JPH05236685A

JPH05236685A - ブラシレスｄｃモータ

Info

Publication number: JPH05236685A
Application number: JP4033247A
Authority: JP
Inventors: Akio Yamagiwa; 昭雄山際; Kazunobu Oyama; 和伸大山
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-09-10

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に埋込まれ
る永久磁石２ｂの端部を凸曲面に形成する。

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、メタルフィッティングおよびボルト、非磁性体から
なるバインドワイヤー、非磁性体からなる金属管等を用
いて永久磁石と回転子鉄心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の具体的構成として
は、図８に示すように回転子鉄心９１の内部に、半径方
向と直角な方向に向く状態で比較的薄肉の直方体状の永
久磁石９２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永久磁石９２の、半径方向
と直角な方向の端面に連続して、回転子鉄心９１の外周
に近接する位置まで半径方向に延びる磁束短絡防止用の
空隙９３を形成し、空隙９３の外端部に連続する箇所を
磁束短絡部９４とした構成が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８に示す埋込磁石構
造のものを用いて高速回転を行なわせると、回転子鉄心
９１に埋込まれた永久磁石９２の端部における遠心力に
起因する応力集中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、埋込磁石構造を採用して
も余り高速回転には対処できないという不都合がある。

【０００７】

【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、回
転子の製造作業を簡素化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。

【０００８】

【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、永久磁石が
回転子鉄心の半径方向と直角な方向に向くように埋込ま
れてあるとともに、永久磁石の、回転子鉄心の半径方向
と直角な方向の端部が凸曲面に形成されてあるものであ
る。

【０００９】請求項２のブラシレスＤＣモータは、永久
磁石の全範囲が、回転子の軸と平行な中央部が凹入され
るように湾曲形成されてあるものである。

【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半径方向と直角な方向に埋込まれ
た永久磁石の、半径方向と直角な方向の端部が凸曲面に
形成されているのであるから、比較的薄肉の直方体状の
永久磁石を用いた場合に端縁部に著しい応力集中が発生
していたのを、凸曲面のほぼ全範囲に分散させることが
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、製造作業についても、永久磁石を製造する場
合に予め端部を凸曲面にしておくだけでよく、余分な作
業が不要であるから、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、永久磁石が、中央部が凹入するように、全範囲にわ
たって湾曲されているのであるから、比較的薄肉の直方
体状の永久磁石を用いた場合に端角部に著しい応力集中
が発生していたのを、端部の凸曲面のほぼ全範囲のみな
らず端部以外の湾曲部にも分散させることができ、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、
製造作業についても、永久磁石を製造する場合に予め端
部を凸曲面にしておくとともに全範囲を湾曲させ、しか
も回転子鉄心に形成する永久磁石挿通用の穴の形状を永
久磁石の断面形状に適合させるだけでよく、余分な作業
が不要であるから、作業の繁雑化を大幅に抑制できる。

【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４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３は回転子の構成を示す斜視
図、図２は永久磁石の形状を示す斜視図、図１は回転子
の構成を示す縦断面図である。

【００１３】ブラシレスＤＣモータは図４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３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２ｂ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、上記永久磁石２ｂは、回転子２の半径方向
と直角な方向の端部が凸曲面に形成されている（図２参
照）。尚、空隙２ｃの外方に残存する部分が磁束短絡部
２ｄである。

【００１４】尚、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。そして、永久磁石２ｂはエポキシ系等
の接着剤を介在させた状態で回転子鉄心２ａの該当する
穴に挿入されている。上記の構成のブラシレスＤＣモー
タであれば、永久磁石２ｂの端部を凸曲面に形成してい
るので、永久磁石２ｂの端部における応力集中を凸曲面
のほぼ全範囲に分散させることができ、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
おける永久磁石２ｂの剥離、破損を確実に防止できる。

【００１５】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
ことにより埋込磁石構造の回転子２を得る。尚、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。

【００１６】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２ｂ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、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。

【００１７】

【実施例２】図６はこの発明のブラシレスＤＣモータの
他の実施例における回転子を示す縦断面図、図７は永久
磁石の形状を示す斜視図であり、上記実施例と異なる点
は、永久磁石２ｂを全範囲にわたって湾曲させた点のみ
である。さらに詳細に説明すると、永久磁石２ｂは回転
子２の軸と平行な中央部を基準として所定の曲率で湾曲
されており、しかも、中央部が回転子２の軸と正対する
ように位置決めされているとともに、中央部が軸寄りに
なるように向きが設定されている。

【００１８】したがって、直方体状の永久磁石を埋込ん
だ場合に大きな応力集中が生じやすい永久磁石の端部所
定範囲が回転子２の外周に近づき、高速回転時における
応力集中を永久磁石２ｂの端部の凸曲面および全体的な
湾曲部に分散させることができるので、高速回転時にお
ける永久磁石２ｂの剥離、破損を防止でき、ひいては回
転子２全体としての機械的強度を大幅に向上できる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、永久磁
石の端部の形状を変更するだけで、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るから、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、永久磁石全体としての
形状をも変更しているので、応力集中を一層大幅に低減
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
不要であるから、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。

【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】永久磁石の形状を示す斜視図である。

【００２３】

【図３】この発明のブラシレスＤＣモータの一実施例に
おける回転子を示す斜視図である。

【００２４】

【図４】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。

【００２５】

【図５】単位ケイ素鋼板を示す平面図である。

【００２６】

【図６】この発明のブラシレスＤＣモータの他の実施例
における回転子の構成を示す縦断面図である。

【００２７】

【図７】永久磁石の形状を示す斜視図である。

【００２８】

【図８】埋込磁石構造の回転子の一例を示す概略図であ
る。

【００２９】

【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

Claims

【特許請求の範囲】

【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、永久磁石（２ｂ）が回転子鉄心（２ａ）
の半径方向と直角な方向に向くように埋込まれてあると
ともに、永久磁石（２ｂ）の、回転子鉄心（２ａ）の半
径方向と直角な方向の端部が凸曲面に形成されてあるこ
とを特徴とするブラシレスＤＣモータ。
【請求項２】永久磁石（２ｂ）の全範囲が、回転子の
軸と平行な中央部が凹入されるように湾曲形成されてあ
る請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ。