JP2012005232A - 極異方性リングマグネット及びそれを備えたブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減することができると共に、ロータの位置検出精度を確保することができる極異方性リングマグネットを提供する。
【解決手段】本発明のリングマグネット４０は、極異方性を有すると共に周方向に交互にＮ極とＳ極とを繰り返すように配列された複数の磁極部５２Ｎ，５２Ｓを有して構成されている。このリングマグネット４０の外周面であって周方向に隣り合う一対の磁極切替部５４の間には、径方向外側に開口する凹部５０が形成されており、これにより、リングマグネット４０における凹部５０が形成された部位の径方向の厚みＤ１は、凹部５０が形成されていない他の部位（隣り合う一対の凹部５０の間の部位）の径方向の厚みＤ２よりも薄くなっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ブラシレスモータに用いられる極異方性リングマグネット及びそれを備えたブラシレスモータに関する。

特許文献１には、永久磁石モータに用いられるラジアル配向されたリング磁石が開示されている。このリング磁石の外周面には、Ｎ極とＳ極との間に位置されるように複数の切り欠き部が形成されている。

特許第４０８０３７６号公報 特開２００４−３４３９０７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の例では、ラジアル配向されたリング磁石が用いられており、極異方性を有するリングマグネットについては何ら考慮されていない。

また、極異方性リングマグネットがロータに備えられたブラシレスモータにおいて、極異方性リングマグネットの回転に伴う磁束の変化に基づきロータの回転位置を検出する場合には、ロータの位置検出精度が確保されることが望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コストを低減することができると共に、ロータの位置検出精度を確保することができる極異方性リングマグネットを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、コストを低減することができると共に、ロータの回転位置精度を確保することができるブラシレスモータを提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の極異方性リングマグネットは、極異方性を有すると共に周方向に交互にＮ極とＳ極とを繰り返すように配列された複数の磁極部を有して構成されると共に、その外周面であって周方向に隣り合う一対の磁極切替部の間に径方向外側に開口する凹部が形成され、且つ、前記凹部が形成された部位の径方向の厚みが前記凹部が形成されていない他の部位の径方向の厚みよりも薄く形成されている。

この極異方性リングマグネットによれば、その外周面には、径方向外側に開口する凹部が形成されており、これにより、凹部が形成された部位の径方向の厚みは、凹部が形成されていない他の部位の径方向の厚みよりも薄くなっている。従って、この凹部が形成された分、マグネット材料を削減することができるので、コストを低減することができる。

しかも、この凹部は、周方向に隣り合う一対の磁極切替部の間に形成されているので、この凹部が極異方性リングマグネットの回転に伴う磁束の変化に影響を及ぼすことを抑制することができる。これにより、極異方性リングマグネットの回転に伴う磁束の変化に基づきロータの回転位置を検出する場合でも、ロータの位置検出精度を確保することができる。

請求項２に記載の極異方性リングマグネットは、請求項１に記載の極異方性リングマグネットにおいて、前記凹部が前記周方向に隣り合う一対の磁極切替部の間にそれぞれ形成された構成とされている。

この極異方性リングマグネットによれば、凹部は、周方向に隣り合う一対の磁極切替部の間にそれぞれ形成されているので（複数の磁極部と同数形成されているので）、マグネット材料をより削減することができる。

請求項３に記載の極異方性リングマグネットは、請求項１に記載の極異方性リングマグネットにおいて、前記凹部が前記複数の磁極部のうちＮ極又はＳ極のどちらか一方の各磁極部の外周面にそれぞれ形成された構成とされている。

この極異方性リングマグネットによれば、凹部は、複数の磁極部のうちＮ極又はＳ極のどちらか一方の各磁極部の外周面にそれぞれ形成されているので、極異方性リングマグネットの製造を容易にしつつ、マグネット材料を削減することができる。

請求項４に記載の極異方性リングマグネットは、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の極異方性リングマグネットにおいて、前記凹部が前記極異方性リングマグネットの周方向に隣り合う一対の外壁部を有して構成され、前記一対の外壁部が互いの側且つ前記極異方性リングマグネットの径方向外側に凸を成すように湾曲して形成された構成とされている。

