JP2006042506A

JP2006042506A - モータ

Info

Publication number: JP2006042506A
Application number: JP2004219547A
Authority: JP
Inventors: Suguru Watanabe; 英渡邉
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】モータ使用中の磁石の減磁を防止することである。
【解決手段】ヨークとヨーク外周に装着した磁石８と有するロータＲを備えたモータＭにおいて、磁石８表面を断熱材１０で覆い、モータＭの駆動中に巻線１１が発生する熱が磁石８に伝達されることが阻止され、これにより、磁石８の温度上昇を阻止して減磁してしまうことを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの改良に関する。

一般にモータに使用される磁石は、温度上昇に伴って磁束密度が減少する特性を有しており、特に、ネオジウム磁石等の希土類磁石にあっては、高温下において元の磁力まで回復できない不可逆減磁を生じることが知られている。

そして、上述のように磁石の温度上昇による減磁は、モータの出力トルクの低下という性能劣化に繋がるため、上記減磁を防止する提案がなされるに至っている。

この提案では、ヨーク外周に装着された磁石の外周に磁石保持環を設けるとともに、この磁石保持環と磁石との間に断熱材を介装したもの（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）が知られている。

そして、これら提案はモータの製造方法に関するものであり、ロータ高速回転時の磁石の径方向および周方向へ動きを上記磁石保持環で規制してトルクむら等を防止するため、どうしても磁石保持環を焼き嵌める必要があり、この焼き嵌め時に高温となった磁石保持環の熱が磁石に伝達されて減磁してしまうことを防止する技術である。
特開平８−２７５４７０号公報（段落番号００１７，図１）特開平６−１６５４１９号公報（段落番号００１３，図１）

しかし、上記した提案にあっては、モータ駆動中の巻線が発する熱による熱減磁（可逆減磁を含む）への対処がなされておらず、特に継続駆動中や高回転域では、巻線の熱が磁石に伝達され、トルクの減少や場合によっては不可逆減磁を生じてモータの性能が劣化してしまう恐れがある。

そこで、本発明は上記不具合を解消するために創案されたものであって、その目的とするところは、モータ駆動中の磁石の減磁を防止することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、ヨークとヨーク外周に装着した磁石と有するロータを備えたモータにおいて、少なくともステータに対向する磁石表面を断熱材で覆うことを特徴とする。

各請求項の発明によれば、巻線の発熱によって、フレーム内の温度が上昇することとなるが、磁石の外周表面は上記断熱材で覆われているので、磁石への熱の伝達が阻止されることとなる。

したがって、モータの長時間駆動や高回転駆動によっても、巻線の熱が磁石に伝達されにくいので磁石が高温となることが防止され、これにより磁石が減磁してしまうことが防止される。

すると、モータの駆動中において磁石の減磁が防止されるので、モータの性能が劣化することはなく、長時間駆動を行っても安定的なトルクの発生が可能となる。

以下、本発明を図に基づき説明する。図１は、本発明の一実施の形態におけるモータの縦断面図である。図２は、他実施の形態におけるモータの縦断面図である。

図１に示すように、一実施の形態におけるモータＭは、ロータＲと、ステータＳと、フレームＦとを備え、いわゆるブラシレスモータとして構成されている。

以下、各部につき詳細に説明すると、ロータＲは、ヨークたるシャフト１と、シャフト１の外周に装着された磁石たる永久磁石８と、永久磁石８の表面を覆う断熱材１０とで構成されている。

シャフト１は、円筒状の大径部２と、大径部２の両端から延設される円筒状の小径部３，４と、小径部３の先端から延設される円筒状のセンサ軸５と、上記センサ軸５の先端から延設される中空な雄螺子部７とで構成されており、その大径部２の外周には複数の永久磁石８が装着され、さらに、この小径部３の大径部２近傍から永久磁石８の表面さらには他方の小径部４の大径部２の近傍にかけて、すなわち、永久磁石８のヨークたるシャフトに接していない部位全体にかけて断熱材１０で覆われている。

なお、断熱材１０としては、熱伝導率が小さい材質、たとえば、フェノール系樹脂等を用いることができ、また、永久磁石８を覆う手法としては、具体的にたとえば、単に断熱材１０を、小径部３の大径部２近傍から永久磁石８の表面さらには小径部４の大径部２の近傍にかけてフィットする形状に形成し、すなわち、断熱材１０を磁石カバーとして永久磁石８の外周側に装着したり、断熱材１０を断熱塗料として上記永久磁石８の表面に塗布することで永久磁石８を覆うとしたりしてもよく、他の手法を用いて覆ってもよい。

ちなみに、永久磁石８は、複数のブロック化された磁石で構成されてヨークたるシャフト１の外周に接着されるものであってもよいし、環状に形成されて分割着磁されるものであってもよい。

他方、ステータＳは、巻線１１とステータコア１２とで構成されており、一端が閉塞されている円筒状に形成されたフレームＦの内周に固着されている。

そして、フレームＦの開口部には、軸芯部にボールベアリング１６の外輪が嵌挿された蓋体Ｃが嵌合されており、この蓋体Ｃの端部にはフランジ２５が延設され、当該フランジ２５を、上記フレームＦの開口端から延設されるフランジ２２に対面させて、これらフランジ２５にフランジ２２を螺着、接着等により連結してフレームＦと蓋体Ｃとが連結される。

また、フレームＦ内には、ボールベアリング１５の外輪が固定されており、このボールベアリング１５とボールベアリング１６は、その内輪で上記シャフト１の上下の小径部３，４を回転自在に軸支している。

なお、シャフト１は上述のように各部が筒状に形成されていることからその内部は中空とされており、フレームＦの閉塞端に設けた孔２８を介してシャフト１内部の気体の通過が許容されている。

