JP2005006372A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】製造が比較的容易であり、うず電流の発生を抑制することができ、円滑に動作させることのできるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】回転軸18を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体19にロータ本体19の周方向へ互いに間隔をおいて配置される複数の永久磁石板20が設けられたロータ15と、回転磁界を生じ永久磁石板20との磁気相互作用によりロータ15を回転させるステータ14とを備えるブラシレスモータ11。各永久磁石板20は、複数の永久磁石片22に絶縁材料27を介して相互に組み合わせて構成されている。ロータ15の周方向の磁束分布が波形状になるように、永久磁石板20の少なくとも一つはロータ15の周方向の少なくとも一方の側縁が階段形状または回転軸方向に関して傾斜した直線部分を含む形状のいずれか一方である。
【選択図】 図4
【解決手段】回転軸18を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体19にロータ本体19の周方向へ互いに間隔をおいて配置される複数の永久磁石板20が設けられたロータ15と、回転磁界を生じ永久磁石板20との磁気相互作用によりロータ15を回転させるステータ14とを備えるブラシレスモータ11。各永久磁石板20は、複数の永久磁石片22に絶縁材料27を介して相互に組み合わせて構成されている。ロータ15の周方向の磁束分布が波形状になるように、永久磁石板20の少なくとも一つはロータ15の周方向の少なくとも一方の側縁が階段形状または回転軸方向に関して傾斜した直線部分を含む形状のいずれか一方である。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気掃除機のような家庭用電気製品の駆動源として用いるのに好適なブラシレスモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
ブラシレスモータは、摺動部であるブラシが設けられておらず、このため、騒音が少なく耐久性が高く高回転にも適していることなどから、家庭用電気製品に用いられている。
【0003】
この種のブラシレスモータは、回転軸を有するロータと該ロータを取り巻いて配置され回転磁界を生じるステータとを備える。前記ロータは、回転軸を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体を有し、該ロータ本体には、その周方向へ互いに間隔をおいて配置される複数の永久磁石板が設けられている。前記各永久磁石板は単一の永久磁石からなっている。この前記ロータ本体の永久磁石板の磁界と前記ステータの回転磁界との磁気相互作用によって前記ロータが回転する(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
前記各永久磁石板の前記ロータの周方向に位置する両側縁は回転軸方向と平行になっている。そのため、前記各永久磁石板により前記ロータの外周に形成される磁束の密度の変化は互いに隣り合う前記永久磁石板間で急激に減少することから、前記永久磁石板によって形成される前記ロータの周方向に沿った磁束密度の変化は、矩形波形状のような急激な変化を生じる。前記ロータの磁束密度が該ロータの周方向に沿って急激に変化すると、前記ステータの回転磁界との磁気相互作用が急激に変化する。このことから、前記ブラシレスモータの円滑な動作を得る上で、磁束密度の急激な変化を防止することが望ましい。
【0005】
そこで、前記ロータの前記永久磁石板による磁束密度の変化を該ロータの周方向へ滑らかに変化させるためにスキュー着磁法が提案されている。このスキュー着磁法では、基本的には、前記ロータ本体に前記各永久磁石板を設けることに代えて磁性体である前記ロータ本体が着磁される。このスキュー着磁法では、前記ロータ本体の外周面に形成される磁極面が回転軸方向に沿って周方向にねじれをもつように着磁されるので、前記ロータの周方向で見ると磁極面の面積が徐々に変化する。従って、前記ロータの磁束密度が該ロータの周方向へ滑らかな波形状に変化することから、前記ロータが円滑に動作し、これにより前記ブラシレスモータの振動及び騒音の低減が図られる。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−241051号公報(第2−6頁、第3図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スキュー着磁法では、ロータに永久磁石となるスキュー着磁面を形成することが容易ではない。
【0008】
さらに、前記永久磁石内部のうず電流が問題になる。該永久磁石内部に生じるうず電流は該永久磁石の温度を高めることにより、その磁力を低減させる。また、大型の該永久磁石ほど大きなうず電流を生じ易い。スキュー着磁法では前記各永久磁石が大型化することから、このうず電流の影響を受け易く、そのため、安定した回転を得るには不利である。
【0009】
そこで、本発明の目的は、製造が比較的容易であり、うず電流の発生を抑制することができ、円滑に動作させることのできるブラシレスモータを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するため、本発明は、回転軸を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体に該ロータ本体の周方向へ互いに間隔をおいて配置される複数の永久磁石板が設けられたロータと、回転磁界を生じ前記永久磁石板との磁気相互作用により前記ロータを回転させるステータとを備えるブラシレスモータであって、前記各永久磁石板は、絶縁材料を介して相互に組み合わせられる複数の永久磁石片からなり、前記ロータの磁束密度の周方向への変化が正弦波形状に近くなるように、前記永久磁石板の少なくとも一つは前記ロータの周方向の少なくとも一方の側縁が階段形状または回転軸方向に関して傾斜した直線部分を含む形状のいずれか一方であることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
〈実施の形態1〉
本発明をブラシレスモータの実施の形態1を示す図1ないし図11に沿って説明する。図1は、本発明に係るブラシレスモータを備えた電動送風機の一例を示す。
【0012】
本発明に係る電動送風機10は、図1に示すように、ブラシレスモータ11と送風ファン12とを備える。ブラシレスモータ11は一端開放の全体に筒状のモータケース13を有し、モータケース13の開口端には送風ファン12が取り付けられている。
【0013】
さらに、ブラシレスモータ11は、モータケース13内に配置されるステータ14およびロータ15を有する。ステータ14は筒状を呈し、モータケース13内で該モータケースの周壁に沿って配置されている。ステータ14は、従来よく知られているように、磁性体からなるステータコア16と、該ステータコアに図示しない絶縁層を介して巻きつけられた複数のステータコイル17とを有する。 各ステータコイル17には、図示しない制御回路により位相制御された多相の直流駆動電圧が印加されることにより、筒状のステータ14の内方に回転磁界が生じる。
【0014】
