JP3236578B2 - 無刷子電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にルームエアコ
ンや給湯機や換気扇などの送風ファン駆動源として用い
られる小型電動機の一種である無刷子電動機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種の無刷子電動機は、小型
化、低コスト化、部品点数・加工工数の削減を実現した
上で高品質、高出力および高効率化が強く要求されてい
る。無刷子電動機の高出力および高効率化は、固定子は
磁気飽和限界までスロット面積を拡げるとともに、高密
度実装巻線により実現し、また、回転子は磁束密度の高
い磁石を使用することにより対処されている。さらに、
最近では多極化することによって高効率化を実現してい
る。

【０００３】磁石は形状面からはリング型磁石とセグメ
ント型磁石に区分され、セグメント型磁石の方が磁束密
度は高い。また、磁性粉体を金型内で成型するときに磁
場をかけて配向するか、磁場をかけないで配向しないか
によって、異方性磁石、等方性磁石に区分され、磁場を
かけて得られる異方性磁石には、磁性粉体微粒子の磁化
容易軸の向きによってラジアル異方性磁石と極異方性磁
石と軸方向異方性に区分され、極異方性磁石はラジアル
異方性磁石よりも２０％程度磁束密度が高く、着磁波形
は正弦波となるので、低振動化、高出力および高効率化
には極異方性磁石が用いられるようになってきた。

【０００４】従来、この種の無刷子電動機について、図
９および図１０を参照しながら説明する。

【０００５】図に示すように、固定子５４は、６つのス
ロットを有する固定子鉄心５１を一体成形あるいは軸方
向からの挟み込みによりインシュレータ５２にて絶縁
し、電機子巻線５３を直接巻装して構成され、磁石回転
子５５は、シャフト５６を圧入した回転子鉄心５７に４
枚のフェライト異方性セグメント磁石５８を貼り付け、
フェライト異方性セグメント磁石５８の軸方向長さは固
定子鉄心５１の軸方向長さ以上と構成され、５９は磁石
回転子５５の磁極位置を検出するための位置検出素子で
あるホールＩＣ６０および電機子巻線５３への通電を制
御する駆動ＩＣ６１を搭載したプリント基板であり、ホ
ールＩＣ６０はフェライト異方性セグメント磁石５８の
漏れ磁束を検出する構成であった。しかし、このような
６スロット４極の無刷子電動機では、極端な高効率化は
できないため、固定子鉄心５１のスロット数を６スロッ
トから９スロットあるいは１２スロットにし、磁石回転
子５５の極数を４極から８極にすることによって、高効
率化する構成が提案されてきている。しかしながら、磁
石回転子５５の極数を４極から８極に増やすことによっ
て、磁石回転子５５の加工工数は２倍になってしまうた
め、コスト高となるので、リング型磁石である極異方性
磁石の採用が増えてきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】プリント基板５９を電
動機内部に内蔵し、ホールＩＣ６０を用いて磁石回転子
５５の磁極位置を検出する場合、磁石５８の軸方向長さ
の少なくともプリント基板５９側は固定子鉄心５１に巻
装された電機子巻線５３の軸方向長さ以上とする必要が
ある。しかしながら、この方法では固定子鉄心５１の軸
方向中心と磁石５８の軸方向中心がずれるので、磁気中
心がずれ、固定子鉄心５１と磁石５８との磁力において
軸方向にアンバランスを生じて、軸方向の振動が大きく
なるという課題があり、固定子鉄心と極異方性磁石の磁
気中心がずれることなく、軸方向の振動が抑制され、プ
リント基板を内蔵した無刷子電動機が要求されている。

【０００７】また、磁石５８の軸方向長さをプリント基
板５９の反対側へも同様に長くすれば、磁石５８と固定
子鉄心５１の磁気中心のずれは無くなるが、無刷子電動
機の軸方向長さが長くなりすぎ、小型化できないという
課題があり、小型化できる無刷子電動機が要求されてい
る。

【０００８】また、ホールＩＣ６０にて確実に磁極位置
を検出するためなどに、磁石５８の軸方向長さが固定子
鉄心５１に軸方向長さよりも異常に長くなった場合、固
定子鉄心５１が磁気飽和を生じるので、誘起電圧位相が
センサ信号よりも進むとともに、誘起電圧波形のピーク
が凹状に歪むため、通電位相が遅れ、消費電力が異常に
上昇し、出力が低下し、トルクリップルおよびトルク変
化率が大きくなり、回転方向の振動が大きくなるという
課題があり、常に固定子鉄心の磁気飽和を抑え、最適な
通電位相で動作し、低消費電力で、出力低下が抑制され
たトルクリップル・トルク変化率の小さい低振動の無刷
子電動機が要求されている。

【０００９】また、無刷子電動機を搭載する商品によっ
て回転方向の変更や特性を若干変更するために、転流タ
イミングなどを変更する。このときホールＩＣ６０の実
装位置をずらす必要があるが、駆動ＩＣ６１を実装する
プリント基板５９の場合、基板面積の制約から１種類の
プリント基板５８では対応できないという課題があり、
転流タイミングが搭載される商品の仕様によって自由に
調整できる無刷子電動機が要求されている。

