JP2005020874A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーロータ型のモータに係り、特に、永久磁石からなるロータマグネットを有するロータを備えたモータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ロータが備えるロータコアの周部に複数設けられたマグネット取付け孔の夫々に、射出成形により永久磁石(ロータマグネット)を嵌着してなるブラシレスモータが知られている(例えば特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−165393号公報(段落0002−0003、図5−図7)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1のモータでは、ロータマグネットがマグネット取付け孔に射出成形により充填され固化して設けられる。このため、ロータマグネットは、マグネット取付け孔の形状に合致してロータの回転方向に湾曲した1枚の板となっている。
【0005】
モータの運転中には、ステータにより作られる磁界を横切りながらロータが回転されるため、ロータマグネットにはその磁束変化に応じて誘導される電圧により電流(うず電流)が流れる。この場合、マグネット取付け孔に対応した大きさのロータマグネット全域が単一のうず電流発生領域となるため、発生するうず電流の値が大きい。このうず電流は、磁界の強度を大きくする等によりモータの高速化を図るほど増大する。
【0006】
うず電流損が大きくなると、モータ効率の低下がもたらされるとともに、うず電流を原因とするシュール熱でロータマグネットが温度上昇して、ロータマグネットの磁力が減少(減磁)することも考えられる。したがって、モータの回転を高める場合には、ロータマグネットのうず電流損を小さくする工夫が必要とされる。
【0007】
そこで、本発明者は、所定の大きさのロータマグネットを複数のマグネット片に分割して、夫々のマグネット片に発生するうず電流の値を小さくできるロータを開発するに至った。
【0008】
しかし、このものでは、分割されたマグネット片の夫々をマグネット取付け孔の所定位置に配置するための手間が多く必要で、しかも、又、隣接するマグネット片同士を磁気絶縁物で離して磁気的につながらないようにする配慮も必要であるので、ロータを製造し難いという課題があることが分かった。
【0009】
本発明が解決しようとする課題は、ロータの製造性を損なうことなくロータのうず電流損を小さくでき、回転を高めるのに好適な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】
前記課題を解決するために、本発明は、ロータコアの周部に設けた各マグネット取付け孔内に個別に配置されたロータマグネットが、ロータの回転方向又は軸方向或いはこれらの方向と交差する方向に延びて少なくとも一端が閉鎖された1以上のスリットで複数のマグネット領域に分けられているとともに、このスリットを境に隣接するマグネット領域同士が、スリットの閉鎖端からスリットが延びた方向とは反対方向に延長された部分からなる延長部で一体に連続されていることを特徴としている。
【0011】
本発明では、ロータマグネットのスリットで細分化された複数のマグネット領域の夫々に発生するうず電流を、その領域の大きさに見合って小さくできるとともに、延長部により隣接したマグネット領域が互いに連続しているので、細分化に拘らず、組立て上は単一のロータマグネットとして取扱うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図4を参照して本発明の第1実施形態を説明する。
【0013】
図1中符号1は電動送風機を示している。この電動送風機1は例えば電気掃除機の掃除機本体に内蔵して使用される。電動送風機1は、モータ2と、このモータ2で駆動される遠心型の送風ファン31を有するファン部32とを備えている。
【0014】
モータ2はモータフレーム5を備えている。モータフレーム5は、例えば有底筒状のモータケース6と、このモータケース6の開口を覆って取付けられた端板7とを有している。モータケース6及び端板7の夫々には、ファン部32から送風される空気を流通させる孔の通気部(図示しない)が設けられている。モータケース6には軸受8が取付けられ、この軸受8と対応して端板7にも軸受9が取付けられている。
【0015】
モータ2はステータ11を備えている。ステータ11は、多数枚のステータコア板を積層したステータコア12に励磁コイル13を装着して形成されている。ステータコア12は、ロータ通孔12aを有して環状をなしているとともに、ロータ通孔12a内に突出する複数の突極を有していて、各突極に励磁コイル13が絶縁して巻き付けられている。励磁コイル13は通電されることにより磁界を形成する。ステータ11は、モータケース6に内蔵され、ねじ14により固定されている。
【0016】
モータ2はロータ通孔12aに通して配置されたロータ21を有している。図1〜図3に示すようにロータ21は、ロータコア22と、ロータ軸(回転軸)23と、複数のロータマグネット24とを有している。
【0017】
ロータコア22は外周形状が円形のロータコア板を多数枚積層してなる。このロータコア22の周部には、複数例えば4個のマグネット取付け孔22aが、ロータコア22を積層方向(ロータ21の軸方向)に貫通して設けられている。本実施形態の場合、各マグネット取付け孔22aは、ロータコア22の周面に沿って円弧状をなしている。ロータ軸23はロータコア22の中心部を貫通して取付けられている。
【0018】
図1に示すようにロータ21は、そのロータ軸23を軸受8、9に夫々回転自在に支持させてモータフレーム5に取付けられている。この支持状態において、ロータコア22の外周面とステータ11の突極の先端面とは、相互間に僅かな空隙を設けて対向されている。ロータ軸23の軸受9側の端部は、端板7及び軸受9を貫通してモータフレーム5の外に突出されている。
