JPH04265644A - ブラシレス電気モータ及びそのための回転子 - Google Patents

ブラシレス電気モータ及びそのための回転子

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JPH04265644A
JPH04265644A JP3325101A JP32510191A JPH04265644A JP H04265644 A JPH04265644 A JP H04265644A JP 3325101 A JP3325101 A JP 3325101A JP 32510191 A JP32510191 A JP 32510191A JP H04265644 A JPH04265644 A JP H04265644A
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shaft
metal
permanent magnet
magnet
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JP3325101A
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Mike Caputo
マイク・カプートー
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SAES Getters SpA
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    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K15/03—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石を軸に結合用
金属で一体に結合した改善されたブラシレス電気モータ
及びその回転子に関するものである。本発明はまた、そ
うした回転子を製造する方法をも提供する。
【０００２】
【従来の技術】回転子を有するブラシレス電気モータは
良く知られている。これらブラシレス電気モータにおい
て、固定子は多数の可逆電磁石を具備し、他方回転子に
は多数の永久磁石が設けられている。固定子の可逆電磁
石は、コントローラに接続される。コントローラは可逆
電磁石に回転磁界を発生せしめる。この磁界は回転子の
永久磁石と結合しそして回転子を回転せしめる。
【０００３】先行技術において、永久磁石は保持バンド
及び／或いはエポキシ樹脂のような有機接着剤により回
転子軸上に保持されていた。
【０００４】この保持バンドは不都合なことに、回転子
の慣性力を増大しそしてエアーギャップを増大する。こ
れらバンドを排除せんとする従来からの試みは、有機接
着剤の信頼性の欠如その他の理由により不首尾に終わっ
た。更に、有機接着剤の強度は高温によりまた回転子が
高速で回転している際に生じる大きな遠心力により悪影
響を受けた。もし、回転子の磁石が回転子から脱着する
なら、モータ全体の損傷或いは事故を引き起こす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、保持バンド及
び／或いはエポキシ樹脂のような有機接着剤を使用する
ことなく、永久磁石を回転子軸上に保持する必要がある
。
【０００６】本発明の課題は、従来からのモータの上記
のような欠点を含まない改善されたブラシレス電気モー
タを開発することである。
【０００７】本発明の別の課題は、保持バンドを必要と
しない改善された回転子を開発することである。
【０００８】本発明のまた別の課題は、接着剤を使用し
ない改善された回転子を開発することである。
【０００９】本発明の更に別の課題は、磁石が回転子に
永久的に固着されるような改善された回転子を開発する
ことである。
【００１０】本発明はまた、増大せる磁石表面を有する
改善された回転子を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、回転子
の改善を通して改善された電気モータが提供される。回
転子は、軸と、該軸に結合される少なくとも一つの金属
永久磁石とを具備し、金属永久磁石は薄い結合用金属層
により軸に一体に結合される。
【００１２】本発明は、（１）フレームと、該フレーム
により支持される可逆磁石から成るリングと、該リング
内部で回転自在でありそして軸及び少なくとも一つの金
属製永久磁石を含む回転子とを備え、前記少なくとも一
つの永久磁石が前記軸に該磁石と軸との間に介在する薄
い結合用金属層により結合されていることを特徴とする
ブラシレス電気モータ、（２）軸及び少なくとも一つの
金属製永久磁石を含み、前記少なくとも一つの永久磁石
が前記軸に該磁石と軸との間に介在する薄い結合用金属
層により結合されていることを特徴とする回転子、並び
に（３）軸と、該軸を取り巻く一つ以上の金属永久磁石
と、該軸と該永久磁石との間の未溶融結合用金属層とを
含む回転子組立体を組み立てる段階と、前記回転子組立
体を加熱して、前記未溶融結合用金属を溶融しそして前
記永久磁石を前記軸に結合する段階とを包含することを
特徴とするブラシレス電気モータと共に使用される回転
子を製造する方法を提供する。
【００１３】
【作用】永久磁石を回転子軸に結合するのに、結合用金
属層を使用する。結合用金属は磁石を軸に結合するに充
分の量においてかつ磁石に磁化を減じるには不十分の量
において、好ましくは多孔質永久磁石金属の気孔内に浸
