JPH05236684A - ブラシレスdcモータ - Google Patents

ブラシレスdcモータ

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JPH05236684A
JPH05236684A JP4033246A JP3324692A JPH05236684A JP H05236684 A JPH05236684 A JP H05236684A JP 4033246 A JP4033246 A JP 4033246A JP 3324692 A JP3324692 A JP 3324692A JP H05236684 A JPH05236684 A JP H05236684A
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JP
Japan
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rotor
adhesive
brushless
motor
permanent magnet
Prior art date
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Pending
Application number
JP4033246A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Yamagiwa
昭雄 山際
Kazunobu Oyama
和伸 大山
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシレスDCモータの回転子の製造作業を
簡素化し、しかも機械的強度を高めて高速回転を可能に
する。 【構成】 ブラシレスDCモータの回転子2に形成され
ている磁束短絡防止用の空隙2cにエポキシ系接着剤2
dを充填し、固化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電機子鉄心に電機子巻
線を巻回してなる電機子と回転子鉄心に永久磁石を埋込
んでなる回転子とを含むブラシレスDCモータに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から圧縮機等の駆動源として、電気
的制御が容易であること等の利点に着目してモータが採
用されている。また、モータには種々の種類のものがあ
るが、現状では、三相交流電源を用いて回転磁界を簡単
に得ることができ、整流子を不要にできること、および
堅牢、低価格、取扱いの簡便さ等の利点に着目して三相
誘導電動機が最も一般的に用いられている。しかし、誘
導電動機は、電機子鉄心に電機子巻線を巻回しているだ
けでなく、回転子鉄心にも回転子巻線を巻回しており、
運転時には回転子巻線にも電流が流れるので、機械損が
存在しないと仮定した場合であっても、回転子巻線に電
流が流れることに起因する二次銅損分だけ出力が入力よ
りも減少し、余り効率を高めることができない。
【0003】この点に着目して、回転子鉄心に回転子巻
線を巻回する代わりに、回転子鉄心に永久磁石を装着し
て二次銅損を0にし、高い運転効率を達成できる永久磁
石モータが提案されている。この永久磁石モータは、回
転子鉄心の外周に少なくとも1対の永久磁石を設けた構
成のもの(以下、表面磁石構造と称する)、および回転
子鉄心の内部に少なくとも1対の永久磁石を埋込んだ構
成のもの(以下、埋込磁石構造と称する)に大別され
る。
【0004】そして、表面磁石構造のものは回転子鉄心
の表面に単に永久磁石を装着しているだけであるから、
回転子を高速回転させると永久磁石が剥離する可能性が
高く、余り高速回転させることができない。したがっ
て、図6に示すようにメタルフィッティング63および
ボルト64を用いて永久磁石62と回転子鉄心61とを
強固に一体化する補強方法、図7に示すように非磁性体
からなるバインドワイヤー73を用いて永久磁石72と
回転子鉄心71とを強固に一体化する補強方法、図8に
示すように非磁性体からなる金属管83を用いて永久磁
石82と回転子鉄心81とを強固に一体化する補強方法
が施されることになる。
【0005】これに対して埋込磁石構造のものは回転子
鉄心の内部に永久磁石を埋込んでいるので永久磁石の剥
離を阻止でき、表面磁石構造のものよりも高速回転に対
処できる。したがって、高速回転を行なわせる必要があ
る用途には埋込磁石構造の永久磁石モータを採用するこ
とになる。上記埋込磁石構造のものにおいては、回転子
鉄心の内部に永久磁石を埋込むとともに、回転子鉄心内
部における磁束の短絡を防止するために磁束短絡防止用
の空隙を形成する必要があるので、回転子の構造が複雑
化するのみならず、回転子鉄心の機械的強度が必然的に
低下してしまう。したがって、図9に示すようにピンま
たはボルト93を用いて積層構造の回転子鉄心91を強
固に一体化する補強方法が施される。尚、図7および図
8に示す補強方法を施すことも可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図9に示す補強方法が
施された埋込磁石構造のものを用いて高速回転を行なわ
せると、回転子表面の磁束短絡部94、埋込まれた永久
磁石92の端部における遠心力に起因する応力が他の部
分と比較して著しく大きくなり、破損が発生しやすいの
