JP2003111360A - モータ用永久磁石、その着磁方法及びモータ - Google Patents

モータ用永久磁石、その着磁方法及びモータ

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JP2003111360A
JP2003111360A JP2001307451A JP2001307451A JP2003111360A JP 2003111360 A JP2003111360 A JP 2003111360A JP 2001307451 A JP2001307451 A JP 2001307451A JP 2001307451 A JP2001307451 A JP 2001307451A JP 2003111360 A JP2003111360 A JP 2003111360A
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permanent magnet
waveform
magnetic flux
magnetized
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Masayuki Hirasawa
正幸 平澤
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Dmt Kk
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの騒音、コギングトルク及びトルクリ
ップルの低減を図ることが可能なモータ用永久磁石及び
その着磁方法を提供する。 【解決手段】 周方向に表面磁束波形が略正弦波形状に
着磁されている複数の磁極11,12,13,14を備
えるモータ用永久磁石1であって、磁極11,12,1
3,14は、前記表面磁束波形が痩せた正弦波形状、及
び/又は、境界近傍領域における表面磁束が略零値とな
るように着磁されていること、を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の磁極を備え
るモータ用永久磁石、その着磁方法及びモータに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、モータの巻線コイルに誘起される
逆起電圧波形を正弦波形状にすることによって回転を円
滑にし、騒音、コギングトルク及びトルクリップルの低
減を図るため、モータ用永久磁石の表面磁束波形が正弦
波形状になるように着磁を行っていた。
【0003】しかし、表面磁束波形を正弦波形状として
も、実際にモータの巻線コイルに誘起される逆起電圧
は、正弦波形状とならず、騒音、コギングトルク及びト
ルクリップルを低減する妨げとなるという問題があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、モー
タの騒音、コギングトルク及びトルクリップルの低減を
図ることが可能なモータ用永久磁石、その着磁方法及び
モータを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付
して説明するが、これに限定されるものではない。すな
わち、請求項1の発明は、周方向に表面磁束波形が略正
弦波形状に着磁されている複数の磁極(11,12,1
3,14、11−2,12−2,13−2,14−2)
を備えるモータ用永久磁石であって、前記磁極は、前記
表面磁束波形が痩せた正弦波形状、及び/又は、境界近
傍領域における表面磁束が略零値となるように着磁され
ていること、を特徴とするモータ用永久磁石(1,1−
2)である。
【0006】請求項2の発明は、請求項1に記載のモー
タ用永久磁石において、前記表面磁束波形は、前記磁極
の境界近傍領域において接線の傾きが略零となる点(Z
CP)を含むこと、を特徴とするモータ用永久磁石
(1,1−2)である。
【0007】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
に記載のモータ用永久磁石(1,1−2)と、前記モー
タ用永久磁石の円周又は外周に対向配置されたコイル
(21c,22c,23c)とを備えるモータ(2)で
ある。
【0008】請求項4の発明は、モータ用永久磁石
(1,1−2)の周方向の表面磁束波形を略正弦波形状
に着磁するモータ用永久磁石の着磁方法であって、前記
表面磁束波形が痩せた正弦波形状、及び/又は、磁極の
境界近傍領域における表面磁束が略零値となるように着
磁する着磁工程を備えること、を特徴とするモータ用永
久磁石の着磁方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面等を参照しながら、本
発明の実施の形態について、従来のモータ用永久磁石と
比較しながら更に詳しく説明する。 (実施形態)図1は、従来のモータ用永久磁石、図2
は、本発明によるモータ用永久磁石の実施形態を説明す
る図である。図1(a)、図2(a)は、モータ用永久
磁石を示す表面図、図1(b)、図2(b)は、モータ
用永久磁石の着磁波形を示す図である。図1(b)、図
2(b)の縦軸及び横軸は、磁束量及びモータ用永久磁
石の中心角度を示している。図1(a)に示すように、
