JP2014075901A - ブラシレスモータ及びそれに用いられるロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弱め磁界制御を行う磁束集中型ブラシレスモータにおいて、誘起電圧の低下を抑制しつつ減磁耐力の向上を図る。
【解決手段】ロータ１０の径方向における磁性体１４のステータ２０側の端面１４ｂとマグネット１６のステータ２０側の端面１６ａとの間の距離をＬｒとし、ロータ１０の回転軸Ａ方向から見て、ロータ側幅広部１４ａにおける周方向側の両端の各々と該回転軸Ａとを結ぶ２つの半径線によって挟まれる中心角をτｒとしたとき、２．０ｍｍ≦Ｌｒ≦３．５ｍｍ、かつ、電気角で１１０°≦τｒ≦１４０°となるように設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、洗濯機等に用いられるブラシレスモータ及びそれに用いられるロータの製造方法に関し、特に、弱め界磁制御が行われる磁束集中型のモータにおける減磁対策に関する。

洗濯機に用いられるモータでは、異なる２つの回転領域において安定した出力が求められる。すなわち、当該モータは、洗濯時に低回転での高トルクな出力が求められる一方、脱水時に低トルクで高回転な出力が求められる。洗濯時の高トルク実現には、磁力の高い永久磁石、例えばネオジム磁石を用いるのが有効である。しかし、ネオジム磁石は高価であるため、製造コスト低減の観点から、安価なフェライト磁石が使用されている。このフェライト磁石を用いて高トルクを実現するモータとして、磁石及び磁性体が放射状に交互に配置され、磁石からの磁束をステータに集中して流す磁束集中型のモータがある。この磁束集中型モータを搭載した洗濯機では、脱水時に高回転を実現するために、弱め界磁制御が実行される。ところが、弱め界磁制御を実行すると、磁石の界磁を弱める磁束を生成する電流がステータのコイルに流れるため、磁石のステータ近傍領域で減磁が発生する。すると、ロータからステータに流れる磁束が減少し、トルクの低下を招く。そこで、磁石の減磁を回避すべく、種々の対策が取られている。

特許文献１には、ロータの磁性体にスリットを設けて該磁性体の磁気抵抗を高めることにより、減磁耐力を向上させるモータが開示されている。また、特許文献２には、磁石をステータから遠ざけることにより、ステータのコイルに流れる電流による影響が磁石に及ぶのを回避する可変磁束モータが開示されている。

特開２０１１−２１７６０１号公報 特許第４３２３０７７号公報

しかしながら、特許文献１のモータでは、スリットを追加しても磁石のステータ近傍領域における減磁を防止することができない。また、特許文献２のモータでは、磁石とステータとの間の距離が3mm以上になると減磁が無くなるものの、両者を遠ざけるため、ステータに届く磁石の磁束が減少して誘起電圧が低下し、モータ特性が低下する。

そこで、本発明の目的は、弱め磁界制御を行う磁束集中型ブラシレスモータにおいて、誘起電圧の低下を抑制しつつ減磁耐力の向上を図ることにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、ロータの磁性体構造及び磁石の配置を工夫したものである。

具体的には、本発明は、回転軸を中心に回転自在なロータと、前記ロータの内側又は外側に配置されるステータと、を備え、前記ステータは、前記ロータ側に面する断面円環状の周面を有するヨーク部と、該ヨーク部の周面から前記ロータに向かって放射状に突出する複数のティース部と、隣接する該ティース部の間に形成されるスロットに巻線を通しながら該ティース部に巻回して形成された複数のコイルと、を有し、前記ロータは、該ロータの周縁部に前記ステータに向かって放射状に配置され、当該ステータ側の端部に、両側面が張り出して幅が広くなったロータ側幅広部を有する複数の磁性体と、同一の磁極が周方向に対向するように、該磁性体の間の各々に配置された複数のマグネットと、を有し、回転数の異なる少なくとも２つの低回転数域と高回転数域とにおいて一定時間駆動され、当該高回転数域では、弱め界磁制御が行われるブラシレスモータを対象とし、次のような解決手段を講じた。

