JP4162565B2 - 電動機のロータ - Google Patents
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Description
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転効率の向上を図り得る電動機のロータを提供することにある。
請求項1に係る発明は位置センサをステータからの磁束の影響を受け難く、しかも、位置検出用の磁束を確保し易い領域に配置し、突出部の表面に合成樹脂製の絶縁層を設けたものであり、主な用語の意義は次の通りである。
1)台板:外転形のロータコアを支持する支持部材を称する。この台板は磁性鋼板等の磁性材から形成されたものであり、回転軸を有している。
2)ロータコア:台板に相対的な静止状態で支持された磁性体を称する。このロータコアは軸方向の高さ寸法がティースに比べて大きく設定されたものであり、台板およびティースの双方に対して軸方向に突出する突出部を有している。このロータコアの外周面または軸方向端面には位置センサが径方向または軸方向から対向配置されている。この位置センサはステータ等の静止部位に連結されたものであり、ロータコアの突出部で回転位置を検出するものである。
3)マグネット挿入部:ロータコアに設けられたロータマグネット挿入用の空間部を称するものであり、ステータの極に電気的に対応する位置に電気的に対応する数だけ形成されている。
4)ロータマグネット:マグネット挿入部内に挿入された永久磁石を称するものであり、ステータ側および反ステータ側の両面が異極に着磁されたものである。
<請求項2に係る発明について>
請求項2に係る発明はロータコアの突出部にロータマグネットが存在しない非存在部分を設け、ロータコアの回転位置を非存在部分で検出するものである。この非存在部分はロータマグネットの軸方向の高さ寸法をロータコアに比べて小さく設定することで形成されるものである。
<請求項3に係る発明について>
請求項3に係る発明は位置センサをステータからの磁束の影響を受け難く、しかも、位置検出用の磁束を確保し易い領域に配置し、ロータマグネットの軸方向端面をロータコアの軸方向端面に対して軸方向に突出させ、ロータコアの軸方向端面のうちロータマグネットの外周部に磁性壁部を設けたものである。この磁性壁部は台板およびティースの双方に対して軸方向に突出する突出部として機能するものであり、磁性壁部の外周面または軸方向端面には径方向または軸方向から位置センサが対向配置されている。特に位置センサを磁性壁部の外周面に径方向から対向配置するときにはロータマグネットの非存在部分で対向させることが好ましい。
<請求項4に係る発明について>
請求項4に係る発明はロータコアにスリットを形成したものである。このスリットは外周面が開口するものであり、周方向に隣接するロータマグネット間に配置されている。
<請求項5に係る発明について>
請求項5に係る発明はロータコアにスリットを形成したものである。このスリットは外周面が開口するものであり、ロータマグネットの外周部に配置されている。
請求項2に係る発明によれば、ロータマグネットの軸方向の高さ寸法をロータコアに比べて小さく設定した。このため、高価なロータマグネットの使用量が減るので、コストを削減できる。しかも、ロータマグネットからの磁束がロータコアを介して還流するので、位置センサ用の磁束も十分に確保することができる。
請求項3に係る発明によれば、位置センサをロータコアの外周面または軸方向端面に径方向または軸方向から対向配置した。このため、位置センサとステータとの機械的な離間距離が長くなるので、位置センサがステータからの磁束の影響を受け難くなる。しかも、ロータコアに台板およびティースの双方に対して突出する突出部を設け、位置センサが突出部で回転位置を検出するようにしたので、位置センサ用の磁束を確実に確保できる。これと共に位置センサ用の磁束が台板を還流することがなくなり、位置センサに確実に届くようになるので、総じて、位置センサの検出精度が高まる。従って、ステータコイルの制御タイミングとロータコアの現実位置との整合性が高まるので、運転時に振動が発生し難くなり、運転効率が向上する。しかも、ロータコアの軸方向端面のうちロータマグネットの外周部に突状の磁性壁部を設けた。このため、ロータマグネットからの磁束が外周方向へ還流し易くなるので、位置センサを磁性壁部の外周面に対向配置する場合に位置センサの検出精度が向上する。しかも、外周側の磁性壁部と中間のロータマグネットと内周側のロータコアとが段違いの状態になる。このため、ロータマグネットからの磁束が軸方向へ還流し易くなるので、位置センサを磁性壁部の軸方向端面に対向配置する場合に位置センサの検出精度が向上する。
