JPH08182294A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リング形状マグネットのずれを防止し、かつ
リング形状マグネットを被検出磁極として兼用する。 【構成】 ロータシャフト１５外周に複数個のリング形
状マグネット１７、１８が嵌合されてロータ１４が構成
され、ロータ１４の一端面にホール素子２４が対向され
たＤＣブラシレスモータ１０において、第１マグネット
１７と第２マグネット１８の突合面に凹部１９と凸部２
０がそれぞれ形成されて互いに噛合されており、ホール
素子２４は第２マグネット１８の凸部２０に対向されて
いる。 【効果】 凹部１９と凸部２０との噛合によって第１マ
グネット１７と第２マグネット１８とを機械的に結合で
きるため、両マグネット相互間の着磁パターンのずれを
防止でき、モータに所期の出力を発揮させる。第２マグ
ネット１８の凸部２０を被検出磁極に利用できるため、
部品点数、組付工数を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電機に関し、特
に、リング形状に形成されたマグネットのロータシャフ
トへの取付構造に係り、例えば、ＤＣブラシレスモータ
に利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＤＣブラシレスモータとして、
回転軸を構成するロータシャフトの外周に複数個のリン
グ形状マグネット（以下、マグネットということがあ
る。）が嵌合されて固定されて成るロータと、電磁石か
ら構成されてロータの外周側に配置されたステータコイ
ルと、ロータの近傍に配されてロータの回転位置を検出
するホール素子とを備えているものがある。

【０００３】ところで、ロータの各マグネットが着磁さ
れると、隣合うマグネット同士間に反発力が発生する。
また、モータ運転時のロータの回転に際しては、各マグ
ネットに振動力が加わる。このような作用力によって、
各マグネットはロータシャフトに対して遊動されること
になる。そこで、ロータシャフトに嵌合された各マグネ
ットはロータシャフトに固定させる必要がある。

【０００４】従来、リング形状のマグネットをロータシ
ャフトに固定する構造としては、マグネットの内周また
はロータシャフトの外周に接着剤が塗布され、マグネッ
トの内周とロータシャフトの外周との間に形成された接
着剤層によって固定される構造が、採用されている。

【０００５】また、ホール素子はロータの磁極を検出す
ることによってロータの回転位置を検出するため、ＤＣ
ブラシレスモータにおいては、被検出磁極を構成するマ
グネット（以下、センサマグネットということがあ
る。）が必要になる。従来のＤＣブラシレスモータにお
いて、このセンサマグネットを設ける構造としては、次
のような構造が採用されている。 （１） ロータ用のリング形状マグネットの他に、専用
のセンサ用のリング形状マグネットがロータのホール素
子の対向端面にロータと一体回転するように付設され
る。 （２） ロータ用マグネットの磁極をホール素子によっ
て検出するように構成することにより、ロータ用マグネ
ットがセンサマグネットに兼用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記したリン
グ形状マグネットのロータシャフトへの固定構造におい
ては、リング形状マグネットが接着剤層によってロータ
シャフトへ固定されているため、各マグネット間の固定
力が不足し、モータの振動等によって各マグネット相互
間が遊動することがある。各マグネット相互が動くと、
各マグネットの着磁パターンがずれるため、ブラシレス
モータの出力が低下する。

【０００７】また、前記したセンサマグネットの取付構
造においては、次のような問題点がある。 （１） 専用のセンサマグネットがロータシャフトに付
設される構造においては、部品点数および組付工数が増
加するばかりでなく、前記したロータ用リング形状マグ
ネットの固定構造と同様の問題点がある。 （２） ロータ用マグネットとセンサマグネットとを兼
用させる構造においては、ステータコイルの通電による
磁界とセンサマグネットとの合成磁界の影響をホール素
子が受けないように、マグネットの軸長をホール素子側
に大きくする必要があり、その分、モータの全長が長く
なる。

【０００８】本発明の目的は、各リング形状マグネット
同士のずれを防止することができるとともに、軸長を延
長せずにリング形状マグネットをセンサマグネットにも
兼用することができる回転電機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転電機
は、回転自在に軸支されたロータシャフトの外周に複数
個のリング形状マグネットが嵌合されて固定されること
によりロータが構成されている回転電機において、各マ
グネットの隣合うマグネット同士の突合面に凹凸部がそ
れぞれ形成されているとともに、この凹凸部同士が互い
に噛合されており、また、少なくとも一方の端のマグネ
ットには、その軸方向一端に形成された凹凸部に対応す
る凸凹部が他端に形成され、このマグネットの他端の凹
部がロータシャフトの突起と係合されているとともに、
凸部が磁気感応素子と対向されていることを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】前記した手段によれば、隣合うマグネットの凹
凸部が噛合されることにより、各マグネット同士は機械
的に結合された状態になっているため、マグネット相互
間の着磁パターンのずれを確実に防止することができ
る。