第１の発明は、前記ロータの径方向における前記磁性体の前記ステータ側の端面と前記マグネットの前記ステータ側の端面との間の距離をＬｒとし、前記回転軸方向から見て、前記ロータ側幅広部における周方向側の両端の各々と該回転軸とを結ぶ２つの半径線によって挟まれる中心角をτｒとしたとき、2.0mm≦Ｌｒ≦3.5mm、かつ、電気角で110°≦τｒ≦140°となるように設定されていることを特徴とする。

第１の発明によれば、上記距離Ｌｒを2.0mm≦Ｌｒ≦3.5mm、上記中心角τｒを電気角で１１０°≦τｒ≦１４０°に設定することにより、弱め界磁制御においてステータのコイルに流れる電流による磁束がロータ側幅広部近傍を通りマグネットに及びにくくなるため減磁耐力が向上する。また、誘起電圧は、上記距離Ｌｒ及び上記中心角τｒを大きくするとマグネットからの磁束がステータに到達し難くなるため低下するが、上記距離Ｌｒを2.0mm≦Ｌｒ≦3.5mm、上記中心角τｒを電気角で１１０°≦τｒ≦１４０°に設定することによりマグネットが減磁しない範囲内で誘起電圧を最大化できる。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記ロータは、前記ステータと同軸となるように配置された円筒状の樹脂製ロータ本体をさらに有し、前記ロータ本体は、円管状の内周壁と、該内周壁の径方向外側に配置された円管状の外周壁と、該内周壁の軸方向一端と該外周壁の軸方向一端とを繋ぐ第１面部と、該内周壁の軸方向他端と該外周壁の軸方向他端とを繋ぐ第２面部と、を有し、前記磁性体及び前記マグネットは、前記内周壁、前記外周壁、前記第１面部及び前記第２面部によって形成された内部空間に保持され、前記内周壁と前記第１面部とのなす角部における前記マグネットに対応する部位には、該内周壁から該第１面部に亘るスリットが形成され、前記外周壁の前記マグネットに対応する部位には、その厚み方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする。

第２の発明によれば、樹脂製ロータ本体が管状の内周壁及び外周壁、及び上下両面部を有し、これらによって形成された内部空間にマグネット及び磁性体が保持されている。そして、内周壁と第１面部とのなす角部におけるマグネットに対応する部位には、該内周壁から第１面部に亘るスリットが形成され、外周壁のマグネットに対応する部位には、その厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている。つまり、ロータ本体に保持された各マグネットのロータ径方向両側には上記スリット及び貫通孔がそれぞれ形成されている。

そうすると、ロータ本体成形用の成形型に上記スリットを形成する突起と上記貫通孔を形成するスライドピン等のスライド型とを設け、成形時にマグネットを当該突起と当該スライド型との間にセットすることにより、マグネットのロータ径方向における位置を決めることができる。したがって、マグネットの位置決め作業を別途行う必要がなく、生産性を向上させることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記ロータの対極数をＰとし、前記スロットの個数をＳとしたとき、Ｓ＜Ｐ＜４／３×Ｓの関係を満たすことを特徴とする。

第３の発明によれば、特に低回転数域において安定したモータ性能を発揮させることができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明に係るブラシレスモータが洗濯機に搭載されることを特徴とする。

第４の発明によれば、洗濯機の性能を向上させることができる。

第５の発明は、第１成形型と、該第１成形型に対して対向配置され、該第１成形型と共に前記ロータ本体成形用のキャビティを形成する第２成形型と、該キャビティの前記マグネットに対応する部位における径方向一方側壁面から突出するスライド型と、を備え、前記キャビティの前記マグネットに対応する部位における径方向他方側壁面には、径方向一方側に突出する突起が設けられた射出成形型を用いて上記第２の発明に係るブラシレスモータに用いられるロータを製造する方法であって、前記射出成形型の型閉じ状態で、前記スライド型突出端及び前記突起によって前記キャビティに収容された前記マグネットを径方向両側から挟み込み、前記キャビティ内に溶融樹脂を充填して前記射出成形型が型締めされる工程を備えることを特徴とする。

第５の発明によれば、射出成形型の上記スライド型及び上記突起によってマグネットが径方向両側から挟み込まれることにより、マグネットのロータ径方向における位置決めがなされる。つまり、射出成形型でマグネットのロータ径方向における位置決めを行うことができる。したがって、当該位置決め作業を別途行う必要がなく、ロータ製造の生産性を向上させることができる。

第６の発明は、上記第１〜第４のいずれかの発明に係るブラシレスモータに用いられるロータの製造方法であって、複数の前記磁性体を放射状に環状に配置するとともに、該磁性体の間の各々に前記マグネットを配置する工程と、環状に配置された前記磁性体及び前記マグネットの軸方向一端面又は両端面に接着剤を塗布する工程と、を備えることを特徴とする。

第６の発明によれば、磁性体を放射状に環状に配置するとともに、マグネットを磁性体間の各々に配置し、環状に配置された磁性体及びマグネットに接着剤を塗布して両部材を一体化しているので、両部材を並べるためのプレート等の部材を別途用意する必要がない。

本発明のブラシレスモータによれば、特に弱め界磁制御が行われる高速回転時に、誘起電圧の低下を抑制しつつ減磁耐力の向上させることができるので、モータ性能やモータ効率の向上が図れる。

本実施形態のモータを示す全体斜視図である。 図１のII−II線矢視断面を模式的に示す図である。 図２の部分拡大図である。 図３の部分拡大図である。 ロータを示す全体斜視図である。 ロータを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のVIc-VIc線矢視断面図である。 ロータ成形用の成形型の断面を示す図であって、（ａ）はマグネットが配置される部分を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIb部拡大図である。 ロータ側幅広部における周方向側の両端の各々とロータ回転軸とを結ぶ半径線によって挟まれる中心角τｒ及びロータ側幅広部のステータ側端面とマグネットのステータ側端面との間の距離Ｌｒに対する誘起電圧ＥＭＦの分布を示す概略図である。 中心角τｒ及び距離Ｌｒと減磁の有無との関係を示す図である。 距離Ｌｒと誘起電圧ＥＭＦとの関係を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

本実施形態に係るブラシレスモータ（以下、単にモータという）１は、１つのドラム（図示せず）で洗濯処理、すすぎ処理及び脱水処理を行える、いわゆる全自動式の洗濯機（図示せず）に搭載され、上記ドラムを回転させる駆動源として用いられる。

上記モータ１は、減速機を介さずに上記ドラムに連結されている所謂ダイレクトドライブモータである。上記ドラムは、モータ１と略同一の回転数で回転する。「洗い」や「すすぎ」の際には、上記ドラムに多量の水が収容されている。そのため、該ドラムを比較的ゆっくりとした動きで一定時間作動させる必要がある。一方、「脱水」の際には、上記ドラムに強い遠心力を作用させるために、該ドラムを高速で一定時間作動させる必要がある。したがって、上記モータ１は、条件の異なる２つの回転数領域において、一定時間安定した出力が得られるように設定されている。具体的には、上記モータ１は、「洗い」や「すすぎ」に対応して、相対的に低い回転数で高トルクな出力が求められる領域（低回転数域）と、「脱水」に対応して、相対的に高い回転数で低トルクな出力が求められる領域（高回転数域）とにおいて、それぞれ一定時間安定した出力が得られるように設定されている。

上記モータ１の構成について図１〜図４を参照して説明する。図１は上記モータ１を示す全体斜視図、図２は図１のII−II線矢視断面を模式的に示す図、図３は図２の部分拡大図、図４は図３の部分拡大図である。

上記モータ１は、インナーロータ型であって、モータケース４と、このモータケース４に収容された円環状のステータ２０と、このステータ２０の内側に回転自在に配置されたロータ１０と、を備えている。

上記モータケース４は、有底円筒状をなし、底部が上方を向くように配置されている。この底部の中央部には、軸孔が貫通形成されている。この軸孔を、上記ドラムと連結するシャフト２が挿通している。

上記ロータ１０の構成について図５及び図６を参照して説明する。図５は、ロータ１０を示す全体斜視図である。図６はロータ１０を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のVIc-VIc線矢視断面図である。

上記ロータ１０は、有底円筒状の樹脂製ロータ本体１２と、該ロータ本体１２の外周端部に周方向に等間隔で半径方向に放射状に延びるように配置された複数の磁性体１４と、該磁性体１４間に配置された複数のマグネット１６と、を有している。

上記ロータ本体１２は、円盤状の底部１２ａを有し、その中央には円筒状のセレーション１２ｂが設けられている。このセレーション１２ｂに上記シャフト２の一端が圧入され、該シャフト２の他端が上記ドラムの駆動機構（図示せず）に連結されている。また、上記底部１２ａの外周端部には、該底部１２ａと垂直な円管状の内周壁１２ｃと、この内周壁１２ｃの径方向外側において該内周壁１２ｃと平行な円管状の外周壁１２ｄと、該内周壁１２ｃ及び該外周壁１２ｄの上端（軸方向一端）同士を連結する環状の上面部（第１面部）１２ｅと、該内周壁１２ｃ及び該外周壁１２ｄの下端（軸方向他端）同士を連結する下面部（第２面部）１２ｆと、を有している。なお、該下面部１２ｆは、上記底部１２ａの一部を構成している。

上記磁性体１４及び上記マグネット１６は、上記内外両周壁１２ｃ，１２ｄ及び上下両面部１２ｅ，１２ｆによって形成された内部空間に埋設されている。上記内周壁１２ｃ及び上記上面部１２ｅのなす角部における上記マグネット１６に対応する部位には、該内周壁１２ｃ上端部から該上面部１２ｅ内周端部に亘って矩形状のスリット１２ｇが形成されている。このスリット１２ｇから上記マグネット１６の内周端部上端が露出している。また、上記外周壁１２ｄ上端部における上記マグネット１６に対応する部位には、厚み方向に貫通するピンホール（貫通孔）１２ｈが形成されている。さらに上記外周壁１２ｄの上記磁性体１４に対応する部位には、上下方向に延びる矩形状の開口が形成されていて、該開口から該磁性体１４の外側端面が露出している。

本実施形態のモータ１では、図２に示すように、上記磁性体１４及び上記マグネット１６がそれぞれ５６個用いられており、磁極数は５６、対極数（Ｎ極及びＳ極からなる一対の磁極の数）は２８となっている。上記磁性体１４は、図３に示すように、回転軸Ａの方向から見て、その中心を通る直線Ｌ１が回転軸Ａの上で交差するように配置されている。該各磁性体１４におけるロータ径方向外側に位置する端部には、図４に示すように、両側面が周方向に張り出して、幅の広くなったロータ側幅広部１４ａが設けられている。言い換えると、回転軸Ａの延びる方向から見て、各磁性体１４のロータ径方向外側の端部は、該径方向外側に向かって末広がりに広がるように形成されている。それにより、磁性体１４の突端に、相対的に大きな断面幅を有する上記ロータ側幅広部１４ａが設けられている。該ロータ側幅広部１４ａのロータ径方向外側に面する端面１４ｂは、円弧状に形成されている。そうして、上記各磁性体１４は、これら端面１４ｂが回転軸Ａの延びる方向から見ていずれも該回転軸Ａを中心とする同一の仮想円Ｃの円周上に位置するように、配置されている。

周方向に隣接する磁性体１４間の隙間には、上記マグネット１６が配置されている。上記磁性体１４及びマグネット１６は、周方向に互いに密着している。上記各マグネット１６は、上記各磁性体１４よりもロータ径方向内側に位置しており、該各マグネット１６のロータ径方向外側に面する端面１６ａには、上記ロータ本体１２によって被覆されている。なお、図３及び図４ではこの被覆部分を省略している。

上記各マグネット１６は、同一の磁極が周方向に対向するように配置されている。具体的には、或る１つの磁性体１４の周方向側の両側面に密着している２個のマグネット１６，１６を見た場合、その磁性体１４に密着している両マグネット１６，１６の側面は、いずれもＮ極、又は、いずれもＳ極になるように配置されている。これにより、マグネット１６，１６のＮ極で挟まれた磁性体１４がＮ極を構成し、マグネット１６，１６のＳ極で挟まれた磁性体１４がＳ極を構成している。したがって、このロータ１０では、Ｎ極及びＳ極からなる５６個の磁極が、一定の間隔を隔てて周方向に交互に並んで配置されている。なお、上記マグネット１６には、いずれも同一の矩形板形状をしたフェライト磁石が用いられている。具体的には、ロータ径方向長さが10mm〜40mm、残留磁束密度が0.35T〜0.5Tの範囲内にあるフェライト磁石が用いられている。このフェライト磁石のロータ径方向長さが10mm未満の場合には、磁束集中効果が低くなる。また、該ロータ径方向長さが40mmよりも大きい場合には、フェライト磁石の着磁が困難となる。したがって、上記ロータ径方向長さは、上記のように10mm〜40mmが好ましい。

ここで、上記ロータ１０の製造方法について図７を参照して説明する。図７は、ロータ１０の製造に用いられる射出成形型３０の断面を示す図であって、（ａ）はマグネット１６が配置される部分を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIb部拡大図である。

上記射出成形型３０は、主に上記ロータ本体１２の外周端部を成形する固定型（第１成形型）３１と、該固定型３１に対して進退可能に対向配置され、該固定型３１とともに上記ロータ本体１２の上記底部１２ａを成形する可動型（第２成形型）３２とを備えている。

上記固定型３１には、上方に開口する環状凹部３１ａが形成され、該環状凹部３１ａに上記磁性体１４及びマグネット１６が放射状に交互に配置される。該環状凹部３１ａの径方向幅は上記磁性体１４の径方向幅よりも僅かに大きい。この環状凹部３１ａには、内周面下端から底面内側端に亘ってＬ字突起（突起）３１ｂが形成され、底面外側端部には上方に突出する突起３１ｃが形成されている。さらに、上記固定型３１の該環状凹部３１ａ外周側内部には、該環状凹部３１ａ外周面下端において径方向に進退移動するスライドピン（スライド型）３１ｄが設けられている。

一方、上記可動型３２下部には、上記ロータ本体１２の底面部１２ａを形成する成形面３２ａが形成されている。そして、両型が型閉じした状態で、両型の間に上記ロータ本体１２に対応するキャビティ３３が形成される。上記スライドピン３１ｄは、該キャビティ３３の上記マグネット１６に対応する部位における径方向外側壁面から突出し、また、上記Ｌ字突起３１ｂは、該キャビティ３３の該マグネット１６に対応する部位における径方向内側壁面に径方向外側に突出するように設けられている。

上記射出成形型３０を用いて上記ロータ１０を製造する際には、先ず、型開き状態で環状凹部３１ａ内に磁性体１４及びマグネット１６を配置する。このとき、マグネット１６をスライドピン３１ｄ突出端と上記Ｌ字突起３１ｂとの間に配置する。次に、射出成形型３０を型閉じして、キャビティ３３を形成する。キャビティ３３形成後、図示しないゲートから溶融樹脂をキャビティ３３内に射出充填し、射出成形型３０を型締めする。溶融樹脂が冷却固化すると、スライドピン３１ｄを後退させ、射出成形型３０を型開きし、ロータ１０を離型する。そうすると、スライドピン３１ｄによって上記ピンホール１２ｈが形成され、Ｌ字突起３１ｂによって上記スリット１２ｇが形成される。

このように、射出成形型３０のスライドピン３１ｄ及びＬ字突起３１ｂによってマグネット１６がロータ径方向両側から挟み込まれることにより、マグネットのロータ径方向における位置決めがなされる。つまり射出成形型３０でマグネット１６のロータ径方向における位置決めを行うことができる。したがって、当該位置決め作業を別途行う必要がなく、ロータ１０製造の生産性を向上させることができる。

尚、上記ロータ１０の製造方法として次の方法もある。すなわち、先ず、複数の磁性体１４を放射状に環状に配置するとともに、該磁性体１４の間の各々にマグネット１６を配置する。次に、環状に配置された磁性体１４及びマグネット１６の上端面又は上下両端面に図示しない接着剤を塗布する。そして、一体化した磁性体１４及びマグネット１６をロータ本体１２成形用の成形型内にセットし、該ロータ本体１２を成形する。このように、環状に配置された磁性体１４及びマグネット１６に接着剤を塗布して両部材を一体化しているので、両部材を並べるためのプレート等の部材を別途用意する必要がない。

上記ステータ２０は、円筒状のヨーク部２２を有し、該ヨーク部２２の上記ロータ１０側に面する断面円環状の内周面２２ａから複数のティース部２４が上記ロータ１０側に向かって放射状に突出している。ティース部２４は、上記内周面２２ａに周方向に等間隔で配置されており、隣接するティース部２４の間にはスロット（空間）２８が形成されている。この各スロット２８には、巻線を通しながらティース部２４に巻回して形成されたコイル２６が設けられている。

