JP5702118B2 - ロータの構造及びモータ - Google Patents
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Description
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、簡単な構成で軸方向の短絡磁束を低減し各突極の起磁力を大きくすることができるロータの構造及びモータを提供することにある。
請求項2に記載の発明は、第1ロータコアの周方向に、ステータ側にS極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極をN極として機能するように構成した第1構成部と、第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側にN極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極をS極として機能するように構成された第2構成部と、前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側をN極で前記第2ロータコア側をS極となるよう軸方向に磁化された環状磁石とを備え、軸方向に並んで配置される前記第1突極と前記第2磁石との間、及び軸方向に並んで配置される前記第1磁石と前記第2突極との間には、前記環状磁石の外周側に設置され前記環状磁石と同方向に磁極を配置した環状の補助磁石を設けた。
請求項4に記載の発明は、第1ロータコアの周方向に、ステータ側にS極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極をN極として機能するように構成した第1構成部と、第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側にN極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極をS極として機能するように構成された第2構成部と、前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側をN極で前記第2ロータコア側をS極となるよう軸方向に磁化された環状磁石とを備え、前記第1ロータコアに形成した各第1突極の先端には、先細形状の第1凸部が前記第2ロータコアの第2磁石に向かって形成されているとともに、前記第2ロータコアに形成した各第2突極の先端には、先細形状の第2凸部が前記第1ロータコアの第1磁石に向かって形成され、前記各第1及び第2凸部の長さは環状磁石の1/2以上である。
請求項6に記載の発明は、第1ロータコアの周方向に、ステータ側にS極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極をN極として機能するように構成した第1構成部と、第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側にN極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極をS極として機能するように構成された第2構成部と、前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側をN極で前記第2ロータコア側をS極となるよう軸方向に磁化された環状磁石とを備え、前記第1ロータコアに配置した各第1磁石は、前記第2ロータコア側に向かって先細形状に延出形成し、前記第2ロータコアの第2突極に当接させるとともに、前記第2ロータコアに配置した各第2磁石は、前記第1ロータコア側に向かって先細形状に延出形成し前記第1ロータコアの第1突極に当接させる。
請求項3に記載の発明によれば、安価な残留磁束密度の低い補助磁石を使うことで、補助磁石に起因した漏れ磁束を防止でき、効率的に環状磁石の漏れ磁束を抑制することができる。
請求項7に記載の発明によれば、複数組にすることにより、より高トルクを発生させるロータにでき、しかも、各ロータは、同じ構造なので、部品点数を減すことができるとともに、製作が容易で、低コスト化が図れる。
請求項8に記載の発明は、第1ロータコアの周方向に、ステータ側に第1の磁極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極を第2の磁極として機能するように構成した第1構成部と、第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側に第2の磁極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極を第1の磁極として機能するように構成された第2構成部と、前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側を前記第1突極の第2の磁極と同極で前記第2ロータコア側を前記第2突極の第1の磁極と同極となるよう軸方向に磁化された環状磁石とを備えたロータを複数組で構成するロータの構造であって、軸方向に隣り合うロータ間において、両ロータの前記第2構成部が当接するとともに、当接する両第2構成部の前記第2磁石が一体として構成される。
