JP2003319585A - Permanent magnet motor and method for forming anisotropic pole magnet - Google Patents

Permanent magnet motor and method for forming anisotropic pole magnet

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JP2003319585A
JP2003319585A JP2002119204A JP2002119204A JP2003319585A JP 2003319585 A JP2003319585 A JP 2003319585A JP 2002119204 A JP2002119204 A JP 2002119204A JP 2002119204 A JP2002119204 A JP 2002119204A JP 2003319585 A JP2003319585 A JP 2003319585A
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magnet
polar anisotropic
magnetic pole
magnetic
anisotropic magnet
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Inventor
Isamu Nitta
勇 新田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent magnet motor which can suppress the increase in a cogging torque without eliminating the drop in output characteristics when anisotropic pole magnets are used. <P>SOLUTION: The magnet 21 for constituting the rotor 24 of the permanent magnet motor is formed of a magnetic field integral mold in the state that a frame 9 is inserted into molds 14 to 16 or the like. In this case, the radial thickness L2 of the pole end of the magnet 21 is formed to become a ratio of 86.7% with respect to the size L1 of a pole central part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固定子に対向する
空隙側にのみ偶数の磁極を有する極異方性磁石と、空隙
側と逆側に配置され軟磁性体材料で構成されるヨークと
を備えて構成される永久磁石型モータ、及びそのモータ
に使用される極異方性磁石の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polar anisotropic magnet having an even number of magnetic poles only on the gap side facing a stator, and a yoke arranged on the side opposite to the gap side and made of a soft magnetic material. And a method for forming a polar anisotropic magnet used in the motor.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】図4及び図5は、極異
方性磁石を使用したアウタロータ型モータの一構成例を
示すものであり、図4はロータ1、図5はステータ2を
示すものである。まず、図5において、ステータコア3
は、環状をなすヨーク部4と、このヨーク部4の外周部
に放射状に突出するように設けられた多数個のティース
5を有する構成となっている。この場合、ステータコア
3は、周方向に分割された複数個の分割コア(図示せ
ず)周方向に連結することにより、環状をなすように形
成されている。各分割コアは、所定形状に打ち抜かれた
けい素鋼板からなる鋼板を多数枚積層して構成されてい
る。
4 and 5 show an example of the structure of an outer rotor type motor using polar anisotropic magnets. FIG. 4 shows a rotor 1 and FIG. 5 shows a stator 2. It is a thing. First, in FIG. 5, the stator core 3
Includes a yoke portion 4 having an annular shape, and a large number of teeth 5 provided on the outer peripheral portion of the yoke portion 4 so as to radially project. In this case, the stator core 3 is formed in an annular shape by connecting a plurality of divided cores (not shown) divided in the circumferential direction in the circumferential direction. Each of the split cores is formed by laminating a large number of steel plates made of silicon steel plates punched into a predetermined shape.

【0003】ステータコア3におけるヨーク部4及び各
ティース5の外面には、それらのほぼ全体を覆うよう
に、絶縁樹脂(例えばポリブチレン樹脂)製の被覆部材
6がモールド成形により設けられている。被覆部材6に
は、ヨーク部4の内周側に位置させて複数個の取付部7
が一体に設けられている。この取付部7は、ステ−タコ
ア3を、取付対象となる例えば洗濯機の機構部(図示せ
ず)に取り付ける際に利用されるものである。そして、
各ティース5にはコイル8が巻装されており、ステータ
2が構成されている。
On the outer surfaces of the yoke portion 4 and each tooth 5 of the stator core 3, a covering member 6 made of an insulating resin (for example, polybutylene resin) is provided by molding so as to cover almost all of them. The covering member 6 includes a plurality of mounting portions 7 which are located on the inner peripheral side of the yoke portion 4.
Are provided integrally. The attachment portion 7 is used when attaching the stator core 3 to a mechanical portion (not shown) of a washing machine, which is an attachment target. And
A coil 8 is wound around each tooth 5 to form the stator 2.

