JP2005012885A - Ｄｃブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】高出力を備え、低振動で静音化が図られたＤＣブラシレスモータとして提供する。
【解決手段】極異方性に配向されたマグネットからなるロータを備えたＤＣブラシレスモータにおいて、前記マグネットが、ロータの軸方向にスキュー角度を設けて極異方性に配向されたものであることを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】極異方性に配向されたマグネットからなるロータを備えたＤＣブラシレスモータにおいて、前記マグネットが、ロータの軸方向にスキュー角度を設けて極異方性に配向されたものであることを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＤＣブラシレスモータに関し、より詳細には、小型で高出力を備え、静音化が図られたＤＣブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＣブラシレスモータを小型化して高トルクを得る方法としてまず考えられる方法は、ロータを構成するマグネットに高磁束密度を有するマグネット材を使用し、ロータをラジアル方向に着磁させるようにする方法である。しかしながら、ラジアル方向に着磁させた場合はコギングが大きくなり、静音化を損ねるという問題がある。
【０００３】
このような問題を解消する方法として、ロータに極異方性磁石を使用し、その磁場配向方向が異極間を円弧状に結ぶ配置として、ロータの周方向の磁束密度分布を正弦波形となるようにすることによってコギングを抑える方法（特許文献１参照）や、ロータを樹脂によって形成したマグネットを使用し、ロータの外周面を凹凸状に形成し、凹凸部を軸方向にスキュー角をもたせるように形成してコギングを抑えるようにする方法（特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８３７７号公報
【特許文献２】
特開平２００１−２１１５８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高磁束密度を有するマグネットを磁場配向方向が異極間で円弧状となるように着磁させ、磁束密度分布がロータの周方向で正弦波形となるようにしてもコギングは小さくならない。
また、樹脂によって形成したロータの外周面にスキュー角度を設定して凹凸部を形成した場合は、形状的にアンバランスとなるため、動作時に振動が発生する原因になるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、小型で高出力を得ることができ、低振動で静音化を図ることができるＤＣブラシレスモータを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、極異方性に配向されたマグネットからなるロータを備えたＤＣブラシレスモータにおいて、前記マグネットが、ロータの軸方向にスキュー角度を設けて極異方性に配向されたものであることを特徴とする。
また、前記マグネットが、希土類金属マグネットであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面とともに詳細に説明する。
本発明に係るＤＣブラシレスモータは、ロータとして極異方性に配向されたマグネットを使用し、マグネットを極異方性に配向する際に、軸方向にスキュー角度をもたせるように配向することを特徴とする。
マグネットを極異方性に配向する場合は、図１に示すように、ロータに使用するマグネット１０の周囲に配向用のコイル１２を配置し、マグネット１０に磁界を印加して成形する。これによって、マグネット１０の内部の磁場配向方向は異極間を円弧状に結ぶ曲線状になる。
【０００９】
図１は、Ｎ極とＳ極を交互に配置した４極に配向する例を示す。
本実施形態においてはマグネットを極異方性に配向する際に、軸方向にスキュー角度θをもたせて配向する。
軸方向にスキュー角度をもたせて配向するとは、図２に示すように、磁場配向方向をロータの軸方向に対して傾斜するように設定するという意味であり、マグネット１０を成形する際に軸方向に対して所定角度傾斜させた配置として配向すればよい。
図２は、ロータの外周面を周方向に展開した状態での極配置を示している。スキュー角度θをもたせて配向したことによって、ロータの軸線方向の位置によって周方向の極位置が変化する。
【００１０】
このようにマグネットを成形する際に、極異方性に配向するとともに軸方向にスキュー角度をもたせて配向することによって、マグネット全体としての周方向の磁束密度分布をなめらかな正弦波形とすることができる。
図３、４、５に、スキュー角度をもたせた極異方性マグネットによる場合と、焼結マグネットによる場合と、ラジアル異方性マグネットのロータの周方向の磁束密度分布を示す。図３に示すロータのマグネット材はＳｍ−Ｆｅ−Ｎからなるものであり、図５に示すロータのマグネット材はＮｄ−Ｆｅ−Ｂからなるものである。
【００１１】
これらの各ロータの磁束密度分布を比較すると、本実施形態のスキュー角度をもたせた極異方性配向による場合には、きわめて滑らかな正弦波形の磁束分布が得られることがわかる。これによってロータはスムーズな回転が可能になり、効果的な静音化及び低振動化を図ることが可能になる。
また、図３、４、５に示すマグネットの磁束分布を比較すると、本実施形態のロータは他のマグネットと比較して、十分に大きな磁束密度を備えている。
すなわち、本実施形態のロータを用いたＤＣブラシレスモータによれば、十分な出力を確保することができ、同時に静音化を図ることが可能になる。
【００１２】
図６は従来のＤＣブラシレスモータと本発明に係るＤＣブラシレスモータの動作時における騒音を比較計測した結果を示す。
図６（ａ）は、本実施形態のスキュー角度を設けた極異方性に配向したマグネットを用いたＤＣブラシレスモータでの計測結果、図６（ｂ）はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結マグネットを用いたＤＣブラシレスモータの計測結果を示すグラフである。これらの計測結果を比較すると、本実施形態のＤＣブラシレスモータによる場合は、従来のＤＣブラシレスモータにくらべて騒音が大きく減少している。