この極異方性リングマグネットによれば、凹部を構成する一対の外壁部は、互いの側且つ極異方性リングマグネットの径方向外側に凸を成すように湾曲して形成されている。従って、この一対の外壁部が、極異方性リングマグネットの周方向に沿って正弦波状に形成される磁束に沿って配置されるので、磁束に影響を及ぼすことを抑制することができる。

また、前記課題を解決するために、請求項５に記載のブラシレスモータは、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の極異方性リングマグネットを有するロータと、前記極異方性リングマグネットの径方向内側に配置され、電流の供給を受けて前記極異方性リングマグネットに対して回転磁界を形成し、前記ロータを回転させるステータと、前記極異方性リングマグネットの回転に伴う磁束の変化を検出する磁束検出器を有し、前記磁束検出器の検出結果に基づいて前記ステータに供給される電流を制御する制御基板と、を備えている。

このブラシレスモータによれば、ロータに、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の極異方性リングマグネットが用いられているので、極異方性リングマグネットの低コスト化によりコストを低減することができる。

しかも、この極異方性リングマグネットの回転に伴う磁束の変化に基づきロータの回転位置が制御されるので、ロータの回転位置精度も確保することができる。

請求項６に記載のブラシレスモータは、請求項５に記載のブラシレスモータにおいて、前記ロータが前記極異方性リングマグネットを収容するマグネット収容部材を有し、前記マグネット収容部材の内周面には、前記凹部と嵌合されて前記極異方性リングマグネットを固定する凸部が形成された構成とされている。

このブラシレスモータによれば、上述の凹部と凸部が嵌合されることにより、極異方性リングマグネットをマグネット収容部材に強固に固定することができる。

しかも、リングマグネットとマグネット収容部材とを固定するために接着剤を用いる必要が無いので、コストをより低減することができると共に、リングマグネットとマグネット収容部材との組付時の作業性も向上させることができる。

請求項７に記載のブラシレスモータは、請求項６に記載のブラシレスモータにおいて、前記マグネット収容部材が底部及び筒状部を有する有底筒状に形成され、前記凸部が前記底部に連結されると共に前記筒状部の内周面に軸方向に沿って長手状に形成された構成とされている。

このブラシレスモータによれば、凸部は、マグネット収容部材の底部に連結されると共に筒状部の内周面に軸方向に沿って長手状に形成されている。従って、この凸部が補強リブの役割を果たすので、マグネット収容部材の剛性を向上させることができ、これにより、マグネット収容部材の変形を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るブラシレスモータの側面断面図である。 図１に示されるロータの分解斜視図である。 図１に示されるロータの組付状態を示す斜視図である。 図１に示されるリングマグネットの平面図である。 図４に示される凹部の周辺部の要部拡大平面図である。 図１に示されるリングマグネットの変形例を示す平面図である。 図１に示されるロータの変形例を示す斜視図である。 図６に示されるファン部材の斜視図である。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ１０は、モータシャフト１２と、センターピース１４と、ステータ１６と、ロータ１８と、制御基板２０とを主要な構成として備えている。

センターピース１４は、扁平容器状の本体部２２と、本体部２２の中央部に立設された筒状の支持部２４とを有して構成されている。支持部２４の先端側には、軸受２６が収容されており、モータシャフト１２は、この軸受２６によって回転可能に支持されている。

ステータ１６は、後述するリングマグネット４０の径方向内側に配置されており、ステータコア２８と、複数の巻線３０と、インシュレータ３２とを有して構成されている。ステータコア２８は、モータシャフト１２の周囲に環状に形成されており、その内側に支持部２４の先端側が嵌合されることにより、支持部２４に支持されている。このステータコア２８には、軸方向両側からインシュレータ３２が装着されており、このステータコア２８に形成された各ティース部２８Ａには、インシュレータ３２を介して各巻線３０が巻装されている。

ロータ１８は、マグネット収容部材３８と、リングマグネット４０（極異方性リングマグネット）とを有して構成されている。マグネット収容部材３８は、ステータコア２８と同軸状に設けられており、底部４２及び筒状部４４を有する有底筒状に形成されている。底部４２の中央部には、軸方向に貫通する孔部４６が形成されており、この孔部４６にモータシャフト１２の先端側が圧入されることにより、マグネット収容部材３８は、モータシャフト１２に一体回転可能に固定されている。

筒状部４４の内周面には、図２に示されるように、底部４２に連結されると共に筒状部４４の軸方向に沿って長手状に延びる凸部４８が複数形成されている。この複数の凸部４８は、筒状部４４の周方向に間隔を空けて形成されている。