【0004】一方、図4に示すロータ1は、フレーム
(ロータヨーク)9とマグネット10とで構成されてい
る。フレーム9は、磁性材例えば鋼板をプレスすること
によって偏平ないわゆる有底円筒形のカップ状に形成し
たもので、中心部に軸支持体取付孔11を有している。
尚、図4では、フレーム9の上下を反転した状態で図示
している。フレーム9の周囲には環状部12が形成され
ており、この環状部12と軸支持体取付孔11との間の
中間部に切り起こしで形成された複数の通風孔13が放
射状に配置されている。
On the other hand, the rotor 1 shown in FIG. 4 is composed of a frame (rotor yoke) 9 and a magnet 10. The frame 9 is formed into a flat, so-called bottomed cylindrical cup shape by pressing a magnetic material such as a steel plate, and has a shaft support mounting hole 11 in the center.
In addition, in FIG. 4, the frame 9 is shown in a state of being turned upside down. An annular portion 12 is formed around the frame 9, and a plurality of ventilation holes 13 formed by cutting and raising are radially arranged in an intermediate portion between the annular portion 12 and the shaft support mounting hole 11. There is.

【0005】そして、ロータ1の軸支持体取付孔11に
は、軸支持体を介してシャフト(何れも図示せず)が取
り付けられるようになっており、シャフトは、図示しな
い軸受けを介して回転自在に支承される。
A shaft (not shown) is mounted in the shaft support mounting hole 11 of the rotor 1 via the shaft support, and the shaft rotates via a bearing (not shown). Freely supported.

【0006】マグネット10は所謂プラスチックマグネ
ットであり、フェライト系のナイロンバインダに磁性粉
末を混合した磁性樹脂で構成されている。そして、マグ
ネット10はフレーム9の環状部12の内周側に配置さ
れ、ステータ2と対向するようになっている。
The magnet 10 is a so-called plastic magnet, and is made of a magnetic resin in which magnetic powder is mixed with a ferrite nylon binder. The magnet 10 is arranged on the inner peripheral side of the annular portion 12 of the frame 9 and faces the stator 2.

【0007】又、この場合、マグネット10には、その
成形時に磁気の方向性が所定の方向となる磁場配向をす
ることで異方性を持たせている。即ち、図6に示すよう
に、マグネット10中を磁極間でのみ透磁するように磁
場配向させることで極異方性を持たせている。
Further, in this case, the magnet 10 has anisotropy by being oriented in a magnetic field such that the directionality of magnetism is a predetermined direction at the time of molding. That is, as shown in FIG. 6, polar anisotropy is provided by orienting the magnetic field in the magnet 10 so that only the magnetic poles are permeable.

【0008】図6は、マグネット10を金型14及び1
5により成型すると同時に、配向磁石でもある金型15
と、その両側に配置される集向磁石16a,16bによ
り磁場配向を行う状態を1磁極分だけ切り出して示すも
のである。このように極異方性を持たせることにより、
等方性や軸異方性、ラジアル異方性など、他の異方性を
有するものに比して磁極の磁力を増大させることがで
き、その分モータの特性を改善できると共に、マグネッ
ト10の厚みを小さくすることもできる。
In FIG. 6, the magnet 10 is attached to the molds 14 and 1.
Mold 15 that is also an oriented magnet at the same time as molding by 5
The state in which magnetic field orientation is performed by the collecting magnets 16a and 16b arranged on both sides thereof is shown by cutting out one magnetic pole. By having polar anisotropy like this,
The magnetic force of the magnetic poles can be increased as compared with those having other anisotropy such as isotropicity, axial anisotropy, and radial anisotropy, and the characteristics of the motor can be improved correspondingly, and the magnet 10 The thickness can also be reduced.

【0009】また、フレーム9の環状部12には磁路を
形成するという役割が不要となり、マグネット10を支
持する機構的な役割のみが要求される。従って、環状部
12の厚さ寸法は機構的な強度が確保される厚さであれ
ば良く、従来よりも薄く形成することで軽量化を図るこ
とが可能となる。
Further, the annular portion 12 of the frame 9 does not need to have a role of forming a magnetic path, and needs only a mechanical role of supporting the magnet 10. Therefore, the thickness of the annular portion 12 may be any thickness as long as mechanical strength is ensured, and it is possible to reduce the weight by forming the annular portion 12 thinner than before.

【0010】ロータ1のマグネット10は48極に着磁
されており、ステータコア3は、外周部に36個のスロ
ット部を有している。そして、コイル8は、ステータコ
ア3に三相直巻き方式で巻装されている。
The magnet 10 of the rotor 1 is magnetized to have 48 poles, and the stator core 3 has 36 slot portions on its outer peripheral portion. The coil 8 is wound around the stator core 3 by the three-phase direct winding method.

