JP5340809B2 - Magnet for motor and motor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor superior in starting torque performance and electromagnetic shield performance. <P>SOLUTION: The motor 10 includes a field magnet 11 comprising an anisotropic pole magnet, a frame 15 comprising a magnetic material arranged on the outer circumferential face 11a side of the field magnet 11, a core 17 arranged on the inner circumferential face 11b side of the field magnet 11, and a shaft 24 rotatably supporting the field magnet 11 and frame 15. A plurality of ribs 13 extended from the upper end 12c to the lower end 12d and arranged in symmetry of rotation with each other are formed on the outer circumference face 12a of the ring body 12 of the field magnet 11. Thus, a space 16 with a fixed thickness is formed between the field magnet 11 and frame 15. Furthermore, the plurality of ribs 13 are formed integrally with the ring body 12 at a position of the outer circumferential face 11a opposite to the center of the magnetic pole formed on the inner circumferential face 11b side of the field magnet 11, using the same material as that of the ring body 12 of the field magnet 11. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、極異方性リング磁石からなるモータ用マグネット、およびそのモータ用マグネットを使用したモータに関する。   The present invention relates to a motor magnet composed of a polar anisotropic ring magnet, and a motor using the motor magnet.

内周面または外周面のいずれか一方に磁極が現れ円弧状に磁化された極異方性リング磁石は、一般的に磁束密度が大きく正弦波的な磁束密度分布が得られることから、ファン駆動用DCモータなどに多用されている。(例えば、特許文献1参照)。   Polar anisotropy ring magnets with magnetic poles appearing on either the inner or outer peripheral surface and magnetized in an arc shape generally have a large magnetic flux density and a sinusoidal magnetic flux density distribution. It is often used for DC motors. (For example, refer to Patent Document 1).

極異方性リング磁石をモータに適用する場合、極異方性リング磁石の外周側に配置されるフレーム(バックヨーク)を、磁性材料に代えて非磁性材料を用いて形成することにより、モータの起動トルクが向上することが、本発明者の検討により明らかにされている。これは、極異方性リング磁石からフレームに流れる磁束を抑えることができるからであり、その内容は、特許文献2(特願2009−078016号;本出願時点では未公開)に記載されている。   When a polar anisotropic ring magnet is applied to a motor, a frame (back yoke) disposed on the outer peripheral side of the polar anisotropic ring magnet is formed using a nonmagnetic material instead of a magnetic material, thereby It has been clarified by the inventor's examination that the starting torque is improved. This is because the magnetic flux flowing from the polar anisotropic ring magnet to the frame can be suppressed, and the content is described in Patent Document 2 (Japanese Patent Application No. 2009-0778016; unpublished at the time of this application). .

参考例(公知例ではない)として、特許文献2に記載されている直流モータ50を、図4を参照して説明する。直流モータ50は、アウターロータ型のブラシレス直流モータであり、円周方向に多極着磁された極異方性リング磁石からなる界磁マグネット51と、非磁性材料で形成され界磁マグネット51を内周面に密着保持する略円筒状のフレーム(ハウジング)52と、界磁マグネット51の内側に所定の間隔を置いて配置され電機子として機能する鉄心53と、鉄心53の中心に配置されベース(図示省略)に固定される軸60と、を備えている。   As a reference example (not a known example), a DC motor 50 described in Patent Document 2 will be described with reference to FIG. The DC motor 50 is an outer rotor type brushless DC motor, and includes a field magnet 51 made of a polar anisotropic ring magnet magnetized in the circumferential direction and a field magnet 51 made of a non-magnetic material. A substantially cylindrical frame (housing) 52 that is tightly held on the inner peripheral surface, an iron core 53 that functions as an armature with a predetermined interval inside the field magnet 51, and a base that is arranged at the center of the iron core 53. And a shaft 60 fixed to (not shown).

鉄心53は、珪素鋼板を複数枚積層して形成され、環状のヨーク部54から径方向に突出する9個の突極55と、隣接する突極間の隙間である9箇所のスロット59と、を有している。1つの突極55は、径方向に延在した突極腕部56と、その先端のティース部57と、から構成されている。突極腕部56には、励磁コイル58が巻かれている。   The iron core 53 is formed by laminating a plurality of silicon steel plates, and includes nine salient poles 55 that project radially from the annular yoke portion 54, and nine slots 59 that are gaps between adjacent salient poles, have. One salient pole 55 includes a salient pole arm portion 56 extending in the radial direction and a tooth portion 57 at the tip thereof. An exciting coil 58 is wound around the salient pole arm portion 56.