一方、リングマグネット４０の外周面には、径方向外側に開口する凹部５０が周方向に間隔を空けて複数形成されている。この複数の凹部５０は、上述の複数の凸部４８と同数形成されている。そして、リングマグネット４０は、図３に示されるように、マグネット収容部材３８の内側に収容されると共に、凸部４８が凹部５０と嵌合されることにより、マグネット収容部材３８に固定されている。

また、このリングマグネット４０は、より具体的には、図４に示されるように、周方向に交互にＮ極とＳ極とを繰り返すように配列された複数の磁極部５２Ｎ，５２Ｓを有して構成されている。この複数の磁極部５２Ｎ，５２Ｓは、極異方性を有するように着磁されている。なお、磁極部５２Ｎは、Ｎ極であり、磁極部５２Ｓは、Ｓ極である。

また、上述の複数の凹部５０は、それぞれ周方向に隣り合う一対の磁極切替部５４の間であって、各磁極部５２Ｎ，５２Ｓの外周面における周方向中央部に形成されている。そして、このリングマグネット４０では、凹部５０が形成された部位の径方向の厚みＤ１は、凹部５０が形成されていない他の部位（つまり、周方向に隣り合う一対の凹部５０の間の部位）の径方向の厚みＤ２よりも薄くなっている。

さらに、凹部５０は、図５に示されるように、リングマグネット４０の周方向に隣り合う一対の外壁部５０Ａを有して構成されている。この一対の外壁部５０Ａは、互いの側且つリングマグネット４０の径方向外側（つまり、矢印ａ１側且つ矢印ａ２側である矢印Ａ側）に凸を成すように湾曲して形成されている。

図１に示される制御基板２０は、センターピース１４に固定されており、その表面や裏面には、制御ＩＣや、複数の電気素子等が実装されている。また、この制御基板２０の表面には、上述のリングマグネット４０と軸方向に対向する位置に、例えば、ホールＩＣ等により構成された磁束検出器５６が実装されている。

そして、このブラシレスモータ１０では、ロータ１８が回転されてリングマグネット４０の回転に伴う磁束の変化が磁束検出器５６によって検出されると、この磁束検出器５６の検出結果に基づいて制御基板２０の制御ＩＣによりステータ１６に供給される電流が制御される。また、電流の供給を受けることでステータ１６からリングマグネット４０に対して回転磁界が形成され、これにより、ロータ１８が回転されるようになっている。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

本発明の一実施形態によれば、図４に示されるように、リングマグネット４０の外周面には、径方向外側に開口する凹部５０が形成されており、これにより、リングマグネット４０における凹部５０が形成された部位の径方向の厚みＤ１は、凹部５０が形成されていない他の部位の径方向の厚みＤ２よりも薄くなっている。従って、この凹部５０が形成された分、マグネット材料を削減することができるので、リングマグネット４０のコスト、ひいては、ブラシレスモータ１０のコストを低減することができる。

特に、凹部５０は、周方向に隣り合う一対の磁極切替部５４の間にそれぞれ形成されているので（複数の磁極部５２Ｎ，５２Ｓと同数形成されているので）、マグネット材料をより削減することができ、コストをより低減することができる。

また、凹部５０は、周方向に隣り合う一対の磁極切替部５４の間に形成されているので、この凹部５０がリングマグネット４０の回転に伴う磁束の変化に影響を及ぼすことを抑制することができる。これにより、リングマグネット４０の回転に伴う磁束の変化に基づきロータ１８の回転位置を検出する場合でも、ロータ１８の位置検出精度を確保することができ、ひいては、ロータ１８の回転位置精度を確保することができる。

また、この凹部５０を構成する一対の外壁部５０Ａは、図５に示されるように、互いの側且つリングマグネット４０の径方向外側（つまり、矢印ａ１側且つ矢印ａ２側である矢印Ａ側）に凸を成すように湾曲して形成されている。従って、この一対の外壁部５０Ａが、リングマグネット４０の周方向に沿って正弦波状に形成される磁束Ｍに沿って配置されるので、磁束Ｍに影響を及ぼすことを抑制することができる。