【００１１】また、磁気感応素子を臨むマグネットのホ
ール素子との対向面に凸部が形成されていることによ
り、磁気感応素子側のマグネットの凸部はホール素子用
の磁極として利用することができる。この場合、マグネ
ットの凸部は周方向に局所的に磁極を形成する状態にな
るため、磁気感応素子の検出精度は高くなり、その分、
軸長を長くしなくて済む。つまり、センサマグネットの
磁極が局所的に形成されることにより、磁気感応素子は
この磁極の磁界と、この磁極およびステータコイルの磁
界の合成磁界とを明確に識別することができるため、磁
気感応素子の検出精度は相対的に高められることにな
る。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるＤＣブラシレ
スモータを示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は
そのロータの分解斜視図である。

【００１３】本実施例において、本発明に係る回転電機
は、ＤＣブラシレスモータ（以下、モータという。）１
０として構成されている。このモータ１０は両端が閉塞
された円筒形状に形成されたハウジング１１を備えてお
り、ハウジング１１の内部にはステータコイル１２が配
されて固定されている。ハウジング１１の内部における
ステータコイル１２の中心線上には、ロータ１４が軸架
されており、このロータ１４は両端部において一対の軸
受１３によって回転自在に支承されている。

【００１４】ロータ１４はロータシャフト１５と、互い
に同一形状に形成された第１マグネット１７および第２
マグネット１８とを備えており、ロータシャフト１５の
両端部が両軸受１３、１３によってハウジング１１に回
転自在に支承されている。ロータシャフト１５の中間部
には大径のコア部１６が円柱形状に形成されている。第
１マグネット１７および第２マグネット１８はフエライ
トや希土類系の永久磁石が用いられて、焼成法等の適当
な手段により円形のリング形状にそれぞれ一体成形され
ており、その内径はロータシャフト１５のコア部１６の
外径と等しく設定され、また、その外径はステータコイ
ル１２の内径よりも若干小さく設定されている。

【００１５】本実施例において、第１マグネット１７お
よび第２マグネット１８の両端面には凹部１９と凸部２
０とが４個ずつ、周方向に交互に、かつ、等間隔に配さ
れてそれぞれ形成されている。すなわち、第１マグネッ
ト１７と第２マグネット１８とは同一形状に形成されて
いる。そして、第１マグネット１７と第２マグネット１
８との突合面に形成された各凹部１９と各凸部２０と
は、相手側の各凸部２０と各凹部１９とにそれぞれ嵌合
されて噛合した状態になっている。したがって、第１マ
グネット１７と第２マグネット１８とは各凹部１９と各
凸部２０との噛合によって形状結合して機械的に結合し
た状態になっており、第１マグネット１７と第２マグネ
ット１８とは一体回転する状態になっている。

【００１６】また、第１マグネット１７および第２マグ
ネット１８が外周に嵌合された状態において、ロータシ
ャフト１５の両端部には突起２１がかしめ加工によっ
て、軸心方向外側から内側に向かって各凹部１９に嵌入
するようにそれぞれ形成されている。この突起２１と凹
部１９との係合によって、第１マグネット１７および第
２マグネット１８はロータシャフト１５にそれぞれ回り
止め、かつ、抜け止めされた状態になっている。さら
に、第１マグネット１７および第２マグネット１８の内
周面とロータシャフト１５の外周面との間には、接着剤
層２２が形成されており、この接着剤層２２によって第
１マグネット１７および第２マグネット１８の内周面は
ロータシャフト１５の外周面に接着されて固定された状
態になっている。

【００１７】この第１マグネット１７および第２マグネ
ット１８にはロータシャフト１５に組み付けられた後ま
たは以前に、ロータ１４の磁極としてＮ極およびＳ極が
周方向に交互に着磁される。

【００１８】モータ１０において、ハウジング１１の内
部には磁気感応素子としてのホール素子２４が基板２３
に支持された状態で配設されており、このホール素子２
４は第２マグネット１８の一端面に形成された各凸部２
０に対向するように構成されている。このホール素子２
４はコントローラ（図示せず）にリード線を介して電気
的に接続されている。ホール素子２４は第２マグネット
１８の凸部２０を被検出磁極として検出し、磁極検出信
号をコントローラに入力するようになっている。コント
ローラはホール素子２４の出力信号に基づいてステータ
コイル１２を制御することにより回転磁界を形成させる
ようになっており、この回転磁界がロータ１４の第１マ
グネット１７および第２マグネット１８の磁界を相対的
に切ることによってロータ１４を回転させることにな
る。

【００１９】前記実施例によれば、次の効果が得られ
る。 （１） 第１マグネット１７と第２マグネット１８との
突合面に形成された各凹部１９と各凸部２０とが噛合さ
れることにより、第１マグネット１７と第２マグネット
１８とは機械的に結合した状態になっているため、第１
マグネット１７と第２マグネット１８とが相対的にずれ
るのを確実に防止することができる。その結果、第１マ
グネット１７と第２マグネット１８との間の磁気反発力
や、周方向の慣性力、ロータ１４の回転による振動力に
かかわらず、第１マグネット１７および第２マグネット
１８相互間の着磁パターンのずれを確実に防止すること
ができるため、モータの期待された出力を確実に発揮さ
せることができるとともに、その所期値を長期間維持す
ることができる。