ここで、界磁マグネット51の内径(直径)をD、径方向の厚さをT、磁極数をPとした場合に、0.09<T/(πD/2P)<0.75なる関係式を満たす範囲内で界磁マグネット51を形成することにより、磁性材料のフレームを採用した場合と比較して、高起動トルクおよび低コギングトルクを両立した性能を得ることができる。   Here, when the inner diameter (diameter) of the field magnet 51 is D, the thickness in the radial direction is T, and the number of magnetic poles is P, a relational expression of 0.09 <T / (πD / 2P) <0.75. By forming the field magnet 51 within a range that satisfies the above conditions, it is possible to obtain performance that achieves both a high starting torque and a low cogging torque as compared with the case where a frame made of a magnetic material is employed.

特開2006−238536号公報JP 2006-238536 A

上記のように、極異方性リング磁石と非磁性材料からなるフレームとを組み合わせるとともに、極異方性リング磁石を上述の関係式を満たす形状とすることにより、モータとしての性能を向上させることができる。   As described above, combining a polar anisotropic ring magnet and a frame made of a non-magnetic material and improving the performance as a motor by making the polar anisotropic ring magnet into a shape that satisfies the above relational expression. Can do.

しかしながら、電磁遮蔽性能に優れたモータを構成するために、磁性材料からなるフレームを使用せざるを得ない場合も想定される。参考例として説明したモータの電磁遮蔽性能を向上させるために、非磁性材料で形成されたフレームの外周面側に、別途、磁性材料で形成されたフレームを配置することが考えられる。しかし、この場合には2種類のフレームを必要とすることから、モータ全体の重量およびコストが増加するという問題が生じる。   However, in order to construct a motor having excellent electromagnetic shielding performance, a case in which a frame made of a magnetic material must be used is also assumed. In order to improve the electromagnetic shielding performance of the motor described as a reference example, it is conceivable to separately arrange a frame made of a magnetic material on the outer peripheral surface side of the frame made of a nonmagnetic material. However, in this case, since two types of frames are required, there arises a problem that the weight and cost of the entire motor increase.

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、重量およびコストを増加させることなく、高起動トルクおよび低コギングトルクを維持しながら電磁遮蔽性能に優れたモータ、および、そのようなモータの実現に適したモータ用マグネットを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and a motor excellent in electromagnetic shielding performance while maintaining a high starting torque and a low cogging torque without increasing the weight and cost, and its An object of the present invention is to provide a motor magnet suitable for realizing such a motor.

そこで、上記課題を解決するために、本発明のモータ用マグネットは、磁性材料からなるフレームと組み合わせてモータの一部を構成するモータ用マグネットであって、略リング状の極異方性磁石からなり、内周面側に円周方向に沿って複数の磁極を有するリング状のリング本体部と、前記リング本体部の外周面側に形成される複数のリブと、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the motor magnet of the present invention is a motor magnet that forms a part of the motor in combination with a frame made of a magnetic material, and is a substantially ring-shaped polar anisotropic magnet. And a ring-shaped ring body portion having a plurality of magnetic poles along the circumferential direction on the inner peripheral surface side, and a plurality of ribs formed on the outer peripheral surface side of the ring main body portion. .

この場合、前記リブの各々が、前記リング本体部と同一材料を用いて一体に形成されているのが好ましい。   In this case, it is preferable that each of the ribs is integrally formed using the same material as that of the ring main body.

また、前記リブの各々が、前記リング本体部の前記複数の磁極に対向する位置にそれぞれ形成されているのが好ましい。   Moreover, it is preferable that each of the ribs is formed at a position facing the plurality of magnetic poles of the ring main body.

また、前記リブの各々が、前記リング本体部の一方の開放端側から他方の開放端側まで連続して形成されているのが好ましい。   Moreover, it is preferable that each of the ribs is formed continuously from one open end side of the ring main body portion to the other open end side.

また、少なくとも一つのリブの一方の端部に相当する部分にゲートを設けて射出成形により形成されているのが好ましい。   Further, it is preferable that a gate is provided at a portion corresponding to one end portion of at least one rib and formed by injection molding.

また、前記リング本体部の内径をD、径方向の厚さをT、磁極数をPで表したとき、前記リング本体部が、0.09<T/(πD/2P)<0.75なる関係式を満たすように構成されているのが好ましい。   Further, when the inner diameter of the ring body portion is represented by D, the thickness in the radial direction is represented by T, and the number of magnetic poles is represented by P, the ring body portion satisfies 0.09 <T / (πD / 2P) <0.75. It is preferable to be configured to satisfy the relational expression.