【0011】斯様な構成のモータにおいては、マグネッ
ト10の径方向肉厚寸法は、図4に示すように概ね均一
となるように形成されていた。例えば、上記寸法を一般
に経済的とされている磁極ピッチの1/2とすると、磁
極間部分の磁化方向が本来周方向に向くべきところで径
方向(法線方向)に傾く部分があり、モータの回転時に
発生する電機子反作用に対する減磁耐力が低下するおそ
れがある。また、空隙における磁束密度分布が台形波状
となるため、コギングトルク,或いはトルクリップルが
大きく発生してしまう更に、図7に示すように、マグネ
ット10をフレーム9と一体に成型する場合は、図6に
示す一体成型しない場合に比較して磁化方向が径方向に
より集中するため、磁束密度分布が顕著に台形波状とな
る傾向を示すことになる。
In the motor having such a structure, the radial thickness of the magnet 10 is formed to be substantially uniform as shown in FIG. For example, if the above-mentioned dimension is set to 1/2 of the generally economical magnetic pole pitch, there is a portion in which the magnetization direction of the magnetic pole portion should be inclined in the radial direction (normal direction) where it should originally be in the circumferential direction. The demagnetization resistance against the armature reaction that occurs during rotation may be reduced. Further, since the magnetic flux density distribution in the air gap becomes trapezoidal, a large cogging torque or torque ripple occurs. Furthermore, as shown in FIG. 7, when the magnet 10 is integrally molded with the frame 9, as shown in FIG. Since the magnetization direction is more concentrated in the radial direction than in the case of not being integrally molded as shown in (1), the magnetic flux density distribution tends to be remarkably trapezoidal.

【0012】このような問題は、マグネット10の肉厚
寸法を磁極ピッチと等しくなる程度にすれば概ね回避で
きるが、上記寸法を磁極ピッチの1/2以上としても総
磁束量は殆ど増加しないため、モータの出力向上には貢
献することが無く、重量が増加してコスト高となるデメ
リットが大きくなってしまう。
This problem can be largely avoided by making the wall thickness of the magnet 10 equal to the magnetic pole pitch, but even if the above size is set to 1/2 or more of the magnetic pole pitch, the total magnetic flux amount hardly increases. However, it does not contribute to the improvement of the output of the motor, and the demerit that the weight increases and the cost increases becomes large.

【0013】加えて、極異方化したマグネット10は、
磁極端部における内部磁路長が短くなることから永久減
磁がおき易いという問題があった。マグネット10に永
久減磁が発生すると、モータにおいて当初に設定した出
力特性が劣化することになり好ましくない。
In addition, the extremely anisotropic magnet 10 is
There is a problem that permanent demagnetization is likely to occur because the internal magnetic path length at the magnetic pole end portion becomes short. When permanent demagnetization occurs in the magnet 10, the output characteristics initially set in the motor deteriorate, which is not preferable.

【0014】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、極異方性磁石を用いた場合に、出力
特性を低下させること無く、且つ、コギングトルクの増
加を抑制することができる永久磁石型モータ、及びその
モータに使用される極異方性磁石の形成方法を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to suppress an increase in cogging torque without reducing output characteristics when a polar anisotropic magnet is used. (EN) Provided is a permanent magnet type motor capable of achieving the above, and a method for forming a polar anisotropic magnet used for the motor.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の永久磁石型モータは、概環形状もし
くは環状の一部をなすセグメント形状を有し、固定子に
対向する空隙側にのみ偶数の磁極を有する極異方性磁石
と、前記空隙側と逆側に配置され、軟磁性体材料で構成
されるヨークとを備えて構成されるものにおいて、前記
極異方性磁石の磁極端部における径方向肉厚寸法が、磁
極中央部の寸法に対して85%から88%の比率となる
ように形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a permanent magnet type motor according to claim 1 has a substantially annular shape or a segmented shape forming a part of an annular shape, and is on the side of the air gap facing the stator. A polar anisotropic magnet having an even number of magnetic poles, and a yoke arranged on the side opposite to the air gap side and made of a soft magnetic material, It is characterized in that the thickness in the radial direction at the magnetic pole end portion is formed so as to have a ratio of 85% to 88% with respect to the dimension of the magnetic pole center portion.