請求項4に係る発明によれば、ロータコアのうち周方向に隣接するロータマグネット間にスリットを形成した。このため、ロータコアの極間をショートカットする磁束が少なくなり、ロータコアの極間を還流する位置センサ用の磁束が増えるので、位置センサの検出精度が一層向上する。
請求項5に係る発明によれば、ロータコアのうちロータマグネットの外周部にスリットを形成したので、ロータコアの単一の極内に相対的な異極が生成される。このため、ロータコアの回転位置を短いピッチで検出できるので、ステータコイルの負荷変動に応じたスイッチング制御を行い易くなる。
1.ステータ1について
ベース2には、図2に示すように、ステータコア3がネジ止めされている。このステータコア3は磁性鋼板を軸方向に積層することから構成されたものであり、円筒状をなすヨーク4とヨーク4から放射状に延びる複数のティース5とを有している。これら複数のティース5の表面には合成樹脂製の絶縁層6が形成されており、複数のティース5には絶縁層6の上からU・V・W相のコイル7が巻装されている。この絶縁層6には外周側へ延びるアーム状のホルダ(図示せず)が固定されており、ホルダには、図1に示すように、ホール素子からなる位置センサ8が固定されている。
2.ロータ10について
ベース2には、図2に示すように、軸受11の外輪が上下2段に固定されており、両軸受11の内輪には回転軸12が固定されている。この回転軸12はステータコア3の軸心線CL上に配置されたものであり、回転軸12の下端部には台板に相当するロータフレーム13が固定されている。このロータフレーム13は磁性鋼板をプレス加工することに基いて形成されたものであり、円筒状のヨーク14とヨーク14の上端部に位置する円環状のフランジ15とヨーク14の下面を塞ぐ円板状のカバー16とを有している。
1)ロータコア18の複数のマグネット挿入部23内にロータマグネット24を挿入する。この状態では各ロータマグネット24がマグネット挿入部23の内面に磁力で仮固定され、マグネット挿入部23に対して軸方向に磁力で位置決めされる。
2)ロータフレーム13およびロータコア18を成形型のキャビティ(いずれも図示せず)内に収納する。この状態ではロータコア18がロータフレーム13の内周面に磁力で仮固定され、ロータフレーム13のカバー16に対して離間した状態に磁力で位置決めされる。
3)成形型のキャビティ内に溶融樹脂を注入し、コア台17および絶縁層25を一体成形する。
突出部20の表面に合成樹脂製の絶縁層25を設けたので、ロータコア18のロータフレーム13に対する接合力およびロータコア18の防錆性が向上する。しかも、マグネット挿入部23の上面を絶縁層25によって塞いだので、マグネット挿入部23内に鉄粉等の異物が侵入することを防止できる。
各ロータマグネット24の軸方向の高さ寸法H3は、図3に示すように、ロータコア18の軸方向の高さ寸法H1に比べて小さく設定されており、各マグネット挿入部23内の上端部にはロータマグネット24が存在しない空間部26が形成されている。これら各空間部26内には合成樹脂製の栓部27が形成されており、各ロータマグネット24は栓部27によってマグネット挿入部23内に閉じ込められている。これら各栓部27はコア台17および絶縁層25の成形時に溶融樹脂を空間部26内に充填することで一体形成されたものであり、位置センサ8は栓部27の外周部に配置されることに基いて突出部20の外周面に径方向から対向している。
<実施例3>
ロータコア18の上端面には、図4に示すように、突出部に相当する複数の磁性壁部28が形成されている。これら各磁性壁部28はロータマグネット24の外周面に接触するものであり、位置センサ8は磁性壁部28の上端面に軸方向から対向配置されている。
<実施例4>