請求項8に記載の発明によれば、環状磁石の内径側及び外径側における短絡磁束が減少し、各第1及び第2突極の起磁力を大きくすることができることから、環状磁石の磁束を有効利用でき、高出力で、トルク脈動の小さいモータを提供できる。しかも、第1ロータコアと第2ロータコアの間に環状磁石を配置しただけの簡単な構成なので、小型で高出力のロータとなる。また、第2磁石の数が削減される。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載のロータの構造において、前記環状磁石は、前記第1ロータコアに配置した各第1磁石及び前記第2ロータコアに配置した各第2磁石よりも、保磁力を小さくした。
請求項11に記載の発明は、請求項1〜10のずれか1項に記載のロータの構造において、前記第1ロータコアに配置した各第1磁石及び前記第2ロータコアに配置した各第2磁石は、2個の永久磁石からなり、磁石極中心軸対称の磁化配向をもつ。
請求項12に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載のロータの構造において、 前記第1及び第2ロータコアは、前記環状磁石の軸方向に延設される低磁気抵抗部位と径方向に延びる積層鋼板部位とで構成され、内側の回転軸は非磁性体で構成される。
請求項14に記載の発明によれば、第1ロータコア及び第2ロータコアの設計の自由度が高く、製造プロセスが非常に簡単になるとともに、第1及び第2ロータコアの磁気抵抗を小さくできる。
請求項15に記載の発明によれば、小型でトルク脈動が小さく、しかも、高出力のモータを得ることができる。
以下、本発明の第1実施形態を図1〜図6に従って説明する。
図1に示すように、ブラシレスモータ1のモータケース2は、有底筒状に形成されたケースハウジング3と、同ケースハウジング3のフロント側の開口部を閉塞するフロントブラケット4とを有している。ケースハウジング3の内周面にはステータ5が固定されている。ステータ5のステータコア6は、鋼板よりなるステータコア片(図示略)を複数積層して形成されている。
(1)上記実施形態によれば、ステータ5側にS極が向くように第1永久磁石24を複数配置するとともに、各第1永久磁石24間に同第1永久磁石24にてN極として機能する第1突極23を形成した第1ロータコア21を設けた。また、第1ロータコア21の同極の第1突極23と軸方向に並んでステータ5側にN極が向くように第2永久磁石34を複数配置するとともに、各第2永久磁石34間に同第2永久磁石24にてS極として機能する第2突極33を形成した第2ロータコア31を設けた。
(2)上記実施形態によれば、環状磁石16の内側に、第1ロータコア21側をN極に第2ロータコア31側をS極に磁化した第1補助磁石17を設けた。従って、環状磁石16の内径側の第1ロータコア21、回転軸10、第2ロータコア31を経由する短絡磁束φ1がこの第1補助磁石17によって減少し、各第1及び第2突極の起磁力をより大きくすることができる。その結果、環状磁石16の磁束をより有効利用でき、高出力で、トルク脈動の小さいモータを提供できる。
(3)上記実施形態によれば、環状磁石16の外側に、第1ロータコア21側をN極に第2ロータコア31側をS極に磁化した第2補助磁石18を設けた。従って、環状磁石16の外径側の第1ロータコア21、第1永久磁石24(空間又は第2永久磁石)、第2ロータコア31を経由する短絡磁束φ2(トルクを発生させない軸方向短絡磁束)がこの第2補助磁石18によって減少し、各第1及び第2突極の起磁力をより大きくすることができる。その結果、環状磁石16の磁束をより有効利用でき、高出力で、トルク脈動の小さいモータを提供できる。
(5)上記実施形態によれば、第1及び第2永久磁石24,34はフェライト磁石よりなり、環状磁石16に比べて残留磁束密度が低い希土類磁石を使用した。即ち、環状磁石16は、第1及び第2永久磁石24,34に比べて残留磁束密度が高くなるようにした。
つまり、第1及び第2永久磁石24,34は、ステータ5の磁束の受け減磁しないように保磁力の高いものが求められる、環状磁石16は、ステータ5から距離もあり、第1及び第2ロータコア21,31内部に収容されていることから、ステータ5の磁束の影響を受けない。
(7)上記実施形態によれば、第1及び第2補助磁石17,18はフェライト磁石よりなり、希土類磁石よりなる環状磁石16に比べて残留磁束密度が低い材質の磁石を使用した。
次に、本発明の第2実施形態を図7〜図9に従って説明する。
本実施形態は、第1実施形態で示したロータ8の構成が相違する。そのため、説明の便宜上、相違するロータの部分について詳細に説明し、その他、第1実施形態と共通部分は符号を同じにして詳細な説明は省略する。
(1)上記実施形態によれば、第1ロータコア21の各第1突極23の先端に、相対向する同極の第2ロータコア31の第2永久磁石34と当接する第1凸部26を突出形成した。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態を図10〜図12に従って説明する。
(1)上記実施形態によれば、第1ロータコア21の各第1永久磁石24の先端に、相対向する同極の第2ロータコア31の第2突極33と当接する第1磁石凸部27を突出形成した。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態を図13に従って説明する。
(1)上記実施形態によれば、第1ロータコア21に形成した各凹部22に、同一形状の2個の第1永久磁石28a,28bを嵌合固着した。そして、2個の第1永久磁石28a,28bについて、両第1永久磁石28a,28bの当接面28を磁石極中心軸対称とした磁化した。