【0016】即ち、モータにおける空隙磁束密度の大き
さは、空隙長が一定であれば磁石内磁路長に比例する。
そこで、極異方性磁石の磁極端部における径方向肉厚寸
法が磁極中央部の寸法に対して短くなるようにすれば、
磁極端部の磁石内磁路長も短くなり空隙磁束密度は小さ
くなるので、磁束密度分布が正弦波状となるように近付
けることができる。従って、コギングトルクの発生を抑
制することができる。また、従来構成では、磁極端部に
おいて内部磁路長が短くなる部分が存在しなくなるた
め、当該部分において永久減磁が生じることが無く、モ
ータの経時的な特性変動をも抑制できる。
That is, the magnitude of the air gap magnetic flux density in the motor is proportional to the magnetic path length in the magnet if the air gap length is constant.
Therefore, if the radial thickness at the magnetic pole end of the polar anisotropic magnet is made shorter than the size at the magnetic pole center,
Since the magnetic path length in the magnet at the magnetic pole end portion is also shortened and the air gap magnetic flux density is reduced, the magnetic flux density distributions can be approximated to have a sinusoidal waveform. Therefore, generation of cogging torque can be suppressed. Further, in the conventional configuration, there is no portion where the internal magnetic path length is shortened at the magnetic pole end, so permanent demagnetization does not occur at that portion, and it is possible to suppress the characteristic fluctuation of the motor over time.

【0017】ところで、上記のように極異方性磁石の磁
極端部における肉厚寸法を磁極中央部の寸法に対して短
くすればその分だけ磁束量が減少するため、モータの出
力を低下を招くことになる。そこで、本発明の発明者が
実験を行った結果によれば、磁極端部における肉厚寸法
を磁極中央部の寸法に対して85%から88%の比率と
なるように形成すれば、モータの回転時に発生する誘起
電圧とコギングトルクとのバランスが最適となることが
判明した。
By the way, as described above, if the wall thickness of the magnetic pole end of the polar anisotropic magnet is shortened with respect to the size of the magnetic pole center, the amount of magnetic flux is reduced accordingly, so that the output of the motor is reduced. Will be invited. Therefore, according to the result of the experiment conducted by the inventor of the present invention, if the thickness of the magnetic pole end portion is formed to be 85% to 88% of the central portion of the magnetic pole, the motor It has been found that the balance between the induced voltage generated during rotation and the cogging torque is optimum.

【0018】この場合、請求項2に記載したように、前
記極異方性磁石を、前記ヨークを金型に挿入した状態で
磁場一体成型により形成するのが好ましい。即ち、上述
したように、肉厚寸法が均一な磁石をヨークと一体に形
成して極異方化すれば、磁化の方向が径方向に集中して
空隙磁束密度分布はより台形波状に近付いてしまう。従
って、極異方性磁石をヨークと一体に形成して極異方化
すれば、空隙磁束密度分布を一層効果的に改善すること
ができる。
In this case, as described in claim 2, it is preferable that the polar anisotropic magnet is formed by magnetic field integral molding with the yoke inserted in a mold. That is, as described above, if a magnet having a uniform wall thickness is integrally formed with the yoke to make it anisotropic, the direction of magnetization is concentrated in the radial direction and the air gap magnetic flux density distribution becomes closer to a trapezoidal wave shape. I will end up. Therefore, if the polar anisotropic magnet is formed integrally with the yoke and is made anisotropic, the air gap magnetic flux density distribution can be improved more effectively.

【0019】また、請求項3に記載したように、極異方
性磁石の空隙側に位置する面を、各磁極毎に、凸となる
円柱面を成すように形成するのが好適である。即ち、磁
極中央部から磁極端部にかけての面形状が円柱面状とな
ることで、空隙磁束密度分布はなだらかに変化するよう
になり、分布状態をより正弦波状に近付けることができ
る。
Further, as described in claim 3, it is preferable that the surface of the polar anisotropic magnet located on the air gap side is formed so as to form a convex cylindrical surface for each magnetic pole. That is, by making the surface shape from the magnetic pole center portion to the magnetic pole end portion a cylindrical surface shape, the air gap magnetic flux density distribution changes gently, and the distribution state can be made closer to a sine wave shape.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図1乃至図3を参照して説明する。尚、図4乃至図7と
同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異な
る部分についてのみ説明する。図2は、図4相当図であ
り、図1(a)はフレーム9及び本実施例のマグネット
(極異方性磁石)21の一部を示す斜視図、図1(b)
は図7相当図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The same parts as those in FIGS. 4 to 7 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Only different parts will be described below. FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 4, and FIG. 1A is a perspective view showing a part of the frame 9 and the magnet (polar anisotropic magnet) 21 of this embodiment, and FIG.
Is a view corresponding to FIG. 7.

