JP4124215B2 - Brushless motor - Google Patents

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Description

本発明は、ロータに異方性希土類ボンド磁石を設けたブラシレスモータに関する。 The present invention relates to a brushless motor provided with an anisotropic rare earth bonded magnet in the rotor.

従来から、ブラシレスモータには、ＩＰＭモータとＳＰＭモータとが知られている。ＩＰＭモータとしては、希土類系焼結磁石をロータの中に埋め込んだ構造が知られている。ＩＰＭモータにおいては、珪素鋼板を磁気回路に主として使用するため、電気角の変化に伴う表面磁束の分布において突極性を有するためモータの電磁音が大きいという問題点がある。また、珪素鋼板内の渦電流損失を低減するため、珪素鋼板の厚みを０．３ｍｍ以下に低減する必要があるが、この対策を施したとしても、渦電流損失は、ＳＰＭモータに比べ劣っている。   Conventionally, an IPM motor and an SPM motor are known as brushless motors. As an IPM motor, a structure in which a rare earth sintered magnet is embedded in a rotor is known. In an IPM motor, since a silicon steel plate is mainly used for a magnetic circuit, there is a problem that the electromagnetic noise of the motor is large because of the saliency in the distribution of the surface magnetic flux accompanying the change in the electrical angle. Moreover, in order to reduce the eddy current loss in the silicon steel plate, it is necessary to reduce the thickness of the silicon steel plate to 0.3 mm or less, but even if this measure is taken, the eddy current loss is inferior to that of the SPM motor. Yes.

ＳＰＭモータとしては、焼結磁石をロータの表面に貼り付けた構造が知られている。磁石をかわら形状に形成し、その磁石をロータ表面に貼り付けることが必要となるために、製造コストが高くなるという問題がある。また、欠け易い焼結磁石がロータの表面に配設されているために、飛散防止のためのステンレスリングで磁石の表面を覆っている。そのためステータとロータとの間のエアギャップが広くなり、ＩＰＭモータに対してモータ効率が若干劣る。また、磁石の表面磁束を直接使用しているため、突極性の問題は生じないため電磁音は小さいが、磁極が交互に変化するように、アキシャル配向の磁石をローター表面に貼付しているので、電気角の変化に伴う表面磁束の分布において磁石接合部で極性が急激に変化し、コギングトルク特性が劣る。また、ＳＰＭモータは、ＩＰＭモータよりは渦電流損失が少ないものの、モータ高出力化に伴い、更なる渦電流損失の低減が求められていた。   As an SPM motor, a structure in which a sintered magnet is attached to the surface of a rotor is known. Since it is necessary to form the magnet in a straw shape and attach the magnet to the rotor surface, there is a problem that the manufacturing cost increases. Moreover, since the sintered magnet which is easy to chip is disposed on the surface of the rotor, the surface of the magnet is covered with a stainless steel ring for preventing scattering. Therefore, the air gap between the stator and the rotor is widened, and the motor efficiency is slightly inferior to the IPM motor. Also, since the surface magnetic flux of the magnet is used directly, the problem of saliency does not occur, so the electromagnetic noise is small, but the axially oriented magnet is stuck on the rotor surface so that the magnetic poles change alternately. In the distribution of the surface magnetic flux accompanying the change in the electrical angle, the polarity changes abruptly at the magnet junction, resulting in poor cogging torque characteristics. Further, although the SPM motor has less eddy current loss than the IPM motor, further reduction in eddy current loss has been demanded as the motor output increases.

これらの課題を解決するために、下記特許文献１に開示する技術が知られている。下記特許文献１では、ロータの表面に磁石を設けたＳＰＭモータが開示されている。このブラシレスモータでは、ロータの外周に、円筒状であって外側面に凹部が形成され、極異方性配向をさせた異方性希土類ボンド磁石を設け、その凹部に希土類焼結磁石を配置したものである。しかしこの型のロータでは、希土類焼結磁石の飛散が問題となるため、希土類焼結磁石と異方性希土類ボンド磁石の外周に接して、その外側にリング状の希土類ボンド磁石を設けることが行われている。
特開２００４−２４２３７８ In order to solve these problems, a technique disclosed in Patent Document 1 below is known. Patent Document 1 below discloses an SPM motor in which a magnet is provided on the surface of a rotor. In this brushless motor, an anisotropic rare earth bonded magnet having a cylindrical shape and a concave portion formed on the outer surface and having a polar anisotropic orientation is provided on the outer periphery of the rotor, and a rare earth sintered magnet is disposed in the concave portion. Is. However, in this type of rotor, scattering of rare earth sintered magnets becomes a problem. Therefore, a ring-shaped rare earth bonded magnet is provided outside the rare earth sintered magnet and the anisotropic rare earth bonded magnet. It has been broken.
JP2004-242378