【００１０】また、環状の回転子鉄心の外周部にリング
状の第１永久磁石を接着固定し、回転子鉄心の端面にセ
ンサ用の第２永久磁石を接着固定した無刷子電動機（特
開平１０−３２２９９９号公報参照）の構成が開示され
ているが、その目的は電気絶縁体が干渉しない自由な位
置に磁気センサーを配置することであり、この構成の無
刷子電動機では、回転子鉄心への永久磁石の接着固定を
２回行う必要があり、品質の安定した接着固定を行うに
は、高温炉を使用して約１時間程度を要するため、加工
工数が増大するという課題があり、特に第２永久磁石の
接着固定の位置については、少量の位置ずれでも重量ア
ンバランスを生じたり、センサ信号の変化間隔が均等に
ならないという課題があるため、磁石回転子の加工工数
の増大を抑制でき、重量アンバランスやセンサ信号の不
均一を抑制できる高品質・高性能の無刷子電動機が要求
されている。

【００１１】さらに、通常このような磁石回転子の着磁
は主磁極である第１永久磁石の着磁を行った後に、セン
サ用磁極である第２永久磁石の着磁を行うが、無刷子電
動機を小型化するために、第２永久磁石を薄くした場
合、第２永久磁石の着磁の際に、第１永久磁石に反磁界
を生じ、磁束量が低下し、消費電力の上昇、出力の低下
を招くという課題があり、磁束量の低下が抑制できる着
磁が可能な無刷子電動機が要求されている。

【００１２】また、特開平１０−３２２９９９号公報に
は開示されていないが、第１永久磁石に焼結極異方性磁
石を使用する場合、回転子鉄心は不要であるが、回転子
鉄心に接着する場合、焼結極異方性磁石の内径研磨が必
須となる。しかし、焼結極異方性磁石の内径研磨は加工
が困難であるため、コストが異常に高くなるという課題
があり、磁石の内径研磨を施さなくてもシャフトに磁石
を固定でき、低コストで高出力・高効率の無刷子電動機
が要求されている。

【００１３】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、振動が大きくなるなどの特性劣化を生じ
ることなく、コストおよび加工工数を低減でき、また、
電子部品を実装したプリント基板を内蔵しても、小型化
・軽量化・低消費電力化・高品質化でき、また、無刷子
電動機を搭載する商品の仕様に応じて、通電タイミング
を容易に変更でき、また、電子部品を実装したプリント
基板を内蔵しても、小型化・磁束量の低下が抑制できる
着磁を可能とすることのできる無刷子電動機を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の無刷子電動機は
上記目的を達成するために、主磁極部と、この主磁極部
の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネ
ットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性に磁
性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子の
構成としたものである。

【００１５】本発明によれば、固定子鉄心の磁気中心と
主磁極部の磁気中心を合わすことができ、また、振動が
大きくなるなどの特性劣化を生じることなく、コストお
よび加工工数が低減でき、小型化した無刷子電動機が得
られる。

【００１６】また他の手段は、主磁極部と、この主磁極
部の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグ
ネットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異
方性に磁性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石
回転子の構成としたものである。

【００１７】本発明によれば、センサ用磁極部の軸方向
長さを短くでき、固定子鉄心の磁気中心と主磁極部の磁
気中心を合わすことができ、また、振動が大きくなるな
どの特性劣化を生じることなく、コストおよび加工工数
が低減でき、小型化した無刷子電動機が得られる。

【００１８】また他の手段は、主磁極部を焼結極異方性
磁石で形成し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも
小さい焼結等方性磁石で形成し、シャフトに樹脂で一体
成形した磁石回転子の構成としたものである。

【００１９】本発明によれば、焼結極異方性磁石の使用
により、磁石の軸方向長さを短くするなど磁石ボリュー
ムを減らしても磁束量を増加でき、樹脂成形金型内にシ
ャフト・焼結極異方性磁石・センサ用焼結磁石を位置決
めセットし、樹脂成形にて製造するので、回転子鉄心を
不要にでき、重量アンバランスやセンサ信号の不均一を
抑制できる。また、固定子鉄心の磁気中心と主磁極部の
磁気中心を合わすことができ、また、振動が大きくなる
などの特性劣化を生じることなく、コストおよび加工工
数が低減でき、小型化・軽量化・低消費電力化・高品質
化・高性能化した無刷子電動機が得られる。

【００２０】また他の手段は、主磁極部を焼結極異方性
磁石で形成し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも
小さい軸方向異方性の焼結磁石で形成し、シャフトに樹
脂で一体成形した磁石回転子の構成としたものである。

【００２１】本発明によれば、センサ用磁極部を軸方向
異方性の焼結磁石にすることによって、軸方向長さを短
くでき、樹脂成形金型内にシャフト・焼結極異方性磁石
・センサ用焼結磁石を位置決めセットし、樹脂成形にて
製造するので、回転子鉄心を不要にでき、重量アンバラ
ンスやセンサ信号の不均一を抑制できる。また、固定子
鉄心の磁気中心と主磁極部の磁気中心を合わすことがで
き、振動が大きくなるなどの特性劣化を生じることな
く、コストが低減でき、より小型化・低消費電力化した
無刷子電動機が得られる。