また、本発明のモータは、前記モータ用マグネットと、前記モータ用マグネットの外周面側に配置され磁性材料により形成されるフレームと、を備えることを特徴とする。   The motor of the present invention includes the motor magnet and a frame formed of a magnetic material and disposed on the outer peripheral surface side of the motor magnet.

この場合、前記モータ用マグネットと前記フレームとが、一体成形されていてもよい。   In this case, the motor magnet and the frame may be integrally formed.

本発明によれば、極異方性磁石からなるリング状のリング本体部と、その外周面に形成されたリブとからモータ用マグネットが構成されている。このため、モータ用マグネットの外周面側にフレームを配置した状態では、リング本体部の外周面とフレームとの間に、リブの径方向の厚さに対応する厚さを有する空隙が形成される。すなわち、モータ用マグネットの外周面の多くの領域が非磁性材料(空気)で覆われる。これにより、上述した参考例と同様に、モータの起動トルクを向上させることができる。また、モータの内部(モータ用マグネットや鉄心など)が磁性材料(フレーム)で覆われる。これにより、モータの電磁遮蔽性能を向上させることができる。   According to this invention, the magnet for motors is comprised from the ring-shaped ring main-body part which consists of a polar anisotropic magnet, and the rib formed in the outer peripheral surface. For this reason, in a state where the frame is disposed on the outer peripheral surface side of the motor magnet, a gap having a thickness corresponding to the radial thickness of the rib is formed between the outer peripheral surface of the ring main body and the frame. . That is, many areas of the outer peripheral surface of the motor magnet are covered with a nonmagnetic material (air). Thereby, the starting torque of a motor can be improved similarly to the reference example mentioned above. Further, the interior of the motor (such as a motor magnet or iron core) is covered with a magnetic material (frame). Thereby, the electromagnetic shielding performance of the motor can be improved.

また、リブの各々を、リング本体部の複数の磁極中心に対向する位置にそれぞれ形成した場合には、モータ用マグネットから発生する磁束を増加させ、モータの起動トルクをより向上させることができる。   Further, when each of the ribs is formed at a position facing the plurality of magnetic pole centers of the ring main body, the magnetic flux generated from the motor magnet can be increased, and the starting torque of the motor can be further improved.

本発明の実施形態に係るモータの構成を説明するための横断面図である。It is a cross-sectional view for demonstrating the structure of the motor which concerns on embodiment of this invention. 同モータに組み込まれているモータ用マグネットの斜視図である。It is a perspective view of the magnet for motors integrated in the motor. リブ高さ/エアギャップと起動トルクとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between rib height / air gap and starting torque. 参考例としてのモータの構成を説明するための平面概念図である。It is a plane conceptual diagram for demonstrating the structure of the motor as a reference example.

以下、本発明の好ましい実施形態の一例として、モータ10を図面を参照して説明する。   Hereinafter, as an example of a preferred embodiment of the present invention, a motor 10 will be described with reference to the drawings.

モータ10は、図1に示すように、略リング状をなす界磁マグネット(モータ用マグネット)11と、界磁マグネット11の外周面11aを覆うように同軸状に配置されるフレーム15と、界磁マグネット11の内周面11b側に所定の間隔を置いて配置され電機子として機能する鉄心17と、鉄心17の中心に位置し界磁マグネット11およびフレーム15を回転自在に支持する軸24と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the motor 10 includes a field magnet (motor magnet) 11 having a substantially ring shape, a frame 15 arranged coaxially so as to cover the outer peripheral surface 11 a of the field magnet 11, and a field An iron core 17 that functions as an armature and is arranged on the inner peripheral surface 11b side of the magnet magnet 11, and a shaft 24 that is located at the center of the iron core 17 and rotatably supports the field magnet 11 and the frame 15. It is equipped with.

このうち、鉄心17および軸24は、上述の参考例と同様の構成であることから、鉄心17の各構成要素(環状のヨーク部18、突極19、突極腕部20、ティース部21、スロット22、励磁コイル(図示省略))を含めてそれらの説明は適宜省略し、以下では、界磁マグネット11およびフレーム15を中心に説明する。   Among these, since the iron core 17 and the shaft 24 have the same configuration as the above-described reference example, each component of the iron core 17 (the annular yoke portion 18, the salient pole 19, the salient pole arm portion 20, the tooth portion 21, The description including the slot 22 and the excitation coil (not shown) will be omitted as appropriate, and the field magnet 11 and the frame 15 will be mainly described below.