しかしながら、筒状の異方性希土類ボンド磁石の有する凹部に希土類焼結磁石を挿入してた後、さらに、飛散防止のためにリング状の希土類ボンド磁石を配置するため、部品点数が多く構造及び製造が複雑になるという問題があった。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、部品点数を減少させて構造を単純化し製造を容易にすることである。また、他の目的は、磁石の飛散防止のためのリングを排除することで、製造を容易にし、且つ、ステータのティースとの間のギャップを小さくすることで、出力トルクを向上させることである。また、モータの性能指標（トルク／モータの磁気回路構成部体積）を向上させると共にコギングトルクを減少させることである。 However, after inserting the rare earth sintered magnet into the concave part of the cylindrical anisotropic rare earth bonded magnet, and further arranging the ring shaped rare earth bonded magnet to prevent scattering, the number of parts is increased. There was a problem that the manufacturing was complicated.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to simplify the structure and facilitate the manufacture by reducing the number of parts. Another object is to improve the output torque by facilitating the manufacture by eliminating the ring for preventing the magnets from scattering, and by reducing the gap between the stator teeth. . Another object is to improve the performance index of the motor (torque / volume of the magnetic circuit component of the motor) and reduce the cogging torque.

請求項１の発明は、円柱状のロータに設けられた異方性希土類ボンド磁石と、該ロータの外側にギャップを隔てて設けたティースとを有するブラシレスモータにおいて、ロータの、電機子と対向する側面において、開口部の周回方向にとられた幅が、ロータ内部における周回方向の幅よりも狭い溝と、溝のブラシレスモータの回転軸に垂直な断面における形状は、三日月形状をなし、三日月形状は、外周側の両側部に形成された第１の曲面と、 内周側に形成され、その第１の曲面より曲率が小さく、ロータの外周面と同心の第２の曲面とを有し、ロータは、溝の両側部において、溝の第１の曲面と第２の曲面とにより形成された爪を有し、異方性希土類ボンド磁石は、溝に挿入され、異方性希土類ボンド磁石のロータ軸に垂直な断面の形状は三日月形状をなし、三日月形状は、外周を形成する中央部曲面とその両側に位置する両側部曲面とからなる外周曲面と、内周を形成し、両側部曲面の曲率よりも曲率が小さな内周曲面とからなり、中央部曲面と内周曲面とは、同心に構成され、中央部曲面は、ギャップに露出してロータの外周面の一部を形成し、中央部曲面と内周曲面との間の厚さが０．７ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、ギャップの幅は、０．０５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下であることを特徴とするブラシレスモータである。
溝はロータの側面に開口しており、溝に挿入された異方性希土類ボンド磁石は、溝の開口部において、直接、ステータのティースと対向するように配置されている。 The invention of claim 1 is a brushless motor having an anisotropic rare earth bonded magnet provided on a cylindrical rotor and a tooth provided on the outside of the rotor with a gap therebetween , and is opposed to the armature of the rotor. On the side surface, the width taken in the circumferential direction of the opening is narrower than the width in the circumferential direction inside the rotor, and the shape of the groove in the cross section perpendicular to the rotation axis of the brushless motor is a crescent shape. Has a first curved surface formed on both sides on the outer peripheral side, a second curved surface formed on the inner peripheral side, having a smaller curvature than the first curved surface and concentric with the outer peripheral surface of the rotor, The rotor has claws formed by the first curved surface and the second curved surface of the groove on both sides of the groove, and the anisotropic rare earth bonded magnet is inserted into the groove, and the anisotropic rare earth bonded magnet The cross-sectional shape perpendicular to the rotor axis is A crescent shape is formed. The crescent shape forms an outer peripheral curved surface composed of a central curved surface forming an outer periphery and both side curved surfaces positioned on both sides thereof, and an inner periphery that forms an inner periphery and has a curvature smaller than the curvature of the curved surfaces on both sides. The central curved surface and the inner peripheral curved surface are concentric, and the central curved surface is exposed to the gap to form a part of the outer peripheral surface of the rotor, and the central curved surface and the inner peripheral curved surface The brushless motor is characterized in that the thickness between them is 0.7 mm or more and 3 mm or less, and the gap width is 0.05 mm or more and 0.4 mm or less .
The groove is opened on the side surface of the rotor, and the anisotropic rare earth bonded magnet inserted in the groove is disposed so as to directly face the teeth of the stator at the opening of the groove.

