WO2003088451A1 - Rotor de moteur - Google Patents

Description

明 細 書 モータの回転子

技術分野

本発明は、 フレームの固定子側にマグネッ トを配列して成るモ一夕の回転子に 関する。

背景技術

従来より、 モー夕の回転子として、 図 5及び図 6に示すものが供されている。 このものは、 フレーム 1が鉄板等の磁性体にて扁平な有蓋円筒形の容器状に形成 され、 これの周側部 l aが固定子 （図示せず） の周囲外方に位置するようになつ ている。 従って、 この場合、 モ一夕は、 回転子が固定子の周囲外方に位置するァ ウタ一ロータ形である。 このフレーム 1の固定子側である、 周側部 l aの内周面 （図 5では左側、 図 6 では下側） には、 マグネット 2が全周に複数個 （多数個） 配列されている。 この マグネット 2は、 図 6に示す磁束 øが固定子側から反固定子側へ、 すなわちラジ アル方向に単純に流れるように配向された一般的なものである。 このために、 フ レーム 1には、 1つのマグネット 2を固定子側から反固定子側へと流れた磁束 ø を、 隣り合うマグネット 2に充分に還流させるバックヨークとしての充分な厚さ が必要とされる。

マグネット 2の磁力が大きい場合、 フレーム 1の厚さが大きくなり過き、 加工 が困難になるため、 フレーム 1の反固定子側である、 周側部 l aの外周面 （図 5 では右側、 図 6では上側） に、 第 2のバックヨークとしてリング 3が付加され、 もって、 フレーム 1の厚さを大きめながらも適度に留め、 その分をリング 3で補 つて、 磁束 øが充分に還流されるようにしている。

この場合、 マグネット 2と共にリング 3をフレーム 1に磁気的且つ機械的に強 固に接合させる必要があり、 このため、 マグネット 2のそれぞれ隣り合う部分か らリング 3の外周にかけては、 合成樹脂のモールド 4が施され、 フレーム 1の周 側部 1 aに対するマグネヅト 2及びリング 3の固定をしている。

上述のように、 従来のものにおいては、 特にマグネッ ト 2の磁力が大きい場合 に、 このマグネット 2を流れる磁束 øを充分に還流させるために、 フレーム 1の 厚さが比較的大きく必要で、 リング 3も必要であり、 更に、 合成樹脂のモールド 4も体積多く必要とされる。 この結果、 全体の重量が大きくなり、 慣性トルクが 増大するなど、 モ一夕の特性を悪化させていた。 又、 コストも高くなつていた。 なお、 上記従来のものにおいて、 フレーム 1の厚さを大きくせず、 リング 3も 付加しないなどすると、 マグネット 2を流れる磁束 øが充分に還流しないため、 固定子に及ぼす磁力が低減し、 磁力の分布具合も悪化して、 モー夕の音や振動が 大きくなるなど、 特性が悪化する。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、 従ってその目的は、 マグネ ットを流れる磁束を充分に還流させ得るものでありながら、 全体の軽量化とコス トの低廉化とを図ることのできるモー夕の回転子を提供するにある。 発明の開示

本発明のモ一夕の回転子は、 磁束の流れを極異方に配向した、 磁性粉末の焼結 体から成るマグネッ トを具え、 このマグネットを複数個、 磁性体から成るフレー ムの固定子側に、 極性を交互に異ならせて配列して成ることを特徴とする。 このものによれば、 マグネットが磁束の流れを極異方に配向したもので、 極性 を交互に異ならせて配列しているため、 1つのマグネットを流れた磁束は、 隣り 合うマグネッ トに大部分が流れて充分に還流され、 フレームを流れて還流する分 が少なくなる。 よって、 フレームにバックヨークとしての厚みが必要なくなり、 第 2のバックヨークとしてのリングも必要なくなる。 更に、 合成樹脂のモールド も体積少なく必要とされるのみであり、 これらの結果、 全体の重量が軽減され、 コストも低廉化される。