従来のモータ用永久磁石1−5は、2つのN極部11−
5,12−5及び2つのS極部13−5,14−5が周
方向にそれぞれ交互に均等に形成されている4極の円筒
型磁石である。N極部11−5,12−5は、内周側が
N極に着磁され、S極部13−5,14−5は、内周側
がS極に着磁されている。図1(b)に示すように、永
久磁石1−5は、内周側の表面磁束波形が正弦波形状に
着磁されている。
【0010】図2(a)に示すように、本発明によるモ
ータ用永久磁石1は、円筒型磁石であり、2つのN極部
11,12及び2つのS極部13,14が周方向にそれ
ぞれ交互に均等に形成されている。N極部11,12、
S極部13,14は、内周側がN極、S極にそれぞれ着
磁されている。図2(b)に示すように、永久磁石1
は、内周側の表面磁束波形が略正弦波形状であって、各
極部11,12,13,14における磁束量のピーク値
をモータ用永久磁石1−5における値と同一に設定した
場合に、着磁波形がモータ用永久磁石1−5の着磁波形
である正弦波(点線)を痩せさせた形状(実線)となる
ように着磁されている。また、永久磁石1は、各磁極1
1,12,13,14の境界近傍領域における内周側の
表面磁束が略零値となり、着磁波形が零値とクロスする
ゼロクロスポイントZCPにおいて、接線の傾きが略零
となるように着磁されている。
【0011】図3は、本発明によるモータの実施形態を
説明する図であり、モータの回転軸に垂直な平面を示す
概略断面図である。図3(a)は従来のモータ用永久磁
石1−5を組み込んだモータ2−5、図3(b)は本発
明によるモータ用永久磁石1を組み込んだモータ2を示
している。図3に示すように、モータ2,2−5は、ス
テータ20、ロータ30,30−5等を備えている。ス
テータ20は、鉄等、磁性体である金属製の部材であっ
て、その3箇所に同形状の凸極21,22,23を有し
ている。u相極21、v相極22及びw相極23は、互
いに約120°の角度をなすようにステータ20の径方
向に突出し、その先端部は、円弧状かつ幅広に形成され
ている。また、各凸極には、コイル21c,22c,2
3cが巻かれている。
【0012】ロータ30,30−5は、円筒状のヨーク
31、その内周面に接着されたモータ用永久磁石1,1
−5等を備えている。モータ用永久磁石1,1−5の内
面側と各凸極21,22,23の先端面との間には、接
触を避けるべく一定の空隙が確保されている。モータ用
永久磁石1,1−5及びステータ20は、閉磁路を構成
する。従って、モータ用永久磁石1,1−5がモータ
2,2−5に組み込まれた状態での着磁波形は、磁束が
ステータ20によって引っ張られるため、オープン状態
で測定した着磁波形[図1(b),図2(b)参照]が
太くなった波形となる。
【0013】図4は、モータのコイルの逆起電圧波形を
示す図であり、コイルに電流を流さない無励磁状態でス
テータを一定の速度で回転させた場合にu相コイルに誘
起される逆起電圧(Back E.M.F)を示してい
る。図4(a)は、モータ2−5、図4(b)は、モー
タ2のu相コイルの逆起電圧波形を示している。モータ
用永久磁石1−5の着磁波形は、モータ2−5に組み込
まれた状態では、オープン状態で測定した着磁波形であ
る正弦波[図1(b)参照]が太った形状となる。ま
た、モータ2−5のu相コイル21cの逆起電圧波形
は、モータ用永久磁石1−5の着磁波形と同様の波形と
なるため、図4(a)に示すように、正弦波(波線)が
太った形状の波形(実線)となる。
【0014】一方、永久磁石1の着磁波形は、モータ2
に組み込まれた状態では、オープン状態での着磁波形
[図2(b)参照]が太くなり、極めて正弦波に近い波
形となるため、u相コイル21cの逆起電圧波形は、図
4(b)に示すように、極めて正弦波に近い波形(実
線)となる。
【0015】図5は、コイルの2相間における逆起電圧
波形を示す図であり、図5(a)はモータ2−5に格納
されたコイルの逆起電圧を示し、図5(b)はモータ2
に格納されたコイルの逆起電圧を示している。図6は、
図5のデータに基づいてFFT解析した結果を示す図で
ある。図5(a)に示すように、モータ2−5のu相コ
イル21c、v相コイル22c及びw相23cの2相間
における逆起電圧波形は、正弦波が痩せた形状となる。
また、図6(a)に示すように、この逆起電圧波形をF
FT解析すると、基本周波数成分だけでなく、基本周波
数の3倍、5倍、7倍等に相当する周波数成分(B部分
等)が大きくなる。
【0016】一方、図5(b)に示すように、モータ2
のu相コイル21c、v相コイル22c及びw相23c
の2相間における逆起電圧波形は、正弦波形状となる。
また、図6(b)に示すように、この逆起電圧波形をF
FT解析すると、略基本周波数成分だけとなる。
【0017】次に、本発明によるモータ用永久磁石の製
造方法について説明する。図7は、本発明によるモータ
用永久磁石の製造方法の実施形態を説明する図である。
図7に示すように、着磁ヨーク40は、永久磁石材11
を所定の磁束量に着磁することによってモータ用永久磁
石1を製造する。永久磁石材11は、着磁ヨーク3と所
定の間隙を設けて配置されている。着磁ヨーク40は、
電磁鋼板や鉄等の磁性体である金属製の部材であって、
