JP2008148420A - Claw pole permanent magnet motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クローポール型永久磁石モータに関する。 The present invention relates to a claw pole type permanent magnet motor.
電磁鋼板を積層して形成した固定子鉄心のティースにコイルを巻きつけることで構成した固定子と、回転子鉄心の外周部に永久磁石を等間隔に設置して構成した回転子からなる永久磁石モータにおいて、駆動回路を備えたプリント配線基板との一体構造は、例えば特許文献1などで既に知られている。
A permanent magnet comprising a stator formed by winding a coil around teeth of a stator core formed by laminating electromagnetic steel sheets, and a rotor configured by installing permanent magnets at equal intervals on the outer periphery of the rotor core. In a motor, an integral structure with a printed wiring board provided with a drive circuit is already known, for example, in
駆動回路を備えたプリント配線基板と永久磁石モータの一体構造は、プリント配線基板を含めたモータの小型化に寄与する。しかしながら、上記の特許文献1に記載されているようなモータ構造の場合、電磁鋼板を積層して形成した固定子鉄心のティースにコイルを巻きつけることで構成された固定子を備えているため、必然的にコイルエンド部が形成される。コイルエンド部は、モータの軸長が増加する要因となり、プリント配線基板と永久磁石モータを一体に構成したとしても、軸方向への薄型化に障害となる。
The integrated structure of the printed wiring board provided with the drive circuit and the permanent magnet motor contributes to miniaturization of the motor including the printed wiring board. However, in the case of a motor structure as described in
そこで、本発明は、プリント配線基板一体型の永久磁石モータにおいて、モータ性能を向上させつつ、軸方向へさらなる薄型化を達成することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to achieve further reduction in thickness in the axial direction while improving motor performance in a permanent magnet motor integrated with a printed wiring board.
プリント配線基板一体型の永久磁石モータにおいて、永久磁石モータとしてクローポール型永久磁石モータを用い、このクローポール型永久磁石モータの軸方向端面に、駆動回路を備えたプリント配線基板と、モータ取付板とを密着して配置する構造にする。 In a permanent magnet motor integrated with a printed wiring board, a claw pole type permanent magnet motor is used as the permanent magnet motor. A printed wiring board having a drive circuit on the axial end surface of the claw pole type permanent magnet motor, and a motor mounting plate The structure is arranged in close contact with each other.
このようにクローポール型永久磁石モータの軸方向端面に、駆動回路を備えたプリント配線基板と、モータ取付板とを密着して配置する構造を採用することで、モータ性能を向上させつつ、従来の構成よりもさらに薄型であるプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータを得ることができる。 By adopting a structure in which the printed wiring board with the drive circuit and the motor mounting plate are arranged in close contact with the axial end face of the claw pole type permanent magnet motor in this way, while improving the motor performance, It is possible to obtain a claw pole type permanent magnet motor integrated with a printed wiring board that is thinner than the above configuration.