【００２２】また他の手段は、２ｍｍ以上の高さを有す
る電子部品または電子部品を電気的に接続する半田部を
センサ用磁極部の外径から外側および主磁極部の外径よ
り内側の範囲にある空間部に位置させた無刷子電動機の
構成としたものである。

【００２３】本発明によれば、センサ用磁極部の外径か
ら外側および主磁極部の外径より内側の範囲にある空間
部を有効に活用でき、また、振動が大きくなるなどの特
性劣化を生じることなく、コストが低減でき、一層の小
型化・軽量化した無刷子電動機が得られる。

【００２４】また他の手段は、磁石回転子の着磁は主磁
極部とセンサ用磁極部の磁極をずらしたことを特徴とす
る無刷子電動機の構成としたものである。

【００２５】本発明によれば、１種類のプリント基板に
おいて、搭載する商品の使用に応じて通電タイミングを
容易に変更できる無刷子電動機が得られる。

【００２６】また他の手段は、磁石回転子の着磁はセン
サ用磁極部の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行っ
たことを特徴とする無刷子電動機の構成としたものであ
る。

【００２７】本発明によれば、センサ用磁極部を形成す
る磁石の軸方向長さをより短くでき、また、主磁極部の
磁束量の低下が抑制可能で、より一層の小型化・低消費
電力化できるの無刷子電動機が得られる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明は、主磁極部と、この主磁
極部の内径より小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マ
グネットで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性
に磁性粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転
子の構成としたものであり、固定子鉄心の磁気中心と回
転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致し、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になり、部品点数
が削減するという作用を有する。

【００２９】また、主磁極部と、この主磁極部の内径よ
り小さいセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネットで主
磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異方性に磁性
粉体の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子の構
成としたものであり、センサ用磁極部の軸方向長さが短
くなり、固定子鉄心の磁気中心と回転トルクを発生する
主磁極部の磁気中心とが一致し、磁気飽和が抑制され、
鎖交磁束が正弦波になり、部品点数が削減するという作
用を有する。

【００３０】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい焼結
等方性磁石で形成し、シャフトに樹脂で一体成形した磁
石回転子の構成としたものであり、適正な鎖交磁束を確
保した上で磁石の軸方向長さを短くするなど磁石ボリュ
ームを減少でき、固定子鉄心の磁気中心と回転トルクを
発生する主磁極部の磁気中心とが一致し、磁気飽和が抑
制され、鎖交磁束が正弦波になり、焼結極異方性磁石お
よびセンサ用磁極部を形成する焼結磁石の内径研磨およ
び接着が不要になるとともに、主磁極部、センサ用磁極
部の位置が容易かつ正確に決まり、磁石回転子を製造す
る時間が大幅に短縮できるという作用を有する。

【００３１】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい軸方
向異方性の焼結磁石で形成し、シャフトに樹脂で一体成
形した磁石回転子の構成としたものであり、適正な鎖交
磁束を確保した上で磁石の軸方向長さを短くするなど磁
石ボリュームを減少できるとともに、センサ用磁極部の
軸方向長さも短くでき、固定子鉄心の磁気中心と回転ト
ルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致し、磁気飽
和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になり、焼結極異方性
磁石およびセンサ用磁極部を形成する焼結磁石の内径研
磨および接着が不要になるとともに、主磁極部、センサ
用磁極部の位置が容易かつ正確に決まり、磁石回転子を
製造する時間が大幅に短縮できるという作用を有する。

【００３２】また、２ｍｍ以上の高さを有する電子部品
または電子部品を電気的に接続する半田部をセンサ用磁
極部の外径から外側および主磁極部の外径より内側の範
囲にある空間部に位置させた無刷子電動機の構成とした
ものであり、センサ用磁極部の外径から外側および主磁
極部の外径より内側の範囲にある空間部を有効的に活用
できるという作用を有する。

【００３３】また、磁石回転子の着磁は主磁極部とセン
サ用磁極部の磁極をずらしたことを特徴とする無刷子電
動機の構成としたものであり、通電タイミングを容易に
変更できるという作用を有する。

【００３４】また、磁石回転子の着磁はセンサ用磁極部
の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行ったことを特
徴とする無刷子電動機の構成としたものであり、センサ
用磁極部を形成する磁石の軸方向長さをより短くでき、
主磁極部の磁束量の低下が抑制可能となるという作用を
有する。