筒状のステータ14の内方に、ロータ15が配置されている。ロータ15は、図2および図3に示すように、回転軸18を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体19と、該ロータ本体に支持され、ロータ本体19の周方向に互いに間隔を置いて配置された複数の永久磁石板20とを有する。各永久磁石板20は、従来よく知られているように、ロータ本体19の周方向へ異なる磁極面(S磁極面およびN磁極面)が交互に位置するように配置されている。図3に示す例では、ロータ本体19には取付け穴19aが設けられ、各取付け穴19aに各永久磁石板20がそれぞれ嵌合されている。永久磁石板20は全体に瓦形状を呈し、永久磁石板20は回転軸18と直角な横断面で見て弧状の断面形状を有する。
【0015】
再び図1を参照するに、ロータ15は、その回転軸18を支持する軸受21により、モータケース13に回転自在に支持されている。回転軸18には、モータケース13の開放端の側で、送風ファン12の羽根12aが固定されている。モータケース13の開放端には、羽根12aを覆うようにファンケース12bが装着されている。ファンケース12bの中央部には、空気取入口12cが設けられている。
【0016】
ブラシレスモータ11のステータコイル17に駆動電圧が印加されると、このステータコイル17による回転磁界と、ロータ15に取り付けられた永久磁石板20による磁界との磁気相互作用により、ロータ15がその回転軸18の回りに回転し、回転軸18と一体的に羽根12aが回転する。この羽根12aの回転により、空気取り入れ口12cから空気が吸引され、モータケース13に設けられた図示しないが従来よく知られた排出口より吸引空気が排出される。
【0017】
ロータ15のロータ本体19に設けられる各永久磁石板20aの詳細を図4に示す。図4に示す例では、永久磁石板20aは6つの同一寸法および同一磁気強度の永久磁石片22aを有する。各永久磁石片22aは、ほぼ均等な厚さ寸法を有する全体に細長い帯状の磁石片からなり、弧状に沿ってその長手方向に湾曲した形状を有する。各永久磁石片22aは同一の厚さ方向へ磁化されている。各永久磁石片22aは、それらの内側面23および外側面24がそれぞれ同一方向に向くように、互いの頂面25および底面26を対向させて上下方向へ積層状に配置されている。各永久磁石片22aは、それらの対向する各頂面25および各底面26間に電気絶縁材料27を介して互いに電気的に遮断された状態で一体的に結合されており、これにより各永久磁石板20aが構成されている。
【0018】
図4に示す例では、永久磁石板20aに積層された各永久磁石片22aは、最下位置にある永久磁石片22aから最上位にある永久磁石片22aに向けて、順次、長手方向すなわち周方向へずれを以て積層されている。このため、外側面24から見た図5に示すように、各永久磁石片22aの両端面が階段状に配置されている。図5に示される二点鎖線は回転軸方向に垂直な縁部を持つ従来の永久磁石板28の形状を示す。
【0019】
本発明に係る永久磁石板20aは、図2および図3に示すように、永久磁石片22aの積層方向が回転軸方向に沿い、各永久磁石片22aの外側面24がロータ15の周方向に沿うように、ロータ本体19に組み付けられる。前記したように、ロータ本体19の周方向へ異磁極が配列されるように、複数の永久磁石板20aが磁化方向を反転させて交互に配列される。
【0020】
図4および図5に示す永久磁石板20aでは、同一の永久磁石片22aがロータ15の同一な周方向へ順次ずれを以て配置されていることから、この永久磁石板20aは、その中央部を間に挟む両縁部で周方向の外縁へ向けて磁極面が漸減する。そのため、この永久磁石板20aが組み込まれた図3に示すロータ15では、各永久磁石板20aの両縁での磁極面積の漸減に応じて図6に示すように、ロータ15の周方向への表面磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0021】
図6のグラフはロータ15の外周での表面磁束密度と、回転軸18の回りの角度との関係を示す。 図5に仮想線で示したような回転軸18に平行な直縁を有する従来の永久磁石板28では、図6に仮想線で示す矩形特性線30に沿って表面磁束密度が変化する。しかしながら、本発明の永久磁石板20aでは、前記したとおり、その両側縁での磁極面積の漸減に応じて磁束密度が変化することから、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を示す。
【0022】
本発明に係るブラシレスモータ11では、ロータ15に設けられた各永久磁石板20aの両側縁での磁極面積がロータ15の周方向へ漸減することから、ロータ15の外周での表面磁束密度は滑らかな波形に沿って変化する。従って、この滑らかに変化するロータ15の磁界とステータ14の回転磁界との磁気相互作用により、ロータ15を円滑に作動させることができる。これにより送風ファン12を円滑に作動させることができる。
【0023】
また、各永久磁石板20aを構成する各永久磁石片22aは電気絶縁材料27により電気的に相互に遮断されているので、うず電流は電気絶縁材料27で区画された各永久磁石片22aの内部に閉じ込められるので、うず電流による各永久磁石板20aの発熱が抑制できる。
【0024】
さらに、永久磁石板20aは同一の永久磁石片22aの電気絶縁材料27を介した積み重ねにより形成されている。そのため、従来のスキュー着磁法を用いることなく、永久磁石片22aを組み合わせることによって、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を得ることができる。また、永久磁石板20(20a)を構成する永久磁石片22(22a)の積層形態や積層数を変更することにより適宜形状の変更が容易である。
【0025】
図7および図8に示す例は、永久磁石板20bを構成する永久磁石片22aの積層形態と積層数とが図4に示した永久磁石板20aと異なる。永久磁石板20bは電気絶縁材料27を介して結合された9つの永久磁石片22aからなる。永久磁石板20bの各永久磁石片22aは、永久磁石板20bの外側面24から見た図8で明らかなように、永久磁石片22aの両端部が波状に変化するように相互にロータ15の周方向にずれをもたせて積層されており、これにより永久磁石板20bの両側縁が周期的に階段状に変化する。
【0026】
永久磁石板20bは、図4に示した永久磁石板20aにおけると同様に、その両縁部での磁極面はその中央部を間に挟む両縁部で外縁へ向けて漸減する。そのため、永久磁石板20bが組み込まれたロータ15は、永久磁石板20bの両側縁での磁極面積の漸減に応じて表面磁束密度が変化することから、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を示す。
【0027】
図9はロータ本体119に平板状の永久磁石板120が組み込まれた例を示す。この平板状の永久磁石板120は回転軸18と直角な横断面で見て直線形状を有する。
【0028】
ロータ115のロータ本体119に設けられる各永久磁石板120aの詳細を図10に示す。図10に示す例では、永久磁石板120aを構成する各永久磁石片122aの形状が図4に示した永久磁石板20aの各永久磁石片22aと異なる。永久磁石片122aの外側面24および内側面23は弧状に沿った曲面ではなく直線状の平面であり、これにより永久磁石片122aは平板状を呈する。その他は図4における永久磁石片22aと同じである。永久磁石板120aのずれの形態は図4における永久磁石板20aと同じであるため、電気絶縁材料27を介して結合された6つの永久磁石片122aからなる永久磁石板120aの縁部は外側面24から見ると図5に示す永久磁石板20aのそれと同様な形状となる。よって、この永久磁石板120aは、その中央部を間に挟む両縁部で外縁へ向けて磁極面が漸減する。そのため、この永久磁石板120aが組み込まれた図9に示すロータ115では、各永久磁石板120aの両側縁での磁極面積の漸減に応じて図6に示すように、ロータ115の周方向への磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0029】
