JP2020124075A - モータおよび送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転位置を正確に検出できるロータを提供する。【解決手段】上下に延びる中心軸を中心に回転可能であるとともにロータマグネット１３が配置されたロータ１と、ロータと径方向に対向するステータと、ロータマグネットの軸方向一方側に位置し、ロータマグネットの磁束を検出する位置検出部と、を備え、ロータマグネットは、異なる極性で磁化された磁化領域が周方向に交互に配置されており、ロータが、ロータマグネットの軸方向一方側の一部と軸方向に対向するシールド部材１４を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、モータおよび送風装置に関する。

特開２０１２−２１７３２０号公報には、複数の電磁鋼板を積層して成るロータコアに永久磁石を固定したロータを備えたアウターロータ型のモータが開示されている。永久磁石は、ロータコアの内径側の周面に設けられた凹状の溝部に固定される。そして、複数の電磁鋼板のうち回転軸方向でロータ側に配置された少なくとも１つの電磁鋼板のみが、内径側の周面に溝部に迫出した面を有する。永久磁石のロータ側端面の少なくとも一部が、迫出した面と接触することで永久磁石の回転軸方向の位置決めを行っている。

また、迫出した面は、溝部内に収まる形状であり、迫出した面を設けても永久磁石の磁路を短絡するような影響も少なく、永久磁石の磁束を低減させにくい。

特開２０１２−２１７３２０号公報

ブラシレスモータでは、永久磁石からの磁束を検出し、検出された磁束の変化に基づいてロータの位置を検出する。そして、ロータの位置に基づいてロータの回転を制御する。しかしながら、特開２０１２−２１７３２０号公報に記載のモータでは、永久磁石の磁束が変化しにくく、ロータの位置を正確に検出することが困難である。

そこで、本発明は、簡単な構成を有するとともに、周方向における位置を正確に検出できるロータを提供することを目的とする。

また、本発明は、消費電力を抑えるとともに、安定した送風が可能な送風装置を提供することを目的とする。

本発明の例示的なモータは、上下に延びる中心軸を中心に回転可能であるとともにロータマグネットが配置されたロータと、前記ロータと径方向に対向するステータと、前記ロータマグネットの軸方向一方側に位置し、前記ロータマグネットの磁束を検出する位置検出部と、を備え、前記ロータマグネットは、異なる極性で磁化された磁化領域が周方向に交互に配置されており、前記ロータが、前記ロータマグネットの軸方向一方側の一部と軸方向に対向するシールド部材を備える。

本発明の例示的なモータによれば、簡単な構成を有するとともに、ロータの周方向における位置を正確に検出できる。

本発明の例示的な送風装置によれば、消費電力を抑えるとともに、安定した送風が可能である。

図１は、本発明に係る送風装置の一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す送風装置の縦断面図である。 図３は、ロータの分解斜視図である。 図４は、ロータの一部を下から見た斜視図である。 図５は、ロータの拡大底面図である。 図６は、図５に示すロータをＶＩ−ＶＩ線に沿って切断した断面図である。 図７は、図５に示すロータをＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断した断面図である。 図８は、本実施形態の変形例のロータの分解斜視図である。 図９は、図８に示すロータの一部を下から見た斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、送風装置Ａの中心軸Ｃｘと平行な方向を「軸方向」とする。また、軸方向のうち、ステータコア２１から軸受３に向かう方向を「軸方向上側」とし、軸受３からステータコア２１に向かう方向を「軸方向下側」とする。さらに、各々の構成要素の表面において、軸方向上側に向く面を「上面」とし、軸方向下側に向く面を「下面」とする。

また、中心軸Ｃｘに直交する方向を「径方向」とする。そして、径方向のうち、中心軸Ｃｘに向かう方向を「径方向内側」とし、中心軸Ｃｘから離れる方向を「径方向外側」とする。さらに、各々の構成要素の側面において、径方向内側に向く面を「内側面」とし、径方向外側に向く面を「外側面」とする。

さらに、中心軸Ｃｘを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とする。なお、上述した方向および面の呼称は説明のために用いているものであり、送風装置Ａおよびモータ２００の使用状態における位置関係及び方向を限定するものではない。

＜１． 送風装置Ａについて＞
図１は、本発明に係る送風装置Ａの一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す送風装置Ａの縦断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態にかかる送風装置Ａは、シーリングファンである。

送風装置Ａは、支柱１００と、モータ２００と、インペラ３００と、を備える。インペラ３００は、支柱１００に軸受３を介して取り付けられ、モータ２００の駆動によって回転する。インペラ３００の回転によって、軸方向下側に向かう気流が発生する。すなわち、送風装置Ａは、軸方向上方から下方に気流を発生させる軸流ファンである。