(2)上記実施形態によれば、第2ロータコア31に形成した各凹部32に、同一形状の2個の第2永久磁石38a,38bを嵌合固着した。そして、2個の第2永久磁石38a,38bについて、両第2永久磁石38a,38bの当接面38を磁石極中心軸対称とした磁化した。
(3)また、上記第4実施形態によれば、第1実施形態の作用効果で説明した(1)〜(7)と同様な作用効果を得ることができる。
次に、本発明の第5実施形態を図14、図15に従って説明する。
本実施形態は、第1実施形態で示したロータ8の構成が相違する。そのため、説明の便宜上、相違するロータコアについて詳細に説明し、その他、第1実施形態と共通部分は符号を同じにして詳細な説明は省略する。
(1)上記実施形態によれば、2つのロータ41,42を合わせることによって、より高トルクを発生させるロータにできる。しかも、ロータ41,42は、同じ構造なので、部品点数を減すことができるとともに、製作が容易で、低コスト化が図れる。
次に、本発明の第6実施形態を図16〜図18に従って説明する。
本実施形態は、第1実施形態で示したロータ8とその構成が相違する。そのため、説明の便宜上、相違するロータコアについて説明し、その他、第1実施形態と共通部分は符号を同じにして詳細な説明は省略する。
(1)上記実施形態によれば、第1ロータコア21は、積層鋼板部位53に嵌合凹部51を凹設し、その嵌合凹部51に積層鋼板部位53に較べて磁気抵抗が小さい低磁気抵抗部位52を嵌着させた。そして、積層鋼板部位53は、低磁気抵抗部位52を軸方向にラップ(被覆)するようにした。
・上記第1〜第6実施形態では、第1補助磁石17を設けたが、この第1補助磁石17を省略してもよい。この場合、環状磁石16が回転軸10まで達し、第1及び第2ロータコア21,31に形成した環状溝25,35が省略されることになる。
・上記第3実施形態では、第1磁石凸部27及び第2磁石凸部37を、それぞれ対向する第1及び第2突極23,33に当接させた。これを、第1及び第2突極23,33に当接させなくてもよく、第1磁石凸部27及び第2磁石凸部37の突出長さを、少なくとも環状磁石16の軸方向の長さの1/2以上突出させて実施してもよい。
・上記第2実施形態と第3実施形態を合わせた構成で実施してもよい。つまり、第1及び第2凸部26,36と第1及び第2磁極凸部27,37をそれぞれ軸方向において、環状磁石16の軸方向の長さの1/2にして第1及び第2ロータコア21,31の中間位置で、第1及び第2凸部26,36と第1及び第2磁極凸部27,37を当接させる。
Claims (15)
- 第1ロータコアの周方向に、ステータ側にS極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極をN極として機能するように構成した第1構成部と、
第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側にN極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極をS極として機能するように構成された第2構成部と、
前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側をN極で前記第2ロータコア側をS極となるよう軸方向に磁化された環状磁石と
を備え、
前記環状磁石の内周側に、前記環状磁石と同方向に磁極を配置した環状の補助磁石を設置し、前記補助磁石の軸方向の長さを前記環状磁石の軸方向の長さよりも長くしたことを特徴とするロータの構造。 - 第1ロータコアの周方向に、ステータ側にS極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極をN極として機能するように構成した第1構成部と、
第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側にN極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極をS極として機能するように構成された第2構成部と、
前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側をN極で前記第2ロータコア側をS極となるよう軸方向に磁化された環状磁石と
を備え、
軸方向に並んで配置される前記第1突極と前記第2磁石との間、及び軸方向に並んで配置される前記第1磁石と前記第2突極との間には、前記環状磁石の外周側に設置され前記環状磁石と同方向に磁極を配置した環状の補助磁石を設けたことを特徴とするロータの構造。 - 請求項1又は2に記載のロータの構造において、
前記補助磁石は、前記環状磁石よりも残留磁束密度が低い材質としたことを特徴とするロータの構造。 - 第1ロータコアの周方向に、ステータ側にS極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極をN極として機能するように構成した第1構成部と、
第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側にN極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極をS極として機能するように構成された第2構成部と、
前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側をN極で前記第2ロータコア側をS極となるよう軸方向に磁化された環状磁石と
