JPH05103452A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定子鉄心とその固定子鉄心に巻回された固
定子巻線とを有する固定子と、固定子鉄心の磁極面に対
向して回転自在に設けられた金属系永久磁石を有する回
転子とを備えたブラシレスモータにおいて、効率を改善
させ出力を増加させることを目的とする。 【構成】 絶縁材６が覆設された金属永久磁石微小粉５
により形成された金属系永久磁石３を備えた構成によ
り、金属系永久磁石３の内部に発生する渦電流損を実質
的に無視できる程度に小さくできてモータ効率を改善で
きるとともに、磁束密度の高い金属系永久磁石３の採用
によるモータ出力の増加ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定子鉄心と固定子鉄
心に巻回された固定子巻線とを有する固定子と、固定子
鉄心磁極面に対向して回転自在に配設された金属系永久
磁石部材を有する回転子を備えたブラシレスモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、回転電機の制御性能改善，高効
率，底騒音等を目的として回転子に永久磁石を使用した
ブラシレスモータが多く採用されている。さらに、ブラ
シレスモータの効率改善や出力増加のために、希土類金
属系永久磁石に代表される磁束密度の高い金属系永久磁
石が採用されるようになってきている。

【０００３】そして金属系永久磁石が回転時の遠心力で
飛散するのを防止するため、一般に飛散防止用保護部材
を金属系永久磁石の固定子鉄心磁極面に対向する面や、
この面に直交する面に配設されている。

【０００４】ブラシレスモータの回転数を変化させるた
めの制御方式として、固定子巻線に印加する電圧の値を
変化させるＰＡＭ方式と、電圧は一定に保ち電圧波形を
比較的高い周波数（数kHz〜数十kHz）でＯＮ，ＯＦＦさ
せ、ＯＮとＯＦＦの時間比率を変化させて平均印加電圧
を変えるＰＷＭ方式がある。

【０００５】図４は３相全波駆動方式の制御回路とブラ
シレスモータの主要接続回路図、図５（ａ）および図５
（ｂ）はＰＷＭ方式によるモータ固定子巻線への印加電
圧波形および電流波形の一例である。図４において、７
は交流電源（図では単相を表しているが、三相でもよ
い）、８は整流ダイオード、９は平滑コンデンサー、１
０は３相全波駆動用トランジスター、１１はブラシレス
モータ、Ｖｕはブラシレスモータ１１の任意の一リード
端子と平滑コンデンサー９のマイナス側にかかる電圧、
ＩｕはＶｕを測定しているブラシレスモータ１１のリー
ド端子に流れる電流である。Ｉｕは、ＶｕがＰＷＭ波形
であるためＰＷＭ周波数に対応した高周波電流が基本波
電流に重畳されている。

【０００６】一方、ＰＡＭ方式においても特に高速で運
転するブラシレスモータは３相全波駆動用トランジスタ
ーの通電切り替え時に急激な電流Ｉｕの変化があり、Ｐ
ＷＭ方式と同様に高周波電流が基本波電流に重畳され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、希土類
金属系永久磁石に代表される磁束密度の高い金属系永久
磁石を採用すると、ブラシレスモータ１１のリード端子
に流れる電流Ｉｕに重畳した高周波電流に対応して高周
波磁束が発生し、この高周波磁束が金属系永久磁石に鎖
交する。金属系永久磁石は、その電気抵抗が概略１０^-4
Ωcm程度で電流が流れ易いため、磁石内部で大きな渦電
流が発生する。この渦電流はモータの損失となるため、
結果的にブラシレスモータの効率が大幅に悪化し、高価
な金属系磁石を使用してブラシレスモータの効率改善や
出力増加を行う意味がなくなる。

【０００８】また、金属系永久磁石の飛散防止用保護部
材としてよく使用されているものに、ステンレス材に代
表される非磁性金属材や、ワニス含侵したガラス繊維テ
ープに代表される非磁性非導電性テープ材がある。非磁
性金属材は金属系永久磁石に配置するための工数は比較
的少ないが、電気抵抗は金属系永久磁石と同様に低いも
のであるため、ブラシレスモータ運転時に非磁性金属材
の内部に渦電流損が発生するという問題点、また、非磁
性非導電性テープ材は、非導電性であるために渦電流損
は発生しないが、金属系永久磁石の外周部に配置するた
めの工数が多くかかるという問題点を有していた。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、高効率，高出力のブラシレスモータを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のブラシレスモータは、絶縁材が覆設された金
属永久磁石微小粉により形成された金属系永久磁石を備
えたものである。

【００１１】

【作用】この構成によって、金属系永久磁石内部の電気
抵抗は比較的大きくなり、金属系永久磁石の内部に発生
する渦電流損を実質的に無視できる程度に小さくするこ
ととなる。

【００１２】

【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例について
図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１において、１は円筒状の固定子鉄心
（固定子巻線は図示しない）、２は回転子、３は絶縁材
が覆設された金属永久磁石微小粉で形成された金属系永
久磁石、４は金属系永久磁石３の内径部に配設し円筒状
の固定子鉄心１とともに磁路を構成する回転子鉄心、ｄ
は固定子鉄心１の内径の磁極面と金属系永久磁石３の外
径との距離を示す。

