JPH11234930A

JPH11234930A - プラスチックマグネットロータ

Info

Publication number: JPH11234930A
Application number: JP10034507A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsuoka; 篤松岡; Hitoshi Kawaguchi; 仁川口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JP3586804B2

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチックマグネットで一体成形されるロ
ータの着磁を正弦波状にするとともに、プラスチックマ
グネットの量に対して十分な磁束量が得られるプラスチ
ックマグネットロータを提供すること。【解決手段】ロータシャフト１の周囲に複数の磁極６
ａ〜６ｈを有する界磁マグネット部２を成形して成るプ
ラスチックマグネットロータにおいて、各磁極６ａ〜６
ｈの外周を、各磁極の周方向中央部７の肉厚がその両端
部８の肉厚よりも厚い形状となる曲面、例えば円弧状曲
面により構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣブラシレスモ
ータ、ステッピングモータなどのロータに使用するプラ
スチックマグネットロータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来のプラスチックマグネット
の一体成形によるロータを示したもので、（Ａ）は斜視
図、（Ｂ）は平面図である。プラスチックマグネットロ
ータは、製造が簡単であり、ロータシャフト２１との一
体成形により、界磁マグネット部２２、ロータシャフト
２１と界磁マグネット部２２との固定部２３、ベアリン
グの位置固定のためのベアリング支持部２４、及び固定
部２３を補強するための各磁極に対応する位置に配置す
るリブ２５を同時に成形するため、加工コストが削減で
きる。このため、小容量の家庭用電動機には最適であ
る。

【０００３】このようなプラスチックマグネットの一体
成形ロータでは、界磁マグネットのバックヨークに相当
するものがないため、マグネットの磁路における磁気抵
抗が大きくなり、十分な磁束量が得られず、性能の良い
ロータができなかった。しかし、成形金型内に配向磁場
を形成しながら成形を行うことで、プラスチックマグネ
ット内のマグネットを極配向させることにより、バック
ヨークがなくても、良好な性能が得られるようになり、
また、この金型内の磁場を変更することで、プラスチッ
クマグネットの配向性を変えることができるため、ロー
タの様々な着磁方法が可能となった。

【０００４】しかしながら、送風機用途として、ＤＣモ
ータが用いられる時、その低騒音化が、一つの課題とな
る。低騒音化の一つの手段としては、マグネットの正弦
波着磁による出力トルクのリプルの低減と低コギングト
ルク化があげられる。従来の極配向技術によっても正弦
波着磁は可能であるが、磁束量のピークはどの着磁波形
であっても、界磁マグネット部分の厚み等の形状によっ
て決まってしまうため、ロータの形状全体の磁束量は減
少してしまい、ロータのプラスチックマグネットの量に
対して、十分な磁束量を得ることができなかった。一
方、図１０は、ロータシャフト３１、界磁マグネト部３
２、固定部３３を有する実開昭６１−１７１４７０号に
開示されたプラスチックマグネットロータである。ここ
では、界磁マグネト部３２の外周の各磁極Ｎ，Ｓ間に軸
方向に細溝３４を設けて、各磁極の磁束の向きを明確に
してロータの磁力を高めているが、低騒音化を目的とし
た正弦波着磁の観点からは、かならずしも十分ではな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するためのもので、プラスチックマグネットで一体
成形されるロータの着磁を正弦波状にするとともに、プ
ラスチックマグネットの量に対して十分な特性を有する
プラスチックマグネットロータを得ることを目的とした
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、ロータシャフトの周囲に複数の磁極を有す
る界磁マグネット部を成形して成るプラスチックマグネ
ットロータにおいて、前記各磁極の外周を、各磁極の周
方向中央部の肉厚がその両端部の肉厚よりも厚い形状と
なる曲面で構成する。

【０００７】また、前記外周の曲面が、前記界磁マグネ
ット部の外側周囲に外接する仮想外接円より小さい円の
円弧から成るようにする。

【０００８】また、前記界磁マグネット部の外周の各磁
極の境界部に、軸方向に沿う切欠きを設ける。

【０００９】さらに、ロータシャフトの周囲に複数の磁
極を有する界磁マグネット部を成形して成るプラスチッ
クマグネットロータにおいて、前記界磁マグネット部の
内周を、各磁極の周方向中央部の肉厚がその両端部の肉
厚よりも薄い形状となる曲面で構成する。

