JP3456760B2 - Brushless DC motor - Google Patents

Brushless DC motor

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JP3456760B2
JP3456760B2 JP15660894A JP15660894A JP3456760B2 JP 3456760 B2 JP3456760 B2 JP 3456760B2 JP 15660894 A JP15660894 A JP 15660894A JP 15660894 A JP15660894 A JP 15660894A JP 3456760 B2 JP3456760 B2 JP 3456760B2
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JP
Japan
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rotor
pole
stator
permanent magnet
salient pole
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Inventor
俊明 村上
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日本電産シバウラ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】回転子に永久磁石を備えたブラシ
レスDCモータに関する。 【0002】 【従来の技術】固定子鉄心が6スロットで永久磁石が4
極着磁されたブラシレスDCモータであり、回転子の内
側に回転子を配設したいわゆるインナーロータ型ブラシ
レスDCモータ(以下、単にモータという)を従来例に
用いて説明する。 【0003】図18は、従来における回転子の斜視図で
ある。図19は、従来における固定子の斜視図である。
図20は、従来における回転子と固定子の取り付け位
置、および巻線間の接続を示した正面図である。図21
は、巻線の配線図である。 【0004】図18において、回転子40は、筒状に形
成された回転子鉄心41と、この回転子鉄心41の外周
に固着された4個の永久磁石42a、42bと、回転子
鉄心41の内周に固着されたシャフト43とで構成され
ている。また、永久磁石42aは、N極に着磁され、永
久磁石42bは、S極に着磁されている。また、それぞ
れの永久磁石42a、42bは、中心角Fが約90゜で
着磁されている。 【0005】図19において、固定子鉄心44は、輪状
に形成された継鉄45と、この継鉄45の内径側より軸
心に向かって延出された6個のT字状の歯部46とで形
成されている。固定子47は、固定子鉄心44を積層
し、各歯部46に6個の巻線U3、U4、V3、V4、
W3、W4をそれぞれ巻回して形成されている。 【0006】図20において、固定子47の内周側に回
転子40が配設されている。また、巻線U3、U4、V
3、V4、W3、W4は、巻線に電流が流された際に、
対向する歯部46が同極となるように、巻線U3と巻線
U4、巻線V3と巻線V4、巻線W3と巻線W4がそれ
ぞれ直列に接続されている。 【0007】図21において、直列に接続された巻線
は、それぞれの巻線端末R4、S4、T4を1点で接続
する、いわゆる、Y形結線を形成する。 【0008】図22〜図25は、歯部に流れる磁束の変
化、および巻線間にかかる誘起電圧の変化を説明するた
めに回転子と固定子の位置を示した配置図である。図2
6は、歯部に流れる磁束の変化を示したグラフである。
図27は、巻線間にかかる誘起電圧の変化を示したグラ
フである。 【0009】図22〜図25を用いて、巻線U3、U4
が巻回された歯部46を通る磁束量の変化、および直列
に接続された巻線端末R3、R4間に発生する誘起電圧
について説明する。 【0010】回転子40を矢印G方向に回転させること
により、N極に着磁された永久磁石42aとS極に着磁
された永久磁石42bとを、固定子47の歯部46に交
互に対向させる。また、図22における回転子40の位
置をP0、図23における回転子40の位置をP1、図
24における回転子40の位置をP2、図25における
回転子40の位置をP3とする。 【0011】図26において、回転子40の位置がP0
よりP1に移動するとき、歯部46と対向する永久磁石
は、S極の永久磁石42bからN極の永久磁石42aに
順次移り変わるため、歯部46を通る磁束量Φは、−φ
3から+φ3に向かって比例しながら変化する。 【0012】回転子40の位置がP1よりP2に移動す
るとき、歯部46と対向する永久磁石は、N極の永久磁
石42aのみのため、歯部46を通る磁束量Φは、+φ
3で一定する。 【0013】回転子40の位置がP2よりP3に移動す
るとき、歯部46と対向する永久磁石は、N極の永久磁
石42aからS極の永久磁石42bに順次移り変わるた
め、歯部46を通る磁束量Φは、+φ3から−φ3に向
かって比例しながら変化する。 【0014】回転子40の位置がP3よりP0に移動す
るとき、歯部46と対向する永久磁石は、S極の永久磁
石42aのみのため、歯部46を通る磁束量Φは、−φ
3で一定する。 【0015】したがって、回転子40が移動する際に変
化する磁束量Φは、台形波形H3となる。 【0016】図27において、巻線端末R3、R4間に
発生する誘起電圧Vは、歯部46を通る磁束量の変化に
比例するため、回転子40が、P0よりP1に移動する
ときに誘起電圧+v3が発生し、回転子40が、P2よ
りP3に移動するときに誘起電圧−v3が発生する。 【0017】したがって、回転子40が移動する際に変
化する誘起電圧Vは、方形波形J3となる。 【0018】 【発明が解決しようとする課題】前述した従来例のよう
な固定子鉄心を用いたモータを120゜(電気角)通電
駆動方式で駆動すると、1極の着磁幅が中心角が約90
゜(機械角)に着磁された永久磁石を用いることが必要
である。また、固定子の大きさをそのままにモータの出
力をあげる場合、磁束密度の高い、高価な永久磁石を使
用する必要があった。 【0019】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明のブラシ
レスDCモータは、回転子鉄心の周縁から外方向に扇状
に延出した収束突起を設け、積層された鉄心に形成され
た扇状孔に永久磁石を埋設した回転子と、外周部に形成
されたリング状の継鉄部から軸心向きに延出する複数の
第一突極と、前記継鉄部から軸心向きに延出し、ψ字状
をした複数の第二突極とを備えた固定子コアに巻線を施
した固定子とからなり、120゜通電駆動されるブラシ
レスDCモータにおいて、回転子は、外方向に延出した
扇状の収束突起部と継鉄部とが連結されている第一回転