上記ヨーク部２２は、上記モータケース４の内面に固定されている。上記内周面２２ａには、４８個の上記ティース部２４が形成されている。該ティース部２４は、回転軸Ａの延びる方向から見て、その中心を通る直線Ｌ２が回転軸Ａの上で交差するように、上記内周面２２ａからロータ１０に向かって突出している。ヨーク部２２及びティース部２４は一体の構造物であり、金属板を回転軸Ａの延びる方向に積層して形成されている。

各ティース部２４の突端には、両側面が張り出して幅が広くなったステータ側幅広部２４ａが設けられている。詳しくは、図３及び図４に示すように、各ティース部２４の突端部分は、周方向側の両側面が突端側に向かって末広がりに広がるように形成されている。それにより、ティース部２４の突端に、相対的に大きな断面幅を有するステータ側幅広部２４ａが設けられている。上記ステータ２０は、これらステータ側幅広部２４ａの端面２４ｂがいずれも回転軸Ａを中心とする同一の仮想円に沿って位置するように、配置されている。

本実施形態における上記スロット２８は、４８個形成されている。これらスロット２８に繰り返し通しながら上記各ティース部２４に巻線を整列して巻回することにより、上記ステータ２０には４８個のコイル２６が形成されている。上記モータ１では、コイル２６はティース部２４ごとに形成されている（集中巻）。

低回転数域で安定した出力を得るためには、モータ設計上、スロット２８の個数は２４以上であることが好ましい。それに対応して、磁極数（対極数で言えばその２倍の値）は、それより多く、かつ、スロット２８の個数の４／３倍以下とするのが好ましい。例えば、スロット２８が２４個であれば、磁性体１４の個数は２５〜３２個の範囲で選択すればよい。また、スロット２８が４８個であれば、磁性体１４の個数は４９〜６４個の範囲で選択すればよい。本実施形態のモータ１では、５６個のマグネット１６が用いられている。なお、モータ１の小型化が求められ、スロット２８の個数が２４個未満となる場合がある。その場合、マグネット１６はフェライト磁石よりも磁力の強いネオジム磁石を用いるのが好ましい。そうすれば、モータ１の小型化に合わせて、マグネット１６のサイズを小さくしても高トルクを維持できる。具体的には、半径方向の長さが3〜15mmであり、残留磁束密度が1.1T〜1.5Tの範囲内にあるネオジム磁石を用いればよい。

そして、上記ロータ１０及び上記ステータ２０は、上記ティース部２４のステータ側幅広部２４ａの端面２４ｂが、磁性体１４の上記ロータ側幅広部１４ａの端面１４ｂと微小な隙間（微小隙間）を隔てて対向するように配置されている。

上記モータ１は、低回転数域だけでなく、高回転数域でも駆動される。高回転数域では、弱め界磁制御が行われる。この制御を必要とする理由は以下の通りである。マグネット１６で発生する磁束は一定である。このため、マグネット１６の磁束に起因する誘起電圧が回転数の上昇にとともに増加する。そして、この誘起電圧が電源の印加電圧と等しくなると、モータ１に電流が流れなくなり、回転数を上げることができなくなる。そこで、トルクの発生に影響の少ないタイミングで、モータ１の誘起電圧の増加を抑制する弱め界磁制御を行う。これにより、高回転数域でも回転できるようになる。このように、弱め界磁制御を行うことにより、上記モータ１では、低回転数域だけでなく高回転数域でも安定した出力を得ることができる。なお、弱め界磁制御は周知の技術であるため、その詳細な説明を省略する。

ところが、上記弱め界磁制御では、コイル２６にマグネット１６の界磁を弱める磁束を生成する電流を流すため、マグネット１６のステータ２０に近い領域で減磁が発生してしまう。この減磁を回避する対策の一つとして、マグネット１６をステータ２０から遠ざけるという方法がある。しかしながら、両者を遠ざけるとモータ１の誘起電圧が低下する、という別の問題が生じる。

そこで、弱め界磁制御において、誘起電圧の低下を抑制しつつ減磁耐力の向上を図るべく、本願発明者らは鋭意検討を行った。具体的には、上記ロータ側幅広部１４ａにおける周方向側の両端の各々と上記回転軸Ａとを結ぶ半径線によって挟まれる中心角τｒ、及び、上記マグネット１６の径方向外側端面（すなわち、ステータ側端面）１６ａと上記ロータ側幅広部１４ａの径方向外側端面（すなわち、ステータ側端面）１４ｂとの距離Ｌｒをそれぞれ変化させ、それに伴う上記マグネット１６の減磁の大きさ及び誘起電圧の変化を確認した。

