JPH05292688A - 永久磁石回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 永久磁石を有する永久磁石回転子において、
磁石の固定と正確に位置検出おこなうことができる永久
磁石回転子を提供する。 【構成】 回転子の磁極部８，９，１０，１１を回転方
向とは逆に微小角度ずらし、または磁極部８，９，１
０，１１及びスロットを少なくとも一箇所回転方向と逆
にずらすことにより、界磁用永久磁石１２，１３をブリ
ッジにより少なくとも３箇所にて挟むように固定した。 【効果】 回転子の回転磁極面を回転方向とは逆に微小
角度ずらしたことにより磁極部においては、常に各回転
磁極面の周方向の中心において最も大きな逆起電力が生
じ、回転子の磁極位置検出誤差を防止できかつスロット
のずれにより界磁用永久磁石を固定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヨークの内部にスロッ
トを有し、このスロットに界磁用永久磁石を挿入するよ
うにした永久磁石回転子に係り、前記回転子の回転によ
って固定子側に生じる逆起電力の位置によって回転子の
磁極部の位置を検出するモータにおいて、各回転磁極面
の周方向の中心において最も磁束量が生じるようにヨー
クをずらした永久磁石回転子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に回転子の回転によって固定子側に
生じる逆起電力の電圧パターンをデジタルＩＣからなる
モード検出回路によって検出し、これによって回転子の
回転磁極部の位置を検出し、検出された回転子の磁極部
の位置に対して回転子をさらに回転駆動する位置の固定
子側固定磁極部を励磁するようにした位置センサレス・
ブラシレスモータがしられている。

【０００３】図４は従来の位置センサレス・ブラシレス
モータの回転軸に直行する方向の断面の一部を拡大して
示している。

【０００４】従来の位置センサレス・ブラシレスモータ
８１は固定子８２と回転子８３とから構成されている。
固定子８２はその内側に回転自在に支承された回転子８
３を有し、内方に突出した多数の固定磁極部８４を有し
ている。固定磁極部８４には図示しないコイルが巻装さ
れている。このコイルに電流が流されることによって固
定磁極部８４の所定の磁極が励磁される。固定磁極部８
４の先端の固定磁極面８５はモータの回転軸８６の中心
から等しい距離の円筒面上に位置している。

【０００５】一方、回転子８３は多数のけい素鋼板を積
層したヨーク８７と一対の界磁用永久磁石８８とから構
成されている。ヨーク８７はその外周上に外方に突出し
た４つの回転磁極部８９を有し、この回転磁極部８９の
一つおきの基部に前記界磁用永久磁石３８がＮ極を互い
に対向させて挿入されている。各回転磁極部３９の先端
の回転磁極面９０は回転軸８６の中心から等しい距離の
曲面に形成され、回転磁極面９０の面上のすべての点に
おいて前記固定磁極面８５と等しい距離を隔て対向して
いる。

【０００６】上記回転子８３は界磁用永久磁石８８のＮ
極同士の反発により、磁束が図中に示すように界磁用永
久磁石を組み込んでいない回転磁極面から出て、界磁用
永久磁石を組み込ん回転磁極面からヨーク８７の内部に
入る。このことより界磁用永久磁石を有していない回転
子８３の回転磁極部はＮ極となる。

【０００７】この回転子８３を回転駆動するには、図中
に示すように、回転子８３の回転磁極部８９の中心位置
より回転方向にずれた位置の固定磁極部８４をＮ極に励
磁する。励磁された固定磁極部８４に吸引されて回転子
８３は回転する。次に、回転した回転子８３に対して、
さらに位置ずらした固定磁極８４をＮ極に励磁する。回
転子８３はこのあらたに励磁された固定磁極部８４に吸
引されてさらに回転する。このような操作を繰り返すこ
とによって、回転子８３は連続して回転駆動される。