界磁マグネット11は、本実施形態では、磁性粉末(例えば、Sm−Fe−N粉末)およびバインダー樹脂(例えば、ナイロン6)の混練物からなり射出成形法に形成される極異方性リング磁石である。界磁マグネット11は、図2に示すように、リング状のリング本体部12と、リング本体部12の外周面12a(円周面である)に形成され、リング本体部12の上端(一方の開放端)12cから下端(他方の開放端)12dに向かって連続して延びる断面円弧状の複数(本実施形態では、12本)のリブ13と、から構成されている。   In this embodiment, the field magnet 11 is a polar anisotropic ring magnet made of a kneaded product of magnetic powder (for example, Sm-Fe-N powder) and binder resin (for example, nylon 6) and formed by an injection molding method. It is. As shown in FIG. 2, the field magnet 11 is formed on a ring-shaped ring main body 12 and an outer peripheral surface 12 a (circular surface) of the ring main body 12. A plurality of (in this embodiment, twelve) ribs 13 having a circular arc cross section continuously extending from the open end (12c) toward the lower end (the other open end) 12d.

また、界磁マグネット11は、円周面である内周面11b(リング本体部12の内周面12b)側に磁極中心(N極およびS極)が現れるように円周方向に対して等間隔に多磁極(本実施形態では、12極)着磁されている。着磁は、上端12cから下端12dにわたって、中心軸(対称軸)に対して平行にそれぞれ施されている。そして、複数のリブ13は、内周面11b(12b)側に現れる複数の磁極中心に対向する外周面11a(12a)の位置にそれぞれ形成されている。   Further, the field magnet 11 has a magnetic pole center (N pole and S pole) on the side of the inner peripheral surface 11b (the inner peripheral surface 12b of the ring main body 12) that is a circumferential surface, etc. Multiple magnetic poles (12 poles in this embodiment) are magnetized at intervals. Magnetization is performed in parallel with the central axis (symmetric axis) from the upper end 12c to the lower end 12d. And the some rib 13 is each formed in the position of the outer peripheral surface 11a (12a) facing the some magnetic pole center which appears on the inner peripheral surface 11b (12b) side.

上記のように界磁マグネット11が射出成形法により形成されていることから、複数のリブ13は、リング本体部12と同一の材料を用いてリング本体部12と一体に形成されている。そして、12本のリブ13のうち90度回転対称の位置に配置されている4本のリブ13の上端12c側の平面(端部)に、射出成形によって形成されるゲート痕14の少なくとも一部が存在している。なお、このゲート痕14は、研削加工などにより適宜取り除いてあってもよい。   Since the field magnet 11 is formed by the injection molding method as described above, the plurality of ribs 13 are formed integrally with the ring body 12 using the same material as the ring body 12. And at least a part of the gate mark 14 formed by injection molding on the plane (end part) on the upper end 12c side of the four ribs 13 arranged at the 90-degree rotationally symmetrical position among the twelve ribs 13 Is present. The gate mark 14 may be appropriately removed by grinding or the like.

一方、フレーム15は、磁性材料(本実施形態では、鉄)を用いてリング状に形成されている。フレーム15は、界磁マグネット11の外周面11a側に配置された状態で、フレーム15の内周面15a(円周面である)がリブ13の最も外周側の部分である頂部13aと接触する程度の内径に形成されている。すなわち、フレーム15は、その内半径をリブ13の頂部13aにおける界磁マグネット11の仮想半径(界磁マグネット11の中心軸とリブ13の頂部13a間の距離)に略一致させている。なお、フレーム15は、リング形状に限定されるものではなく、例えば、リングとベース(図示省略)とを一体化させてなるカップ形状であってもよい。   On the other hand, the frame 15 is formed in a ring shape using a magnetic material (in this embodiment, iron). The frame 15 is arranged on the outer peripheral surface 11 a side of the field magnet 11, and the inner peripheral surface 15 a (circumferential surface) of the frame 15 is in contact with the top portion 13 a that is the outermost portion of the rib 13. It is formed to a certain inner diameter. That is, the inner radius of the frame 15 is substantially matched with the virtual radius of the field magnet 11 at the top portion 13 a of the rib 13 (the distance between the central axis of the field magnet 11 and the top portion 13 a of the rib 13). The frame 15 is not limited to a ring shape, and may be a cup shape formed by integrating a ring and a base (not shown), for example.