【００３５】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００３６】

【実施例】（実施例１） 図１〜図３に示すように、１は複数のスロットを有する
固定子鉄心４に絶縁材にて形成されたインシュレータ２
を介して電機子巻線３を巻装した固定子で、固定子１は
熱硬化性樹脂１６にてモールド成形されて外被を形成し
ており、１７はブラケットで軸受け１４を保持してい
る。１０はホールＩＣ１１、駆動ＩＣ１２および電子部
品１３などを実装したプリント基板で、８は磁石回転子
であり、フェライト樹脂マグネット５を使用し、磁性粉
体のフェライト微粒子の磁化容易軸が極配向された主磁
極部６と、シャフト９の軸方向に並び、磁性粉体のフェ
ライト微粒子の磁化容易軸が配向されていない等方性の
センサ用磁極部７と保持部１５より一体的に構成され、
主磁極部６とセンサ用磁極部７の境界には環状の溝部２
３が設けてあり、センサ用磁極部７の外径は主磁極部６
の内径よりも小さく、センサ用磁極部７の外径から外側
および主磁極部６の外径より内側の範囲に空間部１８を
設けている。また、プリント基板１０への駆動ＩＣ１２
などの配置は、ホールＩＣ１１はセンサ用磁極部７に対
向した位置に、駆動ＩＣ１２についてはプリント基板１
０に電気的に接続する接続脚１２ａの長さ（プリント基
板１０の端面からの高さ）が２ｍｍ以上のため、接続脚
１２ａのプリント基板１０への半田部１２ｂが空間部１
８に位置するよう配置され、同様に電子部品１３の中で
高さが２ｍｍ以上あるツェナーダイオード、コンデンサ
などの電子部品１３ａについても空間部１８に位置する
よう配置されている。

【００３７】以上のように構成された無刷子電動機の電
動機本体内部の磁石回転子８について説明する。磁石回
転子８は図２（ａ）および図２（ｂ）に示すような成型
金型１９にて製造される。図２（ａ）は磁石回転子８成
形時の要部平面断面図で、図２（ｂ）は磁石回転子８成
形時の要部縦断面図である。図において、２０は主磁極
部を極配向するための主磁極部配向用磁石で、２１は同
様に主磁極部を極配向するための主磁極部配向用磁性材
で、２２は融解した樹脂フェライトマグネット５を注入
するゲートであり、シャフト９を成型金型１９内にセッ
トし、上型を締め、ゲート２２より融解したフェライト
樹脂マグネット５を注入する。このとき、回転トルクを
発生させるための主磁極部６は主磁極部配向用磁石２０
および主磁極部配向用磁性材２１によって、磁性粉体で
あるフェライト微粒子の磁化容易軸が極配向となるよう
異方化される。また、センサ用磁極部７は溝部２３によ
って主磁極部配向用磁石２０の影響をあまり受けないた
めフェライト微粒子の磁化容易軸がランダムな状態であ
る等方性となり、同様に保持部１５も等方性である。そ
して、成型金型１９内で冷却固化して磁石回転子８の成
形が完了する。完成された磁石回転子８は着磁状態であ
るため、いったん空真コイル（図示せず）で脱磁し、磁
石回転子８の保持部１５の突部１５ａに当てるように軸
受け１４をシャフト９に圧入した後、着磁ヨークにて、
主磁極部６を着磁してからセンサ用磁極部７をシャフト
９の軸方向から平面着磁して磁石回転子８が完成する。
なお、図において磁束の配向を示す二点鎖線は仮想線で
ある。

【００３８】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部６と、この主磁極部６の内径より小さい外
径のセンサ用磁極部７とを同一のフェライト樹脂マグネ
ット５で主磁極部６を極配向、センサ用磁極部７を等方
性に磁性粉体のフェライト微粒子の磁化容易軸の配向を
形成しながら一体成形した磁石回転子８の構成とするこ
とによって、固定子鉄心４の磁気中心と回転トルクを発
生する主磁極部６の磁気中心とが一致するので、軸方向
の振動の発生が抑制できる。また、磁気飽和が抑制さ
れ、鎖交磁束が正弦波になるため、常に誘起電圧位相に
対して最適な通電位相で運転できるので、トルクリップ
ル・トルク変化率の増大が抑制され、回転方向の振動の
増大が抑制される。また、部品点数および加工工数が削
減するため、コスト低減ができる。したがって、低コス
ト・低振動・小型化の無刷子電動機が得られる。

【００３９】また、２ｍｍ以上の高さを有する電子部品
１３ａおよび駆動ＩＣ１２の接続脚１２ａなどを電気的
に接続する半田部１２ｂをセンサ用磁極部７の外径から
外側および主磁極部６の外径より内側の範囲にある空間
部１８に位置させる構成とすることによって、センサ用
磁極部７の外径から外側および主磁極部６の外径より内
側の範囲にある空間部１８を有効に活用できるため、無
刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱硬化性樹脂
１６の量も削減できる。したがって、一層の小型化・軽
量化・低コスト化した無刷子電動機が得られる。

【００４０】（実施例２） 図４〜図６に示すように、２４は磁石回転子であり、フ
ェライト樹脂マグネット５を使用し、磁性粉体のフェラ
イト微粒子の磁化容易軸が極配向された主磁極部６と、
シャフト９の軸方向に並び、磁性粉体のフェライト微粒
子の磁化容易軸が軸方向に配向されている軸方向異方性
のセンサ用磁極部２５と保持部１５より一体的に構成さ
れており、その他の構成は実施例１と同一である。