子抜板と、収束突起部と継鉄部とが分割されている第二
回転子抜板とからなり、前記第二回転子抜板が複数枚積
層され、この積層体の両側面に前記第一回転子抜板が積
層され、かつ、回転子抜板の積厚と永久磁石の長さとを
固定子の積厚よりも長くしたことにより、磁力を向上さ
せることができるため、高トルクで高効率のモータを提
供することができる。 【0020】 【作用】請求項1における発明において、固定子の第一
の突極または第二の突極と対向し、永久磁石の外面に設
けられた収束突起に、永久磁石より発生する磁束を収束
突起に収束させる。そして、この磁束を空隙を介して固
定子の第一の突極または第二の突極に通す。【0021】 請求項2における発明において、永久磁石
より発生する磁束を固定子の第一の突極または第二の突
極に通す。【0022】 請求項3における発明において、軸方向に
延出された永久磁石から発生する磁束を収束突起に収束
させて、固定子の第一の突極または第二の突極に通す。【0023】 【実施例】固定子鉄心が12スロットで永久磁石が4極
着磁されたブラシレスDCモータであり、回転子の内側
に回転子を配設したいわゆるインナーロータ型ブラシレ
スDCモータ(以下、単にモータという)を実施例に用
いて説明する。【0024】 本発明における第一の実施例について、図
1〜図14を用いて説明する。【0025】 図1および図2は、本発明の第一の実施例
における回転子鉄心の拡大斜視図である。図3は、本発
明の第一の実施例における回転子鉄心を積層し、永久磁
石を回転子鉄心内に挿入する際の斜視図である。図4
は、本発明の第一の実施例における回転子の斜視図であ
る。図5は、本発明の第一の実施例における固定子の斜
視図である。図6は、本発明における第一の実施例にお
ける回転子と固定子の取付位置、および巻線間の接続を
示した正面図である。図7および図8は、図6における
回転子と固定子間を通る磁束の流れを示した拡大正面図
である。【0026】 図1において、第一の回転子鉄心1aは、
円板状に形成された電磁鋼板の外周から外方向に延出し
た4個の収束突起2と、この収束突起2の内周側に設け
られた4個の磁石固定孔3と、電磁鋼板中央部に設けら
れた円状のシャフト固定孔4とで形成されている。それ
ぞれの収束突起2は、等配に配設され、中心角Aが約6
0゜の扇状に形成されている。磁石固定孔3は、中心角
Bが約90゜の扇状に形成されている。【0027】 図2において、第二の回転子鉄心1bは、
図1における磁石固定孔3間に形成されている接続部5
を切断し、すきまCが設けられており、4個の収束突起
部1cと1個の回転子継鉄部1dに分割されている。そ
の他は、第一の回転子鉄心1aと同一の形状をしてい
る。【0028】 図3において、回転子鉄心6は、積層され
た複数枚の第二の回転子鉄心1bと、この第二の回転子
鉄心1bの両端面に積層された数枚程度の第一の回転子
鉄心1aで構成されている。このような構成にすること
により、永久磁石を磁石固定孔3に固着した後、隣接す
る永久磁石間における干渉を最小限に抑えることができ
る。【0029】 また、永久磁石7a、7bは、筒状の永久
磁石を等間隔で4分割されており、永久磁石7aはN極
に、永久磁石7bは、S極にそれぞれ着磁されている。
そして、磁石固定孔3内に永久磁石7a、7bを挿入し
固着する。 【0030】図4において、回転子8は、永久磁石7が
磁石固定孔3に固着された回転子鉄心6と、シャフト固
定孔4に挿入され固着されたシャフト9で構成されてい
る。【0031】 図5において、固定子鉄心10は、輪状の
継鉄部11の内径側から軸心向きに延出した3個の長方
形状の第一の突極12と、この第一の突極12の間に形
成され、継鉄部11の内径側から軸心向きに延出する幹
極15から左腕極13a、右腕極13bおよび中央極1
3cの3極に枝分かれする3個のΨ字状の第二の突極1
4とで形成されている。【0032】 この固定子鉄心10を積層し、巻線U1、
U2、V1、V2、W1、W2を第一の突極12と第二
の突極14にそれぞれ巻回し、固定子16を構成する。【0033】 図6において、巻線U1は、固定子鉄心1
0の任意の幹極15に巻回されている。巻線U2は、巻
線U1が巻回された幹極15と対向する第一の突極12
と、この第一の突極12と隣接する左腕極13aおよび
右腕極13bに跨って、巻回されている。巻線V1、V
2および巻線W1、W2は、巻線U1、U2と同様に巻
回されている。【0034】 また、巻線に電流を流した際に、巻線U1
が巻回された第二の突極14と、巻線U2が巻回された
第一の突極12、この第一の突極12と隣接する左腕極
13aおよび右腕極とが同極となるように、巻線U1と
巻線U2が直列に接続されている。また、巻線V1と巻
線V2、巻線W1と巻線W2も同様に接続されている。【0035】 図21において、直列に接続された巻線
は、従来例と同様にそれぞれの巻線端末R2、S2、T
2を1点で接続する、いわゆる、Y形結線を形成する。【0036】 図7において、永久磁石7aより発生した
磁束18は、収束突起2に収束され、収束突起2と第二
の突極14との間の空隙を介して、左腕極13a、右腕
極13b、および中央極13cに通され、幹極15に収
束される。【0037】 図8において、永久磁石7aより発生した
磁束18は、収束突起2に収束され、収束突起2と第二
の突極13との間の空隙を介して、第一の突極12、お
よびこの第一の突極12と隣接する左腕極13a、右腕
極13bに通される。【0038】 図9〜図12は、第一の突極および第二の
突極に流れる磁束量の変化、および巻線間にかかる誘起
電圧の変化を説明するために回転子と固定子の位置を示
した配置図である。図13は、第一の突極および第二の
突極に流れる磁束の変化を示したグラフである。図14
は、巻線間にかかる誘起電圧の変化を示したグラフであ
る。【0039】 図9〜図12を用いて、巻線U1、U2が
巻回された第二の突極14および第一の突極12を通る
磁束量の変化、および直列に接続された巻線端末R1、
R2間に発生する誘起電圧について説明する。【0040】 回転子8を矢印D方向に回転させ、N極に
着磁された永久磁石7aと、S極に着磁された永久磁石
7bとを、第二の突極14および第一の突極12に交互
に対向させる。また、図9における回転子8の位置をQ
0、図10における回転子8の位置をQ1、図11にお
ける回転子8の位置をQ2、図12における回転子8の
位置をQ3とする。【0041】 図13において、回転子8がQ0よりQ1
に移動するとき、第二の突極14および第一の突極12
と対向する永久磁石は、S極の永久磁石7bからN極の
永久磁石7aに順次移り変わるため、巻線U1、U2が
巻回されている第二の突極14および第一の突極12を
通る磁束量Φは、−φ1から+φ1に向かって比例しな
がら変化する。【0042】 回転子8がQ1よりQ2に移動するとき、
