JP2005287173A

JP2005287173A - モータの回転子

Info

Publication number: JP2005287173A
Application number: JP2004097136A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamanaka; 憲一山中
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】ブラシレスＤＣモータの固定子の内周側に配されるＳＰＭ型の回転子において、一極当たりの有効磁束を向上させることが出来る回転子を提供する。
【解決手段】Ｓ極とＮ極が交互になるように８個のマグネット１８が回転子鉄心１２の外周面に接着剤によって取り付けられ、マグネットにおける回転軸側の断面形状が半円型であり、これにより磁束が一点に収束することとなり、一極当たりの有効磁束が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータ、単相または三相の同期モータなどのモータの回転子に関するものである。

ブラシレスＤＣモータなどのモータにおける回転子は、磁力を得るためにＳ極とＮ極とが交互になるようにマグネットが配されている（例えば、特許文献１参照）。

このような回転子においては、図２に示すように回転子鉄心の表面にマグネットを配するＳＰＭ型（SURFACE PERMANENT MAGNET型）の回転子がある。

この回転子１００は、図２に示すように、鋼板を積層してかしめた回転子鉄心１０２の外周面に棒状のマグネット１０４を配し、この場合にＳ極とＮ極が交互に並ぶように配されている。
特開２００４−４８８２７公報

上記のような回転子１００において、回転子鉄心１０２の表面に配されているマグネット１０４の断面形状がいわゆる蒲鉾型であり、磁束の方向は図２の矢印に示すように径方向に延びており、一極当たりの有効磁束を向上させることが難しいという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ＳＰＭ型の回転子において、一極当たりの有効磁束を向上させることが出来る回転子を提供する。

請求項１に係る発明は、回転子の外周側がＳ極に着磁され回転軸側がＮ極に着磁されたマグネットと、前記回転子の外周側がＮ極に着磁され回転軸側がＳ極に着磁されたマグネットとが交互に回転子鉄心の外周面に設けられたモータの回転子において、前記マグネットにおける回転軸側の断面形状が、中央部を膨らませ端部にいくほど細くなる曲面形状であることを特徴とするモータの回転子である。

請求項２に係る発明は、前記マグネットの断面形状が略半円型であることを特徴とする請求項１記載のモータの回転子である。

請求項３に係る発明は、前記マグネットが着磁マグネットであることを特徴とする請求項１記載のモータの回転子である。

請求項４に係る発明は、前記モータがブラシレスＤＣモータであることを特徴とする請求項１記載のモータの回転子である。

請求項５に係る発明は、前記モータが単相または三相の同期モータであることを特徴とする請求項１記載のモータの回転子である。

請求項１に係る発明のモータの回転子においては、マグネットにおける回転軸側の断面形状が中央部を膨らませ、端部にいく程細くなる曲面形状にした理由は、マグネットの端部である磁極の境目におけるマグネットの量を少なくし、余分な磁束密度を下げて、着磁波形を正弦波に近づけるためである。また、回転子鉄心に配置したときに、着磁方向を各極の中央に収束させることにより、さらに、磁束密度の向上を計ることできる。したがって、従来よりモータ特性を向上させることができる。また、マグネットの量を少なくするためにコストダウンも計ることができる。

請求項２に係る発明のモータの回転子であると、マグネットの回転軸側の断面形状がほぼ半円型であるため製造を行ない易く、より磁束方向を一点に収束させることができる。

請求項３に係る発明のモータの回転子であると、マグネットが着磁マグネットであるため容易に製造することができる。

請求項４に係る発明のモータの回転子であると、モータがブラシレスＤＣモータであるためモータ特性を向上させることができる。

請求項５に係る発明のモータの回転子であると、モータが単相または三相の同期モータであるためモータ特性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態である回転子１０について図１に基づいて説明する。この回転子１０は、ブラシレスＤＣモータの固定子の内周側に配されるＳＰＭ型の回転子である。