界磁マグネット11の外周面11a側にフレーム15を配置した状態では、リブ13の各々が存在する領域を除いて、界磁マグネット11の外周面11a(リング本体部12の外周面12a)とフレーム15の内周面15aとの間に、径方向の厚さが一定の空隙16が形成されている。空隙16は、本実施形態では、円周方向に対して12等分割されている。   In a state where the frame 15 is arranged on the outer peripheral surface 11a side of the field magnet 11, the outer peripheral surface 11a of the field magnet 11 (the outer peripheral surface 12a of the ring main body 12) and the frame except for the region where each of the ribs 13 exists. A gap 16 having a constant radial thickness is formed between the inner peripheral surface 15a of the fifteen. In the present embodiment, the gap 16 is divided into 12 equal parts in the circumferential direction.

次に、以上のように構成されたモータ10の作用効果について説明する。   Next, the effect of the motor 10 configured as described above will be described.

界磁マグネット11が極異方性磁石からなるとともに、界磁マグネット11を構成するリング状のリング本体部12の外周面12aに径方向の外側に突き出す複数のリブ13が形成されている。そして、界磁マグネット11の外周面11a側に、界磁マグネット11の外周面11aの全体を覆うように、磁性材料からなるリング状のフレーム15が配置されている。このため、リング本体部12の外周面12aとフレーム15の内周面15aとの間に、リブ13の径方向の厚さ(高さ)に対応する厚さを有する空隙16が形成される。すなわち、極異方性磁石からなるリング本体部12の外周面12aの多くの領域が一定の厚みの非磁性材料(空気)で覆われる。   The field magnet 11 is made of a polar anisotropic magnet, and a plurality of ribs 13 protruding outward in the radial direction are formed on the outer peripheral surface 12a of the ring-shaped ring main body 12 constituting the field magnet 11. A ring-shaped frame 15 made of a magnetic material is disposed on the outer peripheral surface 11 a side of the field magnet 11 so as to cover the entire outer peripheral surface 11 a of the field magnet 11. Therefore, a gap 16 having a thickness corresponding to the radial thickness (height) of the rib 13 is formed between the outer peripheral surface 12 a of the ring main body 12 and the inner peripheral surface 15 a of the frame 15. That is, many areas of the outer peripheral surface 12a of the ring main body portion 12 made of a polar anisotropic magnet are covered with a nonmagnetic material (air) having a constant thickness.

このため、従来技術(界磁マグネットの外周面側に空隙を設けることなく磁性材料からなるフレームを密接配置した構成)と比較して、重量およびコストを増加させることなく、界磁マグネット11からフレーム15に流れる磁束を抑えることができる。これにより、モータ10の起動トルクを向上させることができる。   For this reason, compared with the prior art (a configuration in which a frame made of a magnetic material is closely arranged without providing a gap on the outer peripheral surface side of the field magnet), the field magnet 11 is removed from the frame without increasing the weight and cost. The magnetic flux flowing through 15 can be suppressed. Thereby, the starting torque of the motor 10 can be improved.

特に、界磁マグネット11を参考例で言及した所定の形状(界磁マグネット11のリング本体部12の内径をD、径方向の厚さをT、磁極数をPとした場合に、0.09<T/(πD/2P)<0.75なる関係式を満たす形状)とした場合には、高起動トルクおよび低コギングトルクを両立した性能を得ることができる。   In particular, when the field magnet 11 has a predetermined shape mentioned in the reference example (when the inner diameter of the ring body 12 of the field magnet 11 is D, the thickness in the radial direction is T, and the number of magnetic poles is P9, 0.09 In the case of <T / (πD / 2P) <a shape satisfying the relational expression of 0.75), it is possible to obtain performance that achieves both high starting torque and low cogging torque.

また、モータ10の内部(界磁マグネット11や鉄心17など)がフレーム15を形成する磁性材料で覆われる。これにより、モータ10の電磁遮蔽性能を向上させることができる。   The interior of the motor 10 (field magnet 11, iron core 17, etc.) is covered with a magnetic material that forms the frame 15. Thereby, the electromagnetic shielding performance of the motor 10 can be improved.

また、複数のリブ13は、その両端部がリング本体部12の上端12cおよび下端12dとそれぞれ面一に形成されている。このため、リブ13が形成された部分における界磁マグネット11の径方向の厚さ(肉厚)が大きくなる。これにより、界磁マグネット11を射出成形法により成形する際の、ゲートを配置するスペースを大きく確保することができる。この結果、界磁マグネット11の作製が容易になるとともに成形性が向上する。   Further, both ends of the plurality of ribs 13 are formed flush with the upper end 12c and the lower end 12d of the ring body 12 respectively. For this reason, the radial thickness (thickness) of the field magnet 11 at the portion where the rib 13 is formed increases. As a result, a large space for arranging the gate can be secured when the field magnet 11 is formed by the injection molding method. As a result, the field magnet 11 can be easily manufactured and the moldability is improved.