また、請求項２の発明は、ロータにおいて、隣接する溝と溝の間において、外周から凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータである。
凹部を設けることにより、コギングトルクを減少させることができる。凹部のロータの軸に垂直な断面形状は、短冊、スリット、Ｖ字状、など任意の形状を採用することができる。 The invention according to claim 2 is the brushless motor according to claim 1, wherein in the rotor, a recess is formed from the outer periphery between adjacent grooves.
By providing the recess, the cogging torque can be reduced. Arbitrary shapes such as strips, slits, and V shapes can be adopted as the cross-sectional shape perpendicular to the rotor axis of the recess.

異方性希土類ボンド磁石を採用することで、本発明の構成を採用する場合に、出力トルクを向上させることが可能となる。   By employing an anisotropic rare earth bonded magnet, the output torque can be improved when the configuration of the present invention is employed.

また、請求項３の発明は、異方性希土類ボンド磁石は溝に圧入されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のブラシレスモータである。異方性希土類ボンド磁石は弾性があるので、その弾性を用いてロータの溝に圧入することで、接着剤を用いることなく、溝に異方性希土類ボンド磁石を固定することができる。 The invention of claim 3 is the brushless motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the anisotropic rare earth bonded magnet is press-fitted into the groove. Since the anisotropic rare earth bonded magnet has elasticity, the anisotropic rare earth bonded magnet can be fixed in the groove without using an adhesive by press-fitting into the rotor groove using the elasticity.

請求項１の発明では、溝の開口部の周回方向の幅は、溝のロータ内部の周回方向の幅よりも狭く構成されているので、ロータが回転してもボンド磁石が遠心力により外れることはない。よって、飛散防止のために非磁性体又は磁性体によるリングを設ける必要がないので、磁気抵抗が増大しないので、モータの出力トルクを向上させることができる。上記特許文献１の技術のように、飛散防止のための磁性体リングは、ステータを貫く磁束が流れる磁気回路においては磁気抵抗となるために、磁性体リングであっても、エアギャップは増加するが、本件発明では、この磁性体リングも存在しないので、モータの出力トルクを大きく向上させることができる。また、異方性希土類ボンド磁石の外周面が、直接、ギャップを隔てて、ステータのティースに面していることから、異方性希土類ボンド磁石のおよそ全磁束をギャップを介してステータのティースに貫通させることができる。これにより、出力トルクを向上させることができる。
以上の効果により、この発明は、磁石をロータ表面に貼り付け、その外側に飛散防止リングを使用しているモータに対して飛散防止リングをなくすことにより、トルクやモータ性能指標（トルク／磁気回路構成部体積）を向上させることができる。また、本発明は、ＩＰＭモータに対してもトルクを向上させることができる。また、特許文献１の異方性希土類ボンド磁石による飛散防止をしたモータに対しては、単位磁石使用量当たりのトルク（トルク／磁石使用体積）が大幅に向上する。 In the first aspect of the invention, the circumferential width of the groove opening is configured to be narrower than the circumferential width of the groove inside the rotor, so that the bond magnet can be removed by centrifugal force even when the rotor rotates. There is no. Therefore, since it is not necessary to provide a non-magnetic or magnetic ring for preventing scattering, the magnetic resistance does not increase, and the output torque of the motor can be improved. As in the technique of Patent Document 1 described above, the magnetic ring for preventing scattering becomes a magnetic resistance in a magnetic circuit in which a magnetic flux passing through the stator flows. Therefore, even in the magnetic ring, the air gap increases. However, in the present invention, since this magnetic ring does not exist, the output torque of the motor can be greatly improved. In addition, since the outer peripheral surface of the anisotropic rare earth bonded magnet directly faces the teeth of the stator with a gap therebetween, approximately all the magnetic flux of the anisotropic rare earth bonded magnet passes through the gap to the stator teeth. It can be penetrated. Thereby, output torque can be improved.
Due to the above effects, the present invention eliminates the anti-scattering ring from the motor that uses the anti-scattering ring on the outer surface of the magnet, and provides torque and motor performance indicators (torque / magnetic circuit). The component volume) can be improved. In addition, the present invention can improve torque with respect to an IPM motor. In addition, for the motor in which the anisotropic rare earth bonded magnet of Patent Document 1 is used to prevent scattering, the torque per unit magnet usage (torque / magnet usage volume) is greatly improved.