【０００８】位置センサレス・ブラシレスモータ８１で
は、上記の回転子８３の位置を決定するように、回転子
８３の回転によって生じる逆起電力を利用する。回転子
８３の回転によって、界磁永久磁石用８８の磁束は固定
子のコイルを横切り、固定子のコイルに逆起電力を生じ
る。この逆起電力の位置を検出することにより、回転子
８３の励磁の位置を検出し、励磁すべき固定子側の磁極
を位置を決定してこれを励磁する。

【０００９】図５は従来の永久磁石回転子を分解して示
している。従来の永久磁石回転子２１はヨーク２２と界
磁用永久磁石２３とを有している。ヨーク２２は多数の
けい素鋼板２４を積層することによって形成されてい
る。ヨーク２２の外周に磁極２５が設けられ、磁極２５
の基部には界磁用永久磁石２３を挿入するスロット２６
が設けられている。さらに各けい素鋼板２４は型押しさ
れて長方形に陥没されたカシメ部２７を有している。上
記各けい素鋼板２４はカシメ部２７を互いに圧入するこ
とにより、一体に積層されている。

【００１０】界磁用永久磁石２３はスロット２６に収容
可能な大きさに形成されている。永久磁石回転子２１の
組立に際しては、前記界磁用永久磁石２３の表面に接着
剤が塗布され、図中に示すように互いに同一の磁性を示
す磁極の面を対向させてスロット２６の内部に挿入され
る。図中の矢印Ｑは界磁用永久磁石２３の挿入方向を示
している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の位置センサレス・ブラシレスモータは、回転子と
固定子との相対的な位置関係により、界磁用永久磁石の
磁束は回転磁極部の影響で回転の周方向中心から回転方
向にずれた位置に集中する。磁束が回転磁極面の中心か
ら回転方向にずれることにより、この磁束によって生じ
た逆起電力が実際の回転磁極の位置より速く検知され、
固定磁極部が所定のタイミングより速く励磁され、回転
子の回転不良を生じた。さらに上記界磁用永久磁石の外
周に接着材を塗布してヨークのスロットに挿入する従来
の回転子は、回転子が冷媒中、あるいは加圧流体中で作
用する場合に、接着剤が冷媒あるいは加圧流体によって
溶解され、界磁用永久磁石が脱落する問題があった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の永久磁石回転子は、ヨークの外周上に少な
くとも４つの偶数の磁極部を有し、回転磁極部の内側先
端面は回転磁極面を形成し、また回転軸からほぼ等しい
距離の磁極部の基部に界磁用永久磁石を挿入するスロッ
トを備え、このスロットに瓦状の界磁用永久磁石を挿入
するようにした永久磁石回転子において、前記回転磁極
面及びスロットは、回転方向とは逆に微小角度ずつずれ
ていることを特徴とする、さらに少なくとも一箇所磁極
部及びスロットが回転方向と逆に位置ずれをし、界磁用
永久磁石を元のスロットと位置ずれスロットにより界磁
用永久磁石が固定されていることを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【実施例】（実施例１）以下本発明の実施例について添
付の図面を参照して説明する。

【００１４】図１は本発明による永久磁石回転子を示し
ている。ヨーク７は多数のけい素鋼板３４により構成さ
れており、前記けい素鋼板３４は、外周面に放射方向に
突出した４つの回転磁極部８，９，１０，１１を有して
いる。これら磁極のうち互いに対向する２つの回転磁極
部８，１０の基部には界磁用永久磁石を貫通させる１対
のスロット３６ａ，３６ｂが設けられている。さらにヨ
ーク７の中心部には回転軸を貫通させる回転軸貫通孔３
７が設けられている。また前記ヨーク７は、回転軸４に
関して微小角度ずつ回転方向とは逆にずれて形成されて
おり、永久磁石回転子３のスロット３６も永久磁石回転
子３の内部でも同様に微小角度ずつ回転方向と逆にずれ
ている。このような複雑な形状に対しても一対の瓦状の
界磁用永久磁石１２，１３を有している。