【００２０】（２） ホール素子２４を第２マグネット
１８の一端面に形成された各凸部２０に対向させること
により、第２マグネット１８の凸部２０を被検出磁極と
して利用することができるため、ロータマグネットをセ
ンサマグネットに兼用することができ、モータ１０の部
品点数および組付工数を低減することができる。

【００２１】（３） 前記（２）において、第２マグネ
ット１８の凸部２０は周方向に局所的に被検出磁極を形
成する状態になるため、ホール素子２４の検出精度は高
くなり、その分、軸長を長くしなくて済む。つまり、セ
ンサマグネットの磁極が局所的に形成されることによ
り、ホール素子２４の検出精度は相対的に高められるこ
とになる。

【００２２】（４） 第１マグネット１７および第２マ
グネット１８はロータシャフト１５に突起２１と凹部１
９との係合によってそれぞれ回り止めされた状態になっ
ており、さらに、第１マグネット１７および第２マグネ
ット１８の内周面とロータシャフト１５の外周面との間
に形成された接着剤層２２によって第１マグネット１７
および第２マグネット１８の内周面はロータシャフト１
５の外周面に接着されて固定された状態になっているた
め、第１マグネット１７および第２マグネット１８はロ
ータシャフト１５に確実に固定されるとともに、第１マ
グネット１７および第２マグネット１８相互間の着磁パ
ターンのずれを確実に防止することができ、前記（１）
の効果をより一層高めることができる。

【００２３】（５） 前記（４）において、ロータシャ
フト１５の両端部に凹部１９に嵌入する突起２１をかし
め加工によって形成することにより、第１マグネット１
７および第２マグネット１８のロータシャフト１５への
回り止め、かつ、抜け止め手段として、第１マグネット
１７および第２マグネット１８の凹部１９を活用するこ
とができる。

【００２４】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

【００２５】例えば、前記実施例においては、第１マグ
ネット１７と第２マグネット１８とが同一形状に形成さ
れている場合について説明したが、第１マグネット１７
と第２マグネット１８とは同一形状に形成するに限ら
ず、図２（ａ）のように異なる形状に形成してもよい。
図２（ａ）において、第１マグネット１７の第２マグネ
ット１８と反対側の端面には、凹部１９および凸部２０
が形成されていない。そして、この第１マグネット１７
の凹凸部が形成されていない平坦面側は、ロータシャフ
ト１５のコア部１６の一端外縁部に突設された鍔部１６
ａに当接されるようになっている。

【００２６】また、各マグネット１７、１８の凹部１９
および凸部２０は、４個ずつ形成するに限らず、図２
（ｂ）に示されているように１個ずつ形成してもよい
し、４個以外の複数個ずつ形成してもよい。

【００２７】さらに、ロータ１４を構成するリング形状
マグネットの数は、２個に限らず、３個以上であっても
よい。

【００２８】マグネットとロータシャフトとの接合面間
の接着剤層、および、マグネットとロータシャフトとを
係合させる突起は、少なくともいずれか一方を省略する
ことができる。

【００２９】前記実施例では、ＤＣブラシレスモータに
ついて説明したが、本発明はこれに限らず、同期モータ
や磁石発電機等のリング形状マグネットによるロータお
よび磁気感応素子を備えている回転電機全般に適用する
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転電機においてロータの各リング形状マグネット同士
のずれを防止することができるとともに、ロータの軸長
を延長せずにリング形状マグネットをセンサマグネット
として兼用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるＤＣブラシレスモータ
を示しており、（ａ）は全体の正面断面図、（ｂ）はそ
のロータの分解斜視図である。

【図２】（ａ）はロータの他の実施例を示す分解斜視図
であり、（ｂ）はマグネットの他の実施例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１０…ＤＣブラシレスモータ（回転電機）、１１…ハウ
ジング、１２…ステータコイル、１３…軸受、１４…ロ
ータ、１５…ロータシャフト、１６…コア部、１７…第
１マグネット、１８…第２マグネット、１９…凹部、２
０…凸部、２１…突起、２２…接着剤層、２３…基板、
２４…ホール素子（磁気感応素子）、２５…リード線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に軸支されたロータシャフトの
   外周にリング形状のマグネットが複数個、嵌合されて固
   定されることによりロータが構成されており、このロー
   タの外周側にステータコイルが配され、ロータの端面外
   側に磁気感応素子が配されている回転電機において、 前記各マグネットの隣合うマグネット同士の突合面に凹
   凸部がそれぞれ形成されているとともに、この凹凸部同
   士が互いに噛合されており、また、少なくとも一方の端
   のマグネットには、その軸方向一端に形成された凹凸部
   に対応する凸凹部が他端に形成され、このマグネットの
   他端の凹部がロータシャフトの突起と係合されていると
   ともに、凸部が磁気感応素子と対向されていることを特
   徴とする回転電機。