【0019】
各ロータマグネット24は、いずれもマグネット取付け孔22aを埋めてロータコア22の周部に配置され、マグネット取付け孔22aの形状に応じた形状、例えば断面円弧状をなしている。各ロータマグネット24は、いずれも厚み方向(ロータ21の径方向)に沿って磁化されており、ロータ21の周方向に隣接するロータマグネット24の凸曲面同士の極性は異なっている。図2及び図3中符号22bはロータマグネット24の凸曲面を覆ったロータコア22のカバー周壁を示しており、このカバー周壁22bにより、高速回転時にロータマグネット24に作用する遠心力を支持するようになっている。
【0020】
各ロータマグネット24にはプラスチックマグネットを好適に使用できる。プラスチックマグネットとして、例えば、保磁力が大きいネオジウム・鉄・ボロン系の磁石粉末と12ナイロン等の合成樹脂粉末とを混合してなる磁石材料を用いて成形された希土類のマグネットを挙げることができる。
【0021】
ロータマグネット24は、予め所定形状に成形されて、図示しない接着剤を用いてマグネット取付け孔22aに固定されたものである。図4(A)(B)に示すように各ロータマグネット24は、マグネット取付け孔22aの形状に対応して、正面視略四角形をなすとともに、平面視円弧状をなしている。さらに、ロータマグネット24は、1以上例えば複数のスリット24aを設けることよって、複数のマグネット領域24bに分けられている。スリット24aは、本実施形態の場合、ロータ21の軸方向に延びて設けられていて、その一端はロータマグネット24の一辺を分断してこの一辺に開放され、かつ、他端は閉鎖されている。スリット24aを境に隣接するマグネット領域24b同士は、スリット24aの閉鎖端24aeからスリットが延びた方向とは反対方向に延長された部分からなる延長部24c、言い換えれば、閉鎖端24aeからロータマグネット24の他辺24dに渡る最短距離の領域部分で一体に連続されている。この延長部24cの長さは、ロータ21の軸方向に延びている各マグネット領域24bの幅(前記延び方向と直交する方向の寸法)と同じかそれより短くするとよい。
【0022】
以上の構成のロータマグネット24は、例えばマグネット取付け孔22aに未硬化の接着剤を供給した状態で、スリット24aが開放した一辺を先頭にしてマグネット取付け孔22aに圧入することによって、マグネット取付け孔22aに密に挿入されて接着止めされる。この場合、スリット24aを接着剤溜まりとして利用できるので、接着剤の使用量の管理を容易にできる。又、嫌忌性接着剤を使用する場合には、マグネット取付け孔22aに予めロータマグネット24を嵌め込んだものを負圧環境下に置いて、嫌忌性接着剤をマグネット取付け孔22aに供給することによって、接着止めすることができる。
【0023】
図1に示すように前記ファン部32は、端板7にねじ止めされた整流板33と、モータフレーム5外に突出されたロータ軸23の端部にナット30を用いて取付けられた前記送風ファン31と、これら送風ファン31及び整流板33を覆ってモータケース6の開口端部外周に被嵌されたファンカバー34とを備えている。ファンカバー34は中央部に吸気口34aを有している。
【0024】
図1中符号35はモータフレーム5に内蔵されたリング状のプリント配線基板であり、これにはロータマグネット24の端面と対向する図示しないホール素子等の位置センサが取付けられている。このセンサによりロータ21の回転位置が検出される。
【0025】
以上の構成を備えるインナーロータ型のブラシレスモータ2は、位置センサの検出信号に基づいて、図示しないモータドライバにより励磁コイル13への印加電流を制御することにより、ロータ21の回転を制御するようになっている。このモータ2の駆動により、電動送風機1においては、ロータ21とともに送風ファン31が回転されるので、吸気口34aを通して空気が送風ファン31に吸込まれるに伴い、この送風ファン31から吐き出される空気が、整流板33を通ってモータフレーム5内に導入された後に、ステータ11及びロータ21等を冷却しつつ、モータフレーム5の通気部から外部に排出されるという、送風動作を営むことができる。
【0026】
ところで、既述のモータ2の駆動に伴い励磁コイル13が作る磁界をロータ21が横切るので、そのロータマグネット24にはうず電流が発生する。
【0027】
しかし、ロータマグネット24はスリット24aにより複数のマグネット領域24bに分けられているので、ロータマグネット全域が単一のうず電流発生領域となることがなく、スリット24aで細分化されたマグネット領域24bの夫々がうず電流発生領域となる。
【0028】
これにより、各マグネット領域24bで発生するうず電流の値を小さくできるので、うず電流損が小さくなって、モータ効率の低下を抑制できる。更に、うず電流が小さくなるに伴って、各マグネット領域24bでのジュール熱の発生が抑制されるので、ロータマグネット24の温度が上がり過ぎることを抑制できる。これにより、熱でロータマグネット24が減磁する恐れをなくすことができるとともに、ロータマグネット24がプラスチックマグネットであっても熱で軟化する恐れもなくすことが可能である。そして、以上のようにロータマグネット24のうず電流損を小さくできるので、磁界の強度を大きくする等によりモータ2の高速化を図る場合に適している。
【0029】
尚、前記電動送風機1が組込まれた電気掃除機では、外気温度が高く、かつ、集塵部のフィルターがかなり目詰まりした状態の使用が継続されると、前記吸気口34aに吸込まれる空気の量が減少してモータ2の空冷性能が低下するので、この点でもロータマグネット24の温度上昇がみられる。このような使用状態にあっても、既述のようにうず電流損によるロータマグネット24の発熱が抑制されるので、ロータマグネット24の温度が上がり過ぎることを抑制可能である。