【0021】即ち、マグネット21の成形形状は、ステ
ータ(固定子)2と対向する磁極面22が空隙側に凸と
なる円柱面状を成している。磁極面22は、後に着磁さ
れることによって磁極となるもので、磁極中央ほど凸と
なる形状となっている。磁極面22を斯様な形状に形成
するため、非磁性材よりなる金型23が内周側に配置さ
れている。
That is, the molded shape of the magnet 21 is a cylindrical surface in which the magnetic pole surface 22 facing the stator (stator) 2 is convex toward the gap side. The magnetic pole surface 22 becomes a magnetic pole by being magnetized later, and has a convex shape toward the center of the magnetic pole. In order to form the magnetic pole surface 22 in such a shape, a mold 23 made of a non-magnetic material is arranged on the inner peripheral side.

【0022】そして、図1(b)に示すように、マグネ
ット21の磁極中央部における肉厚寸法をL1とし、磁
極端部における肉厚寸法をL2とすると、L2はL1の
86.7%(肉厚比)となるように設定されている。そ
の他の構成は、従来と同様であり、以上がロータ24を
構成している。
As shown in FIG. 1B, if the wall thickness of the magnet 21 at the center of the magnetic pole is L1 and the wall thickness at the end of the magnetic pole is L2, then L2 is 86.7% of L1 ( The wall thickness ratio) is set. Other configurations are the same as the conventional one, and the above constitutes the rotor 24.

【0023】次に、本実施例の作用について図3をも参
照して説明する。モータにおける空隙磁束密度は、
(1)式によって決定される。 (空隙磁束密度)∝(磁石内磁路長)/{(磁石内磁路長)+(空隙長)・2} ・・・(1) 即ち、モータにおける空隙磁束密度の大きさは、空隙長
が一定であれば磁石内磁路長に比例する。そして、マグ
ネット21をフレーム9と一体に形成して極異方化すれ
ば磁化方向が径方向に集中するため、空隙磁束密度分布
はより台形波状に近付く。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The air gap magnetic flux density in the motor is
It is determined by the equation (1). (Air gap magnetic flux density) ∝ (Magnet magnetic path length) / {(Magnet magnetic path length) + (Gap length) · 2} (1) That is, the magnitude of the air gap magnetic flux density in the motor is the air gap length. Is constant, it is proportional to the magnetic path length in the magnet. If the magnet 21 is formed integrally with the frame 9 and is made extremely anisotropic, the magnetizing direction is concentrated in the radial direction, so that the air gap magnetic flux density distribution becomes closer to a trapezoidal wave shape.

【0024】そこで、本実施例のように、マグネット2
1の磁極端部における径方向肉厚寸法L2を磁極中央部
の寸法L1よりも短くなるようにすれば、従来のマグネ
ット10に比較して極異方される状態は基本的に同一で
あるが、磁極端部における磁石内磁路長が短くなり空隙
磁束密度は小さくなるので、磁束密度分布が正弦波状と
なるように近付けることができる。従って、コギングト
ルクの発生を抑制することができる。
Therefore, as in this embodiment, the magnet 2
When the radial thickness L2 at the magnetic pole end portion of No. 1 is made smaller than the dimension L1 at the magnetic pole center portion, the state of being extremely anisotropic compared to the conventional magnet 10 is basically the same. Since the magnetic path length in the magnet at the magnetic pole end portion is shortened and the air gap magnetic flux density is reduced, the magnetic flux density distribution can be approximated to have a sinusoidal waveform. Therefore, generation of cogging torque can be suppressed.

【0025】また、寸法L1,L2の比である肉厚比は
(2)式で定義されるが、 (肉厚比)=(L2/L1)×100[%] ・・・(2) この肉厚比を小さくすれば、磁束分布密度はより正弦波
状に近付くことになるので、コギングトルクの発生を抑
制する観点からは適している。しかしながら、一方では
その分だけ磁束量が減少するため、モータ出力の低下を
招くことになる。また、マグネット21を一体成型によ
って形成する場合は、肉厚比が小さくなり過ぎると所謂
「湯流れ」が悪くなり成形性が悪化することにも繋が
る。以上のことから、肉厚比は、モータの出力特性とコ
ギングトルクとのトレードオフや成形性を考慮して最適
となる値に設定する必要がある。
The wall thickness ratio, which is the ratio of the dimensions L1 and L2, is defined by the equation (2): (wall thickness ratio) = (L2 / L1) × 100 [%] (2) If the wall thickness ratio is made smaller, the magnetic flux distribution density will be closer to a sinusoidal shape, which is suitable from the viewpoint of suppressing the generation of cogging torque. However, on the other hand, the amount of magnetic flux is reduced by that amount, resulting in a reduction in motor output. Further, when the magnet 21 is formed by integral molding, if the wall thickness ratio becomes too small, so-called "melt flow" deteriorates, leading to deterioration in moldability. From the above, it is necessary to set the thickness ratio to an optimum value in consideration of the trade-off between the output characteristic of the motor and the cogging torque and the formability.

