JPH09298852A - ブラシレスdcモータ - Google Patents

ブラシレスdcモータ

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JPH09298852A
JPH09298852A JP8144808A JP14480896A JPH09298852A JP H09298852 A JPH09298852 A JP H09298852A JP 8144808 A JP8144808 A JP 8144808A JP 14480896 A JP14480896 A JP 14480896A JP H09298852 A JPH09298852 A JP H09298852A
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JP
Japan
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stator
rotor
shaped
magnet
pole
Prior art date
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Pending
Application number
JP8144808A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Tanaka
剣治 田中
Takatoshi Hara
孝俊 原
Mitsuhiko Sato
光彦 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aichi Elec Co
Original Assignee
Aichi Elec Co
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Publication date
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Publication of JPH09298852A publication Critical patent/JPH09298852A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定子とこの内側にエアギャップを介して対
向配置させた回転子よりなるブラシレスDCモータにお
いて、十分な固定子磁束を得ることによって効率良くト
ルクを発生させ、モータ効率を向上させる。 【構成】 固定子鉄心に3相コイルを巻装して固定子を
構成し、回転子鉄心1aの内部に回転軸4に垂直な断面
形状が各極において略V字形または略U字形をなすよう
に埋め込んだ磁石2a〜2hによって界磁を構成すると
ともに、各極を構成する前記磁石のV字形またはU字形
の回転軸心Oからの開角を電気角120゜以上として回
転子を構成し、前記固定子のコイルに3相センサレス通
電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機や空調機の圧縮
機駆動用モータに代表されるインナーロータタイプのブ
ラシレスDCモータに関する。
【0002】
【従来の技術】インナーロータタイプのブラシレスDC
モータとして、回転子鉄心の内部に各極の磁石が略V字
形をなすように埋め込んで構成したモータが提案されて
おり、概略構成を図8に示す。
【0003】図8において、1cは回転子鉄心であり、
その円形の外周部は図示しない固定子と均一なエアギャ
ップを介して対向しており、内周部は軸4に嵌着されて
いる。複数の磁石2m,2n,2o,2pは回転子鉄心
1cに埋め込まれており、軸4に垂直な断面形状が図示
するように内側へ向けて尖ったV字形をなしており、各
V字形磁石がそれぞれ1極を形成するように着磁されて
全体で4極の界磁を形成している。
【0004】この回転子と対向する固定子は、固定子鉄
心に3相コイルが巻装されており、インバータを介して
これらコイルに通電することにより、3相4極の回転磁
界を形成するようになっている。回転子位置の検出は非
通電のコイルに生じる誘起電圧の変化によって検知する
いわゆるセンサレス方式が用いられるため、U,V,W
各相の通電のタイミングは図4に示すようなものとな
る。即ち、回路素子を適宜制御することにより、U−V
間,U−W間,V−W間,V−U間,W−U間,W−V
間の6区間を順次電気角60゜ずつ電流を通電して3相
センサレス通電するように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図8に示すような4極
のモータの場合、例えばU−V間に電気角60゜の区間
の通電がなされると、固定子コイルに流れる電流によっ
て発生した磁束が回転子に流出入し、回転子は機械角3
0゜の区間の回転を行うことになり、回転子1回転に相
当する機械角360゜は電気角で720゜となる。固定
子の3相コイルの各相は均等構成となっており、そのう
ちの2/3のコイルに常時通電がなされるため、360
゜×2/3=240゜となり、4極の回転子の場合1極
当たりの機械角は240゜/4=60゜となる。即ち、
回転子に具備された1極の磁石に対して、固定子鉄心に
おける電気角120゜の区間から磁束が流出入すること
になる。
【0006】しかしながら、図8に示す回転子の場合、
各磁石2m〜2pのV字形における固定子と対向する面