図11に示す例では、永久磁石板120bを構成する平板状の永久磁石片122aの積層形態と積層数とが図10に示した永久磁石板120aと異なる。永久磁石板120bの9つの永久磁石片122aは、その両端部が波状に変化をするように、相互にロータ115の周方向にずれをもたせて積層されているので、永久磁石板120bの縁部は、図7に示す永久磁石板20bのそれと同様な図8に示す縁部形状となる。これにより、図7に示す永久磁石板20bと同様に、永久磁石板120bが組み込まれたロータ115は永久磁石板120bの両側縁での磁極面積の漸減に応じて表面磁束密度が変化することから、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を示す。
【0030】
以上に示した永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)は、横方向に分割された複数の同一形状の永久磁石片22(22a、22b)、122(122a、122b)を縦方向へ積層することにより形成されている。これに代えて、長さ寸法が相互に異なる永久磁石片を縦方向へ積層して前記したと同様な永久磁石板を形成することができる。例えば永久磁石板の片側縁が直線状になるように、長さ寸法が相互に異なる各永久磁石片の一方の端面を一直線状に整列するように積層する。このとき、各永久磁石片の他方の端面は、直線状に整列することはなく、従って、永久磁石板の他方の片側縁が各永久磁石片の長さに応じて、階段形状になる。
【0031】
しかしながら、図示の各実施例に示したとおり、同一寸法の永久磁石片22(22a、22b)、122(122a、122b)を周方向にずらして積層することにより形成された永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)は、ロータ本体19、119に組み込んだときに隣り合う永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)と嵌合する形状になるので、より滑らかな動作が得られる。しかも、一種類の永久磁石片22(22a、22b)、122(122a、122b)と電気絶縁材料27とにより、永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)を構成することができるので、製造も容易である。
【0032】
〈実施の形態2〉
実施の形態1においては、永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)を横方向すなわち横方向に沿った分割面で分割した形状の永久磁石片22(22a、22b)、122(122a、122b)を用い、これらを上下方向に積層して各永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)を構成した例を示した。これに対し、実施の形態2では、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)を縦方向すなわち縦方向の分割面に沿って分割した形状の永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)を横方向に積層して各永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)を構成した例を示す。実施の形態2では、実施の形態1で説明したと同様の電気絶縁材料27が各永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)間に配置されているが、説明の簡素化のために、以下の例では電気絶縁材料27を省略して示す。実施の形態2では、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)のそれぞれを構成する各永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)は、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)毎に、同一の厚さ方向に磁化されている。
【0033】
図12に示す永久磁石板20cは、全体に瓦形状を呈し、図3のロータ15に適用される。永久磁石板20cは、6つの同一寸法および同一磁気強度を有する矩形の中間永久磁石片22bと、中間永久磁石片22bを間に挟む一対の両縁永久磁石片22c、22cとを備える。一対の両縁永久磁石片22c、22cは、互いに寸法、形状及び磁化強度が同一の永久磁石片22cからなる。各中間永久磁石片22bは、前記したように瓦形状の永久磁石板を回転軸方向すなわち縦方向の分割面に沿って分割した形状であり、外側面24および内側面23は瓦形状に沿って湾曲している。また、両縁永久磁石片22cの外側面24および内側面23は瓦形状に沿って湾曲している。両縁永久磁石片22cは、外側面24で見て直角三角形の平面形状を有し、それぞれの斜辺が永久磁石板20cの側縁となるように、互いに上下方向を反転させて相互に点対称の関係で中間永久磁石片22bに組み付けられている。
【0034】
これにより、永久磁石板20cは、縦方向に分割された6つの永久磁石片22bおよび一対の永久磁石片22c、22cをロータ15の周方向すなわち横方向に積層して構成されている。
【0035】
永久磁石板20cが組み込まれたロータ本体19では、各永久磁石板20cの両縁部に傾斜辺を有する永久磁石片22cが配置されることから、この永久磁石片22cを有する永久磁石板20cは、その中央部を間に挟む両縁部で外縁へ向けて磁極面が漸減する。よって、この永久磁石板20cが組み込まれたロータ15の周方向への磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0036】
図13に示す瓦形状の永久磁石板20dでは、その複数の中間永久磁石片22bを挟む両縁永久磁石片22dおよび22eが、図12の永久磁石板20cの両縁永久磁石片22cと異なる。永久磁石板20dの一方の縁部に位置する永久磁石片22dは外側面24から見ると、永久磁石片22dの周方向から見て中間永久磁石片22b側に位置する内縁は回転軸18と平行であり、永久磁石片22dの外縁は永久磁石片22dの内縁に対して角度的、すなわち回転軸方向に関して傾斜した4つの直線部分により規定される二つの連続する三角波形を呈する。永久磁石板20dの他方の縁部に位置する永久磁石片22eは外側面24から見ると、永久磁石片22eの内縁は回転軸18と並行であり、永久磁石片22eの外縁は、前記一方の縁部に位置する永久磁石22dの前記外縁形状に対応してこれに嵌合可能の三角波形を呈する。
【0037】
永久磁石板20dの両縁部での磁極面はその中央部を間に挟む両縁部で外縁へ向けて漸減する。そのため、永久磁石板20dが組み込まれたロータ15は永久磁石板20dの両側縁での磁極面積の漸減に応じて表面磁束密度が変化することから、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を示す。
【0038】
図14および図15に示すように、瓦形状を有する永久磁石板20(20e、20f)の一方の縁を回転軸方向に平行な直縁とし、他方の側縁を回転軸方向に関して傾斜した直線部分を含む形状とすることができる。
【0039】