【００１０】また、前記内周の曲面が、隣り合う磁極の
境界部を最も厚肉にする円弧から成るようにする。

【００１１】また、前記界磁マグネット部の内周の各磁
極の中央部に、軸方向に沿う切欠きを設ける。

【００１２】さらに、ロータシャフトの周囲に複数の磁
極を有する界磁マグネット部を成形して成るプラスチッ
クマグネットロータにおいて、前記界磁マグネット部の
外周の各磁極の境界部に窪みを形成するとともに、該窪
みの深さを軸方向に沿って傾斜させる。

【００１３】また、前記窪みを直線的な切欠きにより形
成する。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
第１の形態を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平
面図である。ロータシャフト１に、界磁マグネット部
２、界磁マグネット部２をロータシャフト２に固定する
固定部３、およびベアリングの位置を規定するベアリン
グ支持部４を、ブラスチックマグネットで一体成形して
構成する。また、固定部３には補強のためのリブ５が、
各磁極６ａ〜６ｈの中心部にあわせて磁極の数だけ形成
されている。この例では、界磁マグネット部は８極を有
しており、リブもこれに対応させて８本形成されてい
る。なお、この後に説明する他の実施の形態において
も、以上の基本的構成は同じものとする。

【００１５】界磁マグネット部２の内周面はロータシャ
フト１と同心の円形に、そして、界磁マグネットの外周
面は凹凸形状に形成される。この凹凸形状は、各磁極６
ａ〜６ｈの中心部７が最も厚肉で磁極と磁極の境界部８
がもっとも薄肉となるように、各磁極毎に緩やかな円弧
状曲面を対応させ、それらの曲面をつないだ形状であ
る。

【００１６】そして、ロータ成形の際には、ロータの配
向が十分に行え最も磁束量が得られるような磁場を成形
金型内に形成する。これによって磁石表面の磁束の分布
が台形波状になるが、一緒に用いられるステータとこの
ロータ間の空隙が、各磁極の境界部８で大きく、磁極の
中心部７に向かうに従って次第に狭まるため、正弦波着
磁とほぼ同様の磁束分布を得ることができる。この構成
を採用することで、界磁マグネット部２の内周と外周が
同心円の形状を有する従来のプラスチックマグネットロ
ータに比較して、ロータ外形に凹凸がある分、ロータの
プラスチックマグネットの量に対して効果的な磁束量が
得られるとともに、低騒音に寄与する正弦波着磁が達成
できる。

【００１７】なお、上記例では、界磁マグネットの外周
面を、各磁極に対応した円弧状曲面でつないだ形状とし
たが、曲面は必ずしも円弧状にする必要はなく、複数の
平面を利用した曲面としてもよい。

【００１８】実施の形態２．図２は、本発明の第２の形
態を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図であ
る。これは、実施の形態１のロータ形状を一部変更した
もので、界磁マグネット部２の外周の各磁極６ａ〜６ｈ
の境界部８に、ロータの軸方向に沿う切欠き９を形成し
たもので、その他の点では実施の形態１と全く同じであ
る。なお、図中の破線は、界磁マグネット部２の外側周
囲に外接する仮想外接円である。この切欠き９によって
磁極間の空隙が大きくなるため、磁気抵抗が増加し、磁
極面より生じる磁束はステータへと流れ、着磁波形は正
弦波から台形波に近い形となる。この着磁波形は、切欠
き９の幅や深さにより比較的容易に操作できる。また、
切欠き９の形状が２つの平面の組み合わせによって構成
できるので、金型の加工、修正も容易である。さらに、
この切欠き９によってロータ成形時に生じるプラスチッ
クの収縮によるロータのひずみを吸収できるので、寸法
的にも、バランス的にも安定したプラスチックマグネッ
トを得ることができる。

【００１９】実施の形態３．図３は、本発明の第３の形
態を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図であ
る。ここで、界磁マグネット部２の外周面はロータシャ
フト１と同心の円形に、そして、界磁マグネット部２の
内周面は凹凸形状に形成される。この凹凸形状は、隣り
合う磁極の境界部８（破線で表示）が最も厚肉で各磁極
６ａ〜６ｈの中心部７が最も薄肉となるように、隣り合
う磁極の中心同士を、緩やかな円弧状曲面でつないで形
成したものである。このとき、プラスチックマグネット
を極配向させると、マグネット内の磁路がこの内周面の
曲線に沿って配向されるため、配向性が良くなり、プラ
スチックマグネットの特性が向上して、より磁束量の多
い正弦波着磁のロータが得られる。