の回転軸心Oからの開角θ2は電気角120゜(機械角
60゜)と未満となっているために固定子から十分な磁
束が得られず、この結果モータ効率が悪化するといった
欠点がある。さらにこの効率の悪さに起因して、インバ
ータを構成するのに大きなパワー半導体を要するといっ
た問題も有している。
【0007】磁石2m〜2pのV字形の開角を大きくす
るためには、磁石厚T2を薄くする必要があるが、磁石
を薄く形成すると減磁耐力が低下してモータ出力を大き
くすることができないため、結局、過負荷使用時等に備
えて磁石厚T2に余裕を持たせる都合上、磁石のV字形
の開角θ2は電気角120゜未満とせざるを得ず、効率
の悪いモータとなっていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のブラシレスDC
モータは、固定子と、この内側にエアギャップを介して
対向配置させた回転子より構成される。前記固定子は、
固定子鉄心に3相コイルを巻装して構成し、この3相コ
イルにはインバータより3相センサレス通電がなされ
る。前記回転子は、回転子鉄心の内部に回転軸に垂直な
断面形状が各極において略V字形または略U字形をなす
ように埋め込んだ磁石によって界磁を構成するととも
に、各極を構成する磁石のV字形またはU字形の回転軸
心からの開角を電気角120゜以上に構成するものであ
る。
【0009】また第2の発明として、回転子鉄心の内部
に回転軸に垂直な断面形状が各極において略V字形また
は略U字形をなす磁石を多重に埋め込んで界磁を構成す
るとともに、各極を構成する前記磁石のうち、最も内側
に配置された磁石におけるV字形またはU字形の回転軸
心からの開角を電気角120゜以上に構成するものであ
る。また上記2つの発明における回転子鉄心は、磁石と
エアギャップとの間に周方向に連続した鉄心部分を有す
るように構成することが好ましい。
【0010】
【作用】固定子コイルに3相センサレス通電を行うこと
により、固定子鉄心の機械角240゜の区間において磁
束の流出入が行われ、これは回転子に具備された1極の
磁石当たり電気角120゜の区間に対して磁束が流出入
することになる。回転子各極のV字形またはU字形磁石
の開角は電気角120゜以上に構成されているため、十
分な固定子磁束が得られて効率良くトルク発生がなされ
る。
【0011】また過負荷状態等において固定子コイルを
流れる電流が大きな場合、磁石を減磁させてしまうよう
な磁束は磁石とエアギャップとの間の鉄心部分を通過す
るために磁石の減磁が防止される。このため磁石厚が薄
く形成できて、磁石のV字形またはU字形の開角を大き
くすることが容易となる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示す回転子
の平面断面図であり、軸4に垂直な断面を表している。
回転子鉄心1aは、所定形状に打ち抜いた薄鉄板を多数
積層して形成されており、円形の外周部は均一なエアギ
ャップを介して固定子と対向しており、内周部は軸4に
嵌着されている。複数の磁石2は回転子鉄心1aに設け
た複数のV字形の収容孔3に収容されて鉄心内に埋め込
まれており、2aと2b、2cと2d、2eと2f及び
2gと2hの各磁石片のペアによって内側へ向けて尖っ
た4つの略V字形を形成し、これら各V字形磁石のそれ
ぞれが1極を形成するように着磁されて全体で4極の界
磁を形成している。5はカシメピンであり、回転子鉄心
1aを貫通してかしめられており、軸方向両端部に磁石
を密閉保護するための端板等を取り付けるとともに、回
転子全体の形状を保持する役目を果たしている。
【0013】上記磁石2は、フェライトもしくは希土類
等の磁性材料より形成されており、各極均等構成となっ
ている。図2を参照して例えば磁石片2a,2bによっ
て形成される1極分の構成について説明すると、磁石片
2a,2bによって形成されるV字における固定子と対
向する側の面の回転軸心Oからの開角θ1は、電気角1
20゜以上となっている。この実施例の回転子は4極で
あるので、この角度は機械角でいえば60゜以上を意味
する。固定子コイルに3相センサレス通電を行うことに
より、固定子鉄心から回転子の1極当たり電気角120
゜の区間に対して磁束が流出入するため、θ1を電気角
120゜以上に構成することにより、固定子磁束は無駄
なく回転子へ流出入して有効にトルクを発生することに
なる。
【0014】また図2において、磁石2とエアギャップ
との間には周方向に連続した鉄心部分6が存在し、この
ため固定子コイルを流れる電流によって発生した磁束が
固定子鉄心からエアギャップを通過して回転子鉄心1a
へ流出入するとき、この鉄心部分6も磁束の通路とな
る。従って、例えばモータの過負荷状態等において固定
子コイルに比較的大きな電流が流れるような場合であっ
ても、磁石を減磁させてしまうような磁束は上記鉄心部
分6を通過させることが可能となり、磁石厚T1を特別
厚く形成することなく減磁が防止される。このことによ
り磁石のV字形の開角θ1を一層大きく構成することが
可能となる。尚、上記鉄心部分6の径方向の幅は、この
部分が磁石の磁束によって磁気的に飽和するように、磁
石材料の種類に応じて適宜設定すればよい。
【0015】図3は、本発明の第2の実施例を示してい
る。この回転子は、図1のV字形の磁石に代えて、凸面
を内側へ向けた4つのU字形の磁石2i,2j,2k,
2lによって構成されている。このような場合は、U字
形磁石2i〜2lの外側円弧面の開角θ1を電気角12