各ロータマグネット24の軸方向の高さ寸法H3は、図5に示すように、ロータコア18の軸方向の高さ寸法H1に比べて大きく設定されており、各ロータマグネット24にはロータコア18の上端面から上方へ突出する突出部29が形成されている。これら各突出部29の外面・内面・上端面には絶縁層30が形成されている。この絶縁層30はコア台17および絶縁層25の成形時に一体形成されたものであり、位置センサ8はロータコア18の突出部20の上端面に軸方向から対向配置され、しかも、ロータマグネット24の突出部29の外周面に径方向から対向配置されている。
<実施例5>
回転軸12の下端部には、図6に示すように、台板に相当する磁性鋼板製のロータ板31が固定されている。このロータ板31は円形状をなすものであり、ロータ板31の外周部には円筒状の壁部32が一体形成されている。このロータ板31の外周部には円筒状のコア台33が固定されており、コア台33の上端面にはロータコア18が固定されている。このコア台33は合成樹脂を材料に形成されたものであり、コア台33にはロータコア18の外周面および内周面を覆う絶縁層34が一体形成されている。このロータコア18は下端面がティース5と同一の水平面上に配置され、上端面がティース5の上端面に対して上方に突出するものであり、ロータコア18の突出部20には外周面に位置して位置センサ8が対向配置されている。
<実施例6>
ロータコア18の外周部には、図7に示すように、複数のスリット35が周方向に等ピッチで形成されており、各スリット35内には絶縁層25を成形するときに樹脂が充填されている。これら各スリット35は外周面が開口する直状をなすものであり、複数のスリット35のうち所定のものは磁極21間の境界部分に配置され、複数のスリット35のうち残りのものはロータマグネット24の外周部に配置されている。
上記第1〜第6実施例においては、ネオジム製のロータマグネット24を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばサマリウム鉄(SmFe)等の高エネルギー積を有するロータマグネットを用いても良い。
Claims (5)
- 回転軸に連結された磁性材製の台板と、
前記台板に設けられ、前記台板およびステータのティースの双方に対して軸方向に突出する突出部を有する外転形のロータコアと、
前記ロータコアに設けられた複数のマグネット挿入部と、
前記複数のマグネット挿入部内に個別に挿入され、ステータ側および反ステータ側の両面が異極に着磁された複数のロータマグネットとを備え、
前記ロータコアの外周面または軸方向端面には、前記突出部に位置して前記ロータコアの回転位置を検出する位置センサが径方向または軸方向から対向配置され、
前記突出部の表面には、合成樹脂製の絶縁層が設けられていることを特徴とする電動機のロータ。 - 前記各ロータマグネットは、軸方向の高さ寸法が前記ロータコアに比べて小さく設定され、
前記ロータコアの外周面には、前記突出部のうち前記ロータマグネットの非存在部分に位置して前記位置センサが径方向から対向配置されていることを特徴とする請求項1記載の電動機のロータ。 - 回転軸に連結された磁性材製の台板と、
前記台板に設けられ、前記台板およびステータのティースの双方に対して軸方向に突出する突出部を有する外転形のロータコアと、
前記ロータコアに設けられた複数のマグネット挿入部と、
前記複数のマグネット挿入部内に個別に挿入され、ステータ側および反ステータ側の両面が異極に着磁された複数のロータマグネットとを備え、
前記ロータコアの外周面または軸方向端面には、前記突出部に位置して前記ロータコアの回転位置を検出する位置センサが径方向または軸方向から対向配置され、
前記各ロータマグネットは、軸方向の高さ寸法が前記ロータコアに比べて大きく設定され、
前記ロータコアの軸方向端面には、前記各ロータマグネットの外周部に位置して前記ロータマグネットの軸方向端面に対して突出する磁性壁部が突出部として設けられていることを特徴とする電動機のロータ。 - 前記ロータコアには、周方向に隣接するロータマグネット間に位置して外周面が開口するスリットが設けられていることを特徴とする請求項1または3記載の電動機のロータ。
- 前記ロータコアには、前記各ロータマグネットの外周部に位置して外周面が開口するスリットが設けられていることを特徴とする請求項4記載の電動機のロータ。
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