、図２
において、モータフレーム１１の内面には、固定子１２
が配設されている。このモータフレーム１１の下部は通
気可能に形成されている。固定子１２は、固定子鉄心１
３に固定子巻線１４を巻装して構成されている。固定子
鉄心１３は多数の磁性鋼板１３ａを積層して構成されて
おり、例えば６ティースとなっている。この固定子鉄心
１３には通風用の孔１３ｂが形成されている。このモー
タフレーム１１には、位置検出手段としての磁気センサ
１５などを実装した回路基板１６が設けられている。
【００１４】前記モータフレーム１１の上部には軸受け
板１７が設けられており、これは通気可能に構成されて
いる。上記固定子１２の内方には、回転子１８が回転自
在に配設されている。この回転子１８は、回転軸１９に
嵌着されており、この回転軸１９の下端部および上部は
それぞれ軸受２０、２１により支承されている。上記回
転軸１９の上端部は、前記軸受２１から上方へ突出して
おり、その突出部分にはファン２２が取着されている。
そして、モータフレーム１１には、このファン２２を包
囲するようにファンケーシング２３が取り付けられてい
る。
【００１５】さて、前記回転子１８は、回転子鉄心２４
とロータマグネット２８とを有して構成されている。回
転子鉄心２４は、多数の磁性鋼板２５を回転方向へわず
かづつずらして積層して構成されている。この場合各磁
性鋼板２５には、４つの円弧状をなすマグネット用単位
孔部２５ａが形成されていると共に、打ち出し部２５ｂ
が形成され、ほぼ矩形の複数の冷却用単位孔部２５ｃが
形成されている。この磁性鋼板２５は鋼板材料を打ち抜
いて形成されており、その打ち抜き後に、機械により各
打ち出し部２５ｂを重ねながら積層されている。この場
合、順次軸心に対して斜めに積層される。なお、上記打
ち出し部２５ｂが上下で相互に嵌合して積層状態が保持
される。
【００１６】そして、上記ずらした積層によって、回転
子鉄心２４には、マグネット用単位孔部２５ａ群により
ほぼ斜めのマグネット用孔２６が形成され、冷却用単位
孔部２５ｃ群によってほほ斜めの冷却用孔２７が形成さ
れている。このマグネット用孔２６には、前記ロータマ
グネット２８が配設されている。このロータマグネット
２８は次のように形成されている。
【００１７】すなわち、回転子鉄心２４を、成形型内に
収容し、ロータマグネット２８の原料である、磁性粉体
を混入させたプラスチック材料を溶融状態で前記マグネ
ット用孔２６に充填すると共に、成形型により回転子鉄
心２４の下端にリング状に充填し、このプラスチック材
料を固化した後、マグネット用孔２６内部分のプラスチ
ック材料をロータマグネット２８として着磁し、そし
て、回転子鉄心２４の下端のプラスチック材料からなる
リング部２９ａをロータ位置検出用マグネット２９とし
て着磁したものである。上記リング部２９ａの外径寸法
は、この場合ロータマグネット２８の外径寸法とほぼ同
じである（図２及び図５参照）。この場合、ロータマグ
ネット２８とロータ位置検出用マグネット２９との位相
θ（図４参照）と、磁気センサ１５の配置位置とは、固
定子巻線１４への通電タイミングを考慮して設定されて
いる。そして前記磁気センサ１５はこのロータ位置検出
用マグネット２９に対向している。
【００１８】ここで、マグネット用孔２６が斜めになっ
ていることから、図４に示すように、ロータマグネット
２８も斜め配置形態となっている。また、前記冷却用孔
２７は必要に応じて、図６に示すバランス用部材３０が
挿入されて、回転子１８の回転バランスが図られるよう
になっている。上記バランス用部材３０は、細長い鋼板
をほぼ「く」の字形に形成して構成されており、先端部
には挿入性が良いようにカーリングしている。
【００１９】このように構成された永久磁石形モータ
は、電気掃除機などに使用されるものであり、高速回転
される。この場合、インバータ回路等を含んだモータ駆
動制御回路によって駆動されるものである。このとき、
磁気センサ１５によりロータ位置検出用マグネット２９
の磁極の回転位置を検出することでロータマグネット２
８の回転位置を検出して、固定子巻線１４に対する転流
タイミングを決定する。これにて回転子１８が図１の矢
印で示す方向へ回転される。これにより、ファン２２が
回転し、空気が図２の矢印で示すように、固定子１３に
は通風用の孔１３ｂおよび回転子１８の冷却用孔２７を
通り、これにより、モータが冷却される。この場合、冷
却用孔２７がその上部で空気を掻き込むように作用して
空気をファン２２側から他方向へ通すようになり、ファ
ン２２による送風が助長される。
【００２０】このような本実施例によれば、回転子鉄心
２４を、磁性鋼板２５を斜めに積層して構成したから、
マグネット用孔２６が斜めになってロータマグネット２
８も形成時に自ずと斜め配置形態とすることができ、回
転子１８と固定子１２との静的磁気バランスをずらし得
てコギングトルクを抑えることができる。この場合磁性
鋼板２６を斜めに積層する構成であるから、構成も簡単
で済む。
【００２１】また、本実施例によれば、回転子鉄心２４
に、冷却用孔２７を形成したから、モータ冷却効果を得
ることができる。さらに本実施例によれば、ロータマグ
ネット２８を構成するプラスチック材料を回転子鉄心２
４端面から突出させてリング形状とし、そのリング部２
９にロータ位置検出用マグネット２９の着磁をしたか
ら、磁気センサ１５を設ける位置に合わせたロータ位置
検出用マグネット２９の着磁が可能となり、磁気センサ
１５の位置設定が容易となる。なお、前記マグネット用
孔２６は図４から判るように直線的な斜め形状とした
が、曲線的な斜め形状でもよい。
【００２２】図７は本発明の第２の実施例を示してお
り、この実施例においては、冷却用孔３１を三角形に形
成してトラス構造としている。これによれば、モータ冷
却効果を得つつ回転子の機械的強度の低下を防止でき
る。
【００２３】図８は本発明の第３の実施例を示してお