図14に示す永久磁石板20eでは、永久磁石板20eの一方の側縁が回転軸18と平行な直縁を有する中間永久磁石片22bで規定される直縁である。また、永久磁石板20eの他方の側縁は、図12に示した永久磁石片22cの斜辺により規定される傾斜直縁である。
【0040】
図15に示す永久磁石板20fは、図13に示す永久磁石板20dから永久磁石片22eを取り除いた形状を有している。すなわち、回転軸18と平行な直縁を有する複数の中間永久磁石片22bが周方向に配列され、その一方の側縁に傾斜部をもつ永久磁石片22dが配置されている。
【0041】
図14および図15に示した永久磁石板20eおよび20fでは、永久磁石片22cおよび22dにより規定される傾斜部が設けられた永久磁石片22cおよび22dが配置される片縁部の磁極面が外縁へ向けて漸減する。そのため、永久磁石板20eおよび20fが組み込まれたロータ15の周方向への磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0042】
図16ないし図19は、全体に平板状の永久磁石板120(120c〜120f)を縦方向に分割した形状の永久磁石片122(122c〜122f)を横方向に積層して永久磁石板120(120c〜120f)の構成した例を示し、図9のロータ115に適用される。
【0043】
図16ないし図19で示す永久磁石板120(120c〜120f)は、図12ないし図15で示した瓦形状の永久磁石板20(20c〜20f)を平板状の永久磁石板120(120c〜120f)に適用した例である。従って、各永久磁石板120(120c〜120f)は、外側面24および内側面23が湾曲している各永久磁石板20(20c〜20f)のそれらと異なり、回転軸18と直角な横断面で見て直線形状を有する。しかし、平板状の永久磁石板120(120c〜120f)のそれぞれを外側面24から見た形状は瓦形状の各永久磁石板20(20c〜20f)のそれと同じである。
【0044】
従って、外側面24から見ると平板状の永久磁石板120cは瓦形状の永久磁石板20cと、永久磁石板120dは永久磁石板20dと、永久磁石板120eは永久磁石板20eと、永久磁石板120fは永久磁石板20fと、それぞれ同形状を呈している。図16および図17に示す平板状の永久磁石板120cおよび120dは、図12および図13に示す瓦形状の永久磁石板20cおよび20dと同様に、両縁部において磁極面が漸減する。図18および図19に示す平板状の永久磁石板120e、120fは、図14および図15に示す瓦形状の永久磁石板20e、20fと同様に、片方の縁部において磁極面が漸減する。各永久磁石板120cないし各永久磁石板120fがそれぞれ組み込まれたロータ115は該ロータの周方向への磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0045】
永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)の両縁部または片縁部を構成する永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)の形状は、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)の両縁部または片縁部で滑らかな磁極面積の変化が得られる限り、上記の例以外の形状を採用することができる。
【0046】
また、実施の形態2に示したように、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)を縦方向に沿った分割面で分割した形状の永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)を横方向に積層した例では、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)の両側縁または片側縁に積層された永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)の形状が磁極面の変化になるので段差が生じることがなく、より滑らかな磁極面の変化が得られる。
【0047】
縦、横のどちらの方向に積層した例であっても、所定の形状を有する複数の永久磁石片を組み合わせて永久磁石板を構成することができるので、スキュー着磁法に比べ製造が容易であり、必要に応じて所望形状の永久磁石板を得ることができる。
【0048】
前記したところでは、ロータ15、115に配置される各永久磁石板20(20a〜20f)、120(120a〜120f)はロータ本体19、119の周方向へ異なる磁極面が交互に位置するように配置されていたが、ロータ本体19、119の周方向へ少なくとも一対の異なる磁極面が配列される限り、同じ磁極面を有する永久磁石板20(20a〜20f)、120(120a〜120f)を隣り合って配置することができる。
【0049】
本発明に係るブラシレスモータは、これを電動送風機以外の他の電気機器にも使用することができる。
【0050】
【発明の効果】
本発明に係るブラシレスモータによれば、ロータに設けられた各永久磁石板は、複数の永久磁石片が絶縁材料を介して相互に組み合わせられることから、うず電流による温度上昇が抑制される。また、前記永久磁石板の少なくとも一方の側縁の形状を階段形状または前記回転軸方向に関して傾斜した直線部分を含む形状とすることにより、前記ロータの周方向の磁束密度の変化を正弦波形状に近くすることができる。これにより、製造が比較的容易であり、うず電流の発生を抑制することができ、円滑に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレスモータを備える電動送風機の一部を破断して示す断面図である。
【図2】図1に示すロータを拡大して示す断面図である。
【図3】図2に示すロータの端面図である。
【図4】本発明に係るロータに組み込まれる永久磁石板を示す斜視図である。
【図5】図4に示す永久磁石板を示す側面図である。
【図6】本発明に係るロータの表面磁束密度変化と回転角度との関係を示すグラフである。
【図7】本発明に係る永久磁石板の他の例を示す図4と同じ斜視図である。
【図8】図7に示す永久磁石板を示す図5と同様な側面図である。
【図9】本発明に係るロータの他の例を示す図3と同様な端面図である。
【図10】図9に示すロータに組み込まれる永久磁石板を示す斜視図である。
【図11】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す斜視図である。
【図12】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図4と同様な斜視図である。
【図13】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図4と同様な斜視図である。
【図14】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図4と同様な斜視図である。
【図15】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図4と同様な斜視図である。
【図16】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図10と同様な斜視図である。
【図17】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図10と同様な斜視図である。
【図18】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図10と同様な斜視図である。
【図19】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図10と同様な斜視図である。