0゜以上に構成することにより、図1に示した回転子同
様の作用及び効果を生じ得るものである。
【0016】図5は本発明の第3の実施例を示してお
り、図3に示したようなU字形の磁石を各極において多
重に配置したものである。複数の磁石は回転子鉄心1d
に設けた複数のU字形の収容孔に収容されて鉄心内に埋
め込まれており、2qと2r、2sと2t、2uと2v
及び2wと2xのペアによる2重の磁石が1極を形成す
るように着磁されて全体で4極の界磁を形成しており、
これら各磁石は凸面を内側へ向けた略U字形に形成され
ている。図5の回転子の場合は、外側の磁石2r,2
t,2v,2xはスペースの都合上開角を大きくできな
いため、内側に配置された磁石2q,2s,2u,2w
の外側円弧面の開角θ1を電気角120゜以上に構成す
るものであり、これにより、図1に示した回転子同様の
作用及び効果を生じ得るものである。この回転子におけ
る磁石2q〜2xはU字形に限定されるものではなく、
V字形であってもよく、また2重ではなくさらに多重に
構成してもよい。
【0017】また磁石のコーナー部にはR面取りやC面
取り等の面取り部分存在するのが一般的であるが、この
ような場合における上記実施例に示す開角θ1の範囲は
概ね次のように定めるものとする。即ち、図6に示すよ
うに外側面の端部にC面取り8,8を有する磁石9a,
9bにより構成されるV字の開角θ1は、このC面取り
8,8の最も極間寄り端部と回転軸心とを結ぶ線により
形成される開角とする。これは、このC面取りによっ
て、C面取り部分とエアギャップとの間の回転子鉄心部
分の幅が大きくなるために、この部分においては固定子
コイルによる磁束が飽和することなく回転子に流出入で
きる有効な区間になり得るからである。同じ理由から、
図7に示すC面取り8,8を有するU字形の磁石9cに
おけるU字の開角θ1についても同様であり、R面取り
等の場合も同様である。尚、以上の実施例では4極構造
のモータに関して説明したが、2極や6極等いかなる極
数のものに対しても本発明は有効に寄与し得ることは勿
論である。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、回転子に具備された1
極の磁石当たり電気角120゜の区間に対して固定子か
らの磁束が流出入するのに対し、回転子各極のV字形ま
たはU字形磁石の開角は電気角120゜以上に構成され
ているため、十分な固定子磁束が得られて効率良くトル
ク発生がなされる。この結果、モータ効率が向上すると
ともに、インバータを構成するパワー半導体も小さなも
のによって構成可能となりコストダウンされる。さら
に、磁石とエアギャップとの間に周方向に連続した鉄心
部分を有するため、磁石の減磁耐力が向上できて、磁石
がコストダウンされたり上記開角の形成が容易となると
いった特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回転子の平面断面
図。
【図2】図1の回転子の要部説明図。
【図3】本発明の第2の実施例を示す回転子の平面断面
図。
【図4】3相センサレス通電時の電流波形例を示す波形
図。
【図5】本発明の第3の実施例を示す回転子の平面断面
図。
【図6】磁石の面取りと開角の関係を例示する説明図。
【図7】磁石の面取りと開角の関係を例示する説明図。
【図8】従来例を示す回転子の平面断面図。
【符号の説明】
1a〜1d 回転子鉄心 2,2a〜2x,9a,9b,9c 磁石 3 収容孔 4 軸 5 カシメピン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定子とこの内側にエアギャップを介し
    て対向配置させた回転子よりなり、前記固定子は、固定
    子鉄心に3相コイルを巻装して構成し、前記回転子は、
    回転子鉄心の内部に回転軸に垂直な断面形状が各極にお
    いて略V字形または略U字形をなすように埋め込んだ磁
    石によって界磁を構成するとともに、各極を構成する前
    記磁石のV字形またはU字形の回転軸心からの開角を電
    気角120゜以上に構成し、前記固定子のコイルに3相
    センサレス通電を行うことを特徴とするブラシレスDC
    モータ。
  2. 【請求項2】 固定子とこの内側にエアギャップを介し
    て対向配置させた回転子よりなり、前記固定子は、固定
    子鉄心に3相コイルを巻装して構成し、前記回転子は、
    回転子鉄心の内部に回転軸に垂直な断面形状が各極にお
    いて略V字形または略U字形をなす磁石を多重に埋め込
    んで界磁を構成するとともに、各極を構成する前記磁石
    のうち、最も内側に配置された磁石におけるV字形また
    はU字形の回転軸心からの開角を電気角120゜以上に
    構成し、前記固定子のコイルに3相センサレス通電を行
    うことを特徴とするブラシレスDCモータ。
  3. 【請求項3】 前記回転子鉄心は、前記磁石と前記エア
    ギャップとの間に周方向に連続した鉄心部分を有してい
    ることを特徴とする請求項1または2に記載のブラシレ
    スDCモータ。
JP8144808A 1996-04-30 1996-04-30 ブラシレスdcモータ Pending JPH09298852A (ja)

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