透して、永久磁石を軸に永久的に固着する。
【００１４】
【実施例】一具体例においては、回転子は多数の別々の
永久磁石を有する。また別の具体例においては、永久磁
石は単一部片である。
【００１５】永久磁石は、強磁性金属粉末粒子を焼結し
て作製されうる。好ましい具体例において、各粒子は単
一の磁区のものである。ＳｍＣｏ５　及びＳｍ２Ｃｏ１
７　、これら金属間化合物に鉄を合金化したもの、並び
に希土類組成物ＸＦｅＢ（ここでＸは希土類金属）のよ
うな様々の金属（合金、金属間化合物等を含めて使用す
る）が永久磁石を作製するのに使用されうる。特に好ま
しい希土類組成物としては、ＮｄＦｅＢ　及びＰｒＦｅ
Ｂ　が挙げられる。最も好ましい金属はＳｍ２Ｃｏ１７
　である。もちろん、これら金属間化合物同志のまた他
の種金属との合金も使用できる。
【００１６】本発明の永久磁石は、好ましくは、多孔質
金属製である。これら永久磁石は従来からの焼結技術に
より製作されうる。これら技術は、１〜２０％、好まし
くは２〜１０％の気孔率を有する永久磁石を生成する。 換言すれば、磁石に金属密度は、気孔が存在しない場合
の理論密度の８０〜９９％、好ましくは９０〜９８％で
ある。
【００１７】本発明において、結合用金属は好ましくは
永久磁石のキューリー温度未満の、一般に少なくとも５
０℃低い融点を有する。
【００１８】ここで、図面、特に図１及び２を参照する
と、本発明の電気モータ１０が示されている。電気モー
タ１０は、フレーム１２と、それにより支持される電磁
石１６、１７、１８のような可逆電磁石から成るリング
１４（部分的にのみ示す）を含んでいる。回転子２０は
、リング１４の内部で回転自在である。回転子２０を取
り巻く可逆電磁石１６、１７、１８は、配線２２、２４
を介してモータコントローラ２６に接続される。斯界で
良く知られるように、モータコントローラ２６は可逆電
磁石１６、１７、１８の極性を交互に逆転して、回転子
２０を回転せしめる。
【００１９】図２及び３を参照すると、軟鉄製の軸２８
を有する本発明の回転子２０が示されている。磁石３０
、３１、３２のような永久金属磁石が、軸２８に磁石３
０と軸２８との間の層３４のような薄い結合用金属層に
より結合される。同様の層が回転子軸２８と各磁石３１
、３２との間にも設けられる。回転子２０には、従来態
様で回転子を軽くしそしてその回転慣性を減じる空洞３
６のような多くの穴が形成されている。
【００２０】軸２８の半径Ｒｓ　は永久磁石３０の内径
Ｒｍ　に実質上等しい。更に、永久磁石３０の外径Ｒｏ
　は可逆磁石１７のような可逆磁石の内径Ｒｉ　より約
１〜５ｍｍ小さくなければならない。この差（Ｒｉ　−
Ｒｏ　）がしばしばエアーギャップと呼ばれる。
【００２１】図４に示されるように、多孔質磁石３０を
軸２８に永久的に固着する結合用中間金属層３４はその
溶融中多孔質磁石の気孔の一部を充填すると同時に軸２
８の金属中に拡散している。
【００２２】結合用金属として特に好適な金属の例は亜
鉛、錫、及びアルミニウムである。８５重量％亜鉛及び
１５重量％アルミニウムの合金が、強度、価格、入手性
及び不活性さによりまた十分に所望範囲内にある約４０
０℃の融点を有する点からも好ましい。
【００２３】結合用金属は溶融金属のスプレーイングの
ような広く様々の技術により或いは箔の使用により被覆
されうる。結合用金属は、軸２８に、或いは永久磁石３
０、３１、３２の方に或いは両方に適用されうる。
【００２４】結合用金属が被覆その他の態様で適用され
た後、軸２８及び永久磁石３０、３１、３２を備える回
転子２０は回転子組立体と呼ばれる。未溶融結合用層を
備える回転子組立体は、オーブンに置かれそして加熱さ
れて結合用層を溶融する。一つの具体例においては、結
合用金属の融点を超えかつ磁石金属のキューリー点を未
満の温度が使用される。別の具体例においては、加熱は
、結合用金属の融点を超えかつ永久磁石のミクロ組織に
悪影響を与える温度未満の温度で行われる。
【００２５】回転子２０は、結合用金属が溶融するとす
ぐオーブンから取り出される。こうして、結合用金属は
磁石を軸に結合するに充分の量においてかつ磁石の磁化
を減じるには不十分の量において多孔質金属の気孔内に
浸透する。
【００２６】図４の特に好ましい具体例においては、こ
こでは軸２８は鉄製でありそして永久磁石３０はコバル
ト含有合金であり、そしてアルミニウムとして示す結合
用金属層３４が軸２８中に帯域２９として拡散しまた永
久磁石３０中に帯域３３として拡散する。更に、帯域２
９においては、軸２９の鉄が結合用層中に相互拡散する
。追加的に、永久磁石のコバルトが帯域３３において結
合層中に相互拡散している。
【００２７】
【発明の効果】薄い結合金属層を使用することにより保
持バンド及び／或いはエポキシ樹脂のような有機接着剤
を使用することなく永久磁石を回転子上に永久的に固着
する。関与する高温及び遠心力下で永久磁石の剥離は生
じない。回転子の慣性力を増大する重量増加も実質上生
じない。
【００２８】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明の範囲内で多くの変更をなしうることを銘記されたい
。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明モータの概略全体図である。
【図２】本発明モータのＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であ
り、固定子の一部及び回転子を示す。