請求項２の発明は、ロータにおいて、隣接する溝と溝の間において、外周から凹部を形成したのが特徴である。この凹部の形成により、コギングトルクを減少させることができる。   The invention of claim 2 is characterized in that in the rotor, a recess is formed from the outer periphery between adjacent grooves. The cogging torque can be reduced by forming the recess.

また、異方性希土類ボンド磁石であるので、出力トルクを向上させることが可能となる。請求項３の発明は、異方性希土類ボンド磁石は溝に圧入している。異方性希土類ボンド磁石の弾性により、溝に固定されているので、飛散防止リングは必要でなくなり、磁気抵抗を低下させる物質が磁気回路に存在しないので、出力トルクを向上させることができる。 Further, since it is anisotropic rare earth bonded magnet, it is possible to improve the output torque. In the invention of claim 3 , the anisotropic rare earth bonded magnet is press-fitted into the groove. Due to the elasticity of the anisotropic rare earth bonded magnet, it is fixed in the groove, so that no anti-scattering ring is required, and since there is no substance in the magnetic circuit that reduces the magnetic resistance, the output torque can be improved.

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

図１は、インナーロータ型のブラシレスモータのロータ１０の構成を示している。珪素鋼板などの磁性体の積層体から成る円柱状のロータ鉄心１２の外周面１４に４箇所の開口部１６を有した溝２０が設けられている。この溝２０の開口部１６の周回方向の幅ａは、ロータ内部の溝の幅ｂよりも狭く構成されている。この溝２０の軸方向に垂直な断面上の形状は三日月形状をしている。すなわち、溝２０は、外周側の曲面２２と内周側の曲面２４とで構成されており、内周側の曲面２４はロータ鉄心１２の外周面１４と同心で形成されており、外周側の両側部の曲面２２の曲率よりも小さく構成されている。この溝２０の形状により、ロータ鉄心１２は、各溝２０の両側に爪５１、５２が形成されることになる。この爪５１、５２により、溝２０に挿入される異方性希土類ボンド磁石３０は、ロータ１０が回転しても外れることがない。この溝２０に挿入される異方性希土類ボンド磁石３０は図２のように構成されている。すなわち、ロータ軸に垂直な断面の形状は三日月形状をしており、外周側の曲面３２と内周側の曲面３４とで構成されており、内周側の曲面３４は外周側の曲面３２の中央部曲面３２１と同心に構成されており、曲面３４の曲率は、外周側の曲面３２の両側部曲面３２２の曲率よりも小さく構成されている。この断面、三日月形状が軸方向に伸びた瓦状に、異本性希土類ボンド磁石３０は形成されている。   FIG. 1 shows a configuration of a rotor 10 of an inner rotor type brushless motor. Grooves 20 having four openings 16 are provided on the outer peripheral surface 14 of a cylindrical rotor core 12 made of a magnetic laminate such as a silicon steel plate. The width a in the circumferential direction of the opening 16 of the groove 20 is configured to be narrower than the width b of the groove inside the rotor. The shape on the cross section perpendicular to the axial direction of the groove 20 has a crescent shape. That is, the groove 20 is composed of an outer peripheral curved surface 22 and an inner peripheral curved surface 24, and the inner peripheral curved surface 24 is formed concentrically with the outer peripheral surface 14 of the rotor iron core 12. It is comprised smaller than the curvature of the curved surface 22 of both sides. Due to the shape of the groove 20, the rotor iron core 12 has claws 51 and 52 formed on both sides of each groove 20. By the claws 51 and 52, the anisotropic rare earth bonded magnet 30 inserted into the groove 20 does not come off even when the rotor 10 rotates. The anisotropic rare earth bonded magnet 30 inserted into the groove 20 is configured as shown in FIG. That is, the shape of the cross section perpendicular to the rotor shaft is a crescent shape, and is composed of an outer peripheral curved surface 32 and an inner peripheral curved surface 34, and the inner peripheral curved surface 34 is an outer peripheral curved surface 32. The central curved surface 321 is concentric, and the curvature of the curved surface 34 is smaller than the curvature of both side curved surfaces 322 of the outer peripheral curved surface 32. The unusual rare earth bonded magnet 30 is formed in a tile shape in which the cross section and the crescent shape extend in the axial direction.

また、本実施例のモータは、ロータ１０の外側にギャップを隔ててティースを有したステータを設けたものとなっている。そのティースの回りには、コイルが巻かれている。   Further, the motor of the present embodiment is provided with a stator having teeth on the outside of the rotor 10 with a gap therebetween. A coil is wound around the teeth.