＜２． 支柱１００について＞
支柱１００は、上下に延びる中心軸Ｃｘに沿って配置される。支柱１００は、例えば、金属によって構成される筒状の部材である。支柱１００の内部には、モータ２００に備えられる後述の回路基板４０に接続されるリード線（不図示）が配置される。なお、支柱１００はセラミック等、金属以外の素材で構成されてもよい。

支柱１００は、居室の天井（不図示）に固定される。支柱１００の軸方向下側の端部には、ベース部１０１が備えられる。ベース部１０１は、径方向に拡がり、支柱１００の軸方向下側の端部に配置される。なお、ベース部１０１は、支柱１００と一体的に形成されていてもよいし、支柱１００に取り付けられる構成であってもよい。なお、ベース部１０１には、回路基板４０が取り付けられる。回路基板４０の上面には、位置検出部４が実装される。

＜３． インペラ３００について＞
図１、図２に示すとおり、インペラ３００は、インペラハウジング３０１と、複数の羽根３０２と、を備える。インペラ３００は、軸方向上方から下方に気流を発生させる。インペラハウジング３０１は、支柱１００に軸受３を介して回転可能に支持される。なお、インペラハウジング３０１は、内部に空間を有しており、インペラハウジング３０１の内部には、支柱１００の一部、モータ２００が配置される。

複数の羽根３０２は、インペラハウジング３０１の上面に配置される。複数の羽根３０２は周方向に配列される。本実施形態の送風装置Ａにおいて、羽根３０２はインペラハウジング３０１の上面に等間隔で配列される。本実施形態のインペラ３００では、３個の羽根３０２を備えているが、これに限定されず、４枚以上であってもよいし、２枚以下であってもよい。

インペラハウジング３０１は、軸方向上側の端部に軸受取付部３０３を備える。軸受取付部３０３は、軸方向に離れて配置される２個の軸受３によって支柱１００に回転可能に取り付けられる。軸受取付部３０３は有蓋筒状である。軸受取付部３０３は、蓋部３０４と、胴部３０５と、を備える。蓋部３０４は、軸方向上側の端部に設けられて径方向に拡がる。胴部３０５は、蓋部３０４の径方向外縁から軸方向下側に延びる筒状である。

蓋部３０４は、径方向中央部に、軸方向に貫通する貫通孔３０６を備える。貫通孔３０６を支柱１００が貫通する。軸受取付部３０３の内部には、軸受３が配置される。本実施形態において、軸受３はボールベアリングである。支柱１００は、軸受３の内輪３２に固定される。軸受３の外輪３１は、胴部３０５の内側面に固定される。これにより、インペラハウジング３０１は、軸受３を介して、支柱１００に回転可能に支持される。

インペラハウジング３０１の内部には、有蓋筒状のロータ取付部３０７を備える。ロータ取付部３０７は、インペラハウジング３０１と一体的に製造される。ロータ取付部３０７は、ロータ取付蓋部３０８と、ロータ取付筒部３０９とを備える。ロータ取付蓋部３０８は、軸方向上側の端部に、中心軸Ｃｘと直交する方向に拡がる円板状である。ロータ取付筒部３０９は、ロータ取付蓋部３０８の径方向外側の辺縁部から軸方向下方に延びる。ロータ取付部３０７には、ロータ１が固定される。さらに詳しくは、後述するロータコア１１、ロータマグネット１３およびシールド部材１４を内部に備えた後述するロータハウジング１２が、ロータ取付部３０７に固定される。

＜４． モータ２００について＞
次に、モータ２００の構成について説明する。図２に示すとおり、モータ２００は、ロータ１と、ステータ２と、位置検出部４と、を備える。ロータ１には、上下に延びる中心軸Ｃｘを中心に回転可能であるとともにロータマグネット１３が配置される。ステータ２は、ロータ１と径方向に対向する。位置検出部４は、ロータマグネット１３の軸方向一方側に位置し、ロータマグネット１３の磁束を検出する。以下に、ロータ１、ステータ２および位置検出部４の各部の詳細について説明する。モータ２００のステータ２は、ロータ１の内周面と径方向に対向する。つまり、モータ２００は、アウターロータ型のブラシレスモータである。

＜４．１ ロータ１について＞
図３は、ロータ１の分解斜視図である。図４は、ロータ１の一部を下から見た斜視図である。図５は、ロータ１の拡大底面図である。図６は、図５に示すロータ１をＶＩ−ＶＩ線に沿って切断した断面図である。図７は、図５に示すロータ１をＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断した断面図である。ロータ１はロータコア１１と、ロータハウジング１２と、ロータマグネット１３と、シールド部材１４と、を備える。