【００２０】実施の形態４．図４は、本発明の第４の形
態を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図であ
る。ここで、界磁マグネット部２の外周面はロータシャ
フト１と同心の円形に、そして、界磁マグネット部２の
内周面は凹凸形状に形成される。この凹凸形状は、隣り
合う磁極の境界部８（破線で表示）を磁極の中心部７よ
り厚肉にするように、各磁極６ａ〜６ｈの中心部７にお
いて、ロータの軸方向に沿う切欠き９を形成したもので
ある。この切欠き９によって、プラスチックマグネット
の極配向を行う時に、マグネットの配向の向きを明確に
させるため、極配向の配向性が向上し、同時に、正弦波
に近い着磁も可能となるロータが得られる。

【００２１】なお、上記実施の形態の３、４において、
界磁マグネット部２の内周面は、必ずしも図示されたよ
うな円弧形状を有する必要はなく、各磁極の周方向中央
部７の肉厚が最も薄くその両端部８の肉厚を対称的に中
央部７より厚くする任意の曲面形状とすることで、同様
の効果を達成できる。

【００２２】実施の形態５．図５は、本発明の第５の形
態を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、で
ある。界磁マグネット部２の端面１３、１３’側の外周
面は、基本的に、各磁極６ａ〜６ｈの周方向中心部７が
最も厚肉で各磁極６ａ〜６ｈの境界部８が最も薄肉とな
るように、各磁極を緩やかな円弧状曲面でつないだ形状
に構成される。したがって、各磁極の境界部８は窪み１
０を構成する。ただし、窪みの深さ、すなわち各磁極の
肉厚の厚い部分と薄い部分との差さは軸方向位置よって
異なり、界磁マグネット部２の端面１３、１３’に近く
なるほど大きくなっている。そして、界磁マグネット部
２の外周面の軸方向に対して上下どちらかに偏った位置
で、窪み１０の深さは最小あるいは零となるようにす
る。図６は、このロータの正面図であって、界磁マグネ
ット部２の寸法上の軸方向中心は１４で、上記の偏った
位置は１５で表され、これがロータの磁極的中心とな
る。

【００２３】これによって、窪み深さが大きくなってい
る部分の磁束量は、窪み深さが小さくなっている部分に
対して少なくなるため、このロータをステータ内に挿入
した時に軸方向の磁気的バランスがとれる位置が通常の
ロータの場合と異なり、上下どちらかに偏った位置とな
る。言い換えると、従来のロータでは、ステータの積み
厚に対してロータの軸方向の長さを大きめに作ってステ
ータにロータを挿入すると、ロータのはみ出し寸法はそ
の両側で均等になったの対して、本発明のロータの場合
は、どちらかが長くはみ出すようになる。したがって逆
に、本発明のロータの場合において、ロータのはみ出す
寸法を同寸法に設定すると、軸方向の力が発生する。こ
れを利用すれば、ベアリングに与える軸方向の圧力が得
られるため、スプリングワッシャを用いる必要がなくな
る。

【００２４】図７は本発明の実施の形態５のプラスチッ
クマグネットロータの使用の例示図である。軸方向の力
を発生させず、図７に示すようにロータをどちらかに大
きくはみ出した状態にすれば、ロータの磁極位置を検出
するセンサーの取り付け位置の自由度を広くできる利点
がある。なお、ここで、１６はステータコア、１７はス
テータコアに巻かれた巻き線をそれぞれ示している。

【００２５】実施の形態６．図８は、本発明の第６の形
態を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図であ
る。ロータシャフト１の周囲に形成された同心円状の界
磁マグネット部２の外周の各磁極６ａ〜６ｈの境界部８
に、窪み１１を設けたものである。この窪み１１は、界
磁マグネット部２の端面１３，１３’側に近ずくに従っ
てその窪み深さが大きくなっている。そして、界磁マグ
ネット部２外周面の軸方向に対して、中央から上下どち
らかに偏った位置（この図では下側）において、その深
さを最小あるいは零としている。この窪み１１の形状
は、実施の形態５と異なり２つの平面を利用して直線的
に形成しているので、実施の形態５の効果に加え、成形
金型の作成が容易になるという効果も有する。