第二の突極14および第一の突極12と対向する永久磁
石は、N極の永久磁石7aのみのため、巻線U1、U2
が巻回されている第二の突極14および第一の突極12
を通る磁束量Φは、+φ1で一定する。【0043】 回転子8がQ2よりQ3に移動するとき、
第二の突極14および第一の突極12と対向する永久磁
石は、N極の永久磁石7aからS極の永久磁石7bに順
次移り変わるため、巻線U1、U2が巻回されている第
二の突極14および第一の突極12を通る磁束量Φは、
+φ1から−φ1に向かって比例しながら変化する。【0044】 回転子8がQ3よりQ0に移動するとき、
第二の突極14および第一の突極12と対向する永久磁
石は、S極の永久磁石7aのみのため、巻線U1、U2
が巻回されている第二の突極14および第一の突極12
を通る磁束量Φは、−φ1で一定する。【0045】 したがって、回転子8の移動する際に変化
する磁束量Φは、台形波形H1となる。【0046】 図14において、巻線端末R1、R2間に
発生する誘起電圧Vは、第二の突極14および第一の突
極12を通る磁束量の変化に比例するため、回転子8
が、Q0よりQ1に移動するときに誘起電圧+v1が発
生し、回転子8が、Q2よりQ3に移動するときに誘起
電圧−v1が発生する。【0047】 したがって、回転子8の移動する際に変化
する誘起電圧Vは、方形波形J1となる。【0048】 本発明の第二の実施例を図15を用いて説
明する。図15は、本発明の第二の実施例の回転子の斜
視図である。【0049】 図15において、回転子20は、筒状の回
転子鉄心21と、この回転子鉄心21の外周に固着され
た永久磁石22a、22bと、回転子鉄心21の内周に
固着されたシャフト24とで構成されている。永久磁石
22a、22bは、中心角Eが約60゜の扇状の形状を
しており、回転子鉄心21に等配に固着されている。ま
た、永久磁石22aは、N極に、永久磁石22bはS極
にそれぞれ着磁されている。【0050】 この回転子20を第一の実施例における回
転子8と置き換えた場合、第一の突極および第二の突極
に流れる磁束量Φおよび巻線間に発生する誘起電圧Vの
波形は、従来例および第一の実施例と同一の形状のそれ
ぞれ台形波形H2、方形波形J2(図13、図14によ
る)となる。【0051】 以上のように、第一の実施例および第二の
実施例における磁束の波形および誘起電圧波形は、従来
例の波形と同一の形状となるため、同一の駆動方式が可
能となる。【0052】 また、従来のモータの固定子の外径、内
径、および積厚、そして、巻線の巻数を同一にした場
合、本発明の第一の実施例によれば、回転子の構造を考
慮することにより、従来例の永久磁石より発生する磁束
に比べて、収束突起により多くの磁束を収束させること
ができる。【0053】 本発明の第二の実施例によれば、同じ材質
の永久磁石を使用することにより、従来例の巻線が巻回
された歯部に通される磁束の量と同程度の磁束(φ2≒
φ3)を通すことができるため、従来例と同等の誘起電
圧(v2≒v3)を発生させることができる。【0054】 本発明の第三の実施例を図16〜図17を
用いて説明する。図16〜図17は、第一の実施例にお
ける固定子および回転子の縦断面図である。【0055】 図16および図17において、固定子鉄心
10の積厚L1、L2に対して、回転子鉄心6の積厚M
1、M2および永久磁石7a、7bを長くすることによ
り、固定子鉄心10の積厚Fより延出した永久磁石7
a、7bより発生する磁束30、31が収束突起2に収
束して、固定子16側に通される。【0056】 本実施例においては、固定子鉄心が12ス
ロットで永久磁石が4極着磁されているモータについて
述べたが、他に固定子鉄心がnスロットで永久磁石が
(n/3)極着磁されているモータにおいても同等の効
果を得ることができる。(n=12、24、36・・
・)【0057】 【発明の効果】本発明の第一および第三の実施例によ
り、従来よりも磁力を向上させることができるため、高
トルクで高効率のモータを提供することができる。【0058】 本発明の第二の実施例により、従来のモー
タと同等の性能で永久磁石の体積を小さくすることがで
きるため、コストダウンすることができる。また、永久
磁石の材質に希土類などの高価な永久磁石を使用する場
合は、効果は絶大である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brushless DC motor having a rotor and a permanent magnet. 2. Description of the Related Art A stator core has six slots and four permanent magnets.
A so-called inner rotor type brushless DC motor (hereinafter, simply referred to as a motor) which is a brushless DC motor which is magnetized and has a rotor disposed inside the rotor will be described as a conventional example. FIG. 18 is a perspective view of a conventional rotor. FIG. 19 is a perspective view of a conventional stator.
FIG. 20 is a front view showing a conventional mounting position of a rotor and a stator and a connection between windings. FIG.
3 is a wiring diagram of windings. In FIG. 18, a rotor 40 has a rotor core 41 formed in a cylindrical shape, four permanent magnets 42 a and 42 b fixed to the outer periphery of the rotor core 41, and a rotor core 41. And a shaft 43 fixed to the inner periphery. Further, the permanent magnet 42a is magnetized to the N pole, and the permanent magnet 42b is magnetized to the S pole. Each of the permanent magnets 42a and 42b is magnetized at a central angle F of about 90 °. In FIG. 19, a stator iron core 44 has a yoke 45 formed in a ring shape and six T-shaped teeth 46 extending from the inner diameter side of the yoke 45 toward the axis. And formed. The stator 47 is formed by stacking the stator iron cores 44, and six windings U3, U4, V3, V4,