＜４．１．１ ロータマグネット１３について＞
図３、図４等に示すとおり、ロータマグネット１３は複数のマグネット片１３０を備える。マグネット片１３０は、ロータハウジング１２に周方向に配列される。ここで、ロータマグネット１３は、異なる極性で磁化された複数の磁化領域が周方向に交互に配置されている。なお、本実施形態のロータ１に用いられるロータマグネット１３において、マグネット片１３０は、周方向に等間隔に並んで配置されている。すなわち、ロータマグネット１３は、周方向に配置された複数のマグネット片１３０に分割される。

図５に示すように、マグネット片１３０のマグネット下面１３３の周方向の長さを周方向長さＬ１、径方向の長さを径方向長さＤ１とする。複数のマグネット片１３０は、ロータコア１１の内側面に取り付けられる。マグネット片１３０をロータコア１１の溝部１１２に取り付けたき、径方向外側に向く側面をマグネット外側面１３１とし、軸方向上側を向く面をマグネット上面１３２とし、軸方向下側に向く面をマグネット下面１３３とし、周方向に向く面をマグネット周側面１３４とする。また、径方向内側に向く側面をマグネット内側面１３５とする。

マグネット片１３０はマグネット外側面１３１およびマグネット内側面１３５の各々に、異なる極性（Ｎ極またはＳ極）の磁極を有する。そのため、マグネット片１３０において、径方向の中心よりもＮ極側をＮ極に磁化されたＮ極磁化領域とする。また、Ｓ極側をＳ極に磁化されたＳ極磁化領域とする。なお、以下の説明において、極磁（Ｎ極、Ｓ極）の区別が不要の場合、Ｎ極磁化領域およびＳ極磁化領域をまとめて、単に磁化領域と称する。

図５に示すように、位置検出部４は、ロータマグネット１３の軸方向下側に配置され、ロータマグネット１３と軸方向に対向する。位置検出部４は、ここでは、リニアホールＩＣが採用される。位置検出部４は、マグネット片１３０からの軸方向の磁束の変化の周方向の変動を信号として出力する。そして、位置検出部４から出力される信号に基づいて、ロータ１の回転方向つまり周方向の位置が検出される。

リニアホールＩＣを用いてロータ１の位置を検出する場合において、位置検出部４で検出される信号の波形が正弦波に近い波形であるときに、ロータ１の位置を精度よく検出することが可能である。

＜４．１．２ ロータコア１１について＞
図３、図４等に示すとおり、ロータコア１１は中心軸Ｃｘを環状に囲んでおり、電磁鋼板などで構成された複数のロータ片１１０を軸方向に積層して構成される。ロータコア１１は、ロータ片１１０を軸方向に重ねるとともに、かしめ等の固定方法を利用して固定する。これにより、ロータコア１１は、中心軸Ｃｘに沿って延びる環状となる。なお、ロータ片１１０の固定は、かしめに限定されず、接着、溶接等の固定方法を採用してもよい。また、ロータコア１１は、積層体に限定されず、鉄粉等の磁性紛体を焼結等によって固めて形成した成型体であってもよい。

図５に示すように、ロータコア１１は、円環部１１１と、溝部１１２とを備える。円環部１１１は、中心軸Ｃｘを中心とする環状である。溝部１１２は、円環部１１１の内側面上に径方向外側に凹む凹状に形成される。溝部１１２の個数は、マグネット片１３０と同数である。複数の溝部１１２は、隣り合う溝部１１２と間隔をあけて周方向に配置される。ここでは、複数の溝部１１２は、周方向に等間隔で配置される。

溝部１１２は、径方向内側に面する溝部径方向側面１１３と、周方向に対向する一対の溝部周方向側面１１４とを備える（図５参照）。なお、本実施形態において、溝部周方向側面１１４は、溝部径方向側面１１３と直交しているが、これに限定されない。例えば、一対の溝部周方向側面１１４は、それぞれ、中心軸Ｃｘに向かうにつれて互いに離れる方向に傾斜してもよいし、逆に、中心軸Ｃｘに向かうにつれて互いに近づく方向に傾斜してもよい。

図５に示すように、本実施形態のモータ２００において、ロータコア１１の溝部径方向側面１１３は、ロータマグネット１３のマグネット外側面１３１と接触する。なお、ロータマグネット１３を溝部１１２に強固に固定できれば、溝部径方向側面１１３とマグネット外側面１３１とが離間していてもよい。この場合であっても、溝部径方向側面１１３とマグネット外側面１３１とは径方向に対向する。ロータマグネット１３のロータコア１１への取り付けの詳細については、後述する。

