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    公开号:WO1992009132A1
    申请号:PCT/JP1991/001054
    申请日:1991-08-06
    公开日:1992-05-29
    发明作者:Takashi Nagate；Kenichi Endo；Yoshikazu Koike；Takeshi Seto；Yoshihiko Yamagishi
    申请人:Seiko Epson Corporation；
    IPC主号:H02K1-00
    专利说明:
    [0001] 明細書
    [0002] ブラシレスモータの回転子
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 高効率で且つ製造の容易なブラシレスモータに関す るもので、 より詳しくは、 その回転子に関する。 背景技術
    [0005] 一般に、 ブラシレスモータは、 円筒状の回転子の外周面にフエ ライト等からなる永久磁石が配設されている。
    [0006] 例えば、 従来のブラシレスモータ 1は、 図 6に示すように、 モ ータケース （ステータ） 2を有し、 そして、 このモータケース 2 は、 円筒状の側壁 3と、 この側壁の両端を閉塞する前面板 4と、 後面板 5とを有している。 側壁 3の内側には、 複数の励磁コイル 6が円筒形をなすように配列されて、 壁面に固定されている。 回 転子 （ロータ） 7の中心には、 回転軸 8が同心的に固定されてい る。 回転軸 8は、 回転子 7の両端より突出し、 その一端が、 モー タケース 2の後面扳 5の穴 9に装着された軸受 1 0によって、 回 転自在に支承されている。 回転軸 8の他端は、 モータケース 2の 前面板 4の穴 1 1に装着された軸受 1 2によって、 回転自在に支 承されている。 モータケース 2の側壁 3の内側には、 円環状の磁 極センサ支持部材 1 3が設けられており、 回転子 7の表面の近傍 に位置するように、 複数の磁極センサ 1 4が、 該支持部材 1 3に 保持されている。
    [0007] 一般にブラシレスモータの永久磁石を備えた回転子は、 ヨーク に永久磁石を装着するスロットを有し、 このスロットに界磁用永 久磁石が挿入されている。
    [0008] 図 7は従来の永久磁石を備えた回転子を示している。 永久磁石 回転子 2 0はけい素鋼板 2 1 を積層したヨーク 2 2を有している 。 ヨーク 2 2は放射状に突出した 4つの磁極 2 3を有し、 各磁極 の先端部には界磁用永久磁石を揷入するためのスロット 2 4が設 けられている。 スロット 2 4にはそれぞれ界磁用永久磁石 2 5が 揷入され、 各磁極 2 3はこの界磁用永久磁石 2 5によって磁性を 帯びている。 面 8は永久磁石回転子 2 0の断面の一部を拡大し て示している。 スロット 2 4には N極と S極とを交互に半径方向 外側に向けた界磁用永久磁石 2 5が揷入されている。 このことに より、 界磁用永久磁石 2 5の磁束は図中に示すように、 N極から S極に向ってヨーク 2 2の内部と永久磁石回転子 2 0の外部の空 間を通過する。 永久磁石回転子 2 0の外部の空間を通過する磁束 は、 回転子の周囲に配置された固定子と交叉し、 固定子の駆動コ ィルの電流と相互に作用することにより永久磁石回転子を回転駆 動する。
    [0009] 上記従来の永久磁石回転子のヨークの一部には、 磁極の先端部 と磁極の基部とを連結するプリッジが形成されている。 すなわち 、 図 8に示すように永久磁石回転子 2 0のヨーク 2 2の一部は、 磁極 2 3の先端部と基部とを連結するブリッジ 2 6を形成する。 界磁用永久磁石 2 5の Ν極を出た磁束の一部はブリッジ 2 6を通 り、 同一の界磁用永久磁石 2 5の S極に達する。 このブリッジ 2 6を通過する磁束は回転子の回転駆動に寄与しないので、 界磁甩 永久磁石の利用上効率が悪いという問題があった。