【００１３】
以上の騒音計測試験からもわかるように、本実施形態のＤＣブラシレスモータは、従来のＤＣブラシレスモータと比較して効果的に静音化が図られていることがわかる。また、本実施形態のＤＣブラシレスモータは、スキュー角度をもたせた極異方性配向のマグネットを用いることにより、ロータの周方向での磁束分布がスムーズな正弦波形となることから、トルク特性を低減させることなく、小型化、低騒音を実現することが可能となる。
本実施形態で説明した、高トルクを備え、静音化されたＤＣブラシレスモータは、種々用途に利用することが可能であるが、たとえば、小型化、静音化が求められている車載用の駆動モータ等として好適に使用することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係るＤＣブラシレスモータは、上述したように、効果的な静音化を図ることができるとともに、高トルクを備えたモータとして提供することが可能であり、高トルクおよび静音化が図られた小型のモータとして好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロータに用いるマグネットを配向させる方法を示す説明図である。
【図２】マグネットがスキュー角度を設けて配向される状態を示す説明図である。
【図３】本発明に係るスキュー角度を設けた極異方性に配向されたマグネットの周方向での磁束密度分布を示すグラフである。
【図４】ラジアル極異方性に配向されたマグネットの周方向での磁束密度分布を示すグラフである。
【図５】従来の焼結マグネットの周方向での磁束密度分布を示すグラフである。
【図６】本発明に係るＤＣブラシレスモータと従来のＤＣブラシレスモータの動作時の騒音を計測した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ マグネット
１２ コイル
【発明の属する技術分野】
本発明はＤＣブラシレスモータに関し、より詳細には、小型で高出力を備え、静音化が図られたＤＣブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＣブラシレスモータを小型化して高トルクを得る方法としてまず考えられる方法は、ロータを構成するマグネットに高磁束密度を有するマグネット材を使用し、ロータをラジアル方向に着磁させるようにする方法である。しかしながら、ラジアル方向に着磁させた場合はコギングが大きくなり、静音化を損ねるという問題がある。
【０００３】
このような問題を解消する方法として、ロータに極異方性磁石を使用し、その磁場配向方向が異極間を円弧状に結ぶ配置として、ロータの周方向の磁束密度分布を正弦波形となるようにすることによってコギングを抑える方法（特許文献１参照）や、ロータを樹脂によって形成したマグネットを使用し、ロータの外周面を凹凸状に形成し、凹凸部を軸方向にスキュー角をもたせるように形成してコギングを抑えるようにする方法（特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８３７７号公報
【特許文献２】
特開平２００１−２１１５８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高磁束密度を有するマグネットを磁場配向方向が異極間で円弧状となるように着磁させ、磁束密度分布がロータの周方向で正弦波形となるようにしてもコギングは小さくならない。
また、樹脂によって形成したロータの外周面にスキュー角度を設定して凹凸部を形成した場合は、形状的にアンバランスとなるため、動作時に振動が発生する原因になるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、小型で高出力を得ることができ、低振動で静音化を図ることができるＤＣブラシレスモータを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
すなわち、極異方性に配向されたマグネットからなるロータを備えたＤＣブラシレスモータにおいて、前記マグネットが、ロータの軸方向にスキュー角度を設けて極異方性に配向されたものであることを特徴とする。
また、前記マグネットが、希土類金属マグネットであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面とともに詳細に説明する。
本発明に係るＤＣブラシレスモータは、ロータとして極異方性に配向されたマグネットを使用し、マグネットを極異方性に配向する際に、軸方向にスキュー角度をもたせるように配向することを特徴とする。
マグネットを極異方性に配向する場合は、図１に示すように、ロータに使用するマグネット１０の周囲に配向用のコイル１２を配置し、マグネット１０に磁界を印加して成形する。これによって、マグネット１０の内部の磁場配向方向は異極間を円弧状に結ぶ曲線状になる。
【０００９】
図１は、Ｎ極とＳ極を交互に配置した４極に配向する例を示す。
本実施形態においてはマグネットを極異方性に配向する際に、軸方向にスキュー角度θをもたせて配向する。
軸方向にスキュー角度をもたせて配向するとは、図２に示すように、磁場配向方向をロータの軸方向に対して傾斜するように設定するという意味であり、マグネット１０を成形する際に軸方向に対して所定角度傾斜させた配置として配向すればよい。
図２は、ロータの外周面を周方向に展開した状態での極配置を示している。スキュー角度θをもたせて配向したことによって、ロータの軸線方向の位置によって周方向の極位置が変化する。
【００１０】
このようにマグネットを成形する際に、極異方性に配向するとともに軸方向にスキュー角度をもたせて配向することによって、マグネット全体としての周方向の磁束密度分布をなめらかな正弦波形とすることができる。