【００１４】図２において、５は金属永久磁石微小粉、
６は金属永久磁石微小粉５に覆設された各金属永久磁石
微小粉５を絶縁する絶縁材である。

【００１５】以上のように構成されたブラシレスモータ
は、金属永久磁石微小粉５をそれぞれ絶縁する絶縁材６
で絶縁されているため、磁石内部の電気抵抗が比較的大
きくなり、結果的に金属系永久磁石内部に発生する渦電
流損を実質的に無視できる程度に小さくできる。したが
って、ブラシレスモータの効率を改善する事ができると
ともに、磁束密度の高い金属系永久磁石を採用すること
による出力増加が可能となる。

【００１６】なお、金属永久磁石微小粉５をそれぞれ絶
縁する絶縁材として、たとえばガラスのような無機系絶
縁材を使用することにより、金属系永久磁石３の機械的
強度を向上させて飛散防止用保護部材を廃止すると、従
来技術で述べた各種の不具合がなくなるばかりでなく、
固定子鉄心１の内径と金属系永久磁石３の外径の距離ｄ
を可能な限り小さくすることができて、モータ内部の磁
束量を増加させることができるため、結果的にブラシレ
スモータの効率が改善される。

【００１７】磁石の飛散防止用保護部材の廃止による効
果は金属系永久磁石の固定子鉄心磁極面に対向する面ば
かりでなく、この面に直交する面についても適用でき
る。

【００１８】また、固定子鉄心１の内径の磁極面と金属
系永久磁石３の外径の距離ｄは余り小さすぎると金属系
永久磁石３に鎖交する高周波磁束の量が増加するため、
金属系永久磁石３の内部に発生する渦電流損が急増して
ブラシレスモータの効率が悪化する。また距離ｄが大き
すぎると、磁気回路の磁気抵抗が増加して多くの磁束量
を得る事ができなくなり、ブラシレスモータの出力が減
少する。したがって、距離ｄの値には最適な範囲が存在
し、０．３〜３．０mmの範囲であれば渦電流損が急増せ
ず、かつモータ出力の大幅減少もない。

【００１９】以上のように本実施例によれば、絶縁材６
で覆設された金属永久磁石微小粉５により形成された金
属系永久磁石３を設けることにより、金属系永久磁石３
の内部の電気抵抗を比較的大きくして、結果的に金属系
永久磁石３の内部に発生する渦電流損を実質的に無視で
きる程度に小さくでき、ブラシレスモータの効率を改善
することができるとともに、磁束密度の高い金属系永久
磁石３を採用することによる出力増加もできる。

【００２０】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００２１】実施例１では、円筒状の固定子鉄心１と固
定子鉄心１に設けられた固定子巻線とを有する固定子
と、固定子鉄心１の内径の磁極面に対向して回転自在に
設けられた金属系永久磁石３を有する回転子２とを備え
た内転型構造のものについて述べたが、図３に示すよう
に、固定子と、固定子鉄心１５の外周に金属系永久磁石
１３の外径部に配設し、固定子鉄心１５とともに磁路を
構成する回転子鉄心１４を配設した回転子１２とを備え
た外転型構造のものについても金属系永久磁石１３を図
２に示した絶縁材６が覆設された金属永久磁石微小粉５
により形成することにより、実施例１と同様の効果があ
る。

【００２２】なお、固定子，回転子がそれぞれ円筒状の
ものだけではなく、平板状のものについても同様の効果
があることは言うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明は、絶縁材が覆設された金属永久磁石微小粉に
より形成された金属系永久磁石を備えた構成により、高
効率，高出力の優れたブラシレスモータを実現できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のブラシレスモータの要部
断面図

【図２】本発明の第１および第２実施例のブラシレスモ
ータの金属系永久磁石の概念を示した断面略図

【図３】本発明の第２実施例のブラシレスモータの要部
断面図

【図４】ブラシレスモータの３相全波駆動ＰＷＭ方式の
制御回路の主要回路図

【図５】（ａ）はブラシレスモータのＰＷＭ方式による
印加電圧波形図 （ｂ）はブラシレスモータのＰＷＭ方式による電流波形
図

【符号の説明】

１ 固定子鉄心 ２ 回転子 ３ 金属系永久磁石 ４ 回転子鉄心 ５ 金属永久磁石微小粉 ６ 絶縁材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 正美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子鉄心とその固定子鉄心に巻回された
   固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子鉄心の磁極
   面に対向して回転自在に配設された金属系永久磁石を有
   する回転子を備えたブラシレスモータであって、前記金
   属系永久磁石は、絶縁材が覆設された金属永久磁石微小
   粉により形成されてなるブラシレスモータ。
2. 【請求項２】金属系永久磁石の固定子鉄心磁極面に対向
   する面またはこの面に直交する面は、導電性または非導
   電性の永久磁石飛散防止用保護部材を有しない構成とし
   た請求項１記載のブラシレスモータ。
3. 【請求項３】固定子鉄心の磁極面と永久磁石表面の対向
   する距離は、０．３ないし３．０mmである請求項１記載
   のブラシレスモータ。