    [0010] - さらに従来の永久磁石回転子 2 0は、 組立て時に狭いスロット 2 4に細長い形状の界磁用永久磁石 2 5を揷入しなければならな い。 この揷入工程において界磁用永久磁石 2 5が破損するという 問題があった。
    [0011] そこで本発明の目的は、 構造が簡単であり、 且つ、 界磁用永久 磁石の磁束のすべてが有効に回転駆動に活用され、 モータの効率 がよく、 さらに製造工程において組立てが簡単な永久磁石回転子 を提供することにある。 発明の開示
    [0012] 本願第 1の発明は、 回転軸と、 この回転軸に対して一体的に嵌 装された主ヨークとを有し、 この主ヨークは回転軸から放射方向 に突出した少なくとも 2個の磁極へッドを有し、 隣り合った磁極 へッドと磁極へッドとの間には界磁用永久磁石を装着する磁石受 座が設けられ、 各磁石受座には回転軸の中心に向って同一極性の 磁極が対向するように配置した界磁用永久磁石が装着され、 これ ら界磁用永久磁石のさらに外側の面には補助ヨークが装着され、 前記磁極へッドと補助ヨークとの外周面に非磁性材料からなる円 筒スリーブが嵌着されているブラシレスモータの回転子である。 ' この構造により、 各界磁用永久磁石の両極の間には磁性体が存 在せず、 各永久磁石の N極を出た磁束はすべて回転子の外部の空 間を通って S極に戻る。 従ってすベての磁束が固定子と交叉して 回転子の回転に有効に寄与することができる。
    [0013] また、 界磁用永久磁石を主ヨークの磁石受座と補助ヨークとの 間に挟持するようにしたので、 回転子の組立てを容易なものとす ることができる。
    [0014] さらに同一の磁極が回転軸に対向するように界磁用永久磁石を 配置したので、 磁極どうしの反発によって界磁用永久磁石の 2倍 の数の磁極を生成することができ、 回転子の構造を簡単なものと することができる。 本願第 2の発明は、 回転軸と、 この回転軸に対して一体 ·的に嵌 装された主ヨークとを有し、 この主ヨークは回転軸から放射方向 に突出した少なくとも 2個の磁極ヘッドを有し、 隣り合った磁極 へッドと磁極へッドとの間には界磁用永久磁石を装着する磁石受 座が設けられ、 各磁石受座には回転軸の中心に向って同一極性の 磁極が対向するように配置した界磁用永久磁石が装着され、 これ ら界磁用永久磁石のさらに外側の面には補助ヨークが装着され、 この補助ヨークと主ヨークとの間は非磁性の連結部材によって連 結され、 界磁用永久磁石を主ヨークと補助ヨークとの間に挟持し たブラシレスモータの回転子である。
    [0015] 上記第 2の発明の永久磁石回転子は、 磁極の先端部を形成する 補助ヨークと磁極の基部を形成する主ヨークとを樹脂モールド材 或いはダイキャスト材によって連結するようにしたので、 界磁用 永久磁石のすべての磁束は永久磁石回転子の外部の空間を通って 隣り合う磁極に到達する。 従って界磁用永久磁石の磁束のすべて が回転子の周囲に配置された固定子と交叉し、 駆動コイルの電流 と相互に作用して有効に回転に寄与する。
    [0016] さらに第 2の発明の永久磁石回転子は、 主ヨークと界磁用永久 磁石と補助ヨークとを重ねるように装着すれば良いので、 界磁用 永久磁石を狭いスロットに挿入する必要がなく、 挿入に伴う永久 磁石の破損を完全に防止することができる。 図面の簡単な説明
    [0017] 図 1は本願第 1の発明に係る永久磁石回転子の一実施例を示す 斜視図、 図 2は同上の回転子の側面図、 図 3は同上の回転子の他 の実施例を示す側面図、 図 4は本願第 2の発明に係る永久磁石回 転子の一実施例を示す斜視図、 図 5は同上の回転子の断面を一部 拡大して示す断面図、 図 6はブラシレスモータの従来例を示す縦 断面図、 図 7は従来の回転子の斜視図、 図 8は従来の回転子の断 面を一部拡大して示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0018] 本発明をよリ詳細に説明するために、 添付の図面に従ってこれ を説明する。