It is formed by winding W3 and W4 respectively. In FIG. 20, a rotor 40 is arranged on the inner peripheral side of a stator 47. Also, the windings U3, U4, V
3, V4, W3 and W4 are:
The winding U3 and the winding U4, the winding V3 and the winding V4, and the winding W3 and the winding W4 are connected in series such that the opposing teeth 46 have the same polarity. In FIG. 21, windings connected in series form a so-called Y-shaped connection in which respective winding terminals R4, S4 and T4 are connected at one point. FIGS. 22 to 25 are layout diagrams showing the positions of the rotor and the stator for explaining the change in the magnetic flux flowing through the teeth and the change in the induced voltage applied between the windings. FIG.
6 is a graph showing a change in magnetic flux flowing through the teeth.
FIG. 27 is a graph showing a change in the induced voltage applied between the windings. Referring to FIGS. 22 to 25, windings U3, U4
The change in the amount of magnetic flux passing through the toothed portion 46 wound by the winding and the induced voltage generated between the winding terminals R3 and R4 connected in series will be described. [0010] By rotating the rotor 40 in the direction of arrow G, the permanent magnet 42 a magnetized to the north pole and the permanent magnet 42 b magnetized to the south pole are alternately arranged on the teeth 46 of the stator 47. Make them face each other. The position of the rotor 40 in FIG. 22 is P0, the position of the rotor 40 in FIG. 23 is P1, the position of the rotor 40 in FIG. 24 is P2, and the position of the rotor 40 in FIG. 25 is P3. In FIG. 26, the position of the rotor 40 is P0
When moving further to P1, the permanent magnet opposed to the tooth portion 46 sequentially changes from the S-pole permanent magnet 42b to the N-pole permanent magnet 42a, so that the amount of magnetic flux Φ passing through the tooth portion 46 is -φ.
It changes proportionally from 3 toward + φ3 . When the position of the rotor 40 moves from P1 to P2, the permanent magnet opposing the tooth portion 46 is only the N-pole permanent magnet 42a, so the amount of magnetic flux Φ passing through the tooth portion 46 is + φ
Constant at 3. When the position of the rotor 40 moves from P2 to P3, the permanent magnets facing the teeth 46 are sequentially shifted from the N-pole permanent magnets 42a to the S-pole permanent magnets 42b, and pass through the teeth 46. The amount of magnetic flux Φ changes proportionally from + φ3 to −φ3. When the position of the rotor 40 moves from P3 to P0, the permanent magnet facing the tooth portion 46 is only the S-pole permanent magnet 42a, so the amount of magnetic flux Φ passing through the tooth portion 46 is -φ.