その結果を図８〜図１０に示す。図８は、弱め界磁制御が行われる所定回転数でロータ１０を回転させた時の上記中心角τｒ及び上記距離Ｌｒに対する上記誘起電圧ＥＭＦの分布を示す概略図である。図９は、上記中心角τｒ及び上記距離Ｌｒと減磁の有無との関係を示す図であり、○は減磁が発生しなかった場合を示し、×は減磁が発生した場合を示している。図１０は、上記距離Ｌｒと誘起電圧ＥＭＦとの関係を示すグラフ図である。

図８の横軸は、上記中心角τｒの大きさを電気角で示している。この横軸の値が小さいほど上記磁性体１４の上記ロータ側幅広部１４ａが狭くなり、隣接する該ロータ側幅広部１４ａ間の間隔が広がる。一方、この横軸の値が大きいほど上記ロータ側幅広部１４ａが広くなり、隣接する該ロータ側幅広部１４ａ間の間隔が狭くなる。また、図８の縦軸は、上記距離Ｌｒの大きさを示している。この縦軸の値が小さいほどマグネット１６のステータ側端面１６ａが磁性体１４のステータ側端面１４ｂに近づく一方、該縦軸の値が大きいほど上記ステータ側端面１６ａが上記ステータ側端面１４ｂから遠ざかる。さらに、図８では、色の薄い領域ほど高い誘起電圧を示している。そして、４番目に色の薄い領域（すなわち、３番目に色の濃い領域）が従来の誘起電圧を示している。

図８から分かるように、上記中心角τｒが大きくかつ、上記距離Ｌｒが大きい領域で誘起電圧が低くなることが分かる。これはマグネットからの磁束がロータ側幅広部１４ａ近傍で隣接するロータ側幅広部同士間を通ってループしステータに到達し難くなるためである。

次に、図９から分かるように、上記中心角τｒが電気角で110°≦τｒ≦140°、かつ、上記Ｌｒが2.0mm以上の領域で、減磁が発生しなかった。そして、図１０は、上記中心角τｒが電気角で110°≦τｒ≦140°において上記距離Ｌｒを変化させたときの誘起電圧の変化を示している。図１０中、Ｅｐは従来の誘起電圧の大きさを示している。この図から、上記Ｌｒが3.5mmｍ以下で誘起電圧が従来の誘起電圧Ｅｐよりも大きいことが分かる。

したがって、これら結果に基づけば、上記中心角τｒ及び上記距離Ｌｒを、電気角で110°≦τｒ≦140°、かつ、2.0mm≦Ｌｒ≦3.5mmに設定することにより、誘起電圧の低下を抑制しつつ減磁耐力の向上を図ることができる。

なお、上記実施形態では、上記モータ１が上記ステータ２０の内側に上記ロータ１０が配置されているインナーロータ型であるが、これに限定されず、ロータ１０がステータ２０の外側に配置されているアウターロータ型であってもよい。

また、上記実施形態では、ロータ１０の回転軸Ａの延びる方向から見て、上記磁性体１４のロータ側幅広部１４ａ基端部が直線状に形成されているが、これに限定されず、該基端部が該磁性体１４内側にえぐられていてもよい。

また、上記実施形態では、環状凹部３１ａの径方向外側にスライドピン３１ｄが設けられ、径方向内側にＬ字突起３１ｂが設けられているが、これに限定されず、環状凹部３１ａの径方向内側にスライドピン３１ｄが設けられ、径方向外側にＬ字突起３１ｂが設けられていてもよい。

１ モータ
１０ ロータ
１２ ロータ本体
１２ｃ 内周壁
１２ｄ 外周壁
１２ｅ 上面部（第１面部）
１２ｆ 下面部（第２面部）
１２ｇ スリット
１２ｈ ピンホール（貫通孔）
１４ 磁性体
１４ａ ロータ側幅広部
１４ｂ ステータ側端面（磁性体のステータ側の端面）
１６ マグネット
１６ａ ステータ側端面（マグネットのステータ側の端面）
２０ ステータ
２２ ヨーク部
２２ａ 内周面
２４ ティース部
２６ コイル
２８ スロット
３０ 射出成形型
３１ 固定型
３１ｂ Ｌ字突起（突起）
３１ｄ スライドピン（スライド型）
３２ 可動型
３３ キャビティ
Ａ 回転軸
τｒ 中心角
Ｌｒ 距離