図３、４、５に、スキュー角度をもたせた極異方性マグネットによる場合と、焼結マグネットによる場合と、ラジアル異方性マグネットのロータの周方向の磁束密度分布を示す。図３に示すロータのマグネット材はＳｍ−Ｆｅ−Ｎからなるものであり、図５に示すロータのマグネット材はＮｄ−Ｆｅ−Ｂからなるものである。
【００１１】
これらの各ロータの磁束密度分布を比較すると、本実施形態のスキュー角度をもたせた極異方性配向による場合には、きわめて滑らかな正弦波形の磁束分布が得られることがわかる。これによってロータはスムーズな回転が可能になり、効果的な静音化及び低振動化を図ることが可能になる。
また、図３、４、５に示すマグネットの磁束分布を比較すると、本実施形態のロータは他のマグネットと比較して、十分に大きな磁束密度を備えている。
すなわち、本実施形態のロータを用いたＤＣブラシレスモータによれば、十分な出力を確保することができ、同時に静音化を図ることが可能になる。
【００１２】
図６は従来のＤＣブラシレスモータと本発明に係るＤＣブラシレスモータの動作時における騒音を比較計測した結果を示す。
図６（ａ）は、本実施形態のスキュー角度を設けた極異方性に配向したマグネットを用いたＤＣブラシレスモータでの計測結果、図６（ｂ）はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結マグネットを用いたＤＣブラシレスモータの計測結果を示すグラフである。これらの計測結果を比較すると、本実施形態のＤＣブラシレスモータによる場合は、従来のＤＣブラシレスモータにくらべて騒音が大きく減少している。
【００１３】
以上の騒音計測試験からもわかるように、本実施形態のＤＣブラシレスモータは、従来のＤＣブラシレスモータと比較して効果的に静音化が図られていることがわかる。また、本実施形態のＤＣブラシレスモータは、スキュー角度をもたせた極異方性配向のマグネットを用いることにより、ロータの周方向での磁束分布がスムーズな正弦波形となることから、トルク特性を低減させることなく、小型化、低騒音を実現することが可能となる。
本実施形態で説明した、高トルクを備え、静音化されたＤＣブラシレスモータは、種々用途に利用することが可能であるが、たとえば、小型化、静音化が求められている車載用の駆動モータ等として好適に使用することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係るＤＣブラシレスモータは、上述したように、効果的な静音化を図ることができるとともに、高トルクを備えたモータとして提供することが可能であり、高トルクおよび静音化が図られた小型のモータとして好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロータに用いるマグネットを配向させる方法を示す説明図である。
【図２】マグネットがスキュー角度を設けて配向される状態を示す説明図である。
【図３】本発明に係るスキュー角度を設けた極異方性に配向されたマグネットの周方向での磁束密度分布を示すグラフである。
【図４】ラジアル極異方性に配向されたマグネットの周方向での磁束密度分布を示すグラフである。
【図５】従来の焼結マグネットの周方向での磁束密度分布を示すグラフである。
【図６】本発明に係るＤＣブラシレスモータと従来のＤＣブラシレスモータの動作時の騒音を計測した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ マグネット
１２ コイル
Claims (2)
- 極異方性に配向されたマグネットからなるロータを備えたＤＣブラシレスモータにおいて、
前記マグネットが、ロータの軸方向にスキュー角度を設けて極異方性に配向されたものであることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。 - 前記マグネットが、希土類金属マグネットであることを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003172719A JP2005012885A (ja) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | Ｄｃブラシレスモータ |
| CNA2004100598863A CN1574563A (zh) | 2003-06-18 | 2004-06-17 | 直流无刷电动机 |
| US10/868,792 US20050001502A1 (en) | 2003-06-18 | 2004-06-17 | DC brushless motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003172719A JP2005012885A (ja) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | Ｄｃブラシレスモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005012885A true JP2005012885A (ja) | 2005-01-13 |
Family
ID=33549480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003172719A Pending JP2005012885A (ja) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | Ｄｃブラシレスモータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050001502A1 (ja) |
| JP (1) | JP2005012885A (ja) |
| CN (1) | CN1574563A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7667182B2 (en) | 2006-01-26 | 2010-02-23 | New Japan Radio Co., Ltd. | Semiconductor photodetector with converging structure on light receiving surface sealed with optical transmitting resin containing micro particles |