＜４．１．３ シールド部材１４について＞
シールド部材１４は、複数のシールド部１４１と、複数の連結部１４２とを備える。シールド部１４１および連結部１４２の個数は、ロータコア１１の溝部１１２と同数である。シールド部材１４は、中心軸Ｃｘを囲む環状であり、シールド部１４１は、環状の内側面から径方向内側に突出する。複数のシールド部１４１は、周方向に並んで配置されており、隣り合うシールド部１４１は連結部１４２にて連結される。複数のシールド部１４１と複数の連結部１４２は、交互に配置される。

すなわち、シールド部材１４は、ロータマグネット１３の軸方向一方側の一部と軸方向に対向する複数のシールド部１４１と、周方向に隣り合うシールド部１４１同士を連結する複数の連結部１４２と、を備える。シールド部材１４は、複数のシールド部１４１と複数の連結部１４２とが交互に配置された環状である。シールド部材１４を環状とすることで、ロータコア１１に取り付けやすい。これにより、製造工程を簡略化できる。

シールド部材１４は、ロータコア１１の軸方向下端に取り付けられる。図３、図４等に示すように、シールド部１４１の一部は、ロータコア１１の溝部１１２の一部と軸方向に重なる。これにより、シールド部１４１は、溝部１１２に取り付けられたマグネット片１３０の磁化領域の一部と軸方向に面する。また、連結部１４２は、マグネット片１３０のマグネット外側面１３１よりも径方向外側に配置される。すなわち、連結部１４２は、ロータマグネット１３のマグネット外側面１３１よりも径方向外側に配置される。なお、シールド部１４１とマグネット片１３０との位置関係の詳細については、後述する。

シールド部材１４は、例えば、ロータコア１１のロータ片１１０を構成する電磁鋼板と同じ電磁鋼板で構成される。そして、シールド部材１４は、複数のロータ片１１０の積層時の固定方法（かしめ等）と同じ方法で固定されてもよい。シールド部材１４は、ロータコア１１と同一の部材で構成される。また、シールド部材１４は、ロータ片１１０の積層時の固定方法と異なる固定方法で固定されてもよい。さらに、ロータコア１１を積層体とする場合において、シールド部材１４を取り付ける場合、シールド部材１４を別途取り付けてもよいし、ロータコア１１の一部、すなわち、ロータコア１１と一体的に成型体として形成してもよい。

すなわち、ロータ１は、筒状のロータハウジング１２と、ロータハウジング１２の内部に保持されるとともに内部にロータマグネット１３を保持する筒状のロータコア１１と、を備える。シールド部材１４は、ロータコア１１と同一部材である。ここで、シールド部材１４がロータコア１１と同一部材であるとは、上述のように、厳密にシールド部材１４とロータコア１１とが一体的に形成されている場合に加えて、シールド部材１４をロータコア１１と同一の素材で形成するとともに、かしめ、溶接等で固定して積層する場合も含む。また、多少素材が異なる場合も含んでよい。

つまり、シールド部材１４がロータコア１１に固定され、容易に分離できない状態を含むものとする。シールド部材１４をロータコア１１のロータ片１１０と同一の素材で形成することで、材料の種類を減らすことができ、ロータ１の製造のコストを下げることができる。

＜４．１．４ ロータハウジング１２について＞
ロータハウジング１２は、内部にロータコア１１を保持する保持部材である。ロータハウジング１２は、筒状であり、ハウジング底部１２１と、ハウジング筒部１２２とを備える。

ハウジング底部１２１は、ロータハウジング１２の軸方向下側の端部に配置されて、中心軸Ｃｘと直交する方向に拡がる円環状である。ハウジング底部１２１は、シールド部材１４の軸方向底面と接触する。なお、ハウジング底部１２１は、シールド部１４１および連結部１４２の径方向外側の一部と軸方向に接触する。

ハウジング筒部１２２は、ハウジング底部１２１の径方向外側の縁部より軸方向上側に延びる筒体である。ハウジング筒部１２２は、シールド部材１４およびロータコア１１の径方向外側面と接触して、シールド部材１４およびロータコア１１を固定する。なお、ハウジング筒部１２２と、シールド部材１４およびロータコア１１との固定方法は、例えば、圧入を挙げることができるが、これに限定されない。例えば、接着、溶接等、ハウジング筒部１２２と、シールド部材１４およびロータコア１１とを固定できる方法を広く採用できる。

＜４．１．５ ロータ１の組み立てについて＞
図３に示すように、まず、ロータ片１１０を軸方向に積層する。このとき、各ロータ片１１０の凹部が軸方向に重なる状態でかしめて積層する。ロータ１は、溝部１１２を備えて中心軸Ｃｘを囲み軸方向に積層された環状で形成される。そして、ロータ１の軸方向下側にシールド部材１４がかしめによって固定される。

次に、シールド部材１４が取り付けられたロータ１の溝部１１２の各々に１つずつマグネット片１３０が接着部材を介して取り付けられる。すなわち、周方向に隣り合う前記マグネット片１３０は隙間をあけて配置される。これにより、マグネット片１３０同士の磁束の短絡を抑制し、磁力の低下を抑制することができる。これにより、ロータマグネット１３の材料費が削減できる。また、ロータマグネット１３の周方向の位置決めがしやすい。

次に、マグネット片１３０およびシールド部材１４が取り付けられたロータコア１１をロータハウジング１２の内部に取り付ける。ロータコア１１のロータハウジング１２への取り付けは、圧入、接着、溶着等、従来よく知られた固定方法にて固定される。

＜４．１．５ 変形例について＞
変形例のロータ１ｂについて図面を参照して説明する。図８は、本実施形態の変形例のロータ１ｂの分解斜視図である。図９は、図８に示すロータ１ｂの一部を下から見た斜視図である。図８、図９に示すように、ロータ１ｂは、シールド部材が省略されるとともに、ロータハウジング１２ｂのハウジング底部１２１ｂにシールド部１４１ｂおよび連結部１４２ｂが含まれる構成を有する。これ以外の点は、ロータ１と同じ構成であり、ロータ１ｂのロータ１と実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

ロータ１ｂは、筒状のロータハウジング１２ｂと、ロータハウジング１２ｂの内部に保持されるとともに内部にロータマグネット１３を保持する筒状のロータコア１１と、を備え、シールド部材１４ｂは、ロータハウジング１２ｂと同一部材である。このようにシールド部材１４ｂをロータハウジング１２ｂと同一部材で形成することで、部品点数を減らすことが可能である。また、ロータ１ｂの組み立てが容易である。また、シールド部材１４ｂのための金型を省略できるとともに、シールド部材１４ｂを成型するプレス工程を省略できる。

＜４．２ ステータ２について＞
次にステータ２について説明する。ステータ２は、ロータ１と径方向に対向する。ステータ２は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。図２に示すとおり、ステータ２は、ステータコア２１と、インシュレータ２２と、コイル２３と、を備える。

ステータコア２１は磁性体である。ステータコア２１は、例えば、電磁鋼板を軸方向に積層して構成される。ステータコア２１は、中心軸Ｃｘに沿って延びる筒状のコアバック部２１１と、複数のティース部２１２とを備える。図２に示すように、円環状のコアバック部２１１は、中央部分に設けられた貫通孔に支柱１００が挿入されるとともに、支柱１００に固定される。例えば、支柱１００は、貫通孔に圧入で固定される。しかしながら、コアバック部２１１の支柱１００への固定は、圧入に限定されず、例えば、接着、溶接等、支柱１００にコアバック部２１１を確実に固定できる方法を広く採用できる。

インシュレータ２２は、例えば、ティース部２１２を囲んで配置される。コイル２３は、インシュレータ２２に囲まれたティース部２１２に導線を巻き回して形成される。コイル２３は、導線に電流を供給することで励磁される。モータ２００では、コイル２３とロータマグネット１３の引力および斥力を利用して、ロータ１を回転する。

＜５． モータ２００の動作について＞
図２に示すとおり、ロータ１をインペラハウジング３０１のロータ取付部３０７に取り付ける。なお、ロータ１のロータ取付部３０７への取り付けは、ロータ取付部３０７のロータ取付筒部３０９にロータハウジング１２のハウジング筒部１２２を圧入することで固定してもよいし、接着、溶接等の固定方法を利用して固定してもよい。

そして、支柱１００のベース部１０１に回路基板４０を取り付けた後、支柱１００にステータ２を取り付ける。そして、ステータ２および回路基板４０が取り付けられた支柱１００にインペラハウジング３０１を軸受３を介して回転可能な状態で取り付ける。このとき、回路基板４０に実装された位置検出部４は、ロータマグネット１３（マグネット片１３０）のマグネット下面１３３と軸方向に面する。また、ロータマグネット１３（マグネット片１３０）の径方向内側に向くマグネット内側面１３５は、ステータ２のティース部２１２と径方向に対向する。