その4箇所に同形状の凸極41,42,43,44を有
している。それぞれの凸極には、コイル41c,42
c,43c,44cが巻かれ、互いに約90°の角度を
なすように着磁ヨーク3の径方向に突出している。その
先端は、円弧状であって、周方向に一定の間隙S1,S
2,S3,S4を離して形成されている。この間隙S
1,S2,S3,S4により、着磁波形が痩せた正弦波
形状のモータ用永久磁石1が製造される。
【0018】本実施形態によれば、モータ2の1相コイ
ルの逆起電圧波形は、正弦波形状となり、2相間におけ
る逆起電圧波形も正弦波形状となるため、騒音等の原因
となる基本周波数の3倍、5倍、7倍等に相当する周波
数成分を低減することによってモータ2の騒音を低減す
るとともに、コギングトルク、トルクリップルを低減す
ることが可能となった。
【0019】(変形形態)以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。例えば、永久磁石
1は、図8に示すような永久磁石1−2であってもよ
い。N極部11−2,12−2は、中央の領域CZでは
内周側がN極、磁極の境界近傍の領域である両端の領域
EZでは内周側がS極となるように着磁されている。S
極部13−2,14−2は、N極部11−2,12−2
とは逆に、中央領域CZでは内周側がS極となるように
着磁され、両端の領域EZでは内周側がN極となるよう
に着磁されている。また、内周側の表面磁束波形が略正
弦波形状であって、正弦波を痩せさせた形状となるよう
に着磁されている。各極部11−2,12−2,13−
2,14−2の両端領域EZは、中央領域CZとは逆の
極となる微少なピーク値をとることによって、着時波形
がうねりとなるように着磁されている。
【0020】永久磁石1は、2つのN極部11,12及
び2つのS極部13,14が周方向にそれぞれ交互に均
等に形成されている4極の円筒型磁石であるが、4極以
上の極を有していてもよい。表面磁束波形が痩せた正弦
波形状、及び/又は、N極部11,12及びS極部1
3,14の境界近傍において、表面磁束が略零値になる
ように着磁されていれば、同様の効果を得ることが可能
である。また、着磁波形が外周側の表面磁束波形が正弦
波を痩せさせた形状であるモータ用永久磁石1であって
もよい。更に、円柱型磁石であってもよい。モータ用永
久磁石1をモータ2の回転子側に設置して同様の効果を
得ることが可能である。
【0021】
【発明の効果】以上詳しく説明説明したように、モータ
用永久磁石の着磁波形は、痩せた正弦波形状等、モータ
の1相コイルの逆起電圧波形が正弦波形状となる形状で
あるため、モータの騒音を低減するとともに、コギング
トルク、トルクリップルを低減することが可能となっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のモータ用永久磁石の実施形態を説明する
図である。
【図2】本発明によるモータ用永久磁石の実施形態を説
明する図である。
【図3】モータ用永久磁石を組み込んだモータを説明す
る図である。
【図4】モータのコイルの逆起電圧波形を説明する図で
ある。
【図5】モータのコイルの2相間における逆起電圧を示
す図である。
【図6】図5のデータに基づいてFFT解析した結果を
示す図である。
【図7】本発明によるモータ用永久磁石の製造方法の実
施形態を説明する図である。
【図8】本発明によるモータ用永久磁石の変形形態を説
明する図である。
【符号の説明】
1 モータ用永久磁石 2 モータ 11,12 N極部 13,14 S極部 20 ステータ 21,22,23 凸極 21c,22c,23c コイル 30 ロータ 31 ヨーク 40 着磁ヨーク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周方向に表面磁束波形が略正弦波形状に
    着磁されている複数の磁極を備えるモータ用永久磁石で
    あって、 前記磁極は、前記表面磁束波形が痩せた正弦波形状、及
    び/又は、境界近傍領域における表面磁束が略零値とな
    るように着磁されていること、を特徴とするモータ用永
    久磁石。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のモータ用永久磁石にお
    いて、 前記表面磁束波形は、前記磁極の境界近傍領域において
    接線の傾きが略零となる点を含むこと、 を特徴とするモータ用永久磁石。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のモータ用
    永久磁石と、 前記モータ用永久磁石の円周又は外周に対向配置された
    コイルとを備えるモータ。
  4. 【請求項4】 モータ用永久磁石の周方向の表面磁束波
    形を略正弦波形状に着磁するモータ用永久磁石の着磁方
    法であって、 前記表面磁束波形が痩せた正弦波形状、及び/又は、磁
    極の境界近傍領域における表面磁束が略零値となるよう
    に着磁する着磁工程を備えること、を特徴とするモータ
    用永久磁石の着磁方法。
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