【００４１】以上のように構成された無刷子電動機の電
動機本体内部の磁石回転子２４について説明する。磁石
回転子２４は図５（ａ）は磁石回転子２４成形時の要部
平面断面図で、図５（ｂ）は磁石回転子２４成形時の要
部縦断面図である。図において、２０は主磁極部を極配
向するための主磁極部配向用磁石で、２１は同様に主磁
極部を極配向するための主磁極部配向用磁性材で、２７
はセンサ用磁極部２５を軸方向に配向するためのセンサ
用磁極部配向用磁石で、２２は融解したフェライト樹脂
マグネット５を注入するゲートであり、シャフト９を成
型金型２６内にセットし、上型を締め、ゲート２２より
融解したフェライト樹脂マグネット５を注入する。この
とき、回転トルクを発生させるための主磁極部６は主磁
極配向用磁石２０および主磁極配向用磁性材２１によっ
て、フェライト微粒子の磁化容易軸が極配向となるよう
異方化される。また、センサ用磁極部２５はセンサ用磁
極部配向用磁石２７によって、フェライト微粒子の磁化
容易軸が軸方向配向となるよう異方化される。そして、
成型金型２６内で冷却固化して磁石回転子２４の成形が
完了する。完成された磁石回転子２４は着磁状態である
ため、いったん空真コイル（図示せず）で脱磁し、磁石
回転子２４の保持部１５の突部１５ａに当てるように軸
受け１４をシャフト９に圧入した後、着磁ヨークにて、
センサ用磁極部２５をシャフト９の軸方向から平面着磁
してから主磁極部６を着磁して磁石回転子２４組が完成
する。また、センサ用磁極部２５の着磁と主磁極部６の
着磁において、磁極をずらして着磁することができるよ
うな着磁ヨークの構造としておく。なお、図において磁
束の配向を示す二点鎖線は仮想線である。

【００４２】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部６と、この主磁極部６の内径より小さい外
径のセンサ用磁極部２５とを同一のフェライト樹脂マグ
ネット５で主磁極部６を極配向、センサ用磁極部２５を
軸方向異方性に磁性粉体であるフェライト微粒子の磁化
容易軸の配向を形成しながら一体成形した磁石回転子２
４の構成とすることによって、固定子鉄心４の磁気中心
と回転トルクを発生する主磁極部６の磁気中心とが一致
するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に
誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転できるの
で、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制され、
回転方向の振動の増大が抑制される。また、部品点数お
よび加工工数の削減ができ、センサ用磁極部２５が軸方
向に異方化していることから軸方向長さを短くしてもホ
ールＩＣ１１で検出できる磁束量は確保できるため、コ
スト低減・小型化がさらにできる。また、センサ用磁極
部２５が軸方向に異方化していることから、センサ用磁
極部２５の着磁電圧を下げることができるので、加工に
要する電力が削減できるとともに、主磁極部６における
センサ用磁極部２５近傍の磁束量の低下が抑制可能とな
るので、固定子鉄心４に鎖交する磁束量は増加する。し
たがって、低振動、より一層の低コスト・小型化・低消
費電力の無刷子電動機が得られる。

【００４３】また、磁石回転子２４の着磁において、主
磁極部６とセンサ用磁極部２５の磁極をずらすことを可
能とすることによって、通電タイミングを容易に変更で
きるので、１種類のプリント基板１０にて、搭載する商
品の使用に応じて任意の特性が得られることになり、回
転方向変更対応など従来標準化が困難であったプリント
基板１０の標準化が図れるので、より低コストの無刷子
電動機が得られる。

【００４４】また、磁石回転子２４の着磁はセンサ用磁
極部２５の着磁を行った後に、主磁極部６の着磁を行う
ことによって、主磁極部６におけるセンサ用磁極部２５
近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、固定子鉄心
４に鎖交する磁束量は増加することとなり、より一層の
低消費電力化のできる無刷子電動機が得られる。

【００４５】（実施例３） 図７および図８に示すように、３０は磁石回転子で、フ
ェライト焼結極異方性磁石２８よりなる主磁極部３２と
フェライト焼結等方性磁石２９よりなるセンサ用磁極部
３３とシャフト９がＰＢＴなどの熱可塑性樹脂３１で一
体的に成形固化されて構成され、フェライト焼結極異方
性磁石２８とフェライト焼結等方性磁石２９は軸方向に
並んで位置している。また、フェライト焼結等方性磁石
２９の外径から外側およびフェライト焼結極異方性磁石
２８の外径より内側の範囲に空間部１８を設けている。
また、プリント基板１０への駆動ＩＣ１２などの配置
は、ホールＩＣ１１は、フェライト焼結等方性磁石２９
に対向した位置に、駆動ＩＣ１２についてはプリント基
板１０に電気的に接続する接続脚１２ａの長さ（プリン
ト基板１０の端面からの高さ）が２ｍｍ以上のため、接
続脚１２ａのプリント基板１０への半田部１２ｂが空間
部１８に位置するよう配置され、同様に電子部品１３の
中で高さが２ｍｍ以上あるツェナーダイオード、コンデ
ンサなどの電子部品１３ａについても空間部１８に位置
するよう配置されている。その他の構成は実施例１と同
一である。