異本性希土類ボンド磁石３０には、最大エネルギー積が１４ＭＧＯｅ（１１１ＫＪ／ｍ3 ）以上を用いることにより、その最大エネルギー積が大きいために、本発明を用いた場合における磁気回路の磁気抵抗の減少効果により、モータの性能向上が大きくなる。異方性希土類ボンド磁石３０は、外周面３２と内周面３４とがＳ極、Ｎ極、又は、その逆の磁極となるように磁化されている。ステータにおいて巻線が配置されるティースの数は６個である。 Since the maximum energy product is large when the maximum energy product is 14 MGOe (111 KJ / m 3 ) or more in the unusual rare earth bonded magnet 30, the effect of reducing the magnetoresistance of the magnetic circuit when the present invention is used. This increases the performance of the motor. The anisotropic rare earth bonded magnet 30 is magnetized so that the outer peripheral surface 32 and the inner peripheral surface 34 are S poles, N poles, or the opposite magnetic poles. The number of teeth on which the windings are arranged in the stator is six.

尚、上記異方性希土類ボンド磁石３０は、出願人により、近年ようやく量産化が可能となったものである。例えば、この異方性希土類ボンド磁石３０は、特開２００１−７６９１７号公報、特許第２８１６６６８号公報、特許第３０６０１０４号公報、及び国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２の製造方法で製造される。この異方性希土類ボンド磁石は、最大エネルギー積１７ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ3 〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）のものを、現在、製造することができる。 The anisotropic rare earth bonded magnet 30 has been finally mass-produced by the applicant in recent years. For example, the anisotropic rare earth bonded magnet 30 is manufactured by the manufacturing method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-76917, Japanese Patent No. 2816668, Japanese Patent No. 3060104, and International Patent Application PCT / JP03 / 04532. This anisotropic rare earth bonded magnet can now be manufactured with a maximum energy product of 17 MGOe to 28 MGOe (135 KJ / m 3 to 223 KJ / m 3 ).

本実施例のモータ装置に使用される異方性希土類ボンド磁石３０は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる軸に垂直な断面が三日月状をした瓦状に構成されている。異方性希土類ボンド磁石３０は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる磁粉を樹脂成型することにより製造され、径方向に強く磁化された磁石である。異方性希土類ボンド磁石の材料は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの他、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料、例えばＮｄとＮｄの他の希土類元素を含んだり、その他の添加元素を含んだ材料を用いることができる。更に、Ｎｄ以外の希土類元素を含んだ材料、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料、ＳｍＣｏ系材料、または、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料とこれらの混合物質を用いることができる。   The anisotropic rare earth bonded magnet 30 used in the motor device of the present embodiment is configured in a tile shape in which the cross section perpendicular to the axis made of Nd—Fe—B has a crescent shape. The anisotropic rare earth bonded magnet 30 is a magnet that is manufactured by resin molding magnetic powder made of Nd—Fe—B and is strongly magnetized in the radial direction. As the material for the anisotropic rare earth bonded magnet, Nd—Fe—B-based materials, Nd—Fe—B-based materials, for example, materials containing other rare earth elements of Nd and Nd, and other additive elements should be used. Can do. Furthermore, materials containing rare earth elements other than Nd, for example, Sm—Fe—N materials, SmCo materials, Nd—Fe—B materials, and mixtures thereof can be used.

異方性希土類ボンド磁石３０はプラスチック磁石とも言われる。この磁石は、従来の焼結フェライト磁石と比較して最大エネルギー積（ＢＨ）max が約５倍以上となる特徴がある。即ち、標準的な焼結フェライト磁石の最大エネルギー積（ＢＨ）max が３．５ＭＧＯe （２８ＫＪ／ｍ3 ）に対して、この異方性希土類ボンド磁石は、その約５倍の１７ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ3 ）以上の最大エネルギー積を有する。 The anisotropic rare earth bonded magnet 30 is also called a plastic magnet. This magnet is characterized in that the maximum energy product (BH) max is about 5 times or more compared to a conventional sintered ferrite magnet. That is, the maximum energy product (BH) max of a standard sintered ferrite magnet is 3.5 MGOe (28 KJ / m 3 ), and this anisotropic rare earth bonded magnet has 17 times larger than that of 17 MGOe (135 KJ / m 3 ). 3 ) Has the maximum energy product above.

異方性希土類ボンド磁石３０における樹脂の重量割合は、２Ｗ％以上３Ｗ％以下の範囲とした。異方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給し、加熱した状態で磁場を印加して配向させ、さらに圧縮成形する。   The weight ratio of the resin in the anisotropic rare earth bonded magnet 30 was in the range of 2 W% or more and 3 W% or less. Anisotropic magnet powder and resin are supplied to a mold, and a magnetic field is applied and oriented in a heated state, followed by compression molding.