次に、界磁マグネット11のリブ13がモータの起動トルクの向上に及ぼす影響を、実施例に基づいて具体的に説明する。   Next, the influence of the ribs 13 of the field magnet 11 on the improvement of the starting torque of the motor will be specifically described based on examples.

はじめに、リブ13の高さ(径方向の厚さ)、すなわち、空隙16の径方向の厚さと、モータの起動トルクとの関係を調べた結果を図3に示す。なお、図3では、リブ13の高さをエアギャップLで除して規格化している。ここで、エアギャップLとは、界磁マグネット11の内周面11b(リング本体部12の内周面12b)と鉄心17のティース部21との最短距離である。本実施形態のティース部21は、その先端面が、図1に示すように、中心から円周方向に離れるほど界磁マグネット11の内周面11aとの距離が大きくなるように形成されている。したがって、エアギャップLは、鉄心17のティース部21の対称中心部と界磁マグネット11の内周面11bとの径方向距離である。また、界磁マグネット11のリング本体部12は、内径Dが80mmであり、径方向の厚さTが2mmであり、磁極数Pが12である。   First, FIG. 3 shows the result of examining the relationship between the height (radial thickness) of the rib 13, that is, the radial thickness of the air gap 16, and the starting torque of the motor. In FIG. 3, the height of the rib 13 is normalized by dividing by the air gap L. Here, the air gap L is the shortest distance between the inner peripheral surface 11 b of the field magnet 11 (the inner peripheral surface 12 b of the ring main body 12) and the tooth portion 21 of the iron core 17. As shown in FIG. 1, the tooth portion 21 of the present embodiment is formed such that the distance from the inner peripheral surface 11 a of the field magnet 11 increases as the distal end surface moves away from the center in the circumferential direction. . Therefore, the air gap L is a radial distance between the symmetrical central portion of the tooth portion 21 of the iron core 17 and the inner peripheral surface 11 b of the field magnet 11. The ring body 12 of the field magnet 11 has an inner diameter D of 80 mm, a radial thickness T of 2 mm, and a number of magnetic poles P of 12.

図3から、リブ13の高さを大きくして空隙16の径方向の厚さを大きくするほど、起動トルクが大きくなることが分かる。ただし、「リブの高さ/エアギャップ」が約1より大きくなると、起動トルクが一定化(飽和)する傾向にある。このことから、「リブの高さ/エアギャップ」を1以上となるようにリブ13の高さを設定した場合には、安定した高起動トルクを得ることができる。なお、「リブの高さ/エアギャップ」が0(ゼロ)の場合が従来技術に相当する。   FIG. 3 shows that the starting torque increases as the height of the rib 13 is increased and the thickness of the gap 16 in the radial direction is increased. However, if the “rib height / air gap” is greater than about 1, the starting torque tends to be constant (saturated). Therefore, when the height of the rib 13 is set so that the “rib height / air gap” is 1 or more, a stable high starting torque can be obtained. The case where “rib height / air gap” is 0 (zero) corresponds to the prior art.

次に、界磁マグネットのリング本体部におけるリブを形成する位置と、モータの起動トルクとの関係について調べた結果を説明する。上述の実施形態および実施例では、リブはリング本体部の磁極中心に対向する外周面側の位置に設けられている。これに対して、リブをリング本体部の磁極間(隣接する磁極中心の中間部分)に対向する外周面側の位置に設けた場合には、従来技術よりも起動トルクは大きくなるものの、磁極中心にリブを設けた場合と比較すると、起動トルクが15%ほど低下することが確認された。この結果から、リング本体部の磁極中心に対向する位置にリブを設ける方が、起動トルクをより大きくする観点で好ましいことが分かる。   Next, the result of examining the relationship between the position where the rib in the ring body of the field magnet is formed and the starting torque of the motor will be described. In the above-described embodiment and example, the rib is provided at a position on the outer peripheral surface side facing the magnetic pole center of the ring main body. On the other hand, when the rib is provided at a position on the outer peripheral surface facing the gap between the magnetic poles of the ring main body portion (intermediate portion of the adjacent magnetic pole center), the starting torque is larger than in the conventional technique, It was confirmed that the starting torque was reduced by about 15% as compared with the case where the ribs were provided in the case. From this result, it can be seen that it is preferable to provide the rib at a position facing the magnetic pole center of the ring main body portion from the viewpoint of increasing the starting torque.