また、図３に示されるように、上述の凹部５０と凸部４８が嵌合されることにより、リングマグネット４０をマグネット収容部材３８に強固に固定することができる。

しかも、リングマグネット４０とマグネット収容部材３８とを固定するために接着剤を用いる必要が無いので、コストをより低減することができると共に、リングマグネット４０とマグネット収容部材３８との組付時の作業性も向上させることができる。

また、凸部４８は、図２に示されるように、マグネット収容部材３８の底部４２に連結されると共に筒状部４４の内周面に軸方向に沿って長手状に形成されている。従って、この凸部４８が補強リブの役割を果たすので、マグネット収容部材３８の剛性を向上させることができ、これにより、マグネット収容部材３８の変形を抑制することができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、複数の凹部５０は、周方向に隣り合う一対の磁極切替部５４の間にそれぞれ形成されていたが（複数の磁極部５２Ｎ，５２Ｓと同数形成されていたが）、図６に示されるように、Ｎ極からなる磁極部５２Ｎの外周面にのみ形成されていても良い。また、特に図示しないが、複数の凹部５０は、Ｓ極からなる磁極部５２Ｓの外周面にのみ形成されていても良い。

このように構成されていると、リングマグネット４０の製造を容易にしつつ、マグネット材料を削減することができる。

また、図７，図８に示されるように、マグネット収容部材３８の外周面には、複数の羽根５８が形成され、このマグネット収容部材３８と複数の羽根５８とでファン部材６０が構成されていても良い。つまり、上述のブラシレスモータ１０（図１参照）は、ファンモータとして構成されていても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０・・・ブラシレスモータ、１２・・・モータシャフト、１４・・・センターピース、１６・・・ステータ、１８・・・ロータ、２０・・・制御基板、２２・・・本体部、２４・・・支持部、２６・・・軸受、２８・・・ステータコア、２８Ａ・・・ティース部、３０・・・巻線、３２・・・インシュレータ、３８・・・マグネット収容部材、４０・・・リングマグネット（極異方性リングマグネット）、４２・・・底部、４４・・・筒状部、４６・・・孔部、４８・・・凸部、５０・・・凹部、５０Ａ・・・外壁部、５２Ｎ，５２Ｓ・・・磁極部、５４・・・磁極切替部、５６・・・磁束検出器、５８・・・羽根、６０・・・ファン部材

Claims (7)

1. 極異方性を有すると共に周方向に交互にＮ極とＳ極とを繰り返すように配列された複数の磁極部を有して構成されると共に、その外周面であって周方向に隣り合う一対の磁極切替部の間に径方向外側に開口する凹部が形成され、且つ、前記凹部が形成された部位の径方向の厚みが前記凹部が形成されていない他の部位の径方向の厚みよりも薄く形成された極異方性リングマグネット。
2. 前記凹部は、前記周方向に隣り合う一対の磁極切替部の間にそれぞれ形成されている、
   請求項１に記載の極異方性リングマグネット。
3. 前記凹部は、前記複数の磁極部のうちＮ極又はＳ極のどちらか一方の各磁極部の外周面にそれぞれ形成されている、
   請求項１に記載の極異方性リングマグネット。
4. 前記凹部は、前記極異方性リングマグネットの周方向に隣り合う一対の外壁部を有して構成され、
   前記一対の外壁部は、互いの側且つ前記極異方性リングマグネットの径方向外側に凸を成すように湾曲して形成されている、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の極異方性リングマグネット。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の極異方性リングマグネットを有するロータと、
   前記極異方性リングマグネットの径方向内側に配置され、電流の供給を受けて前記極異方性リングマグネットに対して回転磁界を形成し、前記ロータを回転させるステータと、
   前記極異方性リングマグネットの回転に伴う磁束の変化を検出する磁束検出器を有し、前記磁束検出器の検出結果に基づいて前記ステータに供給される電流を制御する制御基板と、
   を備えたブラシレスモータ。
6. 前記ロータは、前記極異方性リングマグネットを収容するマグネット収容部材を有し、
   前記マグネット収容部材の内周面には、前記凹部と嵌合されて前記極異方性リングマグネットを固定する凸部が形成されている、
   請求項５に記載のブラシレスモータ。
7. 前記マグネット収容部材は、底部及び筒状部を有する有底筒状に形成され、
   前記凸部は、前記底部に連結されると共に、前記筒状部の内周面に軸方向に沿って長手状に形成されている、
   請求項６に記載のブラシレスモータ。

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