【００４６】このような本発明の無刷子電動機によれ
ば、主磁極部３２をフェライト焼結極異方性磁石２８で
形成し、センサ用磁極部３３を主磁極部３２の外径より
も小さいフェライト焼結等方性磁石２９で形成し、主磁
極部３２とセンサ用磁極部３３は軸方向に並んで位置し
た磁石回転子３０の構成とすることによって、適正な鎖
交磁束を確保した上で主磁極部３２の軸方向長さを短く
するなど磁石ボリュームを減少でき、固定子鉄心４の磁
気中心と回転トルクを発生する主磁極部３２の磁気中心
とが一致するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。
また、磁気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるた
め、常に誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転で
きるので、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制
され、回転方向の振動の増大が抑制される。また、磁石
ボリュームを減らすことができるため、コスト低減・小
型化・軽量化ができる。したがって、低コスト・低振動
・小型化・軽量化の無刷子電動機が得られる。

【００４７】また、フェライト焼結極異方性磁石２８よ
りなる主磁極部３２とフェライト焼結等方性磁石２９よ
りなるセンサ用磁極部３３とシャフト９がＰＢＴなどの
熱可塑性樹脂３１で一体的に成形固化して磁石回転子３
０を構成することによって、フェライト焼結極異方性磁
石２８およびフェライト焼結等方性磁石２９の内径研磨
および積層された回転子鉄心と、回転子鉄心へのシャフ
ト９の圧入が不要となるため、磁石が安価に安定生産が
できるとともに、部品点数の削減ができ、磁石回転子３
０が完成するまでの加工時間の削減ができる。さらに、
樹脂成形金型にて全ての部品の外形基準にて位置決めし
て製造するので、重量アンバランスやセンサ信号の不均
一を抑制できる。したがって、より安価で、低振動化・
小型化・軽量化・低消費電力化・高品質化・高性能化し
た無刷子電動機が得られる。

【００４８】また、２ｍｍ以上の高さを有する電子部品
１３ａおよび駆動ＩＣ１２の接続脚１２ａなどを電気的
に接続する半田部１２ｂをセンサ用磁極部３３であるフ
ェライト焼結等方性磁石２９の外径から外側および主磁
極部３２であるフェライト焼結極異方性磁石２８の外径
より内側の範囲にある空間部１８に位置させる構成とす
ることによって、フェライト焼結等方性磁石２９の外径
から外側およびフェライト焼結極異方性磁石２８の外径
より内側の範囲にある空間部１８を有効に活用できるた
め、無刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱硬化
性樹脂１６の量も削減できる。したがって、一層の小型
化・軽量化・低コスト化した無刷子電動機が得られる。

【００４９】なお、実施例３ではセンサ用磁極部３３と
してフェライト焼結等方性磁石２９を使用したが、フェ
ライト焼結軸方向異方性磁石３４を使用して磁石回転子
３５としてもよく、その場合はセンサ用磁極部３３の軸
方向長さも短くできる。さらに、センサ用磁極部３３の
着磁電圧も下げることが可能となり、加工に要する電力
が削減できるとともに、主磁極部３２におけるセンサ用
磁極部３３近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、
固定子鉄心４に鎖交する磁束量は増加する。したがっ
て、低振動、より一層の低コスト・小型化・軽量化・低
消費電力の無刷子電動機が得られる。

【００５０】また、センサ用磁極部３３であるフェライ
ト焼結等方性磁石２９の外径は主磁極部３２であるフェ
ライト焼結極異方性磁石２８の内径よりも小さくした磁
石回転子の構成とすることによって、磁石ボリュームを
減らすことができるとともに、空間部１８の容積を増加
できるので、コスト低減・軽量化および内蔵する電子部
品１３の選択範囲の拡大、特殊仕様の追加が可能とな
る。したがって、より一層高性能化した無刷子電動機が
得られる。

【００５１】また、主磁極部３２であるフェライト焼結
極異方性磁石２８の内径にセンサ用磁極部３３であるフ
ェライト焼結等方性磁石２９を嵌合した磁石回転子の構
成とすることによって、磁石回転子の軸方向長さを短く
でき、センサ用磁極部の位置決めが容易となり、重量ア
ンバランスやセンサ信号の不均一を抑制できる。したが
って、低振動、一層の低コスト・小型化・軽量化・低消
費電力の無刷子電動機が得られる。

【００５２】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、主磁極部と、この主磁極部の内径より小さ
い外径のセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネットで主
磁極部を極配向、センサ用磁極部を等方性に磁性粉体微
粒子の磁化容易軸の配向を形成しながら一体成形した磁
石回転子の構成により、固定子鉄心の磁気中心と回転ト
ルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致するので、
軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁気飽和が抑
制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に誘起電圧位
相に対して最適な通電位相で運転できるので、トルクリ
ップル・トルク変化率の増大が抑制され、回転方向の振
動の増大が抑制される。また、部品点数および加工工数
が削減するため、コスト低減ができる。したがって、低
コスト・低振動・小型化の無刷子電動機を提供できる。