り、この実施例においては、マグネット用孔３２を、中
央部分が遠心方向へ膨らむ円弧形に形成しており、従っ
てロータマグネット３３も同じように中央部分が遠心方
向へ膨らむ円弧形をなしている。これによれば、ロータ
マグネット３３の固定子１２に対する磁束の密度が正弦
波に近付き、コギングトルクがさらに低減する。
【００２４】図９は本発明の第４の実施例を示してお
り、この実施例においては、リング部２９ａの外径寸法
を回転子鉄心２４外径とほぼ同じ外径寸法に設定してい
る。これによれば、磁気センサ１５とロータ位置検出用
マグネット２９とのギャップを小さくでき、位置検出精
度が良くなる。
【００２５】図１０は本発明の第５の実施例を示してお
り、この実施例においては、ロータマグネット２８を回
転子鉄心２４の下端面から突出させた構成としており、
リング部２９ａは形成していない。これによれば、ロー
タマグネットが回転子鉄心端面から突出しない従来構成
に比して、次の効果を得ることができる。すなわち、従
来では回転子鉄心を介してロータマグネットの磁極を検
出しており、これでは、検出精度が低い。これに対して
この第５の実施例によれば、ロータマグネット２８の突
出部分の磁極を直接的に検出することが可能となり、位
置検出精度が高くなる。
【００２６】図１１及び図１２は本発明の第６の実施例
を示しており、この実施例においては、ロータマグネッ
ト２８を構成するプラスチック材料により、十字状のフ
ィン３４を形成している。これによれば、モータ冷却効
果を得ることができると共に、ロータマグネット２８の
プラスチック材料を利用した構成となり、製作コストが
増加するのを防止することができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、簡単な構成でありながら、コギングトルクを抑える
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す回転子の斜視図
【図２】モータ全体の縦断側面図
【図３】固定子及び回転子の平面図
【図４】ロータマグネット部分の展開図
【図５】回転子の下方からの斜視図
【図６】バランス修正用部材を示す図
【図７】本発明の第２の実施例を示す回転子の平面図
【図８】本発明の第３の実施例を示す回転子の平面図
【図９】本発明の第４の実施例を示すリング部部分の縦
断側面図
【図１０】本発明の第５の実施例を示す図４相当図
【図１１】本発明の第６の実施例を示す図２相当図
【図１２】回転子の平面図
【図１３】従来例を示す図２相当図
【図１４】図１相当図
【符号の説明】
１２は固定子、１５は磁気センサ（位置検出手段）、１
８は回転子、２２はファン、２４は回転子鉄心、２５は
磁性鋼板、２６はマグネット用孔、２７は冷却用孔、２
８はロータマグネット、２９はロータ位置検出用マグネ
ット、３０はバランス用部材、３１は冷却用孔、３２は
マグネット用孔、３３はロータマグネット、３４はフィ
ンを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｍ 29/00 29/00 Ｚ Ｆターム(参考） 5H002 AA09 AB08 AC06 AD03 AD04 AE00 5H019 AA03 BB01 BB05 BB12 BB14 BB20 BB22 BB23 CC03 CC08 DD01 5H609 BB03 BB15 BB18 BB20 PP02 PP06 PP08 PP09 QQ02 QQ12 RR02 RR17 RR36 RR42 5H621 AA02 BB07 GA01 GA04 HH01 HH03 5H622 AA02 AA06 CA02 CA07 CA10 CA13 CB03 CB04 CB05 PP03 PP10 QB01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁性鋼板を積層して回転子鉄心を構成
    し、この回転子鉄心に軸方向に貫通して形成したマグネ
    ット用孔にプラスチックマグネットからなるロータマグ
    ネットを配設して回転子を構成し、この回転子を固定子
    に対応させて配設したものにおいて、 前記回転子鉄心を、前記マグネット用孔がほぼ斜めとな
    るように前記磁性鋼板を積層して構成したことを特徴と
    する永久磁石形モータ。
  2. 【請求項２】 回転子鉄心に、冷却用孔を形成したこと
    を特徴とする請求項１記載の永久磁石形モータ。
  3. 【請求項３】 冷却用孔を三角形に形成してトラス構造
    としたことを特徴とする請求項２記載の永久磁石形モー
    タ。
  4. 【請求項４】 マグネット用孔を、中央部分が遠心方向
    へ膨らむ円弧形に形成したことを特徴とする請求項１記
    載の永久磁石形モータ。
  5. 【請求項５】 ロータマグネットを回転子鉄心端面から
    突出させたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石形
    モータ。
  6. 【請求項６】 ロータマグネットを構成するプラスチッ
    ク材料を回転子鉄心端面から突出させてリング形状と
    し、そのリング部にロータ位置検出用マグネットの着磁
    をしたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石形モー
    タ。
  7. 【請求項７】 リング部の外径寸法を回転子鉄心外径と
    ほぼ同じ外径寸法に設定したことを特徴とする請求項６
    記載の永久磁石形モータ。
  8. 【請求項８】 ロータマグネットを構成するプラスチッ
    ク材料によりフィンを形成したことを特徴とする請求項
    １記載の永久磁石形モータ。
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