【図３】図２の矢印Ａの方向からの一部断面で示す正面
図である。
【図４】本発明に従う回転子軸と永久磁石との間の結合
用金属層の顕微鏡ミクロ組織を図解する断面図である。
【符号の説明】
１０　　モータ １２　　フレーム １４　　リング １６、１７、１８　　電磁石 ２０　　回転子 ２２、２４　　配線 ２６　　モータコントローラ ２８　　軸 ３０、３１、３２　　永久磁石 ３４　　結合用金属層 ３６　　空洞 ２９、３３　　拡散層

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　フレームと、該フレームにより支持さ
    れる可逆磁石から成るリングと、該リング内部で回転自
    在でありそして軸及び少なくとも一つの金属製永久磁石
    を含む回転子とを備え、前記少なくとも一つの永久磁石
    が前記軸に該磁石と軸との間に介在する薄い結合用金属
    層により結合されていることを特徴とするブラシレス電
    気モータ。
  2. 【請求項２】　　永久磁石が強磁性粒子の多孔質焼結体
    である請求項１のモータ用回転子。
  3. 【請求項３】　　各粒子が単一磁区のものである請求項
    ２の回転子。
  4. 【請求項４】　　粒子がＳｍＯ５である請求項２乃至３
    の回転子。
  5. 【請求項５】　　粒子がＳｍ２Ｏ１７である請求項２乃
    至３の回転子。
  6. 【請求項６】　　粒子がＸＦｅＢ（Ｘ　は希土類金属で
    ある）　である請求項２乃至３の回転子。
  7. 【請求項７】　　粒子がＮｄＦｅＢ　である請求項６の
    回転子。
  8. 【請求項８】　　粒子がＰｒＦｅＢ　である請求項６の
    回転子。
  9. 【請求項９】　　結合用金属が永久磁石の金属のキュー
    リー温度未満の融点を有する請求項１のモータ用回転子
    。
  10. 【請求項１０】　　結合用金属が永久磁石の金属のキュ
    ーリー温度より少なくとも５０℃低い融点を有する請求
    項９の回転子。
  11. 【請求項１１】　　結合用金属がアルミニウムである請
    求項９の回転子。
  12. 【請求項１２】　　結合用金属が１５重量％アルミニウ
    ム及び残部実質上亜鉛から成る合金である請求項９の回
    転子。
  13. 【請求項１３】　　軸及び少なくとも一つの金属製永久
    磁石を含む回転子とを備え、前記少なくとも一つの永久
    磁石が前記軸に該磁石と軸との間に介在する薄い結合用
    金属層により結合されていることを特徴とする回転子。
  14. 【請求項１４】　　（Ａ）フレームと、（Ｂ）該フレー
    ムにより支持される可逆磁石から成るリングと、（Ｃ）
    該リング内部で回転自在である回転子と、（Ｄ）回転子
    を構成する軟鉄製軸と、（Ｅ）Ｓｍ２Ｃｏ１７　製の複
    数の多孔質金属永久磁石にして、前記軸に該磁石と軸と
    の間に介在する薄い結合用金属層により結合されている
    永久磁石とを備え、前記結合用金属が多孔質金属永久磁
    石の気孔内に該永久磁石を前記軸に結合するに十分量に
    おいてかつ該永久磁石の磁化に悪影響を与えるには不十
    分な量において浸透し、前記結合用金属が該軸及び該永
    久磁石中に拡散し、該軸の鉄が該結合用層中に拡散しそ
    して該永久磁石のコバルトが該結合用層中に拡散してい
    ることを特徴とするブラシレス電気モータ。
  15. 【請求項１５】　　結合用金属が１５重量％アルミニウ
    ム及び残部亜鉛から成る合金である請求項１３のブラシ
    レス電気モータ用回転子。
  16. 【請求項１６】　　（Ｉ）軸と、該軸を取り巻く一つ以
    上の金属永久磁石と、該軸と該永久磁石との間の未溶融
    結合用金属層とを含む回転子組立体を組み立てる段階と
    、（ＩＩ）前記回転子組立体を加熱して、前記未溶融結
    合用金属を溶融しそして前記永久磁石を前記軸に結合す
    る段階とを包含することを特徴とするブラシレス電気モ
    ータと共に使用される回転子を製造する方法。
  17. 【請求項１７】　　回転子組立体が永久磁石金属のキュ
    ーリー温度より低くかつ結合用金属の融点より高い温度
    に加熱される請求項１６の方法。
  18. 【請求項１８】　　回転子組立体が結合用金属の融点よ
    り高くかつ永久磁石のミクロ組織に悪影響を与える温度
    より低い温度に加熱される請求項１６の方法。
  19. 【請求項１９】　　結合用金属が１５重量％アルミニウ
    ム及び残部亜鉛から成り、約４００℃の融点を有する合
    金である請求項１６の方法。
  20. 【請求項２０】　　回転子組立体が約４２０℃の温度に
    約１０分加熱される請求項１９の方法。
JP3325101A 1990-11-15 1991-11-14 ブラシレス電気モータ及びそのための回転子 Withdrawn JPH04265644A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
IT02206490A IT1245838B (it) 1990-11-15 1990-11-15 Motore elettrico senza spazzole e rotore relativo.
IT22064-A/90 1990-11-15

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