【0030】
又、ロータマグネット24は、複数のマグネット領域24bに細分化されているにも拘らず、隣接したマグネット領域24b同士は延長部24cを介して一体に連続されている。この構成により、ロータマグネット24を単一部品として取扱うことができるとともに、隣接したマグネット領域24b同士をスリット24aにより互いに接しないように保持できる。
【0031】
このため、ロータ21の製造において、マグネット取付け孔22aにロータマグネット24への嵌め込みを容易に実施できるとともに、隣接するマグネット領域24b同士を磁気絶縁物で離して磁気的につながらないようにする配慮も不用となるので、ロータ21を製造し易い。
【0032】
以下、本発明の第2〜第4の実施形態を説明する。これらの実施形態は基本的には第1実施形態と同じ構成であるので、同じ構成部分には第1実施形態と同じ符号を付し、その構成および作用の説明を省略し、異なる部分について説明する。
【0033】
図5及び図6は第2実施形態を示している。この第2実施形態では、スリット24aがロータ21の回転方向に延びて設けられたロータマグネット24を使用して、ロータ21を側面方向からみたときに、細分化された各マグネット領域24bがロータ21の軸方向と直交するような姿勢で、マグネット24をマグネット取付け孔22a内に接着剤等を用いて配置している。この構成以外は図5及び図6に示されない構成を含めて第1実施形態と同じである。
【0034】
したがって、この第2実施形態においても、スリット24a、マグネット領域24b、及び延長部24cを有したロータマグネット24を使用しているので、第1実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。
【0035】
図7及び図8は第3実施形態を示している。この第3実施形態では、スリット24aがロータ21の軸方向に延びている平板状のロータマグネット24を使用している。これに応じて、ロータコア22のマグネット取付け孔22aも湾曲を伴わない孔構造となっている。そして、ロータマグネット24はマグネット取付け孔22aに射出成形して設けられている。
【0036】
この射出成形では、射出成形機装置の成形型内にロータコア22をインサートして型締めする。この型締めにより図8に示すロータマグネット24の形状に相当する成形空間がマグネット取付け孔22a内に形成される。この後、溶融状態の磁石材料を前記成形空間内に射出して、各マグネット取付け孔22aに充填する。次に、成形型を冷却してマグネット取付け孔22a内に充填された磁石材料を固化する。
【0037】
これによって、図8に示す形状のロータマグネット24が、そのスリット24a及び各マグネット領域24bをロータコア22の積層方向(言い換えれば、ロータ21の軸方向)に延ばして成形されるとともに、このマグネット24がマグネット取付け孔22aに接着される。以上説明した構成以外は図7及び図8に示されない構成を含めて第1実施形態と同じである。
【0038】
したがって、この第3実施形態においても、マグネット取付け孔22a内に射出成形されたロータマグネット24が、スリット24a、マグネット領域24b、及び延長部24cを有した構成であるので、第1実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。
【0039】
図9は第4実施形態を示している。この実施形態では、ロータマグネット24に、ロータの軸方向又は回転方向と交差する方向に延びるスリット24a、例えばロータマグネット24の対角線方向に延びて互いに交差する斜めのスリット24aを有したものを使用している。スリット24aの両端は閉鎖されている。そして、各延長部24cは、スリット24aの閉鎖端24aeからこれに最短距離のロータマグネット24の隅24eに渡る領域部分で作られている。以上説明した構成以外は図9に示されない構成を含めて第1実施形態と同じである。
【0040】
したがって、この第4実施形態においても、ロータマグネット24が、スリット24a、マグネット領域24b、及び延長部24cを有した構成であるので、第1実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。
【0041】
尚、本発明は前記各実施形態には制約されない。第1実施形態で示したロータマグネットは、マグネット取付け孔内に射出成形により設けることも可能であり、第3実施形態で示したロータマグネットは、アウトサート成形により予め成形して、マグネット取付け孔内に接着剤を用いて接着止めすることも可能である。又、ロータマグネットは、円弧状であっても、平板状であってもよい。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータの製造性を損なうことなくロータのうず電流損を小さくでき、回転を高めるのに好適なモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るモータを備える電動送風機を一部断面して示す側面図。
【図2】図1のモータが備えるロータを一部断面して示す側面図。
【図3】図2のロータを一部断面して示す正面図。
【図4】(A)は図2のロータが有するロータマグネットを示す正面図。(B)は図4(A)のロータマグネットを示す下面図。
【図5】本発明の第2実施形態に係るモータが備えるロータを一部断面して示す正面図。
【図6】(A)は図5のロータが有するロータマグネットを示す正面図。(B)は図6(A)のロータマグネットを示す下面図。
【図7】本発明の第3実施形態に係るモータが備えるロータを一部断面して示す正面図。
【図8】図7のロータが有するロータマグネットを示す正面図。
【図9】本発明の第4実施形態に係るモータが備えるロータのロータマグネットを示す正面図。
【符号の説明】