Constant at 3. Therefore, the amount of magnetic flux Φ that changes when the rotor 40 moves has a trapezoidal waveform H3. In FIG. 27, since the induced voltage V generated between the winding terminals R3 and R4 is proportional to the change in the amount of magnetic flux passing through the teeth 46, the induced voltage V is induced when the rotor 40 moves from P0 to P1. When the voltage + v3 is generated and the rotor 40 moves from P2 to P3, an induced voltage -v3 is generated. Therefore, the induced voltage V that changes when the rotor 40 moves has a square waveform J3. When a motor using a stator core as in the above-described conventional example is driven by a 120 ° (electrical angle) energizing drive system, the center width of the magnetized width of one pole is reduced. About 90
It is necessary to use a permanent magnet magnetized to ゜ (mechanical angle). Further, when increasing the output of the motor without changing the size of the stator, it is necessary to use an expensive permanent magnet having a high magnetic flux density. Therefore, the brush of the present invention is provided.
DC motors are fan-shaped outward from the periphery of the rotor core.
Is formed on the laminated iron core.
Rotor with permanent magnet embedded in fan-shaped hole and formed on outer periphery
Extending in the axial direction from the ring-shaped yoke
The first salient pole and the yoke extend from the yoke section toward the axis,
The winding is applied to the stator core with the
Brush that is driven by 120 °
In a DC motor, the rotor extends outward.
First rotation where the fan-shaped converging projection and the yoke are connected
The second part where the punching plate, the converging projection and the yoke are divided
A plurality of rotor blanks.
The first rotor blank is laminated on both sides of the laminate.
Layer and the thickness of the rotor blank and the length of the permanent magnet
Increased magnetic force due to longer length than stator
To provide a high-torque, high-efficiency motor.
Can be offered. According to the first aspect of the present invention, the magnetic flux generated from the permanent magnet is applied to the convergent projection provided on the outer surface of the permanent magnet, facing the first salient pole or the second salient pole of the stator. It is converged on the convergent projection. Then, the magnetic flux is passed through the first salient pole or the second salient pole of the stator via the gap. According to the second aspect of the present invention, the magnetic flux generated from the permanent magnet is passed through the first salient pole or the second salient pole of the stator. According to the third aspect of the present invention, the magnetic flux generated from the permanent magnet extended in the axial direction is converged on the converging projection and passed through the first salient pole or the second salient pole of the stator. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A brushless DC motor in which a stator core has 12 slots and permanent magnets are magnetized in four poles , and a so-called inner rotor type brushless DC motor (hereinafter, referred to as a DC motor) having a rotor disposed inside a rotor. This will be described with reference to an embodiment. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 and FIG. 2 is an enlarged perspective view of the rotor core in the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view when the rotor cores according to the first embodiment of the present invention are stacked and a permanent magnet is inserted into the rotor cores. FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a rotor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of the stator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a front view showing the mounting positions of the rotor and the stator and the connection between the windings in the first embodiment of the present invention. 7 and 8 are enlarged front views showing the flow of magnetic flux passing between the rotor and the stator in FIG. In FIG . 1, the first rotor core 1a has
Four converging projections 2 extending outward from the outer periphery of the disk-shaped electromagnetic steel sheet, four magnet fixing holes 3 provided on the inner peripheral side of the converging projection 2, And a circular shaft fixing hole 4 provided in the portion. The respective converging projections 2 are arranged at equal intervals, and the central angle A is about 6
It is formed in a fan shape of 0 °. The magnet fixing hole 3 is formed in a fan shape with a central angle B of about 90 °. In FIG . 2, the second rotor core 1b has
Connection part 5 formed between magnet fixing holes 3 in FIG.
And is provided with a clearance C, which is divided into four converging projections 1c and one rotor yoke 1d. Others have the same shape as the first rotor core 1a. In FIG . 3, a rotor core 6 is composed of a plurality of laminated second rotor cores 1b, and several first rotor cores 1b laminated on both end surfaces of the second rotor core 1b. It is composed of a rotor core 1a. With such a configuration, after the permanent magnets are fixed to the magnet fixing holes 3, interference between adjacent permanent magnets can be minimized. The permanent magnets 7a and 7b are formed by dividing a cylindrical permanent magnet into four parts at equal intervals. The permanent magnet 7a is magnetized to the N pole and the permanent magnet 7b is magnetized to the S pole.
Then, the permanent magnets 7a and 7b are inserted and fixed in the magnet fixing holes 3. Referring to FIG. 4, a rotor 8 includes a rotor core 6 having a permanent magnet 7 fixed to a magnet fixing hole 3 and a shaft 9 inserted and fixed to a shaft fixing hole 4. In FIG . 5, the stator core 10 comprises three rectangular first salient poles 12 extending in the axial direction from the inner diameter side of the ring-shaped yoke portion 11, and the first salient poles. 12, a left pole 13 a, a right pole 13 b, and a center pole 1 extending from the inner diameter side of the yoke 11 and extending in the axial direction from the trunk pole 15.