ロータマグネット１３のマグネット片１３０の周方向に延びる磁力について説明する。ロータマグネット１３は、複数の直方体状のマグネット片１３０を周方向に配列した形状を有する。そして、マグネット片１３０では、径方向内側と外側とに異なる極性の磁化領域を含む。磁力の向きをＮ極からＳ極に向かうとすると、マグネット片１３０では、隣り合うマグネット片１３０の異なる極性の磁化領域のうち、Ｎ極磁化領域からＳ極磁化領域に向かう磁力が形成される。

例えば、図５に示すロータマグネット１３では、Ｎ極が外側に向いたマグネット片１３０から隣のマグネット片１３０の外側のＳ極に向かう磁力が形成される。そして、軸方向の磁束は、磁極に近い部分が大きく、隣り合うマグネット片１３０の間の部分が小さくなる。つまり、各マグネット片１３０では、周方向の中央部分で軸方向の磁束が大きくなる。

そして、本実施形態のモータ２００において、シールド部１４１は隣り合うマグネット片１３０の境界部分から出る磁力を吸収する。これにより、マグネット片１３０の境界部分でロータマグネット１３における軸方向の磁束が小さくなる。シールド部１４１のマグネット下面１３３と軸方向に対向する面は、マグネット下面１３３の端部からマグネット下面１３３の周方向長さの１／４よりも大きい領域である。そのため、マグネット下面１３３の周方向の端部からマグネット下面１３３の周方向長さの１／４よりも大きい領域で、軸方向の磁束が低減される。

次に、ロータマグネット１３のマグネット片１３０の径方向に発生する磁力をについて説明する。マグネット片１３０は、径方向に異なる磁極で磁化された磁化領域を備える。そのため、マグネット片１３０のマグネット下面１３３では、Ｎ極磁化領域からＳ極磁化領域に向かう磁力が発生する。マグネット片１３０において、異なる磁極の磁化領域が径方向に並んで配置される。

そのため、マグネット片１３０において、軸方向の磁束は、磁化領域の境界から遠い部分、すなわち、マグネット外側面１３１側およびマグネット内側面１３５側が大きく、径方向外側から径方向内側または径方向内側から径方向外側に向かう磁力線が形成される。

図５、図６に示すように、シールド部材１４のシールド部１４１の一部が、マグネット片１３０のマグネット下面１３３の一部と軸方向に面する。すなわち、ロータ１が、シールド部材１４をさらに備え、シールド部材１４はロータマグネット１３の軸方向一方側の一部と軸方向に対向する。なお、本実施形態のモータ２００に備えられるロータ１では、シールド部１４１の一部と、マグネット下面１３３の一部と軸方向に接触する。すなわち、シールド部材１４は、ロータマグネット１３の軸方向一方側の面と接触している。

ロータマグネット１３がシールド部材１４に接触する構成とすることで、ロータマグネット１３の軸方向位置が安定し、位置検出部４との距離が安定する。これにより、ロータ１の位置の検出精度を高めることが可能である。

これにより、マグネット片１３０は、溝部１１２に強固に固定される。なお、接着部材を介してマグネット片１３０を固定する場合、溝部周方向側面１１４の周方向長は、接着部材が介在する隙間分だけ、マグネット片１３０の周方向長さよりも長い。これにより、ロータマグネット１３は、接着部材を用いて、ロータコア１１に強固に固定される。なお、マグネット片１３０の周方向の長さと溝部１１２の周方向の長さとを同じとしてもよい。その場合、マグネット片１３０を溝部１１２に取り付けたときに、マグネット周側面１３４は、溝部周方向側面１１４と接触する。これにより、接着部材を介在させることなく、マグネット片１３０を強固に固定できる。

ロータ１において、シールド部材１４はマグネット片１３０と位置検出部４との間に配置される。シールド部材１４によって一部が吸収されて修正された磁束が、位置検出部４で検出される。そして、連結部１４２が、マグネット片１３０のマグネット外側面１３１よりも径方向外側に配置される。すなわち、連結部１４２は、ロータマグネット１３のマグネット外側面１３１よりも径方向外側に配置される。これにより、ロータマグネット１３から連結部１４２への磁束の短絡を抑制する。これにより、ロータマグネット１３から軸方向に向かう磁束の減少を抑制できる。なお、この連結部１４２の構成は、アウターロータ型のモータ２００の場合であるが、モータがインナーロータの場合もある。すなわち、ステータ２は、ロータ１の外周面と径方向に対向し、連結部１４２は、ロータマグネット１３の内側面よりも径方向内側に配置されればよい。このように構成することで、同様の効果を奏することができる。

次に、位置検出部４によって検出される磁束の変動について説明する。本実施形態のモータ２００において、シールド部１４１は隣り合うマグネット片１３０の境界部分から出る磁束を吸収する。マグネット片１３０の境界部分でロータマグネット１３における軸方向の磁束が小さくなる。