この成形体をキュアー処理して、樹脂の硬化度を９０〜１００％まで向上させた。これにより、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を高めた。次に、硬化後の異方性希土類ボンド磁石３０の成形体をガラス転移点温度以下の温度で加熱した。この加熱により、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切ることなく、材質強度を下げる、すなわち、樹脂を軟化させることにより、異方性希土類ボンド磁石３０をロータ１０の溝２０にロータの端面から圧入する時に異方性希土類ボンド磁石３０に応力がかかるのを低減して機械的強度を保持した。異方性希土類ボンド磁石３０を溝２０に圧入して、しばらくの間放置して、異方性希土類ボンド磁石３０を冷却させた。   This molded body was cured to improve the curing degree of the resin to 90 to 100%. Thereby, the coupling | bonding between magnetic powder and resin and resin and resin was improved. Next, the molded body of the anisotropic rare earth bonded magnet 30 after curing was heated at a temperature not higher than the glass transition temperature. By this heating, the material strength is lowered without breaking the bond between the magnetic powder and the resin or between the resin and the resin, that is, the resin is softened, whereby the anisotropic rare earth bonded magnet 30 is inserted into the groove 20 of the rotor 10. The mechanical strength was maintained by reducing the stress applied to the anisotropic rare earth bonded magnet 30 during press-fitting from the end face. The anisotropic rare earth bonded magnet 30 was pressed into the groove 20 and left for a while to cool the anisotropic rare earth bonded magnet 30.

圧入時の温度は、６０〜１００℃が望ましい、この温度範囲は、異方性希土類ボンド磁石の特性を低下させることがないことに加えて、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切断することなく、樹脂を軟化させ、異方性希土類ボンド磁石３０を溝４０に圧入するのに最適である。   The temperature at the time of press-fitting is preferably 60 to 100 ° C. This temperature range does not deteriorate the characteristics of the anisotropic rare earth bonded magnet, and in addition, bonds between the magnetic powder and the resin, and between the resin and the resin. It is optimal for softening the resin and pressing the anisotropic rare earth bonded magnet 30 into the groove 40 without cutting.

このようにして、図３に示すように、異方性希土類ボンド磁石３０の外周面３２がロータ鉄心１２の外周面１４の一部を形成することになる。したがって、この異方性希土類ボンド磁石３０の外周面３２は、ギャップを隔てて、ティースと、直接、対面することになり、ギャップの幅を極力狭くすることができる。例えば、ギャップの幅を０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすることができる。よって、磁気回路の磁気抵抗を極力小さくできるので、異方性希土類ボンド磁石３０の有するほぼ全磁束をティースに貫通させることができる。この結果、エネルギー積の大きい異方性希土類ボンド磁石３０の能力を十分に発揮させることができる。すなわち、磁石をロータ表面に貼り付け、その外側に飛散防止リングを使用しているモータに対して飛散防止リングをなくすことにより、トルクやモータ性能指標（トルク／磁気回路構成部体積）を向上させることができる。また、本発明は、ＩＰＭモータに対してもトルクを向上させることができる。また、特許文献１の異方性希土類ボンド磁石による飛散防止をしたモータに対しては、単位磁石使用量当たりのトルク（トルク／磁石使用体積）が大幅に向上する。   In this way, as shown in FIG. 3, the outer peripheral surface 32 of the anisotropic rare earth bonded magnet 30 forms a part of the outer peripheral surface 14 of the rotor core 12. Therefore, the outer peripheral surface 32 of the anisotropic rare earth bonded magnet 30 directly faces the teeth with a gap therebetween, and the width of the gap can be made as narrow as possible. For example, the gap width can be 0.05 mm or more and 0.4 mm or less. Therefore, since the magnetic resistance of the magnetic circuit can be reduced as much as possible, almost all the magnetic flux possessed by the anisotropic rare earth bonded magnet 30 can be passed through the teeth. As a result, the ability of the anisotropic rare earth bonded magnet 30 having a large energy product can be sufficiently exhibited. That is, the torque and the motor performance index (torque / magnetic circuit component volume) are improved by attaching the magnet to the rotor surface and eliminating the anti-scattering ring for the motor using the anti-scattering ring on the outside. be able to. In addition, the present invention can improve torque with respect to an IPM motor. In addition, for the motor in which the anisotropic rare earth bonded magnet of Patent Document 1 is used to prevent scattering, the torque per unit magnet usage (torque / magnet usage volume) is greatly improved.