【００５３】また、主磁極部と、この主磁極部の内径よ
り小さい外径のセンサ用磁極部とを同一の樹脂マグネッ
トで主磁極部を極配向、センサ用磁極部を軸方向異方性
に磁性粉体微粒子の磁化容易軸の配向を形成しながら一
体成形した磁石回転子の構成としても、固定子鉄心の磁
気中心と回転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが
一致するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。ま
た、磁気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるた
め、常に誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転で
きるので、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制
され、回転方向の振動の増大が抑制される。また、部品
点数および加工工数の削減ができる。さらに、センサ用
磁極部が軸方向に異方化していることから軸方向長さを
短くしてもホールＩＣで検出できる磁束量は確保できる
ため、コスト低減・小型化がさらにできる。また、セン
サ用磁極部の着磁電圧を下げることができるので、加工
に要する電力が削減できるとともに、主磁極部における
センサ用磁極部近傍の磁束量の低下が抑制可能となるの
で、固定子鉄心に鎖交する磁束量は増加する。したがっ
て、低振動、より一層の低コスト・小型化・低消費電力
の無刷子電動機を提供できる。

【００５４】また、主磁極部を焼結極異方性磁石で形成
し、センサ用磁極部を主磁極部の外径よりも小さい焼結
等方性磁石で形成し、主磁極部とセンサ用磁極部は軸方
向に並んで位置した磁石回転子の構成としても、適正な
鎖交磁束を確保した上で主磁極部の軸方向長さを短くす
るなど磁石ボリュームを減少でき、固定子鉄心の磁気中
心と回転トルクを発生する主磁極部の磁気中心とが一致
するので、軸方向の振動の発生が抑制できる。また、磁
気飽和が抑制され、鎖交磁束が正弦波になるため、常に
誘起電圧位相に対して最適な通電位相で運転できるの
で、トルクリップル・トルク変化率の増大が抑制され、
回転方向の振動の増大が抑制され、コスト低減・小型化
・軽量化ができる。したがって、低コスト・低振動・小
型化・軽量化の無刷子電動機を提供できる。

【００５５】また、軸方向異方性焼結磁石をセンサ用磁
極部に使用して磁石回転子を構成することにより、セン
サ用磁極部の軸方向長さも短くでき、センサ用磁極部の
着磁電圧も下げることが可能となり、加工に要する電力
が削減できるとともに、主磁極部におけるセンサ用磁極
部近傍の磁束量の低下が抑制可能となるので、固定子鉄
心に鎖交する磁束量は増加する。したがって、低振動、
より一層の低コスト・小型化・軽量化・低消費電力の無
刷子電動機を提供できる。

【００５６】また、焼結極異方性磁石よりなる主磁極部
と焼結磁石よりなるセンサ用磁極部とシャフトが樹脂で
一体的に成形固化して磁石回転子を構成することによっ
て、主磁極部およびセンサ用磁極部を構成する磁石の内
径研磨および積層された回転子鉄心と、回転子鉄心への
シャフトの圧入が不要となるため、磁石が安価に安定生
産ができるとともに、部品点数の削減ができ、磁石回転
子が完成するまでの加工時間の削減ができる。さらに、
樹脂成形金型にて全ての部品の外形基準にて位置決めし
て製造するので、重量アンバランスやセンサ信号の不均
一を抑制できる。したがって、より安価で、低振動化・
小型化・軽量化・低消費電力化・高品質化・高性能化し
た無刷子電動機を提供できる。

【００５７】また、２ｍｍ以上の高さを有する電子部品
および電気的に接続する半田部をセンサ用磁極部の外径
から外側および主磁極部の外径より内側の範囲にある空
間部に位置させる構成により、空間部を有効に活用でき
るため、無刷子電動機の軸方向長さが一層短くでき、熱
硬化性樹脂の量も削減できる。したがって、一層の小型
化・軽量化・低コスト化した無刷子電動機を提供でき
る。

【００５８】また、磁石回転子の着磁において、主磁極
部とセンサ用磁極部の磁極をずらすことを可能とするこ
とによって、通電タイミングを容易に変更できるので、
１種類のプリント基板にて、搭載する商品の使用に応じ
て任意の特性が得られることになり、回転方向変更対応
など従来標準化が困難であったプリント基板の標準化が
図れるので、より低コストの無刷子電動機を提供でき
る。

【００５９】また、磁石回転子の着磁はセンサ用磁極部
の着磁を行った後に、主磁極部の着磁を行うことによっ
て、主磁極部におけるセンサ用磁極部近傍の磁束量の低
下が抑制可能となるので、固定子鉄心に鎖交する磁束量
は増加することとなり、より一層の低消費電力化のでき
る無刷子電動機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図