ここで、シールド部材１４とマグネット下面１３３との位置についてさらに詳細に説明する。図５に示すように、シールド部１４１は、周方向に隣り合うマグネット片１３０の隣り合う両端の軸方向下側と面する。図５に示すように、シールド部１４１のマグネット片１３０と軸方向に重なる部分の周方向の長さは、片方のマグネット片１３０の１／４よりも大きい。シールド部１４１は、周方向に隣り合うマグネット片１３０の各々と軸方向に対向する。すなわち、シールド部材１４は、ロータコア１１の周方向に隣り合う異なる極性の磁化領域それぞれの一部と軸方向に対向する。すなわち、シールド部材１４は、周方向に隣り合う異なる極性の磁化領域それぞれの一部と軸方向に対向する。

このように、周方向に向かう磁力の軸方向の磁束密度は、マグネット片１３０の境界部分で減少する。

つまり、本実施形態のモータ２００では、シールド部材１４が磁束を適度に吸収し、位置検出部４で検出される磁束による信号を正弦波に近づく形状に修正できる。これにより、ロータ１の位置を精度よく検知でき、モータ２００の回転制御を精度よく行うことができる。

さらに詳しく説明すると、マグネット片１３０の周方向の両端から周方向長さの１／４以上の部分はシールド部１４１と軸方向に対向する。すなわち、シールド部材１４のマグネット片１３０の磁化領域と軸方向に対向する部分の周方向長さは、磁化領域の周方向長さの半分以上である。このように構成することで、周方向に磁束を適度に吸収することができる。これにより、位置検出部４で検出される磁束による信号を正弦波に近づく形状に修正できる。このことから、ロータ１の位置を精度よく検出でき、モータ２００の回転制御をより精度よく行うことができる。

シールド部１４１のマグネット下面１３３と軸方向に対向する面は、マグネット下面１３３の径方向外側の端部からマグネット下面１３３の径方向長さの中間部分（半分の部分）よりも径方向内側に到る領域である。そして、シールド部１４１は、磁束を低減させる。このとき、シールド部１４１が設けられている部分では、径方向の磁力線が低減される。シールド部１４１では、周方向に配列されたマグネット片１３０の境界部分に配置されるため、径方向に形成される磁力もマグネット片１３０の周方向の境界部分で低減される。すなわち、シールド部材１４の磁化領域と軸方向に対向する部分の径方向長さは、ロータマグネット１３の径方向長さの半分以上である。

ロータコア１１に取付られたマグネット片１３０の磁化領域の一部と軸方向に対向し、マグネット片１３０の磁化領域からの軸方向の磁束の一部を吸収する。これにより、マグネット片１３０のシールド部１４１と軸方向に面している部分の軸方向の磁束を弱める。これにより、径方向の磁力による軸方向の磁束を適度に吸収することで、位置検出部４で検出された磁束による信号を正弦波に近づけることができる。これにより、ロータ１の位置を精度よく検出でき、モータ２００の回転制御をさらに精度よく行うことができる。

以上に示したとおり、本発明にかかるモータ２００では、ロータマグネット１３と位置検出部４との間にシールド部材１４を配置することで、ロータマグネット１３から位置検出部４に向かう磁束の一部がシールド部材１４に吸収される。これにより、ロータ１が回転するときに、位置検出部４で検出される磁束の変化による信号が正弦波に近づく。そのため、ロータマグネット１３（マグネット片１３０）の形状を変更することなく、位置検出部４で検出される磁束の変化による信号を正弦波に近けることができ、ロータ１位置を正確に検出可能できる。これにより、モータ２００の制御の精度を高めることが可能である。

また、複数のマグネット片１３０を周方向に並べた構成の場合、軸方向視において、ロータマグネット１３は円環ではなく、多角形状になる。ロータ１は中心軸Ｃｘ周りに回転するため、ロータマグネット１３が多角形状の場合、マグネット片１３０のマグネット下面１３３と位置検出部４の距離が変動する。このような構成において、シールド部材１４を用いることで、位置検出部４１で検出される磁束の変化を正弦波に近づけることができ、ロータ１の位置を正確に検出可能である。

なお、本実施形態のロータマグネット１３は、複数のマグネット片１３０に分割可能な構成であるが、これに限定されない。例えば、焼結等で形成された筒状体の周方向に交互に異なる磁極を着磁させたロータマグネットを用いてもよい。この場合もロータマグネットの位置検出部側の端面の隣り合う磁化領域それぞれの一部を覆うシールド部を備えたシールド部材を用いることで、位置検出部で位置検出に必要な波形の信号を取得可能である。