【0026】そこで、本発明の発明者は、マグネット2
1と同一の材料によって形成したラジアル異方性マグネ
ットを、例えば特許第2905119号公報に開示され
ている洗濯機用のモータと同一形状に形成して(基本的
には、図4及び図5に示すものと同じである)コギング
トルクを最小化した場合を基準とし、マグネット21と
同タイプのマグネットについても同様の形状とした上
で、肉厚比を変化させて比較を行った。その結果を図4
に示す。
Therefore, the inventor of the present invention has made the magnet 2
A radial anisotropic magnet formed of the same material as that of No. 1 is formed in the same shape as a motor for a washing machine disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2905119 (basically, as shown in FIGS. Based on the case where the cogging torque was minimized (the same as that shown), the magnets of the same type as the magnet 21 were made to have the same shape, and the wall thickness ratio was changed for comparison. The result is shown in Figure 4.
Shown in.

【0027】図3の横軸は、上記マグネットの肉厚比で
あり、縦軸は、当該マグネットを使用して構成した永久
磁石型モータに発生する誘起電圧及びコギングトルクを
基準とした相対値を示すものである。即ち、縦軸の10
0%は、ラジアル異方性マグネットを用いたモータのコ
ギングトルクを最小化した場合における誘起電圧及びコ
ギングトルクのレベルに対応する。
The horizontal axis of FIG. 3 is the wall thickness ratio of the magnet, and the vertical axis is the relative value based on the induced voltage and cogging torque generated in the permanent magnet type motor constructed using the magnet. It is shown. That is, 10 on the vertical axis
0% corresponds to the level of the induced voltage and the cogging torque when the cogging torque of the motor using the radial anisotropic magnet is minimized.

【0028】この図3において、モータの出力特性を最
大化する、若しくは、同一の出力特性でモータを小型化
するという点では、誘起電圧が100%を超えることが
望ましい。また、コギングトルクは騒音及び振動の原因
となるものであるから、100%を下回ることが望まし
い。そして、これらの相反する条件を同時に満たす肉厚
比は、約85%から88%程度の範囲であることが判
る。本実施例では、図3に基づいて、誘起電圧が丁度1
00%となる肉厚比86.7%を選択した。
In FIG. 3, it is desirable that the induced voltage exceeds 100% in terms of maximizing the output characteristics of the motor or downsizing the motor with the same output characteristics. Further, since the cogging torque causes noise and vibration, it is desirable that the cogging torque be less than 100%. It can be seen that the wall thickness ratio that satisfies these contradictory conditions at the same time is in the range of about 85% to 88%. In this embodiment, the induced voltage is exactly 1 based on FIG.
A wall thickness ratio of 86.7%, which is 00%, was selected.

【0029】以上のように本実施例によれば、永久磁石
型モータのロータ24を構成するマグネット21を、フ
レーム9が金型14乃至16等に挿入された状態で磁場
一体成型により形成し、その際に、マグネット21の磁
極端部における径方向肉厚寸法L2を、磁極中央部の寸
法L1に対して86.7%の比率となるように形成し
た。
As described above, according to the present embodiment, the magnet 21 constituting the rotor 24 of the permanent magnet type motor is formed by magnetic field integral molding with the frame 9 inserted in the molds 14 to 16 and the like. At that time, the radial thickness dimension L2 at the magnetic pole end portion of the magnet 21 was formed so as to be 86.7% of the dimension L1 at the magnetic pole center portion.

【0030】即ち、寸法L2を寸法L1に対して短くな
るようにすれば、磁極端部の磁石内磁路長も短くなり空
隙磁束密度は小さくなるので、磁束密度分布が正弦波状
となるように近付けることができる。従って、モータの
回転時におけるコギングトルクの発生を抑制することが
できる。また、従来構成では、磁極端部において内部磁
路長が短くなる部分が存在しなくなるため、当該部分に
おいて永久減磁が生じることが無く、モータの経時的な
特性変動をも抑制できる。
That is, if the dimension L2 is made shorter than the dimension L1, the magnetic path length in the magnet at the magnetic pole end is also shortened and the air gap magnetic flux density is reduced, so that the magnetic flux density distribution becomes sinusoidal. You can get closer. Therefore, it is possible to suppress the generation of cogging torque when the motor rotates. Further, in the conventional configuration, there is no portion where the internal magnetic path length is shortened at the magnetic pole end, so permanent demagnetization does not occur at that portion, and it is possible to suppress the characteristic fluctuation of the motor over time.