で、上記のような補強方法を施しても余り高速回転には
対処できないという不都合がある。また、ピンまたはボ
ルト93を挿通するための穴を余分に形成しなければな
らないので回転子の製造作業が繁雑化するとともに、穴
を形成してピンまたはボルト93を挿通することに起因
して回転子鉄心内部の磁束の流れが乱れてしまい、性能
が低下してしまうという不都合もある。
【0007】以上はピンまたはボルト93を用いる補強
方法を採用した場合についてのみ説明したが、バインド
ワイヤー、金属管を用いる補強方法を採用した場合であ
っても局部的な応力集中に起因して破損が発生しやすい
という不都合がある。
【0008】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、局部的な応力集中を大幅に低減でき、し
かも回転子の製造作業の複雑化を大幅に抑制できる埋込
磁石構造のブラシレスDCモータを提供することを目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項1のブラシレスDCモータは、回転子鉄心
の所定位置に磁束の短絡を防止する空隙が形成されてあ
るとともに、空隙に非磁性体からなる接着性の充填材が
充填されてあるものである。請求項2のブラシレスDC
モータは、接着性の充填材として、接着剤と非磁性体か
らなる固形物とからなるものを用いている。
【0010】
【作用】請求項1のブラシレスDCモータであれば、回
転子鉄心の所定位置に形成された磁束の短絡を防止する
空隙に非磁性体からなる接着性の充填材が充填されてあ
るので、回転子の全範囲にわたって空間が存在しない状
態になり、従来は著しく大きな応力集中が発生していた
箇所における応力集中を大幅に低減でき、回転子全体と
しての機械的強度を大幅に向上できる。また、空隙に充
填された接着性の充填材の一部が回転子鉄心の積層構造
の隙間に侵入するので、この面からも回転子の機械的強
度の向上を達成できる。さらに、製造作業についても、
余分な穴あけ等の作業が不要であり、既存の空隙に接着
性の充填材を充填するだけでよいから、作業の繁雑化を
大幅に抑制できる。
【0011】請求項2のブラシレスDCモータであれ
ば、接着性の充填材が、接着剤と非磁性体からなる固形
物とからなるものであるから、空隙が大きい場合であっ
ても、空隙に注入した充填材が固化するまで確実に空隙
の内部で保持され、充填材を空隙内部に保持するための
特別の作業が不要になるので作業の繁雑化を大幅に抑制
できる。また、接着剤はかなり狭い空間に簡単に侵入で
きるのであるから、回転子鉄心の積層構造の隙間に十分
な量の接着剤が侵入し、回転子の機械的強度を一層向上
できる。
【0012】
【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図3はこの発明のブラシレスDCモータの一
実施例を示す縦断面図、図2は回転子の構成を示す斜視
図、図1は回転子の構成を示す縦断面図である。ブラシ
レスDCモータは図3に示すように、ほぼ円筒状の電機
子鉄心の内面に形成した複数のスリットに電機子巻線を
巻回してなる電機子1と、電機子1の内径よりもやや小
さい外径の回転子鉄心2aの内部に少なくとも1対(図
示した実施例においては2対)の永久磁石2bを埋設し
てなる回転子2とを有している。図1,図2に示す回転
子2は、回転子2の半径方向と直角な方向に永久磁石2
bを埋設してあり、隣合う永久磁石2bにより発生され
る磁束の短絡を防止するために、永久磁石2bの端部か
ら回転子鉄心2a外端近傍まで半径方向に延びる磁束短
絡防止用の空隙2cを形成してある。そして、空隙2c
の内部に非磁性体からなる接着性の充填材2dを充填し
てある。尚、空隙2cの外方に残存する部分が磁束短絡
部2eである。
【0013】尚、接着性の充填材としては、エポキシ系
接着剤、アクリル系接着剤に代表される接着剤のみを用
いることが可能であるほか、この接着剤に対して、接着
強度を低下させることなく固化させることができる固形
物を混入してなるものを用いることが可能である。そし
て、上記空隙2cが比較的狭幅の場合には接着剤のみを
用いることが好ましく、空隙2cが比較的広幅の場合に
は接着剤に固形物を混入してなるものを用いて固化所要
時間の大幅な増加を防止することが好ましい。さらに、
空隙2cが比較的広幅の場合には、空隙2cに挿入可能
な形状の非磁性、かつ非電導性の固形物(例えばセラミ
ックが例示でき、回転子鉄心とほぼ等しい比重のものが
好ましい)を挿入し、隙間に接着剤を注入、固化させる
ことも可能である。さらにまた、回転子鉄心2aを、非
磁性の筒体(たとえば、SUS管)に挿入してもよい。
また、上記永久磁石2bとしてはフェライト磁石を用い
ることが可能であるが、希土類磁石を用いることが好ま
しい。
【0014】上記の構成のブラシレスDCモータであれ
ば、磁束の短絡を防止するための空隙2cに接着性の充
填材2dを充填しているので、回転子鉄心2aの磁束短
絡部2e、永久磁石2bの端部における応力集中を大幅
に低減でき、何ら他の補強方法を採用しなくても高速回
転を達成でき、高速回転時における回転子2の破損を確
実に防止できる。
【0015】図4は回転速度に対応して磁束短絡部2e
に生じる引張り応力を示す図であり、実線が空隙2cに
エポキシ系接着剤を充填した場合を、破線が空隙2cに
