JP4739726B2

JP4739726B2 - 電動工具用三相ブラシレスｄｃモータ

Info

Publication number: JP4739726B2
Application number: JP2004314737A
Authority: JP
Inventors: 知良澤田
Original assignee: 日本電産テクノモータホールディングス株式会社
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: JP2006129616A

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータ等のモータにおけるＩＰＭ（インパーマネントマグネット）型の回転子に関するものである。

従来より、ＩＰＭ型の回転子は、複数枚の鋼板を積層して回転子鉄心を形成して、この回転子鉄心内部に板状の永久磁石を埋設した構造である（例えば、特許文献１参照）。

このようなＩＰＭ型の回転子１００の従来の構造について図９及び図１０に基づいて説明する。

図９は、第１の従来例の回転子１００である。この回転子１００は、複数枚の鋼板を積層して回転子鉄心１０２を形成し、この回転子鉄心１０２には、４個の挿入孔が設けられ、この挿入孔に板状の永久磁石１０４がそれぞれ挿入されている。この永久磁石１０４の配置は、図９に示すように回転軸１０６を中心に側面から見て正方形状に配置されている。

図１０は、第２の従来例の回転子１００であって、第１の従来例の回転子１００と異なる点は、誘起電圧波形を正弦波形に近づけるために、８枚の永久磁石１０４が回転子鉄心１０２の外周部に沿って正八角形状に配置されている点である。
特開平６−２１７４７７号公報

第１の従来例の回転子１００において、磁力をアップさせるためには永久磁石を増量するか、配向を改善する必要がある。しかし、配向対策として曲面永久磁石を用いると磁粉特性が低いものしか成形できず、また割れ易く金型代も高価になるという問題点がある。

また、第２の従来例の回転子１００においては、誘起電圧波形を正弦波形に近づけるために８枚の永久磁石を分散させて配置していたが、このような分散した状態であっても正弦波形としては未だ歪みがあるという問題点がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、磁力をアップさせることができ、また、誘起電圧波形を正弦波形に近づけることができる回転子を提供する。

請求項１に係る発明は、ＩＰＭ型の回転子と、前記回転子を内側に配置し６本のＴ字状ティース備えた固定子と、モータフレームとからなる電動工具用三相ブラシレスＤＣモータにおいて、前記回転子は、鋼板を積層した回転子鉄心に板状の磁石が軸方向に埋設され、前記磁石を２枚重ねて磁石セットが形成され、前記磁石セットを回転軸を中心として９０度毎に４組配置し、前記４組の磁石セットの配置状態が、前記回転子の側面から見て正方形状であり、前記４組の磁石セットの外側の磁極が順番にＳ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極であり、前記磁石セットは、外側にある磁石の幅が内側にある磁石の幅より小さいことを特徴とする電動工具用三相ブラシレスＤＣモータである。

（削除）

請求項１に係る発明の回転子であると、板状の永久磁石を段重ねにすることにより、磁力をより向上させ、モータサイズを変化させずに、出力アップが図れる。

（削除）

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の回転子１０について、図１及び図２に基づいて説明する。

（１）モータ５０の構造
図１は、本実施形態の回転子１０を用いた三相のブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）５０の断面図である。回転子１０を内部に配置する固定子５２は、図１に示すようにリング状のコア部５４からＴ字状のティース５６が６本内周に向かって突出し、絶縁層５８を介してコイル６０が巻回されている。

（２）回転子１０の構造
回転子１０は、円形の鋼板を積層して回転子鉄心１２が形成されている。この回転子鉄心１２の中心部には回転軸１４を貫通するための貫通孔１６が開口し、この貫通孔１６の外周部には後から説明する磁石セット１８を挿入するための挿入孔２０が４個開口している。

磁石セット１８は、板状の大型永久磁石２２に板状の小型永久磁石２４を段重ねで積み重ねて形成されている。小型永久磁石２４は、大型永久磁石２２よりもその幅が小さい。この磁石セット１８を、前記した挿入孔２０に挿入し、回転子鉄心１２に埋設されている。この磁石セット１８の配置は、回転子１０の側面から見た配置状態が正方形状である。なお、４組の磁石セット１８が挿入孔２０から抜脱しないようにするために、回転子鉄心１２の両側部を合成樹脂等のカバーで被覆している。さらに、図２に示すように、４組の磁石セット１８の磁極は、磁石セット１８の外側が順番にＳ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極になるように配置されている。

第１の実施形態の回転子１０であると、大型永久磁石２２と小型永久磁石２４とを形成しているため、磁力の改善を図ることができ、また、誘起電圧波形も正弦波形に近づけることができる。

（３）第１の従来例との比較
第１の実施形態の回転子１０と、第１の従来例の回転子１００とを比較した結果を図４〜図６に基づいて説明する。

図４のグラフは横軸が回転子の角度であり縦軸が磁束密度であり、実線が第１の実施形態の回転子１０の磁束密度であり、二点鎖線が第１の従来例の回転子１００の磁束密度を示している。

図４のグラフが示すように、第１の実施形態の回転子１０であると、第１の従来例の回転子１００において磁束密度が落ち込んでいる４５度、１３５度、２２５度、３１５度で上昇し、磁束密度（磁力）がより向上していることが分かる。