を備え、
前記第1ロータコアに形成した各第1突極の先端には、先細形状の第1凸部が前記第2ロータコアの第2磁石に向かって形成されているとともに、前記第2ロータコアに形成した各第2突極の先端には、先細形状の第2凸部が前記第1ロータコアの第1磁石に向かって形成され、前記各第1及び第2凸部の長さは環状磁石の1/2以上であることを特徴とするロータの構造。 - 請求項4に記載のロータの構造において、
前記第1ロータコアに形成された第1突極の先端に設けた第1凸部は、前記第2構成部の第2ロータコアに配置した第2磁石と、一方、前記第2ロータコアに形成された第2突極の先端に設けた第2凸部は、前記第1構成部の第1ロータコアに配置した第1磁石と、それぞれ当接されていることを特徴とするロータの構造。 - 第1ロータコアの周方向に、ステータ側にS極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極をN極として機能するように構成した第1構成部と、
第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側にN極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極をS極として機能するように構成された第2構成部と、
前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側をN極で前記第2ロータコア側をS極となるよう軸方向に磁化された環状磁石と
を備え、
前記第1ロータコアに配置した各第1磁石は、前記第2ロータコア側に向かって先細形状に延出形成し、前記第2ロータコアの第2突極に当接させるとともに、前記第2ロータコアに配置した各第2磁石は、前記第1ロータコア側に向かって先細形状に延出形成し前記第1ロータコアの第1突極に当接させることを特徴とするロータの構造。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のロータを、2組又は3組で構成したことを特徴とするロータの構造。
- 第1ロータコアの周方向に、ステータ側に第1の磁極が向くように第1磁石が複数配置されるとともに、各第1磁石間に前記第1ロータコアの一体形成された第1突極を第2の磁極として機能するように構成した第1構成部と、
第2ロータコアの周方向に、前記第1構成部の同極の第1突極と軸方向に並んでステータ側に第2の磁極が向くように複数の第2磁石が配置されるとともに、各第2磁石間に前記第2ロータコアの一体形成された第2突極を第1の磁極として機能するように構成された第2構成部と、
前記第1構成部と前記第2構成部とに挟持され、前記第1ロータコアに配置された第1磁石及び第2ロータコアに配置された前記第2磁石よりも内側であって軸方向の両側面が第1及び第2磁石の内側面と直交するように近接配置されるとともに、前記第1ロータコア側を前記第1突極の第2の磁極と同極で前記第2ロータコア側を前記第2突極の第1の磁極と同極となるよう軸方向に磁化された環状磁石と
を備えたロータを複数組で構成するロータの構造であって、
軸方向に隣り合うロータ間において、両ロータの前記第2構成部が当接するとともに、当接する両第2構成部の前記第2磁石が一体として構成されることを特徴とするロータの構造。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のロータの構造において、
前記環状磁石は、前記第1ロータコアに配置した各第1磁石及び前記第2ロータコアに配置した各第2磁石よりも、保磁力を小さくしたことを特徴とするロータの構造。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載のロータの構造において、
前記環状磁石は、前記第1ロータコアに配置した各第1磁石及び前記第2ロータコアに配置した各第2磁石よりも、残留磁束密度を高くしたことを特徴とするロータの構造。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載のロータの構造において、
前記第1ロータコアに配置した各第1磁石及び前記第2ロータコアに配置した各第2磁石は、2個の永久磁石からなり、磁石極中心軸対称の磁化配向をもつことを特徴とするロータの構造。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載のロータの構造において、
前記第1及び第2ロータコアは、前記環状磁石の軸方向に延設される低磁気抵抗部位と径方向に延びる積層鋼板部位とで構成され、内側の回転軸は非磁性体で構成されることを特徴とするロータの構造。 - 請求項12に記載のロータの構造において、
前記低磁気抵抗部位は、前記積層鋼板部位よりも軸方向に短く、前記積層鋼板部位が前記低磁気抵抗部位に軸方向にラップするように構成されることを特徴とするロータの構造。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載のロータの構造において、
前記第1及び第2ロータコアは、圧粉磁心材料で一体構成されることを特徴とするロータの構造。 - 請求項1〜14のいずれか1項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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