何も充填していない場合をそれぞれ示している。図4か
ら明らかなように、回転速度の増加に伴なって引張り応
力も増加しているが、空隙2cにエポキシ系接着剤を充
填するだけで引張り応力を大幅に低減できていることが
分る。定量的には、約1/3に低減できている。
【0016】次いで、上記の構成の回転子2の製造作業
について説明する。例えば、ケイ素鋼板を永久磁石に対
してすきま嵌め寸法に打抜き、またはワイヤーカット加
工を行なって単位ケイ素鋼板を得る(図5参照)。以上
のようにして得られた複数枚の単位ケイ素鋼板を積層し
て回転子2の軸に圧入する。そして、積層されたケイ素
鋼板の磁石挿入部に対してエポキシ系接着剤を介在させ
た状態で永久磁石2bを挿入し、接着剤により固定す
る。最後に積層されたケイ素鋼板の空隙2cにエポキシ
系接着剤2dを充填し、エポキシ系接着剤2dを固化さ
せることにより、必要な補強が施された回転子2を得
る。尚、空隙2cに充填されたエポキシ系接着剤2dの
一部は積層された単位ケイ素鋼板の隙間に侵入して固化
するので、この面からも回転子2の機械的強度を高める
ことができる。また、上記エポキシ系接着剤としては、
外径が60mm程度の回転子の場合に、接着力が1〜2Kg
/mm2 以上のものを用いることが好ましい。
【0017】以上の説明から明らかなように、ケイ素鋼
板に形成すべき開口としては永久磁石を挿入する部分お
よび空隙2cのみでよいから、ボルト締め用の開口を形
成する場合と比較してケイ素鋼板に対する加工を簡素化
でき、実際の補強作業においても空隙2cにエポキシ系
接着剤2dを注入するだけでよいから、ボルトを挿通し
てナット締めを行なう場合と比較して補強作業を簡素化
できる。そして、簡素化された上記作業を遂行するだけ
で、従来の回転子よりも局部的な応力集中を大幅に低減
でき、回転子2の機械的強度を大幅に向上できる。
【0018】尚、この発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば、バインドワイヤー、金属管によ
る補強と併用することが可能であるほか、隣合う永久磁
石毎に形成されている空隙を一体化してスキュー角度を
大きく設定することが可能であり、その他、この発明の
要旨を変更しない範囲内において種々の設計変更を施す
ことが可能である。
【0019】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明は、従来の
回転子において著しく大きな応力集中が発生していた箇
所における応力集中を大幅に低減でき、回転子の機械的
強度の大幅な向上を達成できるとともに、製造作業につ
いても、余分な穴あけ等の作業が不要であり、既存の空
隙に接着性の充填材を充填するだけでよいから、作業の
繁雑化を大幅に抑制できるという特有の効果を奏する。
【0020】請求項2の発明は、請求項1の効果に加
え、空隙が大きい場合であっても、空隙に注入した充填
材が固化するまで確実に空隙の内部で保持され、充填材
を空隙内部に保持するための特別の作業が不要になるの
で作業の繁雑化を大幅に抑制できるという特有の効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】この発明のブラシレスDCモータの一実施例に
おける回転子の構成を示す縦断面図である。
【0022】
【図2】この発明のブラシレスDCモータの一実施例に
おける回転子を示す斜視図である。
【0023】
【図3】この発明のブラシレスDCモータの一実施例を
概略的に示す縦断面図である。
【0024】
【図4】回転速度に対応して磁束短絡部に生じる引張り
応力を示す図である。
【0025】
【図5】単位ケイ素鋼板を示す平面図である。
【0026】
【図6】表面磁石構造の回転子に対する補強方法の一例
を示す概略図である。
【0027】
【図7】表面磁石構造の回転子に対する補強方法の他の
例を示す概略図である。
【0028】
【図8】表面磁石構造の回転子に対する補強方法のさら
に他の例を示す概略図である。
【0029】
【図9】埋込磁石構造の回転子に対する補強方法の一例
を示す概略図である。
【0030】
【符号の説明】
1 電機子 2 回転子 2a 回転子鉄心 2
b 永久磁石 2c 空隙 2d 接着性の充填材(エポキシ系接着
剤)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電機子鉄心に電機子巻線を巻回してなる
    電機子(1)と回転子鉄心(2a)に永久磁石(2b)
    を埋込んでなる回転子(2)とを含むブラシレスDCモ
    ータであって、回転子鉄心(2a)の所定位置に磁束の
    短絡を防止する空隙(2c)が形成されてあるととも
    に、空隙(2c)に非磁性体からなる接着性の充填材
    (2d)が充填されてあることを特徴とするブラシレス
    DCモータ。
  2. 【請求項2】 接着性の充填材(2d)が、接着剤と非
    磁性体からなる固形物とからなるものである請求項1に
    記載のブラシレスDCモータ。
JP4033246A 1992-02-20 1992-02-20 ブラシレスdcモータ Pending JPH05236684A (ja)

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