図５は、第１の実施形態のモータ５０の誘起電圧波形を示し、Ｖ相とＵ相の電圧が示され、Ｗ相は接地されている。図６は同様に第１の従来例の回転子１００を用いたモータの誘起電圧波形を示している。

図５と図６を比較した場合に、第１の実施形態の回転子１０の方が、最大の誘起電圧値が高い。これにより、第１の実施形態の回転子１０は、第１の従来例の回転子１００よりも、磁力が向上し、その最大誘起電圧も上昇する。

（４）第１の実施形態の効果
第１の実施形態の回転子１０であると、永久磁石の配置構造を複雑にすることなく、磁力を向上させ、誘起電圧波形の最大値も向上する。そのため、モータサイズを変化させずに、出力アップが図れる。

（第２の実施形態）
次に、図３に基づいて第２の実施形態の回転子１０について説明する。

（１）回転子１０の構造
第１の実施形態の回転子１０と本実施形態の回転子１０の異なる点は、回転子鉄心１２の永久磁石２６にある。

永久磁石２６が１２個あり、この中の４個の永久磁石２６が、回転子１０の側面から見て回転軸１４を中心に十字状に配置されている。この十字状に配置された永久磁石２６の間に、２個づつの永久磁石２６，２６が回転子１０の側面から見て配置され、全体的に正方形状に配置されている。

図３に示すように、各永久磁石２６の磁極の状態は、十字状の永久磁石２６はそれぞれその外側が交互にＳ極とＮ極であり、この十字状の永久磁石２６の内の１個の永久磁石２６の両側に配置される一対の永久磁石２６，２６が、その中心にある十字状の永久磁石２６と同じ磁極である。

第２の実施形態の回転子１０においては、十字状に永久磁石２６を配置することにより、永久磁石２６の幅と奥行きの配分を変化させることができ、誘起電圧波形を正弦波形により近づけることができる。

（２）第２の従来例との比較
第２の実施形態の回転子１０と、第２の従来例の回転子１００とを比較した場合を図４、図７及び図８に基づいて説明する。

図４のグラフにおいて、一点鎖線が第２の実施形態の回転子１０の磁束密度であり、点線が第２の従来例の回転子１００の磁束密度を示している。

図４のグラフに示すように第２の実施形態の回転子１０と第２の従来例の回転子１００との磁束密度を比較した場合に、第２の従来例の回転子１００であると４５度、１３５度、２２５度、３１５度で磁力が落ち込んでいるが、第２の実施形態の回転子１０であるとそのような落ち込みがなく、磁束密度（磁力）が改善されている。

図７は、第２の実施形態の回転子１０の誘起電圧波形を示し、図８は第２の従来例の回転子１００の誘起電圧波形を示している。

図７と図８を比較した場合に、図７の第２の実施形態の回転子１０の方がより正弦波形に近い状態となっている。これにより、第２の実施形態の回転子１０は、第２の従来例の回転子１００よりも誘起電圧波形がより正弦波形に近い状態となっている。

（３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態の回転子１０であると、構造を複雑にすることなく誘起電圧波形をより正弦波形に近づけることができる。このように正弦波形に近づけることにより、モータ５０を回転させた場合に騒音及び振動の発生が少なくなる。

本発明は、小スペースで少しでもパワーアップの必要な電動工具用モータや、パワーが必要で、かつ、音と振動の低減が必要な車載用モータに好適である。

また、永久磁石が板状であるため、金型の費用がかからず、また、単純型で形成できる。

本発明の第１の実施形態を示すモータの縦断面図である。第１の実施形態の回転子の縦断面図である。第２の実施形態の回転子の縦断面図である。第１の実施形態、第２の実施形態、第１の従来例、第２の従来例の回転子における磁力の状態を示すグラフである。第１の実施形態の回転子を用いた誘起電圧波形である。第１の従来例の回転子を用いた誘起電圧波形である。第２の実施形態の回転子を用いた誘起電圧波形である。第２の従来例の回転子を用いた誘起電圧波形である。第１の従来例の回転子の縦断面図である。第２の従来例の回転子の縦断面図である。

１０回転子
１２回転子鉄心
１４回転軸
１６貫通孔
１８磁石セット
２０挿入孔
２２大型磁石
２４小型磁石

Claims

ＩＰＭ型の回転子と、
前記回転子を内側に配置し、６本のＴ字状ティース備えた固定子と、
モータフレームとからなる電動工具用三相ブラシレスＤＣモータにおいて、
前記回転子は、鋼板を積層した回転子鉄心に板状の磁石が軸方向に埋設され、
前記磁石を２枚重ねて磁石セットが形成され、
前記磁石セットを回転軸を中心として９０度毎に４組配置し、
前記４組の磁石セットの配置状態が、前記回転子の側面から見て正方形状であり、
前記４組の磁石セットの外側の磁極が順番にＳ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極であり、
前記磁石セットは、外側にある磁石の幅が内側にある磁石の幅より小さい
ことを特徴とする電動工具用三相ブラシレスＤＣモータ。