また、異方性希土類ボンド磁石３０の最も厚いところの厚さは、０．７〜３ｍｍの範囲に設定している。１ｍｍより薄いと、異方性希土類ボンド磁石３０の反磁場により、表面磁束密度が低下するので望まし行くない。３ｍｍより厚いと、モータ性能指標が低下するので望ましくない。   The thickness of the thickest portion of the anisotropic rare earth bonded magnet 30 is set in the range of 0.7 to 3 mm. If it is thinner than 1 mm, the surface magnetic flux density is lowered by the demagnetizing field of the anisotropic rare earth bonded magnet 30, which is undesirable. If it is thicker than 3 mm, the motor performance index decreases, which is not desirable.

以上のように、溝２０の開口部１６の周回方向の幅ａは、ロータ内部の溝の幅ｂよりも狭く構成されているので、溝２０に挿入される異方性希土類ボンド磁石は、ロータ１０が回転しても外れることがない。よって、飛散防止のために非磁性体又は磁性体によるリングを設ける必要がないので、磁気抵抗が増大しないので、モータの出力トルクを向上させることができる。また、ボンド磁石の外周面が、直接、ギャップを隔てて、ステータのティースに面していることから、ボンド磁石のおよそ全磁束をギャップを介してステータのティースに貫通させることができる。これにより、出力トルクを向上させることができる。
また、この形状により磁極間の磁束の変化が滑らかとなりコギングトルクを減少させることができる。さらに、異方性希土類ボンド磁石を用いていることから、磁石粉末が絶縁性樹脂で囲まれて電気的に絶縁されているので、ロータの渦電流損失を低下でき、電力効率を向上させることが可能となる。 As described above, the width a in the circumferential direction of the opening 16 of the groove 20 is configured to be narrower than the width b of the groove inside the rotor. Therefore, the anisotropic rare earth bonded magnet inserted into the groove 20 Even if 10 rotates, it does not come off. Therefore, since it is not necessary to provide a non-magnetic or magnetic ring for preventing scattering, the magnetic resistance does not increase, and the output torque of the motor can be improved. Moreover, since the outer peripheral surface of the bond magnet directly faces the teeth of the stator with a gap therebetween, approximately the entire magnetic flux of the bond magnet can be passed through the teeth of the stator through the gap. Thereby, output torque can be improved.
In addition, this shape makes the change in magnetic flux between the magnetic poles smooth, and the cogging torque can be reduced. Furthermore, since anisotropic rare earth bonded magnets are used, the magnet powder is surrounded and electrically insulated by an insulating resin, so that the eddy current loss of the rotor can be reduced and the power efficiency can be improved. It becomes possible.

また、図４に示すように、ロータ鉄心１２の周囲から切り込みを入れて４つの凹部６０を形成するのが望ましい。このようにすることで、コギングトルクを減少させることができる。よって、異方性希土類ボンド磁石３０の有する全磁束のほとんどをティースに導くことができる。この結果、モータのトルクを向上させることが可能となる。   Further, as shown in FIG. 4, it is desirable to form notches from the periphery of the rotor core 12 to form four recesses 60. By doing so, the cogging torque can be reduced. Therefore, most of the total magnetic flux of the anisotropic rare earth bonded magnet 30 can be led to the teeth. As a result, the motor torque can be improved.

また、異方性希土類ボンド磁石３０の樹脂の重量割合を２Ｗ％以上３Ｗ％以下として、圧縮成形して、キュアー処理を施し、硬化度を９０〜１００％にした後、ガラス転移点以下の温度で再加熱をして、軟化させた状態とすることで、異方性希土類ボンド磁石３０をロータ１２の溝２０に容易に挿入して固定することができる。   Further, the resin is used in the anisotropic rare earth bonded magnet 30 at a weight ratio of 2 W% or more and 3 W% or less, compression-molded, cured, and cured to 90 to 100%. The anisotropic rare earth bonded magnet 30 can be easily inserted into and fixed to the groove 20 of the rotor 12 by reheating and softening.

本発明は、高トルク、低電磁音、低コギングトルク、及び低渦電流損失を満足させる高出力モータとして有効である。   The present invention is effective as a high-output motor that satisfies high torque, low electromagnetic noise, low cogging torque, and low eddy current loss.