リング本体部の磁極間よりも磁極中心に対向する位置にリブを設けることにより起動トルクが向上する理由は以下のように考えられる。すなわち、リング状の磁石を極異方性に着磁させた場合、磁極中心付近における磁石の内部では概ね径方向に磁化ベクトルが向いている。一般的に、径方向に磁化ベクトルが向く場合には、寸法(磁化ベクトルが向く方向の実質的な厚さ)が小さいことにより反磁界の影響が大きくなる。したがって、リブを設けることによって磁極中心付近での肉厚を大きくした場合には、反磁界の影響を低減することができ、その結果、リング本体部から発生する磁束を増加させることができる。   The reason why the starting torque is improved by providing the rib at a position facing the center of the magnetic pole rather than between the magnetic poles of the ring main body is considered as follows. That is, when a ring-shaped magnet is magnetized with polar anisotropy, the magnetization vector is generally directed radially in the magnet near the magnetic pole center. In general, when the magnetization vector faces in the radial direction, the influence of the demagnetizing field increases due to the small size (substantial thickness in the direction in which the magnetization vector faces). Therefore, when the thickness in the vicinity of the magnetic pole center is increased by providing the rib, the influence of the demagnetizing field can be reduced, and as a result, the magnetic flux generated from the ring main body can be increased.

これに対して、リング本体部の磁極間では、概ね円周方向に磁化ベクトルが向いている。径方向と比較して寸法が大きい円周方向に磁化ベクトルが向く場合には、反磁界の影響が小さい。したがって、リブを設けることによって磁極間付近での肉厚を大きくしても、リング本体部から発生する磁界を増加させる効果は小さい。このため、磁極中心付近にリブを設ける方が、磁極間にリブを設けるよりも、リング本体部から発生する磁束をより増加させ、モータの起動トルクをより向上させると考えられる。   On the other hand, between the magnetic poles of the ring body, the magnetization vector is generally oriented in the circumferential direction. When the magnetization vector is oriented in the circumferential direction, which has a larger dimension than the radial direction, the influence of the demagnetizing field is small. Therefore, even if the thickness near the magnetic poles is increased by providing the ribs, the effect of increasing the magnetic field generated from the ring main body is small. For this reason, it is considered that providing the rib near the center of the magnetic pole increases the magnetic flux generated from the ring main body and improves the starting torque of the motor more than providing the rib between the magnetic poles.

以上のことから、界磁マグネット11のリブ13は、界磁マグネット11とフレーム15と間に空隙16を形成するためのスペーサとしての機能と、反磁界の影響を小さくして磁束を大きくする機能と、を有していることが明らかになった。   From the above, the rib 13 of the field magnet 11 functions as a spacer for forming the air gap 16 between the field magnet 11 and the frame 15 and increases the magnetic flux by reducing the influence of the demagnetizing field. It became clear that

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the embodiments are not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、界磁マグネット11およびフレーム15を一体成形してもよい。この場合には、製造コストの低減が期待でき、また、界磁マグネット11の薄肉化を促進する上で有利である。   For example, the field magnet 11 and the frame 15 may be integrally formed. In this case, a reduction in manufacturing cost can be expected, and it is advantageous for promoting the thinning of the field magnet 11.

また、上記実施形態では、リブ13の断面形状を円弧状としたが、これに限定されない。円弧状に代えて、例えば、矩形状としてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the cross-sectional shape of the rib 13 was made into circular arc shape, it is not limited to this. For example, a rectangular shape may be used instead of the arc shape.

また、上記実施形態では、リブ13は、リング本体部12の上端12cから下端12dまで連続して延びる構成としたが、これに限定されない。リブのスペーサとしての機能のみが要求される場合には、例えば、上端12c側と下端12d側のそれぞれに対して離散的にリブを形成するようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the rib 13 was set as the structure extended continuously from the upper end 12c of the ring main-body part 12 to the lower end 12d, it is not limited to this. When only the function of the rib as a spacer is required, for example, the rib may be discretely formed on each of the upper end 12c side and the lower end 12d side.

また、上記実施形態では、リブ13は、リング本体部12と同一の材料を用いてリング本体部12と一体に形成されているが、これに限定されない。リブのスペーサとしての機能のみが要求される場合には、リブを非磁性材料で形成してもよく、また、リング本体部12と一体成形しなくてもよい。(例えば、接着剤を用いて固定してもよい。)   Moreover, in the said embodiment, although the rib 13 is integrally formed with the ring main-body part 12 using the same material as the ring main-body part 12, it is not limited to this. When only the function of the rib as a spacer is required, the rib may be formed of a nonmagnetic material, and may not be integrally formed with the ring body 12. (For example, it may be fixed using an adhesive.)