（１）回転子１０の構造
回転子１０の回転子鉄心（以下、単に鉄心という）１２は、鋼板を積層してかしめたものであり、その中心部に回転軸１４が貫通している。また、鉄心１２の外周面には、８個の凹部１６が軸方向に沿って設けられている。この８個の凹部１６にはそれぞれ棒状のマグネット１８が接着剤により固定される。このマグネット１８は、永久磁石、または、プラスチックマグネットである。

マグネット１８の断面形状は、外周側が円弧状であり、回転軸側は半円型である。そして、外周面側がＳ極に着磁され回転軸側がＮ極に着磁されたマグネット１８と、外周面側がＮ極に着磁され回転軸側がＳ極に着磁されたマグネット１８とが、図１に示すように鉄心１２の外周面に交互に接着される。

この回転子１０における磁束方向について説明する。

外周面側がＳ極に着磁されているマグネット１８は、図１に示すように外周面側の一点から回転軸側に拡がるように磁束が流れ、隣接するマグネット１８に流れている。外周面側がＮ極に着磁されているマグネット１８は、図１に示すように外周面側の一点に向かって磁束が延びている。このような構造にした理由は、マグネット１８の端部である磁極の境目におけるマグネット１８の量を少なくし、余分な磁束密度を下げて、着磁波形を正弦波に近づけるためである。また、鉄心１２に配置したときに、着磁方向を各極の中央に収束させることにより、さらに、磁束密度の向上を計ることできる。したがって、従来よりモータ特性を向上させることができる。また、マグネット１８の量を少なくするためにコストダウンも計ることができる。

（２）本実施形態の回転子１０と従来技術の回転子１００との比較
背景技術で説明した従来技術の回転子１００と本実施形態の回転子１０の有効磁束を比較した実験結果について図３及び図４に基づいて説明する。

図３は、本実施形態の回転子１０の実験結果のグラフであり縦軸が磁束密度であり、横軸が回転子１０の各位置（角度）における磁束密度を表したものである。

図４のグラフは従来技術の回転子１００の有効磁束と角度との関係を表したグラフである。

この図３のグラフと図４のグラフを比較すると、本実施形態の回転子１０においては最大の有効磁束密度が約２０５（ｍＴ）であり、従来技術の回転子１００における最大磁束密度が１７０（ｍＴ）であって、本実施形態の回転子１０の方が約１５％以上有効磁束が向上している。

このように有効磁束が向上するとモータの特性が向上し、トルクも向上することとなる。

（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

（１）変更例１
本実施形態では回転軸側のマグネット１８の断面形状が半円型であったが、これに限らず、中央部を膨らませ端部にいく程細くなる曲面形状であればその他の形状でもよく、向かって磁束が一点に収束することとなり、本実施形態と同様の効果を得ることが出来る。

（２）変更例２
本実施形態ではブラシレスＤＣモータの回転子として説明したが、これに代えて、回転子にマグネットを設ける構造のモータであれば、他のモータであってもよく、例えば、単相または三相の同期モータでもよい。

本発明は、ブラシレスＤＣモータなどの回転子に好適である。

本発明の実施形態を示すモータの回転子の縦断面図である。従来のモータの回転子の縦断面図である。本実施形態のモータの回転子における実験結果を表すグラフである。従来技術のモータの回転子における実験結果を表すグラフである。

符号の説明

１０回転子
１２鉄心
１４回転軸
１６凹部
１８マグネット

Claims

回転子の外周側がＳ極に着磁され回転軸側がＮ極に着磁されたマグネットと、前記回転子の外周側がＮ極に着磁され回転軸側がＳ極に着磁されたマグネットとが交互に回転子鉄心の外周面に設けられたモータの回転子において、
前記マグネットにおける回転軸側の断面形状が、中央部を膨らませ端部にいくほど細くなる曲面形状である
ことを特徴とするモータの回転子。
前記マグネットの回転軸側の断面形状が略半円型である
ことを特徴とする請求項１記載のモータの回転子。
前記マグネットが着磁マグネットである
ことを特徴とする請求項１記載のモータの回転子。
前記モータがブラシレスＤＣモータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータの回転子。
前記モータが単相または三相の同期モータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータの回転子。