2…モータ、5…モータフレーム、11…ステータ、12…ステータコア、12a…ロータ通孔、13…励磁コイル、21…ロータ、22…ロータコア、22a…マグネット取付け孔、23…ロータ軸(回転軸)、24…ロータマグネット、24a…スリット、24ae…閉鎖端、24b…マグネット領域、24c…延長部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inner rotor type motor, and more particularly to a motor including a rotor having a rotor magnet made of a permanent magnet.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a brushless motor is known in which a permanent magnet (rotor magnet) is fitted into each of a plurality of magnet mounting holes provided in a peripheral portion of a rotor core provided in a rotor (for example, see Patent Document 1). ).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-165393 A (paragraphs 0002-0003, FIGS. 5 to 7)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the motor of Patent Document 1, the rotor magnet is provided by filling the magnet mounting hole by injection molding and solidifying. For this reason, the rotor magnet is a single plate that matches the shape of the magnet mounting hole and is curved in the rotational direction of the rotor.
[0005]
During the operation of the motor, the rotor is rotated while traversing the magnetic field generated by the stator. Therefore, a current (eddy current) flows through the rotor magnet due to a voltage induced according to the change in the magnetic flux. In this case, since the entire rotor magnet having a size corresponding to the magnet mounting hole is a single eddy current generation region, the value of the generated eddy current is large. This eddy current increases as the motor speed increases by increasing the strength of the magnetic field.
[0006]
When the eddy current loss increases, the motor efficiency is reduced, and the rotor magnet temperature rises due to the surreal heat caused by the eddy current, and the magnetic force of the rotor magnet may decrease (demagnetize). Therefore, in order to increase the rotation of the motor, a device for reducing the eddy current loss of the rotor magnet is required.
[0007]
Therefore, the present inventors have developed a rotor that can divide a rotor magnet of a predetermined size into a plurality of magnet pieces and reduce the value of eddy current generated in each magnet piece.
[0008]
However, this method requires a lot of labor to arrange each of the divided magnet pieces at a predetermined position of the magnet mounting hole, and magnetically separates adjacent magnet pieces with a magnetic insulator. Since it is necessary to consider not connecting, it has been found that there is a problem that it is difficult to manufacture the rotor.
[0009]