【００２６】

【発明の効果】請求項１または請求項２の発明によれ
ば、正弦波着磁が可能となり低騒音化が図れるととも
に、低コストで充分な磁束量が得られる。

【００２７】請求項３の発明によれば、界磁マグネット
部の外周部の切欠き形状により着磁波形の制御が容易と
なる。

【００２８】請求項４または請求項５の発明によれば、
極配向の配向性が向上し、正弦波着磁が可能となって低
騒音化が図れるとともに、低コストで充分な磁束量も得
られる。

【００２９】請求項６の発明によれば、界磁マグネット
部の内周の磁極中央部の切欠きにより、極配向時の磁束
の向きを明確にして、正弦波に近い着磁を可能にし、磁
束量も多くできる。

【００３０】請求項７の発明によれば、軸方向の磁気的
中心位置を寸法的な中心からずらすことでき、軸方向に
働く力を得たり、ロータ位置をずらして磁極センサーの
取り付け位置の自由度を広くすることができる。

【００３１】請求項８の発明によれば、磁極の境界部の
窪みを直線的な切欠きで構成するため、請求項７の効果
に加えて、その成形金型の作成が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示すプラスチックマ
グネットロータであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平
面図である。

【図２】本発明の実施の形態２を示すプラスチックマ
グネットロータであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平
面図である。

【図３】本発明の実施の形態３を示すプラスチックマ
グネットロータであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平
面図である。

【図４】本発明の実施の形態４を示すプラスチックマ
グネットロータであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平
面図である。

【図５】本発明の実施の形態５を示すプラスチックマ
グネットロータであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平
面図である。

【図６】図５のプラスチックマグネットロータの正面
図である。

【図７】本発明の実施の形態５のプラスチックマグネ
ットロータの使用の例示図である。

【図８】本発明の実施の形態６を示すプラスチックマ
グネットロータであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平
面図である。

【図９】プラスチックマグネットロータの従来例であ
って、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。

【図１０】プラスチックマグネットロータの別の従来
例であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１ロータシャフト、２界磁マグネット部、３固定
部、４ベアリング支持部、５リブ、６ａ〜６ｈ磁
極、７各磁極の中心部、８各磁極の境界部、９切
欠き、１０窪み、１１窪み、１３，１３’ 界磁マ
グネット部の端面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータシャフトの周囲に複数の磁極を有
する界磁マグネット部を成形して成るプラスチックマグ
ネットロータにおいて、前記各磁極の外周を、各磁極の周方向中央部の肉厚がそ
の両端部の肉厚よりも厚い形状となる曲面で構成したこ
とを特徴とするプラスチックマグネットロータ。
【請求項２】前記曲面が、前記界磁マグネット部の外
側周囲に外接する仮想外接円より小さい円の円弧から成
ることを特徴とする請求項１記載のプラスチックマグネ
ットロータ。
【請求項３】前記界磁マグネット部の外周の各磁極の
境界部に、軸方向に沿う切欠きを設けたことを特徴とす
る請求項１または２記載のプラスチックマグネットロー
タ。
【請求項４】ロータシャフトの周囲に複数の磁極を有
する界磁マグネット部を成形して成るプラスチックマグ
ネットロータにおいて、前記界磁マグネット部の内周を、各磁極の周方向中央部
の肉厚がその両端部の肉厚よりも薄い形状となる曲面で
構成したことを特徴とするプラスチックマグネットロー
タ。
【請求項５】前記曲面が、隣り合う磁極の境界部を最
も厚肉にする円弧から成ることを特徴とする請求項４記
載のプラスチックマグネットロータ。
【請求項６】前記界磁マグネット部の内周の各磁極の
中央部に、軸方向に沿う切欠きを設けたことを特徴とす
る請求項４または５記載のプラスチックマグネットロー
タ。
【請求項７】ロータシャフトの周囲に複数の磁極を有
する界磁マグネット部を成形して成るプラスチックマグ
ネットロータにおいて、前記界磁マグネット部の外周の各磁極の境界部に窪みを
形成するとともに、該窪みの深さを軸方向に沿って傾斜
させたことを特徴とするプラスチックマグネットロー
タ。
【請求項８】前記窪みを直線的な切欠きにより形成し
たことを特徴とする請求項７記載のプラスチックマグネ
ットロータ。