以下図面を用いて実施例を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
以下、本発明によるプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ9の一実施の形態について述べる。実施例1として、単相の外転型のクローポール型永久磁石モータ1を挙げる。クローポール型永久磁石モータ1は、大きくは、図1に示すように、回転軸2に構成した回転子3と、この回転子3に対し径方向の空隙を介して同心状に設置された固定子4とで構成される。図1には示していないが、固定子4は軸受ホルダ8に支持され、この軸受ホルダ8には軸方向に間隔をもって軸受7a,7bが配置され、これら軸受7a,7bは前記回転軸2を回転自在に支持する。
Hereinafter, an embodiment of a claw pole type permanent magnet motor 9 integrated with a printed wiring board according to the present invention will be described. As a first embodiment, a single-phase abduction type claw pole type
前記回転子3は、図1,図3が示すように、カップ状に形成された回転子鉄心31と、その内周部に複数配置された永久磁石極32と、前記回転子鉄心31に固着された軸方向に延在する回転軸2とで構成される。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
また前記固定子4は、固定子鉄心41と、固定子鉄心41に巻き掛けられた環状コイル42とで構成され、前記固定子鉄心41は、図2が示すように、第1固定子鉄心41aと第2固定子鉄心42bから構成され、前記環状コイル42は、図3のように、これら第1固定子鉄心41aと第2固定子鉄心42bに挟まれている。
The
これら第1固定子鉄心41aと第2固定子鉄心41bは、軸方向に延在して軸受ホルダ8に支持される内周鉄心部46と、この内周鉄心部46から外径側に延在する径方向鉄心部45と、この径方向鉄心部45から前記内周鉄心部46と同方向に延在する爪磁極43とを有し、前記爪磁極43は前記回転子3と空隙を介し対向する爪磁極面44を有している。このように構成された固定子鉄心41a,42bを、前記環状コイル42を挟み込むようにして互いの爪磁極43が噛み合うように接近させることで、固定子鉄心41を構成している。
The
これら第1固定子鉄心41aと第2固定子鉄心42bは、磁気特性に優れた珪素鋼板を積層することによって形成することが望ましいが、爪磁極43の形成が難しい場合には、SPCC等の圧延鋼板を折り曲げ加工して形成することができる。しかしがなら、折り曲げ成形の際に発生する残留応力によって磁気特性の更なる低下を招くことで効率の悪いモータになる課題と、折り曲げ加工によって爪磁極43を形成した場合、回転子3に対する真円度にばらつきのある爪磁極面44となりやすい課題がある。これに対し、磁性粉末を成形金型の成形パンチによって圧縮成形することで、これらの課題を一掃することができる、第1固定子鉄心41aと第2固定子鉄心42bを得ることができる。
The
以上のようにすることで、コイルエンドの存在しない単相の外転型のクローポール型永久磁石モータ1が構成される。多相のクローポール型永久磁石モータの場合、上記のような構成のクローポール型永久磁石モータ1を周方向に所定の角度だけずらしながら軸方向に配置すればよく、例えば、3つの固定子4を周方向に電気角で120度、すなわち機械角で120/p(極対数)ずつ周方向にずらしながら配置すれば、3相のクローポール型モータが得られる。以下に述べる実施の形態において、単相のクローポール型永久磁石モータを扱うが、任意の相数の多相クローポール型永久磁石モータであってもよい。また以下の実施例で、外転型モータについて扱うが、内転型モータであってもよい。
By doing so, the single-phase abduction type claw-pole
図4に第1の実施例の駆動回路を含むプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ9の断面図を示す。軸受ホルダ8の円形内周面には、軸方向に間隔をもって2個の軸受7a,7bが支持されており、これら軸受7a,7bに回転自在に回転軸2が支持され、この回転軸2とカップ状に形成された回転子鉄心31とが固着され、軸受ホルダ8の外周部には、固定子4と、この固定子4の軸方向端面に密着して配置された電子部品
52を含む駆動回路を備えたプリント配線基板5と、このプリント配線基板5に密着して配置されたモータ取付板6とが固定されることで、プリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ9が構成される。ここで、クローポール型永久磁石モータ1には、コイルエンドが存在しないため、固定子4の軸方向端面にプリント配線基板5を密着させることは容易である。
FIG. 4 is a sectional view of a claw pole type permanent magnet motor 9 integrated with a printed wiring board including the drive circuit of the first embodiment. Two
また、プリント配線基板5のモータ取付板6側には駆動回路用の電子部品52が搭載され、モータ取付板6に設けられた凹部61にプリント配線基板5上の電子部品52が収納される。また、プリント配線基板5上の配線パターンは、プリント配線基板5内部に実装されている。このような構成により、プリント配線基板5とモータ取付板6とが、密着する構成が可能となる。
An
このように固定子4の軸方向端部とプリント配線基板5が密着し、さらにプリント配線基板5とモータ取付板6が密着するように構成することで、従来に比べて、軸方向に薄いプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータを得ることができる。