本発明の具体的な実施例に係るブラシレスモータのロータを示した構成図。The block diagram which showed the rotor of the brushless motor which concerns on the specific Example of this invention. 異方性希土類ボンド磁石の形状を示した斜視図。The perspective view which showed the shape of the anisotropic rare earth bond magnet. ロータに異方性希土類ボンド磁石を取り付けた様子を示した断面図。Sectional drawing which showed a mode that the anisotropic rare earth bond magnet was attached to the rotor. 他の実施例のロータの構造を示した断面図。Sectional drawing which showed the structure of the rotor of another Example.

符号の説明Explanation of symbols

１０…ブラシレスモータ
１２…ロータ鉄心
１４…外周面
１６…開口部
２０…溝
２２…外周側の曲面
２４…内周側の曲面
３０…異方性希土類ボンド磁石
３２…外周側の曲面
３４…内周側の曲面
３２１…中央部曲面
３２２…両側部曲面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Brushless motor 12 ... Rotor core 14 ... Outer peripheral surface 16 ... Opening 20 ... Groove 22 ... Outer peripheral side curved surface 24 ... Inner peripheral side curved surface 30 ... Anisotropic rare earth bonded magnet 32 ... Outer peripheral side curved surface 34 ... Inner peripheral side Curved surface 321 ... Curved surface in the center 322 ... Curved on both sides

Claims (3)

円柱状のロータに設けられた異方性希土類ボンド磁石と、該ロータの外側にギャップを隔てて設けたティースとを有するブラシレスモータにおいて、
前記ロータの、電機子と対向する側面において、開口部の周回方向にとられた幅が、ロータ内部における周回方向の幅よりも狭い溝と、
前記溝の前記ブラシレスモータの回転軸に垂直な断面における形状は、三日月形状をなし、
前記三日月形状は、外周側の両側部に形成された第１の曲面と、 内周側に形成され、その第１の曲面より曲率が小さく、前記ロータの外周面と同心の第２の曲面とを有し、
前記ロータは、前記溝の両側部において、前記溝の前記第１の曲面と前記第２の曲面とにより形成された爪を有し、
前記異方性希土類ボンド磁石は、前記溝に挿入され、前記異方性希土類ボンド磁石のロータ軸に垂直な断面の形状は三日月形状をなし、
前記三日月形状は、外周を形成する中央部曲面とその両側に位置する両側部曲面とからなる外周曲面と、内周を形成し、前記両側部曲面の曲率よりも曲率が小さな内周曲面とからなり、
前記中央部曲面と前記内周曲面とは、同心に構成され、
前記中央部曲面は、前記ギャップに露出して前記ロータの外周面の一部を形成し、
前記中央部曲面と前記内周曲面との間の厚さが０．７ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、
前記ギャップの幅は、０．０５ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下である
ことを特徴とするブラシレスモータ。 In a brushless motor having an anisotropic rare earth bonded magnet provided in a cylindrical rotor and teeth provided with a gap outside the rotor ,
On the side surface of the rotor facing the armature, the width taken in the circumferential direction of the opening is narrower than the circumferential width in the rotor ,
The shape of the groove in the cross section perpendicular to the rotation axis of the brushless motor has a crescent shape,
The crescent shape includes a first curved surface formed on both sides on the outer peripheral side, a second curved surface formed on the inner peripheral side, having a smaller curvature than the first curved surface, and concentric with the outer peripheral surface of the rotor. Have
The rotor has claws formed by the first curved surface and the second curved surface of the groove on both sides of the groove,
The anisotropic rare earth bonded magnet is inserted into the groove, and the shape of the cross section perpendicular to the rotor axis of the anisotropic rare earth bonded magnet is a crescent shape,
The crescent shape is composed of an outer peripheral curved surface composed of a central curved surface forming an outer periphery and both side curved surfaces positioned on both sides thereof, and an inner peripheral curved surface forming an inner periphery and having a curvature smaller than the curvature of the both side curved surfaces. Become
The central curved surface and the inner circumferential curved surface are concentric,
The central curved surface is exposed to the gap to form a part of the outer peripheral surface of the rotor,
The thickness between the central curved surface and the inner peripheral curved surface is 0.7 mm or more and 3 mm or less,
A brushless motor , wherein the gap has a width of 0.05 mm or more and 0.4 mm or less . 前記ロータにおいて、隣接する溝と溝の間において、外周から凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。   The brushless motor according to claim 1, wherein a recess is formed from the outer periphery between adjacent grooves in the rotor. 前記ボンド磁石は前記溝に圧入されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブラシレスモータ。 Brushless motor according to claim 1 or claim 2 wherein the bonded magnet is characterized in that it is pressed into the groove.
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