この場合、 マグネットの磁力は約 3 1 6 〔M A/m〕 以上であると良い。 この ものでは、 マグネッ トの磁力が大きい。 しかし、 それでも、 上述のように、 マグ ネットを流れた磁束は隣り合うマグネッ 卜に大部分が流れて充分に還流されるた め、 磁力の大きいマグネットの磁束を充分に還流させて、 その磁力の大きさによ る性能の高さを充分に発揮させることができる。

フレームの厚さはマグネッ トの厚さの 1 / 5以下とすると良い。このものでは、 マグネッ トの磁力が約 3 1 6 〔M A/m〕 以上であるときのフレームの厚さは、 例えば 2 〔m m〕 以下となり、 軽量化、 低コスト化に効果を奏すると共に、 フレ ームの加工が容易にできるようになる。

隣り合うマグネヅ トの間隔はマグネヅトの幅の 1 / 1 0以下とすると良い。 こ のものでは、 マグネットを流れた磁束が隣り合うマグネッ トに流れるときの磁気 抵抗 （空隙） が小さくなり、 すなわち、 磁束が還流しやすくなつて、 モ一夕の特 性が向上する。

マグネットの固定子側の面の形状は中高状とすると良い。 このものでは、 マグ ネッ トの固定子側の面と固定子との間の空隙の大きさがマグネットの固定子側の 面の中央部で最も小さく、 両側部で大きくなる。 これにより、 その空隙における 磁気抵抗も、 固定子側の面の中央部で最も小さく、 両側部で大きくなる。 この結 果、 その空隙における磁束密度が波形で正弦波に近づき、 空間高調波の少ないも のとなることによって、 トルクリ ヅプルが少なくなり、 振動、 騒音の発生が低減 される。

特に、 磁性粉末の焼結体から成るマグネットを極異方に配向する製造技術は難 度の高いものであり、 その製造技術で、 マグネットの固定子側の面と固定子との 間の空隙における磁束密度が波形で正弦波となるようにするのは困難である。 こ れに対して、 上述のものでは、 マグネッ トの固定子側の面の形状を中高状とする だけで、 それが実現できるものであり、 製造技術上の困難さを減ずることができ る。

マグネットは複数極分で 1個とすると良い。 このものでは、 マグネッ トを流れ た磁束が隣り合うマグネットに流れるときの磁気抵抗が前述以上に小さくなり、 すなわち、 磁束が一層還流しやすくなつて、 モ一夕の特性が更に向上する。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施例に係る回転子の主要部分の拡大横断面図、 図 2は回転子の主要部分の縦断面図、

図 3は回転子の主要部分の横断面図、

図 4は本発明の第 2実施例を示す図 1相当図、

図 5は従来例を示す図 2相当図、

図 6は従来例を示す図 1相当図。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の第 1実施例につき、 図 1ないし図 3を参照して説明する。 まず、 図 2及び図 3には、 フレーム 1 1を示しており、 このフレーム 1 1は、 磁性材例えば鉄板をプレス加工することによって扁平な有蓋円筒形の容器状に形 成したもので、 周側部 1 1 aが図示しない固定子の周囲外方に位置するようにな つている。 従って、 この場合も、 モータは、 回転子が固定子の周囲外方に位置す るアウターロータ形である。

このフレーム 1 1の固定子側である、 周側部 1 1 aの内周面 （図 2では左側、 図 3では下側） には、 マグネヅト 1 2を全周に複数個 （多数個）、 , Sの極性を 交互に異ならせて配列している。 又、 マグネッ ト 1 2のそれぞれ隣り合う部分か ら各マグネッ ト 1 2とフレーム 1 1 との間にかけては、 合成樹脂のモールド 1 3 を施すことによって、 フレーム 1 1 (周側部 1 1 a ) にマグネット 1 2を固定し ている。

なお、 この場合、 フレーム 1 1には、 図 2に示す孔 1 4を周方向に複数個形成 していて、 これの内部から外部にもモ一ルド 1 3を施すことにより、 フレーム 1 1に対するマグネット 1 2の固定がより堅固に行われるようにしている。

ここで、マグネット 1 2は、例えば酸化鉄等の磁性粉末を焼結して成るもので、 更に、 磁束 øの流れが図 1に矢印で示すようにもっぱら固定子側のみとなる極異 方に配向して成るものであり、 その配向と焼結は、 例えば、 磁性粉末を型内のキ ャビティに水と共に入れて自由状態にしておき、 この状態で、 磁束 øが上述のご とく流れるように磁場を与えつつ、 キヤビティ内の水の排出を伴って磁性粉末を 圧し固め、 そして焼結を行うものである。

しかして、 マグネヅ ト 1 2は、 その磁力を約 3 1 6 〔M A/m〕（参考値： 4 〔M O e〕 としている。 又、 フレーム 11は、 その厚さ T 11をマグネット 1 2の厚さ T 12 の 1 / 5以下 （T 11/ T 12≤0 . 2 ) としている。 更に、 隣り合うマグネヅ ト 1 2の間隔 gは、 マグネヅト 1 2の幅 Wの 1 / 1 0以下 （g /W≤0 . 1 ) と しており、 加えて、 マグネッ ト 1 2の固定子側の面 1 2 aは、 その形状をほぼ半 円柱面状の中高状としている。

このように本構成のものでは、 マグネット 1 2が、 磁束 øの流れを極異方に配 向した、 磁性粉末の焼結体から成るもので、 このマグネット 1 2を複数個、 磁性 体から成るフレーム 1 1の固定子側に、 極性を交互に異ならせて配列して構成し ている。

これにより、 1つのマグネット 1 2を流れた磁束 øは、 図 1に示したように、 隣り合うマグネット 1 2に大部分が流れて充分に還流され、 フレーム 1 1を流れ て還流する分が少なくなる。 よって、 フレーム 1 1にその磁束 øを充分に還流さ せるためのバックョ一クとしての厚みが必要なくなり、 第 2のバックヨークとし てのリング （従来のリング 3 ) も必要なくなる。 更に、 それらの分、 合成樹脂の モールド 1 3も従来のモールド 4より体積少なく必要とされるのみであり、 これ らの結果、 全体の重量を軽減でき、 コストも低廉化できる。

又、 磁性粉末の焼結体から成るマグネット 1 2は、 プラスチックをバインダと して磁性粉末を混合したプラスチックマグネッ ト等に比し、 磁性粉末の使用量が 多く、 それによつて大きな磁力が得られるから、 透磁率が普通の、 安価な磁性粉 末を使用することで足りる （プラスチックマグネットは、 磁性粉末の混入量が少 ないため、 大きな磁力を得るには、 透磁率の大きな、 高価な磁性粉末を使用する 必要がある）。 かく して、 本構成のものにおいては、 コス トの一層の低廉化ができ る。

又、 特に本構成のものの場合、 マグネット 1 2はその磁力を約 3 1 6 C M A/ m〕 以上としており、 マグネット 1 2の磁力が大きい。 しかし、 それでも、 上述 のように、 マグネヅ.ト 1 2を流れた磁束 øは隣り合うマグネッ ト 1 2に大部分が 流れて充分に還流されるため、 磁力の大きいマグネッ ト 1 2の磁束 øを充分に還 流させて、その磁力の大きさによる性能の高さを充分に発揮させることができる。 加えて、 フレーム 1 1はその厚さ T 11 をマグネッ ト 1 2の厚さ T 12 の 1 / 5 以下としており、 マグネット 1 2の磁力が上述の約 3 1 6 〔M A/m〕 以上であ るときのフレーム 1 1の厚さは、 例えば 2 〔m m〕 以下となる。 これにより、 軽 量化、 低コスト化に効果を奏すると共に、 フレーム 1 1の加工が容易にできるよ うになる。

更に、 隣り合うマグネット 1 2の間隔 gはマグネット 1 2の幅 Wの 1 / 1 0以 下としている。 これにより、 マグネッ ト 1 2を流れた磁束 øが隣り合うマグネッ ト 1 2に流れるときの磁気抵抗が小さくなり、 すなわち、 磁束 øが還流しやすく なって、 モ一夕の特性を向上できる。

そのほか、 マグネヅト 1 2は固定子側の面 1 2 aの形状を中高状としている。 これにより、 マグネット.1 2の固定子側の面 1 2 aと固定子 （磁極） との間の空 隙の大きさは、 マグネッ ト 1 2の固定子側の面 1 2 aの中央部で最も小さく、 両 側部で大きくなる。 よって、 その空隙における磁気抵抗も、 固定子側の面 1 2 a の中央部で最も小さく、 両側部で大きくなる。 この結果、 その空隙における磁束 密度が波形で正弦波に近づき、 空間高調波の少ないものとなることによって、 ト ルクリップルが少なくなり、 振動、 騒音の発生が低減できる。

特に、 磁性粉末の焼結体から成るマグネッ ト 1 2を極異方に配向する製造技術 は難度の高いものであり、 その製造技術で、 マグネッ ト 1 2の固定子側の面 1 2 aと固定子との間の空隙における磁束密度が波形で正弦波となるようにするのは 困難である。 これに対して、 上述のものでは、 マグネット 1 2の固定子側の面 1 2 aの形状を中高状とするだけで、 それが実現できるものであり、 製造技術上の 困難さを減ずることができる。

以上に対して、 図 4は本発明の第 2実施例を示すもので、 上記第 1実施例と同 一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。 このものの場合、 マグネッ ト 2 1を、 前述のマグネット 1 2が 1極分で 1個で あつたのに対して、複数極（図示例では 2極）分で 1個としている。これにより、 マグネット 2 1を流れた磁束が隣り合う一体のマグネッ ト 2 1に流れるときの磁 気抵抗が前述以上に小さくなり、 すなわち、 磁束が一層還流しやすくなるので、 モ一夕の特性を更に向上できる。

なお、 マグネッ ト 2 1は、 上述の点以外は、 前述のマグネット 1 2と同じ構成 である。 このマグネッ ト 2 1は、 上述以上の極数分で 1個とするようにしても良 い。

又、回転子全体としては、上述の固定子の周囲外方に位置するものに限られず、 固定子の内方に位置するもの （インナ一口一夕形） であっても良い。

そのほか、 本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものでは なく、 要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。 産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明のモータの回転子は、モータを構成することにより、 全体の軽量化とコストの低廉化とを達成しながら、 モータの特性を向上させるも のとして有用である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 磁束の流れを極異方に配向した、磁性粉末の焼結体から成るマグネッ トを 具え、 このマグネッ トを複数個、 磁性体から成るフレームの固定子側に、 極性を 交互に異ならせて配列して成ることを特徴とするモータの回転子。

2 . マグネヅトの磁力が約 3 1 6 〔M A/m〕以上であることを特徴とする請 求項 1記載のモー の回転子。

3 . フレームの厚さをマグネットの厚さの 1 / 5以下としたことを特徴とす る請求項 2記載のモー夕の回転子。

4 . 隣り合うマグネヅトの間隔をマグネッ トの幅の 1 / 1 0以下としたこと を特徴とする請求項 2記載のモータの回転子。

5 . マグネットの固定子側の面の形状を中高状としたことを特徴とする請求 項 1記載のモ一夕の回転子。

6 . マグネットを複数極分で 1個としたことを特徴とする請求項 1記載のモ —夕の回転子。 ■