    [0019] まず、 第 1の発明について図 1ないし図 3を参照して説明する 図 1は本発明による永久磁石回転子の一実施例を示している。 永久磁石回転子 31は、 中心部に回転軸 32が圧入された主ョー ク 33を有している。 この主ヨーク 33は、 互いに 1 80° の角 度をなして放射方向反対側に突出した二つの磁極へッド 34 a、 34 bを有している。 磁極へッド 34 aと 34 bとの間の主ョー ク 33の外周面には、 界磁用永久磁石を装着する磁石受座 35 a 、 35 bが設けられている。 磁石受座 35 a、 35 bには互いに N極を対向させた界磁用永久磁石 36 a、 36 bがそれぞれ装着 、されている。 さらに界磁用永久磁石 36 a、 36 bの S極側には 、 永久磁石回転子 31の磁極 37 a、 37 bの先端部をなず補助 ヨーク 38 a、 38 bが装着されている。 この主ヨーク 33と界 磁用永久磁石 36 a、 36 bと補助ヨーク 38 a、 38 bとから なる構造体 39は、 外周面が断面ほぼ円形に形成され、 この外周 面に非磁性材料からなる円筒スリーブ 40が嵌着されている。
    [0020] 図 2は永久磁石回転子 31の側端面を示している。 主ヨーク 3 3の磁石受座 35 a、 35 bに界磁用永久磁石 36 a、 36 bが 互いに N極を対向させて配置されている。 N極どうしの反発によ リ、 界磁用永久磁石 36 a、 36 bの磁束は、 図中に示すように 、 磁極へッド 34 aと.34 bから永久磁石回転子 31の外部の空 間を通り磁極 37 a、 37 bに達する。 このことにより、 磁極へ ッド 34 a、 34 bは N極の磁性を帯び、 磁極 37 a、 37 bは S極の磁性を帯びる。
    [0021] この永久磁石回転子 31において、 界磁用永久磁石 36 a、 3 6 bの N極と S極の側面には、 透磁率の低い空間 41 a、 41 b 及び 42 a、 42 bがそれぞれ存在するので、 磁束はこの空間 4 l a、 41 b、 42 a、 42 bを横切ることなく、 むしろ透磁率 の高い主ヨーク 33に案内され、 磁極へッド 34 aと 34 から 外部に射出される。 従って界磁用永久磁石 36 a、 36 bのすベ ての磁束は永久磁石回転子 31の外部を通り、 図示しない固定子 と交叉して回転に有効に寄与する。
    [0022] 上記第 1の発明は、 任意の極数の永久磁石回転子に適用できる のは明らかである。 図 3は第 1の発明の他の実施例の側端面を示 している。 この実施例の永久磁石回転子 4 3の主ヨークは放射方 向に互いに 1 2 0 ° の角度をなして突出した 3つの磁極へヅド 4 4 a、 4 4 b、 4 4 cを有している。 隣り合う磁極の間には磁石 受座 4 5 a、 4 5 b , 4 5 cが設けられ、 各磁石受座には N極を 回転軸に対向させた 3つの界磁用永久磁石 4 6 a、 4 6 b , 4 6 cが装着されている。 各界磁用永久磁石のさらに外側には補助ョ —ク 4 7 a、 4 7 b、 4 7 cが装着されている。 この主ヨークと 補助ヨークとの外周面には円筒スリーブ 4 8が嵌着されている。
    [0023] この永久磁石回転子 4 3においても、 界磁用永久磁石の N極ど うしの反発により、 図中に示すように、 N極と S極の 6つの磁極 が生成される。 また、 各界磁用永久磁石のすべての磁束が N極か ら出て、 回転子の外部を通って S極に到達し、 回転子の回転に有 効に寄与するのは前述した実施例と同様である。
    [0024] 上述した第 1の発明は、 界磁用永久磁石の同一磁性の磁極を互 いに対向するように配置したので、 磁極どうしの反発によって、 界磁用永久磁石の 2倍の数の磁極を生成し、 永久磁石回転子の構 造を簡単なものとすることができる。
    [0025] また界磁用永久磁石の N極と S極の側面に透磁率の低い空間を 配置したので、 界磁用永久磁石のすべての磁束はヨークに案内さ れて回転子の外部の空間を通リ、 固定子と交叉して有効に回転子 の回転に寄与することができる。
    [0026] さらに主ヨークの外周面に界磁用永久磁石を装着し、 界磁用永 久磁石のさらに外側に補助ョークを装着するようにしたので、 界 磁用永久磁石をスロット等に挿入する必要がなく、 組立てが容易 c5、める。
    [0027] 以上のとぉリ、 第 1の発明によれば、 必要な永久磁石の数が少 - なく、 構造が簡単であり、 且つ、 界磁用永久磁石の磁束のすべて が有効に回転駆動に寄与し、 さらに製造工程において組立てが容 易な永久磁石回転子を得ることができる。 次に、 第 2の発明について図 4及び図 5を参照して説明する。 図 4は本発明による永久磁石回転子を示している。 永久磁石回 転子 5 1は中心部に多数のけい素鋼板 5 2を積層した主ヨーク 5 3を有している。 けい素鋼板 5 2は型押しされて長方形に陥没さ せられた複数のカシメ 5 4を有している。 隣り合うけい素鋼板 5 2のカシメ 5 4は互いに圧入され、 一体となって主ヨーク 5 3を 形成している。 主ヨーク 5 3の中心部には貫通孔 5 5が設けられ 、 この貫通孔 5 5に回転軸 5 6が揷入されている。 貫通孔 5 5と 回転軸 5 6とは互いに嵌合するキー部を有し、 主ヨーク 5 3と回 転軸 5 6とが一体に回転するように構成されている。 主ヨーク 5 3は互いに反対方向に突出した一対の磁極 5 7と、 界磁用永久磁 石を装着する一対の磁石装着部 5 8とを有している。 磁石装着部 5 8は回転軸 5 6に対してほぼ対称な位置に形成され、 互いに同 一の磁性の磁極を対向させた一対の界磁用永久磁石 5 9が装着さ れている。 この実施例においては界磁用永久磁石 5 9は平板状に 形成され、 互いに N極を対向させて装着されている。
    [0028] この界磁用永久磁石 5 9の S極側には、 磁極 6 0を構成する補 助ヨーク 6 1がそれぞれ装着されている。 磁極 5 7と磁極 6〇の 間の空間には樹脂モールド材或いはダイキャスト材が注入され、 主ヨーク 5 3と界磁用永久磁石 5 9と補助ヨーク 6 1とを一体に 連結するモールド部 6 2が形成されている。 モールド部 6 2の外 周面は磁極 5 7、 6 0の磁極面と平滑に形成され、 全体として永 久磁石回転子 5 1の円柱状外周面を構成している。
    [0029] 図 5は永久磁石回転子 5 1の横断面の一部を拡大して示してい る。 主ヨーク 5 3は、 磁極 5 7と磁石装着部 5 8との間に、 モー ルド部 6 2と接する連結面 6 3を有している。 この連結面 6 3に は、 モールド部 6 2と係合する鳩尾状の係合溝 6 4が形成されて いる。 一方、 補助ヨーク 6 1はその磁極面と界磁用永久磁石 5 9 と接する面との間に、 モールド部 6 2と接する連結面 6 5を有し ている。 この連結面 6 5には、 モールド部 6 2と係合する鳩尾状 の係合溝 6 6が形成されている。
    [0030] 永久磁石回転子 5 1の製造時において、 主ヨーク 5 3と補助ョ ーク 6 1との間の空間と、 係合溝 6 4、 6 6の内部に、 液体状態 のモールド材が注入される。 液体状態のモールド材が固化してモ 一ルド部 6 2が形成された後は、 主ヨーク 5 3と補助ヨーク 6 1 は係合溝 6 4、 6 6においてモールド部 6 2と係合し、 界磁用永 '久磁石 5 9をその間に挟持する。 このことによリ、 界磁用永久磁 石 5 9と補助ヨーク 6 1は回転中に飛散することがない。
    [0031] 前述のように、 界磁用永久磁石 5 9は互いに N極を対向させて 配置されているので、 界磁用永久磁石 5 9の磁束は図中に示すよ うに、 対向する側の永久磁石の反発によって主ヨーク 5 3の磁極 5 7から出て、 永久磁石回転子 5 1の外部の空間を通って補助ョ ーク 6 1の磁極 6 0に達する。 界磁用永久磁石 5 9の両極間の端 面 6 7は磁束を通さないモールド部 6 2と接しているので、 N極 をでた磁束はモールド部 6 2を通って短絡的に S極に達すること がない。 このことにより、 界磁用永久磁石 5 9の磁束はすべて、 図示しない永久磁石回転子 5 1の周囲に配置される固定子と交叉 することができ、 有効に永久磁石回転子 5 1の回転に寄与する。
    [0032] なおこの実施例では、 界磁用永久磁石の同一磁極を対向させ、 磁極どうしの反発によリ永久磁石回転子の側周面に永久磁石の二 倍の数の磁極を生成する構造の永久磁石回転子を用いて説明した が、 上記構造の永久磁石回転子に限られることなく、 磁極と同一 の数の界磁用永久磁石を有する従来の永久磁石回転子にも適用で きる。 また、 本実施例の永久磁石回転子は 4つの磁極を有してい るが、 本発明は任意の極数の永久磁石回転子に適用できるのは明 らかである。
    [0033] 上記第 2の発明によれば、 主ヨークと補助ヨークとを連結する ブリッジをなくしたので、 永久磁石の一磁極を出た磁束が短絡的 にブリッジを通って他の磁極に達することがない。 すなわち界磁 用永久磁石の磁束はすべて永久磁石回転子の外部を通り、 固定子 の駆動コイルと交叉して隣り合う永久磁石に達する。 すべての磁 束が駆動コイルとの相互作用によって回転駆動に有効に寄与する ので、 効率の良いモータを得ることができる。
    [0034] さらにこの永久磁石回転子においては、 細長い形状の永久磁石 を狭いスロットに揷入する必要がないので、 上記挿入工程に伴う 永久磁石の破損を完全に防止できる。 従って永久磁石回転子全体 の製造を容易にすることができる。 産業上の利用可能性
    [0035] 以上のように、 本発明にかかる永久磁石回転子を用いると、 簡 易な構造でありながら効率の高い、 しかも高速回転に好適なブラ シレスモータが実施可能となる。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1 . 回転軸と、 この回転軸に対して一体的に嵌装された主ヨーク とを有し、 この主ヨークは回転軸から放射方向に突出した少なく とも 2個の磁極へッドを有し、 隣り合った磁極へッドと磁極へヅ ドとの間には界磁用永久磁石を装着する磁石受座が設けられ、 各 磁石受座には回転軸の中心に向って同一極性の磁極が対向するよ うに配置した界磁用永久磁石が装着され、 これら界磁用永久磁石 のさらに外側の面には補助ヨークが装着され、 前記磁極へッドと 補助ヨークとの外周面には非磁性材料からなる円筒スリーブが装 着されていることを特徵とするブラシレスモータの回転子。
    2 . 回転軸と、 この回転軸に対して一体的に嵌装された主ヨーク とを有し、 この主ヨークは回転軸から放射方向に突出した少なく とも 2個の磁極へッドを有し、 隣り合った磁極へヅドと磁極へッ ドとの間には界磁用永久磁石を装着する磁石受座が設けられ、 各 磁石受座には回転軸の中心に向って同一極性の磁極が対向するよ うに配置した界磁用永久磁石が装着され、 これら界磁用永久磁石 のさらに外側の面には補助ヨークが装着され、 この補助ヨークと 主ヨークとの間は非磁性の連結部材によって連結され、 界磁用永 久磁石を主ヨークと補助ヨークとの間に挟持したことを特徴とす るブラシレスモータの回転子。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    法律状态:
    1992-05-29| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CA JP KR |
    1993-05-13| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 2096226 Country of ref document: CA |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP31462690||1990-11-20||
    JP2/314627||1990-11-20||
    JP2/314626||1990-11-20||
    JP31462790||1990-11-20||KR1019930700527A| KR930702814A|1990-11-20|1991-08-06|무브러시 모우터의 회전자|
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