The problem to be solved by the present invention is to provide a motor which can reduce the eddy current loss of the rotor without impairing the manufacturability of the rotor and is suitable for increasing the rotation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a rotor magnet arranged individually in each magnet mounting hole provided in the peripheral portion of the rotor core in the rotational direction or axial direction of the rotor or in a direction intersecting with these directions. It is divided into a plurality of magnet regions by one or more slits extending and closed at least at one end, and the magnet regions adjacent to the slits are opposite to the direction in which the slits extend from the closed ends of the slits. It is characterized by being continuously integrated with an extended portion consisting of an extended portion.
[0011]
In the present invention, the eddy current generated in each of the plurality of magnet areas subdivided by the slits of the rotor magnet can be reduced in accordance with the size of the area, and adjacent magnet areas are continuously connected to each other by the extension. Therefore, it can be handled as a single rotor magnet in assembling regardless of the subdivision.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0013]
Reference numeral 1 in FIG. 1 indicates an electric blower. The electric blower 1 is used by being incorporated in a vacuum cleaner body of an electric vacuum cleaner, for example. The electric blower 1 includes a motor 2 and a
[0014]
The motor 2 includes a
[0015]
The motor 2 includes a
[0016]
The motor 2 has a
[0017]
The
[0018]
As shown in FIG. 1, the
[0019]
Each
[0020]
A plastic magnet can be suitably used for each
[0021]
The
[0022]
For example, the
[0023]
As shown in FIG. 1, the
[0024]
[0025]
The inner rotor type brushless motor 2 having the above configuration controls the rotation of the
[0026]
Incidentally, since the
[0027]
However, since the
[0028]
Thereby, since the value of the eddy current generated in each
[0029]
In the vacuum cleaner in which the electric blower 1 is incorporated, if the outside air temperature is high and the filter in the dust collecting part is clogged, the air sucked into the
[0030]
In addition, although the
[0031]
For this reason, in the manufacture of the
[0032]
Hereinafter, second to fourth embodiments of the present invention will be described. Since these embodiments basically have the same configuration as the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, description of the configuration and operation thereof is omitted, and different portions are described. To do.