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| KR100653434B1 (ko) * | 2005-04-29 | 2006-12-01 | 영 춘 정 | 2상 무정류자 모터 |
| US20090058202A1 (en) | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Young-Chun Jeung | Rotor of brushless direct-current motor |
| US8299661B2 (en) * | 2007-05-11 | 2012-10-30 | Sntech Inc. | Rotor of brushless motor |
| US8033007B2 (en) | 2007-05-11 | 2011-10-11 | Sntech, Inc. | Method of making rotor of brushless motor |
| KR100915365B1 (ko) * | 2007-10-25 | 2009-09-03 | 영 춘 정 | 무정류자 모터의 회전자 |
| CN101378216B (zh) * | 2007-08-27 | 2012-10-24 | 郑荣春 | 无刷直流电机的转子 |
| KR100946719B1 (ko) * | 2007-11-28 | 2010-03-12 | 영 춘 정 | 멀티프로그램이 가능한 가변속 무정류자 모터의 정풍량제어장치 |
| US20090284201A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Young-Chun Jeung | Motor with magnetic sensors |
| US10499940B2 (en) * | 2013-03-22 | 2019-12-10 | Zhengzhou Fujianda Medical Equipment Co., Ltd. | Apparatus for removing calculus in vitro |
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| US4547758A (en) * | 1982-12-02 | 1985-10-15 | Hitachi Metals, Ltd. | Cylindrical permanent magnet and method of manufacturing |
| US4642502A (en) * | 1986-04-24 | 1987-02-10 | General Motors Corporation | Dynamoelectric machine with permanent magnet and magnet mounting surface arrangement |
| FR2685571A1 (fr) * | 1991-12-20 | 1993-06-25 | Valeo Systemes Dessuyage | Rotor a aimants permanents, et machine magneto-dynamique, comme un moteur sans collecteur, equipee d'un tel rotor. |
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| US6713922B2 (en) * | 2000-12-29 | 2004-03-30 | Otis Elevator Company | Integrally skewed permanent magnet for use in an electric machine |
| US6956312B2 (en) * | 2001-02-14 | 2005-10-18 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Brushless DC motor and method of manufacturing brushless DC motor |
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-
2003
- 2003-06-18 JP JP2003172719A patent/JP2005012885A/ja active Pending
-
2004
- 2004-06-17 CN CNA2004100598863A patent/CN1574563A/zh active Pending
- 2004-06-17 US US10/868,792 patent/US20050001502A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7667182B2 (en) | 2006-01-26 | 2010-02-23 | New Japan Radio Co., Ltd. | Semiconductor photodetector with converging structure on light receiving surface sealed with optical transmitting resin containing micro particles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20050001502A1 (en) | 2005-01-06 |
| CN1574563A (zh) | 2005-02-02 |
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