【符号の説明】
11 ブラシレスモータ
14 ステータ
15、115 ロータ
18 回転軸
19、119 ロータ本体
20(20a、20b、20c、20d、20e、20f)、120(120a、120b、120c、120d、120e、120f) 永久磁石板
22(22a、22b、22c、22d、22e)、122(122a、122b、122c、122d、122e) 永久磁石片
27 電気絶縁材料
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気掃除機のような家庭用電気製品の駆動源として用いるのに好適なブラシレスモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
ブラシレスモータは、摺動部であるブラシが設けられておらず、このため、騒音が少なく耐久性が高く高回転にも適していることなどから、家庭用電気製品に用いられている。
【0003】
この種のブラシレスモータは、回転軸を有するロータと該ロータを取り巻いて配置され回転磁界を生じるステータとを備える。前記ロータは、回転軸を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体を有し、該ロータ本体には、その周方向へ互いに間隔をおいて配置される複数の永久磁石板が設けられている。前記各永久磁石板は単一の永久磁石からなっている。この前記ロータ本体の永久磁石板の磁界と前記ステータの回転磁界との磁気相互作用によって前記ロータが回転する(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
前記各永久磁石板の前記ロータの周方向に位置する両側縁は回転軸方向と平行になっている。そのため、前記各永久磁石板により前記ロータの外周に形成される磁束の密度の変化は互いに隣り合う前記永久磁石板間で急激に減少することから、前記永久磁石板によって形成される前記ロータの周方向に沿った磁束密度の変化は、矩形波形状のような急激な変化を生じる。前記ロータの磁束密度が該ロータの周方向に沿って急激に変化すると、前記ステータの回転磁界との磁気相互作用が急激に変化する。このことから、前記ブラシレスモータの円滑な動作を得る上で、磁束密度の急激な変化を防止することが望ましい。
【0005】
そこで、前記ロータの前記永久磁石板による磁束密度の変化を該ロータの周方向へ滑らかに変化させるためにスキュー着磁法が提案されている。このスキュー着磁法では、基本的には、前記ロータ本体に前記各永久磁石板を設けることに代えて磁性体である前記ロータ本体が着磁される。このスキュー着磁法では、前記ロータ本体の外周面に形成される磁極面が回転軸方向に沿って周方向にねじれをもつように着磁されるので、前記ロータの周方向で見ると磁極面の面積が徐々に変化する。従って、前記ロータの磁束密度が該ロータの周方向へ滑らかな波形状に変化することから、前記ロータが円滑に動作し、これにより前記ブラシレスモータの振動及び騒音の低減が図られる。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−241051号公報(第2−6頁、第3図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スキュー着磁法では、ロータに永久磁石となるスキュー着磁面を形成することが容易ではない。
【0008】
さらに、前記永久磁石内部のうず電流が問題になる。該永久磁石内部に生じるうず電流は該永久磁石の温度を高めることにより、その磁力を低減させる。また、大型の該永久磁石ほど大きなうず電流を生じ易い。スキュー着磁法では前記各永久磁石が大型化することから、このうず電流の影響を受け易く、そのため、安定した回転を得るには不利である。
【0009】
そこで、本発明の目的は、製造が比較的容易であり、うず電流の発生を抑制することができ、円滑に動作させることのできるブラシレスモータを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するため、本発明は、回転軸を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体に該ロータ本体の周方向へ互いに間隔をおいて配置される複数の永久磁石板が設けられたロータと、回転磁界を生じ前記永久磁石板との磁気相互作用により前記ロータを回転させるステータとを備えるブラシレスモータであって、前記各永久磁石板は、絶縁材料を介して相互に組み合わせられる複数の永久磁石片からなり、前記ロータの磁束密度の周方向への変化が正弦波形状に近くなるように、前記永久磁石板の少なくとも一つは前記ロータの周方向の少なくとも一方の側縁が階段形状または回転軸方向に関して傾斜した直線部分を含む形状のいずれか一方であることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
〈実施の形態1〉
本発明をブラシレスモータの実施の形態1を示す図1ないし図11に沿って説明する。図1は、本発明に係るブラシレスモータを備えた電動送風機の一例を示す。
【0012】
本発明に係る電動送風機10は、図1に示すように、ブラシレスモータ11と送風ファン12とを備える。ブラシレスモータ11は一端開放の全体に筒状のモータケース13を有し、モータケース13の開口端には送風ファン12が取り付けられている。
【0013】
さらに、ブラシレスモータ11は、モータケース13内に配置されるステータ14およびロータ15を有する。ステータ14は筒状を呈し、モータケース13内で該モータケースの周壁に沿って配置されている。ステータ14は、従来よく知られているように、磁性体からなるステータコア16と、該ステータコアに図示しない絶縁層を介して巻きつけられた複数のステータコイル17とを有する。 各ステータコイル17には、図示しない制御回路により位相制御された多相の直流駆動電圧が印加されることにより、筒状のステータ14の内方に回転磁界が生じる。
【0014】
筒状のステータ14の内方に、ロータ15が配置されている。ロータ15は、図2および図3に示すように、回転軸18を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体19と、該ロータ本体に支持され、ロータ本体19の周方向に互いに間隔を置いて配置された複数の永久磁石板20とを有する。各永久磁石板20は、従来よく知られているように、ロータ本体19の周方向へ異なる磁極面(S磁極面およびN磁極面)が交互に位置するように配置されている。図3に示す例では、ロータ本体19には取付け穴19aが設けられ、各取付け穴19aに各永久磁石板20がそれぞれ嵌合されている。永久磁石板20は全体に瓦形状を呈し、永久磁石板20は回転軸18と直角な横断面で見て弧状の断面形状を有する。
【0015】
再び図1を参照するに、ロータ15は、その回転軸18を支持する軸受21により、モータケース13に回転自在に支持されている。回転軸18には、モータケース13の開放端の側で、送風ファン12の羽根12aが固定されている。モータケース13の開放端には、羽根12aを覆うようにファンケース12bが装着されている。ファンケース12bの中央部には、空気取入口12cが設けられている。
【0016】
ブラシレスモータ11のステータコイル17に駆動電圧が印加されると、このステータコイル17による回転磁界と、ロータ15に取り付けられた永久磁石板20による磁界との磁気相互作用により、ロータ15がその回転軸18の回りに回転し、回転軸18と一体的に羽根12aが回転する。この羽根12aの回転により、空気取り入れ口12cから空気が吸引され、モータケース13に設けられた図示しないが従来よく知られた排出口より吸引空気が排出される。