【図２】（ａ）同無刷子電動機の磁石回転子の成形時の
要部平面断面図 （ｂ）同無刷子電動機の磁石回転子の成形時の要部縦断
面図

【図３】（ａ）同無刷子電動機の磁石回転子の平面断面
図 （ｂ）同無刷子電動機の磁石回転子の縦断面図

【図４】本発明の実施例２の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図

【図５】（ａ）同無刷子電動機の磁石回転子の成形時の
要部平面断面図 （ｂ）同無刷子電動機の磁石回転子の成形時の要部縦断
面図

【図６】（ａ）同無刷子電動機の磁石回転子の平面断面
図 （ｂ）同無刷子電動機の磁石回転子の縦断面図

【図７】本発明の実施例３の無刷子電動機の構造を示す
縦断面図

【図８】同無刷子電動機の軸方向異方性焼結磁石を用い
た磁石回転子の縦断面図

【図９】従来の無刷子電動機の構造を示す縦断面図

【図１０】同無刷子電動機の固定子、磁石回転子および
プリント基板を示す分解斜視図

【符号の説明】

１ 固定子 ２ インシュレータ ３ 電機子巻線 ４ 固定子鉄心 ５ フェライト樹脂マグネット ６ 主磁極部 ７ センサ用磁極部 ８ 磁石回転子 ９ シャフト １０ プリント基板 １１ ホールＩＣ １２ 駆動ＩＣ １２ａ 接続脚 １２ｂ 半田部 １３ 電子部品 １３ａ ２ｍｍ以上の高さを有する電子部品 １４ 軸受け １５ 保持部 １５ａ 突部 １６ 熱硬化性樹脂 １７ ブラケット １８ 空間部 １９ 成型金型 ２０ 主磁極部配向用磁石 ２１ 主磁極部配向用磁性材 ２２ ゲート ２３ 溝部 ２４ 磁石回転子 ２５ センサ用磁極部 ２６ 成型金型 ２７ センサ用磁極部配向用磁石 ２８ フェライト焼結極異方性磁石 ２９ フェライト焼結等方性磁石 ３０ 磁石回転子 ３１ 熱可塑性樹脂 ３２ 主磁極部 ３３ センサ用磁極部 ３４ フェライト焼結軸方向異方性磁石 ３５ 磁石回転子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−13945（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−311147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−280753（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−168226（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−131006（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−18377（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−232107（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−21160（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−96778（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 29/00,21/00 H02K 15/03

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定
   子と、極異方性磁石を用いた磁石回転子と、ホールＩＣ
   などの電子部品を実装したプリント基板を内蔵した無刷
   子電動機であって、前記磁石回転子は軸方向に並んで位
   置する主磁極部とセンサ用磁極部からなり、このセンサ
   用磁極部の外径は前記主磁極部の内径よりも小さく構成
   され、前記主磁極部と前記センサ用磁極部は樹脂マグネ
   ットで一体成形されるとともに、前記主磁極部は前記樹
   脂マグネットの磁性粉体微粒子の磁化容易軸を極配向に
   配列させ、前記センサ用磁極部は前記樹脂マグネットの
   磁性粉体微粒子の磁化容易軸をランダムな状態の等方性
   にしたことを特徴とする無刷子電動機。
2. 【請求項２】 固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定
   子と、極異方性磁石を用いた磁石回転子と、ホールＩＣ
   などの電子部品を実装したプリント基板を内蔵した無刷
   子電動機であって、前記磁石回転子は軸方向に並んで位
   置する主磁極部とセンサ用磁極部からなり、このセンサ
   用磁極部の外径は前記主磁極部の内径よりも小さく構成
   され、前記主磁極部と前記センサ用磁極部は樹脂マグネ
   ットで一体成形されるとともに、前記主磁極部は前記樹
   脂マグネットの磁性粉体微粒子の磁化容易軸を極配向に
   配列させ、前記センサ用磁極部は前記樹脂マグネットの
   磁性粉体微粒子の磁化容易軸を軸方向に配列したことを
   特徴とする無刷子電動機。
3. 【請求項３】 固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定
   子と、極異方性磁石を用いた磁石回転子と、ホールＩＣ
   や駆動ＩＣなどの複数の電子部品を実装したプリント基
   板を内蔵した無刷子電動機であって、前記磁石回転子は
   焼結極異方性磁石よりなる主磁極部と、この主磁極部の
   外径よりも小さい焼結等方性磁石よりなるセンサ用磁極
   部から構成され、主磁極部とセンサ用磁極部は軸方向に
   並んで位置するとともに、シャフトに樹脂で一体成形し
   て構成したことを特徴とする無刷子電動機。
4. 【請求項４】 固定子鉄心に電機子巻線を巻装した固定
   子と、極異方性磁石を用いた磁石回転子と、ホールＩＣ
   や駆動ＩＣなどの複数の電子部品を実装したプリント基
   板を内蔵した無刷子電動機であって、前記磁石回転子は
   焼結極異方性磁石よりなる主磁極部と、この主磁極部の
   外径よりも小さい軸方向異方性の焼結磁石よりなるセン
   サ用磁極部から構成され、主磁極部とセンサ用磁極部は
   軸方向に並んで位置するとともに、シャフトに樹脂で一
   体成形して構成したことを特徴とする無刷子電動機。
5. 【請求項５】 プリント基板に実装する電子部品であっ
   て、２ｍｍ以上の高さを有する電子部品または電子部品
   を電気的に接続する半田部をセンサ用磁極部の外径から
   外側および主磁極部の外径より内側の範囲にある空間部
   に位置させたことを特徴とする請求項１から４のいずれ
   かに記載の無刷子電動機。
6. 【請求項６】 磁石回転子の着磁は主磁極部とセンサ用
   磁極部の磁極をずらしたことを特徴とする請求項１から
   ５のいずれかに記載の無刷子電動機。
7. 【請求項７】 磁石回転子の着磁はセンサ用磁極部の着
   磁を行った後に、主磁極部の着磁を行ったことを特徴と
   する請求項１から６のいずれかに記載の無刷子電動機。