また、界磁マグネット11(リング本体部12)は、射出成形法以外の方法で形成されたものであってもよいし、ボンド磁石でなくてもよい。   Further, the field magnet 11 (ring main body portion 12) may be formed by a method other than the injection molding method or may not be a bonded magnet.

10 モータ
11 界磁マグネット(モータ用マグネット)
11a 外周面
11b 内周面
12 リング本体部
12a 外周面
12b 内周面
12c 上端
12d 下端
13 リブ
13a 頂部
14 ゲート痕
15 フレーム
15a 内周面
16 空隙
17 鉄心
18 環状のヨーク部
19 突極
20 突極腕部
21 ティース部
22 スロット
24 軸
10 Motor 11 Field Magnet (Motor Magnet)
11a outer peripheral surface 11b inner peripheral surface 12 ring main body 12a outer peripheral surface 12b inner peripheral surface 12c upper end 12d lower end 13 rib 13a top 14 gate mark 15 frame 15a inner peripheral surface 16 gap 17 iron core 18 annular yoke 19 salient pole 20 salient pole Arm 21 Teeth 22 Slot 24 Shaft

Claims (9)

磁性材料からなるフレームと組み合わせてモータの一部を構成するモータ用マグネットであって、
略リング状の極異方性磁石からなり、
内周面側に円周方向に沿って複数の磁極を有するリング状のリング本体部と、
前記リング本体部の外周面側に形成される複数のリブと、を備えるモータ用マグネット。
A motor magnet that constitutes a part of a motor in combination with a frame made of a magnetic material,
It consists of a substantially ring-shaped polar anisotropic magnet,
A ring-shaped ring body portion having a plurality of magnetic poles along the circumferential direction on the inner peripheral surface side;
And a plurality of ribs formed on the outer peripheral surface side of the ring main body.
前記リブの各々が、前記リング本体部と同一材料を用いて一体に形成されている請求項1に記載のモータ用マグネット。   The motor magnet according to claim 1, wherein each of the ribs is integrally formed using the same material as the ring main body. 前記リブの各々が、前記リング本体部の前記複数の磁極に対向する位置にそれぞれ形成されている請求項2に記載のモータ用マグネット。   The motor magnet according to claim 2, wherein each of the ribs is formed at a position facing the plurality of magnetic poles of the ring main body. 前記リブの各々が、前記リング本体部の一方の開放端側から他方の開放端側まで連続して形成されている請求項2または3に記載のモータ用マグネット。   4. The motor magnet according to claim 2, wherein each of the ribs is formed continuously from one open end side of the ring body portion to the other open end side. 5. 少なくとも一つのリブの一方の端部に相当する部分にゲートを設けて射出成形により形成されている請求項4に記載のモータ用マグネット。   The motor magnet according to claim 4, wherein a gate is provided at a portion corresponding to one end of at least one rib and formed by injection molding. 前記リング本体部の内径をD、径方向の厚さをT、磁極数をPで表したとき、前記リング本体部が、0.09<T/(πD/2P)<0.75なる関係式を満たすように構成されている請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ用マグネット。   When the inner diameter of the ring body is represented by D, the thickness in the radial direction is represented by T, and the number of magnetic poles is represented by P, the relation that the ring body is 0.09 <T / (πD / 2P) <0.75 The motor magnet according to claim 1, wherein the magnet is configured to satisfy the following. 請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ用マグネットと、
前記モータ用マグネットの外周面側に配置され磁性材料により形成されるフレームと、を備えるモータ。
A magnet for a motor according to any one of claims 1 to 6,
And a frame that is disposed on an outer peripheral surface side of the motor magnet and is formed of a magnetic material.
前記リブの各々の径方向の厚さが、前記モータ用マグネットの内周面と前記モータ用マグネットの内周面側に配置される鉄心のティース部との最短距離と同等かそれ以上に設定されている請求項7に記載のモータ。The radial thickness of each of the ribs is set to be equal to or more than the shortest distance between the inner peripheral surface of the motor magnet and the iron core tooth portion disposed on the inner peripheral surface side of the motor magnet. The motor according to claim 7. 前記モータ用マグネットと前記フレームとが一体成形されている請求項7または8に記載のモータ。 The motor according to claim 7 or 8 , wherein the motor magnet and the frame are integrally formed.
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