【００１５】図２はヨーク７の回転軸と直交する方向の
断面を示している。

【００１６】固定子２は内部に回転子３を有し、回転軸
４に向かって内方に突出した２４個の固定磁極部５を有
している。これらは固定磁極部５には図示しないコイル
が巻装されている。各固定磁極部５の内側先端の固定磁
極面６は回転軸４の中心から等しい距離の円筒面上に位
置している。

【００１７】ヨーク７は、外周上に放射方向に突出した
４つの回転磁極部８，９，１０，１１を有している。回
転磁極部８，１０の起部には一対の界磁用永久磁石１
２，１３が回転軸４と平行に挿入されている。これら界
磁用永久磁石１２，１３のＮ極側磁極は互いに対向して
配置されている。界磁用永久磁石１２，１３の磁束は、
磁石のＮ極側磁束磁極が互いに対向して配置されている
ことより、磁極同士の反発によって図中に示すように、
回転磁極部９，１１を通過して固定子２を通り、回転磁
極部８，１０からヨーク７の内部に入る。磁束の上記の
ような磁路により、回転子３の回転磁極部８，１０はＳ
極になり、回転磁極部９，１１はＮ極になる。

【００１８】回転磁極部８，９，１０，１１の外側先端
の回転磁極面１４，１５，１６，１７は回転子３の回転
方向側とは逆に微小角度ずつずれている。

【００１９】界磁用永久磁石１２，１３の磁束は、上記
回転磁極面と固定磁極面との磁束の流れについて説明す
る。

【００２０】固定子２の周方向の各固定磁極部をＰ１，
Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とすると、鋼板１枚の磁束を考えると
Ｐ４において、回転磁極面１４が近ずくと界磁用永久磁
石の磁束が集中することにより回転磁極面１４によって
生じる逆起電力は回転磁極の端部Ｒ１において最も多く
流れる。しかしながら前記鋼板を微小角度回転方向とは
逆に回転している場合には、固定時局面Ｐ４に対向する
回転磁極の端部Ｒ１の回転磁極表面積が少なくなり、磁
束も少なくなる。さらにＰ２においては、回転磁極表面
積が同じなため回転磁極面１４によって生じる逆起電力
は回転磁極の中央部Ｒ２において最も多く流れる。この
ことは、他の回転磁極面１５，１６，１７においても同
様に生じる。したがって、上記のような微小角度で回転
方向とは逆ずれた回転子は、常に各回転磁極面の周方向
の中心において最も大きな逆起電力が生じ、回転子の磁
極位置検出誤差を防止することができる。

【００２１】（実施例２）図３は本発明の永久磁石回転
子のさらに他の実施例によるヨーク部を示しており、図
４は図３の永久磁石回転子の各ヨークの断面図を示して
いる。多数のけい素鋼板３４の軸方向の中央部において
少なくとも１箇所回転方向と逆にずらして積層されたヨ
ークを３７ｂとし、前記ヨーク３７ｂの前後のヨークを
３７ａ、３７ｃを有している。これらヨーク３７ａ，３
７ｂ，３７ｃの回転磁極部８，１０の基部に、ブリッジ
部がヨーク３７ａには５１ａ，５１ｂがヨーク３７ｂに
は５２ａ，５２ｂ、ヨーク３７ｃには５３ａ，５３を有
している。これらヨーク内部に界磁用永久磁石１２，１
３の側面部がブリッジ５１ａ，５２ｂ，５３ａによって
軸方向の抜けに対してまたは回転方向のずれに対して固
定されるため、スロット３６ａ，３６ｂと界磁用永久磁
石との整合性の高い加工精度を要求されないので永久磁
石回転子の製造が容易である。さらに界磁用永久磁石１
２，１３は各ヨークのブリッジと接面が１箇所のため、
ブリッジへの磁束の洩れに対して半部になり磁束の有効
に活用される。