In this way, the printed
さらに、プリント配線基板5上に配置される駆動回路用の電子部品52から発せられる熱は、プリント配線基板5に密着された熱伝導性のよい固定子鉄心41とモータ取付板6の両面に伝わり、空気中に放熱される。これにより、電子部品52の熱損失による温度上昇が抑制され、プリント配線基板5へ電子部品52の高密度実装が可能となり、プリント配線基板5の小型化が可能となる。そのため、モータ取付板6は熱伝導性のよい金属で製作されることが望ましい。例えばアルミ等が考えられる。また、高熱伝導樹脂を使用してもよい。
Further, the heat generated from the
また、モータ取付板6に磁性材を用いることで、モータ取付板6は磁気シールドの役割を兼ねることが可能である。これにより、外部に磁場が漏れることを防ぎ、外部の計測器,電気機器等への影響を最小限にすることができる。
Moreover, by using a magnetic material for the
また、プリント配線基板5と固定子4の周方向の位置関係を固定されるために、プリント配線基板5のモータ側には、図5のように凸部53が設けられている。モータをモータ取付板6側から見た様子を表している図6と比較して明らかなように、第1固定子鉄心
41aの軸方向端部と、第2固定子鉄心42bに属する爪磁極43の間に存在する空隙
9Gに嵌合するように前記凸部53は形成されている。また、磁極位置を検出する磁電変換素子としてのホール素子51は、第1固定子鉄心41aに属する爪磁極43と第2固定子鉄心42bに属する爪磁極43の間に配置され、図5のようにプリント配線基板5のモータ側に搭載される。
Further, in order to fix the positional relationship between the printed
このように、プリント配線基板5に設けられた凸部53が固定子4と嵌合され、周方向に固定されることで、プリント配線基板5は、固定子鉄心4に対する位置決め機能を有することになり、それゆえ、ホール素子51が固定子4の爪磁極43に対して適切な位置に配置をすることを極めて簡単に行うことが可能となる。これにより、ホール素子51は、回転子3の磁極位置を検出してモータ駆動信号を適切に生成することが可能となる。特許文献1では、プリント配線基板5の位置決めをするために、特許文献1の図2に示されているプリント配線基板を周方向に固定するためのスペーサを用いているが、本実施例はそのような部品を必要としないため、コストの増加がない利点を有する。
As described above, the
また、本実施例では、プリント配線基板5上の配線パターンを、基板内部に実装しているが、プリント配線基板5上の配線パターンが、基板表面に実装される場合は、配線パターンと密着する固定子4もしくは、モータ取付板6に絶縁を施すなどすればよい。
In the present embodiment, the wiring pattern on the printed
図7に本発明によるプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ9の第2の実施例を示す。クローポール型永久磁石モータ1の構成は第1の実施例と同一であり、軸受ホルダ8の円形内周面には、軸方向に間隔をもって2個の軸受7a,7bが支持されており、これら軸受7a,7bに回転自在に回転軸2が支持され、この回転軸2にカップ状に形成された回転子鉄心31が固着され、軸受ホルダ8の外周部には、固定子4と、この固定子4の軸方向端面に密着して配置された電子部品52を含む駆動回路を備えたプリント配線基板5と、このプリント配線基板5に密着して配置されたモータ取付板6とが固定されることでプリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ9が構成される。
FIG. 7 shows a second embodiment of a claw-pole permanent magnet motor 9 integrated with a printed wiring board according to the present invention. The configuration of the claw pole type
ここで、第1固定子鉄心41aの径方向鉄心部45に凹部61bが形成されており、プリント配線基板5上の駆動回路用の電子部品52が、モータ側に配置されることで前記凹部61bに収納され、これによりプリント配線基板5は固定子4の軸方向端面と密着して配置することが可能となる。
Here, a
このように構成することで、固定子鉄心41はプリント配線基板5と密着して配置され、さらにプリント配線基板5はモータ取付板6と密着して配置され、これにより従来に比べてモータとプリント配線基板の一体構造における軸方向の厚みを薄くすることができる。
With this configuration, the
ここで、固定子鉄心41を構成する第1固定子鉄心41aは磁性粉末を圧縮成形することにより形成されるため、第1固定子鉄心41aにおける径方向鉄心部45に凹部61bを設けることは、圧縮成形をする際に行えばよい。これは、第1の実施例においてモータ取付板6に凹部61を設けるよりも、容易である。
Here, since the
さらに、実施例1と同様に、プリント配線基板5上に配置される駆動回路用の電子部品52から発せられる熱は、プリント配線基板5に密着された熱伝導性のよい固定子鉄心
41とモータ取付板6の両面に伝わり、空気中に放熱される。これにより、電子部品52の熱損失による温度上昇が抑制され、プリント配線基板5へ電子部品52の高密度実装が可能となり、モータ特性が改善される。
Further, as in the first embodiment, the heat generated from the
また、実施例1のようにプリント配線基板5が固定子鉄心41と嵌合されるように凸部をもって形成され、これにより固定子鉄心41とプリント配線基板5が周方向に固定するように構成することで、ホール素子51が爪磁極43に対して適切な位置に配置されるような位置決めを可能にしてもよい。