Claims (6)

1. 回転軸を中心に回転自在なロータと、前記ロータの内側又は外側に配置されるステータと、を備え、
   前記ステータは、前記ロータ側に面する断面円環状の周面を有するヨーク部と、該ヨーク部の周面から前記ロータに向かって放射状に突出する複数のティース部と、隣接する該ティース部の間に形成されるスロットに巻線を通しながら該ティース部に巻回して形成された複数のコイルと、を有し、
   前記ロータは、該ロータの周縁部に前記ステータに向かって放射状に配置され、当該ステータ側の端部に、両側面が張り出して幅が広くなったロータ側幅広部を有する複数の磁性体と、同一の磁極が周方向に対向するように、該磁性体の間の各々に配置された複数のマグネットと、を有し、
   回転数の異なる少なくとも２つの低回転数域と高回転数域とにおいて一定時間駆動され、当該高回転数域では、弱め界磁制御が行われるブラシレスモータであって、
   前記ロータの径方向における前記磁性体の前記ステータ側の端面と前記マグネットの前記ステータ側の端面との間の距離をＬｒとし、前記回転軸方向から見て、前記ロータ側幅広部における周方向側の両端の各々と該回転軸とを結ぶ２つの半径線によって挟まれる中心角をτｒとしたとき、
   ２．０ｍｍ≦Ｌｒ≦３．５ｍｍ、かつ、電気角で１１０°≦τｒ≦１４０°となるように設定されていることを特徴とするブラシレスモータ。
2. 請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、
   前記ロータは、前記ステータと同軸となるように配置された円筒状の樹脂製ロータ本体をさらに有し、
   前記ロータ本体は、円管状の内周壁と、該内周壁の径方向外側に配置された円管状の外周壁と、該内周壁の軸方向一端と該外周壁の軸方向一端とを繋ぐ第１面部と、該内周壁の軸方向他端と該外周壁の軸方向他端とを繋ぐ第２面部と、を有し、前記磁性体及び前記マグネットは、前記内周壁、前記外周壁、前記第１面部及び前記第２面部によって形成された内部空間に保持され、
   前記内周壁と前記第１面部とのなす角部における前記マグネットに対応する部位には、該内周壁から該第１面部に亘るスリットが形成され、
   前記外周壁の前記マグネットに対応する部位には、その厚み方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とするブラシレスモータ。
3. 請求項１又は２に記載のブラシレスモータにおいて、
   前記ロータの対極数をＰとし、前記スロットの個数をＳとしたとき、Ｓ＜Ｐ＜４／３×Ｓの関係を満たすことを特徴とするブラシレスモータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のブラシレスモータにおいて、
   洗濯機に搭載されることを特徴とするブラシレスモータ。
5. 第１成形型と、該第１成形型に対して対向配置され、該第１成形型と共に前記ロータ本体成形用のキャビティを形成する第２成形型と、該キャビティの前記マグネットに対応する部位における径方向一方側壁面から突出するスライド型と、を備え、前記キャビティの前記マグネットに対応する部位における径方向他方側壁面には、径方向一方側に突出する突起が設けられた射出成形型を用いて請求項２に記載のブラシレスモータに用いられるロータを製造する方法であって、
   前記射出成形型の型閉じ状態で、前記スライド型突出端及び前記突起によって前記キャビティに収容された前記マグネットを径方向両側から挟み込み、前記キャビティ内に溶融樹脂を充填して前記射出成形型が型締めされる工程を備えることを特徴とするロータの製造方法。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のブラシレスモータに用いられるロータの製造方法であって、
   複数の前記磁性体を放射状に環状に配置するとともに、該磁性体の間の各々に前記マグネットを配置する工程と、
   環状に配置された前記磁性体及び前記マグネットの軸方向一端面又は両端面に接着剤を塗布する工程と、を備えることを特徴とするロータの製造方法。