【0031】そして、肉厚比を86.7%とすること
で、モータの回転時に発生する誘起電圧とコギングトル
クとのバランスを最適にすることができるので、従来の
ラジアル異方性マグネットを用いたモータと同等の出力
特性を得た上で、コギングトルクの発生比率を低下させ
ることができ、低振動且つ低騒音でモータを駆動するこ
とができる。
By adjusting the wall thickness ratio to 86.7%, the balance between the induced voltage generated when the motor rotates and the cogging torque can be optimized, so that the conventional radial anisotropic magnet is used. The output ratio equivalent to that of the conventional motor can be obtained, the generation ratio of the cogging torque can be reduced, and the motor can be driven with low vibration and low noise.

【0032】更に、本実施例の構成では、従来構成の磁
極端部において内部磁路長が短くなる部分が存在しなく
なるため、当該部分において永久減磁が生じることが無
く、モータの経時的な特性変動をも抑制できる。
Further, in the structure of the present embodiment, there is no portion where the internal magnetic path length is shortened at the magnetic pole end portion of the conventional structure, so that permanent demagnetization does not occur at that portion, and the time-lapse of the motor is eliminated. It is also possible to suppress characteristic variations.

【0033】また、本実施例によれば、マグネット21
の磁極面22を、各磁極毎に凸となる円柱面を成すよう
に形成したので、空隙磁束密度分布をなだらかに変化さ
せて分布状態をより正弦波状に近付けることができる。
従って、コギングトルクの発生を一層抑制することがで
きる。
According to this embodiment, the magnet 21
Since the magnetic pole surface 22 is formed so as to form a convex cylindrical surface for each magnetic pole, it is possible to gently change the air gap magnetic flux density distribution and bring the distribution state closer to a sinusoidal shape.
Therefore, generation of cogging torque can be further suppressed.

【0034】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形又は拡
張が可能である。肉厚比は、85%から88%の範囲で
設定すれば良い。極異方性磁石は、一体の環状に形成す
るものに限らず、例えば、複数の箇所で分割してなるセ
グメント形状としても良い。その場合、磁極の中央部に
おいて分割すれば、磁極間に渡る磁路を分断することは
殆ど無いので好ましい。また、極異方性磁石は、必ずし
もヨークを金型に挿入した状態で磁場一体成型により形
成する必要はなく、極異方性磁石のみを別途成形及び極
異方化した後、ヨークと組み合わせて構成しても良い。
インナロータ型の永久磁石型モータに適用しても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but the following modifications or expansions are possible. The wall thickness ratio may be set in the range of 85% to 88%. The polar anisotropic magnet is not limited to the one formed in an integral ring shape, and may be, for example, a segment shape divided at a plurality of locations. In that case, it is preferable to divide the magnetic poles at the central portion because the magnetic path extending between the magnetic poles is hardly divided. In addition, the polar anisotropic magnet does not necessarily have to be formed by magnetic field integral molding with the yoke inserted in the mold. Only the polar anisotropic magnet is separately molded and polar anisotropic, and then combined with the yoke. It may be configured.
It may be applied to an inner rotor type permanent magnet type motor.

【発明の効果】本発明の永久磁石型モータによれば、極
異方性磁石の磁極端部における径方向肉厚寸法を、磁極
中央部の寸法に対して85%から88%の比率となるよ
うに形成するので、空隙磁束密度分布が正弦波状となる
ように近付けることができ、モータの出力特性を維持し
た上でコギングトルクの発生を抑制することができる。
According to the permanent magnet type motor of the present invention, the radial thickness of the magnetic pole end of the polar anisotropic magnet is 85% to 88% of the size of the magnetic pole center. Since it is formed as described above, the air gap magnetic flux density distribution can be approximated so as to have a sine wave shape, and generation of cogging torque can be suppressed while maintaining the output characteristics of the motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例であり、(a)は永久磁石型
モータのフレーム及びマグネットの一部を示す斜視図、
(b)はマグネットを金型より成型すると同時に、磁場
配向を行う状態を1磁極分だけ切り出して示す図
1 is an embodiment of the present invention, (a) is a perspective view showing a frame of a permanent magnet type motor and a part of a magnet;
(B) shows a state in which a magnet is molded from a mold and at the same time magnetic field orientation is performed by cutting out one magnetic pole.

【図2】極異方性磁石を使用したアウタロータ型モータ
における、ロータの一構成例を示す斜視図
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of a rotor in an outer rotor type motor using polar anisotropic magnets.