Further, as in the first embodiment, the printed
ところで、以上の説明した各実施の形態においては、クローポール型永久磁石モータ1の固定子鉄心41の軸方向端面に、プリント配線基板5が密着して配置され、このプリント配線基板5にモータ取付板6が密着して配置される構造であったが、これらの軸方向の位置関係は任意である。すなわち、クローポール型永久磁石モータ1の固定子鉄心41の軸方向端面に、モータ取付板6が密着して配置され、このモータ取付板6にプリント配線基板5が密着するような構造でも本発明の効果が得られる。
By the way, in each embodiment described above, the printed
また、これまで説明した実施の形態において、回転子3の極数は4極であったが、任意の偶数の極数にしても、本発明の効果が得られるのはいうまでもない。
Further, in the embodiment described so far, the number of poles of the
1 クローポール型永久磁石モータ
2 回転軸
3 回転子
4 固定子
5 プリント配線基板
6 モータ取付板
7a 軸受a
7b 軸受b
8 軸受ホルダ
9 プリント配線基板一体型のクローポール型永久磁石モータ
31 回転子鉄心
32 永久磁石
41 固定子鉄心
41a 第1固定子鉄心
41b 第2固定子鉄心
42 コイル
43 爪磁極
44 爪磁極面
45 径方向鉄心部
46 凹部
51 ホール素子
52 電子部品
53 凸部
61 凹部
1 Claw pole type
7b Bearing b
8 Bearing holder 9 Printed wiring board integrated claw pole type
Claims (9)
前記プリント配線基板にモータ取付板が密着して配置されることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A claw pole type permanent magnet motor, wherein a motor mounting plate is disposed in close contact with the printed wiring board.
前記モータ取付板には、前記プリント配線基板上に配置された電子部品を収めることを可能とすべく凹部が形成されていることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。 In claim 4,
A claw pole type permanent magnet motor, wherein the motor mounting plate is formed with a recess so as to accommodate an electronic component disposed on the printed wiring board.
前記モータ取付板は、高熱伝導の材料で構成されていることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。 In claim 4,
The claw pole type permanent magnet motor, wherein the motor mounting plate is made of a material having high thermal conductivity.
前記モータ取付板は、磁性材料で構成されていることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。 In claim 4,
The claw pole type permanent magnet motor, wherein the motor mounting plate is made of a magnetic material.
前記固定子の軸方向端面には、前記プリント配線基板上に配置された電子部品を収めることを可能とすべく凹部が形成されていることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
A claw pole type permanent magnet motor characterized in that a concave portion is formed on an end face in the axial direction of the stator so as to accommodate an electronic component disposed on the printed wiring board.
前記プリント配線基板には、前記固定子の軸方向端面に嵌合することを可能とすべく凸部が形成され、プリント配線基板のモータ側の面に回転位置センサが配置されることを特徴とするクローポール型永久磁石モータ。 In any one of Claims 1 thru | or 8,
The printed wiring board is formed with a convex portion so as to be fitted to the end face in the axial direction of the stator, and a rotational position sensor is disposed on the surface of the printed wiring board on the motor side. Claw pole type permanent magnet motor.
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WO2022210439A1 (en) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | ダイキン工業株式会社 | Motor, compression device, blowing device, and freezing device |
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