【0017】
ロータ15のロータ本体19に設けられる各永久磁石板20aの詳細を図4に示す。図4に示す例では、永久磁石板20aは6つの同一寸法および同一磁気強度の永久磁石片22aを有する。各永久磁石片22aは、ほぼ均等な厚さ寸法を有する全体に細長い帯状の磁石片からなり、弧状に沿ってその長手方向に湾曲した形状を有する。各永久磁石片22aは同一の厚さ方向へ磁化されている。各永久磁石片22aは、それらの内側面23および外側面24がそれぞれ同一方向に向くように、互いの頂面25および底面26を対向させて上下方向へ積層状に配置されている。各永久磁石片22aは、それらの対向する各頂面25および各底面26間に電気絶縁材料27を介して互いに電気的に遮断された状態で一体的に結合されており、これにより各永久磁石板20aが構成されている。
【0018】
図4に示す例では、永久磁石板20aに積層された各永久磁石片22aは、最下位置にある永久磁石片22aから最上位にある永久磁石片22aに向けて、順次、長手方向すなわち周方向へずれを以て積層されている。このため、外側面24から見た図5に示すように、各永久磁石片22aの両端面が階段状に配置されている。図5に示される二点鎖線は回転軸方向に垂直な縁部を持つ従来の永久磁石板28の形状を示す。
【0019】
本発明に係る永久磁石板20aは、図2および図3に示すように、永久磁石片22aの積層方向が回転軸方向に沿い、各永久磁石片22aの外側面24がロータ15の周方向に沿うように、ロータ本体19に組み付けられる。前記したように、ロータ本体19の周方向へ異磁極が配列されるように、複数の永久磁石板20aが磁化方向を反転させて交互に配列される。
【0020】
図4および図5に示す永久磁石板20aでは、同一の永久磁石片22aがロータ15の同一な周方向へ順次ずれを以て配置されていることから、この永久磁石板20aは、その中央部を間に挟む両縁部で周方向の外縁へ向けて磁極面が漸減する。そのため、この永久磁石板20aが組み込まれた図3に示すロータ15では、各永久磁石板20aの両縁での磁極面積の漸減に応じて図6に示すように、ロータ15の周方向への表面磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0021】
図6のグラフはロータ15の外周での表面磁束密度と、回転軸18の回りの角度との関係を示す。 図5に仮想線で示したような回転軸18に平行な直縁を有する従来の永久磁石板28では、図6に仮想線で示す矩形特性線30に沿って表面磁束密度が変化する。しかしながら、本発明の永久磁石板20aでは、前記したとおり、その両側縁での磁極面積の漸減に応じて磁束密度が変化することから、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を示す。
【0022】
本発明に係るブラシレスモータ11では、ロータ15に設けられた各永久磁石板20aの両側縁での磁極面積がロータ15の周方向へ漸減することから、ロータ15の外周での表面磁束密度は滑らかな波形に沿って変化する。従って、この滑らかに変化するロータ15の磁界とステータ14の回転磁界との磁気相互作用により、ロータ15を円滑に作動させることができる。これにより送風ファン12を円滑に作動させることができる。
【0023】
また、各永久磁石板20aを構成する各永久磁石片22aは電気絶縁材料27により電気的に相互に遮断されているので、うず電流は電気絶縁材料27で区画された各永久磁石片22aの内部に閉じ込められるので、うず電流による各永久磁石板20aの発熱が抑制できる。
【0024】
さらに、永久磁石板20aは同一の永久磁石片22aの電気絶縁材料27を介した積み重ねにより形成されている。そのため、従来のスキュー着磁法を用いることなく、永久磁石片22aを組み合わせることによって、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を得ることができる。また、永久磁石板20(20a)を構成する永久磁石片22(22a)の積層形態や積層数を変更することにより適宜形状の変更が容易である。
【0025】
図7および図8に示す例は、永久磁石板20bを構成する永久磁石片22aの積層形態と積層数とが図4に示した永久磁石板20aと異なる。永久磁石板20bは電気絶縁材料27を介して結合された9つの永久磁石片22aからなる。永久磁石板20bの各永久磁石片22aは、永久磁石板20bの外側面24から見た図8で明らかなように、永久磁石片22aの両端部が波状に変化するように相互にロータ15の周方向にずれをもたせて積層されており、これにより永久磁石板20bの両側縁が周期的に階段状に変化する。
【0026】
永久磁石板20bは、図4に示した永久磁石板20aにおけると同様に、その両縁部での磁極面はその中央部を間に挟む両縁部で外縁へ向けて漸減する。そのため、永久磁石板20bが組み込まれたロータ15は、永久磁石板20bの両側縁での磁極面積の漸減に応じて表面磁束密度が変化することから、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を示す。
【0027】
図9はロータ本体119に平板状の永久磁石板120が組み込まれた例を示す。この平板状の永久磁石板120は回転軸18と直角な横断面で見て直線形状を有する。
【0028】
ロータ115のロータ本体119に設けられる各永久磁石板120aの詳細を図10に示す。図10に示す例では、永久磁石板120aを構成する各永久磁石片122aの形状が図4に示した永久磁石板20aの各永久磁石片22aと異なる。永久磁石片122aの外側面24および内側面23は弧状に沿った曲面ではなく直線状の平面であり、これにより永久磁石片122aは平板状を呈する。その他は図4における永久磁石片22aと同じである。永久磁石板120aのずれの形態は図4における永久磁石板20aと同じであるため、電気絶縁材料27を介して結合された6つの永久磁石片122aからなる永久磁石板120aの縁部は外側面24から見ると図5に示す永久磁石板20aのそれと同様な形状となる。よって、この永久磁石板120aは、その中央部を間に挟む両縁部で外縁へ向けて磁極面が漸減する。そのため、この永久磁石板120aが組み込まれた図9に示すロータ115では、各永久磁石板120aの両側縁での磁極面積の漸減に応じて図6に示すように、ロータ115の周方向への磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0029】
図11に示す例では、永久磁石板120bを構成する平板状の永久磁石片122aの積層形態と積層数とが図10に示した永久磁石板120aと異なる。永久磁石板120bの9つの永久磁石片122aは、その両端部が波状に変化をするように、相互にロータ115の周方向にずれをもたせて積層されているので、永久磁石板120bの縁部は、図7に示す永久磁石板20bのそれと同様な図8に示す縁部形状となる。これにより、図7に示す永久磁石板20bと同様に、永久磁石板120bが組み込まれたロータ115は永久磁石板120bの両側縁での磁極面積の漸減に応じて表面磁束密度が変化することから、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を示す。
【0030】
以上に示した永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)は、横方向に分割された複数の同一形状の永久磁石片22(22a、22b)、122(122a、122b)を縦方向へ積層することにより形成されている。これに代えて、長さ寸法が相互に異なる永久磁石片を縦方向へ積層して前記したと同様な永久磁石板を形成することができる。例えば永久磁石板の片側縁が直線状になるように、長さ寸法が相互に異なる各永久磁石片の一方の端面を一直線状に整列するように積層する。このとき、各永久磁石片の他方の端面は、直線状に整列することはなく、従って、永久磁石板の他方の片側縁が各永久磁石片の長さに応じて、階段形状になる。
【0031】
しかしながら、図示の各実施例に示したとおり、同一寸法の永久磁石片22(22a、22b)、122(122a、122b)を周方向にずらして積層することにより形成された永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)は、ロータ本体19、119に組み込んだときに隣り合う永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)と嵌合する形状になるので、より滑らかな動作が得られる。しかも、一種類の永久磁石片22(22a、22b)、122(122a、122b)と電気絶縁材料27とにより、永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)を構成することができるので、製造も容易である。
【0032】
〈実施の形態2〉
実施の形態1においては、永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)を横方向すなわち横方向に沿った分割面で分割した形状の永久磁石片22(22a、22b)、122(122a、122b)を用い、これらを上下方向に積層して各永久磁石板20(20a、20b)、120(120a、120b)を構成した例を示した。これに対し、実施の形態2では、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)を縦方向すなわち縦方向の分割面に沿って分割した形状の永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)を横方向に積層して各永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)を構成した例を示す。実施の形態2では、実施の形態1で説明したと同様の電気絶縁材料27が各永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)間に配置されているが、説明の簡素化のために、以下の例では電気絶縁材料27を省略して示す。実施の形態2では、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)のそれぞれを構成する各永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)は、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)毎に、同一の厚さ方向に磁化されている。
【0033】
図12に示す永久磁石板20cは、全体に瓦形状を呈し、図3のロータ15に適用される。永久磁石板20cは、6つの同一寸法および同一磁気強度を有する矩形の中間永久磁石片22bと、中間永久磁石片22bを間に挟む一対の両縁永久磁石片22c、22cとを備える。一対の両縁永久磁石片22c、22cは、互いに寸法、形状及び磁化強度が同一の永久磁石片22cからなる。各中間永久磁石片22bは、前記したように瓦形状の永久磁石板を回転軸方向すなわち縦方向の分割面に沿って分割した形状であり、外側面24および内側面23は瓦形状に沿って湾曲している。また、両縁永久磁石片22cの外側面24および内側面23は瓦形状に沿って湾曲している。両縁永久磁石片22cは、外側面24で見て直角三角形の平面形状を有し、それぞれの斜辺が永久磁石板20cの側縁となるように、互いに上下方向を反転させて相互に点対称の関係で中間永久磁石片22bに組み付けられている。
【0034】
これにより、永久磁石板20cは、縦方向に分割された6つの永久磁石片22bおよび一対の永久磁石片22c、22cをロータ15の周方向すなわち横方向に積層して構成されている。
【0035】
永久磁石板20cが組み込まれたロータ本体19では、各永久磁石板20cの両縁部に傾斜辺を有する永久磁石片22cが配置されることから、この永久磁石片22cを有する永久磁石板20cは、その中央部を間に挟む両縁部で外縁へ向けて磁極面が漸減する。よって、この永久磁石板20cが組み込まれたロータ15の周方向への磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0036】
図13に示す瓦形状の永久磁石板20dでは、その複数の中間永久磁石片22bを挟む両縁永久磁石片22dおよび22eが、図12の永久磁石板20cの両縁永久磁石片22cと異なる。永久磁石板20dの一方の縁部に位置する永久磁石片22dは外側面24から見ると、永久磁石片22dの周方向から見て中間永久磁石片22b側に位置する内縁は回転軸18と平行であり、永久磁石片22dの外縁は永久磁石片22dの内縁に対して角度的、すなわち回転軸方向に関して傾斜した4つの直線部分により規定される二つの連続する三角波形を呈する。永久磁石板20dの他方の縁部に位置する永久磁石片22eは外側面24から見ると、永久磁石片22eの内縁は回転軸18と並行であり、永久磁石片22eの外縁は、前記一方の縁部に位置する永久磁石22dの前記外縁形状に対応してこれに嵌合可能の三角波形を呈する。
【0037】
永久磁石板20dの両縁部での磁極面はその中央部を間に挟む両縁部で外縁へ向けて漸減する。そのため、永久磁石板20dが組み込まれたロータ15は永久磁石板20dの両側縁での磁極面積の漸減に応じて表面磁束密度が変化することから、正弦曲線29に近似した磁束密度の変化を示す。
【0038】
図14および図15に示すように、瓦形状を有する永久磁石板20(20e、20f)の一方の縁を回転軸方向に平行な直縁とし、他方の側縁を回転軸方向に関して傾斜した直線部分を含む形状とすることができる。
【0039】
図14に示す永久磁石板20eでは、永久磁石板20eの一方の側縁が回転軸18と平行な直縁を有する中間永久磁石片22bで規定される直縁である。また、永久磁石板20eの他方の側縁は、図12に示した永久磁石片22cの斜辺により規定される傾斜直縁である。
【0040】
図15に示す永久磁石板20fは、図13に示す永久磁石板20dから永久磁石片22eを取り除いた形状を有している。すなわち、回転軸18と平行な直縁を有する複数の中間永久磁石片22bが周方向に配列され、その一方の側縁に傾斜部をもつ永久磁石片22dが配置されている。
【0041】
図14および図15に示した永久磁石板20eおよび20fでは、永久磁石片22cおよび22dにより規定される傾斜部が設けられた永久磁石片22cおよび22dが配置される片縁部の磁極面が外縁へ向けて漸減する。そのため、永久磁石板20eおよび20fが組み込まれたロータ15の周方向への磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0042】
図16ないし図19は、全体に平板状の永久磁石板120(120c〜120f)を縦方向に分割した形状の永久磁石片122(122c〜122f)を横方向に積層して永久磁石板120(120c〜120f)の構成した例を示し、図9のロータ115に適用される。
【0043】
図16ないし図19で示す永久磁石板120(120c〜120f)は、図12ないし図15で示した瓦形状の永久磁石板20(20c〜20f)を平板状の永久磁石板120(120c〜120f)に適用した例である。従って、各永久磁石板120(120c〜120f)は、外側面24および内側面23が湾曲している各永久磁石板20(20c〜20f)のそれらと異なり、回転軸18と直角な横断面で見て直線形状を有する。しかし、平板状の永久磁石板120(120c〜120f)のそれぞれを外側面24から見た形状は瓦形状の各永久磁石板20(20c〜20f)のそれと同じである。
【0044】
従って、外側面24から見ると平板状の永久磁石板120cは瓦形状の永久磁石板20cと、永久磁石板120dは永久磁石板20dと、永久磁石板120eは永久磁石板20eと、永久磁石板120fは永久磁石板20fと、それぞれ同形状を呈している。図16および図17に示す平板状の永久磁石板120cおよび120dは、図12および図13に示す瓦形状の永久磁石板20cおよび20dと同様に、両縁部において磁極面が漸減する。図18および図19に示す平板状の永久磁石板120e、120fは、図14および図15に示す瓦形状の永久磁石板20e、20fと同様に、片方の縁部において磁極面が漸減する。各永久磁石板120cないし各永久磁石板120fがそれぞれ組み込まれたロータ115は該ロータの周方向への磁束密度の変化が理想的な表面磁束密度を示す正弦曲線29に近くなる。
【0045】
永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)の両縁部または片縁部を構成する永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)の形状は、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)の両縁部または片縁部で滑らかな磁極面積の変化が得られる限り、上記の例以外の形状を採用することができる。
【0046】
また、実施の形態2に示したように、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)を縦方向に沿った分割面で分割した形状の永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)を横方向に積層した例では、永久磁石板20(20c〜20f)、120(120c〜120f)の両側縁または片側縁に積層された永久磁石片22(22c〜22f)、122(122c〜122f)の形状が磁極面の変化になるので段差が生じることがなく、より滑らかな磁極面の変化が得られる。
【0047】
縦、横のどちらの方向に積層した例であっても、所定の形状を有する複数の永久磁石片を組み合わせて永久磁石板を構成することができるので、スキュー着磁法に比べ製造が容易であり、必要に応じて所望形状の永久磁石板を得ることができる。
【0048】
前記したところでは、ロータ15、115に配置される各永久磁石板20(20a〜20f)、120(120a〜120f)はロータ本体19、119の周方向へ異なる磁極面が交互に位置するように配置されていたが、ロータ本体19、119の周方向へ少なくとも一対の異なる磁極面が配列される限り、同じ磁極面を有する永久磁石板20(20a〜20f)、120(120a〜120f)を隣り合って配置することができる。
【0049】
本発明に係るブラシレスモータは、これを電動送風機以外の他の電気機器にも使用することができる。
【0050】
【発明の効果】
本発明に係るブラシレスモータによれば、ロータに設けられた各永久磁石板は、複数の永久磁石片が絶縁材料を介して相互に組み合わせられることから、うず電流による温度上昇が抑制される。また、前記永久磁石板の少なくとも一方の側縁の形状を階段形状または前記回転軸方向に関して傾斜した直線部分を含む形状とすることにより、前記ロータの周方向の磁束密度の変化を正弦波形状に近くすることができる。これにより、製造が比較的容易であり、うず電流の発生を抑制することができ、円滑に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブラシレスモータを備える電動送風機の一部を破断して示す断面図である。
【図2】図1に示すロータを拡大して示す断面図である。
【図3】図2に示すロータの端面図である。
【図4】本発明に係るロータに組み込まれる永久磁石板を示す斜視図である。
【図5】図4に示す永久磁石板を示す側面図である。
【図6】本発明に係るロータの表面磁束密度変化と回転角度との関係を示すグラフである。
【図7】本発明に係る永久磁石板の他の例を示す図4と同じ斜視図である。
【図8】図7に示す永久磁石板を示す図5と同様な側面図である。
【図9】本発明に係るロータの他の例を示す図3と同様な端面図である。
【図10】図9に示すロータに組み込まれる永久磁石板を示す斜視図である。
【図11】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す斜視図である。
【図12】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図4と同様な斜視図である。
【図13】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図4と同様な斜視図である。
【図14】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図4と同様な斜視図である。
【図15】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図4と同様な斜視図である。
【図16】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図10と同様な斜視図である。
【図17】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図10と同様な斜視図である。
【図18】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図10と同様な斜視図である。
【図19】本発明に係る永久磁石板のさらに他の例を示す図10と同様な斜視図である。
【符号の説明】
11 ブラシレスモータ
14 ステータ
15、115 ロータ
18 回転軸
19、119 ロータ本体
20(20a、20b、20c、20d、20e、20f)、120(120a、120b、120c、120d、120e、120f) 永久磁石板
22(22a、22b、22c、22d、22e)、122(122a、122b、122c、122d、122e) 永久磁石片
27 電気絶縁材料
Claims (1)
- 回転軸を有する円柱状の磁性体からなるロータ本体に該ロータ本体の周方向へ互いに間隔をおいて配置される複数の永久磁石板が設けられたロータと、回転磁界を生じ前記永久磁石板との磁気相互作用により前記ロータを回転させるステータとを備えるブラシレスモータであって、
前記各永久磁石板は、絶縁材料を介して相互に組み合わせられる複数の永久磁石片からなり、前記ロータの磁束密度の周方向への変化が正弦波形状に近くなるように、前記永久磁石板の少なくとも一つは前記ロータの周方向の少なくとも一方の側縁が階段形状または前記回転軸の軸線方向に関して傾斜した直線部分を含む形状のいずれか一方であることを特徴とするブラシレスモータ。
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-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003164877A patent/JP2005006372A/ja active Pending
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