Three c-shaped second salient poles 1 branched to three poles 3c
4. [0032] and laminating the stator core 10, the winding U1,
U2, V1, V2, W1, and W2 are wound around the first salient pole 12 and the second salient pole 14, respectively, to form the stator 16. In FIG . 6, the winding U1 is a stator core 1
0 is wound around an arbitrary pole 15. The winding U2 has a first salient pole 12 facing the main pole 15 around which the winding U1 is wound.
And wound over the left arm pole 13 a and the right arm pole 13 b adjacent to the first salient pole 12. Windings V1, V
2 and the windings W1, W2 are wound in the same manner as the windings U1, U2. [0034] In addition, when a current flows in the winding, winding U1
Is wound, the first salient pole 12 around which the winding U2 is wound, and the left arm pole 13a and the right arm pole adjacent to the first salient pole 12 have the same pole. As described above, the winding U1 and the winding U2 are connected in series. Also, the winding V1 and the winding V2, and the winding W1 and the winding W2 are connected in the same manner. In FIG . 21, the windings connected in series have respective winding terminals R2, S2, T
A so-called Y-shaped connection, in which the two are connected at one point, is formed. In FIG . 7, the magnetic flux 18 generated from the permanent magnet 7a is converged on the converging projection 2 and passes through the gap between the converging projection 2 and the second salient pole 14 to form the left arm pole 13a and the right arm pole 13b. , And through the central pole 13c and converges on the trunk pole 15. In FIG . 8, the magnetic flux 18 generated from the permanent magnet 7a is converged on the converging projection 2 and passes through the gap between the converging projection 2 and the second salient pole 13 so that the first salient pole 12, And, it passes through the left arm pole 13a and the right arm pole 13b adjacent to the first salient pole 12. [0038] 9 to 12, the change in magnetic flux amount flowing in the first salient poles and second salient poles, and the position of the rotor and the stator in order to explain this change in induced voltage between the windings FIG. FIG. 13 is a graph showing changes in magnetic flux flowing through the first salient pole and the second salient pole. FIG.
Is a graph showing a change in induced voltage applied between windings. [0039] with reference to FIGS. 9 to 12, the windings U1, U2 change in magnetic flux passing through the second salient pole 14 and the first salient pole 12 wound and connected windings in series Terminal R1,
The induced voltage generated between R2 will be described. The rotor 8 is rotated in the direction of arrow D, and the permanent magnet 7a magnetized to the north pole and the permanent magnet 7b magnetized to the south pole are connected to the second salient pole 14 and the first salient pole. The poles 12 are alternately opposed. Further, the position of the rotor 8 in FIG.
0, the position of the rotor 8 in FIG. 10 is Q1, the position of the rotor 8 in FIG. 11 is Q2, and the position of the rotor 8 in FIG. 12 is Q3. In FIG . 13, the rotor 8 is shifted from Q0 to Q1.
Move to the second salient pole 14 and the first salient pole 12
Since the permanent magnets facing each other sequentially change from the S-pole permanent magnet 7b to the N-pole permanent magnet 7a, the second salient pole 14 and the first salient pole 12 around which the windings U1 and U2 are wound are connected. The amount of magnetic flux Φ passing therethrough changes proportionally from −φ1 to + φ1. When the rotor 8 moves from Q1 to Q2,
Since the permanent magnet facing the second salient pole 14 and the first salient pole 12 is only the N-pole permanent magnet 7a, the windings U1, U2
Is wound around the second salient pole 14 and the first salient pole 12
Is constant at + φ1. When the rotor 8 moves from Q2 to Q3,
Since the permanent magnet facing the second salient pole 14 and the first salient pole 12 sequentially changes from the N-pole permanent magnet 7a to the S-pole permanent magnet 7b, the first and second windings U1, U2 are wound. The amount of magnetic flux Φ passing through the second salient pole 14 and the first salient pole 12 is
It changes proportionally from + φ1 to −φ1. When the rotor 8 moves from Q3 to Q0,
Since the permanent magnets facing the second salient pole 14 and the first salient pole 12 are only the permanent magnets 7a of the S pole, the windings U1, U2
Is wound around the second salient pole 14 and the first salient pole 12
Is constant at -φ1. [0045] Thus, the amount of magnetic flux Φ that changes upon movement of the rotor 8, a trapezoidal waveform H1. In FIG . 14, the induced voltage V generated between the winding terminals R1 and R2 is proportional to the change in the amount of magnetic flux passing through the second salient pole 14 and the first salient pole 12, so that the rotor 8
However, an induced voltage + v1 is generated when moving from Q0 to Q1, and an induced voltage -v1 is generated when the rotor 8 moves from Q2 to Q3. [0047] Thus, the induced voltage V which varies during movement of the rotor 8 is a square waveform J1. A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a perspective view of a rotor according to the second embodiment of the present invention. In FIG . 15, the rotor 20 is fixed to a cylindrical rotor core 21, permanent magnets 22a and 22b fixed to the outer periphery of the rotor core 21, and an inner periphery of the rotor core 21. And a shaft 24. The permanent magnets 22a and 22b have a fan shape with a center angle E of about 60 °, and are fixed to the rotor core 21 at equal intervals. The permanent magnet 22a is magnetized to the N pole, and the permanent magnet 22b is magnetized to the S pole. When the rotor 20 is replaced with the rotor 8 in the first embodiment, the waveform of the magnetic flux Φ flowing through the first salient pole and the second salient pole and the induced voltage V generated between the windings Are a trapezoidal waveform H2 and a square waveform J2 (see FIGS. 13 and 14) having the same shapes as those of the conventional example and the first embodiment, respectively. As described above, since the waveform of the magnetic flux and the waveform of the induced voltage in the first embodiment and the second embodiment have the same shape as the waveform of the conventional example, the same driving method is possible. [0052] The outer diameter of the stator of a conventional motor, an inner diameter, and lamination thickness, and, when the number of turns of the windings in the same, according to a first embodiment of the present invention, the structure of the rotor By taking this into consideration, more magnetic flux can be converged on the converging projection than on the magnetic flux generated from the permanent magnet of the conventional example. According to a second embodiment of the [0053] present invention, by using a permanent magnet of the same material, the amount and comparable magnetic flux of the magnetic flux conventional winding is passed through the teeth wound (Φ2 ≒
φ3), it is possible to generate an induced voltage (v2 ≒ v3) equivalent to the conventional example. A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 and 17 are longitudinal sectional views of the stator and the rotor in the first embodiment. In FIGS. 16 and 17, the thickness M1 of the rotor core 6 is compared with the thickness L1 and L2 of the stator core 10.