また、本発明にかかるモータは、送風装置だけでなく、回転体を回転させる動力源として広く採用することが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

本発明の送風装置は、サーキュレータに用いることができる。また、例えば、無人飛行体の動力源として用いることができる。また、これ以外にも軸流を発生させる気流を用いる機器に広く採用できる。また、本発明のモータは、送風装置以外にも、回転力を外部に供給する動力源として用いることが可能である。

１ ロータ
１１ ロータコア
１１０ ロータ片
１１１ 円環部
１１２ 溝部
１１３ 溝部径方向側面
１１４ 溝部周方向側面
１２ ロータハウジング
１２１ ハウジング底部
１２２ ハウジング筒部
１３ ロータマグネット
１３０ マグネット片
１３１ マグネット外側面
１３２ マグネット上面
１３３ マグネット下面
１３４ マグネット周側面
１３５ マグネット内側面
１４ シールド部材
１４１ シールド部
１４２ 連結部
１ｂ ロータ
１２ｂ ロータハウジング
１２１ｂ ハウジング底部
１４ｂ シールド部材
１４１ｂ シールド部
１４２ｂ 連結部
２ ステータ
２１ ステータコア
２１１ コアバック部
２１２ ティース部
２２ インシュレータ
２３ コイル
３ 軸受
３１ 外輪
３２ 内輪
４ 位置検出部
４０ 回路基板
４１ 位置検出部
１００ 支柱
１０１ ベース部
２００ モータ
３００ インペラ
３０１ インペラハウジング
３０２ 羽根
３０３ 軸受取付部
３０４ 蓋部
３０６ 貫通孔
３０７ ロータ取付部
３０８ ロータ取付蓋部
３０９ ロータ取付筒部
Ａ 送風装置
Ｃｘ 中心軸

Claims (13)

1. 上下に延びる中心軸を中心に回転可能であるとともにロータマグネットが配置されたロータと、
   前記ロータと径方向に対向するステータと、
   前記ロータマグネットの軸方向一方側に位置し、前記ロータマグネットの磁束を検出する位置検出部と、を備え、
   前記ロータマグネットは、異なる極性で磁化された複数の磁化領域が周方向に交互に配置されており、
   前記ロータが、前記ロータマグネットの軸方向一方側の一部と軸方向に対向するシールド部材を備えるモータ。
2. 前記ロータマグネットは、周方向に配置された複数のマグネット片に分割される請求項１に記載のモータ。
3. 周方向に隣り合う前記マグネット片は隙間をあけて配置される請求項２に記載のモータ。
4. 前記シールド部材は、前記ロータマグネットの軸方向一方側の面と接触している請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ。
5. 前記シールド部材は、周方向に隣り合う異なる極性の前記磁化領域それぞれの一部と軸方向に対向する請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記シールド部材の前記磁化領域と軸方向に対向する部分の周方向長さは、前記磁化領域の周方向長さの半分以上である請求項５に記載のモータ。
7. 前記シールド部材の前記磁化領域と軸方向に対向する部分の径方向長さは、前記ロータマグネットの径方向長さの半分以上である請求項５または請求項６に記載のモータ。
8. 前記ロータは、
   有蓋筒状のロータハウジングと、
   前記ロータハウジングの内部に保持されるとともに内部に前記ロータマグネットを保持する筒状のロータコアと、を備え、
   前記シールド部材は、前記ロータコアと同一部材である請求項１から請求項７のいずれかに記載のモータ。
9. 前記ロータは、
   有蓋筒状のロータハウジングと、
   前記ロータハウジングの内部に保持されるとともに内部に前記ロータマグネットを保持する筒状のロータコアと、を備え、
   前記シールド部材は、前記ロータハウジングと同一部材である請求項１から請求項７のいずれかに記載のモータ。
10. 前記シールド部材は、
    前記ロータマグネットの軸方向一方側の一部と軸方向に対向する複数のシールド部と、
    周方向に隣り合う前記シールド部同士を連結する複数の連結部と、を備え、
    前記シールド部材は、複数の前記シールド部と複数の前記連結部とが交互に配置された環状である請求項１から請求項９のいずれかに記載のモータ。
11. 前記ステータは、前記ロータの内周面と径方向に対向し、
    前記連結部は、前記ロータマグネットの外側面よりも径方向外側に配置される請求項１０に記載のモータ。
12. 前記ステータは、前記ロータの外周面と径方向に対向し、
    前記連結部は、前記ロータマグネットの内側面よりも径方向内側に配置される請求項１０に記載のモータ。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載のモータと、
    前記ロータに固定されるインペラと、を備える送風装置。

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