[0033]
5 and 6 show a second embodiment. In the second embodiment, when a
[0034]
Therefore, also in the second embodiment, since the
[0035]
7 and 8 show a third embodiment. In the third embodiment, a
[0036]
In this injection molding, the
[0037]
Thus, the
[0038]
Accordingly, also in the third embodiment, the
[0039]
FIG. 9 shows a fourth embodiment. In this embodiment, the
[0040]
Therefore, also in the fourth embodiment, since the
[0041]
The present invention is not limited to the above embodiments. The rotor magnet shown in the first embodiment can also be provided in the magnet mounting hole by injection molding, and the rotor magnet shown in the third embodiment is molded in advance by outsert molding, It is also possible to fix the adhesive using an adhesive. The rotor magnet may be arcuate or flat.
[0042]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the eddy current loss of a rotor can be made small without impairing the manufacturability of a rotor, and the motor suitable for improving rotation can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a partial cross section of an electric blower including a motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a partial cross section of a rotor included in the motor of FIG. 1;
3 is a front view showing the rotor of FIG. 2 with a partial cross section. FIG.
4A is a front view showing a rotor magnet included in the rotor of FIG. 2; FIG. FIG. 5B is a bottom view showing the rotor magnet of FIG.
FIG. 5 is a front view showing a partial cross section of a rotor included in a motor according to a second embodiment of the present invention.
6A is a front view showing a rotor magnet included in the rotor of FIG. 5; FIG. FIG. 7B is a bottom view showing the rotor magnet of FIG.
FIG. 7 is a front view showing a partial cross section of a rotor included in a motor according to a third embodiment of the present invention.
8 is a front view showing a rotor magnet included in the rotor of FIG. 7;
FIG. 9 is a front view showing a rotor magnet of a rotor provided in a motor according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Motor, 5 ... Motor frame, 11 ... Stator, 12 ... Stator core, 12a ... Rotor through-hole, 13 ... Excitation coil, 21 ... Rotor, 22 ... Rotor core, 22a ... Magnet mounting hole, 23 ... Rotor shaft (rotary shaft)
Claims (1)
前記各ロータマグネットが、
前記ロータの回転方向又は軸方向或いはこれらの方向と交差する方向に延びて少なくとも一端が閉鎖された1以上のスリットと、
このスリットで分けられた複数のマグネット領域と、
前記スリットの閉鎖端から前記スリットが延びた方向とは反対方向に延長された部分からなり、前記スリットを境に隣接するマグネット領域同士を一体に連続させている延長部とを有しているモータ。A stator core having a rotor through hole in the center, an excitation coil mounted on the stator core, a motor frame that supports the stator, a rotor core having a plurality of magnet mounting holes in the periphery, and each of the magnet net mounting holes A rotor magnet individually disposed on the motor frame, and a rotor that is passed through the rotor through-hole and rotatably supported by the motor frame.
Each rotor magnet is
One or more slits extending in the rotational direction or axial direction of the rotor or in a direction crossing these directions and closed at least at one end;
A plurality of magnet areas separated by the slits;
A motor having a portion that extends in a direction opposite to the direction in which the slit extends from the closed end of the slit, and that extends adjacent magnet regions integrally with the slit as a boundary. .
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