1, M2 and the permanent magnets 7a and 7b are lengthened, so that the permanent magnets 7 extending from the thickness F of the stator core 10
Magnetic fluxes 30 and 31 generated from a and 7b converge on the converging projection 2 and pass through the stator 16 side. In this embodiment, a motor having a stator core of 12 slots and a permanent magnet of four poles has been described. The same effect can be obtained in a magnetized motor. (N = 12, 24, 36 ...
The first and third embodiment of a.) [0057] The present invention, it is possible to improve the magnetic force than the prior art, it is possible to provide a high efficiency of the motor at a high torque. [0058] The second embodiment of the present invention, it is possible to reduce the volume of the permanent magnet in the conventional motor performance equivalent, it can be cost. Further, when an expensive permanent magnet such as a rare earth is used as the material of the permanent magnet, the effect is extremely large.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第一の実施例における回転子鉄心の拡
大斜視図。 【図2】本発明の第一の実施例における回転子鉄心の拡
大斜視図。 【図3】本発明の第一の実施例における回転子鉄心内に
永久磁石挿入する際の斜視図。 【図4】本発明の第一の実施例における回転子の斜視
図。 【図5】本発明の第一の実施例における固定子の斜視
図。 【図6】本発明における第一の実施例における回転子と
固定子の取付位置、および巻線の接続を示した正面図。 【図7】図6における回転子と固定子間を通る磁束の流
れの一部を示した図。 【図8】図6における回転子と固定子間を通る磁束の流
れの一部を示した図。 【図9】第一の突極および第二の突極に流れる磁束の変
化、および巻線間にかかる誘起電圧の変化を説明するた
めに回転子と固定子の位置を示した配置図。 【図10】第一の突極および第二の突極に流れる磁束の
変化、および巻線間にかかる誘起電圧の変化を説明する
ために回転子と固定子の位置を示した配置図。 【図11】第一の突極および第二の突極に流れる磁束の
変化、および巻線間にかかる誘起電圧の変化を説明する
ために回転子と固定子の位置を示した配置図。 【図12】第一の突極および第二の突極に流れる磁束の
変化、および巻線間にかかる誘起電圧の変化を説明する
ために回転子と固定子の位置を示した配置図。 【図13】第一の突極および第二の突極に流れる磁束の
変化を示したグラフ。 【図14】巻線間にかかる誘起電圧の変化を示したグラ
フ。 【図15】本発明の第二の実施例の回転子の斜視図。 【図16】第一の実施例における固定子および回転子の
縦断面図。 【図17】第一の実施例における固定子および回転子の
縦断面図。 【図18】従来における回転子の斜視図。 【図19】従来における固定子の斜視図。 【図20】従来における回転子と固定子の取り付け位
置、および巻線間の接続を示した正面図。 【図21】巻線の配線図。 【図22】歯部に流れる磁束の変化、および巻線間にか
かる誘起電圧の変化を説明するために回転子と固定子の
位置を示した配置図。 【図23】歯部に流れる磁束の変化、および巻線間にか
かる誘起電圧の変化を説明するために回転子と固定子の
位置を示した配置図。 【図24】歯部に流れる磁束の変化、および巻線間にか
かる誘起電圧の変化を説明するために回転子と固定子の
位置を示した配置図。 【図25】歯部に流れる磁束の変化、および巻線間にか
かる誘起電圧の変化を説明するために回転子と固定子の
位置を示した配置図。 【図26】歯部に流れる磁束の変化を示したグラフ。 【図27】巻線間にかかる誘起電圧の変化を示したグラ
フ。 【符号の説明】 1a・・・第一の回転子鉄心 1b・・・第二の回転
子鉄心 2・・・収束突起 6・・・回転子鉄心 7a、7b、22a、22b、42a、42b・・・永
久磁石 8、20、40・・・回転子 9、24、43・・・
シャフト 10、44・・・固定子鉄心 12・・・第一の突極 13a・・・左腕極 13b・・・右腕極 13c
・・・中央極 14・・・第二の突極 15・・・幹極 16、4
7・・・固定子 18、30、31・・・磁束 46・・・歯部 U1、U2、U3、U4・・・巻線 V1、V2、V
3、V4・・・巻線 W1、W2、W3、W4・・・巻線
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an enlarged perspective view of a rotor core according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged perspective view of a rotor core according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view when a permanent magnet is inserted into the rotor core in the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a perspective view of a rotor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view of a stator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a front view showing a mounting position of a rotor and a stator and connection of windings in the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a part of a flow of a magnetic flux passing between a rotor and a stator in FIG. 6; FIG. 8 is a diagram showing a part of the flow of magnetic flux passing between the rotor and the stator in FIG. 6; FIG. 9 is an arrangement diagram showing positions of a rotor and a stator for explaining a change in magnetic flux flowing through a first salient pole and a second salient pole, and a change in an induced voltage applied between windings. FIG. 10 is an arrangement diagram showing positions of a rotor and a stator for explaining a change in magnetic flux flowing through a first salient pole and a second salient pole, and a change in an induced voltage applied between windings. FIG. 11 is an arrangement diagram showing positions of a rotor and a stator for explaining a change in magnetic flux flowing through a first salient pole and a second salient pole, and a change in an induced voltage applied between windings. FIG. 12 is a layout diagram showing positions of a rotor and a stator for explaining a change in magnetic flux flowing through a first salient pole and a second salient pole, and a change in an induced voltage applied between windings. FIG. 13 is a graph showing a change in magnetic flux flowing through a first salient pole and a second salient pole. FIG. 14 is a graph showing a change in induced voltage applied between windings. FIG. 15 is a perspective view of a rotor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a stator and a rotor according to the first embodiment. FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a stator and a rotor according to the first embodiment. FIG. 18 is a perspective view of a conventional rotor. FIG. 19 is a perspective view of a conventional stator. FIG. 20 is a front view showing a conventional mounting position of a rotor and a stator and a connection between windings. FIG. 21 is a wiring diagram of a winding. FIG. 22 is an arrangement diagram showing positions of a rotor and a stator for explaining a change in a magnetic flux flowing through a tooth portion and a change in an induced voltage applied between windings. FIG. 23 is an arrangement diagram showing positions of a rotor and a stator for explaining a change in magnetic flux flowing through a tooth portion and a change in an induced voltage applied between windings. FIG. 24 is an arrangement diagram showing positions of a rotor and a stator for explaining a change in a magnetic flux flowing through a tooth portion and a change in an induced voltage applied between windings. FIG. 25 is an arrangement diagram showing positions of a rotor and a stator for explaining a change in a magnetic flux flowing through a tooth portion and a change in an induced voltage applied between windings. FIG. 26 is a graph showing a change in magnetic flux flowing through a tooth portion. FIG. 27 is a graph showing a change in induced voltage applied between windings. [Description of Signs] 1a: first rotor core 1b: second rotor core 2: converging projection 6: rotor cores 7a, 7b, 22a, 22b, 42a, 42b ..Permanent magnets 8, 20, 40 ... rotors 9, 24, 43 ...
Shafts 10, 44: stator core 12: first salient pole 13a: left arm pole 13b: right arm pole 13c
... Center pole 14 ... Second salient pole 15 ... Stem pole 16,4
7 ... stator 18, 30, 31 ... magnetic flux 46 ... tooth part U1, U2, U3, U4 ... winding V1, V2, V
3, V4 ... winding W1, W2, W3, W4 ... winding

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】回転子鉄心の周縁から外方向に扇状に延出
した収束突起を設け、積層された鉄心に形成された扇状
孔に永久磁石を埋設した回転子と、 外周部に形成されたリング状の継鉄部から軸心向きに延
出する複数の第一突極と、前記継鉄部から軸心向きに延
出し、ψ字状をした複数の第二突極とを備えた固定子コ
アに巻線を施した固定子とからなり、120゜通電駆動
されるブラシレスDCモータにおいて、 回転子は、外方向に延出した扇状の収束突起部と継鉄部
とが連結されている第一回転子抜板と、収束突起部と継
鉄部とが分割されている第二回転子抜板とからなり、前
記第二回転子抜板が複数枚積層され、この積層体の両側
面に前記第一回転子抜板が積層され、 かつ、回転子抜板の積厚と永久磁石の長さとを固定子の
積厚よりも長くした ことを特徴とするブラシレスDCモ
ータ。
(57) [Claims] [Claim 1] A fan extending outward from the periphery of the rotor core.
With a convergent projection, and a fan shape formed on a laminated iron core
The rotor extends in the axial direction from the rotor with the permanent magnet embedded in the hole and the ring-shaped yoke formed on the outer periphery.
A plurality of first salient poles extending from the yoke portion in an axial direction.
Stator core with a plurality of salient poles
(A) It is composed of a stator with windings and is driven by 120 °
In a brushless DC motor, the rotor includes a fan-shaped converging projection extending outward and a yoke.
And the converging projection
It consists of a second rotor blank that is split with an iron part,
A plurality of second rotor blanks are laminated, and both sides of the laminate are
The first rotor blank is laminated on the surface, and the thickness of the rotor blank and the length of the permanent magnet are determined by the stator
A brushless DC motor characterized by being longer than the stack thickness .
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