【００２２】また上記実施例ではヨークの外周に４つの
回転磁極部を形成し、この回転磁極部の１つおきに界磁
用永久磁石を挿入した構造の回転子を用いて説明した
が、上記構造に限られることなく、任意の偶数の回転磁
極部を形成し、各磁極部に界磁用永久磁石を挿入するよ
うにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】上記の説明から明かなように本発明によ
れば、回転子の回転磁極面を回転方向とは逆に微小角度
ずらしたことにより磁極部においては、常に各回転磁極
面の周方向の中心において最も大きな逆起電力が生じ、
回転子の磁極位置検出誤差を防止することができる。

【００２４】また回転子の回転磁極面及びスロットを同
一軸上に少なくとも一箇回転方向と逆に位置ずれをし、
界磁用永久磁石を前記位置ずれのスロットにより少なく
とも３箇所にて挟むように固定することにより 軸方向
の抜けに対してまたは回転方向のずれに対して固定され
る。また前記磁石の製作にあたっては、瓦状の界磁用永
久磁石を使用するが磁石側面のブリッジで固定されるた
めスロットと界磁用永久磁石との整合性の高い加工精度
を要求されないので永久磁石回転子の製造が容易であ
る。さらに本発明によれば、冷媒または加圧流体によっ
て界磁用永久磁石が脱落するのを防止すると共に、製造
が容易なブラシレスモータの永久磁石回転子を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の永久磁石回転子の斜視図。

【図２】 本発明のブラシレスモータの回転軸と直交す
る方向の横断面図。

【図３】 本発明の永久磁石回転子の斜視図。

【図４】 本発明の永久磁石回転子の各ヨークの断面
図。

【図５】 従来のブラシレスモータの回転軸と直交する
方向の横断面図。

【図６】 従来の永久磁石回転子の斜視図。

【符号の説明】

３ 永久磁石回転子 ４ 回転軸 ７ ヨーク ８ 磁極部 ９ 磁極部 １０ 磁極部 １１ 磁極部 １２ 界磁用永久磁石 １３ 界磁用永久磁石 ３４ けい素鋼板 ３６ａ スロット ３６ｂ スロット ３７ａ ヨーク ３７ｂ ヨーク ３７ｃ ヨーク ５０ 永久磁石回転子 ５１ａ ブリッジ ５１ｂ ブリッジ ５２ａ ブリッジ ５２ｂ ブリッジ ５３ａ ブリッジ ５３ｂ ブリッジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 界磁用永久磁石を有するブラシレスモー
   タの回転子において、積層された複数の珪素鋼板によっ
   てヨークが形成され、このヨークは外周上に少なくとも
   ２つ以上の偶数の磁極を有し、これらの磁極には、界磁
   用永久磁石を挿入するスロットが１磁極おきに中心から
   ほぼ等距離に設けられ、このスロットには回転軸に面す
   る側の面が同一の磁性を有するようにして界磁用永久磁
   石が挿入され、かつヨークは軸方向に区分し、各区部分
   においてスロットの位置が回転方向と逆に微小角度ずつ
   ずれていることを特徴とする永久磁石回転子。
2. 【請求項２】 外周に磁極部を有し、磁極部の内側に界
   磁用永久磁石を貫通させるスロットを有する形状に珪素
   鋼板を型抜きし、型抜きした珪素鋼板を同一軸上に少な
   くとも一箇所回転方向と逆に位置ずれをさせ、界磁用永
   久磁石を元のスロットと前記位置ずれのスロットにより
   少なくとも３箇所にて挟むように固定されていることを
   特徴とする永久磁石回転子。
3. 【請求項３】 前記界磁用永久磁石及びスロットは、瓦
   状の形状に形成されていることを特徴とする請求項１記
   載叉は請求項２記載の永久磁石回転子。