また、シャフト１のセンサ軸５の外周には、環状であって所定の分割磁極パターンを有するセンシング用磁石２０が雄螺子部７に螺着されるナットＮによって固定され、このセンシング用磁石２０の外周側にホール素子やＭＲ素子等を備えた磁気センサ２１が、上記センシング用磁石２１に対向するようにフレームＦ内に設けられている。

つづいて、作用について説明する。上述のように、ブラシレスモータとして構成されたモータＭは、巻線１１が励磁されると、シャフト１が回転することとなる。

そして、このモータＭが駆動されつづけると巻線１１の発熱によって、フレームＦ内の温度が上昇することとなるが、永久磁石８の外周表面は上記断熱材１０で覆われているので、永久磁石８への熱の伝達が阻止されることとなる。

したがって、モータＭの長時間駆動や高回転駆動によっても、巻線１１の熱が永久磁石８に伝達されにくいので磁石が高温となることが防止され、これにより永久磁石８が減磁してしまうことが防止される。

すると、モータＭの駆動中において永久磁石８の減磁が防止されるので、モータＭの性能が劣化することはなく、長時間駆動を行っても安定的なトルクの発生が可能となる。

さらに、シャフト１が中空とされているからシャフト１の冷却も可能となっており、巻線１１の熱がフレームＦ、ボールベアリング１５，１６を介してシャフト１に伝達されることによる、あるいは、フレームＦ内の気体温度上昇によるシャフト１の温度上昇を妨ぐことができる。

したがって、シャフト１から永久磁石８への熱伝達による減磁をも防止することができ、これにより減磁防止効果を高めることができる。

なお、ロータＲの表面全体を断熱材で覆うこと、ボールベアリング１５，１６のボールが樹脂材で形成すること、もしくは、ボールベアリング１５，１６のボールに樹脂材を被覆することにより、巻線１１からシャフト１に熱が伝達されることを阻止するとすれば、上記と同様に減磁防止効果を高めることが可能である。

また、永久磁石８が特にブロック化されてヨークたるシャフト１の外周に接着等される場合であって、断熱材１０を磁石カバーとして永久磁石８の外周側に装着する場合には、ブロック化された磁石が飛散してしまうことをも防止して、磁石飛散によるモータがロックされてしまう事態が回避される。

つづいて、他の実施の形態におけるモータについて説明する。この他の実施の形態におけるモータは、図２に示すように、一実施の形態のモータＭのボールベアリング１５とフレームＦとの間およびフレームＦと蓋体Ｃとの間に、それぞれ、断熱材で形成される断熱部３０，３１を介装したものである。

そして、断熱部３０は、ボールベアリング１５の外輪とフレームＦとの間に介装可能なように断面略Ｌ字の環状のフェノール系樹脂で形成され、他方、断熱部３１は、一端に鍔を備えた筒状のフェノール系樹脂で形成されている。

すなわち、上記各断熱部３０，３１により巻線１１が装着されるフレームＦからロータＲ側に熱が伝達されることを阻止することができる。

したがって、巻線１１の熱がフレームＦ、ボールベアリング１５，１６を介してシャフト１に伝達されることが阻止されるから、シャフト１から永久磁石８への熱伝達による減磁をも防止することができ、これにより減磁防止効果を高めることができる
なお、図示したところでは、上記位置に断熱部３０，３１を設けているが、フレームＦからロータＲへの熱伝達を阻止できればよいので、フレームＦとロータＲとの間の適当な位置に断熱部を設けるとしてもよく、具体的にたとえば、シャフトを熱伝導率が低い樹脂材で形成し、もしくは、シャフト表面への断熱塗料の塗布、シャフト全体を断熱材で覆うとした後に、このシャフトの外周に磁性体で形成されるヨークを装着するとしてもよい。

そして、シャフトを特に熱伝導率が低い樹脂材料で形成、もしくはシャフトを断熱材で覆う場合には、センシング用磁石２０が装着されるセンサ軸自体がモータの駆動に使用される永久磁石８から磁気的に絶縁されているので、磁気センサ２１は、上記永久磁石８の発生している磁界の影響を受けずにすみ、正確なロータＲの回転位置を検出することができる。

また、この場合、センサ軸が磁化されることがないので、永久磁石８の磁界ノイズをより一層低減することが可能となる。

したがって、この場合、センシング用磁石２０と永久磁石８とを近づけて配置することも可能となるので、モータを従来に比較して小形化することも可能となるメリットがある。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

本発明の一実施の形態におけるモータの縦断面図である。他実施の形態におけるモータの縦断面図である。

符号の説明

１シャフト
２大径部
３，４小径部
５センサ軸
７雄螺子部
８永久磁石
１０断熱材
１１巻線
１２ステータコア
１５，１６ボールベアリング
２０センシング用磁石
２１磁気センサ
２２，２５フランジ
２８孔
３０，３１断熱部
Ｃ蓋体
Ｆフレーム
Ｍモータ
Ｎナット
Ｒロータ
Ｓステータ

Claims

ヨークとヨーク外周に装着した磁石と有するロータを備えたモータにおいて、少なくともステータに対向する磁石表面を断熱材で覆うことを特徴とするモータ。
ロータ表面を断熱材で覆うことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
ロータが中空に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
ロータをフレームに対し回転自在に軸支するボールベアリングを備え、該ボールベアリングのボールが断熱材で形成されるかボールに断熱材が被覆されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ。
電機子巻線を備えたステータとロータとの間にステータからロータへの熱伝達を防止する断熱部を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のモータ。
ロータのシャフトが断熱材で形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータ。