JP3748037B2 - ブラシレスモータ及び空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブラシレスモータに用いるプラスチックマグネットを軸と一体成形して形成されるブラシレスモータの回転子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５、６は、プラスチックマグネットを軸と一体成形して形成された従来のブラシレスモータの回転子を示す図であり、図５は主磁極部の磁極を示す側面図、図６は位置検出用磁極部の磁極を示す平面図である。図５、６において、１は主磁極部、２は位置検出用磁極部、３は連結部、４は軸である。
【０００３】
図７は従来のブラシレスモータの断面図である。図７において、５は回転子、６は軸受、７は鉄心、８は磁気センサ、９は基板、１０は固定子、１１はブラケットである。
【０００４】
図８は従来のブラシレスモータの回転子を着磁する着磁装置の断面図である。図８において、１２は着磁ヨーク、１３はフレーム、１７は主着磁部、１８は位置検出用着磁部である。
【０００５】
図５、６において、プラスチックマグネットを軸と一体成形して形成した従来のブラシレスモータの回転子は、主磁極部１、位置検出用磁極部２、連結部３、軸４で構成される。主磁極部１の端面に位置検出用磁極部２が配置され、連結部３を介して軸４と一体になっており、熱可塑性樹脂に磁性体粉を混合したプラスチックマグネットを極配向して成形する。位置検出用磁極部２は主磁極部１の外径より小さく、主磁極部１と位置検出用磁極部２のＮ極、Ｓ極は互いに一致し、かつ、主磁極部１は軸４に略直角に、位置検出用磁極部２は略軸方向に配向、着磁される。
【０００６】
従来のブラシレスモータの回転子の着磁は図８の着磁装置で行われる。着磁装置は断面Ｌ字形で巻線が施された着磁ヨーク１２とフレーム１３からなり、断面Ｌ字形の着磁ヨーク１２は回転子５の主磁極部１を着磁する主着磁部１７と位置検出用磁極部２を着磁する位置検出用着磁部１８で構成される。回転子５は断面Ｌ字形の着磁ヨーク１２の位置検出用着磁部１８側が位置検出磁極部２となるよう着磁装置の中空部に挿入され、着磁ヨーク１２の巻線に瞬間的に大電流を流すことで着磁される。ここで、主磁極部１は着磁ヨーク１２の主着磁部１７からの磁束により軸４に略直角に、位置検出用磁極部２は着磁ヨーク１２の位置検出用着磁部１８からの磁束により略軸方向に、同時に着磁される。
【０００７】
従来のブラシレスモータを図７に示す。図７において、巻線を施した鉄心７に軸方向の磁束により動作するように磁気センサ８を取り付けた基板９が固定され、熱硬化性樹脂で一体に成形し固定子１０とする。この固定子１０の内側の中空部に位置検出用磁極部２が磁気センサ８を取り付けた基板９側になるよう軸受６を設けた回転子５を挿入し、固定子１０とブラケット１１で軸受６を保持する。固定子１０の鉄心７と回転子５は、固定子１０の鉄心７の軸方向中心と回転子５の主磁極部１の軸方向中心が一致する位置関係となっている。位置検出用磁極部２を主磁極部１の外径より小さくしたことで固定子１０鉄心７への位置検出用磁極部２の磁束の影響は小さく、固定子１０の鉄心７と回転子５の磁気中心は、前記機械的中心と等しくなり、軸方向振動が発生しにくい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブラシレスモータの回転子、ブラシレスモータは以上のように構成されているので、磁気センサ８により位置検出用磁極部２の磁極位置を検出することで主磁極部１の位置に対し最適な通電タイミングで巻線に通電、モータを運転し、最適な制御をしていた。位置検出用磁極部２の磁極位置を検出することで主磁極部１の位置検出を行うため、主磁極部１と位置検出用磁極部２のＮ極、Ｓ極は互いに一致する必要がある。
【０００９】
従来のブラシレスモータの回転子では、主磁極部１と位置検出用磁極部２を略直角に、かつ主磁極部１と位置検出用磁極部２のＮ極、Ｓ極は互いに一致させ配向、着磁する必要があり、特にプラスチックマグネットを成形する金型内で主磁極部１と位置検出用磁極部２を配向させるそれぞれの磁場の位相精度、かつ主磁極部１と位置検出用磁極部２を着磁する着磁ヨーク１２の位相精度が要求される。
【００１０】
主磁極部１と位置検出用磁極部２の各極の位相精度が不足すると、位置検出用磁極部２の位置を検出することで得られる主磁極部１の位置と実際の主磁極部１の位置にズレが生じ、すなわち主磁極部１の位置に対し最適な通電タイミングで巻線に通電できなくなり、異音、振動の発生、特性低下が問題になることがある。
【００１１】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、主磁極部と位置検出用磁極部の位相精度を向上したブラシレスモータの回転子、低振動、低騒音化、特性を向上したブラシレスモータを得ることを目的する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るブラシレスモータは、巻線を施した鉄心に軸方向の磁束により動作するように磁気センサを取り付けた基板が固定され、熱硬化性樹脂で一体に成形した固定子を設け、この固定子の内側の中空部に位置検出用磁極部が磁気センサを取り付けた基板側になるように軸受を設けた回転子を挿入し、固定子とブラケットで軸受を保持するブラシレスモータにおいて、回転子として、位置検出用磁極部と主磁極部を極配向したプラスチックマグネットで一体に成形したブラシレスモータの回転子であり、位置検出用磁極部は、主磁極部の端面に配置され、位置検出用磁極部の外径が主磁極部の外径よりも小さく、主磁極部と位置検出用磁極部のＮ極、Ｓ極は互いに一致し、主磁極部と同様に軸方向に対して略直角に同時に着磁し、主磁極部と位置検出用磁極部の位相精度を向上させたブラシレスモータの回転子を用いると共に、磁気センサが位置検出用磁極部の軸方向漏れ磁束を検出し、磁気センサを固定子より離し、固定子の鉄心が発する磁束に平行に配置するものである。
【００１５】
この発明に係る空気調和機は、冷凍サイクルを備えた空気調和機において、請求項１記載のブラシレスモータを送風機に用いたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。
図１は実施の形態１を示す図で、主磁極部、位置検出用磁極部の磁極を示す側面図である。図１において、１は主磁極部、２は位置検出用磁極部、３は連結部、４は軸である。
【００１７】
図１において、プラスチックマグネットを軸と一体成形して形成したブラシレスモータの回転子は、主磁極部１、位置検出用磁極部２、連結部３、軸４で構成される。主磁極部１の端面に位置検出用磁極部２が配置され、連結部３を介して軸４と一体になっており、熱可塑性樹脂に磁性体粉を混合したプラスチックマグネットを極配向して軸と一体に成形したものである。位置検出用磁極部２は主磁極部１の外径より小さく、主磁極部１と位置検出用磁極部２のＮ極、Ｓ極は互いに一致し、かつ、主磁極部１、位置検出用磁極部２ともに軸４に略直角に極配向して成形される。主磁極部１と位置検出磁極部２が同方向の磁場で配向、着磁されるため、主磁極部１、位置検出用磁極部２のそれぞれ対応したＮ、Ｓ極の位相精度が向上する。
【００１８】
このように構成することで、主磁極部１、位置検出用磁極部２のそれぞれ対応したＮ、Ｓ極の位相精度が向上した回転子とすることができる。
【００１９】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について図面を参照して説明する。
図２は実施の形態２を示す図で、実施の形態１の回転子を用いたブラシレスモータの断面図である。図２において、５は回転子、６は軸受、７は鉄心、８は磁気センサ、９は基板、１０は固定子、１１はブラケットである。なお、図１と同一部分は同一符号とし、説明を省略する。
【００２０】
図２において、巻線を施した鉄心７に軸方向の磁束により動作するように磁気センサ８を取り付けた基板９が固定され、熱硬化性樹脂で一体に成形し固定子１０とする。この固定子１０の内側の中空部に位置検出用磁極部２が磁気センサ８を取り付けた基板９側になるように軸受６を設けた回転子５を挿入し、固定子１０とブラケット１１で軸受６を保持する。
【００２１】
固定子１０の鉄心７と回転子５は、固定子１０の鉄心７の軸方向中心と回転子５の主磁極部１の軸方向中心が一致する位置関係となっている。位置検出用磁極部２を主磁極部１の外径より小さくしたことで固定子１０の鉄心７への位置検出用磁極部２の磁束の影響は小さく、固定子１０の鉄心７と回転子５の磁気中心は前記機械的中心と等しくなり、軸方向振動が発生しにくい。
【００２２】
また、磁気センサ８は位置検出用磁極部２の外周側端面に近接するよう配置され、位置検出用磁極部２の端面側への漏れ磁束（矢印Ａ）を検出する。磁気センサ８を固定子１０の鉄心７より離し、固定子１０の鉄心７が発する磁束に平行な配置となるので、固定子鉄心の漏れ磁束の影響を小さくできる。
【００２３】
このように構成することで、回転子の位置検出用磁極部２の漏れ磁束により磁気センサ８が位置検出磁極部２の位置を検出することができる。また、主磁極部１、位置検出用磁極部２のそれぞれ対応したＮ、Ｓ極の位相精度が向上した回転子を用い、この回転子の位置検出用磁極部２の位置を検出する、すなわち主磁極部１の位置検出精度が向上され、この精度が向上した主磁極部１の位置に対し最適な通電タイミングで巻線に通電、モータを運転し、最適な制御を行うことで、低振動、低騒音、特性向上が可能となる。
【００２４】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について図面を参照して説明する。
図３は実施の形態３を示す図で、実施の形態１の回転子を着磁する着磁装置の断面図である。図３において、１２は着磁ヨーク、１３はフレームである。なお、図１と同一部分は同一符号とし、説明を省略する。
【００２５】
図３において、着磁装置は円筒状の着磁ヨーク１２とフレーム１３で構成され、円筒状の着磁ヨーク１２の軸方向長さは、回転子５の主磁極部１と位置検出用磁極部２を合わせた長さより長くなっている。回転子５は着磁装置の中空部に挿入され、着磁ヨーク１２の巻線に瞬間的に大電流を流すことで着磁される。ここで、主磁極部１と位置検出用磁極部２は、ともに円筒状の着磁ヨーク１２からの磁束により軸に略直角に、同時に着磁される。
【００２６】
このように構成することで、主磁極部１、位置検出用磁極部２のそれぞれ対応したＮ、Ｓ極の位相精度が向上した回転子５を着磁することができる。
【００２７】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４について図面を参照して説明する。
図４は実施の形態４を示す図で、空気調和機の構成図である。図４において、１４は空気調和機の室内機、１５は空気調和機の室外機、１６は前記実施の形態２のブラシレスモータにより駆動される送風機である。
【００２８】
室内機１４は室外機１５に接続され、室内機１４、室外機１５には前記実施の形態２のブラシレスモータにより駆動される送風機１６を有している。
近年の空気調和機は、低騒音、高効率化が進んでおり、前記実施の形態２のブラシレスモータを空気調和機の主用部品である送風機用電動機として用いることは好適である。
【００２９】
このように構成することで、空気調和機の送風機は品質が向上し、低騒音、高効率が図れる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明に係るブラシレスモータは、回転子として、位置検出用磁極部と主磁極部を極配向したプラスチックマグネットで一体に成形したブラシレスモータの回転子であり、位置検出用磁極部は、主磁極部の端面に配置され、位置検出用磁極部の外径が主磁極部の外径よりも小さく、主磁極部と位置検出用磁極部のＮ極、Ｓ極は互いに一致し、主磁極部と同様に軸方向に対して略直角に同時に着磁し、主磁極部と位置検出用磁極部の位相精度を向上させたブラシレスモータの回転子を用いると共に、磁気センサが位置検出用磁極部の軸方向漏れ磁束を検出し、磁気センサを固定子より離し、固定子の鉄心が発する磁束に平行に配置するので、主磁極部、位置検出用磁極部のそれぞれ対応したＮ、Ｓ極の位相精度が向上した回転子の位置検出用磁極部の位置を検出することにより主磁極部の位置検出精度が向上され、この精度が向上した主磁極部の位置に対し最適な通電タイミングで巻線に通電、モータを運転し、最適な制御を行うことで、低振動、低騒音、特性向上が可能となるブラシレスモータの低振動、低騒音、特性向上が可能となる。また、磁気センサを固定子の鉄心より離し、固定子の鉄心が発する磁束に平行な配置となるので、固定子鉄心の漏れ磁束の影響を小さくできる。
【００３３】
この発明に係る空気調和機は、請求項１記載のブラシレスモータを送風機に用いたことにより、送風機の低振動、低騒音、特性向上が可能になり、空気調和機の低騒音、高効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１を示す図で、ブラシレスモータの回転子の主磁極部、位置検出磁極部の磁極を示す側面図である。
【図２】 実施の形態２を示す図で、ブラシレスモータの断面図である。
【図３】 実施の形態３を示す図で、着磁装置の断面図である。
【図４】 実施の形態４を示す図で、空気調和機の構成図である。
【図５】 従来のブラシレスモータの回転子における主磁極部の磁極を示す側面図である。
【図６】 従来のブラシレスモータの回転子における位置検出磁極部の磁極を示す平面図である。
【図７】 従来のブラシレスモータの断面図である。
【図８】 従来のブラシレスモータの回転子における着磁装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 主磁極部、２ 位置検出用磁極部、３ 連結部、４ 軸、５ 回転子、６軸受、７ 鉄心、８ 磁気センサ、９ 基板、１０ 固定子、１１ ブラケット、１２ 着磁ヨーク、１３ フレーム、１４ 空気調和機の室内機、１５ 空気調和機の室外機、１６ 送風機。

Claims (2)

1. 巻線を施した鉄心に軸方向の磁束により動作するように磁気センサを取り付けた基板が固定され、熱硬化性樹脂で一体に成形した固定子を設け、この固定子の内側の中空部に位置検出用磁極部が前記磁気センサを取り付けた基板側になるように軸受を設けた回転子を挿入し、前記固定子とブラケットで軸受を保持するブラシレスモータにおいて、
   前記回転子として、位置検出用磁極部と主磁極部を極配向したプラスチックマグネットで一体に成形したブラシレスモータの回転子であり、前記位置検出用磁極部は、前記主磁極部の端面に配置され、前記位置検出用磁極部の外径が前記主磁極部の外径よりも小さく、前記主磁極部と前記位置検出用磁極部のＮ極、Ｓ極は互いに一致し、前記主磁極部と同様に軸方向に対して略直角に同時に着磁し、前記主磁極部と前記位置検出用磁極部の位相精度を向上させたブラシレスモータの回転子を用いると共に、前記磁気センサが前記位置検出用磁極部の軸方向漏れ磁束を検出し、前記磁気センサを前記固定子より離し、前記固定子の鉄心が発する磁束に平行に配置することを特徴とするブラシレスモータ。
2. 冷凍サイクルを備えた空気調和機において、請求項１記載のブラシレスモータを送風機に用いたことを特徴とする空気調和機。

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