【図3】横軸にマグネットの肉厚比、縦軸に永久磁石型
モータに発生する誘起電圧及びコギングトルクを基準と
した相対値を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a magnet wall thickness ratio on the horizontal axis and a relative value on the basis of the induced voltage and cogging torque generated in the permanent magnet motor on the vertical axis.

【図4】従来技術を示す図2相当図FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 2 showing a conventional technique.

【図5】ステータの構成を示す斜視図FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a stator.

【図6】図1(b)相当図(但し、フレームを一体成型
しない場合)
FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 1 (b) (however, when the frame is not integrally molded)

【図7】図1(b)相当図FIG. 7 is a view equivalent to FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2はステータ(固定子)、9はフレーム(ヨーク)、1
4,15,16,23は金型、21はマグネット(極異
方性磁石)、24はロータを示す。
2 is a stator (stator), 9 is a frame (yoke), 1
4, 15, 16, and 23 are molds, 21 is a magnet (polar anisotropic magnet), and 24 is a rotor.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 概環形状もしくは環状の一部をなすセグ
メント形状を有し、固定子に対向する空隙側にのみ偶数
の磁極を有する極異方性磁石と、前記空隙側と逆側に配
置され、軟磁性体材料で構成されるヨークとを備えて構
成される永久磁石型モータにおいて、 前記極異方性磁石の磁極端部における径方向肉厚寸法
は、磁極中央部の寸法に対して85%から88%の比率
となるように形成されていることを特徴とする永久磁石
型モータ。
1. A polar anisotropic magnet having a substantially annular shape or a segment shape forming a part of an annular shape, having an even number of magnetic poles only on the gap side facing the stator, and arranged on the side opposite to the gap side. And a yoke made of a soft magnetic material, the permanent magnet type motor having a radial thickness at a magnetic pole end portion of the polar anisotropic magnet with respect to a dimension at a magnetic pole center portion. A permanent magnet motor, characterized in that it is formed to have a ratio of 85% to 88%.
【請求項2】 前記極異方性磁石は、前記ヨークが金型
に挿入された状態で磁場一体成型によって形成されてい
ることを特徴とする請求項1記載の永久磁石型モータ。
2. The permanent magnet type motor according to claim 1, wherein the polar anisotropic magnet is formed by magnetic field integral molding with the yoke inserted in a mold.
【請求項3】 極異方性磁石の空隙側に位置する面は、
各磁極毎に、凸となる円柱面を成すように形成されてい
ることを特徴とする請求項1または2記載の永久磁石型
モータ。
3. The surface of the polar anisotropic magnet located on the gap side is
The permanent magnet type motor according to claim 1 or 2, wherein each magnetic pole is formed so as to form a convex cylindrical surface.
【請求項4】 概環形状もしくは環状の一部をなすセグ
メント形状を有し、固定子に対向する空隙側にのみ偶数
の磁極を有する極異方性磁石と、前記空隙側と逆側に配
置され、軟磁性体材料で構成されるヨークとを備えて構
成される永久磁石型モータの極異方性磁石を形成する方
法において、 前記極異方性磁石の磁極端部における径方向肉厚寸法
を、磁極中央部の寸法に対して85%から88%の比率
となるように形成することを特徴とする極異方性磁石の
形成方法。
4. A polar anisotropic magnet having an approximately annular shape or a segmented shape forming a part of an annular shape and having an even number of magnetic poles only on the air gap side facing the stator, and arranged on the opposite side to the air gap side. And a yoke formed of a soft magnetic material to form a polar anisotropic magnet of a permanent magnet type motor, the radial thickness dimension of a magnetic pole end of the polar anisotropic magnet. Is formed so as to have a ratio of 85% to 88% with respect to the size of the central portion of the magnetic pole.
【請求項5】 前記極異方性磁石を、前記ヨークを金型
に挿入した状態で磁場一体成型によって形成することを
特徴とする請求項4記載の極異方性磁石の形成方法。
5. The method for forming a polar anisotropic magnet according to claim 4, wherein the polar anisotropic magnet is formed by magnetic field integral molding with the yoke inserted in a mold.
【請求項6】 極異方性磁石の空隙側に位置する面を、
各磁極毎に、凸となる円柱面を成すように形成すること
を特徴とする請求項4または5記載の極異方性磁石の形
成方法。
6. The surface of the polar anisotropic magnet located on the void side is
The method for forming a polar anisotropic magnet according to claim 4 or 5, wherein each magnetic pole is formed so as to form a convex cylindrical surface.
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